JPH069713B2 - 樹脂ラミネ−トアルミ箔の冷間張出し成形加工法 - Google Patents

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、光などのバイ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、限界成形高さをできるだけ高
いものとなしうることが要請される。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、あるいは空気、油によるバルジ成形等が好まし
いが、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フッ化エチレン樹脂製、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認認しうると
ころであった。

〔成形試験条件〕

ダイス：孔径 ｄ２＝５７mm 肩半径 ｒｐ＝７mm すき間：Ｃ＝ｄ２／２−ｄ１／２＝３．５mm しわ押さえ力：Ｈｎ＝３トン 成形素板：ＯＰＡ２５μｍ／Ａｌ箔４０μｍ／ＰＶＣ１
５０μｍ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１
１．０mm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、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、あるいはまたポンチ肩半径が大きくなって球頭ポ
ンチに近づく場合、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、ポンチの天面部直
径との関係において、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ものとなす
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、ポンチ径ｄ１が２０mm以下であ
るポンチを用いて、かつ前記樹脂フィルム両側をポンチ
に当接させ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
Ｒmax：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
か一般的であり、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な
い。ポチ直径に応じて、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
向の流さにより、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に、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が２０mm以下である場合を、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、該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Ｒmax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慨ねμ：０．１〜０．１
５であり、表面粗さＲmax：０．８〜１．５μｍ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営係数であり、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、ポンチ径が小さい場合、特に
ポンチ径がｄ１：２０mm未満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、側ち天面摩
擦係数がμ：０．０８〜０．２、同表面粗さがＲmax
０．５〜２．０μｍ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、それぞれ直
径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〕

ダイス：孔径 ｄ２＝１７〜５７mm変化 肩半径 ｒｐ＝１mm一定 すき間：Ｃ＝ｄ２／２−ｄ１／２＝３．５mm一定 成形素板：ＯＰＡ２５μｍ／Ａｌ箔４０μｍ／ＰＶＣ１
５０μｍ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：約２０mm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ｄ１：１２mm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。

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Ｒmax０．５
〜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。

フロントページの続き (72)発明者 高田 進 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和アル ミニウム株式会社内 (56)参考文献 特公 昭45−36836（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭56−20931（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウム箔の少なくとも片面に樹脂フ
   ィルムが積層され樹脂ラミネートアルミ箔を素板とし、
   ポンチ径ｄ１が２０mm以下であるポンチを用いて、かつ
   前記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の範囲に設定して上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。