JP2006327001A

JP2006327001A - 真空成形機

Info

Publication number: JP2006327001A
Application number: JP2005153278A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kakuno; 博司覚野; Isamu Hattori; 勇服部
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】複合シートの成形にかかる時間を短縮でき、紫外線硬化樹脂層全体に亘って均等に硬化できる真空成形機を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂シートＣ１の表面に紫外線で硬化する半硬化の紫外線硬化樹脂層Ｃ２を備えた複合シートＣを加熱する加熱装置１と、加熱装置１で加熱された複合シートＣを真空成形技術を用いて所望の形状に成形する真空成形装置３と、複合シートＣの半硬化の紫外線硬化樹脂層Ｃ２に紫外線を照射する紫外線照射装置５と、所望の形状に成形した成形品を冷却する冷却装置とを備える。紫外線照射装置５は、加熱装置１による複合シートＣの加熱が終了した後、真空成形装置３による成形と冷却装置による冷却が完了するまでの間に、紫外線硬化樹脂層Ｃ２に対して紫外線を照射し得る状態になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱可塑性シートの表面に紫外線で硬化する半硬化の紫外線硬化樹脂層を備えた複合シートを真空成形する真空成形機に関するものである。

特開２００４−１３５０号公報に示すように、熱可塑性シートの表面に紫外線で硬化する紫外線硬化樹脂層を備えた複合シートが知られている。このような複合シートを所定の形状に成形するには、まず、複合シートを加熱する加熱装置と該加熱装置で加熱された複合シートを真空成形技術を用いて所望の形状に成形する真空成形装置とを備えた真空成形機で真空成形を行う。そして、真空成形を終えた複合シートの半硬化の紫外線硬化樹脂層に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂層を完全に硬化させている。このような複合シートでは、成形した形状に紫外線硬化樹脂層を追従させるため、成形前においては、紫外線硬化樹脂層を半硬化状態にしている。そして、硬化した紫外線硬化樹脂層により熱可塑性シートの保護を図っている。

特開２００４−１３５０号公報

このような真空成形機では、成形にかかる時間を短縮することが求められている。また、半硬化樹脂層全体に亘って均等に硬化させることが求められている。しかしながら、従来の真空成形機で、これらの要望を満たすことには限界があった。

本発明の目的は、複合シートの成形にかかる時間を短縮できる真空成形機を提供することにある。

本発明の他の目的は、紫外線硬化樹脂層全体に亘って均等に硬化できる真空成形機を提供することにある。

本発明の真空成形機は、加熱装置と真空成形装置と紫外線照射装置と冷却装置とを備えている。加熱装置は、熱可塑性樹脂シートの表面に紫外線で硬化する半硬化の紫外線硬化樹脂層を備えた複合シートを加熱する。真空成形装置は、加熱装置で加熱された複合シートを真空成形技術を用いて所望の形状に成形する。紫外線照射装置は、複合シートの半硬化の紫外線硬化樹脂層に紫外線を照射する。冷却装置は前述の所望の形状に成形された成形品を冷却する。そして、紫外線照射装置は、加熱装置による複合シートの加熱が終了した後、真空成形装置による成形と冷却装置による冷却が完了するまでの間に、紫外線硬化樹脂層に対して紫外線を照射し得る状態にする。本発明のように、真空成形機が加熱装置及び真空成形装置に加えて紫外線照射装置を備えていれば、１つの真空成形機だけで、紫外線硬化樹脂層の硬化までを完了する工程を行える。また、本発明では、複合シートの加熱が終了した後、真空成形装置による成形と冷却装置による冷却が完了するまでの間に、紫外線硬化樹脂層に対して紫外線を照射するので、真空成形装置による成形と冷却装置による冷却との間に紫外線照射装置による紫外線照射を同時または連続して行える。そのため、複合シートの成形にかかる時間を短縮できる。また、複合シートが成形される前の平坦な状態から紫外線照射装置による紫外線照射を行うことができるので、紫外線硬化樹脂層を全体に亘ってほぼ均等に硬化することができる。なお、複合シートが成形される前の平坦な状態から紫外線照射装置による紫外線照射を行うかどうかは、適宜の選択事項である。例えば、冷却装置による冷却が始まった時に紫外線照射装置による紫外線照射を開始しても構わない。

加熱装置は複合シートが保持された作業位置と加熱を行わないときに待避する待避位置との間を移動する加熱部を有するように構成することができる。また、紫外線照射装置は、加熱装置及び真空成形装置の動作を阻害しない位置に置かれており、加熱装置の加熱部が待避位置にあるときに、紫外線硬化樹脂層に対して紫外線を照射し得る状態になるようにするのが好ましい。このようにすれば、複合シートを移動させることなく、複合シートを加熱する工程から、複合シートの真空成形及び紫外線照射の工程への移行をスムーズに行える。

加熱装置の加熱部は、所定の間隔をあけて配置された上ヒータ及び下ヒータを備え、加熱部が作業位置にあるときに、複合シートが上ヒータと下ヒータとの間に位置するように構成することができる。また、紫外線照射装置は、紫外線を照射する状態で作業位置の上方に位置しており、紫外線照射装置から照射される紫外線が複合シートに到達するのを遮蔽する紫外線遮蔽板を更に備えているように構成することができる。このようにすれば、上ヒータ及び下ヒータを複合シートの面方向に移動して待避させ、紫外線遮蔽板を更に待避させることにより、複合シートに紫外線を照射することができる。このようにすると、紫外線照射装置を常時照射状態にしておき、紫外線遮蔽板の移動により、紫外線硬化樹脂層への照射及び非照射を決めることができるので、紫外線照射装置をスタンバイ状態にしておくことで、紫外線照射の作業時間を短くして、複合シートの成型品の量産効率を高めることができる。

紫外線照射装置は、紫外線が複合シートに照射されるのを許容する位置に紫外線遮蔽板が待避した以降に、紫外線の照射量を変更できるように構成するのが好ましい。このようにすれば、紫外線硬化樹脂層の硬化を適宜に調整することができ、紫外線硬化樹脂層の未硬化や、硬化しすぎによる成形時の紫外線硬化樹脂層の割れを防止することができる。

本発明によれば、真空成形機が加熱装置及び真空成形装置に加えて紫外線照射装置を備えているので、１つの真空成形機だけで、紫外線硬化樹脂層の硬化までを完了する工程を行える。また、本発明では、複合シートの加熱が終了した後、真空成形装置による成形と冷却装置による冷却が完了するまでの間に、紫外線硬化樹脂層に対して紫外線を照射するので、真空成形装置による成形と冷却装置による冷却との間に紫外線照射装置による紫外線照射を同時または連続して行える。そのため、複合シートの成形にかかる時間を短縮できる。また、複合シートが成形される前の平坦な状態から紫外線照射装置による紫外線照射を行うことができるので、紫外線硬化樹脂層を全体に亘ってほぼ均等に硬化することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態の真空成形機の概念図である。本図に示すように、本例の真空成形機は、加熱装置１と真空成形装置３と紫外線照射装置５と冷却ファンからなる冷却装置７とを有している。加熱装置１は、加熱部９と該加熱部９を移動させる図示しない移動装置とを有している。加熱部９は、所定の間隔をあけて上下方向に配置された上ヒータ９Ａ及び下ヒータ９Ｂを備えている。上ヒータ９Ａと下ヒータ９Ｂとの間には、複合シートＣが縁部を一対の保持具１１Ａ，１１Ｂで保持された状態で配置されている。複合シートＣは、図２に示すように、ＡＢＳシート等の厚み２ｍｍの熱可塑性樹脂シートＣ１の表面に紫外線で硬化する厚み２０〜３０μｍの半硬化の紫外線硬化樹脂層Ｃ２を備えて構成されている。本例では、半硬化樹脂層Ｃ２を多官能アクリレート、単官能アクリレート、ウレタンアクリレート及び光硬化剤からなる樹脂組成物により形成した。複合シートＣは、紫外線硬化樹脂層Ｃ２の表面が上ヒータ９Ａと対向し、熱可塑性樹脂シートＣ１の裏面が下ヒータ９Ｂと対向するように配置されている。

真空成形装置３は、成形型１３と真空装置１５とが組み合わされて構成されている。成形型１３は、上下方向に移動して複合シートＣに押し当てることにより、複合シートＣを所定の形状に成形する。本例では、成形型１３は、切頭円錐形を有している。真空装置１５は、吸引管１５ａを通して成形型１３の表面に形成された多数の微孔から近傍の空気を吸引して、成形型１３に押し当てられた複合シートＣに負圧を加えることにより複合シートＣを成形型１３の形状に追従させる役割を果たしている。

紫外線照射装置５は、紫外線ランプ１７と紫外線遮蔽板１９と該紫外線遮蔽板１９を移動させる図示しない移動装置とを有している。紫外線ランプ１７は、市販の露光ランプ、例えば写真製版用露光ランプや印刷用紫外線照射ランプを使用できる。また、ハロゲンランプやブラックライト蛍光ランプ等も使用できる。この紫外線ランプ１７は、上ヒータ９Ａの上方に配置されており、紫外線の照射量を変更できるように構成されているいる。紫外線遮蔽板１９は、紫外線ランプ１７から照射される紫外線が複合シートＣに到達するのを遮蔽するように、上ヒータ９Ａと紫外線ランプ１７との間に配置されている。

次に本例の真空成形機を用いて、複合シートＣを成形する方法の一例について説明する。まず、図１に示すような形態で、加熱装置１の上ヒータ９Ａ（温度４５０℃）及び下ヒータ９Ｂ（温度４００℃）により、複合シートＣの両面を加熱し、複合シートＣ全体を軟化させた。次に、加熱を停止してから、図３に示すように、上ヒータ９Ａ及び下ヒータ９Ｂ並びに紫外線遮蔽板１９を複合シートＣが保持された作業位置から待避位置に待避させた。これにより、可塑性樹脂シートＣ１の裏面は、真空成形装置３と対向し、紫外線硬化樹脂層Ｃ２の表面には、紫外線照射装置５の紫外線ランプ１７から紫外線が照射される。本例では、５mW/cm²の線量で紫外線を照射した。なお、紫外線ランプ１７は、成形品の量産を可能にするため、常時、照射状態にあり、紫外線遮蔽板１９の移動により、紫外線硬化樹脂層Ｃ２への照射及び非照射が行われる。また、このような上ヒータ９Ａ及び下ヒータ９Ｂ並びに紫外線遮蔽板１９の待避と同時に、真空成形装置３の成形型１３を上方に移動する。そして、図４に示すように、成形型１３を加熱された複合シートＣに押し当てた。次に真空装置１５を作動させて複合シートＣを成形型１３の形状に追従させた。その後、冷却装置７を作動させて、複合シートＣの成形品の冷却を開始する。このとき、紫外線の照射は継続させる。そして、紫外線硬化樹脂層Ｃ２が硬化した状態で、複合シートＣの成形品を成形型１３から脱却して複合シートＣの成形を完了した。本例では、複合シートＣの両面加熱が６０秒であり、加熱停止から複合シートＣの成形完了まで６３秒であり、作業全体の時間は１２３秒であった。

次に、紫外線線量をそれぞれ変え、その他は上記例と同様にして成形した実施例１〜３の成形品と、真空成形装置による成形を終えた後に紫外線照射を６０秒間行った比較例１の成形品とをそれぞれ作った。そして、各成形品の紫外線硬化樹脂層の熱可塑性樹脂シートへの追従性、紫外線硬化樹脂層の硬化の均一性及び紫外線硬化樹脂層の硬化度とを調べた。表１は、その測定結果を示している。表１において、紫外線硬化樹脂層の追従性は、成形時において熱可塑性樹脂シートの成形型への追従性が低く、紫外線硬化樹脂層の表面に割れが発生したものを×と評価し、割れが発生しないものを○と評価した。紫外線硬化樹脂層の硬化の均一性は、成形品の表面に鉛筆硬度でＨの箇所があるものを△と評価し、成形品の表面のいずれの箇所も鉛筆硬度で２Ｈ以上のものを○と評価した。また、紫外線硬化樹脂層の硬化度は、鉛筆硬度でＨのものを×と評価し、２Ｈ以上のものを○と評価した。

表１より、実施例２では比較例１に対して、作業時間が大幅に短縮できるにもかかわらず、紫外線硬化樹脂層の硬化の均一化を図れるのが分かる。なお、紫外線量が小さい実施例１では、硬化のためエネルギーが十分に得られず、紫外線硬化樹脂層は、十分に硬化しなかった。また、紫外線線量が大きい実施例３では。紫外線硬化樹脂層の硬化が促進し、成形時に紫外線硬化樹脂層の追従性が低下したため割れが生じた。

本発明の実施の形態の真空成形機の概念図である。図１に示す真空成形機で成形を行う複合シートの側面図である。図１に示す真空成形機で複合シートの成形を行う態様を説明するための図である。図１に示す真空成形機で複合シートの成形を行う態様を説明するための図である。

符号の説明

１加熱装置
３真空成形装置
５紫外線照射装置
７冷却装置
９加熱部
９Ａ上ヒータ
９Ｂ下ヒータ
Ｃ複合シート
Ｃ１熱可塑性樹脂シート
Ｃ２紫外線硬化樹脂層
１３成形型
１５真空装置
１７紫外線ランプ
１９紫外線遮蔽板

Claims

熱可塑性樹脂シートの表面に紫外線で硬化する半硬化の紫外線硬化樹脂層を備えた複合シートを加熱する加熱装置と、
前記加熱装置で加熱された前記複合シートを真空成形技術を用いて所望の形状に成形する真空成形装置と、
前記複合シートの前記半硬化の紫外線硬化樹脂層に紫外線を照射する紫外線照射装置と、
前記所望の形状に成形した成形品を冷却する冷却装置とを備え、
前記紫外線照射装置は、前記加熱装置による前記複合シートの加熱が終了した後、前記真空成形装置による成形と冷却装置による冷却とが完了するまでの間に、前記紫外線硬化樹脂層に対して前記紫外線を照射し得る状態になることを特徴とする真空成形機。
熱可塑性樹脂シートの表面に紫外線で硬化する半硬化の紫外線硬化樹脂層を備えた複合シートを加熱する加熱装置と、
前記加熱装置で加熱された前記複合シートを真空成形技術を用いて所望の形状に成形する真空成形装置と、
前記複合シートの前記半硬化の紫外線硬化樹脂層に紫外線を照射する紫外線照射装置と、
前記所望の形状に成形した成形品を冷却する冷却装置を備え、
前記加熱装置は前記複合シートが保持された作業位置と加熱を行わないときに待避する待避位置との間を移動する加熱部を有し、
前記紫外線照射装置は、前記加熱装置及び前記真空成形装置の動作を阻害しない位置に置かれており、前記加熱装置の前記加熱部が前記待避位置にあるときに、前記紫外線硬化樹脂層に対して前記紫外線を照射し得る状態になることを特徴とする真空成形機。
前記加熱装置の前記加熱部は、所定の間隔をあけて配置された上ヒータ及び下ヒータを備え、前記加熱部が前記作業位置にあるときに、前記複合シートが前記上ヒータと前記下ヒータとの間に位置するように構成されており、
前記紫外線照射装置は、前記紫外線を照射する状態で前記作業位置の上方に位置しており、
前記紫外線照射装置から照射される前記紫外線が前記複合シートに到達するのを遮蔽する紫外線遮蔽板を更に備えている請求項２に記載の真空成形機。
前記紫外線照射装置は、前記紫外線が前記複合シートに照射されるのを許容する位置に前記紫外線遮蔽板が待避した以降に、前記紫外線の照射量を変更できるように構成されている請求項３に記載の真空成形機。