JP4206499B2 - Tapered container mold - Google Patents
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Description
本発明は、テーパ付き容器の成形金型に関する。 The present invention relates to a molding die for a tapered container.
アルミニウム箔のような金属材料よりテーパ付き容器を深絞り成形して製造する場合、容器の側壁にしわが発生するという問題がある。この問題の解決を試みたテーパ付き容器の製造装置は、下記特許文献に示されているように既に知られている。この装置において、有底テーパ付き円筒体工程で用いられる金型は、内周面にテーパを有するダイおよび外周面にテーパを有するパンチであり、ともにテーパ角度は1.5゜である。このような金型を用いて円形ブランクまたは予め成形せられた有底ストレート円筒体を深絞りして有底テーパ付き円筒体を成形しょうとすれば、容器の側壁にしわが発生するが、この装置では、その前工程に有底ストレート円筒体の高さの中程に段部を設ける金型を配置することにより、しわ発生の問題を回避している。
容器側壁のしわの発生を防止する上記従来のテーパ付き容器の製造装置は、必然的に複雑な機構となっている。 The conventional tapered container manufacturing apparatus for preventing the generation of wrinkles on the container side wall is inevitably a complicated mechanism.
本発明の目的は、テーパ付き金型のみの構造で容器側壁にしわが発生せずしかも成形材料に破断の生じないテーパ付き容器の成形金型を提供するにある。 It is an object of the present invention to provide a tapered mold for forming a tapered container in which only a tapered mold is used and no wrinkles are formed on the side wall of the container and the molding material is not broken.
請求項1の発明によるテーパ付き容器の成形金型は、アルミニウム箔芯層とその両面に形成せられた合成樹脂被覆層とよりなる積層シートを深絞り成形してフランジを備えたテーパ付きコップ状容器を形成するのに用いられる金型であって、パンチのRp部の加工仕上げ粗度Raが0.3〜3μであるとともに、ダイのテーパ角度に対してパンチのテーパ角度が0.01〜0.5゜小さくなされているものである。
A molding die for a tapered container according to the invention of
請求項2の発明は、請求項1記載のテーパ付き容器の成形金型において、パンチのRp部の曲率半径が0.5〜15mmであるものである。 According to a second aspect of the present invention, in the molding die for the tapered container according to the first aspect, the radius of curvature of the Rp portion of the punch is 0.5 to 15 mm.
請求項3の発明は、請求項1または2記載のテーパ付き容器の成形金型において、深絞り成形が多段深絞り成形であり、金型がその最終段に用いられるものである。 According to a third aspect of the present invention, in the molding die for a tapered container according to the first or second aspect, the deep drawing is multistage deep drawing, and the die is used in the final stage.
パンチのRp部の加工仕上げ方法としては、やすりまたはサンドブラストで磨く方法がある。一般に金型の成形材料接触部分は、成形材料が金型上を移動し易いように摩擦係数をできるだけ小さくする方が成形上有利であるとされている。しかしながら、パンチのRp部は、その粗度をある程度大きくした方が、パンチ先端部において成形材料に加わる引張り力を低減でき、成形材料が破断しにくくなる。請求項1の発明において、パンチのRp部の加工仕上げ粗度Raを0.3〜3μに限定したのは、加工仕上げ粗度Raが0.3μ未満では、表面を粗くした効果が認められず、成形材料が破断するおそれがあり、加工仕上げ粗度Raが3μを超えると、成形開始時にパンチのRp部の凹凸によって成形材料が破断するからである。前記範囲のなかでもより好ましい加工仕上げ粗度Raは、0.5〜2μである。また、同時に、ダイのテーパ角度に対してパンチのテーパ角度を0.01〜0.5゜小さくなるように限定したのは、容器側壁のダイのRd近傍とパンチのRp近傍における成形材料厚さの差に起因する容器側壁のしわ発生を防止するためである。一般に絞り成形の場合、容器側壁の厚さは高さ方向で異なり、底に近いほど薄くなる。ところが側壁にテーパを付ける場合、成形材料の円周方向に対する縮みは底に近いほど大きいので、成形中に材料が折れ込んでしわが発生しやすくなる。このしわの発生は、パンチとダイの間の空間で円周方向に縮む材料が成形の最後でパンチとダイの周面に密着するときに起こる。そこで、縮んでいく材料が最後に折れ重ならないようにパンチとダイの隙間を狭くすればよいが、この隙間を狭くしすぎると、材料が破断するおそれがある。ただし、開口部近傍では材料はほとんど縮まないので、隙間を狭くする必要はない。結局、ダイのテーパ角度に対してパンチのテーパ角度を0.01〜0.5゜小さくすることが好ましい。ダイのテーパ角度に対して小さくするパンチのテーパ角度が0.01゜未満であると、しわ発生の防止効果が小さくなり、ダイのテーパ角度に対して小さくするパンチのテーパ角度が0.5゜を超えると、容器側壁のダイのRd近傍にしわが発生する。成形材料は、成形時パンチの先端部で固定され、パンチのRp部分では絞り荷重の大部分が支えられた状態で引張り力が働き成形されていくので、パンチのRp部分で成形材料は薄くなる。請求項2の発明において、パンチのRp部の曲率半径を0.5〜15mmに限定したのは、パンチのRp部の曲率半径が0.5mm未満では、この部分での成形材料の厚さの減少が大きく、パンチのRp部の曲率半径が15mmを超えると、成形材料がパンチの先端部になじまず、所定のシャープな形状が得られなくなるおそれがあるからである。請求項1の発明による金型を用いてテーパ付きコップ状容器を成形する場合、容器の口部内径に対する深さの比が70%以内であると1回の成形で可能であるが、70%を超える場合はその前に一段または複数段の有底ストレート円筒体成形工程を必要とする。
アルミニウム箔芯層とその両面に形成せられた合成樹脂被覆層とよりなる積層シートを深絞り成形して形成されたフランジを備えたテーパ付きコップ状容器において、アルミニウム箔芯層の厚さは60〜200μが好ましく、より好ましい厚さは100〜140μである。同厚さが60μ未満では、容器の深絞り成形時に材料に破断が生じたり、フランジに凹凸が生じたりし、同厚さが200μを超えると、アルミニウムの使用量が増えるだけで不経済である。アルミニウム箔芯層の両面に形成せられた合成樹脂被覆層の厚さは、それぞれ1〜300μである。同厚さが1μ未満では、容器の深絞り成形時に材料に破断が生じるおそれがあり、同厚さが300μを超えると、冷間深絞り成形が困難となって容器の生産性が悪くなる。アルミニウム箔芯層の両面に合成樹脂被覆層を形成する方法としては、アルミニウム箔に合成樹脂フィルムを接合する方法とアルミニウム箔に合成樹脂をコーティングする方法があるが、前者の場合の厚さは10〜300μが好ましく、より好ましくは50〜250μであり、後者の場合の厚さは1〜10μが好ましく、より好ましくは3〜8μである。また、アルミニウム箔芯層の厚さの積層シートの全厚さに対する比率は、25〜80%が好ましい。同比率が25%未満では、成形性が悪く材料が破断するおそれがあり、同比率が80%を超えると、容器の側面に折れ重なったしわが発生し易くなるからである。容器の外面側に使用される合成樹脂の具体例としては、フィルムの場合、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルおよびこれらの共重合体があげられ、コーティングの場合、熱硬化型アクリル樹脂およびエポキシ樹脂があげられる。また、容器の内面側に使用される合成樹脂はフランジ部分に熱封緘性が要求されるので、その具体例としては、フィルムの場合、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルおよびこれらの共重合体があげられ、コーティングの場合、塩化酢酸ビニールおよび酸変性ポリオレフィンがあげられる。この容器は、主として、コーヒ、紅茶、スープ等の飲料を充填密封して販売されるものであり、購入者が熱封緘蓋を容器のフランジから剥ぎ取って内容物を飲むものであるから、容器の口部内径は50〜100mm、同深さは50〜150mm、口部内径に対する深さの比は1:1以上が好ましい。これらの範囲以外では前記用途の容器として不適当である。フランジの巾は、カール縁を含めて熱封緘のための必要巾、保管スペースおよび飲み易さの点から3〜10mmがよい。テーパ付きコップ状容器のテーパ角度は、1〜5゜が好ましい。テーパ角度が1゜未満では、容器輸送時に複数の容器をはめ重ねたさい相互に密着しすぎて取り外しにくくなり、テーパ角度が5゜を超えると、容器周面にしわが生じる。
As a processing finishing method of the Rp portion of the punch, there is a method of polishing with a file or sandblast. In general, it is considered that it is advantageous in terms of molding that a molding material contact portion of a mold has a friction coefficient as small as possible so that the molding material can easily move on the mold. However, if the roughness of the Rp portion of the punch is increased to some extent, the tensile force applied to the molding material at the tip of the punch can be reduced, and the molding material is less likely to break. In the invention of
In a tapered cup-shaped container having a flange formed by deep drawing a laminated sheet composed of an aluminum foil core layer and a synthetic resin coating layer formed on both sides thereof, the thickness of the aluminum foil core layer is 60 ˜200 μ is preferable, and more preferable thickness is 100 to 140 μ. If the same thickness is less than 60 μm, the material may be broken during the deep drawing of the container, or the flange may be uneven. If the same thickness exceeds 200 μm, it is uneconomical because only the amount of aluminum used is increased. . The thickness of the synthetic resin coating layer formed on both surfaces of the aluminum foil core layer is 1 to 300 μm, respectively. If the thickness is less than 1 μm, the material may break during deep drawing of the container. If the thickness exceeds 300 μm, cold deep drawing becomes difficult and the productivity of the container deteriorates. As a method of forming the synthetic resin coating layer on both surfaces of the aluminum foil core layer, there are a method of bonding a synthetic resin film to the aluminum foil and a method of coating the synthetic resin on the aluminum foil. The thickness in the former case is 10 ˜300 μ is preferable, more preferably 50 to 250 μ, and the thickness in the latter case is preferably 1 to 10 μ, and more preferably 3 to 8 μ. The ratio of the thickness of the aluminum foil core layer to the total thickness of the laminated sheet is preferably 25 to 80%. If the ratio is less than 25%, the moldability is poor and the material may be broken, and if the ratio exceeds 80%, wrinkles that are folded and overlapped on the side surface of the container are likely to occur. Specific examples of the synthetic resin used on the outer surface side of the container include polyethylene, polypropylene, polyester and copolymers thereof in the case of a film, and thermosetting acrylic resin and epoxy resin in the case of coating. . In addition, since the synthetic resin used on the inner surface side of the container is required to have a heat sealing property in the flange portion, specific examples thereof include polyethylene, polypropylene, polyester and copolymers thereof in the case of a film, In the case of coating, vinyl chloride acetate and acid-modified polyolefin are exemplified. This container is mainly sold by filling and sealing beverages such as coffee, tea, and soup, and the purchaser peels off the heat-sealed lid from the container flange and drinks the contents. The inner diameter of the part is preferably 50 to 100 mm, the same depth is 50 to 150 mm, and the ratio of the depth to the inner diameter of the mouth part is preferably 1: 1 or more. Outside these ranges, it is unsuitable as a container for the above applications. The width of the flange is preferably 3 to 10 mm in view of the necessary width for heat sealing including the curled edge, storage space, and ease of drinking. The taper angle of the tapered cup-shaped container is preferably 1 to 5 °. When the taper angle is less than 1 °, when the containers are transported, the containers are too close to each other and difficult to remove, and when the taper angle exceeds 5 °, the peripheral surface of the container is wrinkled.
上記テーパ付きコップ状容器は、つぎのようにして製造される。すなわち、アルミニウム箔芯層とその両面に形成せられた合成樹脂被覆層とよりなる積層シートを深絞り成形してフランジを備えたテーパ付きコップ状容器を形成するに当たり、その深絞り成形工程が、ブランクを有底ストレート円筒状に成形する有底ストレート円筒体成形工程と、この工程の後に続く有底ストレート円筒体を有底テーパ付き円筒状に成形する有底テーパ付き円筒体成形工程よりなる多段工程となされている。そして、有底ストレート円筒体成形工程は、ブランクを有底ストレート円筒状に成形する第1段の工程と、第1段の工程で得られた有底ストレート円筒体にさらに深絞りを施す1段または複数段の工程よりなる。有底テーパ付き円筒体成形工程において、円筒体に付けるテーパ角度は1〜5゜が好ましく、絞り率は80%以上が好ましい。有底テーパ付き円筒体成形工程における絞り率が80%未満では容器の側壁に破断が生じるおそれがある。生産性の点からは、80〜90%がより好ましい。 The tapered cup-shaped container is manufactured as follows. That is, when forming a tapered cup-shaped container equipped with a flange by deep drawing a laminated sheet composed of an aluminum foil core layer and a synthetic resin coating layer formed on both surfaces thereof, the deep drawing process is A multi-stage process comprising a bottomed straight cylinder forming process for forming a blank into a bottomed straight cylinder and a bottomed tapered cylinder forming process for forming the bottomed straight cylinder following this process into a bottomed cylindrical cylinder. It is a process. The bottomed straight cylindrical body forming step includes a first step of forming a blank into a bottomed straight cylindrical shape, and a first step of further deep drawing the bottomed straight cylindrical body obtained in the first step. Alternatively, it consists of a plurality of steps. In the step of forming a cylindrical body with a bottomed taper, the taper angle applied to the cylindrical body is preferably 1 to 5 °, and the drawing ratio is preferably 80% or more. If the drawing ratio in the bottomed tapered cylindrical body forming step is less than 80%, the side wall of the container may be broken. From the viewpoint of productivity, 80 to 90% is more preferable.
本発明のテーパ付き容器の成形金型によれば、深絞り成形であっても成形時成形材料の破断がなくしかも容器側壁にしわが発生しない。 According to the molding die for a tapered container of the present invention, there is no breakage of the molding material at the time of molding even in deep drawing, and wrinkles are not generated on the side wall of the container.
本発明をどのように実施するかを具体的に説明するために、以下に実施例を示す。 In order to specifically explain how the present invention is carried out, examples are given below.
カール縁を備えたフランジを有するアルミニウム箔製テーパ付き密封用容器は、実公平6−047773号公報に示されているように、既に知られている。この容器は、その口部内径に対する深さの比が1:1未満であるため、デザートや調理済み食品の包装用にはよいが、コーヒ、紅茶、スープのような飲料の包装用としては適当でない。もっとも上記の比が1:1以上である飲料の包装用容器としては、従来から合成樹脂製容器が知られてはいる。合成樹脂製容器は、しかしながら、ガスバリヤ性および遮光性に劣るので、内容物がコーヒや紅茶のように味、香りおよび色が尊ばれる飲料では、これらを長期にわたり安定的に保持することが困難であるし、流通時に味が変わる内容物の場合には冷蔵流通に頼らなければならなかったばかりか、耐熱性にも劣るので、飲食時に加熱の必要な内容物の場合、コンビニエンス・ストアに設置されている加熱器で容器のまま加熱することができないという難点がある。これらの問題のないアルミニウム製容器でアルミニウム缶の胴体のように有底ストレート円筒状であれば、しごき成形によりその口部内径に対する深さの比を1:1以上にすることができるが、有底ストレート円筒状であると、複数個はめ合わせて輸送することができず、多くの空間を占めるという問題がある。 An aluminum foil tapered sealing container having a flange with a curled edge is already known as disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 6-047773. This container is suitable for packaging desserts and cooked foods, but suitable for packaging beverages such as coffee, tea, and soup, because the depth ratio to the inner diameter of the mouth is less than 1: 1. Not. However, as a beverage packaging container having the above ratio of 1: 1 or more, a synthetic resin container has been conventionally known. Synthetic resin containers, however, are inferior in gas barrier properties and light-shielding properties, so that it is difficult to stably maintain them for a long period of time in beverages that have a taste, aroma and color, such as coffee and tea. In addition, in the case of contents whose taste changes at the time of distribution, not only has it had to rely on refrigerated distribution, but it is also inferior in heat resistance, so in the case of contents that require heating at the time of eating and drinking, it is installed at a convenience store There is a drawback that it is not possible to heat the container as it is with a heater. If the aluminum container without these problems is a bottomed straight cylinder like the body of an aluminum can, the ratio of the depth to the mouth inner diameter can be made 1: 1 or more by ironing. If it is a bottom straight cylinder, there is a problem in that it cannot be transported by fitting a plurality of pieces, and occupies a lot of space.
本発明による金型を用いて形成されるテーパ付きコップ状容器は、、密封した場合、内容物の長期保存および常温流通が可能でしかも容器のまま加熱することができかつ多数を輸送するに際しても相互にはめ合わせて嵩張らない状態になし得る飲料・食品等の密封用容器であって、図1ないし図3に示されている。 The tapered cup-shaped container formed using the mold according to the present invention, when sealed, can be stored for a long period of time and can be distributed at room temperature, and can be heated as it is and when many are transported. A container for sealing beverages, foods, etc. that can be fitted together and not bulky is shown in FIGS.
この容器Aは、巾2.2mmのカール縁1を備えた巾6.2mm(カール縁幅を含む)のフランジ2と口部に垂直断面略L形の段部3を有するものであり、厚さ120μのアルミニウム箔芯層4とその内面に形成せられた厚さ200μのフィルムよりなる未延伸ポリプロピレン被覆層5とその外面に形成せられた厚さ30μのフィルムよりなる未延伸ポリプロピレン被覆層6よりなりかつアルミニウム箔芯層4の厚さの全厚さに対する比率が、34.3%である積層シート7を冷間多段深絞り成形することにより形成せられたものであり、容器Aの口部内径D1が63mm、同底部内径D2が52mm、同深さHが100mmであり、口部内径D1に対する深さHの比が1:1.58となされ、容器Aのテーパ角度θが3゜となされてる。フランジ2の上面は、平滑面となされており、下面にシーラントよりなる熱封緘材層8を有するアルミニウム箔9製の蓋Bが、容器Aに内容物を充填した後、フランジ2上面に加熱融着し得るようになっており、加熱融着した状態は、図2および図3に示されている。テーパ付きコップ状容器Aの口部に垂直断面略L形の段部3が存在することにより、密封用容器を複数個はめ合わせて輸送するさい、内側の容器が外側の容器に深く入り込まずに取り出しやすくなるが、この段部3はなくてもよい。
This container A has a
上記冷間多段深絞り成形は、円形ブランクを有底ストレート円筒状に成形する第1段の工程(図4)と、第1段の工程で得られた第1有底ストレート円筒体A1にさらに深絞りを施し、口部を狭めかつ深さを深くして第2有底ストレート円筒体A2を得る第2段の工程(図5)を含む有底ストレート円筒体成形工程と、この工程の後に続く第2有底ストレート円筒体A2を有底テーパ付き円筒状に成形してテーパ角度は3゜の有底テーパ付き円筒体A3を得る第3段の有底テーパ付き円筒体成形工程(図6)よりなる3段工程となされており、その絞り率は85%である。各段における成形は、別々のプレス機で行われ、材料の歩留まり上、第1段の工程では多数個取りの金型が用いられる。第1段の工程で得られた深さの浅い第1有底ストレート円筒体A1は、つぎの第2段の工程のプレス機へ搬送される。第2段の工程で得られた深さの深い第2有底ストレート円筒体A2は、つぎの第3段の工程のプレス機へ搬送される。なお、フランジ2のカール縁1は、多段深絞り成形後形成せられる。
In the cold multistage deep drawing, the first step of forming a circular blank into a bottomed straight cylinder (FIG. 4) and the first bottomed straight cylinder A1 obtained in the first step are further added. A bottomed straight cylindrical body forming step including a second step (FIG. 5) for deep drawing, narrowing the mouth and increasing the depth to obtain the second bottomed straight cylindrical body A2, and after this step The second bottomed straight cylindrical body A2 is formed into a bottomed tapered cylindrical body to obtain a bottomed tapered cylindrical body A3 having a taper angle of 3 ° (see FIG. 6). ), And the drawing ratio is 85%. Molding in each stage is performed by a separate press, and a multi-cavity mold is used in the first stage process in terms of material yield. The first bottomed straight cylindrical body A1 having a shallow depth obtained in the first stage process is conveyed to the press machine in the next second stage process. The deep second bottomed straight cylindrical body A2 obtained in the second stage process is conveyed to the press machine in the next third stage process. The curled
上記有底ストレート円筒体成形工程の第1段の工程では、図7に示されているような成形金型10が用いられる。図7において、11は内周面がストレートなダイ、12は外周面がストレートなパンチ、13はパンチ台、14はブランクホルダーである。同第2段の工程は、図示されていないが、第2有底ストレート円筒体A2が得られるように、図7に示されている成形金型10の寸法が変えられただけのものである。上記有底テーパ付き円筒体成形工程では、図8に示されているような本発明による成形金型15が用いられる。図8において、16は内周面にテーパを有するダイ、17は外周面にテーパを有するパンチ、18はパンチ台、19はブランクホルダーである。
In the first stage of the bottomed straight cylindrical body molding step, a molding die 10 as shown in FIG. 7 is used. In FIG. 7, 11 is a die having a straight inner peripheral surface, 12 is a punch having a straight outer peripheral surface, 13 is a punch base, and 14 is a blank holder. Although the second step is not shown in the figure, the dimensions of the molding die 10 shown in FIG. 7 are merely changed so that the second bottomed straight cylindrical body A2 is obtained. . In the bottomed tapered cylindrical body forming step, a
成形金型15において、パンチ17のRp部の加工仕上げ粗度Raは1μとなされており、ダイ16のテーパ角度θ1が3.0゜であるに対してパンチ17のテーパ角度θ2は2.8゜であって0.2゜小さくなされている。また、パンチのRp部の曲率半径は3mmである
下記表1に、本発明の実施例と比較例とをあげ、容器側壁の成形状態の観察評価結果を示した。
In the molding die 15, the finishing roughness Ra of the Rp portion of the
2 フランジ
4 アルミニウム箔芯層
5、6 未延伸ポリプロピレン被覆層(合成樹脂被覆層)
7 積層シート
A 容器
15 金型
Ra パンチのRpの加工仕上げ粗度
θ1 ダイのテーパ角度
θ2 パンチのテーパ角度
2 Flange 4 Aluminum foil core layer 5, 6 Unstretched polypropylene coating layer (synthetic resin coating layer)
7 Laminated
Ra Pp Rp finish roughness θ1 Die taper angle θ2 Punch taper angle
Claims (3)
3. The die for forming a tapered container according to claim 1, wherein the deep drawing is multi-stage deep drawing, and the die is used in the final stage.
Priority Applications (1)
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