(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラミネート箔深絞り角型容器の成形において、角型容器断面のコーナー部の温度を、角型容器断面の直辺部に比して５℃以上高温にして成形することを特徴とするラミネート箔の部分温間深絞り成形方法。
【請求項２】
加熱要素および冷却要素を組合せ、角型容器断面のコーナー部に加熱要素が、角型容器断面の直辺部に冷却要素が配設されたダイスおよび／またはシワ押えを用いたラミネート箔非円形成形体のための部分温間深絞り成形用金型。
【請求項３】
加熱要素と断熱材を組合せ、角型容器断面のコーナー部が高温に、角型容器断面の直辺部が冷却要素または断熱材で加熱されないように温度調整可能としたダイスおよび／またはシワ押えを用いたラミネート箔の深絞り成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金箔に熱可塑性樹脂フィルムを積層したラミネート（本発明においてはこれらをラミネート箔という。）の非円形成形体の効果的な深絞り成形方法、およびそれに適した金型、特に角型やコーナーの曲率（Ｒ）が小さい成形体の製造が容易であり、非円形成形体であってもコーナー部の極度の薄肉化が抑制でき、コーナー部の強度向上、フランジ部の波打ちの少ない深絞り成形体の成形方法およびその金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年ラミネート箔をカップ状に深絞り加工し、その安価さ、耐食性、衛生性、美麗性、軽量性、簡易性を利用して食品、医薬品、事務用品、文具、トイレタリーなどの容器あるいは包装材として広く利用されている。特に食品容器としてはペースト、固体などの簡易容器として広く用いられている。これらは殆どが断面円形の成形体が殆どであるが、近年においては非円形成形体（容器）の要求もでてきている。
【０００３】
熱可塑性樹脂フィルムを積層したラミネート箔は温度による強度、伸度の変化が大きく、この特質を利用して金型のフランジ部を加熱、ポンチ肩部を冷却することによる温間深絞り成形を行うことにより、アルミニウム箔単体に比べて大きな深絞り成形性（ＬＤＲ等の向上）が得られる。
【０００４】
しかし、断面非円形成形体を深絞りをすると、直線的部分に比し加工度の大きい部分（角型や曲率（Ｒ）の小さい部分）では、成形時にポンチ肩部あるいは側壁部などでラミネート箔の破断が生じるが、破断しないまでもこの部分が部分的に極度に薄肉化し、成形体の強度低下、耐変形性を失う原因となっている。さらに成形体全体の加工度の不均一性に基づくスプリングバックにより成形後の変形、成形体フランジ部の波打ち現象の原因ともなっている。
このため、通常のプレス加工機においては、非円形成形体の製造を断念するか、円形成形体に比べて、低い深絞り比（断面積から計算したＬＤＲより小さい成形性）で我慢せざるを得なかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ラミネート箔を原料とした深絞り成形体であって、断面非円形の成形体を大きな深絞り成形性を維持しながら、ラミネート箔の破断や薄肉化、成形後のスプリングバックによる変形を抑制でき、且つ、加工度の大きな部分を含んでいても成形深さの大きい成形体の製造方法ならびにそれに適した金型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、
［１］ ラミネート箔深絞り角型容器の成形において、角型容器断面のコーナー部の温度を、角型容器断面の直辺部に比して５℃以上高温にして成形することを特徴とするラミネート箔の部分温間深絞り成形方法、
［２］ 加熱要素および冷却要素を組合せ、角型容器断面のコーナー部に加熱要素が、角型容器断面の直辺部に冷却要素が配設されたダイスおよび／またはシワ押えを用いたラミネート箔非円形成形体のための部分温間深絞り成形用金型、及び
［３］  加熱要素と断熱材を組合せ、角型容器断面のコーナー部が高温に、角型容器断面の直辺部が冷却要素または断熱材で加熱されないように温度調整可能としたダイスおよび／またはシワ押えを用いたラミネート箔の深絞り成形用金型、を開発することにより上記の目的を達成した。
【０００７】
本発明においてアルミニウムまたはアルミニウム合金とは、純アルミニウム系、アルミニウム−マンガン合金（３０００系）、アルミニウム−マグネシウム合金（５０００系）などが代表的なものであるが、他の合金系のものであっても効果はある。
【０００８】
熱可塑性樹脂としてはフィルム成形可能であれば使用可能であるが、特にポリエチレンテレフタレートあるいはポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン等のフィルムが性能、価格、入手し易さの面から好ましい。
深絞り成形の場合、フィルムは二軸延伸されていても殆ど効果がなく、また温間成形の場合は、温度による強度変化が大きい樹脂が望ましい。
フィルムあるいはアルミニウム箔はシリコンカップリング剤、チタンカップリング剤等のプライマー処理をした後、ドライラミネートしたラミネート箔が良い。
【０００９】
合成樹脂フィルムはアルミニウム箔の少なくとも片面、好ましくは両面に積層されたものである。用途によっては合成樹脂フィルムを３層とし、各層間にアルミニウム箔を挿入した５層ラミネーションのごときラミネート箔であっても良い。このラミネート箔から得られた成形体は、高度のガスバリアー性、耐透湿性を有し、さらに遮光性に優れているので、光、酸素、水分などにより変質し易い医薬品、香料等の長期保存用包装材に使用できる。
【００１０】
これらラミネート箔の全体の厚みは、目的とする成形体の仕様により一定していないが、一般的にいって全体の厚みは８０〜５００μｍ、アルミニウムの占める厚みはこの中の２０〜８０％位である。条件を選ぶことにより更に厚いラミネート箔を用いることもできるが、単に過剰品質となるだけでコストアップを招くだけになる。一方８０μｍ以下のラミネート箔では得られた成形体の形状保持性に難点がある。
【００１１】
以下図面を参照して本発明を説明する。本発明の深絞り角型容器成形に使用する装置は、主としてダイス１、シワ押え２およびポンチ３からなり、ダイス１および／またはシワ押え２の内部に加熱要素４および冷却要素５を組込んで加工度の大きい部分（コーナー部）の温度を他の部分（直辺部）の温度より少なくとも５℃、好ましくは２０℃以上、熱化塑性樹脂フィルムの加工最高温度以下に加熱できることが必要である。
【００１２】
加熱要素４として電熱ヒーター、熱媒循環パイプ等をダイス１またはシワ押え２に埋め込み、加工度が大きく高温にしたい部分は発熱量を多くするように配置し、加工度が小さく低温に維持したい部分は発熱量をできるだけ低下させると共に水冷パイプ等の冷却要素５の効率を高く出来る様に配して加工温度を低くする。
場合によっては加熱要素４と断熱材６とを組合せ、低温部を断熱材で断熱して温度の上昇を抑える方法をとってもよい。この場合さらに冷却要素５を組合せてその効率化を計ることも可能である。
【００１３】
本発明の金型は原則として一段のプレスで最終の成形体を製造するときに有効に使用できる。しかし本発明の金型を用いて複数段の深絞り成形を行ってもよい。この場合全段の金型に加熱要素および冷却要素（断熱材であってもよい。）を設けたものでもよいが、最終段で加工度の大きい成形を行う様にしてその金型にだけ加熱要素および冷却要素（断熱材）を埋め込んで行うことでもよい。
ダイスおよび／またはシワ押えに加熱要素と冷却要素（断熱材）を組合せて、加工度の大きい部分の温度を加工度の小さい部分に比して５℃以上高くしてラミネート箔の非円形深絞り成形体をプレスする部分的温間成形を行うときは、角形成形体やシャープな曲率を持つ成形体であってもより深い成形ができ、残留ヒズミも小さく、あとでの変形を小さく抑制ができる。
【００１４】
図面においては加熱要素および冷却要素を夫々一体として記載したが、成形体の形状によってはこれを２個以上に分割し夫々を独立に温度調節可能とすることにより、コーナー部の曲率（Ｒ）の異なる成形体でも成形が可能とすることができる。
【００１５】
【作用】
従来、ラミネート箔の深絞り成形体の断面形状は円形、稀に楕円形位が限界であって、角形あるいはシャープな曲率を持つものは全くといってよい程生産されていなかった。これは加工度の高いコーナー部が加工中に破断し易く、かりに成形出来たとしても薄肉化、ヒズミの残留などがあって問題があった。
本発明はラミネート箔の温度上昇による加工性が改善されることを利用し、ダイスおよび／またはシワ押えの加工度が高い部分の加工温度を他の部分より５℃以上高い温度にし、部分温間成形することでこの問題を解決した。
【００１６】
部分温間成形であるため、低温部は通常の深絞り成形と同様に成形され、加工度の高いコーナー部だけが温間成形されるため、成形体全体に対する残留ヒズミは小さくなり、フランジ等の波打ちを小さくすることができる。さらに驚くべきことに、金型全体を高温にして温間成形するよりも残留ヒズミを小さくできるだけでなく、成形深さを大きくすることができることであり、これは容器成形において極めて有利なことである。
【００１７】
【実施例】
［実施例１］
シワ押え圧力１０ＫＮ、成形速度５００ｍｍ／ｍｉｎの条件でブランク形状として円形のものを用い、潤滑剤を塗布した厚さ３００μｍのポリプロピレンフィルム、厚さ１２０μｍのＩＮ３０のアルミニウム箔および厚さ３０μｍのポリプロピレンフィルムをドライラミにより積層したラミネート箔を用い、底辺部長さ６３ｍｍ×６３ｍｍ、コーナー部の曲率（Ｒ）５ｍｍ、ポンチ肩曲率（Ｒ）１．５ｍｍの成形体をポンチ温度１０℃、成形後のフランジ幅１５ｍｍ、ダイス温度４０℃、シワ押え温度を表１に示す様に変化させてプレス作業を行い、限界成形深さおよび成形体の残留ヒズミ（フランジの波打ちで測定）を測定した。結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
0003607920.tif 000002
【００１９】
［実施例２］
厚さ３００μｍのポリエチレンフィルム、厚さ１２０μｍのＩＮ３０のアルミニウム箔および厚さ３０μｍのポリプロピレンフィルムをドライラミにより積層したラミネート箔を実施例１と同じ形式の深絞り成形金型（但しコーナー部の曲率（Ｒ）は９ｍｍ）を用い、シワ押え温度を表２に示す様に変化させて成形深さおよび成形体の残留ヒズミを測定した。結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】
0003607920.tif 000003
【００２１】
【発明の効果】
ラミネート箔の非円形深絞り成形体の成形に際して、加工度の相違により加熱要素および冷却要素（断熱材）を組合せ、加工度の大きい部分を５℃以上高温にして部分温間深絞り成形することにより、成形深さの向上（特に曲率（Ｒ）が小さいシャープな形状に有効）、コーナー部の薄肉化の抑制（コーナー部の部分的な薄肉化が防止できるため、容器の強度向上が計れる。）、成形後の残留ヒズミの減少（成形体のスプリングバックによるフランジの波打ちの低減）など深絞り成形法として極めて優れた方法であり、また金型は該深絞り成形法に適したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用する金型の縦断面図の一例を示す。
【図２】図１に示したダイスの横断面図の一例を示す。
【図３】図１に示したダイスの横断面図の他の例を示す。
【符号の説明】
１  ダイス
２  シワ押え
３  ポンチ
４  ヒーター
５  冷却水
６  断熱材
【図１】
0003607920.tif 000004
【図２】
0003607920.tif 000005
【図３】
0003607920.tif 000006