JP2882969B2 - フィルム成型方法及び成型装置 - Google Patents
フィルム成型方法及び成型装置Info
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Description
リアミドによるフィルム、特に代表的なポリパラフェニ
レンテレフタルアミド(以下「PPTA」という。)フ
ィルムを所定形状に熱圧成型する成型方法とそのための
装置に係り、高品質で、しかも効率よく成型することが
できるフィルム成型方法及び成型装置に関するものであ
る。
ィルム、特にPPTAフィルムは音響特性に優れている
ことから、我々はこのPPTAフィルムで成型した音響
用信号系部材とその製造方法を先に提案した(特開平3
−38200号)。この成型方法は、第1の方法とし
て、少なくとも50%以上、好ましくは80%以上の膨
潤剤としての水を含んだゲル状態で100%の引張伸度
を有すPPTAフィルムを熱プレス機にて成型し、該成
型金型で上記フィルムをクランプしたまま熱固定する成
型方法と、第2の方法として、未延伸で熱処理を施し4
0%以上の引張伸度を有する状態で、ハード状PPTA
フィルムを熱プレス機にて熱圧成型する成型方法であ
り、この成型方法により音響用振動系部材を実際に量産
している。
て説明すると、膨潤剤としての水を少なくとも50%以
上、好ましくは80%以上含んだゲル状フィルムFgを
約150°Cに加熱された成型金型1u、1bでクラン
プし、この状態から350°C以上に加熱し、更に上型
1uの温度が140°C〜150°C、下型1bの温度
が150°C〜160°C近傍になるまで冷却し、金型
1u、1bを解放して成型フィルムを脱型する方法であ
る。
ように上下金型1u、1bの中間に配置し、金型が下降
し始めると図10のように約380°C〜400°Cに
加熱されたヒーターブロック2が下降して上下金型1
u、1bの裏面に密着し、上下金型1u、1bを加熱し
つつゲル状フィルムFgをクランプする。このクランプ
開始時の該上下金型1u、1bの温度は140°C〜1
50°Cである。上下金型1u、1bのクランプ後、ヒ
ーターブロック2が380°C〜400°Cに加熱され
ているので直ちに金型1u、1bの温度は上昇し始め
る。
フィルムFgに含まれた水分は加速度的に蒸発して金型
1u、1b外に排出され、更に金型温度が上昇して上下
金型1u、1bが所定の温度(350°C以上)に達す
ると結果的に該フィルムに熱処理が施されるので、所定
の結晶化が行われ、PPTAフィルムが有する所定の密
度を得て本来の物性値を発現させる。しかし350°C
以上の高温下ではPPTAフィルムといえども弾性率が
低下している。
1u、1bと成型されたPPTAフィルムの脱型時の摩
擦等により成型物が変形したりするおそれがある。即
ち、PPTAフィルムの弾性率を回復させて脱型時の摩
擦による変形などを回避させるためにはフィルムの温度
を下げる方が好ましい。従って該金型1u、1bはクラ
ンプされた状態でヒーターブロック2が上下金型1u、
1bの裏面より離れ、換りに、図11に示すように、冷
却ブロック2cがスライドして上下金型1u、1bの裏
面に密着し、該冷却ブロック2cに設けられた穴から冷
却用のエアーを噴出させて上下金型1u,1bを冷却す
る。更に上下金型1u、1bが所定の温度(140°C
〜150°C)まで冷却されると図12のように上下金
型1u、1bが解放されて成型されたフィルムが脱型
し、冷却ブロック2cは所定の位置に戻る。
いて説明すると、未延伸で40%以上の引張伸度を有す
るハード状フィルムFhを約350°C以上に加熱され
た成型金型1u、1bでクランプしてこの状態で所定の
時間保持した後、80°C近傍まで冷却し、金型を解放
して成型フィルムを脱型する方法である。
するハード状フィルムFhを図13のように上下金型1
u、1bの中間に配置し、ヒーターブロック2が成型金
型1u、1bの裏面に密着し、約350°Cに加熱され
た成型金型1u、1bで図14のようにクランプし、こ
の状態を所定の時間(10〜30秒)保持する。更に、
上記したような脱型時の摩擦による変形などを回避させ
るためフィルムの温度を下げる。
態でヒーターブロック2が上下金型1u、1bの裏面よ
り離れ、換りに図15に示すように冷却ブロック2cが
スライドして上下金型1u、1b裏面に密着し、該冷却
ブロック2cに設けられた穴から冷却用のエアーを噴出
させて上下金型1u、1bを冷却する。上下金型1u、
1bが80°C近傍まで冷却されると図15のように上
下金型1u、1bが解放され、成型されたフィルムが脱
型し、ヒーターブロック2及び冷却ブロック2cは所定
の位置に戻る。
通点は350°C以上に加熱された成型フィルムを上下
金型1u、1b内にクランプしたまま冷却する点であ
る。即ち、上記の如く350°C以上に加熱されたPP
TAフィルムは弾性率が通常の状態より低い状態であ
り、成型完了した後、直に金型を解放するとフィルムが
成型状態を保持する強度が無く、解放時の金型との摩擦
や脱型時の金型との摩擦で変形しやすいから、金型解放
時、及びフィルムの脱型時に発生する摩擦力にフィルム
が耐える強度が得られる程度まで冷却する必要があるの
である。
いては、成型金型の350°Cまでの加熱と160°C
までの冷却、或いは80°C近傍までの冷却とが必要条
件となり、この条件が成型サイクル時間を長くするとい
う解決すべき課題となっている。現状では最短で1サイ
クル約5分の成型サイクル時間であり、成型装置のメン
テナンスが悪いと約7〜8分の成型サイクル時間とな
る。
ためになされたものであり、成型サイクル時間を短くす
ることができ、しかも品質の優れた成型品を得ることが
できるフィルム成型法とそのための装置を提供すること
を目的とする。
めに、本発明のフィルム成型方法は、基本的に1次加工
と2次加工に工程を分けた成型方法である。即ち、1次
加工とはゲル状PPTAフィルムの膨潤剤である水を抜
き取る工程(以下脱水工程という。)であり、2次加工
とは熱固定してフィルムの基本性能を発現させるための
熱処理工程である。この両工程に分けることにより成型
サイクルにおける冷却時間を無くすことができた。
は、600Kg/mm2 以上の引張弾性率を有する実質
的にパラ配向性の芳香族ポリアミドよりなるフィルム、
特にその代表的なPPTAフィルムを所定形状に熱圧成
型する成型方法において、第1工程では、少なくとも5
0%以上、好ましくは80%以上の膨潤剤としての水を
含んだ状態のPPTAフィルムから膨潤剤である水を蒸
発させ、所定の密度に達せず非晶状態で伸度が約70%
のフィルムを得、第2工程では、該フィルムを少なくと
も330°C以上、好ましくは350°C以上に加熱し
た成型金型で所定時間プレス成型して熱処理を施すこと
により所定の結晶化を行い、PPTAフィルムが有する
所定の密度を得て本来の物性値を発現させつつ、PPT
Aフィルムによる成型品を得るものである。本発明の第
2の方法は、第1の方法において、第1工程終了後に該
第1工程で得られたフィルムを、200°C以上、33
0°C以下で予備加熱するようにした成型方法により成
型品を得るものである。
は、上記PPTAフィルムを所定形状に熱圧成型する成
型方法において、第1の工程では、少なくとも50%以
上、好ましくは80%以上の膨潤剤としての水を含んだ
状態のPPTAフィルムを220°C以下、好ましくは
190°C以下に加熱した成型金型で所定時間熱圧成型
して1次成型し、第2工程では上記第1の方法の第2工
程と同様にしてPPTAフィルム成型品を得るものであ
る。
ことにより成型サイクルにおける冷却時間を無くすこと
ができる。但し、冷却工程が無いことは熱処理直後、即
ち、350°C以上の状態で金型を解放することになる
ので上記の如くフィルムは変形しやすい状態である。そ
こで雄雌金型に吸着装置又は排気装置を取り付けて、金
型解放時にいずれか一方の金型にフィルムを密着させた
状態で解放することとした。
至第3の成型方法の実施に使用される装置であって、雄
型と雌型の金型を備え、金型解放時にいずれか一方の金
型にフィルムを密着させるために、金型面に開口する孔
又はスリットを介して吸気又は排気するための吸気機構
又は排気機構を設けたものである。この場合、金型を少
なくとも330°C以上、好ましくは350°C以上の
加熱した成型装置も包含する。
型方法で成型することにより、結果的に冷却工程を省く
ことができ、成型サイクル時間を大幅に短縮することが
可能となった。また、金型解放時にはフィルムが金型に
密着した状態で解放されるから、フィルムが高温状態で
あっても離脱時の摩擦等による変形のおそれはなく、品
質の優れた成型品を得ることができる。
使用される成型装置と共に図1〜図8に基づいて説明す
る。成型装置は、図1〜図2に示すように、成型金型1
u、1bがヒーターブロック2に取り付けられ、本実施
例の場合、上金型1uがプレス用シリンダSの先端側に
取り付けられ、下金型1bがプレス機のベースB側に取
り付けられている。また、上下金型1u、1bには図の
ような微細な孔1h、若しくはスリット等を設けてあ
り、該孔1h等が金型外に図2のように導かれ、更に切
り替えバルブ3を介して吸気装置4と排気装置5が接続
されている。
る。第3の成型方法に使用される成型装置全体として
は、図6の配置図のように、材料供給装置Msと図1及
び図2で説明した成型装置とトリミング用プレスPTと
ロボットRで構成されており、成型装置は3台のうち2
台を1次成型機P1とし、残りの1台を熱処理成型機P
Hとしている。この第3の成型方法として、少なくとも
50%以上、好ましくは80%以上の膨潤剤としての水
を含んだゲル状態のフィルムから成型する方法である
が、材料は80%以上の膨潤剤としての水を含んだゲル
状フィルムFgであり、厚さ約140μ(仕上がり厚さ
25μ)で、概ね100%の引張伸度を有するPPTA
フィルムであり、該フィルムFgの膨潤剤である水が蒸
発しないよう材料供給装置Msの水槽に指定の幅でロー
ル状に設置されている。
量送り出して設定寸法にカットした後、ロボットRに取
り付けたロボットアームRaにて取り出し、該フィルム
Fgを1次成型機P1に搬送し、図2に示すように、上
金型1uと下金型1bの中間に配置し、更に図3のよう
に、上金型1uと下金型1bが共に200°Cに加熱さ
れた状態でプレス成型する。
gが上金型1uに接触する直前から上下金型1u、1b
に接続された切り替えバルブ3を吸気装置4側に切り替
えると同時に吸気装置4を作動させ、クランプ開始と同
時にフィルムFgの表面に付着している水分を吸引し、
金型外に排出させながら、更にプレスして金型を下降さ
せ、完全に金型をクランプすると、フィルムFgは金型
に沿った状態で成型され、該クランプ状態で該フィルム
Fgは金型の熱によりフィルム内に含まれた水分は水蒸
気となり、約1分〜2分で金型1u、1bに設けられた
穴1h、スリット等から吸気装置4を経て外気へ放出さ
れる。
ムFg外に放出しきった状態で上下金型1u、1bを解
放する。しかし、この状態はフィルムが所定の形状に成
型されてはいるが、ゲル状フィルムFgの水分が抜けた
だけの非晶状態で、ハード状フィルムFfでの成型状態
である。従ってこの状態のハードフィルムFfは、未だ
本来のPPTAの物性値が発現されていない状態である
ので、当然の如く成型品も所定の強度を得ていない状態
である。以下においてはこの状態の成型品を1次成型品
h1とする。
度に達していないので変形しやすく、しかも変形しやす
い状態で金型を解放することとなるため、金型解放時の
摩擦力による変形が一層激しくなる。従って、図4のよ
うに変形防止のために上金型1uの吸気装置4を停止さ
せ、切り替えバルブ3を排気装置5側に切り替えて排気
装置5を作動させつつ、シリンダSを上昇させ、金型1
u、1bを解放する。
に密着している1次成型品h1を剥離し、且つ下金型1
bの吸気装置4が作動した状態のままであるので1次成
型品h1は下金型1bに吸着されたままで上金型1uが
解放され、上金型1u解放後1次成型品h1は大気でフ
ィルムFfの表面が若干冷却される。更に、図5に示す
ように、下金型1bの吸気装置4を停止させてバルブ3
を排気装置5側に切り換え、排気装置5を作動させると
空気圧により1次成型品h1が下金型1bより剥離して
脱型する。
型機PHに取り付けた金型1u、1bにロボットRで移
載する。この熱処理成型機PHは基本的に上記1次成型
機P1と同様の構造及び機能を有し、上下金型1u、1
bの構造も基本的に同様である。上金型1uの加熱温度
を380°C、下金型1bを250°Cに設定してあ
り、該金型に上記成型品を挿入し、約30秒間再プレス
して上記1次成型品h1を熱固定する。
を熱処理を施すことにより所定の結晶化を行い、PPT
Aフィルムが有する所定の密度を得て本来の物性値を発
現させるためのものである。従ってこの状態の成型品と
することにより初めて本来の強度を有した成型品とな
る。以下においてはこの成型品を熱処理成型品hnとい
う。
型1bに配置した時点で下金型1bに接続された切り替
えバルブ3を吸気装置4側に切り替えると同時に吸気装
置4を作動させて金型に1次成型品を密着させてから上
金型1uを下降させ、完全に上下金型1u、1bをクラ
ンプして熱処理を行う。
3を排気装置5側に切り替え、排気装置5を作動させつ
つシリンダSを上昇させて金型を解放するが、上記1次
成型工程と同ように上金型1uからの排気で上金型1u
に密着している成型品を剥離し、しかも下金型1bの吸
気装置4が作動した状態のままであるので熱処理成型品
は下金型1bに吸着されたままで上金型1uが解放さ
れ、上金型1uの解放後、フィルムは大気で250°C
近傍に速やかに冷却される。更に下金型1bの吸気装置
4を停止させてバルブ3を排気装置5側に切り替え、排
気装置5を作動させると熱処理成型品が脱型する。この
状態の成型品をロボットRにてトリミング用プレスPT
に移載し、余分な部分をトリミングして、例えば、振動
板として完成させる。図において、1次成型機P1を2
台、熱処理成型機PHを1台としたが、これは1次成型
工程のほうが熱処理成型工程よりも処理時間がかかるた
め、1次成型機P1を複数台にすることで成型サイクル
を短縮するためのものである。
以上、好ましくは80%以上の膨潤剤としての水を含ん
だ状態の、厚さ約140μのPPTAゲル状フィルムF
gを約180°Cのオーブン内に入れ、このゲル状フィ
ルムFgから膨潤剤である水を蒸発させ、未延伸で、且
つ所定の密度に達せず非晶状態のハード状のフィルムF
fを得た。この状態のフィルムFfは約70%の伸度を
有し、厚さ25μのハードフィルムFfである。
C〜330°Cに加熱した加熱ブロック6に設けられた
50μの隙間に通して予備加熱すると更に伸度が大きく
なる。この予備加熱後、フィルムFfを成型プレス金型
1u、1b上に引き出し、上金型1uを380°C、下
金型1bを250°Cに加熱した成型金型で約30秒間
プレスし、成型と同時に熱固定を行った。上下金型1
u、1bの解放時は上記第3の成型方法と同様である。
同様にして、膨潤剤である水を約180°Cのオーブン
内で蒸発させ、未延伸で且つ所定の密度に達せず非晶状
態のハード状のフィルムFfを得、図8のように、予備
加熱をしない状態で成型プレス金型1u、1b上に引き
出し、上金型1uを380°C、下金型1bを250°
Cに加熱した成型金型で約30秒間プレスし、成型と同
時に熱固定を行った。上下金型1u、1b解放時は上記
第3の成型方法と同様である。
例においても、上下金型1u、1bに取り付けたバルブ
3及び吸排気装置4、5を作動させたが、成型品の形状
等の諸条件によっては該装置を作動させなくとも成型品
の脱型がスムーズに行われる場合があり、このような成
型条件の場合はこれらの装置3、4、5を作動させなく
ともよく、或いはこれらの装置自体を必要としない。ま
た、熱固定の際、下金型1bを250°Cに加熱した
が、上金型1uと同様に380°Cに加熱してもよい。
あり、第3の成型方法が最も深絞りで且つ複雑な形状の
成型品の成型に適しており、第2、第1の成型方法にな
るにつれて、浅い絞りでより簡単な形状の成型品の成型
に適した成型法となる。但し、フィルム成型作成現場で
の設備面等の観点からすると逆に、第1の手法が最も簡
単な設備でよく、第2、第3の成型方法になるにつれて
設備が複雑になる。
動板を成型した場合、従来の成型方法では成型の1サイ
クルが約5分であったが、第3の成型方法では成型サイ
クルは1分30秒〜2分30秒であり、成型サイクルを
50%〜70%短縮することが可能となった。また、第
2及び第1の成型方法では成型サイクルは30秒であ
り、従来の方法に比して成型サイクルを90%短縮する
ことができた。従って生産性が約2倍から10倍に向上
させることが可能となった。
ば、従来の成型方法に比して成型の1サイクルの時間を
著しく短縮することができ、従って生産性を大幅に向上
させることができる。また、成型された製品に変形等は
なく、品質の優れた製品を得ることができる。また、本
発明に係る成型装置によれば、従来の装置を大幅に可変
することなく実施することができ、本発明の上記成型方
法を容易且つ確実に実施することができる。
の正面断面図。
間に配置した状態の成型機の側面断面図。
クランプした状態の成型機の側面断面図。
成型機の側面断面図。
脱型した状態の成型機の側面断面図。
型装置全体の配置図。
中間に配置した状態の成型機の側面断面図。
中間に配置した状態の成型機の側面断面図。
成型機の側面断面図。
型機の側面断面図。
されて成型品が脱型している状態の従来の成型機の側面
断面図。
従来のフィルム成型機の側面断面。
従来の成型機の側面断面図。
型機の側面断面図。
されて成型品が脱型している状態を示す従来の成型機の
側面断面図。
Claims (4)
- 【請求項1】 600Kg/mm2以上の引張弾性率を
有する実質的にパラ配向性の芳香族ポリアミドよりなる
フィルム、特にその代表的なポリパラフェニレンテレフ
タルアミドフィルムを所定形状に熱圧成型する成型方法
において、少なくとも50%以上、好ましくは80%以
上の膨潤剤としての水を含んだ状態のポリパラフェニレ
ンテレフタルアミドフィルム(Fg)から膨潤剤である
水を蒸発させ、所定の密度に達せず非晶状態で伸度が約
70%のフィルム(Ff)を得る第1工程と、該フィル
ム(Ff)を少なくとも330°C以上、好ましくは3
50°C以上に加熱した成型金型で所定時間プレス成型
して熱処理を施すことにより所定の結晶化を行い、ポリ
パラフェニレンテレフタルアミドフィルムが有する所定
の密度を得て本来の物性値を発現させつつ、ポリパラフ
ェニレンテレフタルアミドフィルムによる成型品を得る
第2工程とからなることを特徴とするフィルム成型方
法。 - 【請求項2】 第1工程終了後に該第1工程で得られた
フィルム(Ff)を、200゜C以上、330゜C以下
で予備加熱することを特徴とする請求項1記載のフィル
ム成型方法。 - 【請求項3】 600Kg/mm2以上の引張弾性率を
有する実質的にパラ配向性の芳香族ポリアミドフィルム
よりなるフィルム、特にその代表的なポリパラフェニレ
ンテレフタルアミドフィルムを所定形状に熱圧成型する
成型方法において、少なくとも50%以上、好ましくは
80%以上の膨潤剤としての水を含んだ状態のポリパラ
フェニレンテレフタルアミドフィルム(Fg)を220
°C以下、好ましくは190°C以下に加熱した成型金
型(1u、1b)で所定時間熱圧成型して1次成型する
第1工程と、少なくとも330°C以上、好ましくは3
50°C以上に加熱した熱圧用の成型金型で所定時間プ
レスして熱処理を施すことにより所定の結晶化を行い、
ポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルムが有する
所定の密度を得て本来の物性値を発現させつつ、ポリパ
ラフェニレンテレフタルアミドフィルム成型品を得る第
2工程とからなることを特徴とするフィルム成型方法。 - 【請求項4】 熱圧成型後の金型(1u、1b)の解放
に際し、ポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルム
成型品を雄型(1u)又は雌型(1b)のいずれか一方
の金型に吸着させた状態で金型(1u、1b)を解放す
ることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3記載
のフィルム成型方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5107368A JP2882969B2 (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | フィルム成型方法及び成型装置 |
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DE69426737T DE69426737T2 (de) | 1993-04-09 | 1994-04-11 | Verfahren zum Folienformen |
EP94105578A EP0624452B1 (en) | 1993-04-09 | 1994-04-11 | Film molding method |
US08/610,841 US5837176A (en) | 1993-04-09 | 1996-03-05 | Method of hot-press molding polyparaphenyleneterephthalamide film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
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ID=14457326
Family Applications (1)
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