JP2006062293A - Method for thermo-forming sheet - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、熱可塑性樹脂シートを容器等に二次加工するためのシートの熱成形方法に関する。 The present invention relates to a sheet thermoforming method for secondary processing of a thermoplastic resin sheet into a container or the like.
従来、熱可塑性樹脂シートを用いて容器等を二次加工する場合の成形方法として、シートを予熱して軟化させ、次いで、これを型に当てて型とシートの間を真空にし、型とシートを密着させた状態で冷却して固化させる真空成形方法があり、又、圧縮空気をシートの外から吹き付けてシートを型面に密着させ、そのまま冷却して固化させる圧空成形方法などが知られている。 Conventionally, as a molding method when a container or the like is secondarily processed using a thermoplastic resin sheet, the sheet is preheated and softened, and then applied to a mold to make a vacuum between the mold and the mold and the sheet. There is a vacuum forming method in which the sheet is cooled and solidified while being in close contact, and a compressed air forming method in which compressed air is blown from the outside of the sheet to bring the sheet into close contact with the mold surface and then cooled and solidified is known. Yes.
上記のような真空成形方法や圧空成形方法において、シートの予熱や加熱の方法としては、ニクロム線を内蔵した棒状のバーヒーターやセラミックヒーターなどにより、シートを間接的に加熱する間接加熱方法や、ニクロム線を内蔵させた鉄盤にシートを直接接触させる直接加熱方法等が一般的に採用されている。 In the vacuum forming method and pressure forming method as described above, as a method for preheating and heating the sheet, an indirect heating method for indirectly heating the sheet with a bar heater or ceramic heater with a built-in nichrome wire, A direct heating method or the like in which a sheet is brought into direct contact with an iron board incorporating a nichrome wire is generally employed.
ところで、上記した従来のシートの予熱や加熱の方法は、ヒーター内のニクロム線に通電することにより、その電気抵抗によって発熱させる方法であり、非常に熱効率が悪く、消費電力も大きくなるという問題がある。 By the way, the above-described conventional sheet preheating and heating method is a method of generating heat by the electrical resistance by energizing the nichrome wire in the heater, and there is a problem that the thermal efficiency is very poor and the power consumption increases. is there.
また、シート加熱後の高温熱風の大気中への排出や発電にかかるエネルギーは、地球温暖化の遠因の一つであり、地球環境に配慮したものではない。 In addition, the discharge of high-temperature hot air after heating the sheet into the atmosphere and the energy required for power generation are one of the causes of global warming and are not considered for the global environment.
更に、従来のシートの予熱や加熱の方法は、熱可塑性樹脂シートの表面から間接加熱して軟化させるため、シートのドローダウン(軟化溶融時の垂れ)が大きく、成形品の肉厚み分布不良や容器の口部へのシワ等の成形不良箇所が生じる場合があった。 Furthermore, since the conventional sheet preheating and heating methods are indirectly heated from the surface of the thermoplastic resin sheet and softened, the sheet has a large drawdown (dripping at the time of softening and melting), and the thickness distribution of the molded product is poor. There may be a case where a molding defect such as wrinkles on the mouth of the container occurs.
そこで、この発明の課題は、シートの予熱や加熱に常圧の過熱水蒸気を用いることにより、加熱コストが安価となり、大気の汚染発生もないと共に、シートの加熱時にドローダウンの発生がなく、良質の成形品を成形することができるシートの熱成形方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to use normal-pressure superheated steam for preheating and heating of the sheet, so that the heating cost is low, there is no air pollution, and there is no occurrence of drawdown when the sheet is heated. Another object of the present invention is to provide a method for thermoforming a sheet, which can form the molded article.
上記のような課題を解決するため、請求項1の発明は、熱可塑性樹脂シート又はこれらの積層シートを加熱し、次いで、このシートを金型に圧接して成形するシートの熱成形方法において、過熱水蒸気を用いてシートを加熱する構成を採用したものである。 In order to solve the above-described problems, the invention of claim 1 is a method for thermoforming a sheet in which a thermoplastic resin sheet or a laminated sheet thereof is heated, and then this sheet is pressed against a mold and molded. The structure which heats a sheet | seat using superheated steam is employ | adopted.
請求項2の発明は、熱可塑性樹脂シート又はこれらの積層シートを加熱し、次いで、このシートを金型に圧接して成形するシートの熱成形方法において、常圧で100℃未満の飽和水蒸気を電磁誘導加熱法で発熱させた発熱体で高速昇温させて常圧の過熱水蒸気を作成し、この過熱水蒸気を用いてシートを加熱する構成を採用したものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a sheet thermoforming method in which a thermoplastic resin sheet or a laminated sheet thereof is heated, and then the sheet is pressed against a mold to form a saturated water vapor of less than 100 ° C. at normal pressure. A configuration is employed in which superheated steam at normal pressure is created by heating at a high speed with a heating element that generates heat by the electromagnetic induction heating method, and the sheet is heated using this superheated steam.
ここで、常圧の過熱水蒸気の温度は、100〜500℃の温度範囲のものを使用し、この過熱水蒸気の供給量は、150〜200KG/HRが好ましい。 Here, the temperature of superheated steam at normal pressure is 100 to 500 ° C., and the supply amount of superheated steam is preferably 150 to 200 KG / HR.
また、過熱水蒸気の発生原理は、特殊な構造で空隙率の高く、かつ、大きな表面積をもつ素材をワークコイルに装着し、そのワークコイルに選択した最適条件の高周波を当てることにより磁束が発生し、これにより誘発される渦電流と金属発泡体などの発熱体との固有抵抗によりジュール熱が発生し、この熱を発生した発熱体に、常圧の100℃未満の飽和水蒸気を接触させることにより、熱効率の高い過熱水蒸気を得るものである。 The superheated steam generation principle is that a special structure with a high porosity and a large surface area is attached to a work coil, and a magnetic flux is generated by applying the optimum high frequency to the work coil. Joule heat is generated by the specific resistance between the eddy current induced thereby and a heating element such as a metal foam, and saturated heating steam of less than 100 ° C. at normal pressure is brought into contact with the heating element that has generated this heat. In this way, superheated steam with high thermal efficiency is obtained.
この発明によると、加熱したシートを金型に圧接して成形するシートの熱成形方法において、過熱水蒸気を用いてシートを加熱するようにしたので、シート全体を均一に加熱することができ、シートを用いた二次製品を確実に成形でき、成形性や成形効率を阻害することなく、単層シートや複合シートを問わず精密に成形することができる。 According to the present invention, in the sheet thermoforming method in which the heated sheet is pressed against a mold and molded, the sheet is heated using superheated steam, so that the entire sheet can be heated uniformly. Can be reliably molded, and can be precisely molded regardless of a single-layer sheet or a composite sheet without impairing moldability and molding efficiency.
また、シートの加熱に過熱水蒸気を採用することにより、省エネルギーで加熱コストが安価となり、大気の汚染発生もない環境にやさしい熱成形ができるようになり、シートの加熱時にドローダウンの発生がなく、良質の成形品を成形することができ、しかも、殺菌効率も高く無菌化に優れた成形が可能になる。 In addition, by adopting superheated steam for heating the sheet, energy-saving heating costs are reduced, environment-friendly thermoforming that does not cause air pollution can be performed, and there is no occurrence of drawdown when heating the sheet, It is possible to mold a high-quality molded product, and it is possible to mold with high sterilization efficiency and excellent sterilization.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、熱可塑性樹脂シートを用いて容器等を二次加工する場合の真空成形方法を示し、成形炉1と抜型装置2からなり、成形炉1の内部にシートAの加熱部3と成形装置4を設け、加熱部3はシートAを両面から加熱すると共に、成形装置4は、型5とプラグ6の組み合わせからなり、加熱されたシートAが型5とプラグ6間に進入すると、プラグ6でシートAを型5に押し込んでこれを型5に当て、型5とシートAの間を真空にし、型5とシートAを密着させた状態で冷却して固化させるようになっている。
FIG. 1 shows a vacuum forming method in the case of secondary processing of a container or the like using a thermoplastic resin sheet, which is composed of a forming furnace 1 and a die-
また、抜型装置2は、シートAに成形された製品Bを抜型7でシートAから打ち抜き、残ったシートAをシャー8で粉砕するようになっている。
Further, the
上記加熱部3は、シートAの加熱に過熱水蒸気を採用し、この過熱水蒸気の供給は、成形炉1の外部に設置した過熱水蒸気発生器9と、この発生器9に常圧で100℃未満の飽和水蒸気を供給するボイラー10とで形成されている。
The
上記過熱水蒸気の発生器9は、図2のように、特殊な構造で空隙率の高く、かつ、大きな表面積をもつ金属発泡体のような素材を用いた発熱体11を積層した状態で誘導コイル12の内部に装着し、その誘導コイル12に選択した最適条件の高周波を当てることにより磁束13が発生し、これにより誘発される渦電流と発熱体11との固有抵抗によりジュール熱が発生し、この熱を発生した発熱体11に、常圧の100℃未満の飽和水蒸気を入口14から出口15に向けて流動させて接触させることにより、熱効率の高い過熱水蒸気を得るようになっている。
As shown in FIG. 2, the
この過熱水蒸気発生器9は、例えば、最高過熱水蒸気の温度が650℃で、この過熱水蒸気の供給量が、150〜200KG/HRの能力を有するものが好ましく、実際のシート加熱時に使用する過熱水蒸気の温度は、100〜500℃の温度範囲のものを使用する。
The
上記過熱水蒸気発生器9は、入口14にボイラー10が管路16で接続され、出口15が加熱部3に管路17で接続され、加熱部3の余剰過熱水蒸気は、リターン管路18でボイラーに戻すようにしている。
In the
次に、シートの熱成形方法を説明する。 Next, a method for thermoforming the sheet will be described.
図1のように、成形炉1内に供給したPP等の単層又はこれらの積層からなる熱可塑性樹脂シートAが加熱部3に位置する状態で、ボイラー10から過熱水蒸気発生器9に常圧の100℃未満の飽和水蒸気を供給すると、過熱水蒸気発生器9はこの飽和水蒸気を予め設定した100〜500℃の温度範囲の過熱水蒸気を発生して加熱部3に供給し、この加熱部3に位置するシートAを成形可能な温度に加熱する。
As shown in FIG. 1, normal pressure is applied from the
シートAの加熱された部分は、成形装置4に移行し、型5とプラグ6で製品Bの形状が成型され、この後、抜型装置2でシートAから製品Bが打ち抜かれることになる。
The heated portion of the sheet A is transferred to the forming
上記シートAの加熱時において、熱可塑性樹脂シートAを100〜500℃の高温過熱水蒸気に直接的に接触させて加熱することにより、シートの完全殺菌が可能となり、その後の工程を選択すれば、無菌化製品の製造が可能になる。 When the sheet A is heated, the sheet can be completely sterilized by heating the thermoplastic resin sheet A directly in contact with high-temperature superheated steam at 100 to 500 ° C. If the subsequent steps are selected, Manufacturing of sterilized products becomes possible.
また、空気中には21%の酸素が含まれており、シートを高温で加熱する際、この酸素による酸化作用によってシートが劣化する一因となっているが、過熱水蒸気を用いると、常温水に溶存している極微量の酸素しか含まれていないので無酸素状態に近く、酸化作用は殆どなく、劣化に影響しないことになる。 In addition, the air contains 21% oxygen, and when the sheet is heated at a high temperature, this is a cause of the deterioration of the sheet due to the oxidizing action of oxygen. Since only a very small amount of dissolved oxygen is contained, it is close to an oxygen-free state, has almost no oxidizing action, and does not affect deterioration.
それに、過熱水蒸気ガスは、気体としての対流伝熱と、過熱水蒸気は放射性ガスであることにより、その放射伝熱も加わり、より伝熱速度が速くなり、短時間での加熱が可能となる。 In addition, since the superheated steam gas is a convective heat transfer as a gas and the superheated steam is a radioactive gas, the radiant heat transfer is also added, the heat transfer speed is further increased, and heating in a short time is possible.
更に、シートの表面で過熱水蒸気は容易に大量の凝縮熱をシートに与えることにより、更に短時間の加熱が可能となる。 Furthermore, superheated steam easily gives a large amount of heat of condensation to the sheet on the surface of the sheet, thereby enabling heating in a shorter time.
このように、シートの加熱が極めて短時間であり、かつ、複合過熱の効果により、シートの内部加熱を誘導し、極めて均一に溶融軟化してドローダウンも少なく、成形性もアップして肉厚分布が改良された偏肉の少ない口部のシワもない成形品が得られることになる。 In this way, the sheet is heated for a very short time, and the effect of the combined overheating induces the internal heating of the sheet, melts and softens extremely uniformly, reduces drawdown, increases the formability, and increases the wall thickness. A molded product with improved distribution and no wrinkles in the mouth with less unevenness can be obtained.
1 成形炉
2 抜型装置
3 加熱部
4 成形装置
5 型
6 プラグ
7 抜型
8 シャー
9 過熱水蒸気発生器
10 ボイラー
11 発熱体
12 誘導コイル
13 磁束
14 入口
15 出口
16 管路
17 管路
18 リターン管路
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