JPS639527A - 樹脂ラミネ−トアルミ箔の冷間張出し成形加工法 - 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箔を材料
とし、ポンチを使用して冷間張出し成形を行う場合の成
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、光など
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、最近では、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箔を用いて、これを冷間
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、限界成形高さをて“　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
一に負荷される真空成形、あるい空気、油によるバルジ
成形等が好ましいか、何れも生産性、形状選択の自由性
に劣る欠点がある。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、張出し成形により可及的成形高さの高い成形
を可能とするためには、一般的にはポンチの天面、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、ステンレス製
のポンチを用いて成形する場合より、材質的に摩擦係数
の小さい４フツ化エチレン樹脂製、即ち所謂テフロン（
商品名・・・以下同じ）製のポンチを用いて成形する場
合の方が、一般的には相対的に高い限界成形高さが得ら
れ、従って、容器形状、深さの変化に対応し易く、成形
歩留りも向上せしめることができる。このことは、本発
明者らが、ステンレス製ポンチとテフロン製ポンチを用
いて行った次の対比成形試験の結果からも確認しうると
ころであった。

〔成形試験条件〕

ポンチ　：　Ａ・・・テフロン製 Ｂ・・・ステンレス製 直径ｄｉ−５０ｍｌｆｔ 肩半径　ｌｐ−５ｍｍ ダイス　：孔　径　ｄ２−５７ｍ＋ 肩半径　ｒｐ　−７ｍｍ すき間　：　　Ｃ−ｄ２　／２−ｄｉ　／２−３．５ｍ
ｔａしわ押さえ力　：Ｈｎ−３トン 成形素板　：　　０ＰＡ２５μｍ／ＡＱ箔４０ｕｍ／Ｐ
ＶＣ１５０ａｍの積層による 樹脂ラミネートアルミ箔 （ＯＰＡ：延伸ポリアミド樹脂フィルム、ｐｖｃ　：塩
化ビニル樹脂フィルム） 上記条件で成形試験を行ったところ、テフロン製のポン
チ（Ａ）を用いた場合の素板の破断高さは１４．５ｍｍ
、ステンレス製のポンチ（Ｂ）を用いた場合の同高さは
１１．０ｍｍであった。

又素板に予め直径２．５ｍｍのサークルパターンを印刷
して成形後の歪分布を測定したところ、第２図及び第３
図に示すとおりであった。

第２図はテフロン製ポンチ（Ａ）を使用した場合の半径
方向歪の分布曲線（イ）と円周方向歪の分布曲線（ロ）
を示すものであり、第３図はステンレス製ポンチ（Ｂ）
を用いた場合の同じく半径方向歪及び円周方向歪の分布
曲線（イ）（ロ）を示したものである。これらの図に示
されるように、ステンレス製ポンチ（Ｂ）を用いた場合
に較べ、テフロン製ポンチ（Ａ）を用いた場合は、その
天面部での素板の変形量が多い。

これに較べ、ステンレス製ポンチ（Ｂ）の場合は１．ポ
ンチ肩部付近での変形量がもっとも大きく、この部分か
ら破断が起こる。従って、平頭ポンチで天面部の径が大
きい場合には、少なくとも摩擦係数の小さいテフロン製
のポンチを用いる場合の方が、深い成形が可能となるの
が明らかである。

発明が解決しようとする問題点 ところが、本発明者らにおいて更に種々成形試験を重ね
たところ、特にダイスの直径がある範囲をこえて小さい
場合、あるいはまたダイス肩半径が大きくなって球頭ダ
イスに近づく場合、上記の常識的論理が必ずしも適合し
ない場合の起こり得ることを見出した。即ち、ポンチの
天面の平坦部の径が小さくなると、天面部の変形量が成
形深さに寄与する割合が小さくなり、ついにはそれが逆
転し、ポンチ肩部の変形量の方が成形深さに寄与する率
が大きくなることが分った。

実際上、成形ポンチの形状は、成形しようとする容器の
形状に基いて設計されるものである。

してみればその具体的な形状との関係において最も好ま
しいポンチの性能は異なるはずであるという予測のもと
、本発明者らは更に数多くの実験と研究を重ねた結果、
ポンチの天面部形状との関係において、その摩擦係数と
表面粗さに適正な範囲があることを見出し、本発明を完
成するに至った。而して、本発明は、樹脂ラミネートア
ルミ箔をポンチで張出し成形する場合において、ポンチ
形状との相対関係において、可及的成形深さを大きくと
りうるちのとなすことを目的とし、この目的のために上
記天面の摩擦係数と表面粗さを規定するものである。

問題点を解決する為の手段 この発明は、その前提として、アルミニウム箔の少なく
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
ルミ箔を成形素板とし、かつポンチ径をｄｌ、ポンチ肩
半径をｒｐとしたとき、２ｒｐ／ｄｌ≧０．７であるポ
ンチ、すなわちポンチ頭が球頭ないしはそれに近いもの
を用いて張出し成形を行う場合を適用対象とする。そし
て、この場合のポンチの天面、即ち素板に接触する頭頂
面の摩擦係数をμ：０．０８〜０．　２、表面粗さをＲ
ｍａｘ　：　０．　５〜２．　０μｍの範囲に設定する
ことを特徴とする。

素板として用いる樹脂ラミネートアルミ箔としては、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
が一般的であり、その樹脂フィルム面側をポンチに当接
させて張出し成形を行うものである。

また、この発明においてポンチの材質は特に限定される
ものではなく、前記規定範囲内の最も適正な表面摩擦係
数、表面粗さを得易い材料をもって製作したものを用い
れば良い。また、ポンチの形状も特に限定されるもので
はない。

従って、ポンチ径ｄ１は、円形のポンチの場合は、その
天面部の直径で評価されるものであり、側面ないし周面
部はストレートのものでも、若干先細状にテーパーのつ
いたものでも同様に評価される。一方楕円形容器の成形
に用いられる対応形状のポンチである場合、この発明に
いうポンチ径ｄ１は、その天面の短軸方向の長さにより
、また角筒状容器の成形に用いられる対応形状のポンチ
である場合は、ポンチ径ｄ１はその最短辺側の長さで評
価される。而して、いずれの場合も、上記で評価される
ポンチ径ｄ１とポンチ肩半径ｒｐとの関係が、２ｒｐ／
ｄｌ≧０、　７である場合を、この発明はその適用対象
とするものである。

また、この発明の重要な限定要素である天面の摩擦係数
及び表面粗さに関して、ポンチ天面の摩擦係数μが０，
０８未満、表面粗さＲｍａｘが０．　５μｍ未満では、
天面部の変形量が大きいため、鎖部で破断を生じ所期す
る成形高さの増大効果を享受することができない。しか
しながらポンチ天面部の変形量は、ポンチ肩部の変形量
を越えない範囲で大きい方が好ましい結果が得られると
ころから、ポンチ天面の摩擦係数μの上限は０．２、表
面粗さＲｒｎａｘの上限は２゜０μｍに規定される。

最も好ましい天面の摩擦係数は概ねμ：０゜１〜０．１
５であり、表面粗さＲｍａｘ　　：　０．　８〜１．５
μｍである。

なお、この発明で規定する上記摩擦係数は、バウデン式
で測定した滑り摩擦係数であり、・ポンチを潤滑する場
合は、その潤滑後における摩擦係数をいうものとする。

発明の効果 この発明によれば、樹脂ラミネートアルミ箔をポンチで
張出し成形するに際して、ポンチ頭が球形ないしはそれ
に近いものである場合、特にポンチ径をｄｌ、ポンチ肩
半径をｒｐとしたとき、２ｒｐ／ｄｌ≧０．　７である
場合において、ポンチ天面の滑り性をむしろ低く抑えた
ポンチ、即ち天面摩擦係数がμ：０．ＯＳ〜０゜２、同
表面粗さがＲｍａｘ　０．５〜２．　０ｔｔｍの範囲に
設定されたものを用いることにより、限界成形高さを最
大限に大きくとることが可能となり、ひいては成形の自
由性の増大、成形歩留りの向上をはかることができる効
果を奏する。

実施例 実施例１ この実施例は、ポンチ径ｄ１に対するポンチ肩半径ｒｐ
の比、即ち２ｒｐ／ｄｌの変化によってポンチ天面の適
正な摩擦係数及び表面粗さが異なるものであることを確
認するものである。

従って、ポンチとして、それぞれ上記比２ｒｐ／ｄｌを
異にしたテフロン製のものとステンレス製のものとの各
２種類づつを用意し、下記の成形条件で樹脂ラミネート
アルミ箔の張出し成形を行った。

〔成形条件〕

ポンチ　二　Ａ　・・・テフロン製 Ｂ　・・・ステンレス製 直径ｄｉ−５０ＩＩＶｒｔ一定 肩半径　ｒｐ−５〜２５１Ｍ変化 ２　ｒｐ／ｄｌ　＝０．２〜 １、Ｏ変化 ダイス　：孔　径　ｄ２−５７ｍｍ一定肩半径　ｒｐ＝
１ｍｍ一定 すき間　：　　Ｃ−ｄ２　／２−ｄｌ　／２−３．５ｍ
ｍ一定 成形素板　：　　０ＰＡ２５μｍ／ＡＭ箔４０．ｃｚｍ
／ＰＶＣ１５０μｒｎの積層による 樹脂ラミネートアルミ箔 上記の成形条件で素板の張出し成形を行い、テフロン製
ポンチ（Ａ）による場合とステンレス製ポンチ（Ｂ）に
よる場合とのそれぞれについて、ポンチ径と成形高さの
関係を調べた。結果を第１図に示す。同図において、曲
線Ｆはテフロン製ポンチを用いた場合°の限界成形高さ
の変化を、曲線Ｓはステンレス製ポンチを用いた場合の
限界成形高さの変化を示す。この図から明らかなように
、ポンチ径ｄ１とポンチ肩半径ｒｐとの比２ｒｐ／ｄｌ
が約０．７である状態を境として、テフロン製ポンチよ
りステンレス製ポンチの方が、即ち相対的に摩擦係数が
大きく、表面滑り性の悪いポンチを用いた場合の方が高
い成形高さが得られるものであることがわかる。

実施例２ そこで、次にポンチ径をｄｌ：１２ｍＩｎ、ポンチ肩半
径をｒｐ：５ｍｍの一定とし、その天面部の表面摩擦係
数及び表面粗さを各種に変えて、他は実施例１と同様に
して張出し成形試験を行い、ポンチの摩擦係数及び表面
粗さと成形高さとの関係を調べた。

その結果、下記第１表に示すとおりであった。

第　　　１　　　表 上表の結果のように、ポンチの天面の摩擦係数がμ：０
．０８〜０．２の範囲に、同表面粗さがＲｍａｘ　０．
　５〜２．０μｍの範囲にある場合において、最大の成
形高さが得られるものであることを確認し得た。

【図面の簡単な説明】

第１図はポンチ径に対するポンチ肩半径の比の変化と成
形高さとの関係を、テフロン製ポンチとステンレス製ポ
ンチの各場合について調べた結果を示すグラフ、第２図
はテフロン製ポンチを用いた場合の半径方向及び円周方
向の歪分布を調べた結果を示す曲線図、第３図はステン
レス製ポンチを用いた場合の同じく歪分布を調べた結果
を示す曲線図である。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アルミニウム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箔を素板とし、ポンチ径を
   ｄｌ、ポンチ肩半径をｒｐとしたとき ２ｒｐ／ｄｌ≧０．７ であるポンチを用いて張出し成形を行うに際し、前記ポ
   ンチの素板に接する天面の摩擦係数を０．０８〜０．２
   の範囲に、また、同天面の表面粗さをＲｍａｘ０．５〜
   ２．０μｍの範囲に設定して前記成形を行うことを特徴
   とする樹脂ラミネートアルミ箔の冷間張出し成形加工法
   。