JP5807874B2 - Apparatus and method for thermoforming - Google Patents
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Description
本発明は熱可塑樹脂のシート又フイルムを用いた熱成型品の製造方法に関るものであり、熱成形中の賦形体を高速で加熱及びまたは冷却することに関し、更には結晶性熱可塑性樹脂の熱成形の過程において、シートの予熱温度より高温の熱処理を行い、耐熱性、透明性等、機械強度等の特性の高い熱成形品を高速で効率よく製造することに関し、なかんずく結晶性樹脂の延伸シートを用いてこの熱成形を行うことに関する。 The present invention relates to a method for producing a thermoformed product using a thermoplastic resin sheet or film, and relates to heating and / or cooling a shaped body during thermoforming at high speed, and further to a crystalline thermoplastic resin. In the process of thermoforming, the heat treatment at a temperature higher than the preheating temperature of the sheet is performed, and regarding the high-speed and efficient production of thermoformed products with high mechanical properties such as heat resistance and transparency, the crystalline resin It relates to performing this thermoforming using a stretched sheet.
熱成形法は予熱された熱可塑性樹脂シートまたはフイルムを成形型に押圧または真空引きにて賦形し離型する方法であるが、通常は賦形体は低温の金型で冷却された状態で離型される。金型材料としてはアルミニウム、亜鉛合金などの軽量で加工性がよく、かつ熱伝導率の良い材料が使われ自然放熱で連続成形されることも多い。しかしそれでも特に温度調節を行いたい場合は成形型内部に設けたジャケットに熱媒体を通じて冷却することも行われる。一方、木材、プラスチックのような安価で加工し易い材料が使用されることがあるがこうしたものは、耐久性がなく、また温度調節が難しく熱蓄積などが問題となるため連続大量生産には向かず、枚葉成形機でのサンプル試作あるいは少量生産などに使用が限られる。
そして、特殊な成形方法として成形サイクル中に賦形体を任意に加熱したり冷却しようとするときは、上記のジャケットに通す熱媒を途中で熱媒を変更したり、あるいは賦形体を別に温度調整した金型へ移しかえたりすることが行われる。しかしこのような方法では所望の熱処理を行った成形品を高速で連続的に効率よく製造することはできない。
The thermoforming method is a method in which a preheated thermoplastic resin sheet or film is formed on a mold by pressing or evacuation and then released. Usually, the shaped body is released in a cooled state with a low-temperature mold. Typed. As the mold material, a material such as aluminum or zinc alloy that is lightweight and has good workability and good thermal conductivity is used, and is often continuously formed by natural heat dissipation. However, in particular, if it is desired to adjust the temperature, the jacket provided inside the mold is cooled through a heat medium. On the other hand, cheap and easy-to-process materials such as wood and plastic may be used, but these are not durable and difficult to control temperature, causing problems such as heat accumulation, making them suitable for continuous mass production. However, its use is limited to sample trial production or small-scale production on a single-wafer molding machine.
And as a special molding method, when you want to heat or cool the shaped body arbitrarily during the molding cycle, change the heating medium in the middle of the heating medium passed through the jacket, or adjust the temperature of the shaped body separately It is performed to move to the mold. However, with such a method, a molded product that has been subjected to a desired heat treatment cannot be produced continuously at high speed and efficiently.
特別な加熱あるいは冷却を必要とする具体的な熱成形方法として、（１）特公昭５６−７８５５号はポリエステルシートを１軸延伸配向させて加熱収縮させたシートを用いて熱成形する方法で、成形時に熱風を用いるなどにより熱固定する方法が開示されているが、熱処理に非常に長い時間がかかっており実用的ではない。また、（２）特公平５−４５４１２号では、特定条件で２軸延伸し熱収縮させたシートを用いて熱成形と熱処理を行う方法が開示されている．ここでは、加熱型へ移し替える方法、熱風、熱水、赤外線になどよる加熱法が提案されているが、具体的には記載されておらず、単純にこれらを実行してもその効果はなく、またあったとしても高速で効率のよい実用的な方法とはならない。（３）特公昭６０−０３１６５１号も特定のポリエステル延伸シートを熱成形し熱処理する方法で、加熱された金型で成形することは示されているが、金型あるいは成形品を冷却して離型することについては触れられていない。しかし、このような材料の熱処理成形には成形体を少なくとも熱処理温度より低い温度に冷却して離型することが望ましいが、知られた方法でこれを行うとすれば、金型自体を電熱ヒーターで予め加熱しておいて成形直後に金型のジャケットに通水して冷却する方法、あるいは金型マニホールドに高温熱媒、低温熱媒を交互に通ずる方法などが考えられる。しかしこうした方法では高速で連続成形を行うことはできない。また（４）特許２５３２７３０号では、非延伸の結晶性ＰＥＴシートを加熱された雌型で成形しこれを低温の雌型に移して冷却し離型する方法が示されているが、金型移行に際しては、成形品の変形、位置ずれ、シワの発生が問題となり、またそのような操作ができる特殊な専用成形装置をつくる必要がある。
また（５）特公平７−１０２６０８号は、高温の雌型で成形し、これに嵌合する低温の雄型に引き取って冷却し離型する方法を示しているが、これも金型移行の方法と云ってよく（４）同様に成形の変形やシワが問題となり、又オフセットやアンダーカットのある成形品には適用し難い。またこうした例とは別に、（４）（５）のようないわゆるＣＰＥＴの成形では最初から高温の金型で成形すると、金型面で成形材料の滑りが悪いため波や凹凸などの不均一模様が出やすいというような問題もあり、これを避けるために最初低温金型で成形し高温金型に移行するプロセスも知られているが、これもやはり煩雑である。
また（６）特許４０４４８７６号の開示は、シート予熱時にサグ（加熱時のシートの垂れ下がり）が問題となりやすい樹脂材料の熱成形に関するもので、このような材料では通常、多孔の加熱板に材料シートを短時間吸着させて後、そこから離して賦形がなされる。 この方法の場合は、熱板吸着時の傷あとなどを回避しようとするもので、加温された弱い空気の圧力でシートを下支えしながら加熱し、次いで熱板を通過させた空気で追加予熱しながら圧空成形するもので、賦形後に予熱温度以上の温度で熱処理することも、積極的に冷却して離型することも必要ではなく、これを行う示唆もされていない。なお、本発明の装置で成形する延伸シートは予熱に収縮作用を起こすのでシートを固定してこれを行えば緊張状態となりサグの問題は発生せず、引例の作用機構は必要としない。
また（７） 特許４０５７４８７号の開示する方法は、結晶性樹脂の熱成形に関し、加熱板に接触させて予熱されたシートを、熱板を通過する高温空気と成形金型にて圧空賦し、次いで別に準備した冷却空気噴射の手段を運び込んで冷却するものであるが、この加熱板はシート予熱適温に調整されており、背後から加熱された空気が供給されて加熱圧空がなされる。この場合、加熱気体は加熱板中を通る導管内で冷やされ、また熱処理には非常な高温度気体を通す必要があの、その場合加熱板温度を局部的にして不均一にし、また材料シートを局部的に過熱し良好な成形に支障きたしやすい。また、開示された冷却手段では広い面積を均一に、また効率的に冷却できない。また高温気体からの熱は容易に金型に逸散して短時間に容易にシートを高温にできず、高速成形ができない。
なお、（８）本発明の発明者（以下本発明者と称する）は本発明に関わりのある少なくとも８件の先行出願を行っている。これらに関しては、本文中の関連箇所で適宜紹介して説明することとする。
As a specific thermoforming method that requires special heating or cooling, (1) Japanese Examined Patent Publication No. 56-7855 is a method of thermoforming a polyester sheet by uniaxially stretching and heat-shrinking the sheet, Although a method of heat setting by using hot air at the time of molding is disclosed, the heat treatment takes a very long time and is not practical. In addition, (2) Japanese Patent Publication No. 5-45412 discloses a method of performing thermoforming and heat treatment using a sheet biaxially stretched under specific conditions and thermally contracted. Here, a method of transferring to a heating type, a heating method using hot air, hot water, infrared rays, etc. has been proposed, but it is not specifically described, and even if these are simply executed, there is no effect. And, if at all, it is not a fast, efficient and practical method. (3) Japanese Patent Publication No. 60-031651 also shows that a specific stretched polyester sheet is thermoformed and heat treated, and it is shown that it is molded with a heated mold, but the mold or molded product is cooled and separated. There is no mention of typing. However, for heat treatment molding of such materials, it is desirable to cool the molded body to at least a temperature lower than the heat treatment temperature and release the mold. However, if this is done by a known method, the mold itself is electrically heated. And a method of cooling in advance by passing water through a mold jacket immediately after molding, or a method of alternately passing a high temperature heat medium and a low temperature heat medium through the mold manifold. However, such a method cannot perform continuous molding at high speed. Also, (4) Patent 2532730 shows a method in which a non-stretched crystalline PET sheet is molded with a heated female mold, transferred to a low-temperature female mold, cooled, and released. At that time, deformation of the molded product, displacement, and generation of wrinkles become problems, and it is necessary to create a special dedicated molding apparatus capable of such operations.
In addition, (5) Japanese Patent Publication No. 7-102608 shows a method of forming with a high-temperature female mold, taking it into a low-temperature male mold fitted thereto, cooling it, and releasing the mold. It may be said that the method is the same as (4), and deformation and wrinkling of the molding become a problem as well, and it is difficult to apply to a molded product having an offset or undercut. In addition to these examples, in the so-called CPET molding as in (4) and (5), when molding is performed with a high-temperature mold from the beginning, the molding material does not slip on the mold surface, resulting in uneven patterns such as waves and irregularities. In order to avoid this problem, there is known a process in which a low-temperature mold is first molded and then transferred to a high-temperature mold, but this is also complicated.
In addition, the disclosure of (6) Japanese Patent No. 4044876 relates to thermoforming of a resin material in which sag (hanging of the sheet during heating) is likely to be a problem at the time of preheating the sheet. After adsorbing for a short time, it is shaped away from it. In the case of this method, it is intended to avoid scratches at the time of adsorption of the hot plate, and the sheet is heated while supporting the sheet with the pressure of weak heated air, and then additional preheating is performed with the air passed through the hot plate. However, it does not require heat treatment at a temperature equal to or higher than the preheating temperature after shaping, nor does it require active cooling and mold release, and there is no suggestion to do this. In addition, since the stretched sheet formed by the apparatus of the present invention causes a shrinkage effect on preheating, if the sheet is fixed and this is done, it becomes a tension state and no sag problem occurs, and the working mechanism of the reference is not required.
(7) The method disclosed in Japanese Patent No. 4057487 relates to thermoforming of a crystalline resin, and pressurizes a sheet preheated in contact with a heating plate with hot air passing through the heating plate and a molding die, Next, a cooling air jetting means prepared separately is carried in and cooled, but this heating plate is adjusted to an appropriate temperature for sheet preheating, and heated air is supplied from behind to produce heated and compressed air. In this case, the heated gas is cooled in a conduit passing through the hot plate, and a very high temperature gas must be passed through the heat treatment, in which case the hot plate temperature is localized and non-uniform, and the material sheet is Local overheating tends to hinder good molding. Further, the disclosed cooling means cannot cool a large area uniformly and efficiently . Also, heat from the high temperature gas is easily dissipated into the mold, and the sheet cannot be easily heated to a high temperature in a short time, and high speed molding cannot be performed.
(8) The inventor of the present invention (hereinafter referred to as the present inventor) has filed at least eight prior applications related to the present invention. These will be introduced and explained as appropriate in the relevant parts of the text.
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。その主な目的は、熱成形の賦形から離型までの過程において、賦形体を高速で加熱しそして必要により高速で冷却し、特に賦形前の予熱シート温度以上の高温で熱処理を行って離型する熱成形を高速で効率良く連続的に行うことができ、また良好な状態の成形品を得ることができる熱成形装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art. Its main purpose is to heat the shaped body at high speed and cool it as necessary at high speed in the process from thermoforming to mold release, especially heat treatment at a temperature higher than the preheating sheet temperature before shaping. It is an object of the present invention to provide a thermoforming apparatus that can perform thermoforming to release mold continuously at high speed and can obtain a molded product in a good state.
（１）樹脂シートの成形工程の中で賦形体の昇温熱処理を可能に装備した熱成形装置において、成形品多数個採りの成形型を覆うことのできる大型平面状の冷却手段を成形型周辺に配置して、賦形手段の成形型からの離反後に、成形型の上部に対してこの冷却手段を進行させるか、又は上記成形型を上記冷却手段の下部に進行させて賦形体を冷却するように構成した圧空成形装置において、更に上記冷却手段として、冷却用気体の噴射ノズルと噴射された気体の反射流を整流して側面方向に排気する、個別成形型に対して均等配分の通路空間を設け更にその空間に対して吸引または吹き込みによる強制排気手段を付設したものを用い、更に成形型として熱浸透率（ｋＪ／ｍ 2 ｓ 1/2 Ｋ）が０．０１〜１５である材料により成形用表面層を形成させ、この表面層を背後から上記予熱温度以上の高温に均一加熱するうにしたものを装着した構成とする熱可塑性樹脂シートの成形装置を提供するものである。
なお、上記の熱処理を可能にする装備は、ａ）加熱温調された成形型を用いる方法、ｂ）賦形体へ向けて加熱気体を送出する方法、ｃ）賦形体へ向けて赤外線を放射する方法のうちから選ばれた少なくとも１つを利用することが望ましい。
なお、上記の賦形手段は、真空賦形、圧空賦形、雌雄型を用いるプレス賦形の各方法のうちからばれた少なくとも１つの方法を利用することが望ましい。なお、本発明で雌雄型を用いる場合は、雌雄の何れか一方を賦形手段と称し他方を成形型と称するものとする。
なお、本発明においては、「賦形」ならびに「賦形工程」は成形工程の中の一部の操作を示し、「賦形体」は、成形型に保持された状態にある成形品を意味するものとする。
(1) In a thermoforming device equipped with a heat treatment for the shaped body in the molding process of the resin sheet, a large planar cooling means capable of covering a molding die for a large number of molded products is provided around the molding die. After the separation of the shaping means from the mold, the cooling means is advanced with respect to the upper part of the shaping mold, or the shaping mold is advanced to the lower part of the cooling means to cool the shaped body. In the compressed air forming apparatus configured as described above, as the cooling means, the passage space of the uniform distribution with respect to the individual forming die that rectifies the reflected flow of the cooling gas and the reflected flow of the injected gas and exhausts it in the side surface direction. Further, a forced exhaust means by suction or blowing is added to the space, and the molding die is made of a material having a heat permeability (kJ / m 2 s 1/2 K) of 0.01 to 15 Forming surface layer for molding So, there is provided a molding apparatus for thermoplastic resin sheets to the surface layer from behind the structure fitted with those urchin uniformly heated to a temperature higher than the preheating temperature.
In addition, the equipment that enables the above heat treatment is a) a method using a heating temperature-controlled mold, b) a method of sending heated gas toward the shaped body, and c) radiating infrared rays toward the shaped body. It is desirable to use at least one selected from the methods.
In addition, as for said shaping means, it is desirable to use at least one method selected from each method of vacuum shaping, compressed air shaping, and press shaping using male and female dies. In addition, when using a male and female type | mold by this invention, either one of male and female shall be called a shaping means, and the other shall be called a shaping | molding die.
In the present invention, “shaping” and “shaping process” indicate some operations in the molding process, and “shaped body” means a molded product held in a mold. Shall.
（２）上記冷却手段において、噴射された気体の反射流を上記噴射ノズル先端の後方に受け容れ、更に側面方向に抜ける排気通路を設けたことを特徴とする上記（１）に記載の熱成形装置を提供するものである。 (2) The thermoforming as described in (1) above, wherein the cooling means is provided with an exhaust passage that receives the reflected flow of the injected gas behind the tip of the injection nozzle and further escapes in the side surface direction. A device is provided.
（３）賦形後の熱可塑性樹脂シートに向けて揮発性液体を噴霧する手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の樹脂シートの成形装置を提供するものである
なお、冷却媒体は揮発性液体の１つでありこれを単独噴霧する方式でもよく、また、気体を噴射する方式と併用してもよく、何れも望ましい。
(3) The apparatus for molding a resin sheet according to any one of claims 1 and 2, further comprising means for spraying a volatile liquid toward the thermoplastic resin sheet after shaping. It is noted that the cooling medium is one of volatile liquids, which may be a single spraying method or may be used in combination with a gas jetting method, both of which are desirable.
上記（１）に対して補足する。表面層を背後から加熱する具体的な好ましい方法として、
このためのより具体的な好ましい方法として、１）表面層のそれより大きな熱浸透率を
有する材料により、表面層に密接した背後層を設け背後層を加熱温調する方法、および２）表面層の背後に略全面に密接して加熱手段を設ける方法を挙げることができる。
なおこの場合、表面層形成材料の熱浸透率は１０以下であることが好ましく、５以下であることが更に好ましい。
It supplements with respect to said (1). As a specific preferred method of heating the surface layer from behind ,
As a more specific and preferable method for this purpose, 1) a method in which a back layer close to the surface layer is provided by a material having a thermal permeability higher than that of the surface layer, and the back layer is heated and temperature-controlled, and 2) the surface layer There can be mentioned a method in which a heating means is provided in close contact with the substantially entire surface behind.
In this case, the heat permeability of the surface layer forming material is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less.
（４）樹脂シートの圧空賦形中又は圧空賦形直後に、圧空空間から気体を外部へ逸散させながら、同空間内へ高温気体噴射を行う手段を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の成形装置を提供する。
(4) It is provided with a means for performing high-temperature gas injection into the space while diffusing gas from the compressed air space to the outside during or immediately after the compressed air shaping of the resin sheet. A molding apparatus according to any one of 1 to 3 is provided.
（５）請求項１から４のいずれかに記載の樹脂シートの成形装置を用いた樹脂シートの成形方法であって、樹脂シートの予熱工程、賦形工程、このシート予熱温度以上の高温で熱処理する熱処理工程、そして冷却工程を備える熱可塑性樹脂シートの成形方法を提供する。
(5) A resin sheet molding method using the resin sheet molding apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the resin sheet is preheated, shaped, and heat treated at a temperature higher than the sheet preheat temperature. There is provided a method for forming a thermoplastic resin sheet comprising a heat treatment step and a cooling step.
本発明の成形装置を用いる熱成形には下記のような効用がある。
１）本発明の装置は、樹脂シートを予熱賦形し離型するまでの過程において樹脂シートの予熱温度を大幅に上回る高温で熱処理し、次いで冷却して離型するプロセスを非常な高速で、連続的に、効率的にそして安定に実行することができる。
２）上記のような冷却手段を用いることにより、ａ）均一な冷却ができ、均一で曇りや変形のない成形品を効率よく生産することができ、ｂ）強力な冷却ができ、冷却時間の短縮ができ、ｃ）強力な冷却ができ、成形型の高温設定ができ、また結果利用できる成形型構成の設計自由度が大きくなり低価格成形型も利用できる。
３）上記のような成形型を用いることにより、賦形体の加熱冷却を伴う成形を高速で効率行うことができる。そして、応用できる成形材料対象を広げることができ、エネルギー消費を節約した生産を行うことができる。
４）広範囲の樹脂で、容易に熱処理された各種成形品の製造が可能となった。
具体的な用途を挙げると、ａ）ＰＥＴ等の結晶性樹脂の延伸シートの熱固定を伴う成形、ｂ）結晶核剤添加ＰＥＴ（ＣＰＥＴ）等の結晶性樹脂シートの結晶化を伴う成形、あるいはまたｃ）ポリプロピレンのＳＰＰＦ成形（固相高圧成形）に伴う残留応力歪緩和してする熱処理成形を提案することができる。
特に、延伸ＰＥＴでは、耐熱性、透明性、剛性等の機械強度の優れた熱成形品を能率よく生産することができる。又、剛性を利用し省材料の成形品を得ることができる。
Thermoforming using the molding apparatus of the present invention has the following effects.
1) The apparatus of the present invention is a process at which the resin sheet is heat-treated at a temperature substantially exceeding the preheating temperature of the resin sheet in the process of preheating and releasing, and then cooled and released at a very high speed. It can be executed continuously, efficiently and stably.
2) By using the cooling means as described above, a) uniform cooling can be achieved, and a molded product that is uniform and free from fogging and deformation can be efficiently produced; b) strong cooling can be achieved, and the cooling time can be reduced. C) Powerful cooling is possible, the mold can be set at a high temperature, and as a result, the degree of freedom in designing the mold configuration that can be used increases, and a low-cost mold can also be used.
3) By using a molding die as described above, molding involving heating and cooling of the shaped body can be performed at high speed. And the object of the molding material which can be applied can be expanded and the production which saved energy consumption can be performed.
4) With a wide range of resins, it became possible to manufacture various molded products that were easily heat-treated.
Specific applications include: a) molding involving heat setting of a stretched sheet of a crystalline resin such as PET, b) molding involving crystallization of a crystalline resin sheet such as a crystal nucleating agent-added PET (CPET), or In addition, c) heat treatment molding can be proposed in which the residual stress distortion associated with SPPF molding (solid phase high pressure molding) of polypropylene is relaxed.
In particular, stretched PET can efficiently produce a thermoformed product having excellent mechanical strength such as heat resistance, transparency, and rigidity. Further, a material-saving molded product can be obtained by utilizing rigidity.
＜成形装置の全体構成＞
本発明の成形装置は、熱成形機である真空圧空成形機、圧空成形機、真空成形機、若しくは雌雄型プレス成形機を構成するものである。真空賦形機能を持たない圧空成形機等の場合は、少なくとも冷却工程で、賦形体を成形型へ吸引固定する機構を付加して構成させることが好ましい。成形材料である樹脂シートの予熱は、加熱オーブン等を利用する間接加熱、あるいは加熱板に接触させる直接加熱など公知のどのような方式を採用してもよく、また特別な方式として、賦形位置で熱気流あるいは赤外線照射により予熱を行ってもよく、あるいは予熱を行いながら賦形を行うようにしてもよい。
上記の成型機の賦形手段は、真空賦形、圧空賦形、雌雄型を用いるプレス賦形の各方法のうちの少なくとも１つを利用する。なお、本発明では雌雄型を用いる場合は、雌雄の何れか一方を賦形手段とし他方を成形型と称するものとする。
本発明では、賦形手段として圧空賦形あるいはプレス賦形の方法を用いる場合は、その賦形手段をプレス機の天板に固定し、その直下の底板には 成形型を固定し、天板と底板の少なくとも何れかを上下可動にして、賦形手段と成形型の接合離反が可能にする。そして、上記成形型の周辺に特定構造の冷却手段を配置し、賦形手段の上昇離反後に成形型の上部に対して進行させるか、又は、賦形体を保持した成形型を上記冷却手段の下部に進行させて冷却工程を実施できるようにする。なお、真空賦形は圧空賦形と併用されることが望ましいが、単独に用いてもよく、その場合は上記の冷却手段は最初から成型型の上部に配置しておいて、必要によりそれぞれを接近させ又離反させればよい。
成形用の樹脂シートは、予熱され、賦形され、熱処理され、接近してきた冷却手段により冷却され、離型される。成型終了後は、冷却手段又は成形型は最初の位置に復帰するようにする。
本発明の構成においては、賦形体の熱処理を可能にする装備が必要であり、それはａ）加熱温調された成形型を用いる方法、ｂ）賦形体へ向けて加熱気体を送出する方法、ｃ）賦形体へ向けて赤外線を放射する方法の何れかを利用して行うことができる。ａ）については成形型の欄で詳述する。なお、成形型は限定するものではないが特定の構成のものであることが望ましい。ｂ）については加熱気体を圧空ボックスあるいは加熱板から送出してして行うことができる。ｃ）については賦形体上空に赤外線放射源を配置しておこなうことができ、圧空ボックス内の底面、あるいは加熱板面から赤外線放射ができるようにすれば実施は容易である。ｂ）ｃ）については賦形手段の欄で詳述する。
<Overall configuration of molding apparatus>
The molding apparatus of the present invention constitutes a thermoforming machine such as a vacuum / pressure forming machine, a pressure forming machine, a vacuum forming machine, or a male / female press forming machine. In the case of a pneumatic molding machine or the like that does not have a vacuum shaping function, it is preferable to add a mechanism for sucking and fixing the shaped body to the mold at least in the cooling step. For the preheating of the resin sheet as a molding material, any known method such as indirect heating using a heating oven or direct heating in contact with a heating plate may be adopted. Then, preheating may be performed by hot air flow or infrared irradiation, or shaping may be performed while preheating.
The shaping means of the molding machine uses at least one of the methods of vacuum shaping, compressed air shaping, and press shaping using male and female dies. In the present invention, when a male and female mold is used, one of the male and female is called a shaping means, and the other is called a mold.
In the present invention, when using the method of pressure forming or press forming as the forming means, the forming means is fixed to the top plate of the press machine, the forming die is fixed to the bottom plate directly below, and the top plate And / or the bottom plate can be moved up and down to allow the shaping means and the mold to be joined and separated. Then, a cooling means having a specific structure is arranged around the molding die, and is advanced with respect to the upper portion of the molding die after the shaping means is lifted or separated, or the molding die holding the shaping body is placed under the cooling means. So that the cooling process can be carried out. Although vacuum shaping is preferably used in combination with pneumatic shaping, it may be used alone, in which case the above cooling means is placed on the top of the mold from the beginning, and if necessary, What is necessary is just to make it approach and separate.
The resin sheet for molding is preheated, shaped, heat treated, cooled by the approaching cooling means, and released. After the completion of molding, the cooling means or mold is returned to the initial position.
In the configuration of the present invention, equipment that enables heat treatment of the shaped body is required, which is a) a method using a heating temperature-controlled mold, b) a method of sending heated gas toward the shaped body, c ) Any method of emitting infrared rays toward the shaped body can be used. a) will be described in detail in the column of the mold. Although the molding die is not limited, it is desirable to have a specific configuration. About b), it can carry out by sending heated gas from a compressed air box or a heating plate. Regarding c), an infrared radiation source can be arranged above the shaped body, and if infrared radiation can be emitted from the bottom surface of the compressed air box or the heating plate surface, the implementation is easy. b) c) will be described in detail in the column of shaping means.
なお、賦形手段（真空賦形は除く）あるいは成形型の移動は、必ずしも垂直な上下動でなくてもよく、それぞれ任意に斜め方向から接合して離反してもよく、また特定の軌道で接合して離反してもよい。なお、賦形手段と成形型の位置関係は相対的なものであり、賦形手段の上昇は成形型の降下と同義であって成形型を降下させてもよく、また両者を倒置して賦形手段を下に成形型上に倒置させてもよい。また、特異な態様として、プレス機を横転させてもよく、重量の大きい成形型等を、軽快に開閉でき好ましい方式として利用できる。 何れも本発明に含まれる。
なお、上記のように冷却手段を成形型上部に移動する代わりに、成形型を冷却手段の下部に移動させてもよい。その場合、賦形体を含む成形型を移動させてもよく、加熱板と成形型を保持したプレス機を移動させてもよい。
なお、本発明を構成する熱成形機は、短尺の材料シートを一枚ずつ成形する枚葉成形機であってもよく、また長尺の材料シートを順次成形する連続成形機
でもよい。しかし、後者であることが特に好ましく、本発明の特徴を発揮して高速で効率的な繰り返し成形を可能にする。
Note that the shaping means (excluding vacuum shaping) or the movement of the mold does not necessarily have to be vertically moved up and down, and may be joined and separated from each other in an oblique direction, or in a specific orbit. They may be joined and separated. Note that the positional relationship between the shaping means and the molding die is relative, and raising the shaping means is synonymous with lowering the molding die, and the molding die may be lowered. The shaping means may be inverted on the mold below. Further, as a unique aspect, the press machine may be rolled over, and a heavy mold or the like can be opened and closed easily and used as a preferred method. Both are included in the present invention.
Instead of moving the cooling means to the upper part of the mold as described above, the mold may be moved to the lower part of the cooling means. In that case, the shaping | molding die containing a shaping body may be moved, and the press machine holding the heating plate and the shaping | molding die may be moved.
The thermoforming machine constituting the present invention may be a single-wafer forming machine that forms short material sheets one by one, or may be a continuous molding machine that sequentially forms long material sheets. However, the latter is particularly preferable, and the characteristics of the present invention are exhibited to enable high-speed and efficient repetitive molding.
本発明のこのような構成は、本発明者を発明者とする先行出願、特願２０１０−１１８５５５、特願２０１０−１１８４９０、特願２０１０−１１８４８９、特願２０１０−１１８５６２、特願２０１１−４１２９４、特願２０１１−１６５０６７、特願２０１１−１６５０６８、特願２０１１−１６５０６９
等を更に改良して、製品品質を向上させ、生産性を向上させ、応用分野を拡大するために成されたものである。そして又、それらの具体的な形態を提示するためになされたものである。
Such a configuration of the present invention is based on the prior application, the Japanese Patent Application No. 2010-118555, the Japanese Patent Application No. 2010-118490, the Japanese Patent Application No. 2010-118489, the Japanese Patent Application No. 2010-118562, the Japanese Patent Application No. 2011-41294, the inventor as the inventor. Japanese Patent Application No. 2011-165067, Japanese Patent Application No. 2011-165068, Japanese Patent Application No. 2011-165069
Etc. were further improved to improve product quality, improve productivity, and expand application fields. And it is made in order to show those concrete forms.
＜賦形手段について＞
賦形手段には下記のような方法があり、それぞれ単独で用いればよいが、中には併用して用いるものもあり、特に真空賦形と圧空賦形は好ましく併用できる。
第１の方法として、圧空ボックスとそれを用いて圧空賦形する方法を説明する。圧空ボックスは通常用いられる公知の機構のものを用い常温の圧縮気体で圧空賦形をしてもよく、また一般的ではないが、圧空ボックスを高温圧縮気体
の送出を可能に装備し、高温圧縮気体により圧空賦形を行ってもよい。前記の
賦形体の熱処理昇温を高温気体に依存する場合は後者の方法で行えばよく、また圧空ボックス内に赤外線放射源をおきこれに依存してもよく、またこの両者を併用してもよい。それぞれの圧空ボックスの例は図１及び図２の一部として示す。
第２の方法として、加熱板とそれを用いて圧空賦形する方法を説明する。
加熱板は通常用いられる公知の機構のものを用い、外部から常温の圧縮気体を導入して圧空賦形をしてもよく、また一般的ではないが、例えば特許４０５７４８７号に示されるように高温圧縮気体を送出できるように装備した加熱板を用い、高温圧縮気体により圧空賦形を行ってもよい。前記の賦形体の熱処理昇温を高温気体に依存する場合は後者の方法で行えばよい。それぞれの加熱板の例は図３の一部、及び図４に示す。
第３の方法として、雌雄型を用いたプレス成形の方法を挙げることができる。
本発明では説明の便宜上、雌雄型の何れか一方をプレス賦形の手段とし、他を成形型と規定し説明する。後者の成形型については成形型の欄で説明する。
プレス賦形の手段については、その形状は組み合わせ相手の成形型と相似の寸法と形状をしておればよい。その温度は特定するものではないが、その表面温度を４材料シートの賦形適正温度にすることは好ましく、又賦形体熱処理温度にすることも好ましい。また、このプレス手段には貫通細孔を設けて外部から
圧縮気体を導入して賦形体を押圧できるようにすることも好ましい。
第４の方法として、真空賦形を挙げることができる。これは全く公知の方法でよく、予熱された樹脂シートを成形型の細孔を通じて背面から吸引して賦形する方法である。この方法は単独で用いてもよいが、特に圧空賦形と好ましく併用することができる。この方法では、賦形体の熱処理昇温は、賦形とは別に加熱気体を吹き付けるか、赤外線を照射するか。そうでなければ加熱された成形型に依存することになる。
<About shaping means>
There are the following methods for shaping means, which may be used alone, but some may be used in combination, and vacuum shaping and pneumatic shaping are particularly preferred.
As a first method, a compressed air box and a compressed air shaping method using the same will be described. The compressed air box may be a well-known mechanism that is normally used and may be compressed with a compressed gas at room temperature. Although it is not common, the compressed air box is equipped with a high-temperature compressed gas to deliver high-temperature compressed gas. You may perform compressed air shaping with gas. If the heat treatment temperature rise of the shaped body depends on a high temperature gas, the latter method may be used, and an infrared radiation source may be placed in the compressed air box, or both may be used in combination. Good. Examples of each pneumatic box are shown as part of FIGS.
As a second method, a heating plate and a method of forming a pressure using the heating plate will be described.
A heating plate having a well-known mechanism may be used, and compressed air may be formed by introducing compressed gas at room temperature from the outside. Although not generally used, for example, as shown in Japanese Patent No. 4057487, a high temperature is used. Using a heating plate equipped so that compressed gas can be sent out, compressed air shaping may be performed with high-temperature compressed gas. When the temperature increase of the heat treatment of the shaped body depends on a high temperature gas, the latter method may be used. Examples of each heating plate are shown in part of FIG. 3 and FIG.
As a third method, a press molding method using male and female dies can be mentioned.
In the present invention, for convenience of explanation, one of the male and female dies is defined as a press shaping means, and the other is defined as a molding die. The latter mold will be described in the column of the mold.
About the press shaping means, the shape should just have the dimension and shape similar to the shaping | molding die of the other party. Although the temperature is not specified, it is preferable to set the surface temperature to an appropriate shaping temperature for the four-material sheet, and it is also preferable to set the heat treatment temperature for the shaped body. Moreover, it is also preferable that this pressing means is provided with a through-hole so that the shaped body can be pressed by introducing a compressed gas from the outside.
As a fourth method, vacuum shaping can be mentioned. This may be a well-known method, and is a method in which a preheated resin sheet is shaped by sucking from the back through the pores of the mold. This method may be used alone, but can be preferably used in combination with compressed air shaping. In this method, is the heat treatment temperature rise of the shaped body, whether heated gas is blown separately from shaping, or is infrared rays irradiated? Otherwise, it will depend on the heated mold.
本発明の全体構成の例として、上記第１の方法を用いた場合の構成例を、図１及び図２で説明する。
図１は、賦形手段として圧空ボックスを用い、常温の圧縮気体による圧空賦形を利用する方法であり、成形型６０と、その上部に賦形手段３０がそれぞれ上下可動に配置され、更に成形型周辺に冷却手段４０が水平移動可能に配置されている。
ここで用いられている賦形手段の圧空ボックス３０は、３１の圧空ボックス本体、３３の圧縮気体導入路、３４の圧縮気体分配空間、３５の気体送出孔、３６の気体送出面、３７の圧空空間から構成されている。外部から圧縮気体を導入し３５送出孔から送出する。冷却手段４０は後述の任意のものを用いればよい。成形型の全体構成６０は、表面層６１と 背後層（背後体）６２からなる個別の成形型を加熱ヒーター６５を内蔵する集積プレート６６に固定し、収納ボックス６７に収納したものである。６１の表面層は後述のように熱浸透率の小さな材料により構成されている。
なお、表面層６１は後述のような熱浸透率の小さな材料から、また背後層は熱浸透率の大きな材料からなるものである。この例では、賦形体の熱処理昇温は成形型背後層からの伝熱が担うことになる。
As an example of the overall configuration of the present invention, a configuration example in the case of using the first method will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a method of using a compressed air box as a shaping means and utilizing compressed air shaping with compressed gas at normal temperature. A shaping mold 60 and a shaping means 30 are respectively arranged on the upper part thereof so as to be movable up and down. A cooling means 40 is arranged around the mold so as to be horizontally movable.
The pressurized air box 30 of the shaping means used here includes a compressed air box body 31, a compressed gas introduction path 33, a compressed gas distribution space 34, a gas delivery hole 35, a gas delivery surface 36, and a compressed air 37. It is composed of space. Compressed gas is introduced from the outside and sent out from 35 delivery holes. The cooling means 40 may be any one described later. The overall configuration 60 of the molding die is such that an individual molding die composed of a surface layer 61 and a back layer (back body) 62 is fixed to an integrated plate 66 containing a heater 65 and stored in a storage box 67. The surface layer 61 is made of a material having a low thermal permeability as described later.
The surface layer 61 is made of a material having a low heat permeability as described later, and the back layer is made of a material having a high heat permeability. In this example, the heat treatment temperature rise of the shaped body is borne by the heat transfer from the mold back layer.
図２は、賦形手段として圧空ボックスを用い、高温の圧縮気体による圧空賦形を利用する方法である。ここで用いられている賦形手段の圧空ボックス３０は、３１の圧空ボックス本体、３２の加熱ヒーター、３３の高温圧縮気体導入路、３４の圧縮気体分配空間、３５の気体送出孔、３６の気体送出面、３７の圧空空間から構成されている。この図では、高温圧縮気体の生成装置は省略されている。なお、３６の気体送出面には赤外線送出面は３２のヒーター加熱が十分に伝わるようにされており、又赤外線を放射率の高い塗料の塗布がなされている。
そして、成形型６０と、その上部に賦形手段３０がそれぞれ上下可動に配置されている。本図は、賦形手段の上昇後に、成形型上部に水平移動してきた冷却手段４０が賦形体を冷却している状態を示したものである。この冷却手段４０は、４１の通路を通じ導入した圧縮気体を噴射し、賦形体１１１を冷却して反射した気体を噴射面から突出した排気通路を通じて背後の水平通路に逃がして排気する構造のものである。成形型６０は、表面層６１と背後層（背後体）６２からなるものを、加熱熱媒通路６５を有する集積プレート６６に固定し、収納ボックス６７に収納したものである。なお、表面層６１は熱浸透率の小さな材料から、また背後層は熱浸透率の大きな材料からなるものである。この例では、賦形体の熱処理昇温は熱媒通路６５を通ずる加熱熱媒により加熱された成形型が担うことになる。
この例では、賦形体の熱処理昇温は加熱気体と赤外線が担うことになる。
なお、熱処理昇温のために導入し圧空送出される加熱気体の温度は、樹脂シートの予熱温度より遙かに高いことが望ましく、具体的には導入される圧縮気体の温度は２５０〜６００℃であることが望ましい。延伸ＰＥＴシートの賦形に熱板予熱は９０〜１００℃程度が適正であるが、これに対してノズル３５からの気体温度は２５０〜５００℃であることが望ましい。気体の熱容量は小さいので、その熱量は賦形体を通じ成形型に散逸するので、この噴射気体の温度がこれ以下では迅速な昇温ができず、熱固定に必要な１５０〜１８０℃に容易に到達しない。
なお、高温圧縮気体は、空気、窒素、二酸化炭素などを圧縮しさらに別の装置で加熱したものが利用される。なわこれらに水分を含んだ乾燥過熱蒸も好ましく利用できる。
FIG. 2 is a method using a compressed air box by a high-temperature compressed gas using a compressed air box as a forming means. The pressurized air box 30 of the shaping means used here is a compressed air box body 31, a heater 32, a high-temperature compressed gas introduction path 33, a compressed gas distribution space 34, a gas delivery hole 35, and a gas 36. It is composed of a sending surface and a compressed air space of 37. In this figure, the high-temperature compressed gas generator is omitted. Incidentally, an infrared ray sending surface is sufficiently transmitted to the gas sending surface 36, and the heating of 32 heaters is sufficiently transmitted, and a paint having a high emissivity is applied to the infrared ray.
And the shaping | molding means 60 and the shaping means 30 are each arrange | positioned at the upper part so that a vertical movement is possible. This figure shows the state where the cooling means 40 that has moved horizontally to the upper part of the mold is cooling the shaped body after the shaping means rises. The cooling means 40 has a structure in which the compressed gas introduced through the passage 41 is jetted, the shaped body 111 is cooled and the reflected gas is discharged to the horizontal passage behind through the exhaust passage protruding from the jetting surface. is there. The molding die 60 is configured such that a surface layer 61 and a back layer (back body) 62 are fixed to an integrated plate 66 having a heating heat medium passage 65 and stored in a storage box 67. The surface layer 61 is made of a material having a low heat permeability, and the back layer is made of a material having a high heat permeability. In this example, the heat treatment temperature rise of the shaped body is borne by the mold heated by the heating heat medium passing through the heat medium passage 65.
In this example, the heating gas and infrared rays are responsible for the heat treatment temperature rise of the shaped body.
In addition, it is desirable that the temperature of the heated gas that is introduced for heat treatment temperature rise and is sent out by compressed air is much higher than the preheating temperature of the resin sheet. Specifically, the temperature of the introduced compressed gas is 250 to 600 ° C. It is desirable that The hot plate preheating is appropriately about 90 to 100 ° C. for shaping the stretched PET sheet, but the gas temperature from the nozzle 35 is preferably 250 to 500 ° C. Since the heat capacity of the gas is small, the amount of heat dissipates to the mold through the shaped body, so if the temperature of the injection gas is below this temperature, the temperature cannot be raised quickly, and it easily reaches the 150 to 180 ° C required for heat setting. do not do.
In addition, as the high-temperature compressed gas, air, nitrogen, carbon dioxide or the like compressed and heated by another apparatus is used. In particular, dry superheated steam containing water can be preferably used.
本発明の全体構成の例として、上記第２の方法を用いた場合の構成例を、図３及び図４で説明する。
図３は、賦形手段として通常用いられる加熱板を用い圧空賦形を利用する方法であり、成形型６０と、その上部に賦形手段１０がそれぞれ上下可動に配置され、更に成形型周辺に冷却手段４０が水平移動可能に配置されている。冷却手段４０は後述の任意のものを用いればよい。成形型の全体構成６０は、図２と同様のものであり、成形型は加熱ヒーター６８により加熱温調されている。
賦形手段である加熱板１０は、一時樹脂シートと密着して樹脂シート予熱を行い、その後圧空賦形を行う。従って圧空温度予熱温度より低い温度にしかならない。この例では、賦形体の熱処理昇温は専ら加熱された成形型が担うことになる。
図４の一部として示す賦形手段は、加熱気体を導入して貫通送出する特別な加熱板の例を示す。この加熱板では加熱気体による圧空賦形を利用することになる。この加熱板（高温気体導入方式）２０は、加熱板本体２１、加熱ヒーター２２、高温圧縮気体のセラミックス製断熱導入管２３、 高温圧縮気体噴射孔２４、接触予熱面２５、断熱空間２６から構成されている。加熱板は、樹脂シートに接触して予熱する温度に調整されるので、外部から導入されて貫通する加熱気体とはできるだけ断熱、また加熱板の温度不均一を避ける諸工夫を行ったものである。冷却手段及び成形型は後述のものを適宜組み合わせればよい。この例では、賦形体の熱処理昇温は外部から導入される高温圧縮気体が担うことができる。なお、加熱された成形型を利用する場合は、成形型にそれを依存することもできる。
As an example of the overall configuration of the present invention, a configuration example when the second method is used will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 shows a method of using compressed air forming using a heating plate that is usually used as a shaping means. The shaping means 10 and the shaping means 10 are respectively arranged on the upper part thereof so as to be movable up and down. The cooling means 40 is arrange | positioned so that a horizontal movement is possible. The cooling means 40 may be any one described later. The overall configuration 60 of the mold is the same as that in FIG. 2, and the mold is heated and regulated by a heater 68.
The heating plate 10 which is a shaping means is in close contact with the temporary resin sheet to perform preheating of the resin sheet, and then performs compressed air shaping. Therefore, the temperature is only lower than the pressure air temperature preheating temperature. In this example, the temperature of heat treatment of the shaped body is solely handled by the heated mold.
The shaping means shown as part of FIG. 4 shows an example of a special heating plate that introduces heated gas and feeds it through. In this heating plate, compressed air shaping with heated gas is used. The heating plate (high-temperature gas introduction method) 20 includes a heating plate main body 21, a heater 22, a high-temperature compressed gas ceramic insulation introduction pipe 23, a high-temperature compressed gas injection hole 24, a contact preheating surface 25, and a heat insulation space 26. ing. The heating plate is adjusted to a temperature at which it is preheated in contact with the resin sheet. Therefore, the heating gas introduced from the outside and penetrated through is insulated as much as possible, and various measures are taken to avoid temperature unevenness of the heating plate. . What is necessary is just to combine a below-mentioned thing suitably for a cooling means and a shaping | molding die. In this example, the heat treatment temperature rise of the shaped body can be performed by a high-temperature compressed gas introduced from the outside. When a heated mold is used, it can be dependent on the mold.
本発明の別の構成態様として、賦形手段と成形型に保持された賦形体で形成する閉鎖空間から、外部へ制御して空気を逸散させながら高温気体噴射を行う手段を備える。この手段は気流をつくり熱伝達率を大きくし効率よく対象を加熱できるので好ましい。具体的には、これら限るものではないが、例えば（ａ）圧空ボックス壁面に排気口を設ける、（ｂ）加熱板の周辺部に切り欠きのある低いフレーム様スペーサーを設けてもよく、また（ｃ）成形型収納ボックス壁面の高くつくり、壁面上部に切欠をつくっておいてもよく（ｅ）圧空賦形後わずかに加熱板を浮上させて気体噴射を続けるように、微動の制御機構設けてもよく、様々な方法を挙げることができる。
上記の排気は圧空賦形に行うようにしてもよいが、圧空賦形開始中から行えば空気が逃げ圧空賦形圧が低下することになるが、それを見込んで設計すれば問題はない。
図４に上記（ｂ）の具体例を示す。２０の加熱板は図２で示したものと同じ構造である。また、６０成形型構成は図２の６０で示した構成を、収納ボックス６７に収納したものである。６７の収納ボックスは、高さを成形型上面より高くし、外周部に切欠６８を設けたものとなっている。１１０は賦形体、１１１は賦形体周辺部を示す。図１２は、賦形後もなお、高温気体のブロウが続けられ賦形体加熱昇温が続けられている状態を示す。
As another configuration aspect of the present invention, there is provided means for performing high-temperature gas injection while dissipating air by controlling from the closed space formed by the shaping means and the shaped body held by the mold. This means is preferable because it can create an air flow, increase the heat transfer coefficient and efficiently heat the object. Specifically, although not limited to these, for example, (a) an exhaust port may be provided on the wall surface of the compressed air box, (b) a low frame-like spacer with a notch may be provided on the periphery of the heating plate, c) The mold storage box wall surface may be made high, and a notch may be made in the upper part of the wall surface. (e) A fine movement control mechanism is provided so that the heating plate is lifted slightly after pressure forming and gas injection is continued. There are various methods.
Although the above-described exhaust may be performed by compressed air shaping, if it is performed from the start of compressed air shaping, air escapes and the pressurized pneumatic shaping pressure is reduced, but there is no problem if the design is made with such expectation.
FIG. 4 shows a specific example of the above (b). The heating plate 20 has the same structure as that shown in FIG. Further, the 60 mold configuration is a configuration in which the configuration indicated by 60 in FIG. The storage box 67 has a height higher than the upper surface of the mold and is provided with a notch 68 on the outer periphery. Reference numeral 110 denotes a shaped body, and 111 denotes a peripheral portion of the shaped body. FIG. 12 shows a state in which the blowing of the high-temperature gas is continued and the heating of the shaped body is continued after the shaping.
＜冷却手段について＞
本発明の上記冷却手段は、上記成形型の周辺に駐在し、成形型又は成形型群の略全上面を覆う大きさと形状を有し、加熱板の上昇離反後に成形型の上部に対して進行して賦形体を冷却し、そして退行するように構成されるが、更にこの冷却手段は冷却用気体の噴射ノズルと噴射された気体の排気通路を備えた構成であることが必要である。
公知の冷却手段は、特許４０５７４８７号公報に開示されているが、このものは、函体に多数の開孔を設け、この函体に導入した冷却用気体を噴出させるようにした構造のもので、賦形後の樹脂シートを加熱板からの放熱を遮断し効率よくこれを冷却することができるとしている。しかし、この構造のものでは、強力かつ均一な冷却はできず、特に大きな面積を冷却しようとするとき、中心寄りの部分の冷却しにくく、冷却に時間を要するなどの問題がある。
本発明に利用する冷却手段はこうした欠点を解消したものであり、その具体的態様を以下図に依り説明する。
<About cooling means>
The cooling means of the present invention resides in the periphery of the mold, has a size and shape that covers substantially the entire upper surface of the mold or group of molds, and proceeds with respect to the upper part of the mold after the heating plate is lifted and separated. Thus, the shaped body is cooled and retracted, but this cooling means needs to be provided with a cooling gas injection nozzle and an injected gas exhaust passage.
A known cooling means is disclosed in Japanese Patent No. 4057487, which has a structure in which a large number of holes are provided in a box and the cooling gas introduced into the box is ejected. The resin sheet after shaping can be efficiently cooled by blocking heat dissipation from the heating plate. However, with this structure, strong and uniform cooling cannot be performed, and particularly when a large area is to be cooled, there is a problem that it is difficult to cool the portion near the center and it takes time for cooling.
The cooling means used in the present invention eliminates these drawbacks, and a specific embodiment thereof will be described below with reference to the drawings.
図５にて冷却手段４０の一例を示す。この冷却手段は例えば上記図１〜４の構成の構成要素として用いることができる。なお図５は、冷却手段４０が加熱板（図では省略）の上昇後に成形型上部に進入して賦形体を冷却している状態を示したものである。本例では圧縮気体は導入路４２に導かれ、４３のノズルから噴射され、賦形体１１０を冷却し反射される。反射された気体は４４の気流ガイド面に行く手を阻まれ、垂直通路４５に導かれ、更に水平通路４６を通じて排気される。このとき側面に配した４７のノズルより噴射される水平直進気流噴射により排気が促進される。この４７のノズルは、「課題を解決するための手段」の（４）に記載する「排気を促進する物理手段」の1つであり、別の方法として例えば排気を真空吸引してもよい。
なお、本態様に限らず本発明に用いられる冷却媒体としては、水やアルコール等の揮発性液体、空気、窒素、二酸化炭素などの圧縮された気体（場合によっては液体）を単独、あるいは併用して用いることができる。揮発性液体の場合は、単独で噴霧してもよく、噴射前の気体中へ噴霧するなどしてもよい。冷却用気体は通常温度のものでもよいが、冷却したものも好ましく利用でき、ドライアイス粒塊を潜らせ冷却した気体噴射、あるいはドライアイスの粉粒の混合した気体噴射も好ましい。
なお、本体態様に限らず、本発明の構成に使用する冷却手段の冷却媒体噴射ノズルは、個々に拡散噴射のできる構造であることが好ましい。また、大きい成形型あるいは複数個の成形型を用いる場合は複数の噴射ノズルを有することが好ましい。なおまた、すくなくとも冷却工程では、賦形体を成形型へ吸引固定する機能が作動するように構成することが必要である。
An example of the cooling means 40 is shown in FIG. This cooling means can be used, for example, as a component of the configuration shown in FIGS. FIG. 5 shows a state in which the cooling means 40 enters the upper part of the mold after the heating plate (not shown) rises and cools the shaped body. In this example, the compressed gas is guided to the introduction path 42 and is injected from the nozzles 43 to cool the shaped body 110 and be reflected. The reflected gas is blocked from reaching the airflow guide surface 44, guided to the vertical passage 45, and exhausted through the horizontal passage 46. At this time, exhaust is promoted by the horizontal straight airflow jetted from the 47 nozzles arranged on the side surface. The 47 nozzles are one of the “physical means for promoting exhaust” described in (4) of “Means for Solving the Problems”. Alternatively, for example, the exhaust may be vacuumed.
Note that the cooling medium used in the present invention is not limited to this mode, and a volatile liquid such as water or alcohol, or a compressed gas (in some cases, a liquid) such as air, nitrogen or carbon dioxide is used alone or in combination. Can be used. In the case of a volatile liquid, it may be sprayed alone or may be sprayed into a gas before jetting. The cooling gas may be at a normal temperature, but a cooled gas can be preferably used, and a gas jet in which dry ice particle mass is submerged and cooled, or a gas jet in which dry ice powder particles are mixed is also preferable.
The cooling medium spray nozzle of the cooling means used in the configuration of the present invention is not limited to the main body mode, and it is preferable that the cooling medium spray nozzle has a structure that can individually perform the diffusion spray. Further, when using a large mold or a plurality of molds, it is preferable to have a plurality of injection nozzles. In addition, at least in the cooling step, it is necessary to configure the function of sucking and fixing the shaped body to the mold.
図６に、本発明に用いる冷却手段の別の態様のものを示す。この例では噴射ノズル４３の背丈を高くして、その背丈の基部周辺を水平通路４６形成通路とし、図３の場合と同様に気流ガイド面４４を設け垂直通気路４５から流れ込んだ気体を水平方向に効率よく排出するようにしている。
図７に、本発明に用いる冷却手段の更に別の態様のものを示す。この例では、図８の場合と同様に噴射ノズル４３の背丈を高くして、その背丈の基部周辺を水平通路４６形成通路とし、更に水平直進気流噴射ノズル４７を設けている。この場合は、気流ガイド面は設けていないが、水平直進気流がその代わりを
して垂直排気流を水平方向に変向し効率良く排出するようにしている。
図９に、本発明に用いる冷却手段の更に別の態様のものを示す。この例では、
気流ガイド面４４より前面に、通気路カバー４６ｂを設けて水平通気路４６を形成し、スリット間隙から排気を吸い込んで水平方向に排出する構成にしている。この図では更に排気を促すために、水平直進気流噴射ノズル４７を設けている。
図９に、本発明に用いる冷却手段の更に別の態様のものを示す。この例では、上記の各例とは異なり、冷却用気体の導入管４２をフレーム枠４１ｂに組み付け、賦形体で反射された気体は４２の配管の間すなわち垂直通気路４５を通じて上昇し、複数個並べられた水平直進気流噴射ノズル４７からの強い水平流に乗せられて水平方向に排気される。本図は細かくは表示されていないが、ノズル４７はフレームの両端に並べられ、一個置きに互いに反対方向に排気するようになっている。なお、この例は上記各例とは異なり天井への通気阻止の遮蔽物はない。
FIG. 6 shows another embodiment of the cooling means used in the present invention. In this example, the height of the injection nozzle 43 is increased, and the vicinity of the base of the height is used as a horizontal passage 46 forming passage. Similarly to the case of FIG. It is trying to discharge efficiently.
FIG. 7 shows still another embodiment of the cooling means used in the present invention. In this example, as in the case of FIG. 8, the height of the injection nozzle 43 is increased, the vicinity of the base of the height is used as a horizontal passage 46 formation passage, and a horizontal straight airflow injection nozzle 47 is further provided. In this case, an airflow guide surface is not provided, but a horizontal straight airflow replaces the vertical exhaust flow in the horizontal direction to efficiently discharge the air.
FIG. 9 shows another embodiment of the cooling means used in the present invention. In this example,
An air passage cover 46b is provided in front of the air flow guide surface 44 to form a horizontal air passage 46, and exhaust air is sucked from the slit gap and discharged in the horizontal direction. In this figure, a horizontal straight air jet nozzle 47 is provided to further promote exhaust.
FIG. 9 shows another embodiment of the cooling means used in the present invention. In this example, unlike the above examples, the cooling gas introduction pipe 42 is assembled to the frame frame 41b, and the gas reflected by the shaped body rises between the 42 pipes, that is, through the vertical ventilation path 45, and a plurality of the The air is exhausted in the horizontal direction by being put on a strong horizontal flow from the arranged horizontal straight airflow jet nozzles 47. Although this drawing is not shown in detail, the nozzles 47 are arranged at both ends of the frame, and every other nozzle exhausts in opposite directions. In this example, unlike the above examples, there is no shielding material for preventing ventilation to the ceiling.
本発明に用いる冷却手段の特別な態様として、上記各冷却手段において、排気を促進する物理手段を備えることが好ましい。この物理手段の例として、１）別途の高速気流を噴射して排気を吸引しながら排出を促進する、あるいは２）排気を真空吸引して排出を促進するなどの方法を挙げることができる。１）の方法については既に図５，５、８、９に例示している。 As a special aspect of the cooling means used in the present invention, each of the cooling means preferably includes a physical means for promoting exhaust. Examples of the physical means include 1) injecting a separate high-speed air stream to promote exhaust while sucking exhaust, or 2) promoting exhaust by vacuum suction of exhaust. The method 1) has already been illustrated in FIGS.
本発明に用いる冷却手段の別の特別態様として、冷却手段が冷却作動位置に進入後に、更に下降して冷媒噴射するように構成することは望ましい。図１０にその具体的な構成の例を示す。この例では、冷却手段は、成形型上部に進入後に更に降下して噴射冷却を行い、その後上昇して退去するようにしたもので、更には噴射ノズル４３の先端と気流ガイド面４４を一体として成形型成形面よりやや小さな相似形状を形成させ、噴射ノズル基部周辺に大きな空間を設け水平通気路４６としている。噴射気体は、賦形体１１０と気流ガイド面４４で作られる間隙すなわち垂直通気路４５を通り、更に４６を通って排出される。 As another special mode of the cooling means used in the present invention, it is desirable that the cooling means be further lowered and injected with the refrigerant after entering the cooling operation position. FIG. 10 shows an example of a specific configuration. In this example, the cooling means is further lowered after entering the upper part of the mold to perform the jet cooling, and then rises and leaves. Further, the tip of the jet nozzle 43 and the airflow guide surface 44 are integrated. A similar shape that is slightly smaller than the molding surface of the molding die is formed, and a large space is provided around the injection nozzle base portion to form a horizontal ventilation path 46. The injected gas passes through a gap formed by the shaped body 110 and the airflow guide surface 44, that is, the vertical air passage 45, and is further discharged through 46.
本発明に用いる冷却手段の別の特別態様として、上記のような気体噴射手段に加え、更に揮発性液体を噴霧する手段を備えた構成にすることは好ましい。揮発性液体の噴霧により、液体の比熱と蒸発潜熱により効果的に冷却を行うことが可能となる。
図１１にその具体的な構成の例を示す。この例は、気体噴射ノズルに加え別に揮発性液体（ＶＬ）の噴霧ノズルを搭載したもので、揮発性液体導入管４８から送られたＶＬを、噴霧化気体導入管４２ｂを通して送られた噴霧化気体（ＡＡ）により噴霧ノズル４９から噴霧する。４３からの噴射と４９からの噴霧は同時に行うこともでき、また任意に時間を分けてそれぞれを行うこともできる。
なお、本発明においては、噴霧ノズルは進退動する上記冷却手段に必ずしも搭載されていなくてもよく、どこかに別位置に固定されていて必要な時点に成形型表面に向けて噴霧できるものでもよい。
なお又、揮発性液体の利用は上記のような構成に限られるものではなく、例えば１）噴射気体中に噴霧混入しながら気体噴射してもよく、２）噴射ノズル４３と噴霧ノズル４９を兼用にしてもよく、３）噴射ノズルと噴霧ノズルを複合構造にしたものでもよい。
As another special aspect of the cooling means used in the present invention, it is preferable to provide a structure provided with means for spraying a volatile liquid in addition to the gas injection means as described above. By spraying the volatile liquid, it is possible to effectively cool by the specific heat of the liquid and the latent heat of evaporation.
FIG. 11 shows an example of a specific configuration. In this example, a volatile liquid (VL) spray nozzle is mounted in addition to the gas injection nozzle, and the VL sent from the volatile liquid introduction pipe 48 is atomized through the atomization gas introduction pipe 42b. It sprays from the spray nozzle 49 by gas (AA). The spraying from 43 and the spraying from 49 can be performed simultaneously, or can be performed at arbitrary intervals.
In the present invention, the spray nozzle does not necessarily have to be mounted on the cooling means that moves forward and backward, and may be fixed at some other position and sprayed toward the mold surface at a required time. Good.
The use of the volatile liquid is not limited to the above-described configuration. For example, 1) Gas injection may be performed while being mixed into the injection gas. 2) The injection nozzle 43 and the spray nozzle 49 are used together. 3) A spray nozzle and a spray nozzle having a composite structure may be used.
上記のような冷却手段を用いた本発明の装置には下記のような効用がある。１）強力な冷却ができ、成形型の高温設定ができ、その結果利用できる成形型構成の設計自由度が大きくなり低価格成形型も利用できる。また、応用できる成形材料も広くなり製品用途が広がり、また安価で性能のよい製品をつくることができる。２）強力な冷却ができ、冷却時間の短縮ができる。３）均一な冷却ができ、製品の精度、良品効率がよくなるのみならず、結果として冷却時間の短縮ができる。 The apparatus of the present invention using the cooling means as described above has the following effects. 1) Powerful cooling is possible, the mold can be set at a high temperature, and as a result, the degree of freedom in designing the mold configuration that can be used increases, and a low-cost mold can also be used. In addition, the molding materials that can be applied are widened, and the use of products is widened, and it is possible to produce inexpensive and high-performance products. 2) Powerful cooling is possible and the cooling time can be shortened. 3) Uniform cooling is possible, and not only the accuracy of the product and the efficiency of good products are improved, but also the cooling time can be shortened as a result.
＜成形型について＞
本発明の装置構成要素として用いられる成形型は、真空排気孔などの公知の熱成形としての必要要素を備えておればよく特に限定するものではない。
しかし、本発明の装置構成要素として用いられる成形型の特別な態様として、熱浸透率（ｋＪ／ｍ ２ ｓ １／２ Ｋ）が０．０１〜１５である材料により少なくとも成形用表面を形成させたものを用いることは好ましい。
熱浸透率がこのような範囲にある材料として、プラスチックス、セラミックス、選ばれた小数の種類の金属材料等を挙げることができ、これらは熱成形の金型として通常使われるアルミニウム材、亜鉛合金材等よりも小さな値のものである。好ましい範囲の熱浸透率を有する材料例は表１の中からも選ぶことができる。但し表記は一般的な物質あるいは物体を参考ため示したものであり、利用出来るものをこれらに限るものではない。
なお、上記熱浸透率とその数値限定の意義等については後に「本発明の内容についての補足説明」の欄で説明する。
なお、本発明の構成に望ましい態様とし示す成形型は、本発明者を発明者とする先行出願、特願２０１０−１１８５５５、特願２０１０−１１８４９０、
特願２０１０−１１８４８９、特願２０１０−１１８５６２及び特願２００１−０６５０６９の何れかに開示しているものである。
<About molds>
The mold used as the apparatus constituent element of the present invention is not particularly limited as long as it includes necessary elements for known thermoforming such as a vacuum exhaust hole.
However, as a special aspect of the mold used as the apparatus component of the present invention, at least a molding surface is formed of a material having a thermal permeability (kJ / m 2 s 1/2 K) of 0.01 to 15. It is preferable to use the same.
Examples of materials having a thermal permeability within this range include plastics, ceramics, and a small number of selected metal materials. These include aluminum materials and zinc alloys that are commonly used as thermoforming molds. The value is smaller than that of the material. Examples of materials having a preferred range of heat permeability can also be selected from Table 1. However, the notation is shown for reference to general substances or objects, and what can be used is not limited to these.
The thermal permeation rate and the significance of the numerical limitation will be described later in the section “Supplemental explanation about the contents of the present invention”.
In addition, the mold shown as a desirable aspect for the configuration of the present invention is a prior application in which the inventor is the inventor, Japanese Patent Application Nos. 2010-118555, 2010-118490,
This is disclosed in any one of Japanese Patent Application Nos. 2010-118489, 2010-118562 and 2001-0665069.
本発明の装置構成要素として用いられる成形型の更なる特別な態様として、上記の所定の熱浸透率を有する表面層とこの表面層を背後から定常的に且つ均一に加熱温調する手段から構成されたものを用いることが好ましい。
このためのより具体的な好ましい方法として、１）表面層のそれより大きな熱浸透率を有する材料により、表面層に密接した背後層を設け背後層を加熱温調する方法、および２）表面層の背後に略全面に密接して加熱手段を設ける方法を挙げることができる。
なおこの場合、表面層形成材料の熱浸透率は１０以下であることが好ましく、５以下であることが更に好ましい。またこの表面層の厚みは０．０４ｍｍ以上であることが必要であり、また０．０６ｍｍ以上であることが好ましく、０．１ｍｍ以上であることが更に好ましい。又同厚みは３０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることが更に好ましく、５ｍｍ以下であることが更に更に好ましい。
As a further special aspect of the mold used as the apparatus component of the present invention, it is composed of a surface layer having the predetermined heat permeability and means for constantly and uniformly heating and controlling the surface layer from behind. It is preferable to use those prepared.
As a more specific and preferable method for this purpose, 1) a method in which a back layer close to the surface layer is provided by a material having a thermal permeability higher than that of the surface layer, and the back layer is heated and temperature-controlled, and 2) the surface layer There can be mentioned a method in which a heating means is provided in close contact with the substantially entire surface behind.
In this case, the heat permeability of the surface layer forming material is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less. Further, the thickness of the surface layer is required to be 0.04 mm or more, preferably 0.06 mm or more, and more preferably 0.1 mm or more. The thickness is preferably 30 mm or less, more preferably 10 mm or less, and even more preferably 5 mm or less.
上記１）の場合は、背後層の熱浸透率は、表面層のそれより大きくし、この背後層に加熱温調手段を付加することが必要である。この加熱手段は公知の゛のような方法でもよく、また背後層の中に設けてもよく、また外部に設けてもよい。背後層からの伝導熱により表面層が一定に加熱される。
そして、背後層の熱浸透率は、３以上であることが好ましく、６以上であることが更に好ましく、１０以上であることか更に更に好ましい。また背後層の熱浸透率は表面層のそれより２倍以上であることが好ましく、１０倍以上であることが特に好ましい。
なお、背後層の厚みは限定するものではなく、また一定の厚みあるいは形状に限定するものではない。またこの層を単一材料の層に限定するものではなく任意の多層にしてもよい。
図１２に上記１）の構造の例を示す。成形型６０は、表面層６１と背後層６２から構成され、６３は真空排気孔、６４は排気通路、６５は温調用の熱媒通路を示している。この図の構成で、アルミニウム材５０５２の背後層の上に、０．５ｍｍのエポキシ樹脂層をつくり、背後層と表面層を通じ成形面に微細な熱電対を露出させて製作した成形型は高性能である。なお、この熱媒通路などの温調手段はここに設けず、成形型を固定する固定板を任意の加熱手段を設けるようにしてもよい。
In the case of the above 1), it is necessary to make the thermal permeability of the back layer larger than that of the surface layer and to add a heating temperature adjusting means to the back layer. This heating means may be a known method, may be provided in the back layer, or may be provided outside. The surface layer is constantly heated by the conduction heat from the back layer.
The heat permeability of the back layer is preferably 3 or more, more preferably 6 or more, and even more preferably 10 or more. The thermal permeability of the back layer is preferably 2 times or more, and more preferably 10 times or more than that of the surface layer.
Note that the thickness of the back layer is not limited, and is not limited to a certain thickness or shape. Further, this layer is not limited to a single material layer, and may be an arbitrary multilayer.
FIG. 12 shows an example of the structure 1). The mold 60 includes a surface layer 61 and a back layer 62, 63 is a vacuum exhaust hole, 64 is an exhaust passage, and 65 is a heat medium passage for temperature control. With the configuration shown in this figure, the mold made by forming an epoxy resin layer of 0.5 mm on the back layer of the aluminum material 5052 and exposing a fine thermocouple on the molding surface through the back layer and the surface layer is a high performance. It is. In addition, temperature control means, such as this heat-medium channel | path, are not provided here, You may make it provide arbitrary heating means for the fixing plate which fixes a shaping | molding die.
上記２）の場合は、上記の所定の熱浸透率を有する表面層の背後の略全面に密接して加熱手段を設ける構成である。この場合の表面層の構成は材料、寸法形状ともに上記１）と同じであり、望ましい構成も同じである。加熱手段の形成は、次に限るものではないが、例えば表面層背後にａ）面状発熱層の形成、ｂ）面状高伝熱層を形成し特定位置から熱伝導させる方法などがある。背後層についてはその有無、あるいは材質、形状ともに特に制約するものではない。
図１３この２）の場合の構造の例を示す。成形型本体７０は、７１の表面層、７５の加熱手段の層、７２の背後層からなり、７３は真空排気孔、７４は排気通路、より具体的なものの１つは、セラミックスの背後層とし、その上にステンレス薄膜とＰＥＥＫ樹脂薄膜からなる面状発熱体を敷き詰めて貼り、更にその上に表面層として０．２ｍｍのＰＥＥＫ樹脂フイルムを圧空賦形し、そのままの状態で本体ともども４８０℃に加熱焼成して作成することができ、本発明に好適に利用できる。なお、この上記２）場合の構成においては、背後層７２は特に限定するものではなく、加熱手段の機能を阻害すことなく表面層あるいは加熱手段の層を保持できればよく、表面層の形状保持ができて何処かへ固定できればよい。
In the case of 2), the heating means is provided in close contact with substantially the entire back surface of the surface layer having the predetermined heat permeability. The structure of the surface layer in this case is the same as that in 1) above in terms of material and dimensions, and the desirable structure is also the same. The formation of the heating means is not limited to the following. For example, there is a method in which a) a planar heating layer is formed behind the surface layer, and b) a planar high heat transfer layer is formed to conduct heat from a specific position. There is no particular restriction on the presence, material, or shape of the back layer.
FIG. 13 shows an example of the structure in the case of 2). The mold body 70 includes a surface layer 71, a heating means layer 75, and a back layer 72, 73 a vacuum exhaust hole, 74 an exhaust passage, and one of the more specific ones is a ceramic back layer. Then, a sheet heating element made of a stainless thin film and a PEEK resin thin film is laid and pasted thereon, and a 0.2 mm PEEK resin film is compressed and formed on the surface layer as it is, and the body is kept at 480 ° C. as it is. It can be prepared by heating and baking, and can be suitably used in the present invention. In the configuration of the above 2), the back layer 72 is not particularly limited as long as the surface layer or the layer of the heating unit can be held without hindering the function of the heating unit, and the shape of the surface layer can be maintained. It should be possible to fix it somewhere.
＜成形方法について＞
前記した本発明の装置を用いて、樹脂シートの予熱工程、賦形工程、この予熱工程よりも高温で熱処理する熱処理工程と、そして冷却工程を備える熱可塑性樹脂シートの成形方法を実施することができる。又これらの工程を高速で進めることができ、長尺の成形材料樹脂シートを用いて効率的な連続成形を行うことができる。
予熱工程は、長尺の樹脂シートを導いて予熱温度に加熱調整されている加熱板の下を潜らせて停止させ、加熱板と成形型をそれぞれ上下動させてこれを挟み、樹脂シートを加熱板側から真空吸着するか、又は成形型側から空気押圧して密着させながら予熱を行う。これに次ぐ賦形工程では、加熱温調された成形型に対して加熱板から放出される空気による圧空賦形、そしてあるいは成形型側からの真空吸引による真空賦形が瞬時になされる。これに次ぐ熱処理工程では、高温の成形型面で、そしてあるいは加熱板から放出される高温気体により賦形体の温度は予熱温度以上に高められる。これに次ぐ冷却工程では、加熱板を上昇させ、開いた加熱板と成形型との間に冷却手段を進入させ、冷却媒体を噴射させて賦形体を冷却し離型させる。なお、賦形体の変形を防ぐために、賦形体を成形型の真空引きによる賦形体の固定を、少なくとも冷却工程を通して行うことが必要であり、なお賦形以後の各工程を通じてこれを行う事が望ましい。
なお、本装置では、真空賦形に続いて、前記の高温圧縮気体による昇温熱処理も行うこともできる。後者の方法は、樹脂シートが薄くて熱に敏感すぎる場合などに好適である。
上記のような成形における装置設定あるいは条件設定は、大きく３つのパターンに分けて説明することができる。成形型の表面温度（Ｔ）と成形型の内部温度（Ｓ）の変化を見たとき、サインカーブ様の連続成形サイクルを描くことができる。例として、前記のような表面層と背後層からなる成形型を用いた場合を考えてみる。背後層温度をＳ、成形型表面温度をＴ、その最高温度をＴｔ 最低温度Ｔｂとする。
パターンＡは、Ｓを、表面温度サイクルのＴｔとＴｂの間の一定温度に調整するパターンである。この場合、Ｔｔは高温気体か赤外線照射により到達する温度であり、Ｔｂは冷却手段により到達する温度である。背後層の直接的な温調は行う場合も、行う場合もある。背後そうからあまり熱が逃げない状態で、長時間連続的に成形を続ければ、背後層温度Ｓは表面温度サイクルのＴｔとＴｂに落ち着く。この場合、背後層の熱浸透率があまり大きくなければ、表面層の間近ではＳは時間的に直線ではなく、表面層に追従して小さな温度サイクル描く。背後層は積極的に任意に温調することは望ましく、その温度により加熱手段及び冷却手段を最適最短時間にすることができる。
パターンＢは、Ｓを、Ｔｂと同じかそれ以下の一定温度に調整するパターンである。この場合Ｔｂは、主として背後層からの伝熱すなわちＳの温度により到達する。冷却手段は必須ではないが使用すればサイクルを縮めることができる。なお、Ｔｔは加熱手段により到達する。
パターンＣは、Ｓを、Ｔｔと同じかそれ以上の一定温度に調整するパターンである。この場合は、の場合Ｔｔは、主として背後層からの伝熱すなわちＳの温度により到達する。従って背後層の加熱温調は必須である。上記加熱手段は、
必須ではないが使用すればサイクルを縮めることができる。なお、Ｔｂは冷却手段により到達する。
<About molding method>
Using the apparatus of the present invention described above, a method for molding a thermoplastic resin sheet comprising a resin sheet preheating step, a shaping step, a heat treatment step for heat treatment at a temperature higher than the preheating step, and a cooling step can be performed. it can. Moreover, these processes can be advanced at high speed, and efficient continuous molding can be performed using a long molding material resin sheet.
In the preheating process, a long resin sheet is guided and stopped under the heating plate that is heated and adjusted to the preheating temperature, and the heating plate and the mold are moved up and down to sandwich them, and the resin sheet is heated. Preheating is performed while vacuum-adsorbing from the plate side or air-pressing from the mold side. In the subsequent shaping step, a pressure shaping by air discharged from the heating plate and / or a vacuum shaping by vacuum suction from the molding die side are instantaneously performed on the heating temperature-controlled forming die. In the subsequent heat treatment step, the temperature of the shaped body is raised above the preheating temperature on the surface of the high-temperature mold and / or by the high-temperature gas released from the heating plate. In the cooling step next to this, the heating plate is raised, the cooling means is inserted between the opened heating plate and the mold, and the cooling medium is injected to cool and release the shaped body. In order to prevent deformation of the shaped body, it is necessary to fix the shaped body by evacuating the molding die at least through the cooling process, and it is desirable to do this through each process after shaping. .
In addition, in this apparatus, following the vacuum shaping, the temperature increasing heat treatment using the high-temperature compressed gas can also be performed. The latter method is suitable when the resin sheet is thin and too sensitive to heat.
The apparatus setting or the condition setting in the molding as described above can be roughly described in three patterns. When looking at the change in the surface temperature (T) of the mold and the internal temperature (S) of the mold, a sine curve-like continuous molding cycle can be drawn. As an example, consider the case of using a mold consisting of a surface layer and a back layer as described above. The back layer temperature is S, the mold surface temperature is T, and the maximum temperature is Tt and the minimum temperature Tb.
Pattern A is a pattern in which S is adjusted to a constant temperature between Tt and Tb of the surface temperature cycle. In this case, Tt is a temperature reached by high-temperature gas or infrared irradiation, and Tb is a temperature reached by the cooling means. Direct temperature control of the back layer may or may not be performed. If the molding is continued continuously for a long time in a state where heat does not escape so much from the back side, the back layer temperature S settles at Tt and Tb of the surface temperature cycle. In this case, if the thermal permeability of the back layer is not so large, S is not linear in time in the vicinity of the surface layer, but draws a small temperature cycle following the surface layer. It is desirable to positively and arbitrarily adjust the temperature of the back layer, and the heating means and the cooling means can be set to the optimum shortest time depending on the temperature.
Pattern B is a pattern for adjusting S to a constant temperature equal to or lower than Tb. In this case, Tb is reached mainly by heat transfer from the back layer, that is, the temperature of S. The cooling means is not essential, but if used, the cycle can be shortened. Tt is reached by the heating means.
Pattern C is a pattern for adjusting S to a constant temperature equal to or higher than Tt. In this case, Tt is reached mainly by heat transfer from the back layer, that is, the temperature of S. Therefore, the heating temperature control of the back layer is essential. The heating means is
Although it is not essential, if it is used, the cycle can be shortened. Tb is reached by the cooling means.
通常の熱成形は、樹脂シートの予熱、賦形、冷却、離型の過程を経てなされる。これに対して本発明では賦形から冷却までの間に、樹脂シートの賦形時以上の高温の熱処理を行うことが特徴であり、またこれを高速連続で実施できることが特徴である。
本発明の方法により広範囲の樹脂で、容易に熱処理された各種成形品の製造が可能である。具体的な用途を挙げると、ａ）ＰＥＴ等の結晶性樹脂の延伸シートの熱固定を伴う成形、ｂ）結晶核剤添加ＰＥＴ（ＣＰＥＴ）等の結晶性樹脂シートの結晶化を伴う成形、あるいはまたｃ）ポリプロピレンのＳＰＰＦ成形（固相高圧成形）に伴う残留応力歪緩和してする熱処理成形を提案することができる。
特に、延伸ＰＥＴでは、耐熱性、透明性、剛性等の機械強度の優れた熱成形品を能率よく生産することができる。又、剛性を利用し省材料の成形品を得ることができる。
（本発明の内容についての補足説明）
Normal thermoforming is performed through the process of preheating, shaping, cooling and releasing the resin sheet. On the other hand, the present invention is characterized in that a heat treatment at a temperature higher than that at the time of shaping of the resin sheet is performed from shaping to cooling, and this can be carried out continuously at high speed.
The method of the present invention makes it possible to produce various molded products that are easily heat-treated with a wide range of resins. Specific applications include: a) molding involving heat setting of a stretched sheet of a crystalline resin such as PET, b) molding involving crystallization of a crystalline resin sheet such as a crystal nucleating agent-added PET (CPET), or In addition, c) heat treatment molding can be proposed in which the residual stress distortion associated with SPPF molding (solid phase high pressure molding) of polypropylene is relaxed.
In particular, stretched PET can efficiently produce a thermoformed product having excellent mechanical strength such as heat resistance, transparency, and rigidity. Further, a material-saving molded product can be obtained by utilizing rigidity.
(Supplementary explanation about the contents of the present invention)
（１）＜熱浸透率について＞
本発明の規定値として用いた熱浸透率（ｂ値）は接触する物体と界面を通過して移動する熱量にかかわる物体の特性値であり、次の式で求められる。
ｂ＝ （λρＣ） １／２ ・・・・・（１）
λ； 熱伝導率（Ｊｓ −１ ｍ −１ Ｋ −１ ）
ρ； 密度（ｋｇｍ −３ ）
Ｃ； 比熱（Ｊｋｇ −１ Ｋ −１ ）
このｂ値が小さい物体は界面に少ない熱量しか流さず相手物体に大きな温度変化を与えず、また界面間近では相手物体から大きな温度影響をうける。従って、このｂ値が小さい材料を成形型表面材料として用いた場合は賦形体からの熱を拡散させないので、高温気体と冷却用気体により賦形体を容易に加熱冷却することができる。しかし背後層の熱を容易に表面層表面（賦形体体との界面）に伝えないので、表面温度の均一性が高く、高速で安定な条件設定のためには、表面層の厚みを小さくするか、あるいはこのｂ値をある程度大きくすることにより、成形材料に合わせて最適にすることができる。
なお、ｂ値の参考例を示すと例えば、アルミニウム材は１７〜２３程度、鉄材は１３〜１６程度、銅３４程度、不錆鋼（ＳＵＳ３０６）は８．０で、多くの合成樹脂は０．２〜０．８程度、多くのセラミックスは１〜２０の間に入る。
なお、表１にいくつかの材料のｂ値を例示する。なお、ｂ値も測定温度により若干違った値を示すが、本願においては、厳密には２０℃の測定値にて規定することする。 ただし、２０℃から２００℃の間の変化に直線性を有しない材料、例えば相変化を伴う蓄熱剤などとの複合材料の場合は、１００℃、１５０℃の値の平均値を採用することとする。
なお、同じ材質でも、発泡体あるいは多孔体などに形状が変われば、この値が大きく変わることは留意を要する。
(1) <About heat penetration rate>
The thermal permeation rate (b value) used as the specified value of the present invention is a characteristic value of an object related to the amount of heat moving through the interface and the contacting object, and is obtained by the following equation.
b = (λρC) 1/2 (1)
λ; thermal conductivity (J s −1 m −1 K −1 )
ρ; density (kg m −3 )
C; Specific heat (J kg −1 K −1 )
An object having a small b value flows only a small amount of heat to the interface and does not give a large temperature change to the counterpart object, and is greatly influenced by the counterpart object near the interface. Therefore, when the material having a small b value is used as the mold surface material, the heat from the shaped body is not diffused, so that the shaped body can be easily heated and cooled by the high-temperature gas and the cooling gas. However, since the heat of the back layer is not easily transferred to the surface layer surface (interface with the shaped body), the surface temperature is highly uniform, and the surface layer thickness is reduced for fast and stable condition setting. Or by increasing this b value to some extent, it can be optimized in accordance with the molding material.
In addition, as a reference example of the b value, for example, the aluminum material is about 17 to 23, the iron material is about 13 to 16, the copper is about 34, the non-rust steel (SUS306) is 8.0, and many synthetic resins are 0.0. About 2 to 0.8, many ceramics fall between 1 and 20.
Table 1 illustrates the b values of some materials. The b value also shows a slightly different value depending on the measurement temperature, but in the present application, strictly, it is defined by a measurement value of 20 ° C. However, in the case of a composite material with a material having no linearity in a change between 20 ° C. and 200 ° C., for example, a heat storage agent accompanied by a phase change, an average value of 100 ° C. and 150 ° C. should be adopted. To do.
It should be noted that even if the same material is used, if the shape changes to a foam or a porous body, this value will change greatly.
（２）＜成形型構成の数値限定の意義について＞
上記成形型の表面層として熱浸透率ｂ値の大きな表面材料を用いた場合は、賦形体から容易に熱を背後に分散させてしまうので、熱容量の比較的に熱容量の小さい加熱空気や冷却空気では容易に賦形体を加熱冷却できなくなり、この値が１０を超える材料である場合は、能率的に熱処理を行う成形を行うことができない。この値は小さいほうが好ましいが、０．０１より小さいものは強度など使用に耐える材料がない。
上記の成形型において２層以上の構造とし、表面層の背面層を一定温度に制御して、賦形体を介して加熱気体および冷却気体により昇温降温変化する表面層の成形面温度を所望の基準温度へ迅速に回帰させることができる。
この場合、表面層の厚みが３０ｍｍを超える場合は背後層の制御が、上記表面温度と呼応して定常状態に至る時間がかかりすぎ、実施的に効果がない。また、この厚みが０．０３ｍｍを下回る場合は背後層の温度の影響を大きく受けて、迅速な賦形体の昇温降温を促進する効果がなくなる。例えば、公知の成形方法において、潤滑離型のために金型に仮に弗素樹脂等のコートが成されることがあったしても、そのコート厚みは３０μｍ以下の薄いものであり、それを厚くする必要もなく又困難もあって、本発明の効果を発揮させるようなものは従来製作されていない。
なお、上記したように単体一材料のものでも良いが、この場合、成形型への直接の温度制御はあってもよく、またなくてよく、いずれであっても所望表面温度の定常化に多少の時間をかければ、所望の成形は可能である。しかし、この場合、熱浸透率ｂ値（ｋＪ／ｍ２ｓ１／２Ｋ）が０．０１〜３の単一材料で構成してされたものでは加熱温調機構がないものが好ましく、またそれが３以上の単一材料で構成されたものは加熱温調機構を備えたものがより好ましく使用できる。
なお、上記の成形型は、真空賦形又は賦形時の排気が可能にする微細孔を有し、真空引き可能なように先記成形型収納ボックスに収納されることが望ましい。
(2) <Significance of numerical limitation of mold configuration>
When a surface material having a large thermal permeability b value is used as the surface layer of the mold, heat is easily dispersed from the shaped body to the back, so that heated air or cooling air having a relatively small heat capacity is used. Then, it becomes impossible to heat and cool the shaped body easily, and when this value is a material exceeding 10, it is impossible to efficiently perform the heat treatment. This value is preferably small, but if it is smaller than 0.01, there is no material that can withstand use such as strength.
The above mold has a structure of two or more layers, the back layer of the surface layer is controlled to a constant temperature, and the molding surface temperature of the surface layer that changes in temperature by the heating gas and the cooling gas through the shaped body is set to a desired level. Quick return to the reference temperature.
In this case, if the thickness of the surface layer exceeds 30 mm, the control of the back layer takes too much time to reach a steady state in response to the surface temperature, which is not practically effective. Moreover, when this thickness is less than 0.03 mm, the influence of the temperature of a back layer is received greatly, and the effect which accelerates | stimulates temperature rising / falling of a quick shaping body loses. For example, in a known molding method, even if a mold such as a fluorine resin is temporarily formed on the mold for lubrication and release, the coating thickness is as thin as 30 μm or less. There is no need to do this, and there is a difficulty, and no device that can achieve the effects of the present invention has been produced.
As described above, a single material may be used, but in this case, there may or may not be direct temperature control on the mold, and in either case, the desired surface temperature may be stabilized to some extent. If the time is taken, the desired molding is possible. However, in this case, it is preferable that the heat permeation rate b value (kJ / m2s1 / 2K) is made of a single material having a temperature of 0.01 to 3 without a heating temperature control mechanism, and it is 3 or more. Those composed of a single material are more preferably those having a heating temperature control mechanism.
In addition, it is desirable that the above-mentioned mold has a fine hole that enables vacuum forming or evacuation at the time of forming, and is housed in the above-mentioned mold storing box so that it can be evacuated.
（３）＜賦形体の温度測定について＞
なお、本発明の装置においては、なんらかの方法で成型型表面温度あるいはと型と賦形体の界面温度の変化、または賦形体の温度変化を測定することは重要である。具体的には例えば、成形型の成形面上に、極めて繊細な測定プローブ、例えば線径０．１ｍｍ程度の熱電対先端を突出させておいてこれを測定することができる。別の方法としては賦形体を反対面から赤外線温度計非接触で測定する方法がある。しかし、これらには留意すべき点がある。
前記のＳ線の温度はパターンＡ、Ｃでは、成形型自体を積極的に温度調節制御を行うが、それでも成形表面からの距離、あるいは熱源からの距離によっては温度傾斜をもって、成形サイクルを繰り返す中で定常化する値でもある。
賦形材料の熱処理温度あるいは離型可能温度を厳密に考えるとき、これらの温度はここで示される表面温度あるいは界面温度とはかなり乖離があることは留意する必要がある。秒単位あるいはそれ以下の単位で加熱冷却を行う場合は、賦形体の厚み方向で大きな温度傾斜が発生するからである。また、赤外線等で賦形体裏面から温度測定も、材料温度を正確に表すものでなない。また本発明では表面温度（界面温度）で表現しているがこの温度とも乖離があり、相対的な値として考慮する必要がある。
(3) <Temperature measurement of shaped body>
In the apparatus of the present invention, it is important to measure the change in the surface temperature of the mold or the interface temperature between the mold and the shaped body or the temperature change of the shaped body by some method. Specifically, for example, an extremely delicate measurement probe, for example, a thermocouple tip having a wire diameter of about 0.1 mm is projected on the molding surface of the mold, and this can be measured. As another method, there is a method of measuring the shaped body from the opposite surface without contact with an infrared thermometer. However, there are points to note.
In the patterns A and C, the temperature of the S-line is actively controlled to control the temperature of the mold itself. However, depending on the distance from the molding surface or the distance from the heat source, the molding cycle is repeated with a temperature gradient. It is also a value that stabilizes at.
When strictly considering the heat treatment temperature or mold release temperature of the shaping material, it should be noted that these temperatures are considerably different from the surface temperature or interface temperature shown here. This is because when heating and cooling are performed in units of seconds or less, a large temperature gradient occurs in the thickness direction of the shaped body. Also, temperature measurement from the back of the shaped body with infrared rays or the like does not accurately represent the material temperature. In the present invention, it is expressed by the surface temperature (interface temperature), but there is a difference from this temperature and it is necessary to consider it as a relative value.
図１の装置構成で、図５の冷却手段を用い、延伸ＰＥＴシートの熱処理を伴う成形をおこなった。
１）成形材料；ホモポリエチレンテレフタレート樹脂の２．３倍一軸延伸シー（但し熱固定を行っていないもの）、厚み０．２３ｍｍ非熱固定品を使用した。
２）成形装置
成形機； 枚葉真空圧空成形機、圧空能力１０ｔｏｎのものを使用した。
賦形手段； 図２の３０に示す圧空ボックスによる常温圧空。圧空ボックススはア ルミニウム材で３３０×５５０ｍｍ圧空面（ボックス内寸）を持ち、間隔１０ｍ ｍの碁盤格子の交点毎に径１ｍｍφの噴射孔を穿った噴射面をもつものを使用し た。
冷却手段；図５に示す方式のものを使用した。
成形型； 図１の６０に示す表面層／背後層方式のもので、アルミニウムＡ ５０５２を背後層とし、その上にＰＥＥＫ樹脂（ｂ値は０．３５）０．２ｍｍの 表面層を形成させたものを使用した。
成形物は深さ直径９０ｍｍ、深さ３０ｍｍの丸皿形状物で、成形型の外寸を １１０ｍｍ角としたもの６個を加熱ヒーター内蔵の固定板に固定し、内寸３３２ ×５５２ｍｍの収納ボックスに収めた。なお、成形型の上面は収納ボックス側壁 より３ｍｍ低くなるようにし、又側壁とは１ｍｍ間隙を設けた。
温度測定; 成形面には細線熱電対先端露出させ、成形面温度及び 賦形体界面温度 を測定できるようにした。また、同様に細線熱電対を加熱板の裏から貫通させて 配置して圧空温度の測定ができるようにした。
３）成形方法と成形条件；
樹脂シートの予熱； 予熱オーブンで約９５℃に予熱
背後層温度； １９５℃（固定板温度とほぼ等しい）
成形面予熱温度； １７５℃
圧空ボックスへの導入空気； ２５℃ 元圧力０．４ＭＰａ
圧空真空圧空賦形；５秒、 圧空圧０．４ＭＰａ、
圧空空間は閉鎖空間であり、実質的に賦形後のブロウは行われていない。圧空温 度約６５℃（センサー位置により少し変わる）
熱処理温度（界面温度）；約１７２〜１７７℃（部位によるバラツキ）
賦形時に上記表面温度は瞬間的に約１６０℃に低下し、回復してこの温度になっ た。
冷却手段作動時間 ； ３秒
離型時に表面（界面）温度は１２０℃に低下し、その後数秒で元の設定温度に回 復した。
４）成形結果；
得られた成形品は少なくとも１３０℃の耐熱（２分オイル浸漬テストで目立った変形のないものを合格とする・・・以下実施例でも同様）を有し透明で良好な形状のものであった。３３０×５５０ｍｍの全成形面が均一に成形されたものであった。
なお、比較のために、使用した冷却手段の水平排気通路を閉鎖し、同一条件で成形して得られた成形品は、全成形面の中央付近に収縮変形がみられ、細部の状態はシャープでなかった。
In the apparatus configuration shown in FIG. 1, using the cooling means shown in FIG.
1) Molding material: Homopolyethylene terephthalate resin 2.3 times uniaxially stretched sheet (those not heat-fixed), thickness 0.23 mm non-heat-fixed product was used.
2) Molding equipment
Molding machine: A single-wafer vacuum / pressure forming machine having a pressure capacity of 10 tons was used.
Forming means; room temperature compressed air by a compressed air box 30 shown in FIG. The compressed air box used was an aluminum material having a 330 × 550 mm compressed air surface (inside the box size) and having an injection surface with an injection hole having a diameter of 1 mmφ at each intersection of a grid of 10 mm.
Cooling means: the system shown in FIG. 5 was used.
Molding die: Surface layer / back layer system 60 shown in FIG. 1, with aluminum A 5052 as the back layer, and a PEEK resin (b value is 0.35) 0.2 mm surface layer formed thereon I used something.
The molded product is a round dish shape with a diameter of 90mm and a depth of 30mm, and 6 pieces with an outer dimension of 110mm square are fixed to a fixed plate with a built-in heater, and a storage box with an inner dimension of 332 x 552mm. In. The upper surface of the mold was 3 mm lower than the side wall of the storage box, and a 1 mm gap was provided from the side wall.
Temperature measurement: The tip of the thin wire thermocouple was exposed on the molding surface, so that the molding surface temperature and the shaped body interface temperature could be measured. Similarly, a thin wire thermocouple was placed through the back of the heating plate so that the pressure temperature could be measured.
3) Molding method and molding conditions;
Preheat resin sheet; Preheat to about 95 ° C in preheat oven Back layer temperature; 195 ° C (approximately equal to fixed plate temperature)
Molding surface preheating temperature: 175 ° C
Air introduced into the compressed air box; 25 ° C Original pressure 0.4 MPa
Compressed air vacuum compressed air shaping; 5 seconds, compressed air pressure 0.4 MPa,
The compressed air space is a closed space, and substantially no blow after shaping is performed. Compressed air temperature approx. 65 ° C (changes slightly depending on sensor position)
Heat treatment temperature (interface temperature): about 172 to 177 ° C. (variation depending on part)
At the time of shaping, the surface temperature instantaneously dropped to about 160 ° C. and recovered to this temperature.
Cooling means operating time: 3 seconds
At the time of mold release, the surface (interface) temperature dropped to 120 ° C., and then returned to the original set temperature within a few seconds.
4) Molding result;
The obtained molded product had a heat resistance of at least 130 ° C. (passed a product with no noticeable deformation in a 2-minute oil immersion test, which is acceptable in the following examples) and had a transparent and good shape. . The entire molding surface of 330 × 550 mm was uniformly molded.
For comparison, the molded product obtained by closing the horizontal exhaust passage of the cooling means used and molding under the same conditions shows shrinkage deformation near the center of all molding surfaces, and the details are sharp. It was not.
図２の構成で、図２に示す冷却手段を用い、実施例１と同じ材料により熱処理を伴う成形を行った。
１）成形材料； 実施例１と同じもの
２）成形装置
成形機；実施例１と同じものを使用した。
圧空ボックス；図１に示す態様で、実施例１に示すものと同形、同寸法であるが加 熱ヒーターを内蔵し、導入気体及び気体送出面（成形型対向面）を加熱する構造 とした。なお気体送出面には耐熱黒色塗料を塗布して赤外線放射効率を高くし た。なお、圧空ボックス側壁には各面に排気口を設け、任意に必要な程度に排気 できるようにした。
成形型 ； 実施例１と同じものを、同じ構成で使用した。
３）成形方法と成形条件 ；
樹脂シートの予熱；実施例１と同様にした。
背後層温度；２２０ ℃設定（固定板温度とほぼ等しい）
成形型設定表面温度；１８５℃
成形型／賦形体界面の到達最高点温度は、１９５℃となった。
加熱板への導入空気； 温度３５０℃、元圧０．４ＭＰａ
圧空真空圧空賦形； ３秒、 圧空圧０．２ＭＰａ、
圧空空間は完全閉鎖でなく、高温圧空空気の排気がなされながら賦形と賦形体の 昇温が行われた。圧空温度は約２８０℃（センサー位置により変わる）となっ た。
冷却手段の空気ブロウ時間 ；３．６秒
４）成形結果 ；
得られた成形品は少なくとも１５０℃の耐熱を有し透明で良好な形状のものであった。３３０×５５０ｍｍの全成形面が均一に成形されたものであった。
なお、比較のために、使用した冷却手段の水平排気通路を閉鎖し、同一条件で成形して得られた成形品は、全成形面の中央付近に収縮変形がみられ、細部の状態はシャープでなかった。
In the configuration of FIG. 2, the cooling means shown in FIG.
1) Molding material; same as Example 1 2) Molding device
Molding machine: The same one as in Example 1 was used.
1 is the same shape and dimensions as those shown in Example 1, but with a built-in heating heater to heat the introduced gas and the gas delivery surface (molding die facing surface). The gas delivery surface was coated with heat-resistant black paint to increase the infrared radiation efficiency. In addition, an air outlet was provided on each side of the compressed air box side wall so that the air could be exhausted as needed.
Mold: The same one as in Example 1 was used in the same configuration.
3) Molding method and molding conditions;
Preheating of resin sheet: Same as Example 1.
Back layer temperature: 220 ° C setting (equal to fixed plate temperature)
Mold setting surface temperature: 185 ° C
The highest point temperature reached at the mold / shaped object interface was 195 ° C.
Air introduced into the heating plate; temperature 350 ° C., source pressure 0.4 MPa
Compressed air vacuum compressed air shaping; 3 seconds, compressed air pressure 0.2 MPa,
The compressed air space was not completely closed, and the shaping and the temperature of the shaped body were performed while exhausting hot compressed air. The compressed air temperature was about 280 ° C. (depending on the sensor position).
Air blow time of cooling means; 3.6 seconds
4) Molding result;
The obtained molded article had a heat resistance of at least 150 ° C. and was transparent and had a good shape. The entire molding surface of 330 × 550 mm was uniformly molded.
For comparison, the molded product obtained by closing the horizontal exhaust passage of the cooling means used and molding under the same conditions shows shrinkage deformation near the center of all molding surfaces, and the details are sharp. It was not.
公知の通常の加熱板を用いた図３の装置構成で、図５の冷却手段を用い延伸ＰＥＴシートの熱処理を伴う成形を行った。
１）成形材料；実施例１と同じものを使用した。
２）成形装置
成形機；実施例１と同じものを使用した。
加熱板； 図３の１０に示す通常圧空方式の、炭素鋼製で有効寸法３３０× ５５０ｍｍの予熱面を持ち、間隔１０ｍｍの碁盤格子の交点毎に径１ｍｍφの 噴射吸引孔を穿ったものを使用した。
冷却手段；図２に示す構造、すなわち噴射された冷却用気体の反射流を、噴射ノ ズル間に設けた通路をから吸い込み水平方向に排気する方式（図５に示す構造 で強制排気４７がない）のもの。有効寸法３３０×５５０ｍｍのもの。
成形型； 図３の６０に示す表面層／背後層方式のもので、アルミニウムＡ ５０５２を背後層とし、その上にＰＥＥＫ樹脂（ｂ値は０．３５）０．２ｍｍ の表面層を形成させたものを使用した。成形物は深さ直径９０ｍｍ、深さ３０ ｍｍの丸皿形状物で、成形型の外寸を１１０ｍｍ角としたもの１５個をヒー ター内包の固定板に固定し、内寸２２２×３３２ｍｍの収納ボックスに収め た。なお、成形型の上面は収納ボックス側壁より３ｍｍ低くなるようにし、又 側壁とは１ｍｍ間隙を設けた。
温度測定; 一部の成形型の成形面には細線熱電対先端露出させて這わせ、成形 面温度及び 賦形体界面温度を測定できるようにした。また、同様に細線熱電 対を加熱板の裏から貫通させて配置して噴射空気温度の測定ができるようにし た。
３）成形方法と成形条件；
樹脂シートの予熱； ９５℃に設定した加熱板に２秒間吸着して接触させ予熱。 なお、これでシート温度がほぼ９５℃に予熱されていることは、別途確認済み である。
背後層温度； １９５℃（固定板温度とほぼ等しい）
成形面予熱温度； １８０℃
加熱板への導入空気； ２５℃ 元圧力０．４ＭＰａ
圧空真空圧空賦形；４秒、 圧空圧０．４ＭＰａ
圧空空間は閉鎖空間であり、実質的に賦形後のブロウは行われていない。圧空 温度約６０℃（センサー位置により少し変わる）
熱処理温度（界面温度）；約１７２〜１７７℃（部位によるバラツキ）
賦形時に上記表面温度は瞬間的に約１６０℃に低下し、回復してこの温度に なった。
冷却手段作動時間； ３秒
離型時に表面（界面）温度は１２０℃に低下し、その後数秒で元の設定温度に 回復した。
４）成形結果；
得られた成形品は少なくとも１２０℃の耐熱（オイル浸漬テスト）を有し透明で良好な形状のものであった。３３０×５５０ｍｍの全成形面が均一に成形されたものであった。
なお、比較のために、使用した冷却手段の水平排気通路を閉鎖し、同一条件で成形して得られた成形品は、全成形面の中央付近に少し収縮変形がみられ、細部の状態はシャープでなかった。
With the apparatus configuration of FIG. 3 using a known normal heating plate, the stretched PET sheet was molded with heat treatment using the cooling means of FIG.
1) Molding material: the same as in Example 1 was used.
2) Molding equipment
Molding machine: The same one as in Example 1 was used.
Heating plate; using normal pressure air as shown in 10 in FIG. 3, made of carbon steel, having a preheated surface with effective dimensions of 330 x 550 mm, and having a 1 mm diameter injection suction hole at each intersection of a grid of 10 mm intervals did.
Cooling means; structure shown in FIG. 2, that is, a method in which the reflected flow of the injected cooling gas is sucked through a passage provided between the injection nozzles and exhausted in the horizontal direction (the structure shown in FIG. 5 has no forced exhaust 47) ) Thing. Effective dimensions 330 x 550 mm.
Molding die: Surface layer / back layer system 60 shown in FIG. 3, with aluminum A 5052 as the back layer, and a PEEK resin (b value is 0.35) 0.2 mm 2 surface layer formed thereon I used something. The molded product is a round dish shape with a diameter of 90 mm and a depth of 30 mm, and 15 molds with an outer dimension of 110 mm square are fixed to the fixing plate of the heater inclusion, and the inner dimension is 222 x 332 mm. I put it in a box. The upper surface of the mold was 3 mm lower than the side wall of the storage box, and a 1 mm gap was provided from the side wall.
Temperature measurement: The tip of the thin wire thermocouple was exposed on the molding surface of some molding dies so that the molding surface temperature and the shaped body interface temperature could be measured. Similarly, a fine wire thermocouple was placed through the back of the heating plate so that the temperature of the jet air could be measured.
3) Molding method and molding conditions;
Preheating of the resin sheet; preheating by adsorbing to a heating plate set at 95 ° C. for 2 seconds. It has been confirmed separately that the sheet temperature is preheated to approximately 95 ° C.
Back layer temperature: 195 ° C. (approximately equal to fixed plate temperature)
Molding surface preheating temperature: 180 ° C
Air introduced into the heating plate; 25 ° C. Original pressure 0.4 MPa
Compressed air vacuum compressed air shaping; 4 seconds, compressed air pressure 0.4 MPa
The compressed air space is a closed space, and substantially no blow after shaping is performed. Compressed air temperature approx. 60 ° C (changes slightly depending on sensor position)
Heat treatment temperature (interface temperature): about 172 to 177 ° C. (variation depending on part)
At the time of shaping, the surface temperature dropped instantaneously to about 160 ° C. and recovered to this temperature.
Cooling means operating time: 3 seconds
At the time of mold release, the surface (interface) temperature dropped to 120 ° C., and then returned to the original set temperature within a few seconds.
4) Molding result;
The obtained molded article had a heat resistance (oil immersion test) of at least 120 ° C. and had a transparent and good shape. The entire molding surface of 330 × 550 mm was uniformly molded.
For comparison, the molded product obtained by closing the horizontal exhaust passage of the cooling means used and molding under the same conditions shows a slight contraction deformation near the center of all molding surfaces, and the state of details is It was not sharp.
図４の装置構成で、冷却手段として図１１示すものを用い、成形型を公知の通常用いられるものに変更して装着し、実施例１と同じ成形材料シートを使用して以下のテストを行った。
１）装置及び成形条件
成型機；実施例１と同じものを使用した。
成形型；一般的に用いられるアルミニウム材Ａ５０５２製の単純構成のものを、 ヒーターを内蔵した固定板に固定して使用した。
加熱板による樹脂シート予熱；９５℃の加熱板に２秒間吸着して接触させ予熱。
加熱板への導入空気温度； ３８０℃
真空圧空賦形及び熱処理；０．４ＭＰａ、５秒
成形型表面温度；１６０℃予熱、熱処理時１７５℃に到達
冷却手段作動時間；１０秒（水と空気を交互に噴射）
２）成形テストの結果；
成形全面で、耐熱１２０℃の良好な成形品がえられた。
なお、比較のためにこの条件で排気ブロウ４７を止めた状態では、成形状態がやや低下し、特にコーナー部分が丸みを帯びたものとなった。更に水噴霧を行わず空気噴射のみで冷却したものは良好成形状態とはならなかった。これは大きな熱浸透率をもつアルニウムにより熱が奪われるからである。
In the apparatus configuration of FIG. 4, the cooling means shown in FIG. 11 is used, the mold is changed to a known and commonly used one, and the following test is performed using the same molding material sheet as in Example 1. It was.
1) Apparatus and molding conditions Molding machine; the same as in Example 1 was used.
Mold: A generally used aluminum material A5052 having a simple structure was fixed to a fixed plate with a built-in heater.
Resin sheet preheating with a heating plate; preheat by adsorbing to a heating plate at 95 ° C. for 2 seconds.
Air temperature introduced into the heating plate; 380 ° C
Vacuum pressure forming and heat treatment: 0.4 MPa, 5 seconds Mold surface temperature: 160 ° C. Preheating, reaching 175 ° C. during heat treatment Cooling means operation time: 10 seconds (water and air are alternately injected)
2) Result of molding test;
A good molded product having a heat resistance of 120 ° C. was obtained on the entire molding surface.
For comparison, when the exhaust blow 47 was stopped under these conditions, the molding state was slightly lowered, and the corner portion was particularly rounded. Further, those which were cooled by only air injection without water spraying did not become a good molded state. This is because heat is taken away by the arnium having a large heat permeability.
図１０の装置構成、すなわち真空賦形の方法を用い、図１０の冷却手段にて延伸ＰＥＴシートの熱処理を伴う成形を行った。
１）成形材料； 実施例１と同じものを使用、
２）成形装置
成形機；実施例１と同じものを使用した。
賦形手段；真空賦形
樹脂シートの予熱；赤外線予熱オーブン
成形型；実施例１と同じものを同じように組み込んで構成した。
冷却手段；図１０の構造のものをプレス天板に固定し、冷却時に降下させて気体 噴射するように構成。なお真空賦形に際して、噴射ノズルによりプラグアシス トしながら真空賦形をおこなった。
３）成形条件
樹脂シート予熱；９５℃
成形型表面温度；１９０℃
真空賦形；瞬間
熱処理；４秒 真空賦形に続いて真空保持し、成形型熱で熱処理
熱処理温度（成形型表面温度）１８３℃となった。
冷却手段作動時間；２秒 噴射冷却
離型時の成形型表面温度は約１２０℃となった。
なお、噴射ノズル面（プラグアシストを行うアルミニウム面）の温度は成形直 前には環境温度により約９０℃になっていた。
４）成形結果
離型時の変形収縮はなく、有効に熱処理されていることが認められる。
冷却対象との間隙を縮め、噴射気体を高速で賦形体に接触させ効果的な冷却を行うことができた。
Using the apparatus configuration shown in FIG. 10, that is, the vacuum shaping method, the stretched PET sheet was molded with heat treatment by the cooling means shown in FIG.
1) Molding material; the same as in Example 1,
2) Molding equipment
Molding machine: The same one as in Example 1 was used.
Forming means; Vacuum forming Preheating of resin sheet; Infrared preheating oven Molding die: The same as in Example 1 was assembled in the same manner.
Cooling means: The structure shown in FIG. 10 is fixed to a press top plate, and is lowered during cooling to inject gas. During vacuum shaping, vacuum shaping was performed while plugging with an injection nozzle.
3) Molding conditions Resin sheet preheating; 95 ° C
Mold surface temperature: 190 ° C
Vacuum shaping; instantaneous
Heat treatment: 4 seconds After vacuum shaping, hold vacuum and heat treatment with mold heat
The heat treatment temperature (mold surface temperature) was 183 ° C.
Cooling means operating time: 2 seconds Injection cooling
The mold surface temperature at the time of mold release was about 120 ° C.
The temperature of the injection nozzle surface (the aluminum surface that performs plug assist) was about 90 ° C. due to the environmental temperature immediately before molding.
4) Molding result It is recognized that there is no deformation shrinkage at the time of mold release and that the heat treatment is effectively performed.
The gap with the object to be cooled was reduced, and the injection gas was brought into contact with the shaped body at high speed, and effective cooling was achieved.
本発明による熱成形には下記のようなことが可能である。
（１）賦形のための予熱温度以上に賦形体の加熱する熱処理と冷却離型を伴う成形プロセスを、非常な高速で、連続的に、効率的にそして安定に実行することができる。
（２）このような熱処理を必要とする具体的な用途には、延伸された結晶性樹脂シートの熱固定を伴う熱成形である。材料してはＰＥＴ等の熱可塑性ポリエステルの他、ＰＬＡ樹脂、ポリプロピレン、ポリアミド、ＰＥＥＫ等の結晶性樹脂等の延伸シートを挙げることができる。
（３）その中でも特、延伸ＰＥＴシートを用いて上記のような熱処理を行う熱成形を行うことにより、耐熱性、透明性、剛性等の機械強度の優れた熱成形品を能率よく生産することができる。又、剛性を利用し省材料の成形品を得ることができ、省資源の社会的ニーズに対応することができる。
（４）延伸処理を行っていない結晶性樹脂シート、例えば結晶核剤の添加されたＰＥＴ（ＣＰＥＴ）の結晶化を伴う成形に利用することができ、これを従来よりも高速して行うことができる。
（５）また、ポリプロピレンのＳＰＰＦ成形（固相高圧成形）に応用し、この成形方法の欠点を解決（残留応力歪みを緩和して耐熱寸法安定性を向上）する新規の方法等を期待することができる。
（６）熱処理を伴う成形を、精密に、均一に、バラツキなく、高速で、省エネルギーで行うことができ、また、配向及び結晶化による強度剛性等の向上は薄肉化省材料に転換して、省資源の社会的ニーズに貢献することを可能にするものである。
The following is possible for thermoforming according to the present invention.
(1) A molding process involving heat treatment and cooling mold release for heating the shaped body above the preheating temperature for shaping can be carried out at a very high speed, continuously, efficiently and stably.
(2) A specific application that requires such heat treatment is thermoforming that involves heat setting of a stretched crystalline resin sheet. Examples of the material include stretched sheets such as PLA, thermoplastic resin such as PET, crystalline resin such as polypropylene, polyamide, and PEEK.
(3) Among them, in particular, by performing thermoforming that performs the above heat treatment using a stretched PET sheet, it is possible to efficiently produce thermoformed products having excellent mechanical strength such as heat resistance, transparency, and rigidity. Can do. Further, it is possible to obtain a material-saving molded product using rigidity, and to meet the social needs of resource saving.
(4) A crystalline resin sheet that has not been subjected to stretching treatment, for example, can be used for molding involving crystallization of PET (CPET) to which a crystal nucleating agent is added, and this can be performed at a higher speed than before. it can.
(5) In addition, expecting a new method, etc. that can be applied to SPPF molding of polypropylene (solid phase high pressure molding) to solve the disadvantages of this molding method (reducing residual stress distortion and improving heat-resistant dimensional stability). Can do.
(6) Molding with heat treatment can be performed precisely, uniformly, without variation, at high speed and with energy saving, and the improvement in strength and rigidity due to orientation and crystallization has been converted to a material with reduced thickness, It is possible to contribute to the social needs for resource conservation.
１０ 加熱板（通常圧空方式）
１１ 加熱板本体
１２ 加熱ヒーター
１３ 通気路
１４ 分配通路
１５ 給排気細孔
１６ 接触予熱面
２０ 加熱板（高温気体導入方式）
２１ 加熱板本体
２２ 加熱ヒーター
２３ 高温圧縮気体の断熱導入管
２４ 高温圧縮気体噴射孔
２５ 接触予熱面
２６ 断熱空間
３０ 圧空ボックス
３１ 本体
３２ 加熱ヒーター
３３ 高温圧縮気体導入路
３４ 圧縮気体分配空間
３５ 気体送出孔
３６ 気体送出面又は赤外線送出面
３７ 圧空空間
４０ 冷却手段
４１ 冷却手段本体
４２ 圧縮気体の導入路
４２ｂ圧縮気体の導入路（ＶＬアトマイジング用）
４３ 冷却用気体の噴射ノズル
４４ 気流ガイド面
４５ 垂直排気路
４６ 水平排気路
４６ｂ 水平排気路カバー
４７ 水平直進気流噴射ノズル
４７ｂ圧縮気体導入路（水平噴射用）
４８ 揮発性液体導入管
４９ 噴霧ノズル
６０ 成形型
６１ 表面層
６２ 背後層（背後体）
６３ 真空排気孔
６４ 排気通路
６５ 加熱熱媒通路
６６ 成形型集積プレート
６７ 成形型収納ボックス
６７ｂ 収納ボックス切欠
６８ カートリッジヒーター
７０ 成形型
７１ 表面層
７２ 背後層（ボディ）
７３ 真空排気孔
７４ 排気通路
７５ 面状ヒーター層
１００ 熱可塑性樹脂シート（樹脂シート）
１１０ 熱可塑性樹脂シートの賦形体
Ａ 圧縮気体
Ａ‘ 排気
ＨＡ 高温圧縮気体
ＶＬ 揮発性液体
10 Heating plate (Normal pressure air method)
11 Heating plate body
12 Heating heater 13 Air passage
14 Distribution passage 15 Supply / exhaust pore
16 Contact preheating surface 20 Heating plate (High temperature gas introduction method)
21 Heating plate body
22 Heating heater
23 Insulated pipe for hot compressed gas
24 High-temperature compressed gas injection hole 25 Contact preheating surface
26 Thermal insulation space
30 Pneumatic box 31 Body
32 Heating heater
33 High-temperature compressed gas introduction path
34 compressed gas distribution space 35 gas delivery hole 36 gas delivery surface or infrared ray delivery surface 37 compressed air space 40 cooling means
41 Cooling means body
42 Compressed gas introduction path
42b Compressed gas introduction path (for VL atomizing)
43 Cooling gas injection nozzle
44 Airflow guide surface
45 Vertical exhaust passage
46 Horizontal exhaust passage 46b Horizontal exhaust passage cover
47 Horizontal straight airflow injection nozzle 47b Compressed gas introduction path (for horizontal injection)
48 Volatile liquid inlet tube
49 Spray nozzle 60 Mold 61 Surface layer
62 Back layer (back body)
63 Vacuum exhaust hole
64 Exhaust passage 65 Heating medium passage
66 Mold collection plate 67 Mold storage box
67b Storage box notch 68 Cartridge heater
70 Mold 71 Surface layer
72 Back layer (body)
73 Vacuum exhaust hole
74 Exhaust passage 75 Planar heater layer 100 Thermoplastic resin sheet (resin sheet)
110 Shaped body of thermoplastic resin sheet A Compressed gas
A 'exhaust HA high temperature compressed gas
VL volatile liquid
Claims (5)
In a thermoforming machine equipped with a heat-up heat treatment of the shaped body during the molding process of the resin sheet, a large flat cooling means that can cover the mold of many molded products is placed around the mold. Then, after the shaping means is separated from the mold, the cooling means is advanced with respect to the upper part of the shaping mold, or the shaping mold is advanced to the lower part of the cooling means to cool the shaped body. Further, in the compressed air forming apparatus, as the cooling means, a cooling gas injection nozzle and a reflected flow of the injected gas are rectified and exhausted in the lateral direction, and an evenly distributed passage space is provided for the individual forming die. A material provided with a physical exhaust means by suction or blowing is used for the space, and the molding die is made of a material having a thermal permeability (kJ / m 2 s 1/2 K) of 0.01 to 15. Forming a surface layer Molding apparatus of the thermoplastic resin sheet to the surface layer from behind the structure fitted with those urchin uniformly heated to a temperature higher than the preheating temperature.
2. The molding apparatus according to claim 1, wherein in the cooling means, a reflected flow of the injected gas is received behind the tip of the injection nozzle, and an exhaust passage is provided in a side surface direction.
3. The resin sheet molding apparatus according to claim 1, further comprising means for spraying a volatile liquid toward the thermoplastic resin sheet after shaping.
4. The apparatus according to claim 1, further comprising means for injecting high-temperature gas into the space while diffusing to the outside during or immediately after the pressure forming of the resin sheet. A molding apparatus according to claim 1.
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