JP2852403B2 - 壁しごき加工物品の成形方法およびその装置 - Google Patents

壁しごき加工物品の成形方法およびその装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、重合体膜および金属シートの積層板を円板
のブランクとし、該円板をカップに引抜き加工し、該カ
ップをパンチに載置して少なくとも一つのしごきリング
を通過させ、カップの側壁を薄くするとともに伸長させ
ることによる、缶もしくはその類似物品の製造に係り；
特にポリエステルのような重合体と金属シートとの積層
板からなるカップの側壁のしごき加工に好適なしごきリ
ングに関する。（なお、本発明はそれに限定されるもの
ではない。） イギリス国特許出願公報第2003415A号は、金属シート
と重合体膜との接合体である積層板を説明しており、引
抜き加工および壁しごき加工に耐え得るための前記積層
板に必要な特性について論述している。前記特性の一つ
に、“特定樹脂に従属し、その減成特性に一致する約40
0゜Ｆから約450゜Ｆ（約204℃から232℃）までの温度で
リフローイング可能であること”が述べられている。好
適な前記積層板は塩化ポリビニルあるいはポリプロピレ
ンの膜をアルミニウムあるいは鋼に無水マレイン酸を改
質したポリプロピレンのような接着剤で接合したものを
含む。前記膜は金属の主要両面に形成させてもよい：ま
たは、フィルム積層板を一方の主要面に形成し他方の主
要面に硬化エポキシ−フェノール樹脂皮膜を部分的に形
成し、該部分的硬化皮膜を引抜き加工およびしごき加工
したワークピースの内側にして引抜き加工およびしごき
加工してもよい。前記記載によると缶の内側および外側
を“積層膜および皮膜のリフローイングが成形の間また
は次期行程の洗浄の間に生じるようにでき、外装または
内部皮膜によって有効に金属の露出面を修復およびなく
すことができる。”旨論述されている。前記リフローイ
ングは、側壁壁厚の極端な減少を意味し、一例では0.26
mmのカップ側壁壁厚がイギリス国特許第1,517,732号に
記載の引抜き加工およびしごき加工組立体を適用して約
0.10mmまで減少すると実証されている。ポリエステル膜
とアルミニウム合金のような金属シートとの積層板を利
用する本発明においては、ポリエステル膜にリフローイ
ングを生じさせるため必要な熱量による膜構造の不良変
化が指摘される。
イギリス国特許第2092931A号および同第2092932A号に
は被覆した金属ブランクをカップに引抜き加工し、それ
から同時に引抜き加工およびしごき加工してブランク時
よりも側壁を約0.001インチ（0.25mm）薄くした容器本
体に成形するプレス工具が記載されている。この装置
は、パンチを包囲するブランク保持具にカップを載置す
ることによって正確なしごき加工を実施する構成であ
る。カップの底部は、組合せダイの端面からのパンチの
ダイ内への挿入によりカップの全直径がダイの半径に応
じて減少する形態で押圧される。継続したパンチの移動
によって、成形される側壁が円すい台形であって1/2゜
から３゜の範囲で細まったダイ部分へ押し当てられ、側
壁を圧縮し、それから軸方向長さの0.25mmおよび2.25mm
間のランドへ、側壁を挿入する。二番取り部分はランド
を支持しており、該部分はランドから一定の角度で広ま
っている。このような組合せダイによって実施される作
業においては、分離した引抜きダイおよびしごきダイに
よってなされる作業よりも、引抜き加工およびしごき加
工された積層板が発熱過剰となる可能性がある。さらに
カップの全直径を減少させるための各プレス工具は、前
記のパンチ、ブランク保持具およびダイを必要とする。
一方、直列したしごきリングまたはしごきダイの各々
は、従来のリングよりもランドの直径が小さく、単一の
パンチに協働可能であるとともにリング間のワークピー
スへの冷却剤の供給が可能となる。
単一のパンチをしごきリングの列に協働させる装置の
利用において、本発明は、ポリエステルとアルミニウム
合金とからなる積層板から成形した壁しごき加工カップ
を適用する。本発明では、前記カップ側壁の厚さの10％
もしくはそれ以上への低減時にポリエステル膜の損傷を
避けるため、しごきリングにおける発熱過剰を抑制する
必要が認められた。皮膜の損傷の程度はポリエステル膜
の融点による；すなわち該融点が低いと損傷程度は増大
する。
本発明の第１の特徴によると、パンチを内部に挿入さ
せることにより、ポリエステル膜とアルミニウムのシー
トもしくはアルミニウム合金シートとからなる積層板か
ら引抜き加工したカップの側壁壁厚を薄くする壁しごき
リングであって；リングの円すい台形入口面を、リング
面に垂直な中心軸に対して１゜から４゜までの範囲の傾
斜角で細めるとともにその末端を前記軸方向にて短い長
さのランドとし；広がり出口面を前記ランドから、５゜
と15゜との間の範囲の傾斜角で広げ；さらに前記リング
を50W/m℃以上の熱伝導率を示す耐摩耗性材料から成形
した壁しごきリングが提供される。
本発明の好適な実施例において、前記入口面を前記軸
に対して傾斜角２゜の斜面とし、前記ランドの長さを軸
方向にて0.25mmから1.25mmまでの範囲の長さ、特に0.63
5mmとすることが望ましい。
本発明の他の特徴によると、ポリエステル膜とアルミ
ニウムもしくはアルミニウム合金のシートからなる積層
板から形成されたカップを備え、該カップをパンチに載
置し、前記カップ外面に冷却液体を供給し、前記カップ
および前記パンチを50W/m℃以上の熱伝導性を有する耐
摩耗性材料で作られた壁しごきリングに通過させ、該リ
ングは前記パンチの軸に対して１゜から４゜の範囲の角
度で細まり、前記パンチ軸方向の長さを0.25mmから1.25
mmまでの範囲とする円筒状ランドに終端する円すい台形
入口面を有し、前記リングにより前記カップとの径方向
クレアランスが前記カップの側壁の厚さより小さくさ
れ、側壁をより薄くするとともに伸長させるようにした
缶体成形方法が提供される。
好適な実施例において、前記各リングの細まり角を前
記パンチの軸に対して２゜とすることが望ましい。
本発明の幾つかの実施例を例示し、以下の添付図面を
参照して説明する。
第１図は、缶を再引抜き加工して壁しごき加工し、缶
本体に成形する装置の側断面の概要図； 第２図は、カップを通過させる際におけるパンチおよ
びしごきリングの側断面図； 第３図は、第２図のリングおよび缶側壁の部分拡大
図； および第４図は、カップおよび壁しごき加工した缶本
体の材料となる積層板の典型的な例の一部分を拡大した
側断面図である。
引抜き加工および壁しごき加工によって製造される缶
の多くはブリキ板またはアルミニウム合金を材料とす
る。いずれの場合においてもカップおよびしごきリング
の工具パック全体を通常、水で希釈した冷却剤の調合物
等の冷却剤で潤滑させている。ブリキ板上のすずは、パ
ンチによるカップの、しごきリングを通過させる押出し
時に、カップの焼付きを防止する障壁潤滑剤として機能
すると考えられていた。しかし、無重合体の皮膜または
膜が存在する場合、前記課題とは異なる流動学上の問題
が生じることになる。
缶の製造において、２つのしごきリングをパンチの走
行軸線に沿った近接距離間に離隔して配設し、カップ
を、一時的に２つリング内に同時に位置させる、しごき
リング組立体が利用される場合がある一方、第１図に示
す構成もまた、利用され、該構成は、カップを、第２の
リング内へ挿入する前に、各リングから解放して、リン
グ間にてカップの冷却時間を確保可能とする点で、好適
な構成と目される。
第１図の装置は、パンチ１の回りをブランク保持スリ
ーブ２で包囲し、該ブランク保持スリーブとパンチとを
その長手軸方向で往復運動可能とし、さらにダイ組立体
３と協働する構成であり、前記ダイ組立体３は中央リン
グ４と再引抜きダイ５と、再引抜きダイの保持具６と、
第１スペーサ７と第１しごきリング８および同リングを
支持する第１リング支点９と、第２スペーサ10と、第２
しごきリング11および同リングを支持する第２リング支
点12と、第３スペーサ13と、第３しごきリング14および
同リングを支持する第３リング支点15と、ストリッパ16
とを備えている。
カップ17をパンチ１に載置して、ブランク保持具２が
再引抜きダイ５の方向に移動すると、パンチ１がカップ
を再引抜きダイ５内へ押込むにつれて、前記のブランク
保持具２が前記再引抜きダイ５の表面と協働してカップ
の周縁材料を拘束する。
第１スペーサ７は、再引抜き加工したカップ（図示し
ない）を、第１しごきリング８内へ挿入する前に再引抜
きダイ５から解放することを保証する所定長さである。
第１スペーサは径方向に流路18を有し、該流路18を介し
て潤滑剤が流入して、再引抜きカップの外面を潤滑化お
よび冷却する。
第１しごきリング８の通過後、壁しごき加工したカッ
プは第２スペーサ10内に侵入し、同位置には、カップを
第２しごきリング11内へ押込む前に径方向の流路19を介
して潤滑剤／冷却剤が流入する。第２スペーサ10は、壁
しごき加工したカップを、第２しごきリング11内に挿入
する前に第１しごきリング８から解放することを保証す
る所定長さである。
第２しごきリング11の通過後、さらに潤滑剤／冷却剤
が、第３しごきリング14への挿入前に、第３スペーサ13
内へ、径方向流路20から流入する。第３しごきリングの
通過後、所望に応じてパンチをドーム形成パッド（図示
しない）とし、ボトム輪郭を壁しごき加工した缶の本体
に成形してもよい。パンチが始動位置に復原すると（第
１図参照），缶本体の自由縁がストリッパ指16を打ち、
それにより壁しごき加工した缶本体がパンチから離脱す
る。ストリッパにおける損傷の防止のため、一般に、小
径の円環21を備えたパンチが利用されており、それによ
って、壁しごき加工した缶22のリム周縁は、第１図に示
すようにしごき加工した側壁の他の部分より肉厚に成形
する。
本発明の第１の目的は、第１図の装置によってアルミ
ニウム合金と重合体膜とからなる積層板から壁しごき加
工した缶を成形することにある。第２図は、しごきリン
グ８が、缶の側壁に、その内径方向のスラストを荷重す
るとともに、パンチの走行がリングから出た缶材料23に
引張り負荷を加重した状態を示している。ここでしごき
リングの内表面と缶の壁との間に生じる摩擦によって発
熱するが、該発熱量を重合体膜の損傷防止のため、制御
する必要がある。
第３図において、本発明の壁しごきリングには、先細
の円すい台形入口面24が形成してあり、該挿入面は、リ
ングの軸に対して１゜から４゜の範囲内の角度Ａ゜をな
して傾斜している。又、前記しごきリングには、ほぼ円
筒状のランドと、末広の円すい台形出口面とが形成して
あり、出口面は、角度Ｂ゜をなして傾斜し、該傾斜がリ
ング材料を支持するとともに側壁材料から急速にクレア
ランスを確保する。入口部分24の浅いこう配は、圧縮荷
重を拡散させ、それによって、入口におけるひずみしご
き加工の間の発熱量およびランドにおける分粒をリング
材料に散逸させることが可能となる。ランド25の軸方向
長さは、摩擦力により缶材料が不要に発熱しない程度、
短いものとしている。
好適な実施例のリングの寸法は、 入口角 ２゜ ランドの軸方向長さ 0.635mm 出口角 ６゜ である。
前記の入口表面およびランド表面によると、２マイク
ロインチCLAの表面仕上げとなる。第１図図示の装置に
よる操作では、パンチ（直径約65mm）外表面と各リング
のランドとの間のクレアランスは、一般に、 第１しごきリングにおいて0.241mm（26％減） 第２しごきリングにおいて0.178mm（26％減） 第３しごきリングにおいて0.105mm（41％減） となり、加工前のカップの側壁壁厚が0.324mmであった
ものがしごき加工後の壁厚は0.105mmとなる。また、潤
滑剤／冷却剤の好適な例はグレース544Aのカッパ潤滑剤
（20％水）（GRACE 544A cupper lubricant（20％
in Water））またはスチュアートオイルズ “ドロー
ソル"378M2（６％水）（STUART OILS“DRAWSOL"378M2
（６％ Water））あるいはクエーカ556（６％水）（QU
AKER556（６％ in Water））であり、広く市販されて
いる。
潤滑剤を適用することは、一般のアルミニウム成形に
は好ましくないが、本発明の場合、重合体皮膜がアルミ
ニウムとダイ表面との接触を防ぎ、金属の精緻な変形を
防止するので有効である。また、前記材料はリノリエー
ト誘導体を少量、含有しており、それによって、容器の
官能特性が良好となるという効果を奏する。例えばクエ
ーカ556（Quaker 556）の場合、同剤はアルミニウム缶
用ではなくブリキ板の缶のための潤滑剤であるが、同剤
には、リノリエートを低量含有し、PETで被覆したアル
ミニウム缶の成形を十分に助成する。
各壁しごきリングに生じる熱量を散逸させるため、各
リングを熱伝導率の高い材料とすることが望ましい。以
下の表で有効なリングの材料を示す。各材料は、良好な
化学的親和力と50W/m℃以上の熱伝導率を示す分散強化
した材料である。
前記材料は、従来のDWIアルミニウムとPETで被覆したDW
Iアルミニウム缶の製造過程に好適である。
壁しごきリングを12W/m℃の熱伝導率を示す部分的に
安定な酸化ジルコニウムとすることは被覆しないブリキ
板を壁しごき加工する場合に有効であるが、ポリエステ
ル／アルミニウム積層板を壁しごき加工する場合には、
アルミニウムに対する酸化ジルコニウムの親和力のた
め、不適である。
壁しごきリングをα窒化ケイ素とすると、20W/m℃の
熱伝導率を示し、ポリエステルで被覆したアルミニウム
3004に対して、膜融合を誘引したが、被覆しないアルミ
ニウムの成形では良好となった。
比較評価における缶成形のパラメータ標準値 缶の製造速さ 毎分180−280個 缶壁のゲージ −薄壁 0.0042インチ −厚壁 0.0068インチ 基板アルミニウム 0.0118インチ トリムした缶の高さ 125mm 缶の直径 65mm カップの直径 3.50インチ 本体製造の冷却剤 ３％のドローソル919 （DRAWSOL 919 at ３％） ブランクの直径 5.5インチ 第４図は、アルミニウムシートと重合体膜との標準的
な積層板を示し両者は結合層によってシートの主要表面
にて結合してある。
さらに詳述すると、本発明によるしごきリングが、無
定形状態のポリエチレンテレフタレートのようなポリエ
ステル層27を有し、該層をコポリエステル層28によって
アルミニウム合金シート29（例えば合金3004）の両側に
結合させた積層板からなるカップの側壁をしごき加工す
るのに好適であると判明している。前記コポリエステル
28は、無定形状態のイソフタレート／テレフタレート／
エチレングリコール、またはテレフタレート／エチレン
グリコール／ジエチレングリコールのようなコポリエス
テルからなるものとしてもよい。
典型的な例では、ポリエステル層27の厚さは10ミクロ
ンから15ミクロンまでの範囲であり、コポリエステルは
２ミクロンのオーダーであり、アルミニウム合金29の厚
さは約300ミクロンである。前記範囲の上限値を採用す
ると、本発明における引抜きカップ17の壁材料の全壁厚
は324ミクロンとなり、本発明の実施例による装置によ
って完成物品の缶の壁厚は約105ミクロンまで薄くな
る。しごき加工後における積層板の、ある種の弾性スプ
リングバックによって、最終リングのクレアランスに対
応する例えば127mmの最終壁厚よりもわずかに厚くなる
こともあり得る。前記のPET積層板の好適な例の詳細
は、本願と関連したEPC出願第0312304号に説明されてい
る。
本発明においてそのしごきリングの入口角を、長軸方
向の距離以降の側壁壁厚において漸減させることが望ま
しい。この超過は“スラスト面領域”は吸熱源として機
能し、前記側壁とリング材料との間の熱交換を促すこと
になる。第３図は、リングの軸方向、厚さを従来技術の
しごきリングの厚さと同一とした場合に、しごきリング
入口の細まり口24の軸方向長さは出口の広がり面26の軸
方向長さよりも長くなることを示している。
従来では、しごきリングの入口を複合こう配とするこ
とが試みられていた。その複合リングでは、円すい台形
の入口が１゜から４゜までの範囲としその前方を、より
大きな軸方向の傾斜、例えば４゜から10゜までの範囲の
傾斜を有する円すい台形の環としている。しかし、前記
の凸面の複合形状は、本発明におけるポリエステル、ア
ルミニウム材料の積層板のカップの、しごき加工には効
果がない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディグビー、スティーブン、ジョン イギリス国、オックスフォードシャー オーエックス12 ９エッチダブリュー、 ウォンテイジ、アドキン ウェイ 76 (72)発明者 ウィリアム、スティーブン、ポール イギリス国、オックスフォードシャー オーエックス12 ０ディーイー、ウォン テイジ、グローブ、ウッドヒル ドライ ブ ３ (72)発明者 アンブローズ、ケビン、マーク イギリス国、オックスフォードシャー オーエックス12 ９エッチエヌ、ウォン テイジ、アドキン ウェイ 37 (72)発明者 ミストリー、プラビン イギリス国、オックスフォードシャー オーエックス12 ７ピーピー、ウォンテ イジ、グローブ、セント ジョンズ ロ ード 21 (56)参考文献 特公 昭51−61475（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−46368（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許4228673（ＵＳ，Ａ) 米国特許3765206（ＵＳ，Ａ) プレス加工ノウハウ編集委員会編、 「プレス加工ノウハウ100題」，日刊工 業新聞社，昭和50年１月30日，193頁 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B21D 22/28 B21D 22/30 B21D 22/20

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】パンチを内部に挿入させることにより、ポ
    リエステル膜とアルミニウムシートもしくはアルミニウ
    ム合金シートとからなる積層板から引き抜き加工したカ
    ップの側壁壁厚を薄くする壁しごきリングであって；リ
    ングの円すい台形入口面を、リング面に垂直な中心軸に
    対して１゜から４゜までの範囲の傾斜角で細めるととも
    にその末端を前記軸方向にて短い長さのランドとし；広
    がり出口面を前記ランドから、５゜と15゜との間の範囲
    の傾斜角にて広げ；さらに前記リングを、50W/m℃以上
    の熱伝導率を示す耐摩耗性材料から成形した壁しごきリ
    ング。
  2. 【請求項２】前記入口面を前記軸に対して傾斜角２゜の
    斜面とした請求の範囲第１項記載の壁しごきリング。
  3. 【請求項３】前記ランドを前記軸方向にて0.25mmから1.
    25mmまでの長さとした請求の範囲第２項に記載の壁しご
    きリング。
  4. 【請求項４】前記ランドの軸方向長さを0.635mmとした
    請求の範囲第３項に記載の壁しごきリング。
  5. 【請求項５】ポリエステル膜とアルミニウムもしくはア
    ルミニウム合金のシートとからなる積層板から形成され
    たカップを備え、 該カップをパンチに載置し、前記カップ外面に冷却液体
    を供給し、 前記カップおよび前記パンチを50W/m℃以上の熱伝導性
    を有する耐摩耗性材料で作られた壁しごきリングに通過
    させ、 該リングは前記パンチの軸に対して１゜から４゜の範囲
    の角度で細まり、前記パンチ軸方向の長さを0.25mmから
    1.25mmまでの範囲とする円筒状ランドに終端する円すい
    台形入口面を有し、 前記リングにより前記パンチとの径方向クレアランスが
    前記カップの側壁の厚さより小さくされ、側壁をより薄
    くするとともに伸長させるようにした缶体成形方法。
  6. 【請求項６】前記各リングの細まり角を前記パンチの軸
    に対して２゜とした請求の範囲第５項記載の方法。
JP2507998A 1989-06-08 1990-05-23 壁しごき加工物品の成形方法およびその装置 Expired - Lifetime JP2852403B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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