JP3430182B2 - 結晶性樹脂シートの熱成形法と熱成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリエチレンテレフタ
レート等の結晶性樹脂シートを熱成形する方法と、この
成形法に最適な熱成形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、熱成形法は、シート状の樹
脂素材からカップ状の肉薄製品を成形するのに最適な成
形方法である。

【０００３】図１２は従来の熱成形装置の型閉じ状態を
示すものである。熱成形装置は雌型５０を支持する下型
５５と、プラグ６２を昇降可能に支持する上型と、樹脂
シート９０を支持するクランプ装置６５を備えており、
型閉じ状態においては、クランプ装置６５により平面的
に支持された樹脂シート９０を挟んでその上下両側に、
下型５５の押え部５６と、雌型５０の上端部５３と、上
型６０の押え部６１が同一レベルに位置するようになっ
ていて、この型閉じの時点では樹脂シート９０は延伸さ
れない。

【０００４】この後、プラグ６２が下降して樹脂シート
９０を雌型５０内に押し込み、更に、上型６０の給気孔
６３から加圧空気を供給するとともに、雌型５０及び下
型５５の各排気孔５２，５７から雌型５０内の空気を吸
引することによって、樹脂シート９０を雌型５０の成形
面５１に密接させて延伸し、成形面５１と同形状同寸法
の製品を成形している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の熱成形法及び熱
成形装置は、ポリ塩化ビニルやポリスチレン等の非結晶
性樹脂を成形する場合、あるいは、結晶性樹脂をメルト
成形する場合には何等問題を生じなかった。

【０００６】しかしながら、ポリエチレンテレフタレー
ト（以下、ＰＥＴと略称する）やポリプロピレン（以
下、ＰＰと略称する）等の結晶性樹脂シートを素材とし
て、背の低い（深さの浅い）製品を成形する場合には、
問題となることがあった。

【０００７】詳述すると、これら結晶性樹脂は、所定条
件下で所定の倍率に延伸することによって、分子が配向
し、密度の上昇が生じて、強度が向上するという性質を
有している。ところが、延伸倍率が所定の倍率に達しな
いと、密度上昇が起こらず、強度の向上が見られず、
又、透明性が損なわれたり、成形後の後処理でヒートセ
ットを行った場合に白化する等の問題が生じるからであ
る。

【０００８】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、結晶性樹脂シートを熱成形
するにあたって高い延伸倍率を得ることができ、結晶性
樹脂の物性を向上することができる結晶性樹脂シートの
熱成形法と熱成形装置を提供することを目的とする。

【０００９】本発明は、前記課題を解決するために、以
下の手段を採用した。 （本発明の要旨）本方法発明は、加熱軟化した結晶性樹
脂シートを、上型に設置されたプラグで下型内に収納し
た雌型内に押入れした後、加熱軟化した結晶性樹脂シー
トを雌型の成形面に密接させて、雌型の成形面と同形状
同寸法の有底筒状の製品を成形する結晶性樹脂シートの
熱成形法において、上型の押え部と下型の押え部を相互
に接触させる型閉じ時に、前記シートを雌型の上端部に
接触させるとともに上型の押え部の内面と雌型の外面と
の間で隙間を形成して前記シートを延伸ならしめて該シ
ートを雌型の成形面に密接させる熱成形に際して所定の
延伸倍率を得ることを特徴とする結晶性樹脂シートの熱
成形法である（請求項１に対応）。

【００１０】ここで、シートを雌型によってプラグに接
近する方向に突き出すとは、あくまでシートと雌型との
相対的な動きによるものであり、実際に雌型をプラグに
接近移動させる場合のみならず、雌型を固定したままシ
ートをプラグと同期して雌型に接近移動させる場合も含
むものである。

【００１１】シートを雌型によってプラグに接近する方
向に突き出すタイミングは、プラグによりシートを延伸
する前であっても後であっても、あるいは同時であって
も構わない。

【００１２】又、本発明は上記熱成形法に好適な熱成形
装置を提供する。即ち、本装置発明は、加熱軟化した結
晶性樹脂シートを、上型に配置されたプラグで下型内に
収納した雌型内に押入れした後、前記シートを雌型の成
形面に密接させて、雌型の成形面と同形状同寸法の有底
筒状の製品を成形する結晶性樹脂シートの熱成形装置に
おいて、前記雌型を支持する下型と、前記プラグが昇降
可能に設置された上型とを備え、上型の押え部と協働し
て結晶性樹脂シートを挟持する下型の押え部が、型閉じ
時に前記シートを延伸させて該シートを雌型の成形面に
密着させる熱成形に際して所定の延伸倍率が得られるよ
うに雌型の上端部よりも下方に位置していることを特徴
とする結晶性樹脂シートの熱成形装置である（請求項２
に対応）。

【００１３】さらに、本装置は、加熱軟化した結晶性樹
脂シートを、上型に配置されたプラグで下型内に収納し
た雌型内に押入れした後、前記シートを雌型の成形面に
密接させて、雌型の成形面と同形状同寸法の有底筒状の
製品を成形する結晶性樹脂シートの熱成形装置におい
て、前記雌型が昇降可能に設置された下型と、前記プラ
グが昇降可能に設置された上型とを備え、前記雌型は、
下型の押え部より突き出て上型の内面との間で隙間を形
成して前記シートを延伸させる外径を有することを特徴
とする結晶性樹脂シートの熱成形装置である（請求項３
に対応）。

【００１４】雌型及びプラグを昇降せしめる機構には、
空気式や油圧式や電動式等のアクチュエータを採用する
ことができる。

【００１５】上記二つの熱成形装置において、プラグの
外形形状を雌型の成形面と相似形にすることも可能であ
る。

【００１６】〈本発明の原材料〉本発明のシートの素材
である結晶性樹脂としては、ＰＥＴやＰＰ等の飽和ポリ
エステルを例示することができる。

【００１７】〈本発明の利用可能性〉本発明は、樹脂製
容器等を製造する分野に利用可能である。

【００１８】

【作用】

〈本発明の作用〉本方法発明によれば、結晶性樹脂シー
トに対する延伸倍率が増大し、適正な密度上昇を得るこ
とができ、製品の強度を上げることができるとともに、
耐熱性及び透明性を上げることができる。

【００１９】本発明の第１の熱成形装置（請求項２に対
応）の場合には、上型と共に結晶性樹脂シートを下降し
て下型に接近していくと、結晶性シートが雌型の上端部
に当接した後、結晶性樹脂シートを延伸させながら上型
と下型の型閉じが進行する。更にこの後、プラグを突き
出し、シートを成形面に密接させることによりシートの
延伸を行う。

【００２０】本発明の第２の熱成形装置（請求項３に対
応）の場合には、雌型を下型内に収納した状態で型閉じ
する。型閉じ後に、プラグの突き出しと、雌型の突き出
しによりシートの延伸工程を行う。プラグ突き出しのタ
イミングと雌型突き出しのタイミングはいずれを先に行
ってもよいし、あるいは両方同時に行ってもよい。この
後に、シートを成形面に密接させることにより更にシー
トの延伸を行う。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図１１の図
面を参照して説明する。 〔第一実施例〕初めに、第１実施例の熱成形装置につい
て図１から図６の図面を参照して説明する。熱成形装置
は、雌型５０と下型５５と上型６０とプラグ６２とクラ
ンプ装置６５とヒータ７０とを備えている。

【００２２】雌型５０の内面は成形すべき製品の外形と
同形状及び同寸法の成形面５１になっている。雌型５０
は多数の排気孔５２を有している。尚、図では図示の都
合上、排気孔５２を１つだけ描いている。

【００２３】雌型５０は下型５５に固定されており、雌
型５０の上端部５３は下型５５の押え部５６から所定寸
法だけ突き出ている。下型５５には雌型５０の排気孔５
２に連通する排気孔５７が設けられており、排気孔５７
は図示しない吸引装置に接続されていて、雌型５０内の
空気を吸引することができるようになっている。

【００２４】上型６０は昇降可能に設置されており、下
型５５と協働して型閉じ及び型開き可能になっている。
上型６０の押え部６１の内径は雌型５０の上端部５３の
外径よりも大径で、型閉じした時に上型６０の内面と雌
型５０の外面との間に所定寸法の隙間が形成されるよう
になっている。この隙間は型閉じ時にＰＥＴシート９０
の延伸を可能ならしめるものである。

【００２５】上型６０にはプラグ６２が昇降可能に設置
されているとともに、給気孔６３が設けられている。給
気孔６３は図示しない給気装置に接続されていて、上型
６０内に加圧空気を供給できるようになっている。

【００２６】下型５５と上型６０との間には、ＰＥＴシ
ート９０を緊張状態に挟持するクランプ装置６５が昇降
可能に設置されるとともに、ＰＥＴシート９０を加熱軟
化するためのヒータ７０が退避可能に設置されている。

【００２７】次に、この第１実施例の熱成形装置を用い
た熱成形法を工程順に説明する。尚、この実施例は、厚
さ１．０ｍｍのＰＥＴ製のシートから図１１に示す形状
及び寸法の製品３０を成形する態様である。

【００２８】〈１．軟化工程〉図１に示すように、型開
き状態の下型５５と上型６０の間に、クランプ装置６５
で緊張状態に挟持したＰＥＴシート９０をセットし、ヒ
ータ７０でＰＥＴシート９０を所定温度（例えば、７０
〜９０゜Ｃ）に加熱して軟化する。軟化完了後、ヒータ
７０を下型５５と上型６０の間から退避させる。

【００２９】〈２．第一延伸工程〉上型６０を下降さ
せ、図２に示すように押え部６１がＰＥＴシート９０に
ほぼ当接する状態になったならば、クランプ装置６５を
上型６０と同期して下降する。

【００３０】ＰＥＴシート９０が雌型５０の上端部５３
に当接した後も、図３のように上型６０の押え部６１が
最終的に下型５５の押え部５６の上に突き当たり型閉じ
するまで、上型６０及びクランプ装置６５を下降させ
る。

【００３１】ＰＥＴシート９０が雌型５０の上端部５３
に当接した後、押え部６１と押え部５６が当接するまで
の間に、ＰＥＴシート９０は雌型５０によって突き出さ
れて延伸する。その結果、ＰＥＴシート９０は配向さ
れ、密度の上昇が生じる。これが第一延伸工程であり、
従来の熱成形法にはない本発明に特有の工程である。

【００３２】尚、雌型５０の上端部５３の角部を円弧状
に面取りするのが好ましい。そのようにすると、上端部
５３においてＰＥＴシート９０の滑りが良くなり、延伸
効果を上げることができる。

【００３３】〈３．第二延伸工程〉次に、図４に示すよ
うに、型閉じ状態でプラグ６２を下降し、ＰＥＴシート
９０を延伸させながら雌型５０内に押入する。これが第
二延伸工程であり、第二延伸工程においてもＰＥＴシー
ト９０は配向され、密度の上昇が生じる。

【００３４】〈４．最終延伸工程〉この後、上型６０の
給気孔６３から加圧空気を供給するとともに、雌型５０
の排気孔５２及び下型５５の排気孔５７から雌型５０内
の空気を排気することにより、図５に示すように、ＰＥ
Ｔシート９０を延伸しながら雌型５０の成形面５１に密
接させる。これが最終延伸工程であり、最終延伸工程に
おいてもＰＥＴシート９０は配向され、密度の上昇が生
じる。

【００３５】この最終延伸工程の遂行により、ＰＥＴシ
ート９０が製品３０に成形されることとなる。

【００３６】〈５．ヒートセット工程〉最終延伸工程終
了後、加圧空気の供給と雌型５０内の排気を続行しなが
ら、若しくは、加圧空気の供給と雌型５０内の排気を停
止して、雌型５０を図示しないバンドヒータ等で加熱し
てヒートセットを行う。ヒートセットは、例えば、１１
０〜１３５゜Ｃ程度の温度で約５秒間固定することによ
り達成される。

【００３７】〈６．型開き工程〉加圧空気の供給、及
び、雌型５０内の排気を停止し、図６に示すように上型
６０及びクランプ装置６５を上昇させることにより、雌
型５０からＰＥＴシート９０を取り出す。

【００３８】〈７．仕上げ工程〉クランプ装置６５から
ＰＥＴシート９０を取り外し、ＰＥＴシート９０から製
品３０の部分を切断する。

【００３９】〈本実施例と従来法との比較〉表１は、本
実施例の熱成形法で成形した製品３０と、従来の熱成形
法（即ち、第一延伸工程を具備しない熱成形法）で成形
した製品３０とを、肉厚、密度、白化現象の有無につい
て比較したデータである。尚、どちらの場合も、厚さ
１．０ｍｍ、密度１．３３ｇ／ｃｍ³のＰＥＴシートを
素材とし、成形すべき製品３０の形状、寸法は図１１に
示すものと同一にした。肉厚、密度、及び白化現象の有
無の測定位置は図１１のＡからＩとした。

【００４０】又、本実施例の熱成形法を実施するにあっ
ては、雌型５０の上端部５３を下型５５の押え部５６よ
りも１５ｍｍ突出させることにより面倍率を約３倍とし
た。これに対して従来の熱成形法の場合には面倍率は約
２．６６倍である。

【００４１】ここで、面倍率とは、ＰＥＴシート９０の
うち型閉じ時に下型５５及び上型６０の内部に収容され
た部分の、延伸成形前の該部分の（一方の面の）表面積
に対する延伸成形後の該部分の（同じ一方の面の）表面
積の比率をいう。即ち、延伸前後における成形部分の面
積増加率である。

【００４２】

【表１】

【００４３】尚、「白化現象の有無」の欄の記号の意味
は次のとおりである。 ○ 明らかに白化現象を生じた。 △ 準白化現象（完全な白化ではなく、青白い程度）
を生じた。 × 白化現象が生じなかった。

【００４４】表１から明らかなように、従来法で成形し
た製品３０よりも、本実施例の成形法で成形した製品３
０の方が、全体的に極めて延伸倍率が高く、薄肉にで
き、又、配向も十分に行われて密度の上昇も大きく剛性
等の強度が高まる。更に、本実施例の成形法で成形した
製品３０の方が、透明性もよく、白化現象も極めて起こ
りにくい。

【００４５】本実施例の場合においても測定位置Ｇ，Ｉ
については白化現象が見られるが、これら部分では白化
現象に伴い硬度が上昇する。

【００４６】又、従来法のように延伸倍率が低く適正な
密度上昇が得られない状態でヒートセットを行うと、熱
による収縮が大きく形状の維持が難しく、透明性が損な
われたりした。しかしながら、本実施例のように延伸倍
率が大きく適正な密度上昇があると、ヒートセットを行
っても変形することがなく、透明性も損なわれにくく、
ヒートセットにより耐熱性を付与することができる。

【００４７】尚、本実施例の成形法において、延伸時に
ＰＥＴシート９０を滑り易くして延伸効果を上げるため
に、雌型５０を加温したり、雌型５０の成形面５１に特
殊な表面処理を施して滑性を高めることも可能である。

【００４８】〔第２実施例〕次に、第２実施例の熱成形
装置について図７から図１０を参照して説明する。この
熱成形装置では、雌型５０がアクチュエータ（エアシリ
ンダや油圧シリンダ等）８０によって下型５５に対して
昇降可能にされていて、アクチュエータ８０が下動した
状態では、雌型５０の上端部５３と下型５５の押え面５
６とが面一になっている。この点が第１実施例のものと
相違している。

【００４９】次に、この第２実施例の熱成形装置を用い
た熱成形法を工程順に説明する。軟化工程については第
１実施例の場合と同じであるので説明を省略する。軟化
工程の後、上型６０とクランプ装置６５を同期して下降
せさ、図７に示すように、上型６０の押え部６１を下型
５５の押え部５６に突き当てて型閉じする。

【００５０】第１実施例の熱成形装置を用いた場合に
は、型閉じの進行に伴い雌型によってＰＥＴシート９０
が突き上げられ延伸されるようになっているが、この第
２実施例の熱成形装置を用いた場合には、型閉じ時には
雌型５０が下型５５から突き出ていないので、ＰＥＴシ
ート９０は延伸されない。

【００５１】第２実施例の熱成形装置を用いた場合に
は、図８に示すように、前記型閉じの後にアクチュエー
タ８０による雌型５０の上昇によって、ＰＥＴシート９
０を突き上げるようにする。これが第２実施例の熱成形
装置を用いた場合の第一延伸工程であり、これによっ
て、ＰＥＴシート９０は延伸され、配向され、密度が上
昇する。

【００５２】この後、図９に示すようにプラグ６２が下
降して第二延伸工程となる。この第二延伸工程以降の各
工程については、第１実施例の熱成形装置を用いた場合
となんら変わるところがないので、その説明を省略す
る。

【００５３】この第２実施例の熱成形装置を用いた場合
にも、延伸工程が３段階に行われるので延伸倍率が大き
くなり、第１実施例の熱成形装置を用いた場合と同様
に、従来法で成形するよりも優れた物性を備えた製品３
０を製造することができる。

【００５４】〔第２実施例の変形例〕尚、この第２実施
例の熱成形装置を用いて、次のように熱成形することも
可能である。つまり、図７の型閉じの状態から、雌型５
０をアクチュエータ８０で突き上げるよりも前に、図１
０に示すようにプラグ６２でＰＥＴシート９０を雌型５
０内に押入する。そして、その後で雌型５０をアクチュ
エータ８０で上方に突き上げて図９の状態にする。

【００５５】このようにすると、第一延伸工程と第二延
伸工程の前後が逆になるが、従来法よりも延伸工程が１
つ増えることに変わりはなく、延伸倍率を上げるという
作用、効果を得ることができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
結晶性樹脂シートを熱成形するにあたって、延伸倍率の
向上及び適正な密度上昇を得ることができ、製品の強度
を上げることができるとともに、耐熱性及び透明性を上
げることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の熱成形装置を用いた熱成
形法の説明図であり、軟化工程を示す図である。

【図２】本発明の第１実施例の熱成形装置を用いた熱成
形法の説明図であり、型閉じ途中を示す図である。

【図３】本発明の第１実施例の熱成形装置を用いた熱成
形法の説明図であり、第一延伸工程を示す図である。

【図４】本発明の第１実施例の熱成形装置を用いた熱成
形法の説明図であり、第二延伸工程を示す図である。

【図５】本発明の第１実施例の熱成形装置を用いた熱成
形法の説明図であり、最終延伸工程を示す図である。

【図６】本発明の第１実施例の熱成形装置を用いた熱成
形法の説明図であり、型開き工程を示す図である。

【図７】本発明の第２実施例の熱成形装置を用いた熱成
形法の説明図であり、型閉じ状態を示す図である。

【図８】本発明の第２実施例の熱成形装置を用いた熱成
形法の説明図であり、第一延伸工程を示す図である。

【図９】本発明の第２実施例の熱成形装置を用いた熱成
形法の説明図であり、第二延伸工程を示す図である。

【図１０】本発明の第２実施例の熱成形装置を用いた熱
成形法の変形例を説明する図であり、第一延伸工程を示
す図である。

【図１１】熱成形法で成形した製品の一例を示す図であ
る。

【図１２】従来の熱成形装置を用いたシートの熱成形法
を示す図である。

【符号の説明】

３０ 製品 ５０ 雌型 ５１ 成形面 ５３ 上端部 ５５ 下型 ５６ 押え部 ６０ 上型 ６１ 押え部 ６２ プラグ ９０ ＰＥＴシート（結晶性樹脂シート）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−17846（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−3726（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−177698（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−33567（ＪＰ，Ａ) 特表 昭58−501711（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 51/06 B29C 51/04 B29C 51/30

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱軟化した結晶性樹脂シートを、上型
   に設置されたプラグで下型内に収納した雌型内に押入れ
   した後、加熱軟化した結晶性樹脂シートを雌型の成形面
   に密接させて、雌型の成形面と同形状同寸法の有底筒状
   の製品を成形する結晶性樹脂シートの熱成形法におい
   て、 上型の押え部と下型の押え部を相互に突き合わせる型閉
   じ時に、前記シートを雌型の上端部に接触させるととも
   に上型の押え部の内面と雌型の外面との間で隙間を形成
   して前記シートを延伸ならしめて該シートを雌型の成形
   面に密接させる熱成形に際して所定の延伸倍率を得るこ
   とを特徴とする結晶性樹脂シートの熱成形法。
2. 【請求項２】 加熱軟化した結晶性樹脂シートを、上型
   に配置されたプラグで下型内に収納した雌型内に押入れ
   した後、前記シートを雌型の成形面に密接させて、雌型
   の成形面と同形状同寸法の有底筒状の製品を成形する結
   晶性樹脂シートの熱成形装置において、 前記雌型を支持する下型と、前記プラグが昇降可能に設
   置された上型とを備え、上型はその押え部の内径が雌型
   の外径よりも大径であり、上型の押え部と協働して結晶
   性樹脂シートを挟持する下型の押え部が、型閉じ時に前
   記シートを延伸させて該シートを雌型の成形面に密接さ
   せる熱成形に際して所定の延伸倍率が得られるように雌
   型の上端部よりも下方に位置していることを特徴とする
   結晶性樹脂シートの熱成形装置。
3. 【請求項３】 加熱軟化した結晶性樹脂シートを、上型
   に配置されたプラグで下型内に収納した雌型内に押入れ
   した後、前記シートを雌型の成形面に密接させて、雌型
   の成形面と同形状同寸法の有底筒状の製品を成形する結
   晶性樹脂シートの熱成形装置において、 前記雌型が昇降可能に設置された下型と、前記プラグが
   昇降可能に設置された上型とを備え、 前記雌型は、型締めに際して下型の押え部より突き出て
   上型の内面との間で隙間を形成して前記シートを延伸さ
   せる外径を有することを特徴とする結晶性樹脂シートの
   熱成形装置。