JPH06134854A - 結晶性熱可塑性樹脂シートの成形金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】この成形金型では、予め予熱し軟化させた発泡
叉は非発泡の結晶性ポリエチレンテレフタレートシート
を、複数組の加熱金型20,20'で結晶化させる。複数組の
加熱金型20,20'を１枚の取付板3,3'に取付けた。取付板
3,3'の中央部のみをプレスベース2,2'に金型ベース2A,2
A'を介して固定し、他の部分は板面に沿う方向にスライ
ドできるようにした。成形時の取付板3,3'の熱膨張にか
かわらず、型締め状態での各組の上型20' と下型20との
間のクリアランスを一定にできる。 【効果】肉厚の均一な精度の良い成形品を得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、成形品に耐熱性を付
加するために結晶化させる結晶性熱可塑性樹脂シートの
成形金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、結晶性熱可塑性樹脂シート、
例えば結晶性ポリエチレンテレフタレートシートのうち
非発泡シートについての熱成形方法は良く知られてお
り、一般的には加熱型と冷却型とによる二段階方式によ
る成形方法であって、予熱のための加熱にはシートとは
非接触となるオーブン加熱方式が多く採用されていた。

【０００３】非発泡および発泡の結晶性ポリエチレンテ
レフタレンシートは共に、結晶化に要する熱量が成形サ
イクルに影響することは知られており、金型温度とシー
トの接圧時間により結晶化度が著しく変化する。しか
し、加熱型の温度は離型との関係からも一定以上に上げ
ることができなかった。現状では１６０°Ｃ〜１８０°
Ｃで結晶化させているものであり、２０％〜２５％結晶
化させるためには約８秒の時間を要していた。特に、発
泡シートの場合には、発泡体であるため熱伝導率が悪
く、結晶化のための時間を長く要し、生産性が劣り、コ
スト高となっていた。

【０００４】そこで、発泡又は非発泡の結晶性ポリエチ
レンテレフタレートシートを予め加熱し軟化させ、当該
シートを、２組以上直列に設けた加熱金型内で熱成形お
よび結晶化させ、その後、冷却型により冷却することに
より、結晶化の時間を２以上に分割させ、生産性を向上
した成形装置が提供されている（特開平４−８５０１９
号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の複数
の加熱金型は、当該加熱金型を加熱するための加熱手段
（カートリッジヒータ等）を内蔵した一枚の加熱板に対
して固定されており、通常、この加熱板は、周縁部の複
数箇所で、ベースに対し固定されていた。このため、加
熱板が熱膨張した場合、これに伴って、当該加熱板に固
定されている加熱金型も位置を変える。したがって、加
熱金型を構成するコア型とキャビティ型との相対位置も
ずれ、両者間のクリアランスが不均一になって、成形品
の肉厚が不均一になるという問題があった。特に、加熱
板は、複数箇所にて変形が拘束されているので、予測困
難な熱変形を起こす。

【０００６】一方、成形後に、シートを加熱金型から離
型させる際や、シートを冷却型へ搬送する際、シートの
非成形部分（加熱金型と接しておらず、加熱板と接して
いる部分）が収縮変形したり延伸を起こしたりし、離型
性が悪くなるとともに、成形品のピッチが一定しなかっ
た。この場合にも成形品の精度が悪くなる。この発明の
目的は、上記の技術的課題を解決し、精度の良い成形が
行える結晶性熱可塑性樹脂シートの成形金型を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のこの発明に係る結晶性熱可塑性樹脂シートの成形金型
は、予め加熱し軟化された発泡又は非発泡の結晶性熱可
塑性樹脂シートを結晶化させる、複数組の、上型および
下型からなる加熱金型と、複数の上型を取り付けた上型
取付板と、複数の下型を取り付けた下型取付板と、各取
付板にそれぞれ設けられた加熱手段とを備えた成形金型
であって、上記各取付板の互いに対向する一部分は、上
下動自在なプレスベースに対して固定され、他の部分
は、取付板の板面に沿う方向への自由な熱膨張を許容す
るようにプレスベースに対してスライド自在に支持され
ていることを特徴とするものである。

【０００８】また、各取付板に対して相対的に上下方向
に移動自在であって加熱金型を貫通させる貫通孔を有
し、成形時にシートのトリミングされる部分を挟み込ん
で保持する一対のクランプ板を設け、このクランプ板の
内部に、冷却経路を設けても良い。

【０００９】

【作用】上記の構成の結晶性熱可塑性樹脂シートの成形
金型によれば、各取付板は、上記プレスベースに固定さ
れた一部分を中心として、板面に沿う方向に自由に膨張
することができる。しかも、各取付板は、互いに対向す
る部分が固定されているので、各取付板に取付けられて
いる、組となっている上型と下型とは、膨張に伴う上記
固定部分からの変位量が等しくなる。したがって、成形
時の熱膨張にかかわらず、型締め状態での上型と下型と
の間のクリアランスを均一にすることができる。

【００１０】また、上記冷却経路を有するクランプ板を
設けている場合には、成形時に、加熱金型と接触するシ
ートの成形部分のみを加熱して結晶化させ、シートの非
成形部分（トリミングされる部分）は、結晶化させない
温度に冷却しておくことができる。したがって、離型時
等に、シートの非成形部分の収縮変形等に起因して、離
型性やシートの搬送性が悪くなるようなことがない。

【００１１】

【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図２は、結晶性熱可塑性樹脂シートとしての結
晶性ポリエチレンテレフタレートシートの成形工程を示
す概略図である。同図を参照して、Ａは予備加熱軟化ゾ
ーンであり、赤外線ヒータ１０，１０’等によるオーブ
ン加熱により、結晶性ポリエチレンテレフタレートシー
トＳを１２０°Ｃ〜１４０°Ｃ程度に予備加熱する。な
お、複数組縦横に設けられた予備加熱板（図示せず）に
より、結晶性ポリエチレンテレフタレートシートＳを挟
み込んで接触させることにより予備加熱を行っても良
い。

【００１２】Ｂは加熱成形結晶化ゾーンであり、１４０
°Ｃ〜１８５°Ｃの加熱金型２０，２０’を複数組縦横
に設けて結晶性ポリエチレンテレフタレートシートＳを
加熱成形および結晶化させる。Ｃは冷却ゾーンであり、
３５°Ｃに冷却金型３０，３０’を複数組縦横に設けて
（図においては簡略化のため１組のみ示した）、成形お
よび結晶化後のシートを冷却させて、成形品として回収
する。

【００１３】結晶性ポリエチレンテレフタレートシート
としては、非発泡のものの他、２〜１０倍に発泡させた
ものが含まれる。上記使用装置においては、精度の良い
送り機構（図示せず）を用いて誤差なく各ゾーンへシー
トが送られている。図１は、上記加熱成形結晶化ゾーン
Ｂに配置された、本実施例に係る成形金型Ｐを示してい
る。同図を参照して、この成形金型Ｐは、加熱金型とし
ての、複数組のコア型である下型２０およびキャビティ
型である上型２０’を、それぞれ下型取付板３および上
型取付板３’に対して縦横に取付けており、複数の成形
品を同時に成形できるようになっている。

【００１４】上記成形金型Ｐの、下型２０に関わる部分
は、プレスシリンダ１と、このプレスシリンダ１のロッ
ド１ａに固定され上下動されるプレスベース２と、この
プレスベース２に固定され、冷却経路１１が内蔵されて
いる金型ベース２Ａと、この金型ベース２Ａによって、
中央部のみが柱６を介して固定され、他の部分がスライ
ド支持手段７によって板面方向にスライド自在に支持さ
れた上記下型取付板３と、金型ベース２Ａに対して付勢
用シリンダ５を介して上下動自在に支持され、加熱金型
２０，２０’を貫通させる貫通孔４ａを有するととも
に、成形時にシートＳのトリミングされる部分ＳＴ（図
３の斜線部分参照）を、後述する上クランプ板４’との
間に挟み込んで保持する下クランプ板４とを備えてい
る。

【００１５】成形金型Ｐの、上型２０’に関わる部分
は、上記の下型２０に関わる部分と略同様の構成を上下
対称に配置したものであり、プレスベース２’、金型ベ
ース２Ａ’、上型取付板３’、上クランプ板４’、付勢
用シリンダ５’、柱６’、スライド支持手段７’および
冷却経路１１’等を備えている。金型ベース２Ａ，２
Ａ’には、加熱状態の加熱金型２０，２０’と同じサイ
ズで同じピッチの冷却金型３０，３０’が、上下一対の
取付板を介して固定的に取付けられている。これによ
り、プレスシリンダ１の上下動により、加熱成形と冷却
とが同時進行で行えるようにライン構成されている。な
お、冷却金型３０，３０’用のクランプ板３４，３４’
は、加熱金型２０，２０’用のクランプ板４、４’と独
立して設けられている。これは、加熱金型２０，２０’
用のクランプ板４、４’の温度は、冷却金型３０，３
０’のクランプ板３４，３４’の温度よりも２０〜５０
°Ｃ高くなるため、もしこれらのクランプ板を一体化し
た場合には、温度が不均一となり、後述する熱膨張に関
する予測が困難となるので、これを防止するためであ
る。

【００１６】下型取付板３と金型ベース２Ａとの取付け
に関して、さらに詳細に説明する。下型取付板３の中央
部は、柱６によって固定されており、金型ベース２Ａに
対して上下方向および左右方向が規制されている。ま
た、スライド支持手段７は、下型取付板３の端部に固定
された断面Ｌ字状部材７１と、金型ベース２Ａに取付け
られ、Ｌ字状部材７１に対してスライド自在に係合され
た断面コ字状部材７２とからなる。このスライド支持手
段７の働きで、型取付板３の端部は、下型取付板３の熱
膨張時に上記固定された部分からの距離を自在に可変す
ることができるようになっている。上型取付板３’と金
型ベース２Ａ’との関係に関しても同様である。各取付
板３，３’は、互いに対向する中央部分が固定されてい
ることになる。各取付板３，３’の材質としては、アル
ミニウム（合金を含む）や真鍮等の熱伝導性に優れた非
鉄金属を例示することができる。各取付板３，３’に
は、加熱手段としての電熱シーズヒータ８，８’が内蔵
されている。

【００１７】クランプ板４，４’は、成形時にシートＳ
を保持するとともに、成形品の離型動作を補助するもの
である。クランプ板４，４’は、加熱金型２０，２０’
や取付板３，３’に対して接触しない状態で上下に移動
できるようになっている。クランプ板４，４’の内部に
は、冷却水を流す冷却経路９，９’が蛇行状に配置され
ている。この冷却経路９，９’は、クランプ板４，４’
に配管を埋設して構成しても良いし、クランプ板４，
４’に設けた穴自体により構成しても良い。また、冷却
経路９，９’としては、格子状に配置されたものであっ
ても良い。さらに、クランプ板４，４’自体を多孔性部
材で構成しても良い。

【００１８】なお、型締め時には、一対のクランプ板
４，４’が、上下の取付板３，３’間に挟みこまれる状
態となるが、このとき、クランプ板４，４’の上下方向
の熱膨張を考慮して、クランプ板４，４’は、熱膨張代
（０．５〜０．６％程度）だけ厚みを薄く設定してあ
る。この実施例によれば、各取付板３，３’は、上記金
型ベース２Ａ，２Ａ’に固定された中央部を中心とし
て、自由に膨張することができるので、各取付板３，
３’に取付けられている、組となっている上型２０’と
下型２０とは、膨張に伴う上記中央部からの変位量が等
しくなる。したがって、成形時の熱膨張にかかわらず、
型締め状態での上型２０’と下型２０との間のクリアラ
ンスを均一にすることができる。クリアランスを均一に
することができるので、均一な厚みを有する、精度の良
い成形品を得ることができる。

【００１９】また、冷却経路９，９’を流れる冷却水に
よって、クランプ板４，４’が冷却されるので、成形時
に、上記クランプ板４，４’と接触されるシートの非成
形部分（トリミングされる部分ＳＴ）は、結晶化させな
い温度に冷却しておくことができる。したがって、離型
時等に、シートの非成形部分の収縮変形等に起因して、
離型性やシートの搬送性が悪くなるようなことがない。
したがって、一層精度の良い成形品を得ることができる
とともに、成形効率を向上することができる。なお、金
型ベース２Ａ，２Ａ’も取付板３，３’からの熱を受け
るが、この熱で金型ベース２Ａ，２Ａ’が膨張した場合
には、固定点としての柱６の位置がずれしてまう虞があ
る。しかしながら、金型ベース２Ａ，２Ａ’についても
冷却経路１１，１１’によって冷却することにより、熱
膨張を防いでいるので、上記のような虞がない。また、
エアシリンダ５，５’を冷却するようにしても良い。す
なわち、加熱の必要な加熱金型２０，２０’部分を除い
ては、できるだけ冷却するようにすることが好ましい。

【００２０】図４ないし図６は、この発明の他の実施例
を示している。これらの図を参照して、本実施例が図１
の実施例と異なるのは、図１の実施例では、１枚の取付
板３，３’に縦横に加熱金型２０，２０’を取付けた
が、本実施例では、複数列の取付板３ａ，３ｂ，３ｃを
設け、各列毎に複数の加熱金型２０を取り付けた。各列
の取付板３ａ，３ｂ，３ｃは、中央部のみが固定され、
両端部はスライド手段７によってスライド自在に支持さ
れている。

【００２１】本実施例は、加熱金型の大きさや、個数等
に応じて、取付板を適宜に分割して用いることができる
ことを具体的に示している。特に、図５を参照して、各
下型取付板３ａ，３ｂ，３ｃは、矢符IVに直交する方向
に沿って配置された下型２０のみを備えている。すなわ
ち、下型２０は、１方向にのみ沿って配置されている。
したがって、この一方向の膨張のみを考慮すれば良いこ
とになり、上型２０’と下型２０との間のクリアランス
調整が一層容易に行える。なお、図５において各取付板
３ａ，３ｂ，３ｃが、矢符IVに沿う方向に金型２０を配
置したものであっても、同様の作用効果が得られる。上
記金型ベースに取り付けられた、冷却金型３０，３０’
を取り付ける取付板に関しては、もともと冷却されてい
るので、分割の必要はなく、一体で良い。

【００２２】なお、この発明は、上記実施例に限定され
るものではなく、なお、加熱手段として、シーズヒータ
８，８’に代えて、加熱オイルを循環させる方式を採用
することができる。また、取付板の固定位置に関して
は、中央部に限定されるものではなく、端部を固定して
も良い。この場合であっても、固定部分を中心とする熱
膨張量を容易に計算でき、成形時に、丁度良いクリアラ
ンスが生じるように容易に設定することが可能となる。

【００２３】さらに、本発明の成形金型は、ポリエチレ
ンテレフタレートシートだけでなく、他の結晶性熱可塑
性樹脂シートを結晶化させる成形金型に適用することが
できる。加えて、本発明の成形金型は、マッチモール
ド、真空、圧空、プラグアシスト成形に適用できる。

【００２４】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更を施すことができる。試験 図１の実施例と同様の装置からなる試験例と、従来装置
からなる比較例とを用い、下記の仕様にて成形試験を行
った。 １）試験内容 シート仕様 ： 結晶性発泡ポリエチレンテレフタレー
トシート シート重量 ： ４００グラム／ｍ² シート厚 ： １．５ｍｍ 加熱後の２次厚み ：３．１ｍｍ 加熱金型用取付板寸法 ： ３７０×６００ クランプ板寸法 ： ３７０×６００ 加熱金型用取付板温度 ： １８０°Ｃ クランプ板温度 ： ４０°Ｃ 加熱金型個数 ： ５×３＝１５ 冷却金型個数 ： ５×３＝１５ 成形品サイズ 口径 ： ８２ｍｍ 底径 ： ７０ｍｍ 深さ ： ３５ｍｍ ２）試験結果

【００２５】

【表１】

【００２６】以上のように、試験例は、成形品の肉厚の
ばらつきや成形品間のピッチずれも少なく、精度の良い
成形品が得られることが実証された。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明の結晶性熱可塑
性樹脂シートの成形金型によれば、成形時の熱膨張にか
かわらず、型締め状態での上型と下型との間のクリアラ
ンスを均一にすることができるので、均一な厚みを有す
る、精度の良い成形品を得ることができる。

【００２８】また、上記冷却経路を有するクランプ板を
設けている場合には、成形時に、シートの非成形部分
（トリミングされる部分）を、結晶化させない温度に冷
却しておくことができるので、離型時等に、シートの非
成形部分の収縮変形等に起因して、離型性やシートの搬
送性が悪くなったりすることがない。したがって、一層
精度の良い成形品を得ることができるとともに、成形効
率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる結晶性熱可塑性樹
脂シートの成形金型の要部断面図である。

【図２】成形工程を示す概要図である。

【図３】成形時のシートの平面図である。

【図４】他の実施例の成形金型の要部断面図である。

【図５】下型および下型取付板の平面図である。

【図６】図５のＩＶ矢視図である。

【符号の説明】

Ｓ 結晶性ポリエチレンテレフタレートシート ＳＴ トリミングされる部分 ２０，２０’ 加熱金型 ２，２’ プレスベース ２Ａ，２Ａ’ 金型ベース ３ 下型取付板 ３’ 上型取付板 ４ 下クランプ板 ４’ 上クランプ板 ４ａ，４ａ’ 貫通孔 ８，８’ 電熱シーズヒータ（加熱手段） ９，９’ 冷却経路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め加熱し軟化された発泡又は非発泡の結
   晶性熱可塑性樹脂シートを結晶化させる、複数組の、上
   型および下型からなる加熱金型と、 複数の上型を取り付けた上型取付板と、 複数の下型を取り付けた下型取付板と、 各取付板にそれぞれ設けられた加熱手段とを備えた成形
   金型であって、 上記各取付板の互いに対向する一部分は、上下動自在な
   プレスベースに対して固定され、他の部分は、取付板の
   板面に沿う方向への自由な熱膨張を許容するようにプレ
   スベースに対してスライド自在に支持されていることを
   特徴とする結晶性熱可塑性樹脂シートの成形金型。
2. 【請求項２】各取付板に対して相対的に上下方向に移動
   自在であって加熱金型を貫通させる貫通孔を有し、成形
   時にシートのトリミングされる部分を挟み込んで保持す
   る一対のクランプ板を設け、 このクランプ板の内部に、冷却経路を設けたことを特徴
   とする請求項１記載の結晶性熱可塑性樹脂シートの成形
   金型。