JPH04500175A - 壁しごき加工物品の成形方法およびその装置 - 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】 見見【１迦１上ｌぎ■幻り贋１お１遼−＋（７）］！ｉＬ本発明は、重合体膜お よび金属シートの積Ｎ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 れに駅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４００″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ＷＪ面に形成させてもよい二また は、フィルム積Ｎ＃ｉ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り１抜き加工およびし ７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でもよ 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りフローイン 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、−例では０． ２６ｍ＋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０．１０■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フイギリス国特許第２０９２９ ３１Ａ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（０，２５ｍ）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 １組合せダイの端面からのパンチのダイ内への挿入１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°がら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０．２５ｍおよび２． ２５ｍ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１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］０％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（１ｍ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紮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”Ｃ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。

本発明の第２の特徴による壁しごきリングは第１平面と、第２平面と、前記各平 面を連接する周壁と、細まり円すい台形の入口面および広がり円すい台形の出口 面および前記入口面と前記出口面とを連結するランドによって形成した孔とを備 え；前記入口面を前記孔の軸に対して１°から４°までの範囲の傾斜角の斜面と し；前記出口面を前記孔の軸に対して５゛から１５°までの範囲の傾斜角の斜面 とし；前記ランドを前記軸方向にて０９２５ｍから１．２５ｍまでの範囲の長さ の円筒形とした壁しどきリングである。

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０．６３５閣とすることが望ましい、 本発明のしごきリングを、５０Ｗ／ｍ”ｃ以上の熱伝導率である耐摩耗性材料か ら成形することが望ましい。好適な材料としてタングステン／ニッケル／ジルコ ニア、タングステン／ニッケル／゛シボライドおよびコバルトのような金属を母 体とする炭化タングステンが挙げられる。

本発明のリングは、第］、しごきリングと、第２しごきリングと、該リングを離 隔させて保持する中空のスペーサとを備えたプレス工具組立体に適用できる。該 スペーサの径方向に流路を設け、パンチの第コリングから第２リングへの通過時 にパンチ上のワークピースを冷却させる冷却剤の流体を流入させることも可能で ある。

本発明の第３の特徴によると、管状側壁が架けられた端壁を有し、前記側壁の厚 さは前記端壁の厚さよりも薄い、中空の容器を成形する方法であって、該方法は ；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 積層板からカップを成形する過程と、該カップを前記パンチに載置し前記カップ 外面に冷却剤液体を供給する過程と；前記カップおよび前記パンチを、パンチの 軸に対して１＠から４°の範囲の傾斜角で細まるとともにその末端を前記パンチ 軸方向の長さを０．２５■から１．２５＋＋ａまでの範囲とする円筒状ランドと し、前記パンチとの径方向フレアランスを前記カップ側壁の壁厚よりも小さくし た壁しどきリングに通過させ、前記側壁を薄くするとともに伸長させる過程と； を含む容器成形方法が提供される１本方法の一実施例によると、第１しごきリン グの通過後パンチを、伸長した前記カップを前記しごきリングから解放させると ともに冷却剤を充填した中空のスペーサに通過させ、前記リングと同一の細まり 角およびランド長さを有し、パンチとランドとの間のフレアランスを前記第１ラ ンドとパンチとのフレアランスよりも小さくした第２しごきリングに通過させ、 前記カップの側壁をさらに薄くするとともに伸長させる方法が提供される。

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２１ 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、石を再引抜き加工して壁し、どき加工し１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Ｆｒ 面図； 第３図は、第２図の一耽／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稗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 グの工具バック全体を通常、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。ブリキ板上のすすは、パ゛ノチによるカッ；、？の、Ｌ５ごきリング を通過させる押出し１時に２カツプの焼付きを防止する障壁潤滑剤としで機能す ると考えられていた。シ、かじ、無載合体の皮膜または膜が存在する場合、前記 ８題とは異なる流動掌上の問題が生じる二とになる。

缶の製造において、２つのし、どきリングをパンチの走行軟線に沿った近接距離 間に離隔し７て配設し７カツプを２一時的に２つリン？ｒ内に同時に位置させる 、しごきり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、で、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とを備えているいカップ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スペーサフは、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］、８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）どし、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）９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５パンチ の走行がリングから出た母材料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、本発明の壁しどきリングには、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、は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［コ面は、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フレアランスを 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、 人コにお二づるひすみしごき加工の間の発熱量およびランドｉ：′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 により母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　Ｑ、６３５ｗｕ 出ロ角　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フレアランスは、一般に、 第ｊしどきリングにおいて０．２４１ｍ（２６％減）第２しごきリングにおいて Ｏ，コ、７８ｍ（２６％減）第３しごきリングにおいて０．１０５ｎ１０５ｎ％ 減）となり、加工前のカップの側壁壁厚がＱ、３２４ｍであったものがしごき加 工後の壁厚は０．１０５ｍとなる。また、８滑剤／冷却剤の好適な例はブレース ５４４Ａのカッパ潤滑剤（２０％水）（ＧＲＡＣＥ　５４．４Ａ　ｃｕｐｐｅｒ 　１ｕｂｒｉｃａｎｔ　（２０％　ｉｎ　Ｗａｔｅｒ））またはスチュアートオ イルズ　″ドローツル”３７８Ｍ２（６％水）（ＳＴＵＡＲＴ　０ＩＬＳ　ＤＲ ＡＷＳＯＬ”　３７８Ｍ２（６％　Ｗａｔｅｒ））あるいはクエーカ５５６　（ ６％水）（ＱＵＡＫＥＲ５５６（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１本発明 の場合１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（Ｑｕａｋ、ｅｒ５５６）の場合、同側はアルミニウム 缶用ではなくブリキ板の缶のための潤滑剤であるが、同側には、リノリＪ−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。

各便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５０　Ｗ　／　ｍ　’Ｃ以上の熱伝導率を示す分散強化した 材料である。

表　１ 材料　熱伝導率範囲 （Ｗ／ｍ’ｃ） ニッケルを母体 とする炭化タングステン／　１４５−１５５２ホウ酸セラミツクス ニッケルクロムを母体　１．７０−１９０とする炭化タングステン コバルトを母体とする　６５−ｉ００ 炭化タングステン ニッケルクロムを母体とする　１１５−１．２２２ホウ酸ニツケルタングステン 前記材料は、従来のＤＷＩアルミニウムとＰＥＴで被覆したＤＷＩアルミニウム 缶の製造過程に好適である。

表　２ 材料　熱伝導性率 部分的に安定な　（Ｗ／ｍ″Ｃ） 酸化ジルコニウム　６−１２ α窒化ケイ素　１５−２２ 壁しごきリングを１２Ｗ／ｍ’ｃ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 に対する値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”ｃ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＆一対して、膜融合を誘引し７たが 、被覆しないアルミニウムの成形では良好となった。

ル虹毘　にお番る　／のパラメータ 缶の製造速さ　毎分１８０−２８０個 缶壁のゲージ 一薄壁　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　１２５ｍ 缶の直径　６５ＩＩＩ１１ カツプの直径　３．５０インチ 本体製造の冷却剤　３％のドローツル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である。

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、該溜をコポリニスチル層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、最終リングのフレアランスに対応する例えば１２７ｍ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、長軸方向の補正書の写しく翻訳文 ）提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成３年２月８日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 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抜き加エしたカップ 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、５０ Ｗ／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. ２．第１平面と、第２平面と、前記各平面を連接すゐ周壁と、細まり円すい台形 の入口面および広がり円すい台形の出口面および前記入口面と前記出口面とを連 結するランドによって形成した孔とを備え；前記入口面を前記孔の軸に対して１ °から４°までの範囲の傾斜角の斜面とし；前記出口面を前記孔の軸に対して５ °から１５°までの範囲の傾斜角の斜面とし；前記ランドを前記軸方向にて０． ２５ｍｍから１．２５ｍｍまでの範囲の短い長さの円筒形とした壁しごきリング 。
3. ３．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項また は請求の範囲第２項に記載の壁しごきリング。
4. ４．前記細まり入口面を前記広がり出口面よりも長くした前記請求の範囲のいず れか１項による壁しごきリング。
5. ５．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。
6. ６．前記リングの材料を下記成分の群から選択したいずれかとした請求の範囲第 ４項に記載の壁しごきリング。 炭化タングステン／セラミックジボライト／ニッケル母体ニッケルクロムを母体 とする炭化タングステン；コバルトを母体とする炭化タングステン。
7. ７．第２しごきリングを有す石プレス工具組立体に装着し、前記第２しごきリン グから中空のスペーサを介して離隔して保持する前記請求の範囲のいずれか１項 に記載の壁しごきリング。
8. ８．管状側壁が架けられた端壁を有し、前記側壁の厚さは前記端壁の厚さよりも 薄い、中空の容器を成形する方法であって、該方法ば；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カップを成形す る過程と；該カップを前記パンチに載置し前記カップ外面に冷却剤液体を供給す る過程と、前記カップおよび前記パンチをパンチの軸に対して１°から４°の範 囲の傾斜角で細まるとともにその末端を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上ランドとし、前記パンチとの径方向ウ レアランスが前記カップ側壁の壁厚よりも小さい壁しごきリングに通過させ、前 記側壁を薄くするとともに伸長させる過程と；を含む容器成形方法。
9. ９．第１しごきリングの通過後、パンチを伸長した前記カップを前記しごきリン グから解放させるとともに冷却剤を充填した中空のスペーサに通過させ、前記リ ングと同一の細まり角およびランド長さを有し、パンチとランドとの間のウレア ランスを前記第１ランドとパンチとのウレアランスよりも小さくした第２しごき リングに通過させ、前記カップの側壁をさらに薄くするとともに伸長させる請求 の範囲第８項に記載の方法。
10. １０．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８項または請求の範囲第９項に記載の方法。