WO2013015129A1 - 熱成形用の装置と成形方法 - Google Patents

Abstract

熱成形の賦形から離型の過程を高速で効率良く連続的に行うことのできる熱成形機であって、圧空手段として、圧縮気体を送出する第１の機構と、圧空空間に送出された気体を吸気して外部に排気する第２の機構を一体として有し、更に、１）上記第１の機構の構造を、気体送出を上記圧空手段の内部の分配空間から複数の送気開口を通じて行うようにするか、若しくは２）上記第２の機構の構造を、吸気を複数の吸気開口を通じて行い上記圧空手段内部の集気空間に収容して外部に導いて排気するようにするか、これら構造のうち少なくとも一つを採用したものを用い、更に、冷却手段を成形型周辺に配置して、圧空賦形後に成形型の上部空間に進行させ賦形体を冷却する構成としたことを特徴とする。

Description

熱成形用の装置と成形方法

　本発明は熱可塑樹脂のシート又は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。

　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が多い。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。
　なお、延伸されたＰＥＴ等の結晶性樹脂シートは熱成形性が低下するので、これを改善する提案も数々なされてきたが商業的に殆ど成功していない。

　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）同様に成形品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形し、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。

　また、（７）米国特許５１９１７６は、一度２軸延伸処理した樹脂シートを加熱して雄型の上に熱収縮させて成形する方法を提案している。この方法では、賦形性は改善されるかもしれないが、十分な配向効果を利用することができず、また、オフセット部分のある形状など成形上の制約が多い。なお、迅速な熱固定と冷却離型について開示はない。

　なお、（８）特開２０１１－２４５６４３、 特開２０１１－２４５６４４、特開２０１１－２４５６５０、特開２０１１－２４５６５１は、本出願と関わりのある製造方法及び成形型に関するもので、本発明と同一人により発明されたものである。本発明者は更にこれらの方法を実施するための成形装置等に関して発明をなし１０件の出願を行っている。本出願はこれらの成形装置に関する出願の優先権を元に行うものである。 
　なお、（９）本発明の構成に用いられる新規構造の圧空手段と比較される公知の代表的な圧空ボックスおよび加熱板の例は、下記非特許文献１および２に示されている。

特公昭５６－７８５５号公報 特公平５－４５４１２号公報 特公昭６０－０３１６５１号公報 特許２５３２７３０号公報 特公平７－１０２６０８号公報 特許４０５７４８７号公報 米国特許５１９１７６号 特開２０１１－２４５６４３ 特開２０１１－２４５６４４ 特開２０１１－２４５６５０ 特開２０１１－２４５６５１

Technology of THERMOFORMING (James L Throne, 　Carl Hanser Verlag,　P25, P127, P686) HERMOFORMING (Stanley R. Rosen, 　Plastic Molders & Manufacturers Association of SME, P85～ & P158～)

　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、また均一で良好な状態の成形品が得られる熱成形装置を提供するものである。

（１）圧空成形の可能な熱成形機において、熱板又は圧空ボックス（両者合わせて以下「圧空手段」と称する）として、圧縮気体を送気開口から成形型上部に向けて送出する第１の機構と、圧空空間に送出された気体を吸気開口から吸気して外部に排気する第２の機構を一体として有し、次の１）及び２）の構造、すなわち、
１）上記第１の機構として、その気体送出を上記圧空プレート内部又は圧空ボックス底内部に設けた分配空間から複数の送気開口を通じて分配送出するようにした構造、及び
２）上記第２の機構として、その吸気を複数の吸気開口を通じて、上記圧空プレート内部又は圧空ボックス底内部に設けた集気空間に収容して外部に導くようにした構造のうち少なくとも１つを用い、
更に、冷却媒体を噴射して行う冷却手段を成形型周辺に配置して、上記圧空手段の成形型からの離反後に、成形型の上部空間に進行させ、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、上記の一体とは、圧空手段として剛性結合部を有して同時に移動可能であることを意味し、必ずしも全面密着あるいは明確な境界がないことを意味するものではない。
　なお、上記の気体を送出する孔の開口部と収容する孔の開口部は高低差（天面が水平であるとして）がある事が好ましくまた、その何れかが賦形体までの距離が小さいことは望ましい。
　なお、上記の熱板はそれ自体にはボックス形状の圧空空間を有してしていないが、その面が成形型外周あるいは成形型収納ボックスと対向したとき樹脂シート成形部分と接触する経過を経ずに実質的な圧空空間を形成できるように装置構成することが望ましい。　　

（２）上記冷却手段が、冷却用気体を導入して複数の噴射開口から成形型上部に向けて噴射する第３の機構と、この機構と一体となり、この噴射された気体を分流又は整流して外部に排気する第４の機構からなることを特徴とする上記（１）に記載の成形装置を提供するものである。
　なお、上記第４の機構において排気通路を上記噴射ノズルの背後（成形型からより遠い位置）に設けることは好ましい。
なお、このような排気通路は上記冷却手段の側面方向に沿って設けることが好ましい。
　なお、上記の「整流して」とは、噴射対象空間にこもりやすい気体を外部に逃がすための道筋をつけることを意味し、固体物体により排気通路を形成する場合もあり、あるいは又他の憤流体の作用より通路形成する場合もある。

（３）冷却手段の上記第３の機構が、冷却用気体を機構内の分配空間に導入して噴射開口から成形型上部に向けて分配噴射するようにしたものであり、上記第４の機構が、この噴射された気体を複数の吸気開口を通じて機構内の集気空間に吸気して外部に排気するようにしたものであることを特徴とする上記（１）から（３）の何れかに記載の成形装置を提供するものである。
　なお、分配空間は噴射開口の背後（すなわち成形型から遠い位置）にあることが好ましい。
　なお又、集気空間は集気開口の背後（すなわち成形型から遠い位置）にあることが好ましい。
なお又、分配空間及び集気空間はそれぞれ噴射開口及び吸気開口の何れよりも成形型から遠い位置にあることが好ましい。

（４）冷却手段の上記第４の機構において排気を促進する物理的手段を付加したことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の成形装置　
　なお、物理的手段は排気の下流で吸引を行う方法、中流又は上流で加圧する方法がある。また、こうした物理的手段は個体を用いてもよく液体を用いてもよい。　　　　

（５）上記圧空手段の第１の機構の送気機構に加熱温調手段を付加することを特徴とする上記（１）から（４）の何れかに記載の成形装置を提供するものである。

（６）上記圧空手段の第１の機構の上記の送気機構の内部で導入した圧縮気体を２００℃以上の十分な温度に加熱して送出 する機能を備えていることを特徴とする上記（１）から（５）の何れかに記載の成形装置を提供するものである。
　なお、上記の送出気体温度は２５０℃以上であることが好ましく、３００℃以上であることは更に好ましい。

（７）上記圧空手段の成形型への対向面を２００℃以上に加熱保持が可能で、且つ赤外線放射率が０．８以上であるようにしたことを特徴とする上記（１）から（６）の何れかに記載の成形装置を提供するものである。
　なお、上記の送出気体温度は２５０℃以上であることが好ましく、３００℃以上であることは更に好ましい。

（８）成形型として、熱浸透率（ｋＪ／ｍ^２ｓ^１／２Ｋ）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を特徴とする上記（１）から（７）の何れかに記載の熱成形装置を提供するものである。
この成形型は上記の材料のみによる単一構成であってもよく、又上記材料を表面層とする任意の複合構造であってもよい。
　なお、上記材料の熱浸透率は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。
　なお、ここでいう成形用表面形成材料の定義には、成形用表面に塗布される潤滑、離型等のための塗布剤、腐食防止等の目的の５０μm程度以下の塗膜あるいはメッキは除外される。

（９）成形型として、熱浸透率（ｂ値）が１５以下の材料によりなる表面層と熱浸透率（ｂ値）が表面層のそれより大きな材料からなる背後体からなることを特徴とする上記（１）から（８）の何れかに記載の熱成形装置を提供するものである。
　なお、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く、又背後層のそれは５を超えることが望ましく１０超えることが更に望ましい。

（１０）成形型として、上記の材料からなる表面層を背後から温度調整する手段を備えたものを用いる事を特徴とする上記（１）から（９）の何れかに記載の成形装置を提供するものである。　

（１１）上記（１）から（１０）のいずれかに記載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、シートの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ものである。
　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離型前の成形品を示すものとする。また圧空成形は圧空工程を含む成形方法を示し、圧空賦形は全成形工程の中の賦形工程の方法を示すものとする。なお、圧空は気体圧を付与すること意味するものとする。

（１２）上記賦形体を高温で熱処理する方法として、１）上記高温気体を賦形体に噴射して行う方法、２）賦形体に赤外線照射して行う方法、若しくは３）上記成形型表面を高温に加熱しておいて賦形を行う方法の少なくとも1つを用いること特徴とする上記（１１）に記載の成形方法を提供するものである。

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）特に本発明の構成に上記の圧空ボックスを用いることにより、高温気体の噴射の継続とその制御が容易になる。その結果、ａ）賦形体の均一で強力な加熱昇温ができ、熱処理時間の短縮ができる。ｂ）均一で強力な加熱昇温ができるので、成形型の温度設定を低くすることができ、冷却時間を短縮することができる。ｃ）均一で強力な加熱昇温ができるので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。ｄ）非結晶性（アモルファス）樹脂の熱成形でも残留歪みをなくし、寸法精度の高い製品をえることができる。

５）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、又、剛性を利用し省材料の成形品を得ることができる。

本発明の成形装置構成例の主要部を示す断面図である。 図１の圧空ボックスの下面を示す平面図である。 公知の加熱板（圧空手段）と公知の冷却手段を用いた成形装置構成例を示す断面図である。 本発明の装置構成に用いる圧空ボックスの態様例を示す断面図である。 本発明の、別の態様の圧空ボックスを用いた装置構成例を示す断面図である。 本発明の、更に別の態様の圧空ボックスを用いた装置構成例を示す断面図である。 本発明の、圧空板を用いた装置構成例を示す断面図である。 本発明の成形装置を構成する冷却手段の例を示す断面図である。 本発明の成形装置を構成する冷却手段の別の例を示す断面図である。 本発明の成形装置を構成する冷却手段の別の例を示す断面図である。 本発明の成形装置を構成する冷却手段の別の例を示す断面図である。 本発明の成形装置を構成する冷却手段の別の例を示す断面図である。 本発明の成形装置を構成する冷却手段の別の例を示す断面図である。 本発明の成形装置を構成する成形型の例を示す断面図である。 本発明の成形装置を構成する成形型の別の例を示す断面図である。

＜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成型機、圧空成形機若しくは真空圧空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、またこれらがなく本発明の装置構成の中で、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することも好ましい。

　本発明の装置構成に用いる圧空手段（すなわち圧空プレート又は圧空ボックス）は、１）圧縮気体を加熱するか又は加熱圧縮気体を導入し、これを圧空手段の片面（成形型に対向する面）に設けた複数の孔から圧空空間に送出しながら、２）同時並行で、この圧空空間に送出された気体を上記と同じ面に設けた別の複数の孔から収容し外部へ排気するように構成する。
　このような構成にすることにより、圧空賦形と同時に、あるいは圧空賦形に続けて送出気体の流れを継続させることができ、賦形体の加熱昇温を効果的に行うことができる。上記の圧空手段は、圧空賦形と賦形後の熱処理昇温に好都合に利用することができる。しかし圧空賦形には利用せず、真空賦形後の熱処理昇温にのみ利用することもできる。また、樹脂シートの予熱にも利用できるように構成することも可能である。

　上記の圧空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、圧空手段と成形型の接合離反を可能にする。そして、冷却媒体を噴射して行う冷却手段を成形型周辺に配置して、上記加熱板の成形型からの離反後に、賦形体を保持した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の冷却工程を実施できるようする。
　なお、上記の冷却手段を配置せず、上記圧空ボックスの２種類の多孔群のどちらか一方、好ましくは吸気する多孔群を利用して、賦形体の熱処理後にバルブを切り替えて冷却媒体の噴射すように構成することは可能ではあるがが、この場合排気するポートを冷却してしまうので次のサイクルの加熱工程に支障を来たしやすく不都合である。
　なおまた、上記の冷却手段を上記圧空手段と一体に組み合わせてしまう方法も考えられるが、構造が複雑になり、また加熱、冷却の噴射と排気を互い遮り、均一かつ効率的な成形に支障をきたしやすい。一方、上記のように分離された冷却手段とすることにより、空間的な制約が少なくなり、冷却手段を強力な効果得られようするなど、設計の自由度が大きなものとすることができる。
　なお、圧空手段を上記のような構成にすることの効用については、後述の＜圧空手段について＞の欄で説明する。

　成形用の樹脂シートは、予熱され、賦形され、熱処理され、冷却手段により冷却され、離型される。成形終了後は、圧空手段、冷却手段、成形型は所定の位置に復帰しているようにする。
　なお、本発明の構成においては、賦形体の熱処理を可能にする条件設定が可能であることが必要であり、それはａ）賦形体へ向けて送出される高温気体による方法、ｂ）賦形体へ向けて放射される赤外線による方法、ｃ）加熱温調された成形型による方法により行われる。本発明においては、熱処理昇温はａ）の方法のみにより行ってもよく、ｂ）あるい
はｃ）の方法と合わせて行ってもよい。 b）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。c）の成形型については＜成形型についての欄＞で詳述する。a）、b）については＜圧空手段について＞の欄で詳述する。

　上記の全体構成例を図１に示す。この例は、プレス機底板上に成形型（成形型の集合構成体）６０が、プレス機天板に排気本体２１及び送気本体３１からなる圧空ボックス３０が固定され、成形型近辺に冷却手段４０が水平移動可能に配置された構成である。なお１００は成形材料の樹脂シートである。プレス機、予熱手段、高温圧縮気体生成装置等は本図から省かれている。
　本図では、予熱された樹脂シート１００が成形型構成体６０の上部に導入された状態を示しているが、この後圧空ボックス３０が降下して高温圧縮気体による圧空賦形と熱処理昇温を行う。このとき送出本体３１から高温気体が送出されるが、タイミングをはかり排気本体２１の排気バルブを開くと圧空空間の気体は排気更新され効率よく賦形体を加熱することができる。
　熱処理が終わって圧空ボックスが上昇した後、側方から冷却手段４０が、成形型構成体６０の上部に進行してきて冷却媒体噴射による賦形体の冷却がなされて、賦形体の離型が行われる。
　成形型構成体６０は、表面層６１と背後層（背後体）６２からなる成形型を、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６２は熱浸透率の大きな材料からなるものである。

　なお、圧空手段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。
　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。

　本発明の上記の装置構成は、本発明の発明者の下記の先行出願に関わる。本発明の発明者は、本出願と関わりのある製造方法及び成形型に関する特許文献９～１１に挙げた特許出願を行っている。そして、更にこれらに関わる成形装置の発明として、特願２０１１－４１２９４、特願２０１１－２５４６４０、特願２０１１－２５４６４１、特願２０１１－１６５０６８、特願２０１１－１６５０６７、特願２０１１－１６５０６９、特願２０１１－２０６５１６、特願２０１１－２０６５１５、特願２０１１－２０６５１４、の９件の出願を行っている。本発明は、上記記載順の後半４件の優先権を元にして出願行うものである。

＜圧空手段について＞　
公知の通常用いられる圧空ボックスの概念は、樹脂シートと挟んで成形型または成形型群を覆い、樹脂シートとの間に閉鎖空間をつくり、この閉鎖空間に圧縮気体を送り込んで圧空成形をおこなうための道具である。又圧空プレート相当する公知の道具は通常は熱板又
は加熱板と呼ばれ、成形材料の樹脂シートをその面に押圧又は吸着させて予熱し、次いでその面に設けた開口から圧縮空気を送り出して圧空成形を行う道具である。この加熱板には常温圧縮気体が導入され、それを細孔より送出し圧空成形が行われ、圧空気体は特熱板温度以下である程度加熱されるが、特別な高温度に加熱する構成にはなっていない。又この加熱板に特別な高温の加熱気体を導入しても、噴出開口付近の温度が変化し樹脂シートの予熱ムラがきるためそのような成形方法を採るには不都合である。

　本発明の装置構成と比較するために、上記の公知の圧空ボックスに加熱ヒーターを付加し、更に外部から高温圧縮気体を導入するようにしたものを用いた日本国特許４０５７４８７号に開示されている装置構成を図３に示す。この場合圧空手段は、樹脂シートとの接触予熱も行う加熱板がこれを兼ねるもので
、加熱板本体３１、加熱ヒーター３２、高温圧縮気体の導入管３３、送気孔３５、送気面３６からなるものである。本図では、加熱板３０の降下により圧空賦形を行って上昇した空間に冷却手段４０が進入し、気体噴射により賦形体１１０を冷却している状態を示したものである。冷却手段４０及び成形型６０については後述する。
　公知のこのような加熱板では、最初に送出される高温気体により多少の賦形体の加熱は行うことができても、閉鎖空間への高温気体の送出は継続させることはできず、効果的な熱処理を行うことはできない。また、この加熱板は樹脂シートの接触予熱も行うものであり予熱適温に調整されることが必要であり、連続成形プロセスで熱処理のために高温気体を繰り返し通過させれば加熱板面の温度不均一を招き均一な予熱ができず、予熱温度以上の高温で熱処理する装置としては良好なものではない。

　これに対して、本発明に属する第１の発明の構成に用いられる圧空手段は（圧空プレート又は圧空ボックス）は、圧縮気体を送気開口から成形型上部に向けて送出する第１の機構と、圧空空間に送出された気体を吸気開口から吸気して外部に排気する第２の機構を一体として有し、次の１）及び２）の構造、すなわち、
１）上記第１の機構として、その気体送出を上記圧空プレート内部又は圧空ボックス底内部に設けた分配空間から複数の送気開口を通じて分配送出するようにした構造、及び
２）上記第２の機構として、その吸気を複数の吸気開口を通じて、上記圧空プレート内部又は圧空ボックス底内部に設けた集気空間に収容して外部に導くようにした構造のうち少なくとも１つを用いた構成にする。
　このような圧空手段に用いる高圧気体は常温のものでもよく、又加熱されたものでもよい。高温に加熱された気体を用いようとする場合は、上記第１の機構にはできる限り熱浸透率の材料を用い、あるいは事前に高温気体を十分に通気して予備加熱することが必要である。
　高温圧縮気体を送出することにより、予熱された樹脂シートを冷やすことなく、或いは樹脂シートを予熱しながらあるいは予熱と殆ど同時に賦形することができ好ましい。そしてまた、賦形体の熱処理昇温をするか又はそれを助けることができ好ましい。

　上記の構成の圧空手段により、圧空空間の気体を更新しながら送気を続けることができ、圧縮気体による樹脂シート又は賦形体の加熱昇温又は冷却を目的にあわせ継続的に効率的に進めることができる。そして大きな賦形面に対してこの加熱昇温又は冷却を均一に行うことができ、又、成形面の部位あるいは、成形中の工程を追って任意に強弱をつけて加熱冷却行うことが可能となった。このような事が可能となった更なる効用については後述する。　　

　上記第１の発明に用いる圧空手段の一番簡素な具体例の１つを図４にて説明する。本図の圧空手段（圧空ボックス）は、その内部に上記分配空間のみを有し、集気空間を圧空ボックス内部に有しない形態である。
圧空手段３０は圧空ボックスで、送気本体（送気ポート）３１と、それぞれ排気流入開口
２５を有する排気流管群２８から構成され、外部から高温気体が導入管３３を通じて分配空間３４に導入され、多数の送出開口３５を通じ圧空空間３９に送出される。圧空空間３９中の気体は排気流入開口２５から取り入れ外部排気管２３を通じて排気される。本図では、送気及び排気を制御して行うためのバルブ等は省略されている。また開閉バルブの代わりに圧力弁を配して一定圧力を保ちながら排気を継続して行ってもよく、これを好ましい方法として採用することができる。例えば、外部排気管２３を廃して、各排気流管の外部開口に圧力弁を配してもよい。

　上記の別の例を図５について説明する。すなわち上記分配空間と上記集気空間の両方を備えたものであるが、図１とは少し構造の異なるものを採り挙げて説明する。
すなわち、予熱された樹脂シート１００が成形型６０の上部に導入された状態を示しているが、この後圧空ボックス３０が降下して、樹脂シート１００周辺部を成形収納ボックス６７に押さえつけて閉鎖した圧空空間３９を形成する。そして外部から導入される高温圧縮気体は、導入管３３及び気体分配空間３４を経由して送気孔３５から送出され圧空賦形がなされる。賦形と同時あるいは賦形直後に排気操作バルブ２３ｖを開くと、圧空空間３９の中の気体は排気流入開口２５、集気空間２４、排気管２３等を経由して外部への排気が行われるので、継続して高温圧縮気体の送出が行われ、賦形体の効果的な昇温熱処理が行われる。

　本発明に属する第２から第４の発明は冷却手段に関わり、これらの発明については＜冷却手段＞の欄で説明する。
　本発明に属する第５の発明として用いる圧空手段に、上記圧空手段の第１の機構の送気機構に加熱温調手段を付加する。　　　　　　　　　　　　　　　　
　この第５の発明は、終始安定な温度の高温気体を送出し、予熱された樹脂シートを冷やすことなく、或いは樹脂シートを予熱しながらあるいは予熱と殆ど同時に賦形することができ好ましい。そしてまた、賦形体の熱処理昇温をするか又はそれを助けることができ好ましい。
　この発明の具体例の１つは、既に図１及び図２にも示しているが、ここでは少し構造の異なる例を、図６にて説明する。本図は圧空ボックスのみを示したもので、圧空ボックスの下段に分配空間３４を、そして上段に集気空間２４を配し、下段の送気ポートを加熱するように加熱ヒーター３２を備えたものとなっている。そして、本図の圧空ボックスでは、気体流入管２８が、気体送出面を貫通して成形型に近い位置まで伸びていることが特徴である。
外部から導入される高温圧縮気体は、導入管３３及び気体分配空間３４を経由して送気孔３５から送出され圧空賦形がなされる。賦形と同時あるいは賦形直後に排気操作バルブ２３ｖを開くと、圧空空間３９の中の気体は排気流入管２８、排気管２３等を経由して外部への排気が行われるので、継続して高温圧縮気体の送出が行われ、賦形体の効果的な昇温熱処理が行われる。
　なお、この例では排気流入管の先端部は圧空ボックス壁よりも高く突出しているので、圧空ボックスを降下させたとき樹脂シートを突き刺してしまうことが懸念されるかもしれない。しかし、圧空ボックスの降下に先だって真空賦形を先行させればこの事象は全く問題にならない。
　本図の構造の圧空ボックスでは、終始安定な温度の気体を送気することができるのみならず、送出気体がより賦形体に近づいて循環しながら排出されることになるのでより効率的で均一な加熱昇温ができる。
　なお、このような態様は、排気流入管２８の代わりに送気孔３５を含む部分を個別あるいは複数集団で突出させて形成させてもよく同様の効果があり望ましい。

　上記第５の発明の他の例として圧空手段として圧空板を用いる例を図７に示して説明する。圧空板３０は、排気ポート２１と、加熱ヒーター３２が装着された送気ポート３１か
ら構成され、送気の分配空間３４の気体は排気ポート２１を貫通して設けた送気管３８を経由して圧空空間に送出される。本図では、外壁の高い箱体に収納された成形型集合体６０の上に予熱された成形材料シートを導入し、成形型側から真空吸引を作動させた後に、圧空板３０を降下させることにより、樹脂シート１００の成形面とは無接触で圧空空間３９を形成させた状態を示している。この後の操作工程は前記図６の場合と同様にして行うことができ、圧空板の送気面の温度にあまり関わりなく均質な成形体を得ることができる。

　なお、別の態様として、図７なおける排気ポート２１にも加熱ヒーターを設けて吸気面（送気面でもある）を賦形の予熱適温に温調するようにすれば、圧空板への接触加熱にて材料予熱も行うことは可能である。当然この場合は、送気管３８及び送気開口部３５は、吸気面への温度影響を最小限にすべく断熱材料用い、あるいはその構造を工夫する必要がある。

　本発明に属する第６の発明として用いる圧空手段に、上記圧空手段の第一の機構の送気機構の内部で導入した圧縮気体を２００℃以上の十分な温度に加熱して送出
する機能を備える事は好ましい。なお、上記の送出気体温度は２５０℃以上にできることが好ましく、３００℃以上にできることは更に好ましい。
具体的には、例えば上記送気ポートに付設するヒーター容量を大きくし、通気空間内で加熱体と空気の接触面積を多くする方法が好ましく採用できる。より具体的には、例えば図６の分配空間部を多孔金属等の材料で構成すればよく、あるいは同空間部に金属等の粒状物を充填すればよく、この方法は好ましい。
この第６の発明により、外部装置を不要にし、成形装置がコンパクトにし、操作で取り扱いが容易にし、装置の耐久性を格段に向上させてくれる。成形サイクルに合わせ、高温気体を外部から間欠的に導入する方法は熱エネルギー損失が大きく、バルブ等の耐久性を損ない易い。

　本発明に属する第７の発明として用いる圧空手段には、その成形型対向面が２００℃以上に加熱保持が可能で、且つ赤外線放射率が０．８以上であるようにする。なお、上記の対向面温度は２５０℃以上に保持できることが好ましく、３００℃以上に保持できることは更に好ましく、赤外線放射率が０．９以上であることが好ましい。上記の成形型対向面は、具体的には例えば図１、図２、図６の気体送出面がこれに相当する。当該面の赤外線放射率を向上させるには例えば、市販の赤外線放射塗料を塗布し、加熱ヒーターで当該面を加熱すればよい。但し、図１、図６そのままでは、表面まで加熱ヒーターの熱が届き難く、ヒーターを接近させるか、上記第６の発明の説明で述べた多孔熱伝導材料の利用等の工夫が望ましい必要な場合もある。
　この第７の発明により、圧空手段に常温気体を送気する場合でも、樹脂シートの予熱あるいは予熱補助を行うことができ、そして賦形体の加熱昇温を行うことができる。又加熱気体の送気を行う場合でも、樹脂シートの予熱あるいは予熱補助の助成を行い、そして賦形体の加熱を助勢し成形プロセスを高速で進めることができる。

　前記各図の例のような圧空手段は下記の様に態様を変更してもよく、これらの変更は好ましく利用できる。
１）排気本体２１に最初は常温の圧縮気体を導入して排気流入管２８から送気して圧空賦形を行い、その後排気ポート２１により排気をしながら、送気本体３１から高温圧縮気体を送出し熱処理を行うように操作できるように構成してもよい。この構成は非常に薄いシートなど過熱に敏感な成形材料の賦形に適する。　
２）前記各図の基本構造をほぼそのままにして、排気本体２１と送気本体３１の機能を入れ替えて、２１を送気本体として、３１を排気本体として構成してもよく、好適に利用することができる。
３）圧空空間から排気操作を行うはバルブを設けず特定の内圧を保ちながら排気が行われるような弁機構を設けてもよい。その場合は、圧空賦形の圧力は低下するがそれを見込んで装置設計すれば問題はない。
４）送面３６又は吸気面２６は必ずしも平面でなくてもよい。特に、送気孔部分あるいは排気流入管の口部分は他より突出していてもよく、あるいは後退していてもよい。成形型の形状合わせ高低差をつけることにより、効果的にあるいは均一に加熱あるいは冷却でき非常に好ましい。

　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２００～６００℃であることが望ましい。延伸ＰＥＴシートの予熱温度は９０～１００℃程度が適正であるが、これに対してノズル３５から送られる気体温度は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加熱されたものが利用される。なお、これらに水分を含んだ乾燥過熱蒸気も好ましく利用できる。

　上記のような圧空ボックスは、本発明者を発明者とする出願２０１１－４１２９４に開示しているもの等を更に改良したものであり、下記のような効用がある。１）任意に継続して高温気体を送出することができ、迅速かつ効果的に熱処理昇温ができる。２）全成形面均一な温度で熱処理ができる、均一で精度の高い成形品を得ることができる。３）最適の加熱冷却の条件設定ができ、成形サイクルを短くすることができる。４）応用できる成形材料も広くなり応用製品を大きく広げることができる。５）強力な加熱処理ができ、その結果利用できる成形型構成の設計自由度を大きく広げることができる。簡易で低価格成形型も利用できるようになるなどの効用がある。

＜冷却手段について＞
　本発明の構成に用いる冷却手段は、冷却媒体を噴射して冷却を行うものであり、成形型又は成形型群の全上面積を有効に冷却できるものであればどのようなものも利用できる。例えば、特許４０５７４８７号公報に開示されているものであるが、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も利用できる。しかし、こうした公知の一般的な手段では、大きな賦形体や多数個採り成形の賦形体を、強力にかつ均一に冷却する能力が十分とはいえず、本発明に属する第２、第３、第４の発明に関わる冷却手段が好ましい手段として用いられる。

　本発明に属する第２の発明として、用いる上記冷却手段を、冷却用気体を導入して複数の噴射開口から成形型上部に向けて噴射する第３の機構と、この機構と一体となり、この噴射された気体を分流又は整流して外部に排気する第４の機構により構成する。
なお、上記第４の機構において排気通路を上記噴射ノズルの背後（成形型からより遠い位置）に設けることは好ましい。
　上記の「整流」は、噴射対象空間にこもりやすい気体を外部に逃がすための道筋をつけることであり、より具体的には固体物体により排気通路を形成する方法や、線状に気体流あるいは液体流体を噴射することによりを通路形成することができる。
　なお、このような排気通路は上記冷却手段の側面方向に沿って設けることが好ましく、それにより上記圧空手段への排気吹きつけを避けることができる。
いこの第２の発明の構成により、賦形体を全面均一にそして強力に冷却することがで、又短時間に冷却工程を終了させることができる。

　上記第２の発明の具体例の１つを図に示して説明する。図８の冷却手段４０は、フレー
ム４６に櫛状に組つけた配管内部の分配空間４３との配管下部に均等配置で付設させた多数個の噴射ノズル４４から構成した上記第３の機構（噴射ポート）と、配管間隙４７と井桁状フレーム４６で構成する上記第４の機構（排気ポート）からなる。導管４２から導入され、噴射ノズル４４から噴射された冷却用気体は、賦形体１１０面で反射し排気ポートを経て上部へ排気される。なお、この構造の冷却手段では、この手段の上部で水平方向に排気流れをつくるべく、上部に間隙を開けて水平板を敷設するか、あるいは別の水平方向噴射流を加えたりすることは好ましい。

　上記第２発明の別の具体例を図９に示して説明する。図９の冷却手段４０は、気体導入管４２、分配空間４３、噴射ノズル４４からなる上記第３の機構（平板状の気体噴射ポート４１）と吸気スリット４８ｉを有する排気チャンネル４８を有する排気ポートすなわち上記第４の機構から構成されている。噴射空間に噴射された冷却用気体は、吸気スリット４８ｉから取り込まれ、チャンネル形状の水平排気路４８を経由して水平方向側面に排気される。

　上記第２発明の更に別の具体例を図１０に示して説明する。図１０の冷却手段４０は、気体導入管４２、分配空間４３、噴射ノズル４４からなる上記第３の機構（平板状の気体噴射ポート４１）と複数の噴射ノズル４４の間に形成される空間すなわち水平排気路４８と水平噴射ノズル４９からなる上記第４の機構から構成されている。水平噴射ノズル４９から噴射された高速の直線状の噴射流は、水平排気路４８の空間にある気体を側面方向に押し出し、そしてまた噴射流の表面で冷却気体を引き込んで側面方向に排気する働きにより水平排気路４８を完成する。なお、水平噴射ノズル４９からの噴射流体は気体でもよく又水等の流体でもよい。

　本発明に属する第３の発明として、用いる冷却手段の上記第３の機構が、冷却用気体を機構内部の分配空間に導入して噴射開口から成形型上部に向けて分配噴射するようにしたものであり、上記第４の機構が、この噴射された気体を複数の吸気開口を通じて機構内部の集気空間に吸気して外部に排気するようにする。
　なお、分配空間は噴射開口の背後（すなわち成形型から遠い位置）にあることが好ましい。なお又、集気空間は集気開口の背後（すなわち成形型から遠い位置）にあることが好ましい。なお又、分配空間及び集気空間はそれぞれ噴射開口及び吸気開口の何れよりも成形型から遠い位置にあることが好ましい。
この発明により、望むように整理して効率的に排気を進めることができ、効率に強力な冷却を行うことができる。

　この発明の具体例を図１１に示して説明する。図１１の冷却手段４０は、気体導入管４２、分配空間４３、噴射ノズル４４からなる噴射ポート５１すなわち第３の機構と、スリット状の流入口４７ｉを有する垂直排気路４７、及び水平排気路４８を有する排気ポート４５すなわち第４の機構から構成される。噴射気体は賦形体面で反射し、気流ガイド面４５ｇで行く手を阻まれ、ガイドされスリット状の吸気開口から吸い込まれ、最後は側面に排気される。　

　本発明に属する第４の発明として、物理的強制排気手段を付設する。物理的手段には排気の下流で吸引を行う方法、中流又は上流で加圧する方法等があり、また、こうした物理的手段は個体を用いてもよく液体を用いてもよい。具体的には例えば排気側にブロウワーのような吸引装置をつけてもよく、又上流側から高速の流体吹き込んで吸引力をつくり排気を促してもよく、こうした方法は好ましく用いられる。
　この発明により、大面積の賦形体の冷却をより強力に且つ均一に行うことができる。そしてその結果、成形サイクルをより短くすることができる。

　その具体例の1つを図１２に示して説明する。図１２の冷却手段４０は、気体導入管４２、管状の分配空間４３、噴射ノズル４４からなる噴射ポート５１すなわち第３の機構と、スリット状の流入口４７ｉを有する垂直排気路４７、水平排気路４８、及び噴射ノズル４９を有する排気ポート４５すなわち第４の機構から構成される。噴射ノズル４９からの噴射は水平排気路４８内部に強力に直線状気流がをつくり、周辺の気体を吸い込み、側面方向への排気を促進する。

　上記とは別の具体例を図１３に示して説明する。図１３の冷却手段４０は、気体導入管４２、平板状の分配空間４３、噴射ノズル４４からなる噴射ポート５１すなわち第３の機構と、噴射ノズル４４の柱間（同ノズルの開口先端より背後の位置）の空間と、この空間に噴射ノズル４９から直線状気流を吹き込んで水平排気路４８を形成させる第４の機構が先ず構成される。そして、更に揮発性液体導入管Ｖ、アトマイジング気体の導入管Ｖ２、液体噴霧ノズルＶ３からなる新たな機構（以下第５の機構と称することとする）が付加された構造となっている。
　この冷却手段では、噴射ノズル４９は、前記等と同様に効果的に排気を促進してくれるが、更に水などの揮発性気体を噴霧するような場合はその揮発冷却も促進してくれる。この場合、噴射ノズル４４、噴射ノズル４９、液体噴霧ノズルＶ３の作動は任意に間欠的に作動させれば効果的である。
この冷却手段では非常に強力な冷却を行うことができる。このような構造に限らず、揮発性気体を賦形体に噴霧するする手段は単独で用いても、気体噴射冷却と併用しても非常に好ましい。

　本発明の冷却手段に用い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望ましい。

　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。

　上記の新規の構造の冷却手段は、本発明者の先行出願である特願２０１１－２０６５１６、特願２０１１－２０６５１５、特願２０１１－２０６５１４、に記載されており、本出願はこれらの記載を元とするものである。

＜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、本発明に属する第８の発明として、装置構成に用いられる成形型は、熱浸透率（ｋＪ／ｍ^２ｓ^１／２Ｋ）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。　　　　　　　　　　　　
　なお、上記材料の熱浸透率は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、上記の材料のみによる単一構成であってもよく、又上記材料を表面層とする任意の複合構造であってもよい。あるいは又、このような材料の表面層を有する成形型は、表面層自体が発熱するようにしたもの、あるいは表面層の背後全面に密着して表面層を加熱温調する層、あるいは蓄熱層を設けた構成のものを好ましく利用できる。この場合、背後層あるいは温調機構の背後は特定されず、又背後層はなくてよい場合もある。

　なお、熱浸透率が上記の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等に開示しているものであり、また優先権の元にある前記５件の出願の装置構成にはそれらが好適に利用できることが記載されている。 

　更に、本発明に属する第９の発明として、上記の成形型は更に、熱浸透率（ｂ値）が１５以下の材料によりなる表面層と熱浸透率（ｂ値）が表面層のそれより大きな材料からなる背後体からなることが好ましい。
　なお、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く、又背後層のそれは５を超えることが望ましく１０超えることが更に望ましい。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。また、表面層の厚みは概ね均一であることが好ましい。　　　　　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い。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　更に、本発明に属する第１０の発明として、上記の成形型は更に、上記の材料からなる表面層を背後から温度調整する手段を備えたものが好ましい。このためのより具体的な好ましい方法として、１）表面層に密着し、より大きな熱浸透率を有する背後層に温調機構を付加する方法、２）表面層の背後に略全面に密接して均一温調手段を設ける方法、３）表面層自体を発熱させる方法。４）表面層の全背後に密着した蓄熱層を設ける方法などがある。この温調には、電熱ヒーターを用いる方法、熱媒を用いる方法等、公知のどのような方法できる。しかし、本発明では加熱側の温調であることが好ましい。
　上記１）の場合は、この背後層又背後体の何処に温調手段を付加してもよく、層中に設けてもよく、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。又上記２）および３）の場合は、この場合は背後層に特に限定はなく、又背後層がなくてもよい。なお、２）の場合は、表面層の背後全面に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も含まれる。この２）、３）、４）の成形型は特願２０１１－１６５０６９に開示しているものである。　　　　　　　　　　　　　　　

　図１４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。

　図１５に上記２）の構造の例を示す。成形型本体６０は、上記の所定の熱浸透率を有する表面層６１の背後に発熱層６５を有し、さらにその背後の背後他６２からなる。６３は真空排気孔、６４は排気通路、６６はリード線を示す。より具体的には、例えばセラミックス等を背後体とし、その上に面状発熱体を敷き詰めて貼り、更にその上に前記所定の熱浸透率を有する材料により表面層を形成させればよい。面状発熱体を貼る代わりに、背後体の上にニッケル系抵抗体金属をメッキしてエッチングし発熱体層を形成させてもよい。表面層材料としてはエポキシ樹脂、弗素樹脂、ポリイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱樹脂などを挙げることができる。なお図示はしていないが、背後体と表面層を通じ成形面に微細な熱電対先端を露出させて製作した成形型は、成形工程の管理に好都合である。

　＜成形方法について＞
前記した本発明の装置を用いて成形品を製造する方法は特に限定するものではないが、本発明に属する第１１の発明として、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好ましく実施することができる。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。

　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の成形方法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）

（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^－１ｍ^－１Ｋ^－１）、ρ； 密度（ｋｇｍ^－３）、Ｃ；　比熱（Ｊｋｇ^－１Ｋ^－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。 

（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／ｍ^２ｓ^１／２Ｋ）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。

（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。 

　延伸ＰＥＴシートの熱処理を伴う成形を行った。
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倍一軸延伸シート（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；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　圧空能力１０ｔｏｎの枚葉真空圧空成形機に、下記の圧空ボックス、冷却手段、成形型を装着し本発明の構成とした。先ず圧空ボックスは、図１及び２に示す構造で、アルミニウム製で有効内寸法３３０×５５０ｍｍのボックス体６７の中に、炭素鋼製の高温送気本体３１と低温送排気本体（送気機能は必要でない場合もある）２１を構成した。そして気体送排出面３６には間隔３０ｍｍの碁盤格子の交点毎に径１φｍｍの高温気体の気体送出孔３５を穿ち、また図２に示す配置で気体送排出通路（送気機能は必要でない場合もある）２８を設けた。低温送排気本体２１及び気体送排出通路２８は、低温気体による圧空賦形及び圧空空間からの排気の機能を有する。高温送気本体３１及び気体送出孔３５は高温圧縮気体を圧空空間に送出する機能を有する。
　なお、送排気面３６には、赤外線放射塗料を塗布した。
　次いで冷却手段は、図１１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４３の間に設けた通路４５から吸い込み水平方向に排気する方式で、有効寸法３３０×５５０ｍｍのものを使用した。
　成形型は、図１５の６０に示す表面層／背後層方式のもので、アルミニウムアルミニウムＡ５０５２を背後層とし、その上にＰＥＥＫ樹脂（ｂ値は０．３５）０．１５ｍｍの表面層をコーティング焼成法で形成させたものを使用した。この型の成形物は深さ直径９０ｍｍ、深さ３０ｍｍの丸皿形状物で、成形型外寸を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５ｍｍ低くなるようにし、又側壁とは１ｍｍ間隙を設けた。
　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圧空ボックス側壁から挿入し内部の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；
　樹脂シートを５５０℃設定の予熱オーブンで９秒間保持することにより樹脂シートの予熱を行い、これを成形型上部に移動させた。なお、シート予熱温度は９５℃であった。成形型は、固定板からの加熱により成形面予熱温度を１６０℃にしておいた。圧空ボックスへ、約４５０℃、元圧力０．４ＭＰａの加熱空気を導入し、高温送気本体３１からの送出を開始すると同時に成形型収納ボックス側の真空吸引を作動させることにより、１．０秒、圧空圧０．４ＭＰａ、真空圧空賦形を行った。次いで、低温送排気本体２１から制限しながら排気を作動させて、加熱空気の送出を続けることにより、圧空圧０．２ＭＰａで２．５秒間、賦形体の熱処理昇温を行った。圧空温度は２８０℃になり、熱処理温度（界面到達温度）は１８３℃に達した。なお、現象として賦形時に上記型表面温度は瞬間的に約１６０℃を若干下回る温度に低下したが、すぐに昇温してこの温度になった。
熱処理昇温後、圧空ボックスを上昇させ、冷却手段作を賦形体上空部に移動させ、５秒間、空気噴射による冷却を行い、離型をおこなった。　離型時に表面（界面）温度は約１３０℃に低下していた。　　　　　　　　　　　　　　　

４）比較テスト；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　上記の条件で低温送排気本体２１からの排気を行わずに高温送気本体３１からの送気による賦形と熱処理を行ったところ界面到達温度到達温度は１６５℃程度で、圧空時間を延ばしてもあまり効果がなかった。また離型時に変形し、良好な形状の成形品とはならなかった。この条件設定では熱処理効果は不十分であることを意味している。（なお、この昇温には送排気面３６からの赤外線放射も加味されている。　　　　　　　　　　　　　　

５）成形結果；
　得られた成形品は良好な形状、透明なものであった。１４０℃のシリコンオイルに２分間浸漬の耐熱試験を行い、変形、目立った収縮はなく、耐熱性の優れたものであった。使用した圧空ボックスでは、高温気体による熱処理昇温が容易であることがわかった。
　なお、比較テストの条件、すなわち公知の圧空ボックスで可能な条件設定では効率的な熱処理効果はあげられないことがわかった。

　実施例１に示す装置構成で操作条件を変更して、同じ延伸ＰＥＴシートの熱処理を伴う成形を行った。ここでは常温圧縮気体により圧空賦形おこなった。
１）成形方法と成形条件；
　実施例１と同様の方法で樹脂シートを９５℃に予熱し、また成形型はその表面温度を１６５℃に予熱して使用した。圧空ボックスへは、　約４５０℃、元圧力０．４ＭＰａの加熱空気を導入できるようにした。また、送排気面３６は、導入気体とほぼ同温度に調整し、赤外線の放射が十分なされるようにした。
樹脂シートの予熱後、先ず常温圧縮空気を排気本体２１に導入して開口２５から送気可能にして真空圧空賦形を行った。真空圧空賦形は１．０秒、圧空圧０．４ＭＰａであった。その後、高温送気本体３１から高温気体の送気を開始すると同時に、排気本体２１の動作を切り替えて排気を可能に作動させて、熱処理昇温を行った。熱処理昇温は３．０秒で、圧空圧０．２ＭＰａであった。このとき、圧空温度は約２８０℃になり、熱処理温度（界面到達温度）１８１℃に達した。賦形時に上記表面温度は瞬間的に約１５０℃に低下したが、昇温が始まりこの温度になった。熱処理昇温後、圧空ボックスを上昇させ、冷却手段作を賦形体上空部に移動させ、５秒間、空気噴射による冷却を行い、離型をおこなった。
　離型時に表面（界面）温度は約１３０℃に低下していた。　　　　　　　

２）比較テスト；上記の条件で低温送排気本体２１からの排気を行わずに　高温送気本体３１から高温気体の送気をおこなった。成形型表面の温度回復が遅く、熱処理時間を延ばしても予熱温度１６５℃をすこし超える程度にしか成らなかった。　　　　　　　　　　

３）成形結果；
　実施例１と同様に良好な成形品が得られた。また熱処理が効率よく行われることがわかった。

　実施例１に示す装置構成で操作条件を変更して、同じ延伸ＰＥＴシートの熱処理を伴う成形を行った。ここでは、樹脂シートの予熱に予熱オーブンを使用せず、圧空ボックスを用いて予熱と賦形をほぼ同時に進行させた。
１）成形方法と成形条件；
　樹脂シートの予熱；予熱されていないシートを圧空ボックスの下に導入し、予熱と賦形を同時進行させた。このために、高温送気本体３１から高温気体の送気を、序々に時間をかけておこなった。この場合、予熱源して高温気体の他に送排出面３６から赤外線放射も利用されている。
　成形型は表面温度が１６０℃になるように予熱したものを使用し、圧空ボックスへは、約４５０℃、元圧力０．４ＭＰａの加熱空気を導入して送気し賦形と,処理昇温を行った。なお、送排気面３６は、導入気体とほぼ同温度に調整して使用した。真空圧空賦形（シートの予熱も含む）は、４秒で、圧空圧は０．４ＭＰａであった。その後、低温送排気本体２１からの排気を作動させて、高温送気本体３１から高温気体の送気を続け、熱処理昇温を行った。熱処理昇温は、２．５秒間、圧空圧０．２ＭＰａで、圧空温度は約２８５℃であった。熱処理温度（界面到達温度）は１８６℃となった。なお、賦形時に上記表面温度は瞬間的に約１５０℃に低下したが、昇温してこの温度になった。
この後、冷却手段を移動させ、常温空気による噴射冷却を５秒間作動させ離型を行った。離型時に表面（界面）温度は約１３０℃に低下していた。　　　　　　　

２）成形結果；
　予熱オーブンを有しない、比較的に簡易な装置でも本発明を有効に実行できることを確認した。　　　　　　　　　　　　　　　　

　図１１に示す冷却手段を用い、図７の装置構成で、延伸ＰＥＴシートの熱処理を伴う成形を行った。なお、図７は成形過程の途中状態を示したものである。
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倍一軸延伸シート（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；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　圧空能力　１０ｔｏｎの枚葉真空圧空成形機に、下記の圧空プレート、冷却手段、成形型を装着し図７の構成とした。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　圧空プレート３０については、排気ポート２１に炭素鋼製で有効寸法３３０×５５０ｍｍの予熱面すなわち送気面３６を作り、間隔３０ｍｍの碁盤格子の交点毎に径１φｍｍの気体排出孔２５を穿ち、一方送気ポート３１には高温気体の気体送出孔３８を設けた。排気ポート２１及び気体排出孔２５は、樹脂シートの予熱時の吸引固定および、圧空空間からの排気の機能を有する。なお、実施例では、このポートに常温圧縮空気を導入送出し低温空気による圧空賦形も行えるようにした。送気本体ポート３１及び気体送出孔３８は高温圧縮気体を圧空空間に送出すし圧空賦形および賦形体の加熱昇温の機能を有する。　　
　冷却手段は、図１１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４４の間に設けた通路４７から吸い込み、水平方向に排気する方式で、有効寸法３３０×５５０ｍｍのものを使用した。　　　　　　　　　　　　
　成形型は、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Ａ５０５２を背後層とし、その上にジルコニヤ（ｂ値は２．８）０．３ｍｍの表面層を溶射コーティングで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１５個をヒーター内包の固定板に固定し、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５ｍｍ低くなるようにし、又側壁とは１ｍｍ間隙を設けた。温度測定は、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；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　樹脂シートを、９５℃に設定した予熱面すなわち送気面３６に２秒間吸着させ予熱を行った。次いで、圧空プレートを降下させ成形型収納箱に押圧し、ポート２１から低温空気を送出し、圧力０．４ＭＰａ、１．５秒間の真空圧空賦形を行った。次いで、排気ポート２１からの送気を排気に切り替え、送気ポート３１には外部から３３０℃、元圧０．４ＭＰａの加熱圧縮空気を導入して、開口３５からの送気を開始し、賦形体の熱処理昇温を２．５秒間行った。このとき圧空空間温度は２８８℃に到達し、熱処理温度（界面到達温度）は１８７℃に達した。上記表面温度は賦形時には瞬間的に約１６０℃以下に低下したが、昇温してこの温度になった。次いで冷却手段を導入して５秒間噴射作動させた離型を行った。離型時に表面（界面）温度は約１４０℃に低下していた。なお、成形型は表面温度を１６３℃に予熱したものを用いた。また送気ポートは予め３３０℃に加熱しておいて使用した。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

４）比較テスト；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　上記の条件で低温送排気本体２１からの排気を行わずに高温送気本体３１からの送気による賦形と熱処理を行ったところ界面到達温度到達温度は１６５℃程度で、圧空時間を延ばしても効果がなかった。また賦形体は離型時に変形し、良好な形状の成形品とはならなかった。この条件設定では熱処理効果は不十分であることを意味している。　　　

５）成形結果；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　得られた成形品は良好な形状、透明なものであった。１４０℃のシリコンオイルに２分間浸漬の耐熱試験を行い、変形、目立った収縮はなく、耐熱性の優れたものであった。使用した圧空プレートでは、高温気体による熱処理昇温が容易であることがわかった。　　
　なお、比較テストの条件、すなわち公知のいわゆる加熱板で可能な条件設定では、効率的な熱処理効果はあげられないことがわかった。　　　　　　　　　

　実施例４とほぼ同じ構成で、同例とは異なる操作方法により延伸ＰＥＴシートの熱処理を伴う成形を行った。ここでは、樹脂シートの予熱を別途に準備してある加熱オーブンでおこなった。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
１）成形材料；実施例４と同じものを使用した。　　　　　　　　　　　　　
２）成形装置；実施例４と同じものを使用した。ただし、圧空プレート３０の排気ポート２１からの圧空賦形送気は行わず、送気フレートからの高温気体送気により賦形を行うようにした。また樹脂シートの予熱には別途に準備した加熱オーブンを利用した。　　　　

３）成形方法と成形条件；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　成形型は成形面を１６０℃、送気ポート３１は３３０℃に温調しておいて使用した。先ず、樹脂シートを５５０℃の予熱オーブンで９秒間予熱して移動させ、成形型上部に乗せた。なお、シート予熱温度は９５℃程度である。次いで圧空プレートを降下させたが、加熱板の降下接触直前に０．３秒先行させて、成形型による真空賦形を作動させた。図７はこの時の状態を示すものである。次いで、外部から３３０℃、元圧０．４ＭＰａの加熱圧縮空気を送気ポート３１に導入して開口３５送出し、１．５秒間の圧空賦形行った。そしてその気体送出を続けながら、排気ポート２１からの排気をさせ、２．５秒間の熱処理昇温を行った。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
以下は、実施例１と同条件で同様にして成形を行った。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

４）成形結果；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　得られた成形品は良好な形状で、耐熱実施例１と同様に高いものであった。なお、加熱板との接触がないので、多数排気孔跡、送気孔跡、面の傷マーク等を写していない利点もあった。このような特異な構成でも、高温気体による熱処理昇温が容易であることがわかった。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　なお、本構成には次のような、利点も挙げることができる。１)予熱にかかわらないので、任意の温度設定ができ、可能条件を大きく広げる。２)予熱にかかわらないので、可能な構造構成を大きく広げることができる。

　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。

３０　圧空手段（圧空プレート又は圧空ボックス）
　　　２１　排気本体（排気ポート）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　２２　加熱ヒーター　　　　　 
　　　２３　排気管　　　　　 
２３v 操作バルブ又は圧力弁　
　　　２４　集気空間
　　　２５　吸気開口
　　　２６　吸気面
　　　２７　断熱材
　　　２８　吸気導管
　　　３１　送気本体（送気ポート）
　　　３２　加熱ヒーター
　　　３３　圧縮気体の導入管
　　　３４　送気の分配空間
　　　３５　送気開口（孔）
　　　３６　送気面（吸気面と同じ面である場合もある）　　　　
　　　３７　圧空ボックス壁
　　　３８　送気管　　
　　　３９　圧空空間　
４０　冷却手段　
　　　４１ 冷却用気体の送気ポート側（第３の機構）　　　　　　　　
　　　４２　冷却用気体の導入路　
　　　４３　分配空間　　　
　　　４４　噴射開口又は噴射ノズル　　　　　　　　　　
　　　４５　排気ポート側（第４の機構）
　　　４５ｇ気流ガイド面　　　　　　　　　　
　　　４６　フレーム　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　４７　吸気通路　（垂直排気路）
　　　４７ｉ吸気開口（孔又はスリット）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　４８　排気通路　（水平排気路）
　　　４９　線状気流の噴射ノズル　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　４９‘　圧縮空気導入路
６０　成形型（又は成形型集合構成体）
　 　 ６１　表面層　　　　　　　　　　　　
　　　６２ 背後層（背後体）
　　　６３ 真空排気孔　　　　　　　　　　
　　　６４　排気通路
　　　６５　加熱熱媒通路又は加熱ヒーター　　　　　　　　　
　　　６６　成形型集積プレート
　　　６７　成形型収納ボックス　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　６８　リード電線　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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（水等）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Ｖ１　噴射液体管　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Ｖ２　噴射気体管　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Ｖ３　噴霧ノズル

Claims (12)

1. 圧空成形の可能な熱成形機において、圧空プレート又は圧空ボックス（両者合わせて以下「圧空手段」と称する）として、圧縮気体を送気開口から成形型上部に向けて送出する第１の機構と、圧空空間に送出された気体を吸気開口から吸気して外部に排気する第２の機構を一体として有し、次の１）及び２）の構造、すなわち、
   １）上記第１の機構として、その気体送出を上記圧空プレート内部又は圧空ボックス底内部に設けた分配空間から複数の送気開口を通じて分配送出するようにした構造、及び
   ２）上記第２の機構として、その吸気を複数の吸気開口を通じて、上記圧空プレート内部又は圧空ボックス底内部に設けた集気空間に収容して外部に導くようにした構造のうち少なくとも１つを用い、
   更に、冷却媒体を噴射して行う冷却手段を成形型周辺に配置して、上記圧空手段の成形型からの離反後に、成形型の上部空間に進行させ、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熱可塑性樹脂シートの成形装置。
2. 上記冷却手段が、冷却用気体を導入して複数の噴射開口から成形型上部に向けて噴射する第３の機構と、この機構と一体となり、この噴射された気体を整流して外部に排気する第４の機構からなることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。　
3. 冷却手段の上記第３の機構が、冷却用気体を機構内部の分配空間に導入して噴射開口から成形型上部に向けて分配噴射するようにしたものであり、上記第４の機構が、この噴射された気体を複数の吸気開口を通じて機構内部の集気空間に吸気して外部に排気するようにしたものであることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の成形装置。
4. 冷却手段の上記第４の機構において排気を促進する物理的手段を付加したことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の成形装置　
5. 上記圧空手段の第１の機構の送気機構に加熱温調手段を付加することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の成形装置。
6. 上記圧空手段の第１の機構の送気機構の内部で導入した圧縮気体を２００℃以上の十分な温度に加熱して送出 する機能を備えていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の成形装置。
7. 上記圧空手段の成形型対向面が２００℃以上に加熱保持が可能で、且つ赤外線放射率が０．８以上であるようにしたことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の成形装置。
8. 成形型として、熱浸透率（ｋＪ／ｍ^２ｓ^１／２Ｋ）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を特徴とする請求項１から７の何れかに記載の成形装置。
9. 成形型として、熱浸透率（ｂ値）が１５以下の材料によりなる表面層と熱浸透率（ｂ値）が表面層のそれより大きな材料からなる背後体からなることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の成形装置。
10. 成形型として、上記の材料からなる表面層を背後から温度調整する手段を備えたものを用いる事を特徴とする請求項１から９の何れかに記載の成形装置。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載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、シートの予熱温度以上の高温で熱処理する熱処理工程
    、そして冷却工程を遂行する熱可塑性樹脂シートの成形方法。
12. 上記賦形体を高温で熱処理する方法として、１）上記高温気体を賦形体に噴射して行う方法、２）賦形体に赤外線照射して行う方法、そして３）上記成形型表面を高温に加熱しておいて賦形を行う方法のうち少なくとも1つを用いること特徴とする請求項１１に記載の成形方法。

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