JP2006321169A - 耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機および耐熱性熱可塑性フィルムの真空成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体を小型化可能で、雄型、雌型の金型の種類を問わずに適用することができ、耐熱性熱可塑性フィルムを精度良く成形することができる耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機および耐熱性熱可塑性フィルムの真空成形方法を提供する。
【解決手段】金型を真空室中に配置して耐熱性熱可塑性フィルム40を成形する真空成形機において、真空室を、金型11とこの金型を加熱するヒーター12とを収納した可動式の下部チャンバー10と、予熱ヒーター22を収納した可動式の上部チャンバー20とに二分割し、上下チャンバー間に配置した固定ブース30にフィルム40を配置して、上下チャンバーの圧力差によりフィルムを所定の金型形状に成形するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドなどの耐熱性熱可塑性フィルムを真空状態で成形する真空成形機および真空成形方法に関する。

従来の真空成形機としては、加熱部を具備したユニットに、金型下部に真空引き用ノズルを多数配置した金型を設置し、金型内部だけを真空にするようにした真空成形機や、成形材料の上部から圧縮空気を吹き込んでアシストするようにした圧空真空成形機が一般に実用化されている。しかしながら、これらの真空成形機は、真空孔の位置の取り方で転写性が左右されることから、精密部品の成形においては必ずしも満足できるものでない。したがって、これらの真空成形機は、一般に成形精度を必要のない食品用トレー等に使用されており、また成形温度も１００℃程度と比較的低温での実施されていた。

一方、装置の小型化や成形サイクルの効率化を目的とした真空成形機としては、例えば、雄雌構造の金型を収納する六面体の本体の各側面、背面、上面及び底面を密閉状態で覆って内部を気密状態に形成し、前記本体の前面に、開閉自在であると共に閉じた状態で気密にすることができるシャッタ−を設けた真空成形機（例えば、特許文献１参照）や、真空成形機の機枠の上部に加温室を配設し、機枠内のシート加熱用ヒータでポリプロピレンシートを加熱軟化させる際、ヒータ熱の排熱を利用して、加温室内に収容した次工程以降のシートを予熱する。またこの加温室内を上下に仕切って上部室と下部室に分け、上部室にロール状素材から切出した直後のシートを収容し、下部室に、成形段階に近いシートを収容する真空成形機（例えば、特許文献２参照）等が提案されているが、これら従来の真空成形機は、いずれも真空成型機内に真空装置としてのチャンバーを配置してその内部を真空にする必要があるため、真空成形機全体が大型化して場所を取り、コストも高くつくばかりか、耐熱性熱可塑性フィルムから高精度成形品を真空成形するには不向きなものであった。
特開平１１−２３９８９９号公報 特開平１１− ５８５０７号公報

本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果、達成されたものである。

したがって、本発明の目的は、装置全体を小型化可能で、雄型、雌型の金型の種類を問わずに適用することができ、耐熱性熱可塑性フィルムを精度良く成形することができる耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機および耐熱性熱可塑性フィルムの真空成形方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明によれば、金型を真空室中に配置して耐熱性熱可塑性フィルムを成形する真空成形機において、前記真空室を、金型とこの金型を加熱するヒーターとを収納した可動式の下部チャンバーと、フィルム予熱のためのヒーターを収納した可動式の上部チャンバーとに二分割し、前記下部チャンバーと上部チャンバーとの間に配置した固定ブースに耐熱性熱可塑性フィルムを配置して、前記下部チャンバーと上部チャンバーとで挟み込むと共に、前記下部チャンバーと上部チャンバーの圧力差により前記耐熱性熱可塑性フィルムを所定の金型形状に成形するように構成したことを特徴とする耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機が提供される。

なお、本発明の耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機においては、
前記金型が多孔質アルミを用いて加工されたものであること、および
前記上部チャンバー内のヒータ−が遠赤外線スパイラルヒーターであること
が、いずれも好ましい条件として挙げられる。

また、本発明の耐熱性熱可塑性フィルムの真空成形方法は、上記の耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機を使用して耐熱性熱可塑性フィルムを真空成形するに際し、金型を成形温度に加熱した下部チャンバーと、予熱温度に保った上部チャンバーとを上下動させることにより、固定ブースに載置した耐熱性熱可塑性フィルムを挟み込んだ状態で、前記下部チャンバーと上部チャンバーとを真空状態に保ち、次いで前記上部チャンバーを大気圧に戻して、前記下部チャンバーと上部チャンバーの圧力差により前記耐熱性熱可塑性フィルムを所定の金型形状に成形することを特徴とし、前記上部チャンバーを耐熱性熱可塑性フィルムのガラス転移温度以上に、また前記下部チャンバーを耐熱性熱可塑性フィルムのガラス転移温度未満に、それぞれ加熱することが好ましい。

本発明によれば、以下に説明するとおり、装置全体を小型化可能で、雄型、雌型の金型の種類を問わずに適用することができ、耐熱性熱可塑性フィルムを精度良く成形することができる耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機および耐熱性熱可塑性フィルムの真空成形方法を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図１は本発明の耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機の一例を示す概略説明図である。

図１に示したように、本発明の真空成形機は、本体６０の中央部に固定ブース３０が配置され、この固定ブース３０の上下に、下部チャンバー１０と上部チャンバー２０とが、いずれも固定ブース３０を挟んで上下動可能に配置されていることを主要構造とするものである。

下部チャンバー１０は、サーボモーター１５により上下動可能な下枠１３と、可動側枠１４とからなり、下枠１３の上昇により密閉可能に構成されており、下枠１３には金型１１とこの金型１１を加熱するヒーター１２とが載置されている。ここで、金型１１としては、雄型、雌型の種類を問わずに使用することができる。

また、この下部チャンバー１０は、配管１８により真空ポンプ５０に接続されており、真空ポンプ５０の稼働により所定の真空度に保たれると同時に、放圧コック１６の開放により所定の真空度から大気圧にまで圧力が調整自在となっている。

ここで、金型１１の材質としては特に限定しないが、軽量化加工性の点では、アルミニウム、アルミ合金などの軽金属が使用でき、なかでも多孔質アルミを用いて加工されたものが好ましく使用できる。

一方、上部チャンバー２０は、空気シリンダー２１により上下動可能な正立方形の枠２３から構成され、空気シリンダー２１で固定ブース３０に押し付けられることにより、密閉可能となっている。

そして、上部チャンバー２０には、耐熱性熱可塑性フィルム（以下、単にフィルムという。）を予熱するためのヒーター、なかでも温度制御可能な遠赤外線スパイラルヒーター２２が収納されており、下部チャンバー１０と同様に、配管２５により真空ポンプ５０に接続されており、真空ポンプ５０の稼働により所定の真空度に保たれると同時に、放圧コック２４の開放により所定の真空度から大気圧にまで圧力が調整自在となっている。また、この上部チャンバー２０には、圧空をアシストすることも可能である。

また、下部チャンバー１０および上部チャンバー２０は、気密を維持するために図示していない耐熱ゴムパッキンまたはＯーリングでシールされている。

すなわち、真空室は可動式の下部チャンバー１０と、可動式の上部チャンバー２０とに二分割され、下部チャンバー１０と上部チャンバー２０との間に配置した固定ブース３０にフィルム４０を配置して、下部チャンバー１０と上部チャンバー２０とで挟み込むと共に、下部チャンバー１０と上部チャンバー２０の圧力差によりフィルム４０を所定の金型形状に成形するように構成されているのである。

そして、この一連の操作は、制御盤７０からの指令に基づいて行なわれるが、ＰＣを組み込んでの自動運転も可能である。

次に、上記の真空成形機を使用して耐熱性熱可塑性フィルムから真空成形による成形品を成形する方法の具体例について説明する。

まず、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドなどの耐熱性熱可塑性フィルムを用意し、各フィルムの性能に応じて成形温度、予熱温度、真空度等の条件を設定し、これらの条件を制御盤７０に記憶させる。

ここで、上部チャンバー２０の加熱温度はフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）以上であることが、また下部チャンバー１０の加熱温度はフィルムのＴｇ未満であることが、それぞれ好ましい。なかでも、上部チャンバー２０の加熱温度がＴｇ＋３０℃以上、特にＴｇ＋５０℃以上であり、下部チャンバー１０の加熱温度がＴｇ−１０℃以下、特にＴｇ−３０℃以下であることが好ましい。

次に、ヒーター１２により金型１１を成形温度に加熱した下部チャンバー１０と、遠赤外線スパイラルヒーター２２により予熱温度に保った上部チャンバー２０とを、それぞれサーボモーター１５と空気シリンダ２１とで上下動させることにより、固定ブース３０に載置したフィルム４０を挟み込んだ状態となし、真空ポンプ５０を稼働させて、下部チャンバー１０と上部チャンバー２０とを所定の真空度に保つ。

次いで、放圧コック２４を開放して上部チャンバー２０を大気圧に戻して、下部チャンバー１０と上部チャンバー２０とに圧力差を形成し、フィルム４０を金型１１に吸着させることにより、所定の金型形状に成形する。

その後、上部チャンバー２０のヒーター１２をフィルム４０のＴｇ以下に冷却し、下部チャンバ１０内を放圧してから、上部チャンバー２０を空気シリンダ２１で上昇させて、成形品を取り出す。この際には、金型１１の底部に微細孔１７を１カ所以上配置しておき、この微細孔１７から金型１１内へ空気を流入させることにより、離型性を損なうことなく成形品を簡単に取り出すことができる。

かくして得られる真空成形品は、金型の形状を忠実に反映したものであり、金型に形成した模様等のデザインを高精度に再現可能である。

本発明の耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機および耐熱性熱可塑性フィルムの真空成形方法によれば、装置全体を小型化可能で、雄型、雌型の金型の種類を問わずに適用することができ、耐熱性熱可塑性フィルムを精度良く成形することができることから、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドなどの耐熱性熱可塑性フィルムからの高精度真空成形品を効率的に取得可能であり、当該成形分野への貢献度が高いといえる。

本発明の耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機の一例を示す概略説明図である。

符号の説明

１０ 下部チャンバー
１１ 金型
１２ ヒーター
１３ 下枠
１４ 可変側枠
１５ サーボモーター
１６ 放圧コック
１７ 微細孔
１８ 配管
２０ 上部チャンバー
２１ 空気シリンダ
２２ 遠赤外線スパイラルヒーター
２３ 枠
２４ 放圧コック
２５ 配管
３０ 固定ブース
４０ フィルム
５０ 真空ポンプ
６０ 本体
７０ 制御盤

Claims (5)

1. 金型を真空室中に配置して耐熱性熱可塑性フィルムを成形する真空成形機において、前記真空室を、金型とこの金型を加熱するヒーターとを収納した可動式の下部チャンバーと、フィルム予熱のためのヒーターを収納した可動式の上部チャンバーとに二分割し、前記下部チャンバーと上部チャンバーとの間に配置した固定ブースに耐熱性熱可塑性フィルムを配置して、前記下部チャンバーと上部チャンバーとで挟み込むと共に、前記下部チャンバーと上部チャンバーの圧力差により前記耐熱性熱可塑性フィルムを所定の金型形状に成形するように構成したことを特徴とする耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機。
2. 前記金型が多孔質アルミを用いて加工されたものであることを特徴とする請求項１に記載の耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機。
3. 前記上部チャンバー内のヒータ−が遠赤外線スパイラルヒーターであることを特徴とする請求項１または２に記載の耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐熱性熱可塑性フィルム用真空成形機を使用して耐熱性熱可塑性フィルムを真空成形するに際し、金型を成形温度に加熱した下部チャンバーと、予熱温度に保った上部チャンバーとを上下動させることにより、固定ブースに載置した耐熱性熱可塑性フィルムを挟み込んだ状態で、前記下部チャンバーと上部チャンバーとを真空状態に保ち、次いで前記上部チャンバーを大気圧に戻して、前記下部チャンバーと上部チャンバーの圧力差により前記耐熱性熱可塑性フィルムを所定の金型形状に成形することを特徴とする耐熱性熱可塑性フィルムの真空成形方法。
5. 前記上部チャンバーを耐熱性熱可塑性フィルムのガラス転移温度以上に、また前記下部チャンバーを耐熱性熱可塑性フィルムのガラス転移温度未満に、それぞれ加熱することを特徴とする請求項１に記載の耐熱性熱可塑性フィルムの真空成形方法。

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