JPH0220624A - 張出し成形加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、食品、化粧品、電子部品等の包装用容器等
の製造に際して、アルミニウム箔あるいは該箔の少なく
とも片面に樹脂フィルムが積層された樹脂ラミネートア
ルミニウム箔を材料とし、ポンチを使用して冷開張出し
成形を行うための成形加工装置及び同成形加工方法に関
する。

従来の技術 従来、前記のような用途のための皺なし容器の最も一般
的なものとしては、厚さ１００μｍ前後のアルミニウム
箔を用いた深絞り成形品とか、あるいは合成樹脂成形品
が知られている。

しかしながら、前者の深絞り成形品は、生産性が悪いの
みならず、厚箔を使用するためにコストも高くつく難点
がある。また後者の樹脂成形品は、水分、酸素、光等の
バリヤー性に劣るという固有の難点がある。

そこで、これらの問題に対処するため、最近でば、厚さ
３０〜５０μｍ程度のアルミニウム箔に樹脂フィルムを
積層した樹脂ラミネートアルミニウム箔を用いて、これ
を冷開張出し成形により連続的に所定深さの容器に成形
する方法が注目されている。

この場合、上記の成形は、限界成形高さをできるだけ高
いものとなしうろことが要請される。

このような要請に対処するための方策として、成形素材
の選択、改善はもちろん極めて重要なことであるが、一
方において成形方法、成形条件も成形高さに支配的な影
響を及ぼす。ここに成形方法の選択として、単に成形深
さを深くする目的のためには応力が成形材料の全体に均
一に付加される真空成形、あるいは空気、油によるバル
ジ成形等が好ましいが、いずれも生産性、形状選択の自
由性に劣る。そこで、生産性に優れる成形方法として、
ポンチによる張出し成形法の採用が最も有望視されると
ころである。

ところで、ポンチによる張出し成形において可及的成形
高さの高い成形を可能とするためには、−船釣にはポン
チの天面、即ち成形素材に接する頭頂面において、素材
に良好な拡がり性を持たせることが必要であり、このた
めに上記天面をなるべく摩擦係数の小さい、滑り性の良
好な面にすることが有利であるとされている。

たとえば、比較的摩擦係数の大きいステンレス製のポン
チを用いて張出し成形を行う場合、成形素板の歪分布は
第３図（イ）に示すようにフランジ端とポンチ肩部との
間、即ちポンチとダイとの間のクリアランス部で集中的
に大きな変形を生じ、ポンチ天面部ではほとんど変形を
生じないものとなるのに対し、材質的に摩擦係数の小さ
いフッ素系樹脂、例えば４フツ化エチレン樹脂等のいわ
ゆるテフロン（商品名・・・・・・以下同じ）製のポン
チを用いて成形する場合、成形素板の歪分布は第３図（
ロ）に示すようにポンチ天面部でも大きな変形量が得ら
れ、ポンチとダイとの間のクリアランス部での変形量を
減少して、相対的に高い限界成形高さが得られることが
知られている。このことは、第３図（イ）（ロ）にそれ
ぞれ斜線を付して示した部分の面積の比較とはゾ対応す
る。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のようなテフロン製ポンチを用いる
場合でさえ、必ずしも最大限の理想的な限界成形高さが
得られているものではなく、その更なる改善が望まれる
ところである。加えて、テフロン製ポンチでは、材質上
の固有の性質として表面硬度が低いために、ポンチの劣
化が激しく、特に成形素板の材質如何によってはポンチ
の耐用寿命が著く短いものとなるというような問題点が
あった。

この発明はこのような背景の中で、第３図（イ）と（ロ
）の各場合の歪み分布を相互に組合わせた状態で発現せ
しめ得るものとすれば、更に優れたはＶ理想的な最大限
の限界成形高さが得られることに着目し、か＼る成形を
ポンチ材質、成形素板の内面性状などの如何に拘らず可
能とする張出し成形技術を提供することを目的としてな
されたものである。

課題を解決するための手段 この発明は、ポンチの天面から成形素板との間に減摩用
流体を導入することにより、ポンチ天面と成形素板との
間の摩擦を減少せしめた状態で成形する工程を、張出し
成形工程中の全部または少なくとも一部に用いることを
主旨とするものである。

即ち、この発明の第１は、ポンチ、ダイス及びしわ押さ
えを具備する張出成形加工装置において、前記ポンチの
天面に、圧力流体供給源に接続された工ないし複数個の
流体流出孔が開口され、成形加工中において該流出口か
ら圧力流体を一時的、連続的または断続的に圧出せしめ
るものとなされていることを特徴とする張出し成形加工
装置であり、また第２の発明は、上記装置によって実現
される張出し成形加工方法に関して、アルミニウム箔、
樹脂ラミネートアルミニウム箔等の成形素板に対し、ポ
ンチにより張出成形を行うに際し、成形加工中において
、前記ポンチの天面から一時的、連続的または断続的に
圧力流体を流出させ、ポンチ天面と成形素板内面との間
の摩擦抵抗を減少させた状態で成形素板の変形を進行せ
しめる減摩成形工程を包含することを特徴とする張出し
成形加工方法を要旨とするものである。

成形素板としては、最も一般的かつ好適には、前述のよ
うな樹脂ラミネートアルミニウム箔、即ち、厚さ３０〜
５０μｍ程度のアルミニウム箔の片面または両面に、塩
化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂
等よりなる樹脂フィルムを積層一体化したものが用いら
れるが、この発明によれば成形素板内面の滑り性にか＼
わりなく張出高さの高い良好な成形を行うことが可能で
あり、従って上記樹脂ラミネートアルミニウム箔に限ら
ず、単なるアルミニウム箔でも成形素板に用いて成形加
工することができる。

この発明による張出し成形加工装置を、第１図に従って
説明すれば、同図において（１）はポンチ、（２）はダ
イス、（３）はしわ押さえ、（４）は成形素板を示す。

ポンチ（１）は耐摩耗性に優れた材料、好適には例えば
ステンレス製のもので、その天面（１ａ）には多数個の
小さな流体流出孔（５）が開口されている。該流体流出
口（５）は、天面（１ａ）の中央部に１個のみ設けたも
のとすることも場合によっては許容されるが、好適には
孔径０．２〜１．　０ｒｒｕ１１程度のものを、面積率
１０〜５０％程度の範囲で均一に形成することが好まし
い。多数個の流出孔（５）は、張出成形工程中において
ポンチ天面（１ａ）と成形素板（４）との間に減摩用の
流体を圧出するものであり、ポンチ（１）内の軸線方向
に設けられた導孔（６）から分岐している。そして、導
孔（６）は、圧出流体制御用のバルブ（７）を介してコ
ンプレッサー等の圧力流体供給源（８）に連通接続され
ている。

上記装置によって成形素板（４）の張出し成形を行う場
合、素板（４）の周縁部をダイス（２）としわ押さえ（
３）との間に挟着し、ポンチ（１）をダイス（２）方向
に押し進めるが、該張出し成形工程中において流体流出
孔（５）から天面（１ａ）上方に圧力流体を圧出せしめ
る。そして、これにより天面（１ａ）と成形素板（４）
の内面との間に僅かの間隙を生ぜしめ、両者間の見かけ
上の摩擦抵抗を減少せしめた状態のもとに成形素板の変
形を進行せしめるものとする。このような張出し成形加
工の遂行により、成形素板（４）の歪分布状態は、第３
図（ハ）に示すようにポンチ（１）の肩部に相当する部
分で最も大きな変形量をあられす一方、ポンチ（１）の
天面部（１ａ）上でも大きな変形量を示すものとなり、
同図に鎖線で示す領域の大きさから判るように、従来の
摩擦係数の比較的大きなポンチを用いた場合に較べては
勿論、テフロン製等の摩擦係数の比較的小さいポンチを
用いて成形した場合に較べても更に一段と高い限界成形
高さを得ることができる。

ところで、上記に用いる減摩用の流体は、気体、液体の
いずれでも良く、前者の例としては代表的には空気であ
り、その他窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを用
いても良く、後者の例としては例えばマシーン油、その
他の潤滑油を好適に使用することができる。また、流体
の圧力は、成形材料によって異るが、２〜５０Ｋｇ１ａ
ｄ程度の範囲内で設定すべきである。これが低すぎると
きはポンチ（１）の天面からの流体噴出が不十分なもの
となり、結果的に見かけ上の摩擦抵抗の減少を達成する
ことができない。

また逆に、流体圧が高すぎるときは、ポンチ天面上で流
体圧張出し作用が現出し、成形品形状の不均整を招くお
それが生じる。好適な流体圧は概ね３〜３０Ｋｇ１ａｄ
程度である。

また、上記流体圧の調節を含めて、ポンチ（１）の天面
（１ａ）上への流体供給は、張出成形工程中を通じて連
続的に行うものとしても良いし、あるいは−時的に限ら
れた所定時間内においてのみ行うものとしても良く、更
にはまた、断続的に行うものとしても良い。即ち、第２
図（イ）に示すように、ポンチ（１）が成形素板（４）
に接する成形の最初の時点から、完全に成形を完了する
時点までの全成形工程中を通じて流体を連続的に供給す
るものとしても良いし、または第２図（ロ）または（ハ
）に示すように、成形工程中の前半部あるいは後半部に
おいてのみ流体の圧出供給を行うものとしても良い。更
には第２図（ニ）に示すように、成形工程中、所定回数
断続的に流体供給を行うものとしても良い。このような
制御は、成形しようとする容器等の形状に応じて、必要
な成形高さを得るのに最も好都合な供給パターンを選ん
で、シーケンサなどを用いてバルブ（７）を制御するこ
とによって簡易に行いうるちのである。

実施例 成形素板として次のＡ、Ｂの２種類を使用した。

Ａ：ポリエステル（ＰＥＴ）１６／ｌＺｍ／Ａｆｌ箔４
０μｍ／ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）７０μｍによる両面
樹脂ラミネートアルミニウム箔。

Ｂ：延伸ポリアミド（ＯＮ）１６．ｃｚｍ／Ａｊ２箔４
０ｕｍ／塩化ビニル（ＰＶＣ）１５０μｍによる両面樹
脂ラミネートアルミニウム箔。

また、ポンチについては、ポンチ径２７ｍｒａのスチー
ル製のものとテフロン製のもの、及び同５０履のスチー
ル製のもの一３種類を使用し、実施例におけるポンチ径
２７ｍＩＲのものについてはその天面に直径０．５＃の
流体流出孔を９個、ポンチ径５０ｍのものについてはそ
の天面に直径０．５Ｍの流体流出孔を３０個、それぞれ
均等間隔配置に開口せしめたものを用いた。

そして、上記ポンチの流体流出孔から圧出せしめる流体
としては、圧力２５に’Ｊ／ａｄの圧搾空気を使用し、
その供給パターンは第２図（イ）に示す連続型、同図（
ロ）に示す後半−時型、同（ハ）に示す前半−時型、同
図（ニ）に示す断続型の各種の態様を選択して用いた。

上記の成形条件により、第１表に示すような各種の組合
わせにおいて張出し成形加工を行い、その得られた容器
の最大張出し成形高さを調べたところ、同表の右欄に示
すとおりの結果が得られた。

〔以下余白〕

上記第１表に示される結果から、本発明によれば、素板
に大きな変形を得ることができ、その限界成形高さを一
層増大しうろことを確認し得た。

発明の効果 この発明に係る張出し成形装置及び同方法によれば、成
形時においてポンチと成形素板との間での固有の摩擦抵
抗のみに支配されることなく、ポンチ天面から圧出され
る流体によって両者間に間隙を生じさせ、見掛は上の摩
擦抵抗を減少した状態で成形素板に変形を付与しうるか
ら、成形素板の広い面積範囲に亘って均一な歪分布を得
ることができ、ひいては限界張出し成形高さの一層の増
大が可能となり、成形の自由性の増大、成形歩留りの向
上をはかることができる。

かつ、流体の供給パターン、タイミングを選ぶことで、
成形素材に付与される変形の歪分布を任意に調整するこ
とが可能となり、単一の張出し成形加工工程の実施をも
って恰も表面摩擦係数の異る複数種類のポンチを用いて
多段に張出し成形したような場合と同等ないしそれ以上
の効果、成形特性を得ることができる。

また、成形素板の内面の摩擦係数、すべり性に直接影響
を受けることなく自由な成形を行うことが可能となり、
成形材料の選択の自由性が増大し、例えば包材設計の自
由性の範囲を飛躍的に拡げることができる。

更にまた、ポンチの材質も、必ずしもそれ自体に低摩擦
係数のものを選択する必要がなくなるから、表面硬度、
耐摩耗性に優れた金属材料からなるものを選択使用でき
、その耐用寿命の増大もはかりうる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による張出し成形装置の模式的な断面
図、第２図（イ）（ロ）（ハ）（ニ）はこの発明の実施
において選択される流体供給パターンの各種変形例を示
す説明図、第３図（イ）（ロ）（ハ）はそれぞれ摩擦係
数の大きい材質からなるポンチを用いた場合、同小さい
ポンチを用いた場合、及びこの発明の実施による場合の
各場合における成形素板に付与される歪分布状態を示す
曲線図である。 （１）・・・ポンチ、（１ａ）・・・天面、（２）・・
・ダイス、（３）・・・しわ押さえ、（４）・・・成形
素板、（５）・・・流体流出口、（７）・・・バルブ、
（８）・・・圧力流体供給源。 以上 第２図 （イ） （ワ） （ハ） （ニ） （ハ） 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンチ、ダイス及びしわ押さえを具備する張出成
   形加工装置において、 前記ポンチの天面に、圧力流体供給源に接 続された１ないし複数個の流体流出孔が開口され、成形
   加工中において該流出口から圧力流体を一時的、連続的
   または断続的に圧出せしめるものとなされていることを
   特徴とする張出し成形加工装置。
2. （２）アルミニウム箔、樹脂ラミネートアルミニウム箔
   等の成形素板に対し、ポンチにより張出成形を行うに際
   し、 成形加工中において、前記ポンチの天面か ら一時的、連続的または断続的に圧力流体を流出させ、
   ポンチ天面と成形素板内面との間の摩擦抵抗を減少させ
   た状態で成形素板の変形を進行せしめる減摩成形工程を
   包含することを特徴とする張出し成形加工方法。