JP5954700B2 - 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。 The present invention relates to a method for producing a thermoformed article 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、通常の熱成形で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。
The thermoforming method is a method in which a preheated thermoplastic resin sheet or film is formed on a mold by pressing or vacuuming and then released, but in normal thermoforming, the shaped body is cooled by a low-temperature mold. It is released in the state. As a mold material, a material such as aluminum or zinc alloy that is lightweight and has good workability and good thermal conductivity is used, and it 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(特許2141026)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)特公平06−16609も、特定の成形材料の成形で、雌雄型の片方を高温にして成形し、他の低温の型を嵌め込んで成形体を冷却する方法を開示している。
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。
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11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 (Patent No. 2141026) shows a method of forming with a high-temperature female mold, taking it into a low-temperature male mold fitted thereto, cooling and releasing the mold. It can be said that it is a method of transferring the mold (4). Similarly, deformation and wrinkling of the molding become a problem, 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.
(6) Japanese Patent Publication No. 06-16609 also discloses a method of molding a specific molding material by molding one of the male and male molds at a high temperature and fitting another cold mold to cool the molded body. .
(7) The method disclosed in Japanese Patent No. 4057487 relates to thermoforming of a crystalline resin, and a sheet preheated in contact with a heating plate is compressed and shaped with hot air passing through the heating plate and a molding die. Then, 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. In addition, the disclosed cooling means makes a wide area uniform. It cannot be cooled 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 11 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、また均一で良好な状態の成形品が得られる成形装置と成型方法を提供しようとするものである。 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 molding apparatus and a molding method that can perform thermoforming for releasing at high speed and efficiently continuously, and obtain a molded product in a uniform and good state.
(1)樹脂シートの熱成形装置において、雌型と雄型の何れか型の成形面に噴射孔を設け冷却用気体と加熱用気体の少なくとも何れかを噴射する機能と、噴射気体を賦形体全面に拡散するための空間形成機能を持たせた型(以下噴射型と云う)とこれに対応する他の型(以下保持型と云う)からなる雌雄成形型、そして上記気体噴射型への圧縮気体導入手段を備え、樹脂シートの賦形後に賦形体から離反した距離にある上記噴射型成形面から上記気体を噴射させて上記保持型に保持されている賦形体を加熱又は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、本発明においては、「成形」は予熱から離型まで成形工程全体を示し、
また、「圧空成形」は圧空による「圧空賦形」の工程を含む成形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である。また、「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。
(1) In a resin sheet thermoforming apparatus, a function of injecting at least one of a cooling gas and a heating gas by providing an injection hole on the molding surface of either a female mold or a male mold, and shaping the injection gas A male-male mold comprising a mold having a space forming function for diffusion over the entire surface (hereinafter referred to as an injection mold) and another mold corresponding thereto (hereinafter referred to as a holding mold), and compression into the gas injection mold A gas introducing means is provided, and is configured to heat or cool the shaped body held by the holding mold by injecting the gas from the injection mold forming surface at a distance away from the shaped body after shaping the resin sheet. An apparatus for molding a thermoplastic resin sheet is provided.
In the present invention, “molding” indicates the entire molding process from preheating to mold release,
In addition, “pressure forming” indicates a forming method including a process of “pressure forming” by compressed air. In addition, compressed air is providing a gas pressure. Further, the “shaped body” indicates a molded product before release in a state of being held in the mold.
(2)上記保持型の成形面に賦形体を保持する手段を有す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。 (2) The molding apparatus according to the above (1), which has means for holding the shaped body on the molding surface of the holding mold.
(3)上記保持型が、少なくともその成形用表面が熱浸透率(b値)(kJ/m 2 s 1/2 K)が0.01〜25である材料により構成されたものであることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の熱成形型を提供するものである。
なお、ここでいう成形用表面の定義には、成形用表面に塗布される潤滑、離型等のための塗布剤、50μm以下の塗料あるいはメッキは除外される。
なお、表面層形成材料の熱浸透率は20以下であることが好ましく、15以下であることが更に好ましく、10以下であることが更にまた好ましい。
(3) At least the molding surface of the holding mold is made of a material having a thermal permeability (b value) (kJ / m 2 s 1/2 K) of 0.01 to 25. The thermoforming mold according to the above (1) or (2) is provided.
The definition of the molding surface here excludes a coating agent for lubrication, mold release, etc., paint or plating of 50 μm or less applied to the molding surface.
The heat permeability of the surface layer forming material is preferably 20 or less, more preferably 15 or less, and still more preferably 10 or less.
(4)上記賦形体保持型が、熱浸透率(b値)が20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(3)の何れかに記載の熱成形型を提供するものである。 (4) The shaped body holding mold comprises a surface layer made of a material having a heat permeability (b value) of 20 or less and a back body made of a material having a heat permeability (b value) larger than that of the surface layer. The thermoforming mold according to any one of the above (1) to (3), which is characterized in that it is provided.
(5)上記保持型に保持された賦形体を加熱する手段として、1)上記気体噴射型から加熱気体を噴射する手段、又は2)上記賦形体保持型を加熱して用いる手段の少なくとも1つを利用すること特徴とする上記(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。 (5) As means for heating the shaped body held by the holding mold, 1) at least one means for injecting heated gas from the gas injection mold, or 2) means for heating and using the shaped body holding mold The molding apparatus according to any one of the above (1) to (4) is provided.
(6)上記噴射型において、上記噴射孔から気体を噴射する機構に加え、噴射された気体を上記噴射孔とは別に設けた吸入孔から吸入して外部へ排気する機構を設けた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。 (6) In the injection type, in addition to a mechanism for injecting gas from the injection hole, a mechanism for injecting the injected gas from a suction hole provided separately from the injection hole and exhausting it to the outside is provided. The molding apparatus according to any one of (1) to (5) above is provided.
(7)上記噴射型において、1成形工程の途中で気体の種類を変更して噴射を行うことができ、上記の「噴射する機構」が途中から排気する機構として働き、上記の「排気する機構」が途中から噴射する機構としての働きをするように構成したことを特徴とする請求1から6の何れかに記載の成形装置。 (7) In the above injection mold, injection can be performed while changing the type of gas during one molding step, and the above “injecting mechanism” functions as a mechanism for exhausting from the middle, and the above “exhaust mechanism” The molding apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the molding apparatus functions as a mechanism for injecting from the middle.
(8)上記の雌雄成形型が、樹脂シートを挟んで接合した時に閉鎖された圧空空間が形成されるようにし、上記噴出型から気体を噴出させて圧空賦形賦形を行えるようにしたものであることを特徴とする上記(1)から(7)の何れかに記載の成形装置を提供するものである。 (8) The above-described male and female molds are formed so as to form a compressed air space that is closed when they are joined with a resin sheet interposed therebetween, and compressed air shaping can be performed by ejecting gas from the ejection mold. The molding apparatus according to any one of (1) to (7) is provided.
(9)上記(1)から(8)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。 (9) A resin sheet molding method using the molding apparatus according to any one of (1) to (8) above, wherein the resin sheet is preheated, shaped, and heat treated at a temperature higher than the sheet preheat temperature. The present invention provides a method for forming a thermoplastic resin sheet comprising a heat treatment step and a cooling step.
(10)賦形体を高温で熱処理する方法として、1)上記気体噴出型から加熱気体を噴出させる方法、又は2)上記保持型を加熱して用いる方法の少なくとも1つを用いること特徴とする上記(9)に記載の成形方法を提供するものである。 (10) As a method for heat-treating the shaped body at a high temperature, at least one of 1) a method of ejecting a heated gas from the gas ejection mold or 2) a method of heating and using the holding mold is used. The molding method according to (9) is provided.
本発明の特別な雌雄成形型を用いた装置構成には下記のような効用がある。
1)強力に賦形できるプレス賦形あるいは雄型アシスト(プラグアシスト)賦形と、高速の加熱そして又は冷却を組み合わせて成形を行うことができる。
2)特定の簡易な機構を付加して圧空賦形あるいは真空賦形も可能にすることができ、公知の雌雄型ではできないオフセット部分のある成形品の成形も可能にすることができる。
3)賦形体と接近位置で気体噴射を行うことにより、賦形体を強力にブロウ加熱、そして又はブロウ冷却ができ、熱処理を伴う成形のサイクルの短縮できる。
4)賦形体の各部位との均一な距離間隔で気体噴射を行うことができ、均一なブロウ加熱あるいはブロウ冷却が可能となり、均一成形品をえることができる。
5)雌雄型のいずれかに、特定の材料を用い、あるいは特定の材料を用いた特定の構造にすることにより、熱容量の小さな空気による賦形体の加熱あるいは冷却を効率よく行うことができる。
6)上記のような効果により、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。
7)上記の成形サイクル短縮、効率化は省エネ生産を可能にするものであり、応用できる成形材料対象を広げることができる。
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。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。
8)また、これまでは特殊な用途にかぎられる製品を、汎用品化することが可能となる。
例えば、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。ここで、この剛性を利用し成形品肉厚を減らし省材料とし、上記で得られる通常成形並の高速成形により、市販の通常成形品にとってかわることも可能である。
The apparatus configuration using the special male and female mold of the present invention has the following effects.
1) Molding can be performed by combining press shaping or male assist (plug assist) shaping capable of powerful shaping, and high-speed heating and / or cooling.
2) A specific simple mechanism can be added to enable pneumatic forming or vacuum forming, and it is also possible to form a molded product having an offset portion that cannot be achieved by a known male and female mold.
3) By performing gas injection at a position close to the shaped body, the shaped body can be subjected to strong blow heating and / or blow cooling, and the molding cycle with heat treatment can be shortened.
4) Gas injection can be performed at a uniform distance from each part of the shaped body, uniform blow heating or blow cooling is possible, and a uniform molded product can be obtained.
5) By using a specific material or a specific structure using a specific material for either of the male and female dies, heating or cooling of the shaped body with air having a small heat capacity can be performed efficiently.
6) Due to the effects described above, the process of pre-heating and releasing the resin sheet at a high temperature, which is significantly higher than the pre-heating temperature of the resin sheet, and then cooling and releasing at a very high speed. Can be run continuously, efficiently and stably.
7) The shortening of the molding cycle and the efficiency increase the energy-saving production, and the applicable molding material objects can be expanded.
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. d) Residual distortion is eliminated even by thermoforming of amorphous (amorphous) resin, and a product with high dimensional accuracy can be obtained.
8) In addition, products that have been limited to special applications can be made into general-purpose products.
For example, stretched PET efficiently produces thermoformed products having excellent mechanical strength such as heat resistance, transparency, and rigidity. Here, it is possible to use the rigidity to reduce the thickness of the molded product to save material, and to replace the commercially available normal molded product by high-speed molding equivalent to the normal molding obtained above.
<成形装置の全体構成>
本発明の熱可塑性樹脂シートの成形装置においては、特定の構成の雌雄成形型を熱成形機に組み込んで構成される。その熱成形機としてはプレス機等の雌雄型の離合手段、成形材料の樹脂シートの予熱手段、圧縮気体導入手段、真空吸引手段、成形材料搬送手段、成形品搬出手段等が装備されたものを使用する。なお、圧縮気体導入手段と真空吸引手段は両者が揃っていることが好ましいが、どちらか片方のみで良い場合もある。樹脂シートの予熱手段は、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い。
熱成形法には雌雄金型(嵌合金型あるいはマッチドダイ等とも呼ばれる)と呼ばれる成形型が用いられることがあるが、本発明に於いては新規な特定の構成の雌雄成形型が用いられる。
本発明の構成においては、雌型と雄型の何れか型の成形面に気体噴射孔を設け冷却用気体と加熱用気体の少なくとも何れかを噴射する機能と、噴射気体を賦形体全面に拡散するための空間形成機能を持たせた噴射型とこれに対応する保持型からなる雌雄成形型、そして上記噴射型への圧縮気体導入手段を備え、樹脂シートの賦形後に賦形体から離反した距離にある噴射型成形面から導入気体を噴射させて上記保持型に保持されている賦形体を加熱又は冷却するようにする。
上記の空間形成機能を持たせるには幾つかの方法があり、例えば第1の方法としては、雌型雄型の間隙がほぼ成形材料シートの厚みのものであって賦形後に気体噴射型を少し引き離して賦形体の略全面との間に気体噴射の空間を形成できるような 成形体形状にすることにより与えることができる。第2の方法は、雌型雄型の間隙を成形材料シートの厚み以上の大きなものにして、成形材料シートを挟んで雌型を雄型接近させ、賦形体保持型側からの真空賦形作用も共同作動させ、気体噴射の空間を形成する。第3の方法は、雌型雄型の間隙を成形材料シートの厚み以上の大きなものにし、更に雌型雄型を接合したときに閉鎖空間が形成されるようにバンク(閉鎖壁)を設け、気体噴射型からの圧空による賦形作用を共同作用させ、加熱または冷却噴射の空間を形成させる。なお、閉鎖空間形成用のバンク等は雌型雄型の何れに設けてもよく、またそれを独立の部材として、両型の接近時にそれを挿入してもよい。
なお、第2、第3の方法の場合は、真空賦形で行って後に気体噴射型を接近させてもよく、これも本発明の方法に含まれるものである。
上記の圧縮気体導入手段は、成形型の外部に配置した気体圧縮機、圧縮気体加熱装置等と、それを導入し型内に適宜に供給する機材である。
上記の雌型と雄型は、何れかをプレス機の天板に固定し、他を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、雄型と雌型の接合離反を可能にする。
成形用の樹脂シートは、予熱されて雌型と雄型の間に持ち込まれ、片方の降下あるいは他の上昇によりこのシートを挟み込み、賦形、熱処、冷却がなされ、離型が行われる。
賦形体の熱処理は、1)噴射型からの加熱気体の噴射、あるいは2)予熱温調された賦形体保持型により加熱されて行われる。賦形体の冷却は、1)噴射型からの比較的低温の気体噴射、あるいは2)比較的に低温に温調された保持型により行われる。
なお、賦形体保持型は、賦形体を保持固定する機構を有することが望ましい。賦形体を保持固定する機構は、例えばa)賦形体保持型の成形面から背後に貫通する真空排気孔を設ける、b)賦形体保持型の成形面に真空排気細溝を設ける、c)成形品の一部オフセット部を設けるなどの方法がある。
なお、賦形体の離型は冷却工程後に、気体噴射型と保持型が大きく離反したときになされる。
なお、上記の噴射気体は、空気、窒素、二酸化炭素など人体および成形物等に無害であれば任意のものを用いることができ、加熱効果あるいは冷却効果を高めるためにこれらに水分を混入させてもよく、又冷却効果を高めるためにこれらに揮発性の物質、例えばアルコールなどの揮発性物質の微滴を混入させてもよい。
なお、上記の噴射気体は、それが冷却用気体であっても、また加熱用気体であっても、同じものを圧空賦形にも利用してもよい。
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。
上記の噴射型の構成及び動作等については、後の<噴射型について>の欄で、又、保持型の構成及び動作等については、後の<保持型について>の欄でそれぞれ詳述する。
<Overall configuration of molding apparatus>
The thermoplastic resin sheet molding apparatus of the present invention is configured by incorporating a male and female molding die having a specific configuration into a thermoforming machine. The thermoforming machine is equipped with male and female mold separating means such as a press machine, preheating means for resin sheet of molding material, compressed gas introducing means, vacuum suction means, molding material conveying means, molded product unloading means, etc. use. Note that it is preferable that both the compressed gas introducing means and the vacuum suction means are aligned, but there are cases where only one of them is sufficient. The resin sheet preheating means may employ any known method such as indirect heating using a heating oven or the like, or direct heating in contact with a heating plate.
In the thermoforming method, a mold called a male and female mold (also referred to as a fitting mold or a matched die) is sometimes used. In the present invention, a male and female mold having a new specific configuration is used.
In the configuration of the present invention, a gas injection hole is provided on the molding surface of either the female mold or the male mold to inject at least one of a cooling gas and a heating gas, and the injection gas is diffused over the entire shaped body. A male-male mold comprising a spray mold having a space forming function and a holding mold corresponding thereto, and a compressed gas introducing means to the spray mold, and a distance separated from the shaped body after the resin sheet is shaped The injection gas is injected from the injection mold forming surface, and the shaped body held by the holding mold is heated or cooled.
There are several methods for providing the above-mentioned space forming function. For example, as a first method, the gap between the female male mold is approximately the thickness of the molding material sheet, and the gas injection mold is formed after shaping. It can be given by forming it into a molded body shape that allows a space for gas injection to be formed between the shaped body and the substantially entire surface of the shaped body. The second method is to make the gap between the female male mold larger than the thickness of the molding material sheet, bring the female mold closer to the male mold across the molding material sheet, and perform the vacuum shaping action from the shaped article holding mold side. Are also operated together to form a space for gas injection. In the third method, the gap between the female male molds is made larger than the thickness of the molding material sheet, and a bank (closing wall) is provided so that a closed space is formed when the female male molds are joined. The shaping action by the compressed air from the gas injection type is caused to cooperate to form a space for heating or cooling injection. Note that the closed space forming bank or the like may be provided in any of the female and male molds, or may be inserted as an independent member when both molds are approaching.
In the case of the second and third methods, the gas injection type may be approached after vacuum forming, which is also included in the method of the present invention.
The compressed gas introducing means is a gas compressor, a compressed gas heating device, and the like arranged outside the mold, and equipment that introduces the gas and appropriately supplies it into the mold.
One of the female mold and the male mold is fixed to the top plate of the press machine, the other is fixed to the bottom plate directly below it, and at least one of the top plate and the bottom plate is movable up and down. Allows the mold and female molds to be separated.
The resin sheet for molding is preheated and brought between the female mold and the male mold, and the sheet is sandwiched by lowering one side or the other, and is subjected to shaping, heat treatment, cooling, and release.
The heat treatment of the shaped body is performed by 1) jetting of heated gas from the injection mold, or 2) heating by the preheated temperature-controlled shaped body holding mold. The shaped body is cooled by 1) a relatively low temperature gas injection from the injection mold, or 2) a holding mold that is controlled to a relatively low temperature.
In addition, it is desirable that the shaped body holding mold has a mechanism for holding and fixing the shaped body. The mechanism for holding and fixing the shaped body is, for example, a) providing a vacuum exhaust hole penetrating from the molding surface of the shaped body holding mold, b) providing a vacuum exhaust narrow groove on the molding surface of the shaped body holding mold, c) molding There is a method of providing a partial offset portion of the product.
The shaped body is released when the gas injection mold and the holding mold are largely separated after the cooling step.
As the above-mentioned injection gas, any one can be used as long as it is harmless to the human body and the molded product such as air, nitrogen, carbon dioxide, etc., and water is mixed into these in order to enhance the heating effect or the cooling effect. In order to enhance the cooling effect, fine droplets of a volatile substance, for example, a volatile substance such as alcohol may be mixed therein.
In addition, even if the said injection gas is a gas for cooling or a gas for heating, you may utilize the same thing for compressed air shaping.
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.
The structure and operation of the above-described injection type will be described in detail in the subsequent <About injection type> column, and the structure and operation of the holding type will be described in detail in the subsequent <About holding type> column.
雌雄金型を利用する公知の方法については、特公平7−102608号(特許2141026)及び特公平06−16609に開示されている。その内容については「技術背景」の欄で説明通りであるが、更に付記するならば、何れの方法も、上記のような気体噴射の機構はなく、また仮に気体噴射を行ってもが気体が賦形体全面に均一に接触する構造にはなっていない。
なお、本発明は、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2010−18562、特願2011−41294、特願2011−165067、特願2011−65068、特願2011−165069、特願2011−206514、特願2011−206515、特願2011−206516を更に改良して、熱処理を伴う熱成形の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、それらを具現する新規で具体的な装置形態を提示するためになされたものである。
Known methods using male and female molds are disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-102608 (Patent No. 2141026) and Japanese Patent Publication No. 06-16609. The details are as described in the “Technical Background” section. However, if further described, none of the above methods has the gas injection mechanism as described above. It does not have a structure that uniformly contacts the entire shaped body.
Note that the present invention relates to a prior application whose inventor is the inventor, Japanese Patent Application 2010-118555, Japanese Patent Application 2010-118490, Japanese Patent Application 2010-118489, Japanese Patent Application 2010-18562, Japanese Patent Application 2011-41294, and Japanese Patent Application 2011. -165067, Japanese Patent Application No. 2011-65068, Japanese Patent Application No. 2011-165069, Japanese Patent Application No. 2011-206514, Japanese Patent Application No. 2011-206515, Japanese Patent Application No. 2011-206516, and improved the product quality of thermoforming with heat treatment, It was made to improve productivity and expand application fields. It is also intended to present a new and specific device form that embodies them.
本発明の上記の装置構成の具体例を、図1を用いて説明する。40は噴射型(雄型)、60は保持型(雌型)、50は噴射空間(間隙)、110は賦形体を示す。本図では、省略されているが、噴射型(雄型)40と保持型(雌型)60は、それぞれプレス機の天板と底板に固定され、それぞれ上下可動になっている。予熱オーブンで予熱された樹脂シートが、両型の間に導かれ、両型を接近させて賦形ができるようになっている。
噴射型(雌雄)40は、外部の装置から導いた圧縮気体又は加熱圧縮気体を成形面44に設けた 噴射孔45から、噴射空間(間隙)50に噴射するように構成されている。本図では、成形機の他の部分、圧縮気体または加熱圧縮気体の生成装置等の図示は省略されている。
保持型(雌型)60は、熱浸透率の比較的に小さな材料からなる表面層61と、熱浸透率の比較的に大きな材料からなる背後層(背後体)62からなる複数の本体を熱媒通路65備えた集積プレート66に固定したものである。
本図は、噴射型40が成形品と相似形状でそれよりも小さく、噴射型と組み合わせた場合樹脂シート厚みより大きな間隙を形成する寸法でつくられており、この噴射型(雄型)を挿入すると共に保持型(雌型)60側からの真空引き作動させて賦形体を形成保持した状態で、空間50に気体噴射がなされ、噴射気体が排気通路46を通じて排気されている状態を示している。
この機構の雌雄型を用いて少なくとも2つの成形方法が可能である。1つの方法は、保持型(雌型)60の表面層61または成形用表面を必要な熱処理温度に昇温しておいて、賦形熱処理後に、噴射孔45から非加熱の低温の気体を噴射して賦形体を冷却して離型させる方法である。他の1つは、保持型(雌型)60の背後体62を離型可能上限温度以下に調整しておいて、賦形と同時あるいは賦形後に気体噴射孔45から加熱された高温の気体を噴射して賦形体を昇温熱処理し、噴射を止めて表面層61を介する背後体62からの伝熱により賦形体を冷却して離型させる方法である。
ヒーター47は成形表面42を樹脂シートの予熱温度程度に暖め、予熱されたシートを冷やさないようにしている。しかし、この目的のためにはヒーター47を用いずに成形面44を布などの断熱材で被覆して形成するなどする方法もある。
なお、本装置で加熱気体を噴射する場合、導入気体を冷やさないようヒーター47で噴射体40の全体を高温加熱してもよい。この場合、樹脂シートを過熱しないように成形面44を布などの断熱材で被覆して形成することが好ましい。
A specific example of the apparatus configuration of the present invention will be described with reference to FIG.
The injection mold (male and female) 40 is configured to inject compressed gas or heated compressed gas introduced from an external device into an injection space (gap) 50 from an
The holding mold (female mold) 60 heats a plurality of main bodies composed of a
In this figure, the
At least two molding methods are possible using the male and female molds of this mechanism. One method is to raise the temperature of the
The
In addition, when injecting heating gas with this apparatus, you may heat the
<噴射型について>
上記噴射型は、その表面に冷却用気体と加熱用気体の少なくとも1つを噴出拡散するための気体噴出孔と噴射空間形成機能及び圧縮気体導入手段を備えたものである。 噴射空間形成機能及び気体噴射手段については前述している。上記の噴射型の機構として、これに限るものではないが次の4つ態様を示すことができる。
第1の態様は、噴射型表面から気体噴射を行い、噴射気体が、噴射空間(間隙)に沿ってながれ排気される。この場合、噴射空間形成の方法は、雌雄型の完全嵌合の方法であってもよく、又、不完全嵌合(以下ルーズ嵌合と呼ぶこともある)の方法であってもよい。
第2の態様は、噴射型表面に噴射孔と別に設けた吸気孔を有し、噴射孔から噴射空間(間隙)に噴射された気体を吸気孔から吸気し外部に排気される。この場合も噴射空間形成の方法は、雌雄型の完全嵌合の方法であってもよく、又ルーズ嵌合の方法であってもよい。
第3の態様は、上記第2の態様とほぼ同じ構造を持ち、先行の工程で外部から導入した加熱高温気体を同様に噴射し同様に吸気して排気すし、後の工程では比較的低温の噴射孔からを噴射し吸気して排気する。この場合、先行工程を同様に行い、後の工程で気体噴射の機構に吸気排気の仕事をさせ、吸気排気の機構に気体噴射の仕事をさせるように切り替える構成することが好ましく、また高温気体噴射および低温気体噴射に適するようにそれぞれの接触部材を温度調整することが好ましい。しかし、同じ噴射孔から加熱高温気体及び低温気体を噴射し、気体吸入孔から吸気して排気することを排除するものではない。この場合も噴射空間形成の方法は、雌雄型の完全嵌合の方法であってもよく、又ルーズ嵌合の方法であってもよい。
第4の態様は、噴射機構及び排気の形態は上記態様1から3の何れか同じにして、更に雌型雄型を接合したときに閉鎖空間が形成されるようにバンク(閉鎖壁)を設ける。この態様では圧空賦形を行うことができる。この態様では、雌雄型のルーズ嵌合が行われる。なお、態様1と噴射排気機構でこれを行う場合は、雌型雄型を再離反させて気体の噴射排気を行うことになる。なお、このバンク(閉鎖壁)は、必ずしも噴射型に設けなくてもよく、保持型に設けてもよい。そしてまた、型付属せず独立した部材として途中挿入してもよい。あるいは又、噴射型あるいは保持型を外壁の高い収納ボックスに収納して、その外壁をバンク(閉鎖壁)にしてもよい。
<About injection type>
The injection type is provided with a gas injection hole, an injection space forming function, and compressed gas introduction means for jetting and diffusing at least one of a cooling gas and a heating gas on the surface. The injection space forming function and the gas injection means are described above. The above-described injection type mechanism is not limited to this, but the following four modes can be shown.
In the first aspect, gas is injected from the injection mold surface, and the injection gas is exhausted along the injection space (gap). In this case, the method for forming the injection space may be a male / female complete fitting method or an incomplete fitting (hereinafter also referred to as loose fitting) method.
The second aspect has intake holes provided separately from the injection holes on the injection mold surface, and the gas injected from the injection holes into the injection space (gap) is sucked from the intake holes and exhausted to the outside. Also in this case, the method for forming the injection space may be a male / female complete fitting method or a loose fitting method.
The third mode has substantially the same structure as the second mode, and injects and exhausts the heated high-temperature gas introduced from the outside in the preceding process in the same manner, and relatively low temperature in the subsequent process. Injects and exhausts air from the injection holes. In this case, it is preferable that the preceding process is performed in the same manner, and the gas injection mechanism is switched to perform the work of the intake and exhaust and the mechanism of the intake and exhaust is performed to perform the work of gas injection in the subsequent process. It is preferable to adjust the temperature of each contact member so as to be suitable for low-temperature gas injection. However, this does not preclude injecting heated high-temperature gas and low-temperature gas from the same injection hole, and intake and exhaust from the gas intake hole. Also in this case, the method for forming the injection space may be a male / female complete fitting method or a loose fitting method.
In the fourth aspect, the form of the injection mechanism and exhaust is the same as in any one of the above aspects 1 to 3, and a bank (closed wall) is provided so that a closed space is formed when the female male mold is joined. . In this aspect, compressed air shaping can be performed. In this aspect, male and female loose fitting is performed. In addition, when this is performed by the aspect 1 and the injection / exhaust mechanism, the female / male die is separated from each other to perform gas injection / exhaust. In addition, this bank (closing wall) does not necessarily need to be provided in the injection type, and may be provided in the holding type. Further, it may be inserted as an independent member without being attached to the mold. Alternatively, the injection type or the holding type may be stored in a storage box having a high outer wall, and the outer wall may be a bank (closing wall).
上記第1の態様については図1基づき既に説明している。ここでは、上記第2の態様の気体噴射型の例を図2により説明する。本図における噴射型40は、成形品と相似形状でそれよりもやや小さく、保持型(雌型)60側と組み合わせたとき、粗樹脂シート厚みに近い間隙で嵌合賦形ができる寸法につくられている。そして更に、賦形後に40のみを少し浮上したとき、略均一な間隙の噴射空間50が形成できる形状に作られる。本図は、雌雄型による樹脂シートの嵌合賦形後に噴射型40を少し浮上させて、噴射型40から気体噴射を行い、噴射された気体が排気通路46を通じて排気されている状態を示している。なお、賦形体は保持型(雌型)60に真空吸引され保持された状態になっている。なお本図の保持型(雌型)60については別途後述する。
なお、本図の構成においても、図1の場合と同様に非加熱気体を噴射してもよく、また同様にして加熱高温気体を噴射する方式にして利用することが出来る。
The first aspect has already been described with reference to FIG. Here, an example of the gas injection type of the second aspect will be described with reference to FIG. The
In the configuration of this figure, the non-heated gas may be injected as in the case of FIG. 1, or the heating high-temperature gas can be similarly used.
上記第2の態様の噴射型について更に説明する。この態様ではその成形面に気体噴出孔の他に、更に噴出された気体を吸入して外部へ排気するための複数の吸入孔をその設けたものを用いる。この態様は請求項6に相当するものである。この構成によりより広い対象面積を効率よく、又均一に加熱あるいは冷却することかでき好ましく利用できる。
図3にその態様例を示す。雌型雄型の関係は図1のような完全嵌合の場合と図2のようなルーズ嵌合の場合があるが、本図の構成ではその何れであってもよい。本図3は賦形後に形成されている噴射空間50への気体噴射とこの気体の外部への排気がなされている状態を示している。本図の噴射型40は、噴射ポート41と排気ポート51からなり、噴射体は導入した圧縮気体を成形表面44に設けた噴射孔45から噴射し、排気体は同じ表面層44に別に設けた吸入孔55から、噴射された気体を吸入して外部へ導き排気する構造となっている。ヒーター47は、成形面44を賦形適温に予熱するためのものである。なお、本図の保持型(雌型)は図1及び図2に説明したものと同じであり後述する。
なお、上記の基本構造をそのままにして、上段の噴射ポート41を排気ポートとして、下段の排気ポート51を噴射ポートとする構成に変更することも可能である。
The injection type of the second aspect will be further described. In this embodiment, in addition to the gas ejection holes, a plurality of suction holes for sucking the ejected gas and exhausting it to the outside are used on the molding surface. This aspect corresponds to the sixth aspect. With this configuration, a wider target area can be efficiently and uniformly heated or cooled so that it can be used preferably.
FIG. 3 shows an example of this aspect. The relationship between the female type and the male type may be the case of complete fitting as shown in FIG. 1 or the case of loose fitting as shown in FIG. FIG. 3 shows a state in which the gas is injected into the
The above basic structure can be left as it is, and the
上記第3の態様の噴射型について更に説明する。この態様では、その成形面に、加熱用気体の噴射孔と冷却用気体の噴射孔を有し、加熱用気体の噴射中は冷却用気体の噴射孔が上記吸気孔として作動し、冷却用気体の噴射中は加熱用気体の噴射孔が上記吸気孔として作動するように構成したものを用いる。この態様は本発明の請求項7に相当するものである。
図4にその具体例を示す。本図の構成では、図3の場合と同様に、完全嵌合とルーズ嵌合の何れの場合も含むものものとする。本図3は賦形後に形成されている噴射空間50への気体噴射とこの気体の外部への排気がなされている状態を示している。
本図の噴射型40は、噴射ポート)41と排気ポート51からなり、噴射ポート41が導入した高温圧縮気体を噴射孔45から噴射空間50に噴射し、排気ポート51が噴射空間50気体を吸気孔55から吸気し外部へ導いて排気する。そして任意の適切な時点で、これらの機能を転換し、排気ポート51に導入した非加熱の圧縮気体を吸気孔55から噴射させ、噴射された気体を噴射孔45から吸気し導いて外部へ排気する機構となっている。
なお、上記の基本構造をそのままにして、上段の噴射ポート41を排気ポートとして、下段の排気ポート51を噴射ポートとする構成に変更することも可能である。
この機構により、高温圧縮気体を噴射して賦形体保持型に保持された賦形体を効率よく加熱処理し、次いで非加熱の圧縮気体を噴射して賦形体を効率よく冷却することができる。
なお、賦形は真空賦形を併用してもよく、また圧空賦形と併用してもよい。圧空賦形を利用する場合は、高温圧縮気体の噴射を利用してもよく、又、非加熱の圧縮気体を利用してもよい。ただ、圧空賦形を利用する場合は排気側のバルブは閉鎖することが望ましいことは云うまでもない。
The injection type of the third aspect will be further described. In this aspect, the molding surface has a heating gas injection hole and a cooling gas injection hole, and during the heating gas injection, the cooling gas injection hole operates as the intake hole, and the cooling gas During the injection, the one configured such that the injection hole for the heating gas operates as the intake hole is used. This aspect corresponds to claim 7 of the present invention.
A specific example is shown in FIG. In the configuration of this figure, as in the case of FIG. 3, both the complete fitting and the loose fitting are included. FIG. 3 shows a state in which the gas is injected into the
The
The above basic structure can be left as it is, and the
By this mechanism, it is possible to efficiently heat-treat the shaped body held by the shaped body holding mold by injecting the high-temperature compressed gas, and then efficiently cool the shaped body by injecting the non-heated compressed gas.
In addition, vacuum shaping may be used in combination with vacuum shaping, or may be used in combination with compressed air shaping. When using compressed air shaping, injection of hot compressed gas may be used, or unheated compressed gas may be used. However, it goes without saying that it is desirable to close the valve on the exhaust side when using compressed air shaping.
上記第4の態様の噴射型について更に説明する。上記の雌雄成形型が樹脂シートを挟んで接合した時に閉鎖された圧空空間が形成されるようにし、上記の噴出孔を有する型から気体を噴出させて圧空賦形賦形を行えるようにする。この態様は本発明の請求項8に相当するものである。
図5にその具体例を示す。本図の構成はバンク(閉鎖壁)51bがあり、それ以外の名称と作用機構は図4の場合と同じである。バンク51bが樹脂シート を挟んで雌型と雄型が接合したとき、閉鎖された空間が形成される。本図は、高温気体または非加熱気体の何れかにより圧空賦形がなされ、高温気体または非加熱気体の何れかが噴射可能な状態となっていることを示している。
なおバンク(閉鎖壁)51bでは必ずしも完全閉鎖できるものでなくてもよく、圧空賦形が可能な程度の圧力保持ができればよい。
なお、本態様の構成では、圧空賦形に限らず真空賦形を行ってもよい。また、
加熱噴射又冷却噴射いずれか単独を行うように構成してもよい。
なお、上記の基本構造をそのままにして、上段の噴射ポート41を排気ポートとして、下段の排気ポート51を噴射ポートとする構成に変更することも可能である。
なお、上記のようなバンク(閉鎖壁)の形成は、どのような噴射あるいは排気機構であってもルーズ嵌合であれば何れの噴射型にも適用できる。
The injection type according to the fourth aspect will be further described. A closed air space is formed when the male and female molds are joined with a resin sheet interposed therebetween, and a gas is injected from the die having the injection holes so as to perform compressed air shaping. This aspect corresponds to the eighth aspect of the present invention.
A specific example is shown in FIG. The configuration of this figure includes a bank (closing wall) 51b, and other names and operation mechanisms are the same as those in FIG. When the
Note that the bank (closing wall) 51b does not necessarily have to be able to be completely closed, and it is sufficient if the pressure can be maintained to the extent that compressed air shaping is possible.
In addition, in the structure of this aspect, you may perform vacuum shaping not only in compressed air shaping. Also,
You may comprise so that either heating injection or cooling injection may be performed independently.
The above basic structure can be left as it is, and the
The formation of the bank (closing wall) as described above can be applied to any injection type as long as it is loosely fitted regardless of the injection or exhaust mechanism.
噴射型は更に下記の様な態様にすることができる。
1)上記の各態様の噴射型の排気体に、フロウワー等の吸引排気の排気増強手段を付加してもよく、それは好適に用いることができる。
2)加熱圧縮気体を用いる場合は、常温圧縮気体を導入し噴射型内部で加熱する構成にしてもよく、それはそれを好適に用いることができる。
3)賦形体の冷却に、圧縮気体の噴射と併せて水あるいはアルコール等の揮発性液体を噴射あるいは噴霧するようにすることも好ましい。この場合、噴射孔を気体噴射孔と兼用としてもよく、又別の独立の噴射あるいは噴霧ノズルを設けてもよく、それは好適に用いることができる。
4)賦形体の冷却工程に用いる圧縮気体は、常温より低温であることは好ましく、圧縮気体をドライアイス粒塊に潜らせて冷却してもよく、あるいはドライアイスの粉粒を混合して気体噴射してもよく、あるいは断熱膨張の手段を利用して冷却する構成にしてもよく、これらは好適に用いることができる。
5)前記の態様2及び3に於いては、噴射気体を1種類に限らず、温度等の異なるもの準備し、例えば最初に高温気体を噴射し、次いで低温気体を噴射するように装置構成してもよい。
6)1つの温度の圧縮気体噴射で賦形熱処理冷却の3工程を一気通貫で行うこともできる。なお、バルブを設けず特定量の排気が常に行われるような機構にしておいてもよい。その場合は、圧空賦形を伴う場合の圧力低下はそれを見込んで装置の設定をすれば問題はない。
7)発泡性樹脂シートを用いる場合で、材料シートより厚い間隙で雌雄型を構成してもよく、又賦形工程で一次的に気体噴射型から真空引きを行う構成にしてもよく、本発明を構成することができる。
The injection type can be further modified as follows.
1) An exhaust enhancement means for suction exhaust such as a flower may be added to the injection type exhaust body of each aspect described above, which can be suitably used.
2) When using heated compressed gas, you may make it the structure which introduces normal temperature compressed gas and heats inside an injection type, and it can use it suitably.
3) It is also preferable to spray or spray a volatile liquid such as water or alcohol in combination with the compressed gas injection for cooling the shaped body. In this case, the injection hole may be used also as the gas injection hole, or another independent injection or spray nozzle may be provided, which can be suitably used.
4) The compressed gas used in the cooling step of the shaped body is preferably lower than room temperature, and the compressed gas may be cooled by immersing it in the dry ice lump, or mixed with dry ice powder. You may spray, or you may make it the structure which cools using the means of adiabatic expansion, and these can be used suitably.
5) In the above aspects 2 and 3, not only one kind of injection gas but also different temperatures are prepared. For example, the apparatus is configured to inject a high temperature gas first and then a low temperature gas. May be.
6) It is possible to carry out the three steps of shaping heat treatment cooling at once with compressed gas injection at one temperature. Note that a mechanism may be employed in which a specific amount of exhaust is always performed without providing a valve. In that case, there is no problem if the apparatus is set in anticipation of the pressure drop when accompanied by compressed air shaping.
7) In the case where a foamable resin sheet is used, the male and female molds may be configured with a gap thicker than the material sheet, or the structure may be configured such that the gas injection mold is evacuated temporarily in the shaping process. Can be configured.
上記のような噴射型の考え方に関連して、本発明者は、先行して特願出願2011−41294、2011−165067、特願2011−165068 特願2011−206514 特願2011−206515 特願2011−206516 の出願を行っている。本発明は、これらを更に進歩、あるいは補完するものである。特に特願2011−206516においては、図等一部に類似した構成を含んでいるが、本発明に至っておらず、本発明を必要とする。
本発明の構成に用いる噴射型には下記のような効用がある。1)任意に継続して気体を送出することができ、迅速に賦形から次ぐ加熱工程あるいは冷却工程へ進むことができ、2)気体噴射による加熱あるいは冷却を全成形面を均一にかつ強力に行うことができる。冷却することができ、3)成形装置全体を簡易に構成することができる。
In relation to the above-described concept of the injection type, the present inventor has previously made Japanese Patent Application Nos. 2011-41294, 2011-165067, Japanese Patent Application 2011-165068, Japanese Patent Application 2011-206514, Japanese Patent Application 2011-206515, Japanese Patent Application 2011. -206516 has been filed. The present invention further advances or complements these. In particular, Japanese Patent Application No. 2011-206516 includes a configuration similar to a part of the figure and the like, but the present invention has not been achieved and the present invention is required.
The injection type used in the configuration of the present invention has the following effects. 1) Gas can be sent out continuously at any time, and the process can proceed quickly from shaping to the next heating or cooling process. 2) Heating or cooling by gas injection can be uniformly and powerfully applied to all molding surfaces. It can be carried out. 3) The entire molding apparatus can be simply configured.
<保持型>
本発明の装置構成要素として用いられる保持型は、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上記保持型として、熱浸透率(kJ/m 2 s 1/2 K)が0.01〜25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。成型型は上記材料による構成でもよく、又上記材料を表面層層とした複合構成のものであってもよい。
但し、保護や潤滑等を目的とした50μm以下のメッキあるいはコーティング等は上記の成形用表面の形成材料の制約の対象外である。
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。
<Holding type>
The holding mold used as the apparatus component 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 the holding mold used as the device component of the present invention, a mold having at least a molding surface formed of a material having a thermal permeability (kJ / m 2 s 1/2 K) of 0.01 to 25 is used. It is preferable to use it. The molding die may be configured by the above material, or may be a composite configuration having the above material as a surface layer.
However, plating or coating of 50 μm or less for the purpose of protection or lubrication is not subject to the restrictions on the forming material of the molding surface.
Examples of materials having a thermal permeability within the above range include plastics, ceramics, and a small number of selected metal materials. These include aluminum materials and zinc alloy materials that are commonly used as thermoforming molds. Is a value smaller than. 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”.
上記の本発明の構成に用いて好ましい保持型の更なる特別な態様として、熱浸透率(b値)が20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構成することは特に好ましい。このものは更に、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介して間接加熱温調する方法、および2)表面層を発熱させるか、表面層の背後に密接する直接加熱す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15以下であることが更に好ましく、10以下であることが更にまた好ましい。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 embodiment of the holding type preferable for use in the above-described configuration of the present invention, a surface layer made of a material having a heat permeability (b value) of 20 or less and a heat permeability (b value) of that of the surface layer It is particularly preferable that the back body is made of a large material. Further, it is preferable to use a material that comprises a means for heating and controlling the surface layer constantly and uniformly from behind.
As a more specific preferable method for this, 1) a method in which a back layer close to the surface layer is provided with a material having a thermal permeability greater than that of the surface layer, and indirect heating temperature control is performed through the back layer; and 2 ) A method of directly heating the surface layer or heating it closely behind the surface layer can be mentioned.
In this case, the heat permeability of the surface layer forming material is more preferably 15 or less, and still more preferably 10 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.
上記の背後体を間接加熱温調する場合は、その手段は電熱ヒーターあるいは熱媒温調など公知どのような方法でもよく、またそれを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温調される。
そしてこの場合、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。
When the above-mentioned back body is indirectly heated and controlled, the means may be any known method such as electric heater or heat medium temperature control, and it may be provided in the back layer or provided externally. Also good. The surface layer is heated at a constant temperature by conduction heat from the back layer.
In this case, the thermal 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.
図2に上記1)の構造の例を示す。成形型60は、表面層61と背後体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の背後体の上に、0.1〜2mmの厚みのPEEK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。
FIG. 2 shows an example of the structure 1). The molding die 60 is composed of a
上記の表面層を直接加熱する場合も、表面層の熱浸透率、寸法形状ともに間接加熱温調の場合と同じであり、望ましい構成も同じである。加熱手段の形成は、これに限るものではないが、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。この場合背後体(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を保持でき、型自体を何処かへ固定できればよい。 When the surface layer is directly heated, the heat permeability and dimension of the surface layer are the same as those in the case of indirect heating temperature control, and the desirable configuration is also the same. The formation of the heating means is not limited to this, and 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. In this case, the back body (layer) is not particularly limited in terms of the presence, material, or shape, and if the surface layer or heating means can be held without hindering the function of the heating means, and the mold itself can be fixed somewhere. Good.
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、特願2011−165069の何れかに開示しているものである。 In addition, the mold shown as a desirable aspect for the configuration of the present invention is a prior application in which the present inventor is an inventor, Japanese Patent Application Nos. 2010-118555, 2010-118490, 2010-118489, Japanese Patent Application No. 2010-118562, and This is disclosed in either Japanese Patent Application No. 2001-065069 or Japanese Patent Application No. 2011-165069.
<成形方法について>
前記した本発明の成形装置を用いて、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。
上記の成形工程は、樹脂シートを予熱オーブンあるいは加熱板等で予熱した後、雌型と雄型に導き、雌型または雄型を上下動させて、この樹脂シート挟み混で両型を嵌合して賦形し、気体噴射により賦形体の加熱冷却を行い、両型を離反させて賦形体を離型させることにより行われる。
賦形体を加熱する方法には、1)上記噴射型から加熱気体を噴出させる方法、および2)上記保持型を加熱して用いる方法があるが、この両者を用いてもよいが、またその何れか1つを用いて行うこともできる。
形体を冷却する方法には、1)上記噴出型から比較的に低温の気体を噴出させる方法、および2)上記保持型を比較的低温に保持して用いる方法があるが、この両者を用いてもよいが、またその何れか1つを用いて行うこともできる。これらの冷却方法の中で少なくとも、上記噴射型から比較的に低温の気体を噴出させる方法は好ましく用いられる。
なお、賦形の方法としては、a)雌雄型の完全嵌合による方法、b)雌雄型の不完全嵌合と真空を併用の方法、c)雌雄型の不完全嵌合と圧空を併用する方法、d)真空賦形(真空賦形を先行させて、雌雄型の不完全嵌合させる)の各方法の何れも採用することができる。しかし、この中で上記の噴射型から気体を噴射させて圧空賦形を併用する方法では、冷却用気体をそのまま用いて行うこともでき、又を加熱用気体そのまま用いて行うこともでき、便利に好ましく採用することができる。
なお、樹脂シートの予熱のためのオーブン等の装置を使用せず、予熱されていない樹脂シートを噴射型と保持型の間に導き、噴射型から加熱された気体を噴射しながらゆっくり嵌合し所定の方法で賦形することができる。この場合、成形装置にオーブン等の予熱装置が備わっていなくてもよい。
<About molding method>
Using the molding 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 is performed. Can do. 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 above molding process, the resin sheet is preheated with a preheating oven or a heating plate, then guided to the female mold and the male mold, and the female mold or the male mold is moved up and down, and both molds are fitted by mixing the resin sheets. Then, it is formed by heating and cooling the shaped body by gas injection, separating both molds and releasing the shaped body.
Methods for heating the shaped body include 1) a method of ejecting heated gas from the injection mold, and 2) a method of heating and using the holding mold, both of which may be used. You can also use one or the other.
There are two methods for cooling the form: 1) a method of ejecting a relatively low temperature gas from the ejection type, and 2) a method of using the holding type while maintaining the temperature at a relatively low temperature. However, it can also be performed using any one of them. Among these cooling methods, at least a method of ejecting a relatively low temperature gas from the above injection mold is preferably used.
As a shaping method, a) a method by completely mating male and female dies, b) a method using both male and female dies incomplete fitting and vacuum, and c) using both male and female dies incomplete fitting and compressed air. Method, d) Any of the respective methods of vacuum shaping (vacuum shaping is preceded and male and female molds are incompletely fitted) can be adopted. However, in the method in which gas is injected from the above injection type and combined with compressed air shaping, the cooling gas can be used as it is, or the heating gas can be used as it is, which is convenient. Can be preferably employed.
In addition, without using an oven or other device for preheating the resin sheet, the unheated resin sheet is guided between the injection mold and the holding mold, and slowly fitted while injecting heated gas from the injection mold. It can be shaped by a predetermined method. In this case, the molding apparatus may not include a preheating device such as an oven.
上記の成形方法の条件設定は、大きく3つのパターンに分けて説明することができる。
熱処理を伴う成形工程は、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は高温気体噴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。背後送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の間に落ち着く。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。背後層は適正温度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、主として背後層のSの温度の伝熱により到達する。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は高温気体噴射により到達する。
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。高温気体噴射による加熱は、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は冷却用気体噴射により到達する。
本発明の成形装置の構成においては、上記A、B、Cのパターンの何れにも対応して高速に熱処理を伴う成形を行うことができる。
The condition setting of the above-described molding method can be broadly described in three patterns.
The molding process involving heat treatment can draw a sine curve-like continuous molding cycle when looking at changes in the surface temperature (T) of the mold and the internal temperature (S) of the mold. 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 injection, and Tb is a temperature reached by the cooling means. Direct temperature control of the back layer may or may not be performed. If molding is continued continuously for a long time in a state in which heat does not escape much from the back feeding, the back layer temperature S settles between 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 adjust the temperature of the back layer to an appropriate temperature, 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 at the temperature of S in the back layer. The cooling means is not essential, but if used, the cycle can be shortened. Tt is reached by high temperature gas injection.
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 the heat transfer from the back layer, that is, the temperature of S. Therefore, the heating temperature control of the back layer is essential. Although heating by high-temperature gas injection is not essential, the cycle can be shortened if used. Note that Tb is reached by cooling gas injection.
In the configuration of the molding apparatus of the present invention, molding with heat treatment can be performed at a high speed corresponding to any of the A, B, and C patterns.
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)
Normal thermoforming is performed through the process of preheating, shaping, cooling and releasing the resin sheet. On the other hand, the molding method of the present invention is characterized by performing a heat treatment at a temperature higher than that at the time of shaping of the resin sheet between shaping and cooling, and is characterized by being able to be performed at high speed continuously. .
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。
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25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厚くて平滑な塗布が困難もあって、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 2 s 1/2 K)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 more than 25, it is not possible 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 it is difficult to apply a thick and smooth coating.
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 / m 2 s 1/2 K) is made of a single material having a temperature of 0.01 to 3 without a heating temperature adjustment mechanism. As for those composed of three or more single materials, those equipped with a heating temperature control mechanism can be used more preferably.
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 as to 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2に示す成形型を使用し、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。
成形型;深さ直径90mm、深さ30mmの丸皿形状物を成形する完全嵌合の雌 雄成形型で図2に示す構造のもの。
噴射型(雄型);アルミニウムA5052製の噴射ポート41の成形用面の頂 部を中心に径1.5φmmの気体噴射孔5個設けたものとした。成形面に は4フッ化エチレン樹脂の30μmのコーティングを行った。なお、嵌合 賦形後、気体噴射型を少し浮上させたとき、賦形体のどの部分とも離れ、 気体が自由に流動できる間隙が形成される成形品形状設計となっている。
保持型; 図2の60に示す表面層/背後体方式のもので、アルミニウムA 5052(b値17.4)を背後層とし、その上にPEEK樹脂(b値 0.35)の0.14mm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。
型外寸を110mm角とし、背後体の熱媒通路には加熱熱媒を通して表面 層を間接的に加熱するようにした。
温度測定;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。
3)成形方法と成形条件;
樹脂シートの予熱;樹脂シートを550℃設定の予熱オーブンで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℃である。
噴射型の成形面予熱温度; 95℃
保持型の成形面予熱温度; 185℃
賦形工程; 型嵌合による賦形0.4秒間
但し賦形体保持型の真空作動は同時に開始した。
成形面は瞬間的に163℃まで低下した。
昇温加熱工程;0.8秒
賦形後直ちに気体噴射型を浮上させそのまま保持して、伝熱による昇温を 待った。表面温度は約180℃となった。
なお型浮上は6mmで、3〜6mmの気体噴射空間(間隙)を形成させた。
冷却工程;気体噴射3.2秒間約30℃、 元圧力0.7MPaの圧縮空気を導 入して噴射した。
噴射気体は、気体噴射空間(間隙)に沿ってながれ型周辺部から排気され た。空気噴射後、噴射型を再度引き離して離型を行った。離型時の表面温度 は約170℃であった。なお、賦形体の真空保持は離型時まで継続した。
4)成形結果;
得られた成形品は良好な形状のものであった。耐熱130℃のシリコンオイルに 2分間浸漬の試験を行い、変形、目立った収縮はなく、耐熱性の優れたもので あった。短時間で冷却離型ができ、熱浸透率が比較的小さな表面層を有する型を 使用した事と併せて、この機構で強力な噴射冷却ができることがわかった。
Using the mold shown in FIG. 2, the stretched PET sheet was molded with heat treatment.
1) Molding material: A 2.3 times uniaxially stretched sheet of homopolyethylene terephthalate resin (though not heat-set) and a thickness of 0.23 mm were used.
2) Molding equipment
Molding machine: A single-wafer vacuum / pressure forming machine having a pressure capacity of 10 tons was used.
Mold: A fully-fitting male-female mold having a structure shown in FIG. 2 for forming a circular dish having a diameter of 90 mm and a depth of 30 mm.
Injection type (male type): Five gas injection holes having a diameter of 1.5 mm were provided around the top of the molding surface of the
Holding type; surface layer / back body system shown by 60 in FIG. 2, with aluminum A 5052 (b value 17.4) as the back layer, and PEEK resin (b value 0.35) 0.14 mm on it The surface layer was formed by a coating baking method.
The outer dimension of the mold was 110 mm square, and the surface layer was indirectly heated through a heating medium in the heating medium passage of the back body.
Temperature measurement: The tip of the thin wire thermocouple was exposed on the molding surface to allow measurement of the molding surface temperature and the shape body interface temperature.
3) Molding method and molding conditions;
Preheating of resin sheet: The resin sheet was preheated and moved for 9 seconds in a preheating oven set at 550 ° C. and placed on the upper part of the mold. The sheet preheating temperature is 95 ° C.
Injection mold molding surface preheating temperature: 95 ℃
Preheating temperature of holding mold surface; 185 ° C
Shaping process: Shaping for 0.4 seconds by mold fitting
However, the vacuum operation of the shaped object holding type was started at the same time.
The molding surface instantaneously decreased to 163 ° C.
Temperature rising and heating process: 0.8 seconds
Immediately after shaping, the gas injection mold was lifted and held as it was, and the temperature was raised due to heat transfer. The surface temperature was about 180 ° C.
The mold float was 6 mm, and a gas injection space (gap) of 3 to 6 mm was formed.
Cooling step: Gas injection 3.2 seconds Compressed air having an original pressure of 0.7 MPa was introduced and injected at about 30 ° C.
The injected gas was exhausted from the periphery of the flow type along the gas injection space (gap). After the air injection, the injection mold was separated again to release the mold. The surface temperature at the time of mold release was about 170 ° C. In addition, the vacuum holding of the shaped body was continued until release.
4) Molding result;
The obtained molded product had a good shape. The test was immersed in silicon oil having a heat resistance of 130 ° C. for 2 minutes, and there was no deformation or noticeable shrinkage, and the heat resistance was excellent. In addition to using a mold with a surface layer with relatively low thermal permeability, it was found that this mechanism enables powerful jet cooling.
図3に示す成形型を使用し、材料延伸PETシートを変更して、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2.5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を使用した。
2)成形装置
成型機; 実施例1と同じものを用いた。
成形型;深さ直径90mm、深さ30mmの丸皿形状物を成形する完全嵌合の雌雄 成形型。ただし図3に示す構造のもの。
噴射型(雄型);アルミニウムA5052製の送気体41と排気体51からなる 図3の構造のものとした。成形面には4フッ化エチレン樹脂の30μmの コーティングを行った。なお、嵌合賦形後、気体噴射型を少し浮上させたと き、賦形体のどの部分とも離れ、気体が自由に流動できる間隙が形成される 成形品形状設計となっている。
保持型(雌型);S45C(b値14.0)の単一体で構成した図3の構造のも のを用いた。型外寸を110mm角とし、背後体には加熱熱媒を通して表面 層を間接的に加熱するようにした。
3)成形方法と成形条件
樹脂シートの予熱;95℃
実施例1同様にして行った。
噴射型の成形面予熱温度; 95℃
保持型の成形面予熱温度; 198℃
賦形工程; 真空嵌合賦形;0.4秒、
但し賦形体保持型の真空作動は賦形と同時に開始した。
表面温度は賦形と殆ど同時に瞬間的に約175℃となった。
加熱昇温工程;0.3
賦形後直ちに噴射型を浮上させそのまま保持して、伝熱による賦形体の昇温 を待った。表面温度は約175℃のままであった。
なお型浮上は6mmで、3〜6mmの気体噴射空間(間隙)を形成させた。
冷却工程; 噴射型から気体噴射3.7秒間
約30℃、 元圧力0.7MPaの圧縮空気を導入して噴射した。
噴射空間(間隙)に噴射された気体は、吸入孔から排気体に収容され外部に 排気されるように操作にバルブ操作した。
離型時の表面温度は約170℃であった。なお、賦形体の真空保持は離型時 まで継続した。
3)成形結果;
実施例1と同様に良好な成形品が得られた。熱浸透率が比較的大きい型を使用し ているにも関わらず短時間で離型ができ、この機構で強力な噴射冷却ができるこ とがわかった。
なお、本実施例では、熱処理と冷却の過程で表面温度は大きな変化を見せていな いが、強力な冷却噴射で、賦形体厚み方向大きな温度勾配で冷却効果があり、良 好な離型が可能になっているものと考えられる。
Using the mold shown in FIG. 3, the material-stretched PET sheet was changed to perform molding with heat treatment.
1) Molding material: Homopolyethylene terephthalate resin 2.5 times uniaxially stretched sheet (however, not heat-set), thickness 0.23 mm was used.
2) Molding device Molding machine: The same one as in Example 1 was used.
Mold: A fully-fitting male and female mold that molds a round dish with a diameter of 90 mm and a depth of 30 mm. However, the structure shown in FIG.
A jet type (male type): a structure having the structure shown in FIG. The molding surface was coated with 30 μm of tetrafluoroethylene resin. In addition, when the gas injection mold is lifted slightly after fitting and shaping, the molded product shape design is such that a gap is formed where any part of the shaped body is separated and gas can freely flow.
A holding type (female type); a structure of FIG. 3 constituted by a single body of S45C (b value 14.0) was used. The outer dimension of the mold was 110 mm square, and the surface layer was indirectly heated through a heating medium on the back body.
3) Molding method and molding conditions Preheating of resin sheet; 95 ° C
The same operation as in Example 1 was performed.
Injection mold molding surface preheating temperature: 95 ℃
Preheating temperature of holding mold surface; 198 ° C
Shaping process; vacuum fitting shaping; 0.4 seconds,
However, the vacuum operation of the shaped object holding type started simultaneously with the shaping.
The surface temperature instantaneously became about 175 ° C. almost simultaneously with shaping.
Heating and heating step; 0.3
Immediately after shaping, the injection mold was lifted and held as it was, and the temperature of the shaped body was increased due to heat transfer. The surface temperature remained at about 175 ° C.
The mold float was 6 mm, and a gas injection space (gap) of 3 to 6 mm was formed.
Cooling step; gas injection from the injection mold for 3.7 seconds
Compressed air of about 30 ° C. and an original pressure of 0.7 MPa was introduced and injected.
Valve operation was performed so that the gas injected into the injection space (gap) was accommodated in the exhaust body through the suction hole and exhausted to the outside.
The surface temperature at the time of mold release was about 170 ° C. The vacuum holding of the shaped body was continued until release.
3) Molding result;
A good molded product was obtained in the same manner as in Example 1. Despite the use of a mold with a relatively high thermal permeability, it was found that mold release was possible in a short time, and that this mechanism was capable of powerful jet cooling.
In this example, the surface temperature does not show a great change during the heat treatment and cooling, but it is a powerful cooling jet and has a cooling effect with a large temperature gradient in the thickness direction of the shaped body. It is considered possible.
図4に示す成形型を使用し、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2.5倍一軸延伸シート(但し熱 固定を行っていないもの)、厚み0.21mmを使用した。
2)成形装置
成形機;実施例1と同じものを用いた。
成形型;深さ直径90mm、深さ30mmの丸皿形状物を成形する不完全嵌合 (ルーズ嵌合)の雌雄成形型で図4に示す構造のもの。
なお、噴射型は賦形体保持型よりも小さくつくり、嵌合した場合約6mmの 均一な間隙空間ができるようになっている。
噴射型(雄型);アルミニウムA5052製の送気体41と排気体51からな る図4の構造のものとした。成形面には4フッ化エチン樹脂の30μmの コーティングを行った。送気体41は高温気体を噴射し、次いで低温気体 を取り込み排気し、排気体51は最初は高温噴射気体を取り込んで排気す るが、次ぎの工程では低温気体を噴射する機構となっている。
保持型; 図4の60に示す表面層/背後体方式のもので、アルミニウムA 5052(b値17.4)を背後層とし、その上にPEEK樹脂(b値 0.35)の0.3mm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。
型外寸を110mm角とし、背後体の熱媒通路には加熱熱媒を通して表面 層を間接的に加熱するようにした。
3)成形方法と成形条件
樹脂シートの予熱;95℃
実施例1同様にして行った。
噴射型の成形面予熱温度; 95℃
保持型の成形面予熱温度; 130℃
賦形工程;嵌合賦形と真空賦形により行った。賦形は瞬間に完了。
型嵌合と同時に真空作動を始動した。表面温度は約130℃で大きな変化 はなかった。
なお、型嵌合は気体噴射型の水平面が6mmの間隙を残して浮上した位置 まで嵌合させた。
加熱昇温工程;噴射型の送気体から高温空気の噴射を2.8秒間行った。
噴射気体は排気体に収容して排気した。
噴射気体温度は310℃であった。表面温度は180℃に昇温した。
冷却工程;噴射型の排気体からから低温の空気噴射を1.5秒間行った。
噴射気体は送気体に収容して排気した。
導入気体は約30℃元圧力0.4MPaの圧縮空気であった。
気体噴射後、気体噴射型を再度引き離して離型を行った。
なお、賦形体の真空保持は離型時まで継続した。
離型時の表面温度は135℃であった。
4)成形結果;
良好な成形品が得られた。成形品は約130℃のシリコンオイル熱に耐え、熱処理は有効であった。
Using the mold shown in FIG. 4, the stretched PET sheet was molded with heat treatment.
1) Molding material: Homopolyethylene terephthalate resin 2.5 times uniaxially stretched sheet (however, not heat-fixed), thickness 0.21 mm was used.
2) Molding device Molding machine: the same as in Example 1 was used.
Mold: A male / female mold having an incomplete fitting (loose fitting) for forming a circular dish having a depth diameter of 90 mm and a depth of 30 mm and having a structure shown in FIG.
The injection type is made smaller than the shaped object holding type, and when fitted, a uniform gap space of about 6 mm is formed.
Injection type (male type): a structure shown in FIG. 4 comprising an
Holding type; surface layer / back body system shown by 60 in FIG. 4, with aluminum A 5052 (b value 17.4) as the back layer, and PEEK resin (b value 0.35) 0.3 mm on it A surface layer formed by a coating baking method was used.
The outer dimension of the mold was 110 mm square, and the surface layer was indirectly heated through a heating medium in the heating medium passage of the back body.
3) Molding method and molding conditions Preheating of resin sheet; 95 ° C
The same operation as in Example 1 was performed.
Injection mold molding surface preheating temperature: 95 ℃
Preheating temperature of holding mold surface; 130 ° C
Forming step: Performed by fitting and vacuum forming. Shaping is completed in an instant.
The vacuum operation was started simultaneously with the mold fitting. The surface temperature was about 130 ° C. and there was no significant change.
The mold was fitted to the position where the horizontal surface of the gas injection mold floated leaving a gap of 6 mm.
Heating temperature raising step: High-temperature air was jetted from the jet-type gas supply for 2.8 seconds.
The jet gas was contained in an exhaust body and exhausted.
The jet gas temperature was 310 ° C. The surface temperature was raised to 180 ° C.
Cooling step: Low-temperature air was injected from the injection-type exhaust body for 1.5 seconds.
The jet gas was contained in a gas feed and exhausted.
The introduced gas was compressed air having an original pressure of 0.4 MPa at about 30 ° C.
After gas injection, the gas injection mold was separated again to perform release.
In addition, the vacuum holding of the shaped body was continued until release.
The surface temperature at the time of mold release was 135 ° C.
4) Molding result;
A good molded product was obtained. The molded product was resistant to silicon oil heat of about 130 ° C., and the heat treatment was effective.
図5に示す成形型を使用し、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2と同じものを用いた。
2)成形装置
成型機; 実施例1と同じものを用いた。
成形型;深さ直径90mm、深さ30mmの丸皿形状物を成形する不
完全嵌合(ルーズ嵌合)の雌雄成形型で図5に示す構造のもの。
なお、気体噴射型は賦形体保持型よりも小さくつくられており、嵌合した 場合約6mmの均一な間隙で閉鎖空間ができるようになっている。
噴射型(雄型);アルミニウムA5052製の噴射ポート41と排気ポート 51からなる図5の構造のものとした。成形面には4フッ化エチレン樹脂 の30μmのコーティングを行った。実施例3の場合と同じように送気体 41は高温気体を噴射し、次いで低温気体を取り込み排気し、排気体51 は最初は高温噴射気体を取り込んで排気するが、次ぎの工程では低温気体 を噴射する機構となっている。
この型には閉鎖空間を形成するためのバンク(閉鎖壁)が設けてある。
保持型;図5の60に示す表面層/背後体方式のもので、アルミニウムA052 (b値17.4)を背後体とし、その上にPEEK樹脂(b値0.35)の 0.14mm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。型外寸を110mm角とし、背後体の熱媒通路には加熱熱媒を通して 表面層を間接的に加熱するようにした。
3)成形方法と成形条件;
樹脂シートの予熱;95℃
実施例1と同様にして行った。
噴射型の送気体設定温度;270℃
噴射型の排気体設定温度;95℃
保持型の成形面予熱温度;160℃
賦形工程;型嵌合の後、高温気体の噴射と真空利用による真空圧空賦形を作動さ せた。高温気体の噴射は気体噴射型の送気体から0.3秒行って、排気体 の排気バルブ開き次ぎ工程に繋げた。
導入した高温気体は次ぎの工程と同じものである。
表面温度は一時的に158℃に微妙に低下した。
加熱昇温工程;気体噴射型の送気体から加熱空気の噴射を2.8秒間行った。
排気体のバルブを開き、噴射気体を排気体に収容して排気するようにし た。
噴射気体温度は265℃であった。表面温度は181℃に昇温した。
冷却工程;噴射型の排気体からから低温の空気噴射を0.8秒間行った。
噴射気体は送気体に収容して排気した。
噴射した低温の空気噴射は約30℃元圧力0.4MPaの圧縮空気を導入 して行った。気体噴射後、気体噴射型を再度引き離して離型を行った。
なお、賦形体の真空保持は離型時まで継続した。
離型時の表面温度は135℃であった。離型時の表面温度は158℃で あった。
4)成形結果
良好な成形品が得られた。成形品は少なくとも約140℃のシリコンオイルに耐え、熱処理は有効であった。
Using the mold shown in FIG. 5, the stretched PET sheet was molded with heat treatment.
1) Molding material: The same material as in Example 2 was used.
2) Molding device Molding machine: The same one as in Example 1 was used.
Mold: Unable to mold round dish shape with a diameter of 90mm and a depth of 30mm
A male-female mold having a complete fitting (loose fitting) and having a structure shown in FIG.
Note that the gas injection type is smaller than the shaped object holding type, and when fitted, a closed space is formed with a uniform gap of about 6 mm.
Injection type (male type): The structure shown in FIG. 5 comprising an
This mold is provided with a bank (closing wall) for forming a closed space.
Holding type; surface layer / back body type shown in 60 of FIG. 5, with aluminum A052 (b value 17.4) as the back body, on which PEEK resin (b value 0.35) 0.14 mm A surface layer formed by a coating baking method was used. The outer dimension of the mold was 110 mm square, and the surface layer was indirectly heated through the heating medium passage in the heating medium passage of the back body.
3) Molding method and molding conditions;
Preheating of resin sheet; 95 ° C
The same operation as in Example 1 was performed.
Injection type gas supply set temperature; 270 ° C
Injection type exhaust body set temperature: 95 ° C
Preheating temperature of holding mold surface; 160 ° C
Forming process: After mold fitting, vacuum / pneumatic forming by hot gas injection and vacuum operation was activated. The hot gas was injected for 0.3 seconds from the gas injection type gas supply, which led to the next process of opening the exhaust valve of the exhaust body.
The introduced hot gas is the same as the next step.
The surface temperature temporarily decreased slightly to 158 ° C.
Heating temperature raising step: Heating air was jetted from a gas jet type gas supply for 2.8 seconds.
The valve of the exhaust body was opened, and the injection gas was accommodated in the exhaust body and exhausted.
The jet gas temperature was 265 ° C. The surface temperature was raised to 181 ° C.
Cooling step: Low-temperature air injection was performed from an injection-type exhaust body for 0.8 seconds.
The jet gas was contained in a gas feed and exhausted.
The injected low-temperature air was injected by introducing compressed air having an original pressure of 0.4 MPa at about 30 ° C. After gas injection, the gas injection mold was separated again to perform release.
In addition, the vacuum holding of the shaped body was continued until release.
The surface temperature at the time of mold release was 135 ° C. The surface temperature at the time of mold release was 158 ° C.
4) Molding result A good molded product was obtained. The molded product withstood at least about 140 ° C. silicone oil, and heat treatment was effective.
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.
11 プレス機天板
12 プレス機底板
13 断熱材
40 噴射型(雌雄成形型の一部)
41 噴射ポート(態様により工程途中から排気ポートの機能に変わる)
42 送気通路 (態様により工程途中から排気通路に変わる)
43 分岐通路(態様により工程途中から集気通路に変わる)
43b 中継空間
44 成形用表面
45 噴射孔(態様により工程途中から吸気孔に変わる)
46 気体導入路
47 ヒーター
48 送気盤
49 操作バルブ
50 噴射空間(間隙)
51 排気ポート(態様により工程途中から送気ポートの機能に変わる)
52 排気通路(態様により工程途中から送気通路に変わる)
53 集気通路(態様により工程途中から分岐通路に変わる)
53b 中継空間
54 ヒーター
55 吸気孔(態様により工程途中から気体噴射孔に変わる)
56 排気路
57 ヒーター
58 断熱材
59 操作バルブ
51b バンク(閉鎖壁)
60 保持型(雌雄成形型の一部)
61 表面層
62 背後層(背後体)
63 真空排気孔
64 真空排気通路
65 熱媒通路
66 集積プレート
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
HA‘ 高温排気
11 Press
41 Injection port (changes to exhaust port function from the middle of the process depending on the mode)
42 Air supply passage (changes to exhaust passage from the middle of the process depending on the mode)
43 branch passage (changes to the air collection passage from the middle of the process depending on the mode)
46
51 Exhaust port (changes to the function of air supply port from the middle of the process depending on the mode)
52 Exhaust passage (change from the middle of the process to the air supply passage depending on the mode)
53 Air collection passage (changes to a branch passage from the middle of the process depending on the mode)
56 Exhaust passage 57
60 Holding mold (part of male and female mold)
61 Surface layer
62 Back layer (back body)
63 Vacuum exhaust hole
64
66 Stacking plate
110 Shaped body of thermoplastic resin sheet A Compressed gas
A 'Exhaust HA High-temperature compressed gas HA' High-temperature exhaust
Claims (6)
気体噴射孔を設け冷却用気体と加熱用気体を噴射する機能とを持たせた噴射型と、この噴射型とは雌雄反対であって賦形体をその成形面で密着保持する保持型を用い、
上記噴射型への上記冷却または加熱用の少なくとも何れかの圧縮気体導入手段を備え、
更に、上記保持型が、少なくともその成形用表面が熱浸透率(b値)(kJ/m2s1/
2K)が0.01〜20である材料の表面層とその背後に同b値が表面層より大きい材料
の背後体を有するものを用い、
更に、上記保持型に保持された賦形体を上記樹脂シートの予熱温度以上の高温に加熱する
手段として、1)上記噴射型から加熱気体を噴射する手段、又は2)上記保持型を加熱し
て用いる手段の少なくとも1つを利用することとし、
上記樹脂シートの賦形後に賦形体から離反した距離にある上記噴射型から上記圧縮気体を
噴射させて上記保持型に保持されている賦形体の加熱及び冷却を行うように構成した熱可塑性樹脂シートの成形装置。 In thermoforming apparatus using the male and female molds of the resin sheet, it gave a function to inject a heating gas body and the cooling gas to the gas injection hole provided in the molding surface of either type of the female and male injection Using a mold and a holding mold that is opposite to the injection mold and holds the shaped body closely on its molding surface,
Comprising at least one compressed gas introduction means for cooling or heating the injection mold,
Further, in the holding mold, at least the molding surface has a heat permeability (b value) (kJ / m 2 s 1 /
2 K) using a surface layer of a material having a value of 0.01 to 20 and a back body of a material having a b value larger than the surface layer behind the surface layer,
Furthermore, as means for heating the shaped body held in the holding mold to a temperature higher than the preheating temperature of the resin sheet, 1) means for injecting heated gas from the injection mold, or 2) heating the holding mold Use at least one of the means to use,
A thermoplastic resin sheet configured to heat and cool the shaped body held in the holding mold by injecting the compressed gas from the injection mold at a distance away from the shaped body after shaping the resin sheet. Molding equipment.
載の成形装置。 The molding apparatus according to claim 1, wherein a heating temperature adjusting means is provided on the back body in the holding mold.
うにし、上記の噴射型から上記圧縮気体を噴射させて圧空賦形を行えるように構成したも
のであ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。 The male and female molds are configured to form a compressed air space that is closed when the resin sheet is sandwiched between them and to perform compressed air shaping by injecting the compressed gas from the injection mold. The molding apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
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。
A resin sheet molding method using the molding apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the resin sheet is preheated, shaped, and heat treated at a temperature higher than the sheet preheating temperature.
And the molding method of a thermoplastic resin sheet provided with a cooling process.
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