JPS58163619A - 熱可塑性プラスチツク板材の加工方法及び同方法に用いる抜き型 - 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】 この発明は熱可塑性プラスチック板材の加工方法、さら
に詳しくは、一枚の熱可塑性プラスチック板材から箱形
成用の折り目付き板状半製品を打抜き形成する方法及ｄ
同方法を実施するために用−る抜き型に関するものであ
る。

従来、一枚の薄−板材に折り目・切り目をつけ、折り目
に沿って折曲げ・接合して箱を形成する場合、ゲ材とし
て板紙や段ボールが用いられていたが、熱可塑性プラス
チック板材（以下。

単にプラスチック板材という。）は板紙等に比して寿命
が長く丈夫であって接合が超音波溶着により簡単迅速に
できることから、用途によってはプラスチック板材を用
いた箱が好んで多く使用されている。

一枚のプラスチック板材で例として第１図に示したよう
な箱Ｃを作る場合も、第２図に例示したような折り目ｔ
ｔ、切り目ｔ３をつけた所定形状の半製品すを形成する
必要があるが、従来。

折り目付き半製品を得るには、一枚の板材ａから外形抜
きにより折り目のない所定形状の半製品を切ｌｌ５ｔ、
に沿って打抜く工程と、同工程により得られた光部品に
折り目１ｔを形成する工程との２つの各別の工程を必要
とした。従って１次のような種々の欠点があった。

すなわち、打抜き工程のための抜き型と折り目形成工程
のための押し型との２組の型を必要とするので設備コス
トが高くつく。また、打抜き工程にお≠ては、板材の抜
き型に対する位置決め、打抜き、外形かすと半製品の選
別の各作業を必要とするとともに、折９目形成工程にお
いては、打抜かれた半製品の取揃え、折り目形成用押し
型に対する位置決め、折り目形成、折９目付き半製品の
取出しの各作業を必要とし。

生産に多くの時間がかかり生産性が非常に低かった。

そもそも、従来、プラスチック板材から折り目付き半製
品を得るのに、打抜きと折り目形成とを２工程で行なわ
ざるを得なかったのは、換言すると、打抜きと折り目形
成とを１工程で同時に行ない得なかったのは、次のよう
な理由による。一つの型を用いて外形抜きと折り目形成
を同時に行なうと、型が受圧板に押圧されている間に、
プラスチック板材が外形抜き用刃と折り目形成用刃の間
に拘束された状態で型を介して加熱され、外形抜き用刃
による外形抜きと折り目形成用刃による細溝形成が同時
に行なわれて半製品が形成されるが、その形成過程にお
いて又はＪｌ型後冷却の間に、半製品にたわみ、ねじれ
等が生じ、あるいは、箱を形成したときに折り目の近辺
にひずみが発生して１箱の商品価値を低下させるからで
ある。

このような半製品のたわみやねじれ、あるいは箱形成時
の折り目近辺のひずみが発生する原因は、第１に、折り
目形成用押し型の構造に、第２に、折り目形成方法にあ
った。これらについてさらに詳述すると、まず、押し型
には受圧板上面に静置されたプラスチック版材に上方か
ら押圧されてプラスチック板材に細−溝状の折り目を形
成する刃が突設されるが、前記刃をプラスチック板材の
軟化点まで加熱するので、押し型全体を耐熱性を備えた
構造とする必要があるため、従来の押し型は第３図に示
されて−るように、一枚の金属板１に前記刃を形成すべ
き部分を残して切削加工をして結果的に刃２を突設した
構成である。切削により一刃２を形出するから、切削衝
撃により刃がもろくなることを防ぐため、刃２は第４図
に拡大して示すように。

刃の根元部の厚さは約４．５雪程度と厚く形成するとと
もに、刃先角αは約１００°と大きくせざるを得ない。

なお、刃先に約０．７５−の幅の平坦部をもたせること
により押し型押圧時に刃２によってプラスチック板材が
剪断されることを防いでいる。

第２に、従来は押し型ｌをプラスチック板材の軟化点ま
で加熱し、その押し型を受圧板４に載置されているプラ
スチック板材ｂｏに所定時間強く押圧して前１記折り目
形成用刃２によってこれに接触しているプラスチック材
料を軟化移動させることにより細い溝状の折り目ｔ、を
形成している。

前述のように折り目形成用刃２は厚く、かつ。

刃先角が大きいため、押し型をプラスチック板材に押圧
したときに刃からプラスチック板材に加わる材料移動力
が小さい。そこで、材料移動を容易圧するため、従来の
押し型はこれをプラスチック板材の軟化点まで加熱する
ことが必要であった。従って、押し型を押して折り目を
形成している藺にプラスチック板材の折多目形成部分以
外の部分も熱変形温度に達してしまう。

一方、プラスチック板材は加熱温度が高いほど熱膨張量
が多い。そして、前記刃２は厚みが厚く、かつ刃先角が
太き−ので、押し型の押圧に伴なう刃２のプラスチック
材料排除量が多い。

従って、一つの型に外形抜き用刃と折り目形成用刃を備
えてその型をプラスチック板材に押圧するときは、プラ
スチック板材は外形抜き用刃と折υ目形成用刃から互い
に反対方向の材料移動力を受け、かつ、型からの熱伝達
とともに熱膨張するため、外形抜き刃と折り目形成用刃
の間又は折り目形成用刃相互間においてプラスチック板
材にたわみ、反りなどの熱変形が生じ・。

折り目形酸部分以外の部分の上記熱変形濃度到達によっ
て、半製品を離型した後においてはもはや弾性回復が不
可能になり、あるいは離型後に残留応力により半製品に
反り、ねじれなどのひずみが発生することが避けられな
いのである。

折り目形酸部分以外の部分の加熱温度が低い場合であっ
ても、上記刃２の形状により、押し型押圧時は刃２の刃
先が軟化したプラスチック板の折９目形成部分に押入さ
れるにつれて、折り目形酸部分近辺も比較的広い面積・
にわたって軟化点近くまで加熱され熱膨張し、かつ、刃
２による材料移動量が多いので、同様に離型後の残留応
力による変形が生じ易いものであった。

この発明は上記の点に鑑み、一つの型を用いて外形抜き
と折り目杉成とを同時に行なっても。

熱変形や残留応力によるひずみが発生することがなく、
従って、半製品形成のための設備コストの低減、生産性
の向上及びプラスチック製箱の商品価値の高揚が可能と
された折り目付き板状プラスチック半製品の形成方法を
提供するこメを目的とする。

また、第２の発明は、上記方法を実施するのに適するよ
うに構成した抜き型を提供することを目的とする。

この発明によ゛る折シ目付き板状プラスチック半製品形
成方法の特徴は、抜き型の構造に関する特徴と、加工条
件に関する特徴とに分けることができる。

抜き型の構造上の特徴とは、折り目形成用刃の厚みを薄
くしたことである。また、加工条件に関する特徴とは、
第１に、抜き型の加熱温度をプラスチック板材の軟化点
よりも低φ熱変形温度にすること、第２に、抜き型のプ
ラスチック板材に加える荷重を大きくすることである。

以下、各要件について詳述する。

抜き型の折り目形成用刃の厚みを薄くするのは、一つに
は、抜き型押圧時のプラスチック板材への加熱範囲を可
及的に折り目形酸部分に制限し、プラスチック板材の熱
膨張量を最少限に止めるため、二つには、折シ目形成用
刃のプラスチック板材への押入に伴なう材料排除量を少
なくするため、三っＫは、腑き型押圧時に刃先のプラス
チック板材に対する集中荷重を大きくして材料移動を容
易にするためである。

この発明方法で用いる折り目形成用刃の一例を示した第
５図から明らかなように、刃厚が薄いから、刃の熱は刃
の接触する折シ目形成部分及びその近辺のごく狭い範囲
にしか伝導しない。

従って、プラスチック板材の熱膨張量は極力押えられる
。また、刃厚が薄いから、プラスチック板材に押入され
る刃先体積は第４図及び第５図に交差斜線で示されに部
分の面積の比較でも明らかなように、従来の刃よりも格
段に少ないので、刃挿入に伴なう材料排除量が少ない。

即ち、按き型押圧時にプラスチック板にたわみを生じさ
せる原因となる刃の加えるカが著しく軽減される。

また、刃厚を薄くすることは、後述されるように抜き型
の加熱温度をプラスチック板材の軟化点よりも低くする
こと、及び抜き型の押圧力を大きくすることと相関関係
を有している。プラスチック板材の折り目を形成させる
部分の温度が軟化点よりも低い場合は１分子結合カが大
きいため、この部分に刃を押圧したとき、刃厚が従来の
ように大きいと、材料移動が困難であり、適切な折シ目
が形成されない。しかし、この発明では、刃厚が小さく
、かつ、抜き型の押圧力を従来よりも大きくしているか
ら、抜き型の加熱温度がプラスチック板材の軟化点より
も低くとも、抜き型をプラスチック板材に押圧したとき
に、刃による材料移動が容易に生じ、適度な薄さの連繋
部が残存されるように細溝（折９目）が形成される。

抜き型の加熱温度をプラスチック板材の軟化点よりも低
くすることは次のような理由から重要である。すなわち
、抜き型の加熱温度が高いほど抜き型押圧時のプラスチ
ック板材の熱膨張係数は大きくなり、同加熱温度がプラ
スチック板材の軟化点又はその近傍の高温であるとプラ
スチック板材全体が大きく膨張して半製品にたわみを生
じさせ易いとともに、刃の接触する折り目形酸部分は早
期に軟化してゴム状の弾性を備えるため、この部分に刃
が強くかつ急速に押し込まれたとき刃によって排除され
たプラスチック材料が弾性反発力に１より細１ｌｌ（折
ｐ目）の両側に盛り上がりを生じる。この盛り上がりは
離型時にそのまま固化して半製品に残存する場合が多く
、残存した場合は、折り目を内側にして半製品を折曲げ
溶着して箱を形成したときに。

前記盛り上がりが応力を作用して箱の折曲部近辺にゆが
みを生じさせる原因となる。また、加熱温度を軟化点よ
りも高くした場合は、折υ目形成部分が弾性を失ない、
ゴム状流動状態となるので、折シ目形成後、半製品を抜
き型から取り出す際、又は取出した後に、薄肉でまだ柔
かい折り目が冷却固化する間に残留応力又は外力によっ
て変形するおそれがある。折り目が変形すると、半製品
を折曲溶着してできた箱の稜線が美麗な直線状にならな
かったり、精にねじれが生じたりして、商品価値を低下
させる。

これに対して、この発明のように、抜き型加熱温度をプ
ラスチック板材の軟化点よりも低くすると、第１にプラ
スチック板材の膨張量が少ないので、折り目形成部分以
外の部分の抜き型押圧時に生じるたわみの量が少ない、
第２に折り目形成部分以外の部分が熱変形温度に達しな
−０なお、各月の間の凹部に空気層が形成されるが、半
製品取出し時及び板材供給時に、その空気層が換気され
、新空気が断熱作用をすることが、折υ目形成部分以外
の部分の熱変形温度に達しなψ理由である。従って、半
製品を離型した際は前記たわみが完全に回復して消滅す
る。

第３に、加熱温度が軟化点より低くとも、折９目形成部
分は熱変形温度に達し、かつ、刃から大きい荷重を加え
られるので、抜き型押圧時に折り目形酸部分には寸分な
材料移動が生じ、しかも、折り目形酸部分の弾性係数は
小さいので、刃の押込み時に折少目の両側に盛り上がり
を生じることがなく、さらに、折り目形成後折り目部分
に残存する薄い連繋部は加熱温度が軟化点よ粗低いこと
により適度の剛性を保持しているため、折り目形成後の
半製品取出しの際又は取出し後に折シ目が残留応力や外
力によって非直線状に変形することがなψ。従って、半
製品を折シ目に沿って折曲げ溶着して完成した箱の−が
完全な直線状となる。

こうして、この発明方法により形成された半製品より作
られた箱は、真直な稜線とたわみのない平坦な側面を有
するから美麗であり、商品価値が高い。

さらに、この発明にお−ては、受圧板上に載置されてい
るプラスチック板材に抜き型が加える荷重は、従来の抜
き型を用いて従来の加熱温度で加えるときの荷重よりも
大きくする。荷重を大きくすればプラスチック板材の熱
変形温度は低下する。すなわち、荷重を大きくすること
により、抜き型の加熱温度を下げることが可能とされ、
従って、抜き型押圧時のプラスチック板材の熱膨張量を
より少なくすることが可能とされている。そして、抜き
型の押圧時荷重を大きくすると、・加熱により軟化点ま
で達していない折り目形酸部分に刃が押込まれるときに
、瞬間的に摩擦熱が発生する。従って、抜き型の加熱温
度がプラスチック板材の軟化点よりもある程度低一温度
であっても、折シ目形成部分の刃と接触する面は加熱温
度よりも高温になることが考えられる。加熱温度が比較
的低い温度でも抜き型押圧時の折り目形酸部分の刃によ
る材料移動が容易に生じ、所望の折シ目が形成されるの
は、上記摩擦熱の加温によるプラスチック板材の局部軟
化現象が発生するからであると思われる。

上述したとごろから明らかなように、この発明方法にお
いては、折り目形成用刃を薄くしたこと、抜き型をプラ
スチック板材の軟化点よりも低い、熱変形温度に加熱す
ること、及び抜き型押圧時の荷重を折り目形成用刃で熱
変形可能な大きさとすることの諸条件が有機的に関連し
ており、これらの諸条件がすべて充足された下で形成さ
れた半製品を用いて作った箱は、側面に反りやたわみが
なく稜線が蛇行しておらず、全体的にねじれのない、美
麗な外観を有する。

続いて、プラスチック板材がポリプロピレンである場合
の実験により得られた上記諸条件の有効ＩＩ囲を一例と
して挙けると次のとおりである。なお、実験において用
いたポリプロピレン板材の厚みは０．８ｍ　、抜き型の
板材押圧時間は約１秒である。

（イノ　折り目形成用刃の厚み・・・・・・約０，５〜
約１．５　ｍ刃Ω厚みは板材厚が大きくなるにつれて大
きいものを用いることがよい。本発明で用≠る刃の形状
の一例が、従来の刃を示す第４図と同拡大率をもって第
５図に対照的に示されている。

（ロ）　刃先の形状・・・・・・角刃、丸刃、二膜力、
一段刃実験では第６図に示したように、角力、丸刃。

二段刃及び−膜力の４種類を用−なが、二段刃が刃自体
の機械的強度及び折り目の屈曲強度の点で最も優秀であ
った。しかし、上記いずれかの刃がプラスチック材料の
種類（硬度、熱変形温度における粘弾性）に応じて選択
的に用いられる。

す）抜き型の加熱温度・・１約５０〜約１４０’Ｃ□加
熱温度はポリプロピレンの軟化点である１４５〜１６０
°Ｃよりも低い熱変形温度の範囲である。

これは、抜き型押圧時の荷重の大小に依存し。

荷重が小さいときは高温にする必要があり、荷重を大き
くするにっ°れて濃度低下が可能である。

（ホ）抜き型押工時荷重・・・・・・約４０〜約５０ゆ
へ２抜き型加熱温度が約５０°Ｃのときが荷重５匈４２
゜同じ（１４０’Ｃのときが４０ｋｇ／ｃＩＬ２である
。面積は抜き型の押圧面の面積である。

また、抜き型の加熱温度、押圧時荷重及び押圧時間は、
相関関係を有するので、そのいずれか一つを特定した後
、他の条件を順次定めればよい。

以上は、−例としてポリプロピレンの場合ニついて諸条
件を具体的に説明したが、他の熱可塑性プラスチックの
場合についても、その熱変形温度及び軟化点に基いて当
該プラスチックに適用しつる具体的諸条件を決定するこ
とが可能である。

上述のようにして、この発明方法によれば、一つの抜き
型を用いて、その−回の動作により折シ目付き板吠半製
品が形成されるから、設備コスト／ｒｉ著しく低減でき
るとともに、生産性も格段に向上され、また従来の外形
抜きと折り目形成とを二つの型で行なう場合のような位
置づれの問題が生じないので、歩留りも飛１的に改善さ
れる。

さて、上記第１発明による折り目付き半製品形成方法を
実施するに畔、刃厚が薄い折り目形成用刃を備えた抜き
型が必要であるが、従来の一枚の′誓合を切削加工して
刃を突設した構造の抜き型では上記のような刃を備える
仁とができない。そこで、この第２発明では、抜き型を
次のように構成した。すなわち、従来の一体の抜き型を
刃の部分と刃を囲むブロックの部分とに分割し、第７図
及び第８図に示すように外形抜き剛力６、折り目形成用
刃６ａ−１と及び多数のブロック１８〜７ｍとにそれぞ
れ別体に形成しである。そして、各ブロック７ａ−７ｍ
Ｋａ上下方向に、貫通する孔（図示せず）が設けられて
おり、これらのブロックは−・枚の金属製基１１Ｂ上に
載せてその基盤に設けであるねじ孔（図示せず）に前記
各ブロックの貫通孔を合致させ、その貫通孔からボルト
９を前記基盤のねじ孔にねじ込むことにより基盤に固着
される。ブロックを順次固着する際に、各ブロックの間
に、前記折り目形成用刃６ａ−１及び外形抜き剛力５を
差込み゛、隣り合うブロックで刃を挾持する。外形抜き
剛力６は一本の長帯状のものを折曲して形成する場合は
その応力により強くブロック間に挾持されるから、抜き
型使用時に刃が抜は出るおそれはないが、折り目形成用
刃６ａ−１は直線帯状であるため、単にブロックで挾持
したのみでは援は出るおそれがある。これを確実に防止
するため、折り目形成用刃６ａ−一にその差込み部分に
おいて孔を設けるとともに、当該刃を挾持するブロック
の対向面に前記孔と合致する孔を設け、これらの孔に連
結軸１０を挿通したのち、各ブロックを基盤８に固着す
ることがよい。１１はヒータである。

上記実施例では、ブロックを一枚の基盤に固着したが、
基盤を用いずに１例才ば一側端のプロ゛ツクから他側端
のブロックまで貫通する孔を設け、その孔に長尺連結ボ
ルトを貫通するとともに、そのボルトにナツトを締め付
けるなどして、ブロック同志を連結固定し、かつ、併わ
せで刃をブロック間に挾持し、前記ボルトで抜は止めす
ることもできる。

この発明では抜き型を上記のように、刃と刃を囲むブロ
ックとに分割形成し、ブロックの間に刃を差し込んで固
定し、ブロックを基盤に固着し、又はブロック同志で連
結固定する組立て式構造としたので、次のような効果を
有する。

すなわち、第１に、刃はブロックから独立しているから
ブロックと異なる材料で鍛造などにより刃厚の薄い刃を
容易に製作でき、かつ、薄くても抜き型押正時荷重に充
分耐えつる機械的強度を有する刃を抜き型に備えること
ができる。

第２に、ブロックは刃の突設のための切削加工が不要で
あり、単に刃と結合するのみでよいので、抜き型も容易
安価に製作できる。第３に、抜き型は刃とブロックの組
立て式で、分解可能であるから、按き型の使用により刃
先が摩耗又は破損したときは容易に刃のみを交換するこ
とができ、補修が容易かつ安価にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明方法により形成される半製品で作られ
る箱の一例を示す斜視図、第２図はプラスチック板材と
これから形成される半製品、の−例を示す斜視図、第３
図は従来の押し型の構造及び半製品の折り目形成の原理
を便宜的に視角を変えて示す斜視図、第４図は従来の押
し型の折り目形成用刃の形状及びプラスチック板材に対
する押入状況を示す断面図、第５図は本願発明方法にお
いて用いられる折り目形成用刃の形状及びプラスチック
板材に対する押入状況を示す断面図、第６図は本願発明
方法において用いうる折シ目形成用刃の各種形状を示す
端面図である。 第７図は、本願第２発明による抜き型の一実施例を示す
斜視図、第８図は第７図の■−ｖ１４Ｉに沿った断面図
である。 ａ・・・プラスチック板材 ｂ・・・半製品 ｔｌ・・・切線 ｔ、・・・折り目 Ｃ・・・箱 １・・・押し型 ２・・・従来の折り目形成用刃 ４・・・受圧板 ６．６．〜６４・・・本発明に係る折り目形成用刃ＩＡ
・・・本発明に係る抜き型 ５・・・外形抜き剛力 ６ａ−１・・・折り目形成用刃 ７ａ〜７ｍ・・・ブロック ８・・・基盤 ９・・・ボルト １０・・・連結軸 １１・・・ヒータ 特許出願人　　永　井　　　元 同　　　　　　尼崎機械工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　外形抜き用刃と開方の内側に配設された折り
   目形成用刃とを備えた抜き型を用いて、一枚の熱可塑性
   プラスチック板材から折り目付き板状半製品を形成する
   方法において、（イ）　前記折り目形成用刃の厚みを比
   較的薄くし。 （ロ）　前記抜き型を前記プラスチック板材の軟化点よ
   りも低い熱変形温度に加熱し、 ＆ｐ→　前記抜き型の押圧時荷重を前記抜き型の加熱温
   度におψて前記プラスチック板材を前記折り目形成用刃
   で変形しつる大きさとすること。 を特徴とする熱可塑性プラスチック板材の加工方法。
2. （２）外形抜き用刃と開方の内側に゛配設された折り目
   形成用刃とを備えた抜き型において。 ０）　抜き型を刃と、各月を囲むブロックとに分割形成
   し、 −）　各月はブロックから突出される突出部分と隣接す
   るブロックの間に差込まれる差込み部分とを、有して帯
   状に形成され。 （ハ）　各月を前記差込み部２分においてブロックの間
   に差込んで固定し、ブロックを基盤に固着し又はブロッ
   ク同志で連結固定してなっていることを特徴とする折り
   目付き板状半製品形成用抜き型。