JP3907469B2 - 中空体の真空成形方法及び真空成形装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂シートを真空成形型に被せ該成形型から空気を吸引して、この熱可塑性樹脂シートを成形型の形状に成形する真空成形方法及び真空成型装置に係り、特に、成形品の余剰部分となるブリッジがシート吸着時に形成される深絞りの成形に適用して好適な中空体の真空成形方法及び真空成型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、筒状プラスチック成形品、即ちプラスチック中空成形品を成形する方法は一般的にブロー成形法が採用されている。この成形法は、例えば図６に示すように、押出機から押出されたパリソンＰを、型開き状態の型７，７内に導入し、この型７，７を閉じた後、パリソンＰ内に圧力空気を吹き込み、パリソンＰをキャビティに沿わせて成形し、例えば図７に示すような中空部分３，３を有する成型品を成形する方法である。プラスチックの材質としては殆どの材質のものをブロ−成形に用いることができる。また、通常、パリソンは熱軟化したソリッド状態として押出機から押出されるが、発泡材等の作用により発泡状態として押出され、発泡プラスチック中空成形品として成形されることもある。ただし、発泡により形成される気泡の大きさ等の制御は難しく、特に均一で小さな気泡を有する発泡プラスチック中空成形品をブロー成形法により得ることは至難の業だった。更に、その板厚を薄くすることにも限度があった。
【０００３】
一方、自動車の車室内の空調に用いられるダクト類においては、近年断熱性と軽量性を求められる傾向が高まりつつあり、その両性能を有するＰＰ（ポリプロピレン）等のプラスチック発泡シートを用いて真空成形により発泡プラスチック中空成形品であるダクトを採用されるようになってきた。この成形方法は、予め成形された均一で比較的小さな気泡を有するＰＰ発泡シートを加工するもので、ブロー成形では難しかった成形が可能となったものである。シートを用いた成形法としては大別すると二種類があり、中空成形品の半体に相当する成形品を二つ成形し接着や熱融着等により一体化する方法と、二枚のシートを用いいわゆる真空圧空成形により型内で一体化しつつ成形する方法がある。
【０００４】
上記のプラスチック発泡シートを用いる従来の真空成形法における、中空成形品の半体に相当する成形品を二つ成形し接着や熱融着等により一体化する方法においては、従来型の真空成形の比較的簡便な装置により実施し得るものであるが、二つの半体を一体化するために多くの工数を取られる難点があり、二枚のシートを用いるいわゆる真空圧空成形により型内で一体化しつつ成形する方法においては、一体化等に関わる工数は取られないものの専用の比較的大掛かりな真空圧空成形装置が必要である難点を有する。
【０００５】
一方、図５に示すように二つに筒状部３，３（中空部分）を有する成形品１を成形する場合、筒状部３，３の軸を基体２から立てた状態に配置した真空成形型に対して、加熱軟化した一枚のプラスチックシートを上から覆い真空成形すれば、二つの半体成形品を一体化する工数もかからず、専用の装置も必要とせず成形品１が得られる。
【０００６】
しかし、上記のように縦方向からプラスチックシートを覆う深絞りの成形をする場合、プラスチックシートの全部が成形品の成形に用いられることはなく、少なからぬ余剰部分が発生し、その余剰部分も真空引きされることにより、いわゆるブリッジが発生し成形品の一部にその合わせ部が形成されてしまう。しかも、ブリッジの発生現象は、その発生位置が必ずしも一定しない。半体成形品を一体化した成形品において、あたかも半体の合わせ部の形状が一定せず、合わせ位置が一定しないことと同様である。ブリッジによる合わせ部が一定しない場合は、合わせ部を境にして絞り度合いが大きいほうの板厚は薄くなり、その反対側では厚くなる、という不具合が起こる。また、成形後のトリミングに関して言えば、合わせ部等の位置が一定しないことで冶具の作製または機械化が難しくなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、熱可塑性樹脂シートを真空成形し開口部を有する中空体の成形において、中空体の開口部形成部を下方に向けた真空成形型の外方に、シート同士が合接して板状体となるブリッジの形成位置を規定するブリッジ案内板を設け、加熱軟化した熱可塑性樹脂シートを前記ブリッジ案内板の上から被せ、真空成形により前記ブリッジ案内板を覆うように前記熱可塑性樹脂シートが合接した板状部を形成し、所要幅の板状部を残し他を切り離して成形品を得ることを特徴とする。
【０００８】
この発明では、真空成形型に設けたブリッジ案内板が、成形時のブリッジのできる位置を強制的に案内するように決めるので、ブリッジの位置を常に一定にすることができる。さらに、ブリッジ案内板は、その周縁が真空成形型の本体部分に接近した位置まで延びているので、熱可塑性樹脂シートがブリッジ案内板に覆い被さってブリッジが形成される時の最終段階、すなわち、熱可塑性樹脂シート同士が真空成形型の近傍で重なり合って連結する位置を正確に位置決めすることができる。
従って、シートの貼り合わせ部（ブリッジ）が常に所定位置に精度良く案内されて形成できることから、貼り合わさる両側のシートの伸び量を等しくすることができ、シートの不測の伸びを防止でき成形品肉厚の不安定化を回避し、品質の安定を図ることができる。また、このブリッジを後から切除する際の作業がやりやすくなる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の中空体の真空成形方法であって、ブリッジ案内板が真空成形型により形成される中空体の仮想軸芯で形成される面に沿った位置に設けられたことを特徴とする。
【００１０】
この発明では、シートを真空成形型の上に供給したときに、ブリッジ案内板が該成形型の突出部分となる中空体の仮想軸芯で形成される面に沿った位置に設けられていることで、シートの折れ曲がる位置にブリッジを形成させるとともにブリッジを案内することができ、真空成形型が複雑な形状を有する深しぼり真空成形であっても、シートの供給が楽に行える。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の真空成形方法であって、ブリッジ案内板の周縁と該周縁に隣接する前記真空成形型の成形面との間に所定の隙間を確保することを特徴とする。
この発明では、ブリッジ案内板の周縁と突出部分の成形面との間に所定の隙間を確保したので、ブリッジ案内板によってブリッジを成形面近傍まで導くことができ、かつシート同士を成形面近傍で確実に貼り合わせることができる。
【００１２】
請求項４の発明は、熱可塑性樹脂シートを真空成形し開口部を有する中空体を成形する真空成形装置であって、真空引きを可能とするシール部を有する台と、その台に載置される真空成形型と、前記台若しくは前記真空成形型に保持され、かつ所定個所が真空成形型と離間したブリッジ案内板と、を有することを特徴とする。
【００１３】
この発明では、真空成形型に設けたブリッジ案内板が、成形時のブリッジのできる位置を強制的に案内するように決めるので、ブリッジの位置を常に一定にすることができ、シートの貼り合わせ部（ブリッジ）が常に所定位置に極めて正確に形成できることから、貼り合わされる両側のシートの伸び量を等しくすることができ、シートの不測の伸びを防止でき成形品肉厚の不安定化を回避し、品質の安定を図ることができる。また、このブリッジを後から切除する際の作業がやりやすくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、図１は、本実施形態の真空成形装置に用いる真空成形型の斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図３は、図１に示す真空成形型にシートを被せようとしている状態を示す斜視図である。図４は、（ａ）が図３の状態から真空成形した状態を示す斜視図であり、（ｂ）が（ａ）図のＩＶｂ−ＩＶｂ矢視断面図である。
【００１５】
本実施形態の真空成形装置１００は、通常の真空成形機を利用して実施することのできるものであり、図１に示すような１個の真空成形型３０を使用する。
なお、製造対象品は、図５に示す成形品１と同じものであり、真空成形型３０は、基体２（図５参照）を成形するための基体成形部３２と、筒状部３（図５参照）を成形するため２つの柱体３３、３３とを有する。２つの柱体３３、３３は、凹所３４を間に挟んで、基体成形部３２の両端に上向きに斜め外を向けて突設されている。
【００１６】
基体成形部３２及び柱体３３は外表面を成形面とするものであり、周知の如く成形面には、図示しないが多数の孔が形成されており、この孔が内部の吸引通路に連通された構成となっている。図４の(b)にその一部の吸引通路４１を示す。また、真空成形装置１００においては、真空成形型３０の２つの柱体３３、３３間の凹所３４及び各柱体３３、３３の外側に、成形時の余剰部分であるブリッジの形成位置を規定するブリッジ案内板３５、３６を備えている。ブリッジ案内板３５は、真空成形型３０の各柱体３３、３３（先端部分）に着脱自在に保持されており、また、ブリッジ案内板３６，３６は、台３７に保持されている。
【００１７】
このブリッジ案内板３５、３６の位置は、柱体３３、３３の断面幅(図４におけるＷ)の中間に設定されている。また、これらブリッジ案内板３５、３６の周縁３５ａ，３６ａと、柱体３３、３３及び基体成形部３２の各成形面と間には、図２に示すように、所定の隙間（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）が確保されている。この間隔（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）は、例えば５ｍｍ以上の設定にすることが望ましい。
【００１８】
また、柱体３３、３３の上端には、インサート部材である枠材３８が取り付けられている。この枠材３８は、例えば成形品の筒状部の開口周縁の強度アップのために設けられたもので、真空成形後の脱型時に成形品に残される。
【００１９】
次に、この真空成形装置１００を用いて実施する真空成形方法について説明する。
まず、図３に示すように、真空成形型３０の２つの柱体３３、３３の並ぶ仮想面の両側に、２つの柱体３３、３３を挟むように加熱軟化させたシートＳをセットする。即ち、真空成形型３０に上方から加熱軟化させたシートＳを被せるようにセットする。このようにシートＳをセットすることで、シートＳを、ブリッジ案内板３５の上端を峰として両側に自然垂下させ、それにより２つの柱体３３、３３の並ぶ仮想面の両側にシートＳをセットする。
【００２０】
次いで、シートＳと台３７との間を適宜シールしてから各柱体３３、３３及び基体成形部３２の内部より、図示しない吸引系により真空吸引することにより、図４に示すように、シートＳを柱体３３、３３及び基体成形部３２の成形面に吸引密着させると共に、シートＳの余剰部分をブリッジ案内板３５、３６に両側及び上面側から覆い被さるように貼り付かせる。そして、その状態でシートＳを冷却硬化させることで、成形面の形状に合致する２つの筒状部３、３を有する成形品を得ることができる。
【００２１】
このようにブリッジ案内板３５、３６が、成形時のブリッジＢ１、Ｂ２のできる位置を案内して強制的に決めるので、ブリッジＢ１、Ｂ２の位置を常に一定にすることができる。また、ブリッジＢ１、Ｂ２のできる位置が筒状部３の断面幅の中間に設定されるので、両側のシートＳの伸び量を等しくすることができ、成型品の肉厚（特にブリッジが形成される部分の近傍の肉厚）が安定し、成型品の品質の安定が図れる。
【００２２】
真空成形完了後は、成形品を真空成形型３０から脱型させる。その際、基体２の下面開口より真空成形型３０を取り出す。真空成形型３０は分割可能な複数のセグメントで構成してあり、例えば、図２の符号４０で示す位置で分割しながら取り出す。その後は、不要部であるブリッジＢ１、Ｂ２や端部ＳＥを切除して、図５に示すような成形品１を得る。このブリッジＢ１、Ｂ２のトリミング作業のときは、所要幅の板状部（成形品として品質や強度が保てる程度の幅にシートが重なった部分）を残して切除する。
【００２３】
なお、ブリッジＢ１、Ｂ２の位置は、ブリッジ案内板３５、３６によってその形成し始めから成形最終段階まで案内されて所定位置にでき且つブリッジ案内板３５、３６の周縁が真空成形型の本体部分である基体成形部３２や柱体３３の近傍に位置しているので、シートＳがブリッジ案内板３５、３６に覆い被さってブリッジＢ１、Ｂ２が形成される時の最終段階、すなわち、シートＳが真空成形型の近傍で重なり合って連結する位置が精度良く位置決めされ、また、形状も所定になっているので、ブリッジＢ１、Ｂ２を切除する際の作業がやりやすくなる。特に機械化により自動でブリッジＢ１、Ｂ２をカットするようにした場合はメリットが大きい。
【００２４】
この真空成形方法では、２つの柱体３３、３３の並ぶ仮想面の両側にシートＳを配置して、真空成形型３０の内部より真空吸引するだけで、特別な貼り合わせ作業を行うことなく、２つの筒状部を有するような深しぼり成形品を得ることができ、簡単に低コストに製品を製造することができる。
【００２５】
また、ブリッジ案内板３５、３６の周縁と柱体３３及び基体成形部３２の各成形面と間に所定の隙間（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）を確保しているので、各成形面上で隙間を通してシートＳ同士を確実に貼り合わせることができる。また、この方法では、加熱軟化させたシートＳを真空成形型３０の上から被せることにより、自然にシートＳを真空成形に適する所定位置に配置できるので、シートＳの供給が楽に行える。
【００２６】
なお、上記実施形態では、シートＳを上から真空成形型３０に被せているが、横方向（図３に示す向きとは、ブリッジ案内板に沿って９０度回転した方向）からＵ字状に曲げてシートＳを真空成形型３０の両側にセットすることも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、真空成形型の両側にシートを配置して、真空成形型の内部より真空吸引するだけで、特別な貼り合わせ作業を行うことなく、深しぼり成形品を得ることができるので、簡単に低コストに深しぼり成形品を製造することができるだけでなく、ブリッジ案内板が、成形時のブリッジのできる位置を、その出来始めからシートの重なる終段まで案内して強制的に決めるようにしているので、ブリッジの位置を常に一定にすることができると共にシートが重なり合って連結する位置を精度良く位置決めできる。従って、シート吸着時におけるシートの不測の伸びを防止でき成形品肉厚の不安定化を回避し、品質の安定を図ることができる。また、ブリッジの形成される位置が一定となることによって、成形後においてブリッジを切除する際の作業性の向上が図れる中空体の真空成形方法を提供することができる。
【００２８】
請求項２の発明によれば、シートを真空成形型の上に供給したときに、ブリッジ案内板が該成形型の突出部分となる中空体の仮想軸芯で形成される面に沿った位置に設けられていることで、シートの折れ曲がる位置にブリッジを形成させるとともにブリッジを案内することができ、真空成形型が複雑な形状を有する深しぼり真空成形であっても、シートの供給が楽に行える真空成形方法を提供することができる。
【００２９】
請求項３の発明によれば、ブリッジ案内板の周縁と該周縁に隣接する成形面と間に所定の隙間を確保しているので、ブリッジ案内板によってシート同士を成形面近傍で確実に貼り合わせることができる。従って、ブリッジをカットした場合でも、シート同士の接合部の肉厚を十分に確保することができると共に、接合部の品質を高めることのできる中空体の真空成形方法を提供することができる。
【００３０】
請求項４の発明によれば、真空成形型に設けたブリッジ案内板が、成形時のブリッジのできる位置を強制的に案内するように決めるので、ブリッジの位置を常に一定にすることができ、シートの貼り合わせ部（ブリッジ）が常に所定位置に形成できることから、両側のシートの伸び量を等しくすることができ、シートの不測の伸びを防止でき成形品肉厚の不安定化を回避し、品質の安定を図ることができる。また、このブリッジを後から切除する際の作業がやりやすくなる真空成形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の真空成形方法に用いる真空成形型の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】図１の真空成形型にシートを被せる状態を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は図３の状態から真空成形した状態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）図のＩＶｂ−ＩＶｂ矢視断面図である。
【図５】真空成形品の１例を示す斜視図である。
【図６】従来の真空成形方法の説明図である。
【図７】従来の真空成形方法の説明図である。
【符号の説明】
１ 成形品
３ 筒状部（突出部分）
３０ 真空成形型
３３ 柱体
３４ 凹所
３５，３６ ブリッジ案内板
Ｂ１，Ｂ２ ブリッジ
Ｓ シート
Ｈ１，Ｈ，Ｈ３ 隙間

Claims (4)

1. 熱可塑性樹脂シートを真空成形し開口部を有する中空体の成形において、中空体の開口部形成部を下方に向けた真空成形型の外方に、シート同士が合接して板状体となるブリッジの形成位置を規定するブリッジ案内板を設け、加熱軟化した熱可塑性樹脂シートを前記ブリッジ案内板の上から被せ、真空成形により前記ブリッジ案内板を覆うように前記熱可塑性樹脂シートが合接した板状部を形成し、所要幅の板状部を残し他を切り離して成形品を得ることを特徴とする開口部を有する中空体の真空成形方法。
2. 請求項１に記載の真空成形方法であって、前記ブリッジ案内板が真空成形型により形成される中空体の仮想軸芯で形成される面に沿った位置に設けられたことを特徴とする開口部を有する中空体の真空成形方法。
3. 請求項１または２に記載の真空成形方法であって、
   前記ブリッジ案内板の周縁と該周縁に隣接する前記真空成形型の成形面との間に所定の隙間を確保することを特徴とする中空体の真空成形方法。
4. 熱可塑性樹脂シートを真空成形し開口部を有する中空体を成形する真空成形装置であって、真空引きを可能とするシール部を有する台と、前記台に載置される真空成形型と、前記台若しくは前記真空成形型に保持され、かつ所定個所が前記真空成形型と離間したブリッジ案内板と、を有することを特徴とする真空成形装置。

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