JPH09193238A - 多段冷間張出し成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂ラミネートアルミニウム箔を用いる深絞
り成形において、冷間張出し成形により成形素材を素材
全面にわたりできるだけ均一に伸ばすことにより限界成
形高さのできるだけ高い成形品を製造する方法の提供。 【解決手段】 樹脂ラミネートアルミニウム箔を張出し
成形により加工するに当たり、第１段において、第２段
で使用するダイスの開口面積より小さい開口面積のダイ
スを使用し、第２段以降は順次前段のダイスの開口面積
より大きくかつ次段のダイスの開口面積より小さいダイ
スを用い、最終段は製品形状に合せたダイスで成形する
樹脂ラミネートアルミニウム箔の多段冷間張出し成形方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、飲食品、化学品、
文房具、電子部品などの包装容器等の製造に際し、アル
ミニウムまたはアルミニウム合金（以下両者を含めてア
ルミニウムという。）の箔の少なくとも片面に熱可塑性
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、冷間張出し成形を行う場合の、より高い
成形高さを得るための成形加工方法に関する。

【０００２】

【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。また後者の合成
樹脂成形品は、前者に比較して酸素、光などのバリヤー
性に劣るという難点がある。そこで、これらの問題に対
処するため、最近では厚さ２０〜５０μｍ程度のアルミ
ニウム箔に合成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。

【０００３】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ており、こ
のような要請に対処するための方策として、アルミニウ
ム箔及び／または熱可塑性樹脂フィルム等成形素材の選
択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、あるいは空気または油等の圧力伝達媒
体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、現在は限界
成形高さに問題はあるが形状選択の自由度が高く、生産
性に優れる成形方法である。ポンチによる１段の張出し
成形法が採用されている。

【０００４】そして、このような１段の冷間張出し成形
に際し、限界成形高さを大きくするために、ポンチ天面
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Ｒ_max ０．５〜２．０μｍとして成形を行う
方法（特公平４−５５５８１）、あるいはポンチ天面に
おける中央部の平坦面積が天面全体の面積の２０〜４９
％とし、かつ天面の前記平坦部を除く周端部が５〜２０
°の傾斜角度に相当する円弧部に形成されたポンチを用
いて成形する方法（特公平５−８１３３２）等の提案が
なされている。これらの方法は、それなりに効果のある
方法ではあるが、これらの方法においてもまだ成形素材
の伸ばされる（変形度合の大きい）箇所とあまり伸ばさ
れない（変形度合の小さい）箇所が生ずることが避けら
れない。特にポンチの天面形状がフラットである場合、
現行の１段成形では成形素材の天面に当たる部分がほと
んど伸ばされないため、限界成形高さはこの大きく伸ば
される部分の割合により支配されることになる。従っ
て、更に生産性に優れる張出し成形法によって、これら
より更に優れた成形高さの成形容器の成形法は、成形素
材の大きく伸ばされる箇所の割合を増す方法の開発が必
要となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、樹脂ラミネ
ートアルミニウム箔を用いるしわなし容器の深絞り成形
において、生産性に優れ、形状選択の自由性が高い冷間
張出し成形により、成形素材を素材全面にわたりできる
だけ均一に伸ばすことにより限界成形高さのできるだけ
高い成形品を製造する方法の開発を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウ
ム箔の少なくとも片面に熱可塑性樹脂フィルムが積層さ
れている樹脂ラミネートアルミニウム箔を張出し成形に
より加工するに当たり、第１段において、第２段で使用
するダイスの開口面積より小さい開口面積のダイスを使
用し、第２段以降は順次前段のダイスの開口面積より大
きくかつ次段のダイスの開口面積より小さいダイスを用
い、最終段は製品形状に合せたダイスで成形する樹脂ラ
ミネートアルミニウム箔の多段冷間張出し成形方法、 ２段冷間張出し成形を行う場合、第２段のダイスの開
口面積に対する第１段のダイスの開口面積の大きさが１
０〜７５％である記載の多段冷間張出し成形方法、 最終段以外の段で使用するダイスの開口面積とその段
で使用するポンチ天面の面積の比が１５〜７５％である
記載の多段冷間張出し成形方法及び 樹脂ラミネートアルミニウム箔におけるアルミニウム
箔の厚みが、２０〜５０μｍの範囲であり、熱可塑性樹
脂フィルムが１０〜４００μｍであるないしのいず
れかに記載の多段冷間張出し成形方法を開発することに
より上記の目的を達成した。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に使用する樹脂ラミネート
アルミニウム箔に使用するアルミニウム箔としては、成
形体のサイズ、目的とする容器の剛性等によりある程度
の変更があるが、一般には純アルミニウム系あるいは３
０００系または５０００系のアルミニウム合金であり、
厚さが２０〜５０μｍのアルミニウム箔である。このア
ルミニウム箔の少なくとも片面に、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ポリエステ
ル）、ポリアミド（ナイロン）、ポリ塩化ビニル等の熱
可塑性樹脂の延伸、あるいは未延伸のフィルムをラミネ
ートした樹脂ラミネートアルミニウム箔を使用する。場
合によっては片面は印刷面であり、他の面に熱可塑性樹
脂フィルムをラミネートしたもの、片面に延伸したフィ
ルムを、他の面にヒートシール用の樹脂をラミネートし
た樹脂ラミネートアルミニウム箔等も当然対象となる。
延伸熱可塑性樹脂フィルムの場合においては限定するわ
けでないが厚さが６〜２０μｍのものが多く、未延伸熱
可塑性樹脂フィルムの場合には薄い分には特に限定する
必要がないが、厚さは最大４００μｍ位のものを用い、
樹脂ラミネートアルミニウム箔としての合計の厚さが５
００μｍ以下程度のものが使用できる。

【０００８】本発明においては、この樹脂ラミネートア
ルミニウム箔を冷間張出し成形するが、成形に際しダイ
スの開口面積（円形の場合には口径で示すことが可能で
あるが、非円形の場合もあるので開口面積とする。）を
大きくしながら多数段にわたり冷間張出し成形をする。
その際に用いるダイスの開口面積は前段のダイスの開口
面積より大きく、かつ次段のダイスの開口面積より小さ
い面積を有するダイスを用いることである。即ち第１段
のダイスの開口面積が一番小さく、第２段・・最終段と
順次大きくなり、最終段のダイスの開口面積（目的製品
の成形を行うためのもの）が最大の面積を有することを
意味する。この場合、多段とは２段〜５段くらいまでで
あり、好ましくは２〜３段、特に好ましくは２段であ
り、５段以上の多段は操作が繁雑になるだけで効果が飽
和し、経済的な面から現実的でない。例えば、２段の多
段冷間張出し成形をする場合においては、第２段のダイ
スの開口面積に対する第１段のダイスの開口面積の大き
さの比は、１０〜７５％（円形として直径の比は、約３
５〜８５％、好ましくは４５〜７０％）である時が良い
結果を得る。

【０００９】また最終段以外の段で使用するダイスの開
口面積と、その段の成形に使用するポンチの天面面積の
比は、ダイス開口面積の１５〜７５％（円形の場合の口
径比として示すと約４０〜８５％、好ましくは４５〜６
５％）の天面面積のポンチを使用する。このポンチの形
状は通常の形式（断面が非円形の場合もある。）であっ
てもよいが、好ましくは球頭のポンチである。材質とし
てはポリ４フッ化エチレン樹脂（テフロン）製のような
摩擦係数の小さいポンチを使用することが樹脂ラミネー
トアルミニウム箔の均一な伸びを確保するのに有利であ
る。

【００１０】このように多段の張出し成形を行い、この
最終段の場合のダイス及びポンチの天面サイズは、成形
品の形状を確定するため、原則的に１段冷間張出し成形
に用いるポンチと同一のものを使用することになり、ダ
イスが円形であるときは通常ダイス口径の約７０〜８０
％のポンチを使用する。またポンチの天面における中央
平坦部の面積が天面全体の面積の２０％以上４９％未満
を占め、かつ天面の前記平坦部を除く周端部がへこみ方
向に５°以上２０°未満の傾斜角度に相当する曲率の円
弧部に形成されたポンチを用いることは更に有利に働く
ことになる。もちろんこの場合にも材質的にテフロンの
ような摩擦係数の小さいポンチを使用することは樹脂ラ
ミネートアルミニウム箔の均一な引き伸ばしに有効であ
る。

【００１１】通常の一段成形の張出し成形を行う場合、
ダイスの開口部が製品サイズと同一な場合、ポンチのサ
イズは当然製品に合わせたサイズになり、このまま成形
をしてもポンチの天面に当たる部分の樹脂ラミネートア
ルミニウム箔はほとんど伸ばされず、天面以外の部分の
みが伸ばされるだけであって樹脂ラミネートアルミニウ
ム箔全体が均一に伸ばされ難かった。本発明においては
これをダイスのサイズを変えて多段階に行うに際し、次
段以降天面面積を順次大きくし、最終段においては成形
品の形状に合せた天面形状を含む形状のポンチを使用す
ることにより、また、第１段にダイス口径の１０〜６０
％の天面口径を有するポンチを使用することにより従来
法では伸ばすことが困難であった天面部の伸ばしのみな
らず樹脂ラミネートアルミニウム箔全体の伸ばしの均一
化を図ったものである。

【００１２】この場合、ダイスの開口面積を大きくする
こと以外にもポンチの摩擦係数を小さくすること、ある
いは形状を球頭にすること等により更に天面部の均一な
伸びを確保することが容易になる。しかし第１段に使用
するダイスの開口面積が小さ過ぎる時は多段の張出し成
形をしても特別に効果が大きいわけでなく、第２段のダ
イスの口径に対して３５〜８５％、好ましくは４０〜６
５％の範囲のものが好ましい結果を得たことは意外であ
った。この口径比が小さい時は１段目の成形高さが低く
なり、多段成形の効果が十分に得られなかった。またこ
の口径比が高すぎる時は、１段目と２段目以降の変形す
る部分が同じあるいは近接した位置になり、多段成形す
る効果が薄くなるものと考えられる。

【００１３】このように通常の冷間張り出し成形におけ
る樹脂ラミネートアルミニウム箔全体を均一に十分に引
き伸ばした後に、通常の１段の張出し成形で用いる形状
あるいはそれに近い形状のポンチを使用するので、成形
体の形状は通常のポンチを使用した場合と同じにするこ
とができる。もちろんこの最終段の成形においてもポン
チをテフロンのような摩擦係数の小さい材質を使用する
とか、ポンチ天面の中央平坦部が小さく、かつ周端部の
傾斜角度が５〜２０°に相当する円弧部に形成されたポ
ンチを使用する等により、更に樹脂ラミネートアルミニ
ウム箔の均一な伸びが期待でき、従来の１段の張出し成
形法に比較して成形高さの高い張出し成形容器を製造で
きることになった。

【００１４】

【実施例】

（実施例）樹脂ラミネートアルミニウム箔として２軸延
伸ポリエステル１６μｍ／１Ｎ３０のアルミニウム箔４
０μｍ／未延伸ポリプロピレンフィルム３００μｍ（各
相間はポリエステル系のドライラミネート接着剤で貼り
合わせた。）の積層体を用い、第１段のダイス開口径
（Ａ）及びポンチ径（Ｂ）を表１に示すように変え、第
２段のダイス開口径（Ｃ）を３４ｍｍφ、（肩半径：
０．５ｍｍＲ）のダイス、サイズ２７ｍｍφ（肩半径４
ｍｍＲ）のポンチを用いて多段冷間張出し成形を行い成
形高さを測定した。なお第２段に使用したダイスとポン
チの組み合わせで１段で成形を行った時の限界成形高さ
は６．２５ｍｍであった。

【００１５】

【表１】

【００１６】なお実験番号Ｎｏ．８及びＮｏ．１７の成
形体並びに比較のため１段成形において得られた成形体
のポンチ天面中央部（容器底中央部）、該中央部から６
ｍｍの位置及び該中央部から１３．５ｍｍの位置（容器
のコーナー曲面部）における成形素材の厚みを測定し
た。結果を表２に示す。なお成形前における樹脂ラミネ
ートアルミニウム箔の全体の厚みは３６６μｍである。
またポンチはすべてテフロン製のものを使用した。この
結果、ダイスを代えて成形を行う時は樹脂ラミネートア
ルミニウム箔全面にわたり均一に伸ばされていることが
確認できた。

【００１７】

【表２】

【００１８】

【発明の効果】本発明は、樹脂ラミネートアルミニウム
箔の冷間張出し成形を多段に行い、第１段で天面面積の
最も小さいポンチ（但し、ポンチ天面の径がダイスの径
の１０〜６０％）を使用し、徐々にその径を大として行
き、最終段においては通常の１段張出し成形に用いるポ
ンチとほぼ同じ天面面積を有するポンチを使用すること
により、樹脂ラミネートアルミニウム箔が均一に、特に
ポンチの天面部に相当する部分においても良く伸ばすこ
とに成功した。このため従来の１段の張出し成形法に比
して成形高さが５０％以上高い成形体を製造することが
できる。本発明方法は生産性に優れ、形状選択の自由度
の高い冷間張出し成形であるのでコストも安く、需要者
の要望に応えられる製法である。

Claims (4)

【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熱可
   塑性樹脂フィルムが積層されている樹脂ラミネートアル
   ミニウム箔を張出し成形により加工するに当たり、第１
   段において、第２段で使用するダイスの開口面積より小
   さい開口面積のダイスを使用し、第２段以降は順次前段
   のダイスの開口面積より大きくかつ次段のダイスの開口
   面積より小さいダイスを用い、最終段は製品形状に合せ
   たダイスで成形することを特徴とする樹脂ラミネートア
   ルミニウム箔の多段冷間張出し成形方法。
2. 【請求項２】 ２段冷間張出し成形を行う場合、第２段
   のダイスの開口面積に対する第１段のダイスの開口面積
   の大きさが１０〜７５％である請求項１記載の多段冷間
   張出し成形方法。
3. 【請求項３】 最終段以外の段で使用するダイスの開口
   面積とその段で使用するポンチ天面の面積の比が１５〜
   ７５％である請求項１記載の多段冷間張出し成形方法。
4. 【請求項４】 樹脂ラミネートアルミニウム箔における
   アルミニウム箔の厚みが、２０〜５０μｍの範囲であ
   り、熱可塑性樹脂フィルムが１０〜４００μｍである請
   求項１記載の多段冷間張出し成形方法。