JP7268855B2 - 熱成形方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1に開示されている真空プレス積層成形装置は、上下のチャンバーを備えている。下部チャンバーは、成形基材を収容するとともに上部チャンバー側の周縁部にシートをセットすることが可能である。上部チャンバーは、上方にヒーターを備えた熱板を有し、真空タンク及び加圧タンクに接続されて上下のチャンバーからなるチャンバー内を真空及び加圧可能に設けられている。下部チャンバーは、真空タンクに接続され、チャンバー内が真空可能に設けられている。
一方で、シートの下側となる型枠内の下空間を減圧する際には、切換弁によって第1接続管及び第2接続管の連通部分を遮断し、第1真空ポンプでシートの熱板側を減圧し、第2真空ポンプで下空間を減圧することができる。
なお、シート4は、図示しないシート巻出装置によって順次巻き出され、図示しないシート切断部によって切断されて、各熱成形品6Aの成形毎に加熱面3aに沿って連続的に供給することができる。
ここで、型枠2の横移動の動作や後述する第2真空ポンプ7Bや加圧ポンプの駆動は、不図示の制御部によって制御される。
ここで、熱板3の上下移動の動作や後述する第1真空ポンプ7Aや加圧ポンプの駆動は、不図示の制御部によって制御される。
熱板3の加熱面3aには、この加熱面3aに開口する複数の熱板通気孔32,32,…が所定の間隔をあけて形成されている。これら熱板通気孔32は、図2に示すように、第1接続管71を介して真空タンク(図示省略)を備えた第1真空ポンプ7Aに接続されている。成形時には、第1真空ポンプ7Aを駆動させて真空吸引することでチャンバー2A内を減圧することができる。
このような構成により、熱成形時には、適宜、第1真空ポンプ7Aと加圧ポンプとの接続を切り替え、真空状態に維持された真空タンクを開放し、シート4を熱板通気孔32より真空吸引させて加熱面3aに密着させたり、加圧ポンプより熱板通気孔32より圧縮空気を加熱面3aからチャンバー2A内に向けて供給して加圧し、シート4を成形基材6側に向けて下降させることが可能となっている。なお、本実施形態のように真空タンクを設けずに、第1真空ポンプ7Aのみの駆動によって直接吸引させることで真空度を高めるようにしてもよい。
例えば、熱板3の熱板通気孔32においてシート4の上側の上空間K1を減圧する際には、第2切換弁74を閉じ、第1切換弁73及び第3切換弁76を開いた状態で、第1真空ポンプ7Aと第2真空ポンプ7Bとの2台を駆動して真空吸引することが可能である。
なお、シート4は、ロール状のシート4を枠上縁部21a上に巻き出して、熱板3で挟持した後に不図示の切断手段により所定の大きさに切断するようにしてもよい。あるいは、予め設定された大きさのシート4を枠上縁部21a上に配置させて熱板3で挟持するようにしてもよい。
先ず、上述したようにシート4の下側の下空間K2を排気する(下排気動作S3:ON)を行うことにより、下空間K2が圧空開放となる。さらに、図5及び図7(c)に示すように、第2切換弁74を開くことで第2真空ポンプ7Bにより型枠2の底盤20に形成されている複数の型枠通気孔22、22、…から真空吸引して減圧することで高真空度状態とする(下真空動作S4:ON、下直引き真空動作S41:ON)。このときの下真空動作S4が動作する時間を下真空時間T3とする。このときは、図3の「熱板真空1台、型枠真空1台」と示す範囲の時間となる。
このように下空間K2を減圧するとともに上空間K1を真空開放することで、下空間K2が高真空度状態となり、図5に示すように、熱板3の加熱面3aに吸着していたシート4が加熱面3aから離れ、さらに下方に移動することになる。つまり、熱板3の加熱面3aに吸着されたシート4が所定温度に加熱され、所定時間(上真空時間T1)が経過した後に、熱板3の熱板通気孔32による真空吸引を停止させてシート4の吸着動作を停止する。これにより、熱板3とシート4との間が大気開放されるので、シート4を挟んだ上空間K1と下空間K2とに圧力差が生じる。そして、加熱によって軟化したシート4が熱板3の加熱面3aから離れて底盤20(成形基材6)側に向かって移動し、成形基材6の表面6aを覆うように密着して押し付けられ、シート4が成形基材6の表面6aを被覆して接着される。
なお、熱板3とシート4との間を大気開放する際には、真空ポンプ7A、7Bの各々に接続されている真空タンクを加圧タンクに切り替えることで、熱板3の熱板通気孔32より圧縮空気を送り出して上空間を加圧するようにしてもよい。
以上の動作によって熱成形品6Aが完成し、1つの熱成形品6Aを熱成形する一連の成形動作が完了する。
本実施形態では、図1及び図5に示すように、熱板3の加熱面3aによって加熱されて軟化したシート4を、型枠2内に収容される基台5に保持された成形基材6の表面6aに全体にわたって一様に被覆することができる。
熱板3の加熱面3aにシート4を吸着させて加熱する際に、図7(a)に示すように、第1切換弁73を開き、第2切換弁74を閉じ、第3切換弁76を開くことによって第1接続管71及び第2接続管72を連結管75を介して連通し、第1真空ポンプ7Aと第2真空ポンプ7Bの2台のポンプを使用して加熱面3aから真空吸引させてシート4の上側の上空間K1を減圧することができる。そのため、このときの上空間K1における目標とする真空度に到達する上昇時間を短縮することができ、動作効率の向上を図ることが可能となり、熱成形にかかるサイクルを短くすることができる。また一定時間における真空度を高くすることも可能である。
本実施例では、上述した図8に示す熱成形装置100を使用し、真空ポンプ1台を使用したケースと、真空ポンプ2台を使用したケースで真空吸引し、熱板側真空度(図9に示す実線)における目標真空度に到達したときの真空ポンプの真空圧P0と、時間tを測定し、上述した実施形態の効果を確認した。
図8に示す熱成形装置100は、熱板101の加熱面における平面形状で縦200mm、横200mmのものを採用し、型枠102として縦200mm、横200mm、高さ50mmのものを採用している。図8に示す符号103は、シートである。
図9のグラフにおいて、縦軸の真空圧P0は、紙面上側において1000Paであり、紙面下方に向かうほど真空圧P0が上昇することを示している。本実施例で使用する2台の真空ポンプは、熱板101側に接続される熱板用真空ポンプAは容量300L/minのものを使用し、型枠用真空ポンプBは容量1000L/minのものを使用している。
第1ケースは、熱板101が目標真空圧(熱板真空到達圧P11)に到達するまで、熱板101に接続される熱板用真空ポンプAと型枠102に接続される型枠用真空ポンプBの2台の真空ポンプを熱板101に接続して真空吸引を行い、熱板真空到達圧P11に達した後は、型枠側真空ポンプBの接続を熱板101から型枠102に切り替えて行うケースである。
第2ケースは、熱板側真空ポンプAのみを熱板101に接続し、型枠側真空ポンプBは型枠102のみに接続してそれぞれ真空吸引を行うケースである。すなわち、熱板101が目標真空圧(熱板真空到達圧P11)に到達するまでの間も、熱板101には熱板用真空ポンプAの1台のみが接続されたものである。
さらに、上述したような熱板101側の真空度に到達する上昇時間を短縮できる効果より、熱板用真空ポンプの容量を型枠用真空ポンプの容量よりも小さくできることも確認することができた。
2 型枠
2A チャンバー
3 熱板
3a 加熱面
4 シート
5 基台
6 成形基材
6A 熱成形品
6a 表面
7A 第1真空ポンプ
7B 第2真空ポンプ
20 底盤
21 側壁
21a 枠上縁部
22 型枠通気孔
32 熱板通気孔
71 第1接続管
72 第2接続管
73 第1切換弁
74 第2切換弁
75 連結管
76 第3切換弁
K1 上空間
K2 下空間
Claims (1)
- 基台と、該基台を収容可能な型枠と、該型枠の枠上縁部に対して加熱面を密接可能な熱板と、を有し、前記型枠と前記熱板との間にシートを配置させ、該シートに対して上方から加熱し、前記基台に保持された成形基材に対して前記熱板で加熱されて軟化した前記シートを金型賦形する、又は接着する熱成形装置を用いた熱成形方法であって、
前記熱成形装置は、前記熱板に第1接続管によって接続され、前記加熱面から吸引可能な第1真空ポンプと、前記型枠に第2接続管によって接続され、前記型枠内を減圧可能な第2真空ポンプと、前記第1接続管及び前記第2接続管を連通可能に切り換える切換弁と、を備え、
前記熱板によって前記シートを加熱する際に、前記切換弁によって前記第1接続管及び前記第2接続管を連通し、前記第1真空ポンプ及び前記第2真空ポンプによって前記熱板の前記加熱面から真空吸引して、前記シートと前記熱板との間の上空間を減圧する工程と、
前記熱板で加熱されて軟化した前記シートを金型賦形する、又は接着する際に、前記切換弁によって前記第1接続管及び前記第2接続管の連通部分を遮断し、前記第2真空ポンプによって前記型枠から真空吸引して、前記シートの下側の下空間を減圧する工程と、
を有することを特徴とする熱成形方法。
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