JP3991160B2 - 間隔を開けて立体形状が連結する連続真空成形複合板の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性硬質樹脂シートに連続真空成形法により、多数にして１種乃至各種の選択した凹凸立体形状を形成させて、その片面又は両面に熱接着するシートを貼って連続成形複合板を製造する。さらに、この連続成形複合板を単板に裁断したとき、相対する辺若しくは隣接する辺に渡って、形成されている連結壁や連続溝によって通し直線を形成しないように立体形状を選択し、配置するようにした複合成形板を長尺連続的に製造する装置に関するものである。

従来の立体形状を連続的に熱可塑性硬質樹脂シートに形成させる技術は、金属ロール又はゴムベルトに成形立体形状に対応する形状を多数切削して設ける。そして、それを回転させながら、熱可塑性硬質樹脂の溶融シートを接し、真空成形してそれに接着シートを熱溶着させる装置であった。そして、形成させる立体形状は、円柱や六角柱などであった。

或いは溶融した熱可塑性硬質シートを連続するコの字形状のダイス型に通して、断面を連続するコの字に形成して、同時に同質の軟化した熱可塑性樹脂シートを両面に溶着する方法であった。

真空成形機構を内蔵するロール成形装置については、既に特許第２０４０１３５号並びに特許第２７５９８５７号の技術がある。

従来のロール成形装置においては、金属ロールに、シートに形成する形状を多数彫刻する工数が長時間となり、又ロールの円周に亘って彫刻する形状の間隔ピッチを合わせるには、高度な技術を必要とした。そのために成形ロールコストが高かった。

従来のベルト成形装置においては、成形型の材質がゴムであるため、老化が早く、又彫刻形状が欠けることが早くベルトの利用時間が短かった。又断熱性の高いゴム材質の上で成形するために成形した樹脂が硬化する時間が長く成形体を得るに効率が悪かった。

断面をコの字形状とする押し出し成形して、両面に同質樹脂溶融シートを接着させる成形方法においては、成形板は、押出し方向に沿っての折り曲げ強度が著しく弱く、商品の利用分野が非常に限られるという問題点があった。

本発明は、熱可塑性硬質樹脂の複合板の製造における、従来の装置のコスト高や製造時間の長さ或いは商品強度の弱さを解決するためになされたものである。

本発明は、ドラム状のロール成形装置やベルト成形装置にあって、各種同一の或いは異種の凹状或いは凸状の立体形状を間隔を開けて並べた金属製の成形基盤を、プレス成形法やダイキャスト成形法で成形し、これに通気孔を開けて、その複数を接続して、横方向には必要とする複合樹脂成形板の幅相当に、長さ方向はエンドレスに並べる。

エンドレスにする方法は、ロール成形の場合は、成形基盤を接続して出来る長さを円周とする円筒形の金属ドラム成形ロールか、成形基盤の回転方向の長さを一辺とする多面体筒形の金属ドラム成形ロールに貼り付け留める。

ベルト成形の場合は、成形基盤を横方向には必要とする複合樹脂成形板の幅相当に、又長さ方向にはエンドレスに接続してベルト状にして、二つの回転する円筒ドラムに掛ける。ベルトを回転させるドラムは、一成形基盤の回転方向長さが短ければ円筒ドラムを、一成形基盤の回転方向長さが長ければ成形基盤の回転方向長さを一辺とする多面体筒形ドラムとする。

又成形基盤に並べる立体形状は、連続長尺成形板を単板に裁断したとき、相対する辺や隣接する辺間で、基盤に並ぶ立体形状によって出来る個々の成形体の連結壁や連通する溝の連続が通し直線を形成しないような個々の立体形状やその配置を選択設定する。

熱可塑性硬質樹脂による連続真空成形複合板の製造に当たり、従来のロール成形方式では、金属ロール表面に、単純な形状を例にとっても、多数の凹状の円筒形状を彫刻し、さらにロール内部へと通気孔を開ける、非常に工数を要する作業とロール周囲に多数の凹状の円筒形状を並べるピッチ合わせの高度技術を要していたが、本発明による装置では、成形基盤用のプレス成形型或いはダイキャスト成形型を一型製作することによって、複数の成形基盤が容易に製作出来、これを樹脂成形用の円筒形又は多面体筒形の金属ドラム成形ロールの表面に鋲で貼り留めることによって成形用ロールが出来るので、成形用ロールの高度な製作技術を要せず、又成形ロールのコストが非常に安く出来る。

ベルト成形方式では、溶融樹脂シートを金属製の成形基盤接続ベルトの上で真空成形するから、成形体を早く冷却することが出来るので、従来のゴムベルトの上で成形するよりも成形樹脂シートの冷却が早く効率的に製造スピードを上げることが出来る。又成形ベルトの利用時間が従来のゴムベルトと比較して非常に長くなる。従って二つの相乗効果で成形シートの加工コストが安くなる。又従来の成形品では、直接冷却水を噴霧するなどの方法で冷却することによって、後工程の複合成形板を加熱変形加工する際に生じ易かった水の蒸発による加工品の傷も無くすことが出来る。

本発明による成形体の一例として、間隔を開けて六角柱形状が連結するハニカム成形体による複合体の場合、ハニカム成形基盤の連結によって成形ロールや成形ベルトが出来るから、ハニカム成形型のコストが安く、又同重量の間隔を開けて羅列する円柱成形体や断面コの字型成形体よりも曲げ剛性が遥かに高く、又耐圧縮力も優れている。他の凸成形又は凹成形を羅列した成形基盤の場合も、成形した個々の成形体間の連通溝や連結壁が通し直線状を形成していないので、上記と同様の効果を得ることが出来る。

以下、本発明の実施の形態について実施例に基づき説明する。
図１は、凹形状の正六角立方体を一定の間隔を開けて配列した成形基盤２を金属ドラム成形ロール１の表面に貼り付けた状態のロール端３における成形基盤２の斜視図である。金属ドラム成形ロール１には、成形基盤２が横方向と円周方向に、組み合わせ接続して留めてある。符号４は、基盤接続線である。成形基盤２同志を溶着しても良いし、さらに、又は金属ドラム成形ロール１に鋲などで留めても良い。成形基盤２のロール円周方向の長さは、それを接続した長さと金属ロールの円周とが合致するように設計する。多少の誤差は、成形基盤２の接続微調整により吸収出来る。同じく金属ドラム成形ロール１の表面周囲の長さは成形基盤２の長さの整数倍にすれば良い。なお、成形基盤２の端方向長さを金属ドラムロール１の幅に調整裁断しても良い。

成形基盤２は、真鍮、ステンレス、アルミニュウムなどの板或いは防錆処理した鉄板などの金属板をプレス成形やダイキャスト成形で製作する。板の厚みは、約０．２ｍｍから０．５ｍｍでよい。成形基盤２には、全面に微細な小孔を開ける。なお、成形基盤２の面には、正六角形の外、後述する多数の凹状や凸状の各種立体形状が配列成形されるが、成形基盤２の裏面の凸、凹逆の窪みには、通気性の保てる、錆びない金属による粒子接合溶射や金属粉末を主とする硬化性樹脂配合材を充填しておくと、成形型としての成形基盤２の耐加重強度が高まる。多数の成形基盤２は、その成形型が一セットあれば製作出来る。

金属ドラム成形ロール１表面に成形基盤２を貼り付けるには、ロールの表面カーブに沿って成形基盤２を曲げる必要がある。ロールの回転方向にのみ曲げるには、成形基盤２の材質と厚みによってかなり異なるが、例えばアルミニュウム材を使用すれば、直径６００ｍｍの金属ドラム成形ロール１でロールの回転方向の長さで、３５枚から４０枚の成形基盤２を曲げてロールに鋲留めすることが出来る。ロールの幅方向は長い矩形状の成形基盤２で良い。

図２は、金属ドラム成形ロール１全体の斜視図である。金属ドラム成形ロール１の表面には、成形基盤２が配列されている事を示している。成形基盤２の下のロール表面には、比較的大きな通気穴が開けてあり、ロールを貫通するロール軸５の中心の穴や軸に開けた穴と通気性があるように構成してある。ロール軸５の通気穴は、真空ポンプに連結してあり、その働きで硬質熱可塑性樹脂の溶融シートが金属ドラム成形ロール１の表面に接したとき、成形基盤２の通気孔、金属ドラム成形ロール１表面の穴を通して空気吸引により溶融樹脂は成形基盤２の立体形状通りに成形される。金属ドラム成形ロール１は、そのロール側面を冷却水で溶融樹脂の成形時には乾燥する程度に冷却水を湿らせた布などを金属ドラム成形ロール１の下部表面に接して冷却するか、ベアリング４０を介して連結している未回転のロール軸５に金属ドラム成形ロール１内で固結し、金属ドラム成形ロール１の内面に接する冷却ドラム内をロール軸５内に通してある軟質チューブなどで循環する冷却水により間接冷却する。

成形基盤２を曲げないで、金属ドラム成形ロール１に貼り付けるには、金属ドラム成形ロール１を金属製の多面体筒形ドラム成形ロール６にすれば良い。図３の実施例は、多面体筒形ドラム成形ロール６の最大径Ｌを約６００ｍｍにした１８面の筒形ドラム成形ロール全体の斜視図である。この一面７に、ロールの回転方向の長さが約１０５ｍｍの成形基盤２を貼り留め続けてある。この多面体筒形ドラムロール６で溶融樹脂を成形しても、後述の二層又は三層の複合成形体として図６の圧着ロール１１や冷却ロール１２によって、表裏面が平滑な連続真空成形複合成形板９を得ることが出来る。

図４は、図１の正六角凹状立方体が配列する成形基盤２の平面図である。溶融シートを成形して、冷却し硬化したとき、金属成形ロール１から成形板が剥離しやすいように立法体高さ稜線にテーパが付けてある。即ち成形基盤２の凹部六角形８は、開口部のそれよりも小さく設定してある。図５は、図４の切り欠き部８８を拡大した平面を示している。個々の形状が異なる成形基盤の場合も同様に設定する。成形基盤２の立方体が凸状の場合も、凸頂部の平面形状は基部の平面形状よりも小さく設定する。又角部は、すべて小さな弧形状にしておくと成形体が離型し易い。なお図５の符号Ｔは基盤２のテーパを示している。

図６は、金属ドラム成形ロール１により熱可塑牲硬質樹脂を主体とする連続真空成形複合板７を製造する縦型方式装置の側面図である。基材樹脂シートノズル１３から押し出された溶融した基材樹脂シート１４は、金属ドラム成形ロール１の回転と内蔵する真空機構により、その全面に金属ドラム成形ロール１表面の成形基盤２の凹凸が成形転写される。成形された基材樹脂シート１４の上から上層樹脂シートノズル１５からの溶融状態の上層樹脂シート１６が熱接着する。二層の樹脂シートは、金属ドラム成形ロール１に内蔵する冷却装置により硬化しながら剥離ロール３９により金属ドラム成形ロール１から剥離される。その前に表飾シート１９を上層樹脂シート１６と共に成形された基材樹脂シート１４に圧着ロール１１の加圧により熱接着させることも出来る。又その成形された基材樹脂シート１４と上層樹脂シート１６との二層さらに加えて表飾シート１９の三層シートの複合板として製品化することもある。熱可塑性硬質樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニール、ＥＶＡ樹脂などが使われる。又表飾シート１９は、これらの材質繊維によって作られた織布、不織布や或いはカーペットを含む一般の織布の裏面に予め上記の上層樹脂シート１６と同材質の樹脂を溶融塗布して繊維の接着面に浸透着させておくことで上層樹脂シート１６との接着は可能となる。

成形した基材樹脂シート１４と接着した上層樹脂シート１６さらに表飾シート１９は、基材樹脂シート１４の裏面をヒーター装置１０で加熱して、下層樹脂シートノズル１７からの溶融した下層樹脂シート１８が圧着ロール１１により接着される。ヒーター装置１０は、一般に赤外線ヒーターを使用する。その後、冷却ロール１２で接合を安定させ、連続真空成形複合板９を裁断機２０で必要長さに裁断し、単板の複合成形板２９として自動積み上げ装置２１に積み上げる。

装飾シート１９のない成形した基材樹脂シート１４と上層樹脂シート１６又は下層樹脂シート１８との二層複合樹脂シート或いはこれらを熱接着した三層の複合樹脂積層板として製造することも出来る。

なお、金属ドラム成形ロール１が基材樹脂シート１４を成形する以外の部位での吸気を遮断するために、金属ドラム成形ロール１とは、ベアリング４０を介して連結してあり、回転しないロール軸５に、成形ロール表面をほぼ隙間無く覆うように硬質樹脂板や金属板を成形したロール表面カバー３０をロール両側の連結バー３１、３２の各二本でロール軸５に固定する。即ち基材樹脂シート１４が成形されて金属ドラム成形ロール１から離型する所から、成形し始める所の表面を覆う。或いは、ロール表面カバー３０の代替方法として、幅は金属ドラム成形ロールの幅とし、基材樹脂シート１４が成形ロールから離型する所から基材樹脂シートノズル１３までのロール表面長さの柔軟なビニールレザーなどの非通気性シートを金属ドラム成形ロール１の両側のロール表面カバーを固定する連結バー３２に結着する。

図６の縦型方式の連続真空成形複合板製造装置を横型の製造装置とすることは、後述する図７のベルトコンベア成形方式のごとく可能である。

図７は、ベルトコンベア成形方式の連続真空成形複合板製造装置の外観斜視図である。架台２２で支えられている回転軸３３と一体となっている円筒ドラム３４に、成形基盤２を幅方向と長さ方向はエンドレスに連結してベルト状にして掛け渡す。成形基盤２の連結方法は、横方向では互いに溶接で繋げるが、長さ方向では成形基盤２の縁同志が離れないようにして、裏面で二ケ所以上か全面箇所でフレキシブルな材質の薄い金属板で隙間無く溶接して繋ぎ合わせる。そして、接合箇所は折り曲げ柔軟性を保つようにする。この連結した成形基盤２をベルト状にして円筒ドラム３４に、直接掛け渡すか、金属線などによる網状ベルト４４をロールに掛けた上に掛け渡す。二つの円筒ドラム３４の長さを網状ベルト４４や連結した成形基盤接続ベルト３６の幅より大きくして、円筒ドラム両端周囲部３５にゴム質材を巻き付け接着して、網状ベルト４４や成形基盤接続ベルト３６が二つの円筒ドラム３４から外れないようにすると良い。

二つの円筒ドラム３４を図３の形状のごとく、成形基盤２の回転方向の長さを一辺とする多面体筒形ドラムとして、その上で成形基盤接続ベルト３６を回転させることによって、無理無く移動させ、成形基盤２の変形を防止することも出来る。

整形基盤２が並ぶ多数の立体形状は、凸状、凹状のどちらでもよいが、一般には凹状立方体が並ぶ成形基盤２を選ぶ。立体形状を形成する稜線は、溶融樹脂を真空成形して、樹脂が硬化したときに成形基盤２から抜けやすいようにテーパを付けておくことは金属ドラム成形ロール１による成形の場合と同じである。

成形基盤接続ベルト３６の上部移動初め部分に基材樹脂シートノズル２３を設置して、溶融した基材樹脂シート２４を押し出して、成形基盤接続ベルト３６の上面に接したとき、円筒ドラム３４との間に設置した真空吸引装置３７で基材樹脂シート２４を真空成形する。真空吸引装置３７はホース３８の先の真空タンクによって機能する。真空成形で成形基盤２上の立体形状に成形された基材樹脂シート２４は、上層樹脂シートノズル２５からの溶融した上層樹脂シート２６と熱融着して、二層の樹脂の複合シート４１となり、成形基盤接続ベルト３６の下部か、さらにその下の網状ベルト４４下部に設置してある冷却媒体装置４２により硬化される。冷却媒体装置４２は、二つの冷却媒体配管４３により冷却水が循環する、成形基盤接続ベルト３６やその下の網状ベルト４４に面接している密閉箱状体の金属容器でよい。冷却媒体は、噴霧状の液体窒素であればさらに効果がある。この場合は、容器の上部に噴霧孔があるとよい。

図示していないが、上層樹脂シート２６の上から、図６のごとく表飾シート１９を冷却前の上層樹脂シート２６に貼合わせることも出来る。二層樹脂の複合シート４１は、回転している剥離ロール３９によって成形基盤接続ベルト３６から剥離され、成形された基材樹脂シート２４の裏面は赤外線等のヒーター装置１０１で加熱された上、下層樹脂シートノズル２７からの下層樹脂シート２８と熱接着する。こうして出来た連続真空成形複合板９は、図示していない裁断機により必要長さに裁断する。

図８は、基材樹脂シート１４或いは２４を連結する正六角立方体形状に真空成形して、これに上層樹脂シート１６或いは２６さらにその上に表飾シート１９を熱接着し、下面には下層樹脂シート１８或いは２８を熱接着した連続真空成形複合板９の分解状態を示している。図９は、辺を凹凸弧状にした立体正方形を間隔を開けて並列した成形基盤２の実施例の斜視図である。

図１０は、角を弧状にした長方立体形を一定の間隔を開けて、互いにＬ字又は逆Ｌ字形となるように配列した成形基盤２の実施例の平面図である。
図１１は、角を弧状にしたＴ字状立方体を互いに一定の間隔を開けて、縦足はその先端を向かい合わせに、横足は、背中合わせにして、向かい合わせにして出来た縦足の両懐に位置させるように配列した成形基盤２の実施例の平面図である。

その他成形基盤の実施例として、円柱や楕円柱或いは正方形の立方体を配列した成形基盤２、又は長方形の立方体を互いに間隔を開けてＴ字状に配列した成形基盤２又まんじ形立方体の相互の足を等間隔を保つように入り組み合わせた成形基盤２或いはジグソーパズル式な表面は平面として、不定形の立方体を間隔を開けて配列した成形基盤２があるが、成形基盤を製作する技術の容易性とそれを母型にしたときの基材樹脂シート１４や２４とそれに熱接着させる上層樹脂シート１６や２６さらに下層樹脂シート１８や２８との接着面積及びそれによる複合板の折り曲げ強度を考慮する必要がある。

なお、連続真空成形複合板９を単板に裁断したとき、隣接する辺や相対する辺の間で配列する立体形間の連結壁或いは連続溝によって直線形状を形成させることは、複合板の折り曲げ強度に方向性の差を持たせることになる。例えば円柱を配列させた成形基盤２では、出来た複合板に折り曲げ方向性が生ぜざるを得ない。即ち連結壁又は連通溝を中心とする左右方向への曲げ強度は著しく弱い。従ってその商品の利用方法に制限が生じる。実施例では、連続真空成形複合板９の曲げ強度に方向性の差があるのは、円柱、楕円柱や正方形の立方体の配列基盤である。

正六角凹状立方体を等間隔の連結壁によって配列した成形基盤を金属成形ロール表面に貼付した状態の成形ロール端における一成形基盤の斜視図である。 図１の成形ロール全体の斜視図である。 成形ロールを多面体筒形ドラム成形ロールとした、その全体の斜視図である。 正六角凹状立方体を配置した成形基盤の平面図である。 図４の部分拡大図である。 縦型式のロール成形法による連続真空成形複合板の製造装置の側面図である。 コンベア成形法による連続真空成形複合板の製造装置の斜視図である。 表飾シートを貼った連続真空成形複合板の分解斜視図である。 凹凸辺の正方立方体を配列した成形基盤の斜視図である。 角を弧状にした長方立方体を間隔を等しく開けて、互いにＬ字形状や逆Ｌ字形状となるように配列した成形基盤の平面図である。 角を弧状にしたＴ字形立方体を間隔を等しく開けて、互いに縦足を向かい合わせに、横足は、互いに背中合わせにして、縦足の配列によって出来た両懐に位置させるように配列した成形基盤の平面図である。

符号の説明

１ 金属ドラム成形ロール ２１ 自動積み上げ装置
２ 成形基盤 ２２ 架台
３ ロール端 ２９ 複合成形板
４ 基盤接続線 ３０ ロール表面カバー
５ ロール軸 ３１ ３２ 連結バー
６ 多面体筒形ドラム成形ロール ３３ 回転軸
７ 多面体筒形ドラム成形ロールの一面 ３４ 円筒ドラム
８ 凹部正六角形 ３５ ロール両端縁周囲部
９ 連続真空成形複合板 ３６ 成形基盤接続ベルト
１０ １０１ ヒーター装置 ３７ 真空吸引装置
１１ 圧着ロール ３８ ホース
１２ 冷却ロール ３９ 剥離ロール
１３ ２３ 基材樹脂シートノズル ４０ ベアリング
１４ ２４ 基材樹脂シート ４１ 複合シート
１５ ２５ 上層樹脂シートノズル ４２ 冷却媒体装置
１６ ２６ 上層樹脂シート ４３ 冷却媒体配管
１７ ２７ 下層樹脂シートノズル ４４ 網状ベルト
１８ ２８ 下層樹脂シート ８８ 切り欠き部
１９ 表飾シート Ｌ 多面体筒形ドラム成形ロールの径
２０ 裁断機 Ｔ テーパ

Claims (3)

1. 熱可塑性硬質樹脂シ−トを、円形や楕円形或いは辺や角が凸状や凹状を含む多角形を、間隔を開けて多数連結した状態で、立体的な凹形状又は凸形状に連続真空成形するに当たり、個々の凹状又は凸状の立体形状を並べて、これに複数の細孔を開けた成形基盤を金属で製作し、それを真空吸引機構に通ずる複数の穴を開けた金属製の円筒形や多面体筒形のドラムの筒表面に、横方向に又ドラムの回転方向ではエンドレスに接続し貼り留めて、金属ドラム成形ロ−ルを回転させながら、その上で熱可塑性硬質樹脂の溶融シ−トをドラム内の空気を抜くことによって、凹又は凸立体形状が並ぶように連続して真空成形し、その片面又は両面に成形シ−トと熱溶着する材質のシ−トを接着させて連続真空成形複合板を得る製造装置。
2. 熱可塑性硬質樹脂シートを、円形や楕円形或いは辺や角が凸状や凹状を含む多角形を、間隔を開けて多数連結した状態で、立体的な凹形状又は凸形状に連続真空成形するに当たり、個々の凹状又は凸状の立体形状を並べて、これに複数の細孔を開けた成形基盤を金属で製作し、それを横方向に又長さ方向にはエンドレスのベルト状に接続して、二つの円筒形や多面体筒形の回転ドラムに直接掛けるか、或いはエンドレスの網状ベルトを介して、その上に接して掛けて移動させながら、ベルト下部に接して設けた空気吸引装置により、熱可塑性硬質樹脂の溶融シートを凹又は凸立体形状が並ぶように連続して真空成形し、その片面又は両面に成形シートと熱溶着する材質のシートを接着させて連続真空成形複合板を得る製造装置。
3. 真空成形した長く連続する成形複合板を単板に裁断したとき、相対する辺や隣接する辺間を通して、成形凸状又は凹状の連結続する壁や溝により直線を形成しないように、個別の立体形状を選択し又配置した成形基盤を使用する請求項１又は請求項２に記載の連続真空成形複合板を得る製造装置。

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