JP2003276075A - 中空成形体の成形装置および成形方法 - Google Patents
中空成形体の成形装置および成形方法Info
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- B29C49/02—Combined blow-moulding and manufacture of the preform or the parison
- B29C49/06905—Using combined techniques for making the preform
- B29C49/0691—Using combined techniques for making the preform using sheet like material, e.g. sheet blow-moulding from joined sheets
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Abstract
れを防止することができ、かつ、生産性の向上および製
造コストの低減を図ることができる中空成形体の成形装
置を提供する。 【解決手段】 熱可塑性樹脂からなる一対の樹脂シート
4の間に密閉空間13が形成されように、樹脂シートの
周縁部4’を固定するための固定機構と、樹脂シートを
加熱軟化させるための加熱手段15と、樹脂シートを賦
形するための金型キャビティ面を有し、加熱軟化された
樹脂シートの周縁部の内側を挟み込み、加圧圧着するた
めの金型とを有する。前記固定機構は、樹脂シートを所
定の間隔で保持しかつ互いに摺動自在である一対のシー
トホルダ8,9と、前記シートホルダの少なくとも一方
を摺動して、前記樹脂シートの間隔を縮めるための駆動
手段と、前記シートホルダの摺動面12をシールするた
めのシール構造とを有する。
Description
装置および成形方法に関する。
合、軽量でありかつ高剛性および高強度を有することが
要求されるため、樹脂内部に中空部を有する部品(中空
成形体)が開発されている。
は、熱可塑性樹脂からなる2枚の樹脂シートの間に、ハ
ニカム状構造体(インサート物)を予め設置し、樹脂シ
ートを加熱した後に、金型で挟み込むことによって、中
空成形体を形成する方法を開示している。
性樹脂からなる2枚の樹脂シートの間に、通気性耐熱支
持材(インサート物)を挿入することで、軟化による樹
脂シートの垂れを抑制し、中空部における樹脂シートの
接触および融着を防ぐことができる、中空成形体の成形
方法を開示している。
示されている方法においては、成形あるいは加工によっ
てインサート物を予め用意する必要があるため、成形コ
ストおよび工数が増加する問題を有する。さらに、樹脂
シートが透明である場合、インサート物が透過して見え
るため、完全に透明な中空成形体を得ることができなか
った。
体の成形方法においては、加熱軟化された樹脂シート
は、その自重で垂れる。したがって、広大な樹脂シート
によって大形の中空成形体を成形する場合、例えば、中
空部において樹脂シートが波打ったり、接触して融着す
る等の問題を有する。
するためになされたものであり、加熱軟化による樹脂シ
ートの波打ちおよび垂れを防止することができ、かつ、
生産性の向上および製造コストの低減を図ることができ
る中空成形体の成形装置および成形方法を提供すること
を目的とする。
の請求項1に記載の発明は、熱可塑性樹脂からなる一対
の樹脂シート間に密閉空間が形成されように、樹脂シー
トの周縁部を固定するための固定機構と、樹脂シートを
加熱軟化させるための加熱手段と、樹脂シートを賦形す
るための金型キャビティ面を有し、加熱軟化された樹脂
シートの周縁部の内側を挟み込み、加圧圧着するための
金型とを有する中空成形体の成形装置であって、前記固
定機構は、樹脂シートを所定の間隔で保持しかつ互いに
摺動自在である一対のシートホルダと、前記シートホル
ダの少なくとも一方を摺動して、前記樹脂シートの間隔
を縮めるための駆動手段と、前記シートホルダの摺動面
をシールするためのシール構造とを有することを特徴と
する中空成形体の成形装置である。
奏する。
トを加熱軟化させた後、シートホルダの少なくとも一方
をシールした状態で摺動させて、樹脂シートの間隔を縮
めることができる。
空間の体積は、減少し、内圧が上昇するため、例えば、
樹脂シートが大型であっても、加熱軟化による樹脂シー
トの波打ちおよび垂れが防止される。また、インサート
物が不要であるため、成形コストおよび工数が増加しな
いため、生産性の向上および製造コストの低減を図るこ
とができる。
段を有するため、シートホルダの摺動の位置精度を向上
させることができる。
動によって、駆動力が駆動手段に付与されるため、駆動
手段の構成を単純化することができる。
造を容易に構成することができる。
トを加熱軟化させた後、シートホルダの少なくとも一方
をシールした状態で摺動させて、樹脂シートの間隔が縮
められる。
空間の体積は、減少し、内圧が上昇するため、例えば、
樹脂シートが大型であっても、加熱軟化による樹脂シー
トの波打ちおよび垂れが防止される。また、インサート
物が不要であるため、成形コストおよび工数が増加しな
いため、生産性の向上および製造コストの低減を図るこ
とができる。
が金型の一方にのみ配置されるため、駆動手段の構成が
単純化される。
している樹脂シートを金型キャビティ面によって賦形す
るために、真空成形法,圧空成形法、あるいは、真空圧
空成形法を適用することができる。
剤、無機充填剤、繊維強化材のいずれか1つ、あるいは
2以上の組合せからなる混合物が含まれている中空成形
体を得ることができる。
を参照しつつ説明する。
置によって得られる中空成形体20の一例を示している
断面図である。
加圧圧着することによって形成され、中空部21と、加
圧圧着された周縁部22と、中空部を形成するための加
圧ガスを供給するために使用された穴部23とを有す
る。
化する熱可塑性を有する樹脂(熱可塑性樹脂)であれば
特に限定されず、例えば、ポリエチレンやポリプロピレ
ンなどのポリオレフィン樹脂、ポリスチレン、ポリカ−
ボネ−ト、アクリロニトリル・スチレン・ブタジエンブ
ロック共重合体、ポリアミド繊維などの一般的な熱可塑
性樹脂や、エチレン・プロピレンブロック共重合体、ス
チレン・ブタジエンブロック共重合体などの熱可塑性エ
ラストマー、あるいはこれらのポリマ−アロイなどを適
用することが可能である。
ス繊維などの各種の充填材や、可視光線の波長(380
〜770nm)よりもはるかに小さい数10nmオーダ
の微粒材料が配合されたコンポジット材料を配合するこ
とも可能である。
リカ等が挙げられる。また、顔料、滑材、帯電防止剤、
酸化防止剤などの各種の添加剤を配合することも可能で
ある。
らを全て包含する。
化材のいずれか1つあるいは2以上の組合せからなる混
合物が配合された熱可塑性樹脂を、適用することが可能
である。この場合、有機充填剤、無機充填剤、繊維強化
材のいずれか1つあるいは2以上の組合せからなる混合
物を含んでいる中空成形体を得ることができる。
を説明する。
1,2(上型1および下型2)は、例えば、アルミニウ
ムから構成され、樹脂シート4が賦形される金型キャビ
ティ面1A,2Aと、金型キャビティ面1A,2Aに形
成される吸引口3とを有する。なお、樹脂シート4は、
例えば、アクリル製であり、330mm×330mm×
板厚5mmである。
縦150mm×横150mm×深さ100mmであり、
深さ方向の抜き勾配が5度かつ隅R5の箱型構造を有し
ている。上型1および下型2のプレス面は、200mm
×200mmであり、プレス面周縁より内側25mmま
での全周を、加圧圧着できるように構成されている。
ムに限定されず、例えば、鉄系、アルミニウム以外の非
鉄系金属、セラミック系、熱硬化性樹脂材料等を適宜使
用することができる。
用される。吸引口3の形状は、中空成形体20の表面に
転写されるため、吸引口3を、上型1および下型2のコ
ーナー部に適当な数だけ形成し、かつ、その径は1mm
以下が好ましい。
置は、図3に示されるように、樹脂シート4を加熱軟化
させる(軟化温度以上に加熱する)ための加熱装置15
と、樹脂シート4の間に密閉空間13が形成されよう
に、樹脂シート周縁部4’を固定するための固定機構
と、中空部21を形成するための加圧ガスを供給するた
めのパイプ11を有する圧力調整機構とを有している。
大エネルギー波長が4μm近傍にある遠赤外線、最大エ
ネルギー波長が1μm〜3μm近傍にある短波長あるい
は中波長の熱線であり、好ましくは、熱可塑性樹脂の吸
収波長に対応する出力波長を有する遠赤外線である。
保持しかつ互いに摺動自在である一対のシートホルダ
8,9(上部ホルダ8および下部ホルダ9)を有する。
は、樹脂シート4の加熱温度と、加圧圧着時の温度およ
び発生する応力とに耐えられる材料であれば、特に限定
されず、例えば、鉄系、非鉄系金属、セラミック系、あ
るいは、熱硬化性樹脂材であり、好ましくは、安価で加
工が容易である鉄系や非鉄系金属材料である。
ドピンを利用し、上部押えプレート5および下部押えプ
レート6を介して、樹脂シート4を固定している。上部
ホルダ8および下部ホルダ9によって固定される樹脂シ
ート周縁部4’の内側のサイズは、例えば、300mm
×300mmである。なお、樹脂シート周縁部4’に
は、ガイドピンが嵌め込まれる穴部が形成されている。
する方法に限定されず、例えば、ボルトを利用する方
法、油圧プレスあるいは空圧プレスを利用する方法、蝶
番を使用して樹脂シート周縁部4’を押えるプレートに
よって狭圧する方法を適用することも可能である。
は、円筒形のスライドシャフト7によって連結されてお
り、下部ホルダ9は、スライドシャフト7によって案内
されて、上部ホルダ8の摺動面12を、平行移動する。
ールが施すことによって、樹脂シート4の間の空気漏れ
を防止するためのシール構造が形成されている。しか
し、シール構造は、これに限定されず、例えば、メカニ
カルシール、低摺動材を組み込んだ機構、あるいは、摺
動面12の隙間を0.5mm以下にする構成を適用する
ことも可能である。
好な位置精度を有し、かつ摺動面12のシール構造の設
計が、容易である点で好ましい。しかし、例えば、摺動
面12に直接設けられるスライドガイドや、ベアリング
を使用したカムフロアあるいはローラフロアを、利用す
ることも可能である。
4’の内側は、下型2の上昇(金型の移動)によって、
上型1および下型2によって挟み込まれるため、下部ホ
ルダ9を平行移動するための駆動力が生成される。
9によって固定される樹脂シート4の間隔(ホルダ間
隔)が縮められるため、樹脂シート4の間に形成される
密閉空間13の体積は、減少し、内圧が上昇する。した
がって、例えば、樹脂シート4が大型であっても、加熱
軟化による樹脂シート4の波打ちおよび垂れが防止さ
れ、また、インサート物が不要であるため、成形コスト
および工数が増加せず、生産性の向上および製造コスト
の低減を図ることができる。
隔を縮めるための駆動手段は、駆動力を発生させる必要
がないため、その構成が単純化されている。
プ11と、加圧ガスの供給を制御するためのバルブ10
と、制御装置(不図示)とを有し、例えば、上型1およ
び下型2による加圧圧着(プレス)によって形成される
樹脂シートの中空部21に加圧ガスを供給する場合や、
プレスが完了して中空成形体20を取り出す直前におい
て中空部21の内部を大気開放する場合に使用される。
US304製であり、プレス時において、上型1および
下型2の面に対して水平に位置し、かつ金型キャビティ
面の壁面より突出するように、設置されている。パイプ
11の材料としては、鉄系、非鉄系金属、セラミック
系、樹脂系材料などが使用できる。
間、供給圧力、供給開始時期などを制御するために使用
される。
気、窒素ガス、炭酸ガスなどが使用可能であり、好まし
くは窒素ガスである。加圧ガスの供給圧力は、成形条件
や樹脂材料によって異なり、1MPa以上の値を適用す
ることも可能であるが、好ましくは1MPa未満であ
る。
を使用する中空体の成形方法を説明する。なお、成形方
法は、取付け工程、加熱軟化工程、金型およびホルダ移
動工程、加圧圧着工程、成形工程、および、トリミング
工程を有する。
れるように、2枚の樹脂シート4を、上部ホルダ8と下
部ホルダ9(上部押えプレート5および下部押えプレー
ト6)によって、所定のホルダ間隔で保持し、樹脂シー
ト4の間に密閉空間13が形成されように、樹脂シート
周縁部4’を固定する。所定のホルダ間隔は、例えば、
加熱軟化された樹脂シート4が垂れ下がっても、接触あ
るいは融着しない間隔である。
よって樹脂シート4が加熱されて軟化する。
レスのために下型2が上昇する。そして、図4に示され
るように、下型2の移動によって、上型1および下型2
によって挟み込まれている樹脂シート周縁部4’の内側
が上昇する。
5および下部押えプレート6を介して、上部ホルダ8お
よび下部ホルダ9によって保持されている。したがっ
て、下部ホルダ9は、樹脂シート4によって駆動され、
スライドシャフト7に沿って、上部ホルダ8の摺動面1
2を、平行移動する。
密閉空間13の体積は、減少し、内圧が上昇する。その
ため、例えば、樹脂シートが大型であっても、インサー
ト物を使用することなく、加熱軟化による樹脂シートの
波打ちおよび垂れが防止される。
置に到達した上型1および下型2は、固定されている樹
脂シート周縁部4’の内側を挟み込んで、加圧圧着す
る。これによって、樹脂シート4の間に形成されていた
密閉空間13は、中空部21を構成することになる。な
お、プレス時間は、例えば、60秒である。
に、図5に示されるように、樹脂シート4の金型キャビ
ティ面への密着および賦形を促進するため、パイプ11
および金型キャビティ面に形成されている吸引口3を作
動させる。
ば、0.5MPaの加圧ガスを供給して、中空部21の
内圧を増加させると同時に、吸引口3を使用して、金型
キャビティ面と樹脂シート4との間の外周空間14を減
圧(負圧)にする。つまり、本成形工程においては、真
空成形法と圧空成形法とが組み合わされた真空圧空成形
法が適用されている。なお、上型1および下型2の温度
は、例えば、80℃〜90℃である。
るように、冷却完了後、上型1および下型2を型開きし
て、樹脂シート周縁部4’やバリを除去することによ
り、中空成形体20が得られる。
置によって形成された中空成形体の物性を説明するため
の図表である。なお、比較例1〜3は、ホルダ間隔を縮
めない成形条件で得られている点で、実施例1〜4と異
なる。
痕、および、総合評価である。
転写性で評価した。圧着性は、圧着部をハンマーで破壊
し、樹脂シートの接触界面での剥離の有無で評価した。
接触痕は、樹脂シート同士による接触痕および融着の有
無で評価した。また、評価が良好な場合は、記号○で表
し、不良の場合は、記号×で表示した。
いて全て良好な場合、記号○で表し、その他の場合、符
号×で表示した。
付け時のホルダ間隔として30mm〜200mmかつ加
熱温度として160℃〜200℃が適用されたが、全て
の評価項目で良好な結果が得られた。つまり、良好な剛
性および強度並びに接合部強度を有する軽量の中空成形
体を得ることができた。
ルダ間隔かつ160℃の加熱温度が適用され、圧着性お
よび接触痕は良好であったが、賦形性(転写性)が不良
であり、良好な中空成形体が得られなかった。
隔かつ180℃の加熱温度が適用され、賦形性および圧
着性は良好であったが、加熱軟化時に樹脂シート同士が
接触および融着したため、良好な中空成形体が得られな
かった。良好な成形品が得られなかった。
間隔かつ180℃の加熱温度が適用され、接触痕は良好
であったが、全面が圧着されずに加圧ガスの漏れ(圧抜
け)が発生したため、賦形性良好な中空成形体が得られ
なかった。つまり、賦形性および圧着性が不良であっ
た。
定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々
改変することができる。
形法が適用されているが、これに限定されず、真空成形
法を適用し、減圧のみによって樹脂シート4を金型キャ
ビティ面1A,2Aに密着させることも可能である。あ
るいは、圧空成形法を適用し、加圧ガスのみによって樹
脂シート4を金型キャビティ面1A,2Aに密着させる
ことも可能である。
は、構成を単純化するために、金型の移動によって、駆
動力が付与されているが、図8および図9に示すよう
に、独立した駆動手段16,17を、上型1および下型
2のいずれか一方の外周部に、配置することも可能であ
る。
く、ホルダ間隔を縮めることができる。なお、駆動手段
16,17は、例えば、油圧、空圧、スプリング、ある
いは電気モータを適用することができる。
の両方に配置することも可能である。
形成される中空成形体の一例を示している断面図であ
る。
断面図である。
であり、取付け工程および加熱軟化工程を説明するため
の図である。
断面図である。
の断面図である。
る。
形成された中空成形体の物性を説明するための図表であ
る。
を説明するための断面図である。
形例を説明するための断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 熱可塑性樹脂からなる一対の樹脂シート
間に密閉空間が形成されように、樹脂シートの周縁部を
固定するための固定機構と、 樹脂シートを加熱軟化させるための加熱手段と、 樹脂シートを賦形するための金型キャビティ面を有し、
加熱軟化された樹脂シートの周縁部の内側を挟み込み、
加圧圧着するための金型とを有する中空成形体の成形装
置であって、 前記固定機構は、 樹脂シートを所定の間隔で保持しかつ互いに摺動自在で
ある一対のシートホルダと、 前記シートホルダの少なくとも一方を摺動して、前記樹
脂シートの間隔を縮めるための駆動手段と、 前記シートホルダの摺動面をシールするためのシール構
造とを有することを特徴とする中空成形体の成形装置。 - 【請求項2】 前記駆動手段は、前記シートホルダを案
内するためのガイド手段を有することを特徴とする請求
項1に記載の中空成形体の成形装置。 - 【請求項3】 前記駆動手段は、前記金型の移動によっ
て、駆動力が付与されることを特徴とする請求項1又は
請求項2に記載の中空成形体の成形装置。 - 【請求項4】 前記シール構造は、メカニカルシール、
ゴムシール、易摺動材のいずれか1つを有することを特
徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の中空成形
体の成形装置。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の中
空成形体の成形装置を用いる中空成形体の成形方法であ
って、 熱可塑性樹脂からなる一対の樹脂シートを、一対のシー
トホルダによって、所定の間隔で保持し、樹脂シート間
に密閉が形成されように、樹脂シートの周縁部を固定
し、 樹脂シートを加熱軟化させ、 前記シートホルダの少なくとも一方をシールした状態で
摺動させて、前記樹脂シートの間隔を縮め、 金型によって、加熱軟化された樹脂シートの周縁部の内
側を挟み込んで、加圧圧着し、 金型キャビティ面に樹脂シートを賦形することを特徴と
する中空成形体の成形方法。 - 【請求項6】 前記駆動手段は、金型の一方に配置され
ることを特徴とする請求項5に記載の中空成形体の成形
方法。 - 【請求項7】 前記中空成形体の成形方法は、真空成形
法,圧空成形法、あるいは、真空圧空成形法が適用され
ることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の中空
成形体の成形方法。 - 【請求項8】 前記熱可塑性樹脂には、有機充填剤、無
機充填剤、繊維強化材のいずれか1つ、あるいは2以上
の組合せからなる混合物が配合されていることを特徴と
する請求項5〜7のいずれか1項に記載の中空成形体の
成形方法。
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