JP2014091266A - シート成形用ロール及びシート成形方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シート2を加圧成形するための円筒状の外セル5と、外セル5の内部に配された円筒状の内セル6と、外セル5の軸方向の両端を支持する円板状の外フランジ部20を有する一対のフランジ10とを備え、外セル5と外フランジ部20とで閉じられた空間を温調流体7が流れる。外フランジ部20は、外周側に、内周側よりも軸方向の厚さが小さい薄肉部22が設けられ、薄肉部22の内周側の端が、内セル6の内周面よりも内セル6の径方向の内側に位置する。薄肉部22の厚さが、外セル6の径方向の厚さの1倍以上3倍以下、かつ、外フランジ部20の径方向に対する薄肉部22の高さが、外セル5の厚さの1倍以上である。
【選択図】図3
Description
外セルの軸方向の両端を支持する円板状の外フランジ部を有する一対のフランジ部材を備え、外セルと外フランジ部とで閉じられた空間を温調流体が流れる。外フランジ部は、外周側に、内周側よりも軸方向の厚さが小さい薄肉部が設けられ、薄肉部の内周側の端が、内セルの内周面よりも内セルの径方向の内側に位置する。薄肉部の厚さが、外セルの径方向の厚さの1倍以上3倍以下、かつ、外フランジ部の径方向に対する薄肉部の径方向の高さが、外セルの厚さの1倍以上であることを特徴とする。
図1に、シートを加圧成形する成形装置の概略図を示す。成形装置1によって成形されるシート2は、厚さが0.05mmから1mm程度までの範囲内の透明クリアシートであり、PC(Polycarbonate)やPMMA(Polymethylmethacrylate)、PET(Polyechylene Terephthalate)などの樹脂材料を用いて成形される。
第1の実施形態の成形ロール4aに、幅10mm×長さ1300mm×100N/cmの線圧荷重を負荷した。
計算方法としては、一般的な有限要素法を用いて電子計算機でたわみ量を計算した。たわみ量の計算結果を図7に示す。
図7に、本実施形態の成形ロール4aの成形性について、薄肉部が設けられていない比較形態の成形ロールと比較して、たわみ曲線を示す。図7において、縦軸がたわみ量を示し、横軸が成形ロールの軸方向の位置(ロール幅)を示す。横軸において、成形ロールの一端部の位置を0mmとして、中央部が675mm付近に対応している。また、図7において、実施形態の成形ロールを破線で示し、比較形態の成形ロール(従来例)を実線で示す。図7にて、線圧がかけられた範囲をRで示す。たわみ曲線とは、成形ロールの表面に線圧をかけて、クラウン形成部の成形ロールの表面のたわみ量を、成形ロールの幅方向に沿ってプロットした曲線である。
また、成形ロール4aは、外セル5、内セル6、フランジ10及び軸9が溶接によって接合されて形成されているので、外セル5や内セル6を個別に回転させる成形ロールに比べて、高速で回転可能である。第1の実施形態によれば、100m/minの回転速度で使用可能となる。
次に、第2の実施形態の成形ロール14aの構成を説明する。なお、第2の実施形態において、第1の実施形態と同一の構成部材及び同一の部分には、便宜上、同一符号を付して説明を省略する。
図10に、第3の実施形態の成形ロールの要部を軸方向に平行な面で切断した部分断面図を示す。なお、第3の実施形態において、第1の実施形態と同一の構成部材及び同一部分には、便宜上、同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態の成形ロールの加熱冷却方式は、上述した温調液7を用いた加熱冷却方式に限定されるものではなく、電気誘導、気体、気液混合流体を用いた他の加熱冷却方式や、成形ロールの内部に温調流体としてのヒートパイプ液を封入してヒートパイプ液を介して間接的に熱交換する加熱冷却方式であってもよい。
上述した実施形態では、液体である温調液7が用いられたが、気体が用いられてもよい。上述した実施形態の外セル5が有する凹部12は、いわゆる熱交換用フィンとしても機能するので、気体が用いられても温調能力が得られる。なお、温調流体として気体を用いる場合には、液体を用いる場合に比べて流速を高くすることが好ましい。
また、上述した実施形態では、外セル5の内周側の空間に、液体や気体などの温調流体を直接回流させることで成形ロールの温度調節を行うように構成したが、例えば外セル5の内周側に空間において、第1の温調流体と第2の温調流体を用いて、第1の温調流体と第2の温調流体との間で間接的に熱交換することで、成形ロールの温度調節を行うように構成してもよい。
4a 成形ロール
5 外セル
6 内セル
8c 流路
10 フランジ
20 外フランジ部
21 内フランジ部
22 薄肉部
23 外回流溝
Claims (8)
- シートを加圧成形するための円筒状の外セルと、
前記外セルの内部に配され、該外セルの内径よりも小さい外径を有する円筒状の内セルと、を備え、
前記外セルが、該外セルと前記内セルとの間の空間を回流する温調流体によって温調されるシート成形用ロールであって、
前記外セルの軸方向の両端を支持する円板状の外フランジ部を有する一対のフランジ部材を備え、前記外セルと前記外フランジ部とで閉じられた前記空間を前記温調流体が流れ、
前記外フランジ部は、外周側に、内周側よりも軸方向の厚さが小さい薄肉部が設けられ、該薄肉部の内周側の端が、前記内セルの内周面よりも前記内セルの径方向の内側に位置し、
前記薄肉部の前記厚さが、前記外セルの径方向の厚さの1倍以上3倍以下、かつ、前記外フランジ部の径方向に対する前記薄肉部の高さが、前記外セルの前記厚さの1倍以上である、ことを特徴とするシート成形用ロール。 - 前記フランジ部材は、前記内セルの軸方向の両端を支持する円板状の内フランジ部を有し、該内フランジ部は、前記外フランジ部に対して前記軸方向に並んで配され、
前記内フランジ部と前記外フランジ部との間には、前記内フランジ部の径方向に窪んだ環状の溝部が前記内フランジ部の周方向に亘って設けられ、該溝部の底面が、前記内セルの外周面よりも、前記内セルの径方向の内側に位置している、請求項1に記載のシート成形用ロール。 - 前記外フランジ部の前記薄肉部は、前記外フランジ部の径方向に交差する方向に屈曲された屈曲部を有している、請求項1または2に記載のシート成形用ロール。
- 前記フランジ部材は、該フランジ部材の軸方向に延ばされて前記温調流体が流れる流路を有し、
前記溝部は、前記フランジ部材の径方向に延ばされた連通路を介して前記流路と連通され、
前記溝部には、前記溝部を流れる前記温調流体の流れを遮る遮蔽部材が設けられている、請求項2に記載のシート成形用ロール。 - 前記外セルの内周面と前記内セルの外周面との間の空間が構成する間隙流路と、前記溝部との間には、前記外セルの径方向に対する前記間隙流路の隙間よりも、該隙間を小さくした絞り部が設けられている、請求項2ないし4のいずれか1項に記載のシート成形用ロール。
- 前記外セルの内周面には、前記外セルの軸回りに沿って延びる雄ネジ状又はリング状の凹部が形成されている、請求項1ないし5のいずれか1項に記載のシート成形用ロール。
- 前記外セルは、鋼材によって形成されている、請求項1ないし6のいずれか1項に記載のシート成形用ロール。
- 請求項1ないし7のいずれか1項に記載のシート成形用ロールを用いて、一対の前記シート成形用ロールの間に溶融樹脂材を挟んでシートを成形するシート成形方法。
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