JP5811339B2 - Apparatus and method for thermoforming - Google Patents

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Description

本発明は熱可塑樹脂のシート又フイルムを用いた熱成型品の製造方法に関るものであり、熱成形中の賦形体を高速で加熱及びまたは冷却することに関し、更には結晶性熱可塑性樹脂の熱成形の過程において、シートの予熱温度より高温の熱処理を行い、耐熱性、透明性等、機械強度等の特性の高い熱成形品を高速で効率よく製造することに関し、なかんずく結晶性樹脂の延伸シートを用いてこの熱成形を行うことに関する。   The present invention relates to a method for producing a thermoformed product using a thermoplastic resin sheet or film, and relates to heating and / or cooling a shaped body during thermoforming at high speed, and further to a crystalline thermoplastic resin. In the process of thermoforming, the heat treatment at a temperature higher than the preheating temperature of the sheet is performed, and regarding the high-speed and efficient production of thermoformed products with high mechanical properties such as heat resistance and transparency, the crystalline resin It relates to performing this thermoforming using a stretched sheet.

熱成形法は予熱された熱可塑性樹脂シートまたはフイルムを成形型に押圧または真空引きにて賦形し離型する方法であるが、通常は、賦形体は低温の金型で冷却された状態で離型される。金型材料としてはアルミニウム、亜鉛合金などの軽量で加工性がよく、かつ熱伝導率の良い材料が使われ自然放熱で連続成形されることも多い。しかしそれでも特に温度調節を行いたい場合は成形型内部に設けたジャケットに熱媒体を通じて冷却することも行われる。一方、木材、プラスチックのような安価で加工し易い材料が使用されることがあるがこうしたものは、耐久性がなく、また温度調節が難しく熱蓄積などが問題となるため連続大量生産には向かず、枚葉成形機でのサンプル試作あるいは少量生産などに使用が限られる。
そして、特殊な成形方法として成形サイクル中に賦形体を任意に加熱したり冷却しようとするときは、上記のジャケットに通す熱媒を途中で熱媒を変更したり、あるいは賦形体を別に温度調整した金型へ移しかえたりすることが行われる。しかしこのような方法では所望の熱処理を行った成形品を高速で連続的に効率よく製造することはできない。
The thermoforming method is a method in which a preheated thermoplastic resin sheet or film is formed on a mold by pressing or evacuation and then released. Usually, the shaped body is cooled in a low-temperature mold. Mold is released. As the mold material, a material such as aluminum or zinc alloy that is lightweight and has good workability and good thermal conductivity is used, and is often continuously formed by natural heat dissipation. However, in particular, if it is desired to adjust the temperature, the jacket provided inside the mold is cooled through a heat medium. On the other hand, cheap and easy-to-process materials such as wood and plastic may be used, but these are not durable and difficult to control temperature, causing problems such as heat accumulation, making them suitable for continuous mass production. However, its use is limited to sample trial production or small-scale production on a single-wafer molding machine.
And as a special molding method, when you want to heat or cool the shaped body arbitrarily during the molding cycle, change the heating medium in the middle of the heating medium passed through the jacket, or adjust the temperature of the shaped body separately It is performed to move to the mold. However, with such a method, a molded product that has been subjected to a desired heat treatment cannot be produced continuously at high speed and efficiently.

特別な加熱あるいは冷却を必要とする具体的な熱成形方法として、
(1)特公昭56−7855号はポリエステルシートを1軸延伸配向させて加熱収縮させたシートを用いて熱成形する方法で、成形時に熱風を用いるなどにより熱固定する方法が開示されているが、熱処理に非常に長い時間がかかっており実用的ではない。
また、(2)特公平5−45412号では、特定条件で2軸延伸し熱収縮させたシートを用いて熱成形と熱処理を行う方法が開示されている.ここでは、加熱型へ移し替える方法、熱風、熱水、赤外線になどよる加熱法が提案されているが、具体的には記載されておらず、単純にこれらを実行してもその効果はなく、またあったとしても高速で効率のよい実用的な方法とはならない。
(3)特公昭60−031651号も特定のポリエステル延伸シートを熱成形し熱処理する方法で、加熱された金型で成形することは示されているが、金型あるいは成形品を冷却して離型することについては触れられていない。しかし、このような材料の熱処理成形には成形体を少なくとも熱処理温度より低い温度に冷却して離型することが望ましいが、知られた方法でこれを行うとすれば、金型自体を電熱ヒーターで予め加熱しておいて成形直後に金型のジャケットに通水して冷却する方法、あるいは金型マニホールドに高温熱媒、低温熱媒を交互に通ずる方法などが考えられる。しかしこうした方法では高速で連続成形を行うことはできない。
また(4)特許2532730号では、非延伸の結晶性PETシートを加熱された雌型で成形しこれを低温の雌型に移して冷却し離型する方法が示されているが、金型移行に際しては、成形品の変形、位置ずれ、シワの発生が問題となり、またそのような操作ができる特殊な専用成形装置をつくる必要がある。
また(5)特公平7−102608号は、高温の雌型で成形し、これに嵌合する低温の雄型に引き取って冷却し離型する方法を示しているが、これも金型移行の方法と云ってよく(4)同様に成形の変形やシワが問題となり、又オフセットやアンダーカットのある成形品には適用し難い。またこうした例とは別に、(4)(5)のようないわゆるCPETの成形では最初から高温の金型で成形すると、金型面で成形材料の滑りが悪いため波や凹凸などの不均一模様が出やすいというような問題もあり、これを避けるために最初低温型で成形し高温金型に移行するプロセスも知られているが、これもやはり煩雑である。
また(6)特許4044876号の開示は、シート予熱時にサグ(加熱時のシートの垂れ下がり)が問題となりやすい樹脂材料の熱成形に関するもので、このような材料では通常、多孔の加熱板に材料シートを短時間吸着させて後、そこから離して賦形がなされる。この方法の場合は、熱板吸着時の傷あとなどを回避しようとするもので、加温された弱い空気の圧力でシートを下支えしながら加熱し、次いで熱板を通過させた空気で追加予熱しながら圧空成形するもので、賦形後に予熱温度以上の温度で熱処理することも、積極的に冷却して離型することも必要ではなく、これを行う示唆もされていない。なお、本発明の装置で成形する延伸シートは予熱に収縮作用を起こすのでシートを固定してこれを行えば緊張状態となりサグの問題は発生せず、引例の作用機構は必要としない。
また(7) 特許4057487号の開示する方法は、結晶性樹脂の熱成形に関し、加熱板に接触させて予熱されたシートを、熱板を通過する高温空気と成形金型にて圧空賦形し、次いで別に準備した冷却空気噴射の手段を運び込んで冷却するものであるが、この加熱板はシート予熱適温に調整されており、背後から加熱された空気が供給されて加熱圧空がなされる。この場合、加熱気体は加熱板中を通る導管内で冷やされ、また熱処理には非常な高温度気体を通す必要があの、その場合加熱板温度を局部的にして不均一にし、また材料シートを局部的に過熱し良好な成形に支障きたしやすい。また、開示された冷却手段では広い面積を均一に効率的に冷却できない。また高温気体からの熱は容易に金型に逸散して短時間に容易にシートを高温にできず、高速成形ができない。
なお、(8)本発明の発明者(以下本発明者と称する)は本発明に関わりのある少なくとも8件の先行出願を行っている。これらに関しては、本文中の関連箇所で適宜紹介して説明することとする。
As a specific thermoforming method that requires special heating or cooling,
(1) Japanese Examined Patent Publication No. 56-7855 discloses a method in which a polyester sheet is heat-shrinked using a uniaxially stretched and oriented sheet and heat-fixed by using hot air at the time of molding. The heat treatment takes a very long time and is not practical.
In addition, (2) Japanese Patent Publication No. 5-45412 discloses a method of performing thermoforming and heat treatment using a sheet biaxially stretched under specific conditions and thermally contracted. Here, a method of transferring to a heating type, a heating method using hot air, hot water, infrared rays, etc. has been proposed, but it is not specifically described, and even if these are simply executed, there is no effect. And, if at all, it is not a fast, efficient and practical method.
(3) Japanese Patent Publication No. 60-031651 also shows that a specific stretched polyester sheet is thermoformed and heat treated, and it is shown that it is molded with a heated mold, but the mold or molded product is cooled and separated. There is no mention of typing. However, for heat treatment molding of such materials, it is desirable to cool the molded body to at least a temperature lower than the heat treatment temperature and release the mold. However, if this is done by a known method, the mold itself is electrically heated. And a method of cooling in advance by passing water through a mold jacket immediately after molding, or a method of alternately passing a high temperature heat medium and a low temperature heat medium through the mold manifold. However, such a method cannot perform continuous molding at high speed.
Also, (4) Patent 2532730 shows a method in which a non-stretched crystalline PET sheet is molded with a heated female mold, transferred to a low-temperature female mold, cooled, and released. At that time, deformation of the molded product, displacement, and generation of wrinkles become problems, and it is necessary to create a special dedicated molding apparatus capable of such operations.
In addition, (5) Japanese Patent Publication No. 7-102608 shows a method of forming with a high-temperature female mold, taking it into a low-temperature male mold fitted thereto, cooling it, and releasing the mold. It may be said that the method is the same as (4), and deformation and wrinkling of the molding become a problem as well, and it is difficult to apply to a molded product having an offset or undercut. In addition to these examples, in the so-called CPET molding as in (4) and (5), when molding is performed with a high-temperature mold from the beginning, the molding material does not slip on the mold surface, resulting in uneven patterns such as waves and irregularities. In order to avoid this problem, there is known a process in which a low-temperature mold is first molded and then transferred to a high-temperature mold, but this is also complicated.
In addition, the disclosure of (6) Japanese Patent No. 4044876 relates to thermoforming of a resin material in which sag (hanging of the sheet during heating) is likely to be a problem at the time of preheating the sheet. After adsorbing for a short time, it is shaped away from it. In the case of this method, it is intended to avoid scratches at the time of adsorption of the hot plate, and the sheet is heated while supporting the sheet with the pressure of weak heated air, and then additional preheating is performed with the air passed through the hot plate. However, it does not require heat treatment at a temperature equal to or higher than the preheating temperature after shaping, nor does it require active cooling and mold release, and there is no suggestion to do this. In addition, since the stretched sheet formed by the apparatus of the present invention causes a shrinkage effect on preheating, if the sheet is fixed and this is done, it becomes a tension state and no sag problem occurs, and the working mechanism of the reference is not required.
(7) The method disclosed in Japanese Patent No. 4057487 relates to thermoforming of a crystalline resin, and a sheet preheated in contact with a heating plate is compressed and shaped with hot air passing through the heating plate and a molding die. Then, cooling air jetting means prepared separately is carried in and cooled, but this heating plate is adjusted to an appropriate temperature for sheet preheating, and heated air is supplied from behind to produce heated and compressed air. In this case, the heated gas is cooled in a conduit passing through the hot plate, and a very high temperature gas must be passed through the heat treatment, in which case the hot plate temperature is localized and non-uniform, and the material sheet is Local overheating tends to hinder good molding. Furthermore, it can not be uniformly efficiently cool a large area in the disclosed cooling means. Also, heat from the high temperature gas is easily dissipated into the mold, and the sheet cannot be easily heated to a high temperature in a short time, and high speed molding cannot be performed.
(8) The inventor of the present invention (hereinafter referred to as the present inventor) has filed at least eight prior applications related to the present invention. These will be introduced and explained as appropriate in the relevant parts of the text.

特公昭56−7855号公報Japanese Patent Publication No. 56-7855 特公平5−45412号公報Japanese Patent Publication No. 5-45412 特公昭60−031651号公報Japanese Patent Publication No. 60-031651 特許2532730号公報Japanese Patent No. 2532730 特公平7−102608号公報Japanese Examined Patent Publication No. 7-102608 特許4044876号公報Japanese Patent No. 4044876 特許4057487号公報Japanese Patent No. 4057487

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。その主、そして必要により高速で冷却し、特に賦形前の予熱シート温度以上の高温で熱処理を行って離型する熱成形を高速で効率良く連続的に行うことができ、また良好な状態の成形品を得ることができる熱成形装置を提供するものである。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art. Its main, and if necessary, can be cooled at high speed, and heat forming at a high temperature above the preheated sheet temperature before shaping can be performed continuously at high speed and efficiently. A thermoforming apparatus capable of obtaining a molded product is provided.

(1)樹脂シートの加熱板による圧空賦形を行った後、成形型周辺に配置した冷却手段を成形型面上に導入して冷却媒体を噴射し賦形体を冷却する熱成形装置において、
加熱板として、1)加熱板内の空間で圧縮気体を加熱するか又は加熱圧縮気体を導入し、これを片面に設けた多数の分散細孔から圧空空間に分散送出しながら、2)同時並行で、この圧空空間に送出された気体を上記と同片面に設けた多数の細孔から上記とは別の内部空間へ収容し外部へ排出するように構成したものを用い、また冷却手段としては噴射された気体を整流して排気する通路を備えたもの用いて構成した熱可塑性樹脂シートの成形装置を提供するものである。
なお、本発明においては、「賦形」ならびに「賦形工程」は成形工程の中の一部の操作を示し、「賦形体」は、成形型に保持された状態にある離型前の成形品を示すものとする。また圧空成形は圧空工程を含む成形方法を示し、圧空賦形は全成形工程の中の賦形工程の方法を示すものとする。なお、圧空は気体圧を付与すること意味するものとする。
(1) After the pressure shaping by the heating plate of the resin sheet, in thermoforming apparatus for cooling the injected shaped bodies the cooling medium by introducing a cooling means disposed around the mold on the mold surface,
The heating plate, 1) whether or heating compressed gas heats the compressed gas in the space in the heating plate is introduced, while dispersing sent to a large number of pressure space from the dispersed pores provided it on one side, 2) simultaneously Therefore, the gas sent to the compressed air space is used to be accommodated in a different internal space from a large number of pores provided on the same side as described above and discharged to the outside, and as a cooling means The present invention provides a molding apparatus for a thermoplastic resin sheet constituted by using a passage that rectifies and exhausts injected gas .
In the present invention, “shaping” and “shaping process” indicate a part of the operations in the molding process, and the “shaped body” is the molding before release in a state of being held in the mold. Product. In addition, compressed air forming indicates a forming method including a compressed air process, and compressed air forming indicates a method of the forming process in the entire forming process. Note that compressed air means applying a gas pressure.

なお、冷却手段における上記の通路は、固体物体により区画されたものであってもよく、また冷却噴射とは別の流体噴射により形成されたものであってもよい。
なお、上記冷却手段において、上記通路を通ずる排気を吸引して排気を促進する手段を備えたものであることは好ましい。
The passage in the cooling means may be partitioned by a solid object, or may be formed by fluid injection different from cooling injection.
In addition, it is preferable that the cooling means is provided with means for sucking exhaust gas passing through the passage and promoting exhaust gas.

(2)成形型として、熱浸透率(kJ/m21/2K)が0.01〜15である材料により成形用表面層を形成させ、この表面層を背後から均一に加熱する手段により構成したものを用いることを特徴とする請求項1に記載の成形装置を提供するものである。
なお、ここでいう成形用表面の定義には、成形用表面に塗布される潤滑、離型等のための塗布剤、50μm以下の塗料あるいはメッキは除外される。
この成形型の具体的な構成として上記の材料で単体構成されていてもよい
が、1)上記所定材料による表面層と、表面層のそれより大きな熱浸透率を有する材料により表面層に密接した背後層を設けけた構成であることが好ましく、また更に2)表面層の背後に略全面に密接して加熱手段を設けるか又は上記の背後体に加熱手段を設けた構成であることが好ましい。なおこの場合、表面層形成材料の熱浸透率は10以下であることが好ましく、5以下であることが更に好ましい。
なお、上記の成形型として、成形用表面層とこの表面層を背後から定常的に且つ均一に加熱温調する手段から構成されたものを用いることは好ましい。
(2) as a mold, the thermal effusivity (kJ / m 2 s 1/2 K ) is to form a molding surface layer Ri by the material is 0.01 to 15, uniform heating of the surface layer from the back What is comprised by the means to do is used, The shaping | molding apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned is provided.
The definition of the molding surface here excludes a coating agent for lubrication, mold release, etc., paint or plating of 50 μm or less applied to the molding surface.
As a specific configuration of this mold, it may be composed of the above material as a single unit, but 1) it is in close contact with the surface layer by a surface layer made of the predetermined material and a material having a higher heat permeability than that of the surface layer. It is preferable that the back layer is provided, and 2) it is preferable that the heating means is provided in close contact with the entire surface behind the surface layer, or the heating means is provided on the back body. In this case, the heat permeability of the surface layer forming material is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less.
In addition, it is preferable to use what comprised the surface layer for shaping | molding and the means which heat-heats this surface layer from the back regularly and uniformly as said shaping | molding die.

(3)請求項1又は2に記載の成形装置を用いた樹脂シートの成形方法であって、樹脂シートの予熱工程、賦形工程、このシートの予熱温度以上の高温で熱処理する熱処理工程と、そして冷却工程を備える熱可塑性樹脂シートの成形方法を提供する。
(3) A resin sheet molding method using the molding apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the resin sheet is preheated, shaped, and heat treated at a temperature higher than the preheat temperature of the sheet; And the molding method of a thermoplastic resin sheet provided with a cooling process is provided.

本発明の成形装置を用いる熱成形には下記のような効用がある。
1)本発明の装置は、樹脂シートを予熱賦形し離型するまでの過程において樹脂シートの予熱温度を大幅に上回る高温で熱処理し、次いで冷却して離型するプロセスを非常な高速で、連続的に、効率的にそして安定に実行することができる。
2)特に本発明の構成に上記の加熱板を用いることにより、高温気体の噴射の継続とその制御を容易にしてくれる。その結果、a)賦形体の強力で均一な加熱昇温ができ、熱処理時間の短縮ができる。b)強力な加熱昇温ができるので、成形型の温度設定を低くすることができ、冷却時間を短縮することができる。c)強力な加熱昇温ができるので成形型構成の設計自由度が大きくなり、耐久性のある低価格の成形型を製作できる。
3)上記のような特定の成形型を用いることにより、賦形体の加熱冷却を伴う成形を高速で効率行うことができる。そして、応用できる成形材料対象を広げることができ、エネルギー消費を節約した生産を行うことができる。
4)広範囲の樹脂で、容易に熱処理された各種成形品の製造が可能となった。
具体的な用途を挙げると、a)PET等の結晶性樹脂の延伸シートの熱固定を伴う成形、b)結晶核剤添加PET(CPET)等の結晶性樹脂シートの結晶化を伴う成形、あるいはまたc)ポリプロピレンのSPPF成形(固相高圧成形)に伴う残留応力歪緩和してする熱処理成形を提案することができる。
特に、延伸PETでは、耐熱性、透明性、剛性等の機械強度の優れた熱成形品を能率よく生産することができる。又、剛性を利用し省材料の成形品を得ることができる。
Thermoforming using the molding apparatus of the present invention has the following effects.
1) The apparatus of the present invention is a process at which the resin sheet is heat-treated at a temperature substantially exceeding the preheating temperature of the resin sheet in the process of preheating and releasing, and then cooled and released at a very high speed. It can be executed continuously, efficiently and stably.
2) In particular, the use of the heating plate in the configuration of the present invention facilitates the continuation and control of high-temperature gas injection. As a result, a) a strong and uniform heating temperature of the shaped body can be achieved, and the heat treatment time can be shortened. b) Since a strong heating temperature can be raised, the temperature setting of the mold can be lowered and the cooling time can be shortened. c) Since the heating temperature can be increased strongly, the design flexibility of the mold configuration is increased, and a durable and inexpensive mold can be manufactured.
3) By using the specific molding die as described above, molding with heating and cooling of the shaped body can be performed efficiently at high speed. And the object of the molding material which can be applied can be expanded and the production which saved energy consumption can be performed.
4) With a wide range of resins, it became possible to manufacture various molded products that were easily heat-treated.
Specific applications include: a) molding involving heat setting of a stretched sheet of a crystalline resin such as PET, b) molding involving crystallization of a crystalline resin sheet such as a crystal nucleating agent-added PET (CPET), or In addition, c) heat treatment molding can be proposed in which the residual stress distortion associated with SPPF molding (solid phase high pressure molding) of polypropylene is relaxed.
In particular, stretched PET can efficiently produce a thermoformed product having excellent mechanical strength such as heat resistance, transparency, and rigidity. Further, a material-saving molded product can be obtained by utilizing rigidity.

本発明の成形装置の構成例の主要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the structural example of the shaping | molding apparatus of this invention. 公知の加熱板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a well-known heating plate. 公知の別の加熱板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another well-known heating plate. 本発明の成形装置構成に用いる加熱板例の詳細を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detail of the example of a heating plate used for the shaping | molding apparatus structure of this invention. 本発明の装置構成に用いる図4に示す加熱板の平面図である。It is a top view of the heating plate shown in FIG. 4 used for the apparatus structure of this invention. 本発明の成形装置の特別な構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of a special structure of the shaping | molding apparatus of this invention. 本発明の成形装置を構成する冷却手段の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the cooling means which comprises the shaping | molding apparatus of this invention. 本発明の成形装置の成形型の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the shaping | molding die of the shaping | molding apparatus of this invention.

<成形装置の全体構成>
本発明の成形装置は、熱成形機である真空成型機、圧空成形機若しくは真空圧空成形機を構成するものである。真空賦形機能を持たない圧空成形機等の場合は、少なくとも冷却工程で、賦形体を成形型へ吸引固定する機構を付加して構成させることが好ましい。本発明の装置を用いる成形方法では、成形材料である樹脂シートの予熱は、通常は加熱板に接触させる直接加熱法にて行われる。しかし特別な方法として、加熱オーブン等を利用する間接加熱法を利用してもよい。
本発明の装置構成に用いる加熱板は、1)圧縮気体を加熱するか又は加熱圧縮気体を導入し、これを片面に設けた複数の孔から圧空空間に送出し、2)この圧空空間に送出された気体を同加熱板の上記同面に別に設けた複数の孔から吸収し外部へ排出するように構成する。このような構成にすることにより、送出気体の流れ継続させて賦形体を加熱あるいは冷却することができ、特に効率的に加熱昇温することができる。
なお、加熱板は、賦形手段として圧空賦形、真空圧空賦形に利用されるが、賦形の手段としては真空賦形を利用してもよい。真空賦形の場合には、真空賦形の後に加熱板による圧空を行えばよく、この場合の圧空は高温気体の噴射による賦形体の加熱昇温のため利用されることになる。加熱板の詳細については、<加熱板について>の欄で説明する。
装置構成の例として、上記加熱板をプレス機の天板に固定し、その直下の底板には成形型を固定し、天板と底板の少なくとも何れかを上下可動にして、加熱板手段と成形型の接合離反を可能にする。
そして、冷却媒体を噴射して行う冷却手段を成形型周辺に配置して、上記加熱板の成形型からの離反後に、賦形体を保持した成形型の上部に対してこの冷却手段を進行させるか、又は上記成形型を上記冷却手段の下部に進行させて賦形体の冷却工程を実施できるようする。なお、本発明の装置構成の特別な態様としてはおいては、特別な冷却手段を配置せず、加熱板の2種類の多孔群のどちらか一方を利用して冷却媒体の噴射にも利用することもできる。
成形用の樹脂シートは、予熱され、賦形され、熱処理され、接近してきた冷却手段により冷却され、離型される。成型終了後には、冷却手段又は成形型は最初の位置に復帰しているようにする。
なお、本発明の構成においては、賦形体の熱処理を可能にする条件設定が可能であることが必要であり、それはa)賦形体へ向けて送出される高温気体による方法、b)賦形体へ向けて放射される赤外線による方法、c)加熱温調された成形型による方法により行われる。本発明においては、熱処理昇温はa)の方法のみにより行ってもよく、b)あるいはc)の方法と合わせて行ってもよい。 a)については<加熱板について>の欄で詳述する。b)については、加熱板面を赤外線放射効率を高めるように構成し、さらに後述の特別な態様として実施できる。c)の成形型については<成形型についての欄>で詳述する。
<Overall configuration of molding apparatus>
The molding apparatus of the present invention constitutes a vacuum molding machine, a pressure molding machine or a vacuum / pressure molding machine which is a thermoforming machine. In the case of a pneumatic molding machine or the like that does not have a vacuum shaping function, it is preferable to add a mechanism for sucking and fixing the shaped body to the mold at least in the cooling step. In the molding method using the apparatus of the present invention, the preheating of the resin sheet, which is a molding material, is usually performed by a direct heating method in contact with a heating plate. However, as a special method, an indirect heating method using a heating oven or the like may be used.
The heating plate used in the apparatus configuration of the present invention 1) heats compressed gas or introduces heated compressed gas and sends it to a compressed air space through a plurality of holes provided on one side, and 2) sends it to this compressed air space. The formed gas is configured to be absorbed from a plurality of holes separately provided on the same surface of the heating plate and discharged to the outside. By adopting such a configuration, it is possible to heat or cool the shaped body by continuing the flow of the delivery gas, and it is possible to raise the temperature particularly efficiently.
In addition, although a heating plate is utilized for compressed air shaping and vacuum compressed air shaping as a shaping means, you may utilize a vacuum shaping as a shaping means. In the case of vacuum shaping, it suffices to perform compressed air with a heating plate after vacuum shaping, and the compressed air in this case is used for heating and heating the shaped body by jetting high temperature gas. Details of the heating plate will be described in the section <About heating plate>.
As an example of the device configuration, the heating plate is fixed to the top plate of the press machine, a forming die is fixed to the bottom plate directly below, and at least one of the top plate and the bottom plate is movable up and down to form heating plate means and forming Enables mold separation and separation.
Then, cooling means for injecting the cooling medium is arranged around the mold, and after the heating plate is separated from the mold, the cooling means is advanced with respect to the upper part of the mold holding the shaped body. Alternatively, the shaping mold is advanced to the lower part of the cooling means so that the cooling process of the shaped body can be performed. As a special aspect of the apparatus configuration of the present invention, no special cooling means is provided, and one of the two types of porous groups of the heating plate is used for jetting the cooling medium. You can also.
The resin sheet for molding is preheated, shaped, heat treated, cooled by the approaching cooling means, and released. After completion of molding, the cooling means or mold is returned to the initial position.
In the configuration of the present invention, it is necessary to be able to set conditions that allow heat treatment of the shaped body, which is a) a method using a high-temperature gas delivered toward the shaped body, and b) to the shaped body. C) a method using infrared rays emitted toward the surface, and c) a method using a heating temperature-controlled mold. In the present invention, the heat treatment temperature rise may be performed only by the method a) or may be performed together with the method b) or c). A) will be described in detail in the section <About heating plate>. As for b), the heating plate surface is configured to increase the infrared radiation efficiency, and can be implemented as a special mode described later. The mold for c) will be described in detail in <Column for mold>.

上記の成形装置の構成例を図1に示す。この例は、プレス機底板上に成形型構成60が、プレス機天板に加熱板20が固定され、成形型近辺に冷却手段40が水平移動可能に配置された構成である。なお100は成形材料の樹脂シートである。プレス機、予熱手段、高温圧縮気体生成装置は、図から省かれている。本図における加熱板20は、低温送排気本体(送気機能は必須ではない)21、高温送気本体31、そして接触予熱面(気体送出面)26から構成され、26は樹脂シートの予熱適正温度に調整される。
この構成を利用する最も簡易な操作設定は、予熱温度に設定した接触予熱面(気体送出面)26で樹脂シートを予熱し、次いで35の断熱送気管を通して高温気体を送出して、圧空賦形と熱処理昇温を行う操作である。このとき気体送排出孔25を通して圧空空間の気体を取り込み外部へ排気することにより継続して効率的に熱処理昇温を行うことができる。
もう一つの操作設定として、最初は気体送排出孔25から低温の圧縮気体を送出して低温の圧空賦形を行い、次いでこの25を通して圧空空間の気体を取り込み外部へ排気しながら、35の送気管を通して高温圧縮気体を圧空空間に送出して、熱処理昇温を行うこともできる。
この加熱板は、操作の自由度が高くこの他にも様々な条件設定が可能である。
本図ではバルブ等は省略されているが、それぞれの送気あるいは排気は任意の時点で任意な量を制御して行うことができる。成形型構成60、及び却手段40は後述する任意のものを用いることができる。加熱板の詳細については<加熱板について>の欄で説明する。
A configuration example of the molding apparatus is shown in FIG. In this example, the mold configuration 60 is arranged on the bottom plate of the press, the heating plate 20 is fixed to the top plate of the press, and the cooling means 40 is arranged in the vicinity of the mold so as to be horizontally movable. Reference numeral 100 denotes a resin sheet of a molding material. The press, the preheating means, and the hot compressed gas generator are omitted from the figure. The heating plate 20 in this figure is composed of a low-temperature air supply / exhaust main body (air supply function is not essential) 21, a high-temperature air supply main body 31, and a contact preheating surface (gas delivery surface) 26. Adjusted to temperature.
The simplest operation setting using this configuration is to preheat the resin sheet with the contact preheating surface (gas delivery surface) 26 set to the preheating temperature, and then send the hot gas through the 35 heat-insulating air feed pipe, This is an operation for increasing the temperature of the heat treatment. At this time, the temperature of the heat treatment can be efficiently increased continuously by taking in the gas in the compressed air space through the gas feed / discharge hole 25 and exhausting it outside.
As another operation setting, first, a low-temperature compressed gas is sent out from the gas feed / discharge hole 25 to perform low-temperature compressed-air shaping, and then the gas in the compressed-air space is taken in through this 25 and exhausted to the outside while 35 feeds. The temperature of the heat treatment can also be increased by sending a hot compressed gas through the trachea to the compressed air space.
This heating plate has a high degree of freedom in operation, and various other conditions can be set.
In this figure, valves and the like are omitted, but each air supply or exhaust can be performed by controlling an arbitrary amount at an arbitrary time. As the mold configuration 60 and the rejecting means 40, any of those described later can be used. Details of the heating plate will be described in the section <About heating plate>.

なお、加熱板手段あるいは成形型の移動は、必ずしも垂直な上下動でなくてもよく、それぞれ任意に斜め方向から接合して離反してもよく、また特定の軌道で接合して離反してもよい。なお、賦形手段と成形型の位置関係は相対的なものであり、賦形手段の上昇は成形型の降下と同義であって成形型を降下させてもよく、また両者を倒置して賦形手段を下に成形型上に倒置させてもよい。また、特異な態様として、プレス機を横転させてもよく、重量の大きい成形型等を、軽快に開閉でき好ましい方式として利用できる。何れも本発明に含まれる。
なお、上記のように冷却手段を成形型上部に移動する代わりに、成形型を冷却手段の下部に移動させてもよい。その場合、賦形体を含む成形型を移動させてもよく、加熱板と成形型を保持したプレス機を移動させてもよい。
なお、本発明を構成する熱成形機は、短尺の材料シートを一枚ずつ成形する枚葉成形機であってもよく、また長尺の材料シートを順次成形する連続成形機
でもよい。しかし、後者であることが特に好ましく、本発明の特徴を発揮して高速で効率的な繰り返し成形を可能にする。
It should be noted that the movement of the heating plate means or the mold does not necessarily have to be vertically moved up and down, and may be arbitrarily separated from each other by joining from an oblique direction, or may be separated and joined by a specific track. Good. Note that the positional relationship between the shaping means and the molding die is relative, and raising the shaping means is synonymous with lowering the molding die, and the molding die may be lowered. The shaping means may be inverted on the mold below. Further, as a unique aspect, the press machine may be rolled over, and a heavy mold or the like can be opened and closed easily and used as a preferred method. Both are included in the present invention.
Instead of moving the cooling means to the upper part of the mold as described above, the mold may be moved to the lower part of the cooling means. In that case, the shaping | molding die containing a shaping body may be moved, and the press machine holding the heating plate and the shaping | molding die may be moved.
The thermoforming machine constituting the present invention may be a single-wafer forming machine that forms short material sheets one by one, or may be a continuous molding machine that sequentially forms long material sheets. However, the latter is particularly preferable, and the characteristics of the present invention are exhibited to enable high-speed and efficient repetitive molding.

本発明のこのような構成は、本発明者を発明者とする先行出願、特願2010−118555、特願2010−118490、特願2010−118489、特願2010−118562、特願2011−41294、特願2011−165067、特願2011−165068、特願2011−165069
等を更に改良して、製品品質を向上させ、生産性を向上させ、応用分野を拡大するために成されたものである。そして又、それらの具体的な形態を提示するためになされたものである。
Such a configuration of the present invention is based on the prior application, the Japanese Patent Application No. 2010-118555, the Japanese Patent Application No. 2010-118490, the Japanese Patent Application No. 2010-118489, the Japanese Patent Application No. 2010-118562, the Japanese Patent Application No. 2011-41294, the inventor as the inventor. Japanese Patent Application No. 2011-165067, Japanese Patent Application No. 2011-165068, Japanese Patent Application No. 2011-165069
Etc. were further improved to improve product quality, improve productivity, and expand application fields. And it is made in order to show those concrete forms.

<加熱板について>
公知の通常用いられる加熱板は、通常樹脂シートに直接に接触してこれを予熱し、その位置で、外部から常温圧縮気体を導入して圧空成形を行うように構成されており、通常は圧空気体を特定の温度に加熱する構成にはなっていない。その代表的なものは図2に示すようなもので、加熱板20は、低温送排気本体21、加熱ヒーター22、圧縮気体の導入管23、分配気体通路24、気体送排出孔25、接触予熱面(兼気体送排出面)26からなっている。加熱ヒーター22は接触予熱面(兼気体送出面)26の温度調整のためにある。このような加熱板は、オーブン等の間接加熱でヒートサグ(垂れ下がり)等が問題となる材料に対して、樹脂シートを吸着して予熱するために使われる。この加熱板では、通常は気体加熱目的を持った内部機構となっておらず、予熱温度にも届かない低い温度の圧空成形が行われる。また、予熱適正温度以外の温度設定はできず、高温気体を導入しても予熱面温度の不均化等の不都合が発生し、任意の高温度の圧空成形ができない。
上記と別の公知のやや特殊なものを図3に示す。これは、特許4057487号に開示されているもので、加熱板で樹脂シートの直接予熱も行い、また外部から導入した高温圧縮気体による圧空成形も行うものである。ここでは、加熱板20は、低温気体送気本体21、加熱ヒーター22、圧縮気体の導入管2
3、気体分配通路24、気体送出孔25、気体送出面(接触予熱面)26から成っている。この加熱板では、樹脂シートは気体送出面(接触予熱面)26に接して予熱され、次いで外部から導入した高温圧縮気体により圧空成形される。
この加熱板では、外部から導入した高温圧縮気体によりその送出孔付近で温度不均一になり樹脂シートに予熱ムラを招いたり、これを避けよう孔を大きくすれば開口部のマークをつけたりしてしまう。そしてなにより、圧空による閉鎖空間が生まれて送気が停止し、継続的に効果的に賦形体の昇温を行うことができないという問題がある。
これらに対して、本発明に用いる加熱板は、1)加熱圧縮気体を導入又は生成し、これを一面に設けた複数の孔から分配して送出しながら、同時並行で、2)上記の送出気体を上記の一面の別の複数の孔から内部へ収容し外部へ排出するように構成する。このようにすることにより、圧空空間から気体を外部に排気しながら、高温気体を送出することにより継続して効率的に熱処理昇温を行うことができ、又様々の操作設定、条件設定が可能にすることができる。
<About the heating plate>
A known and commonly used heating plate is usually configured to contact a resin sheet directly and preheat it, and at that position, a cold compressed gas is introduced from the outside and compressed air is formed. It is not the structure which heats an air body to specific temperature. A typical example is as shown in FIG. 2, and the heating plate 20 includes a low-temperature feed / exhaust body 21, a heater 22, a compressed gas introduction pipe 23, a distribution gas passage 24, a gas feed / discharge hole 25, and contact preheating. It consists of a surface (also a gas feed / discharge surface) 26. The heater 22 is provided for adjusting the temperature of the contact preheating surface (also serving as a gas delivery surface) 26. Such a heating plate is used for adsorbing and preheating a resin sheet against a material in which heat sag (sagging) or the like becomes a problem due to indirect heating of an oven or the like. This heating plate is not usually an internal mechanism with a gas heating purpose, and low-temperature pressure forming that does not reach the preheating temperature is performed. In addition, a temperature other than the preheating proper temperature cannot be set, and even if a high temperature gas is introduced, inconvenience such as disproportionation of the preheating surface temperature occurs, and arbitrary high temperature pressure forming cannot be performed.
FIG. 3 shows a known and slightly different one from the above. This is disclosed in Japanese Patent No. 4057487, in which the resin sheet is directly preheated with a heating plate, and pressure forming is performed with a high-temperature compressed gas introduced from the outside. Here, the heating plate 20 includes a low-temperature gas supply main body 21, a heater 22, and a compressed gas introduction pipe 2.
3, a gas distribution passage 24, a gas delivery hole 25, and a gas delivery surface (contact preheating surface) 26. In this heating plate, the resin sheet is preheated in contact with the gas delivery surface (contact preheating surface) 26, and is then pressure-formed by high-temperature compressed gas introduced from the outside.
In this heating plate, the temperature becomes non-uniform in the vicinity of the delivery hole due to the high-temperature compressed gas introduced from the outside, leading to preheating unevenness in the resin sheet, and if the hole is enlarged to avoid this, an opening mark is added. . Above all, there is a problem that a closed space by compressed air is born and the air supply is stopped, and the temperature of the shaped body cannot be continuously and effectively increased.
On the other hand, the heating plate used in the present invention 1) introduces or generates heated compressed gas, distributes it through a plurality of holes provided on one side, and sends it out in parallel. The gas is accommodated inside and discharged from the plurality of holes on the one surface. By doing so, the temperature of the heat treatment can be efficiently and continuously increased by sending a high-temperature gas while exhausting the gas from the compressed air space to the outside, and various operation settings and conditions can be set. Can be.

本発明を構成する上記の加熱板の具体例を図4及び5に示す。これらの図は、図1の一部として示した加熱板を更に詳細に示したもので、図4は断面図で、図5はその断面図の下面を示す平面図である。ここでは、加熱板20は、低温送排気本体(送気機能は使わないこともある)21と高温圧縮気体の送気本体31からなり、加熱ヒーター22は接触予熱面(気体送排出面)26を加熱温調し、加熱ヒーター32は送気本体31を高温加熱して導入される高温圧縮気体を補助的に加熱する。高温圧縮気体導入管33を通して気体分配空間34まで導入された高温圧縮気体は、送気断熱管35を通過し気体送出孔38から送出されて、樹脂シート100の圧空賦形及び熱処理昇温を行う。圧空賦形及び熱処理昇温に利用された高温気体は、気体送排出孔(兼真空吸引孔)25を通して気体通路空間24に収容され、排気管(常温圧縮気体の導入管ととして利用することもある)23から外部に排気される。送気断熱管35はセラミックス等の断熱性と耐熱性ある材料で形成され、更に断熱空間35bを設け接触予熱面(気体送排出面)26への温度影響をできるだけ排除している。断熱材27及び断熱材37は、それぞれ他の部分へのあるいは他の部分からの温度影響を排除するためのものである。
なお、このような加熱板は下記のように細部の態様を変更して利用することもできる。
1)外部から常温の圧縮気体を導入して高温送気本体31の内部で圧縮気体を高温に加熱してもよく好ましい構成として利用できる。その場合は加熱ヒーターの容量を大きくし、内部空間を細分化して空気との接触面積を大きくすればよい。
2)常温圧縮気体を低温送排気本体21に導入し、気体送排出孔25から送気して低温の圧空賦形を行い、その後に上記のように、気体送排出孔25を経由して排気をおこないながら、送気孔38から高温気体を送出して賦形体の熱処理昇温を行うようにしてもよい。薄肉材料など熱に敏感な材料の成形に好ましく利用できる。
3)上記の図の加熱板による賦形と熱処理の後、排気管23に繋がる操作バルブ(図では省略)を切り替え、非加熱の圧縮気体を導入して、送排出孔25から噴出させることにより賦形体の冷却工程を行うこともできる。この場合圧空空間からの排気のために、加熱板を少し浮上させてもよいが、導管33に繋がる操作バルブ(図では省略)を切り替え、気体送出孔38から吸気して排気できるようにする事は好ましく、またその導管33に繋がる吸引排気装置を設けることは更に好ましい。予熱温度に調整された排気本体21により導入気体が多少昇温することがあっても強力な冷却を必要としない分野では十分である。
4)上記の図の加熱板にでは、低温送排気本体21の孔群25からの吸気を通路24に集めて側面に排気しているが、孔群25からの吸気を細管あるいは集合管で送気体31の背後まで貫通せて排気できるように構成してもよく、本発明の構成を損なうものではない。
5)上記の図の加熱板において、基本構造をそのままにして上部の高温送気本体31と下部の低温送排気本体21の機能を交換して、すなわち上部を低温送排気本体21とし、下部を高温送気本体31としてもよい。なお、加熱気体は外部から導入してもよく、加熱板本体内部で生成してもよい。この場合、加熱気体温度が樹脂シート予熱面への温度影響を少なくする別途の工夫は可能である。また加熱気体温度を予熱面温度と大きく変わらない温度に制限しても、その温度の気体による圧空には一定の利便効果がある。さらに、樹脂シートの予熱には、この加熱板を利用しないようにすれば、気体温度設定は自在である。この具体的方法は後述する。
6)本発明の加熱板は、これに樹脂シートをこれに接触させて予熱を行うが、これを行わず、予熱のみを間接加熱など他の手段に委ねてもよい。これについては特別な態様でもあり次の欄で詳述する。
Specific examples of the heating plate constituting the present invention are shown in FIGS. These drawings show the heating plate shown as a part of FIG. 1 in more detail. FIG. 4 is a sectional view, and FIG. 5 is a plan view showing the lower surface of the sectional view. Here, the heating plate 20 includes a low-temperature air supply / exhaust main body (the air supply function may not be used) 21 and a high-temperature compressed gas air supply main body 31, and the heater 22 has a contact preheating surface (gas supply / discharge surface) 26. The heater 32 supplementarily heats the hot compressed gas introduced by heating the air supply body 31 at a high temperature. The high-temperature compressed gas introduced to the gas distribution space 34 through the high-temperature compressed gas introduction pipe 33 passes through the air supply heat insulating pipe 35 and is sent out from the gas delivery hole 38 to perform pressure forming and heat treatment temperature rise of the resin sheet 100. . The high-temperature gas used for pressure forming and heat treatment temperature rise is accommodated in the gas passage space 24 through a gas feed / discharge hole (also a vacuum suction hole) 25 and used as an exhaust pipe (introducing pipe for normal temperature compressed gas). Exist) 23 is exhausted to the outside. The air supply heat insulating pipe 35 is formed of a heat insulating and heat resistant material such as ceramics, and further provided with a heat insulating space 35b to eliminate the temperature influence on the contact preheating surface (gas supply / discharge surface) 26 as much as possible. The heat insulating material 27 and the heat insulating material 37 are for eliminating temperature effects on or from other portions, respectively.
In addition, such a heating plate can also be used by changing the mode of details as described below.
1) A compressed gas at normal temperature may be introduced from the outside, and the compressed gas may be heated to a high temperature inside the high-temperature air supply main body 31 and can be used as a preferable configuration. In that case, the capacity of the heater may be increased and the internal space may be subdivided to increase the contact area with the air.
2) A normal temperature compressed gas is introduced into the low-temperature air supply / exhaust body 21 and supplied from the gas supply / exhaust hole 25 to perform low-temperature compressed air shaping, and then exhausted via the gas supply / discharge hole 25 as described above. While performing the above process, the high temperature gas may be sent from the air supply hole 38 to heat-treat the shaped body. It can be preferably used for molding a heat sensitive material such as a thin material.
3) After shaping by the heating plate in the above figure and heat treatment, the operation valve (not shown in the figure) connected to the exhaust pipe 23 is switched, non-heated compressed gas is introduced, and ejected from the feed / discharge hole 25 The cooling process of the shaped body can also be performed. In this case, the heating plate may be lifted slightly for exhausting from the compressed air space, but the operation valve (not shown in the figure) connected to the conduit 33 is switched so that the air can be exhausted by suction from the gas delivery hole 38. It is preferable to provide a suction / exhaust device connected to the conduit 33. Even if the introduced gas may be slightly heated by the exhaust body 21 adjusted to the preheating temperature, it is sufficient in a field where strong cooling is not required.
4) In the heating plate of the above figure, the intake air from the hole group 25 of the low-temperature air supply / exhaust body 21 is collected in the passage 24 and exhausted to the side, but the intake air from the hole group 25 is sent by a narrow tube or a collecting tube. You may comprise so that it can penetrate to the back of the gas 31 and can exhaust, and the structure of this invention is not impaired.
5) In the heating plate of the above figure, the basic structure is left as it is, and the functions of the upper high-temperature air supply body 31 and the lower low-temperature air supply / exhaust body 21 are exchanged. The high-temperature air supply main body 31 may be used. The heated gas may be introduced from the outside, or may be generated inside the heating plate body. In this case, another device for reducing the temperature influence of the heated gas temperature on the preheated surface of the resin sheet is possible. Even if the heated gas temperature is limited to a temperature that does not greatly differ from the preheated surface temperature, the compressed air by the gas at that temperature has a certain convenience effect. Furthermore, if this heating plate is not used for preheating the resin sheet, the gas temperature can be set freely. This specific method will be described later.
6) The heating plate of the present invention is preheated by bringing a resin sheet into contact therewith, but this may not be performed and only preheating may be left to other means such as indirect heating. This is a special aspect and will be described in detail in the next section.

図6に上記6)の具体例を示す。20の加熱板は図1で示したものとほぼ同じ構造である。また、60の成形型構成は、図8で示した成形型を、収納ボックス67に収納したものである。67の収納ボックスは、高さを成形型上面より高くしたものとなっている。本図は樹脂シート100が、別の場所で予熱されてこの位置に運ばれ、更に成形型側からの真空引きが圧空賦形に先行して行われている状態を示している。
本図のような構成と操作を行えば、樹脂シートの主要部を加熱板の接触予熱面に接触せることなく圧空賦形と熱処理を行うことができる。従って加熱板の送出面はどのような温度になってもよく、送出気体の温度が影響して困ることはなく、任意の温度の高温気体を内部生成して送出することができる。
なお、上記5)のように高温送気本体31と低温送排気本体21の機能を交換して構成しても問題はない。
FIG. 6 shows a specific example of the above 6). The heating plate 20 has almost the same structure as that shown in FIG. Further, the molding die configuration 60 is obtained by housing the molding die shown in FIG. The storage box 67 has a height higher than the upper surface of the mold. This figure shows a state in which the resin sheet 100 is preheated in another place and is transported to this position, and further, evacuation from the mold side is performed prior to the pressure forming.
If a structure and operation like this figure are performed, compressed air shaping and heat processing can be performed, without contacting the principal part of a resin sheet with the contact preheating surface of a heating plate. Accordingly, the delivery surface of the heating plate may be at any temperature, and there is no problem with the temperature of the delivery gas, and a high-temperature gas having an arbitrary temperature can be generated and delivered internally.
Note that there is no problem even if the functions of the high-temperature air supply main body 31 and the low-temperature air supply / exhaust main body 21 are exchanged as in 5) above.

なお、熱処理昇温のために導入し圧空送出される加熱気体の温度は、樹脂シートの予熱温度より遙かに高いことが望ましく、具体的には導入される圧縮気体の温度は250〜600℃であることが望ましい。例えば、延伸PETシートの予熱には熱板予熱は90〜100℃程度が適正であるが、これに対してノズル35からの気体温度は250〜500℃であることが望ましい。気体の熱容量は小さいので、その熱量は賦形体を通じ成形型に散逸するので、この噴射気体の温度がこれ以下では迅速な昇温ができず、熱固定に必要な150〜180℃に容易に到達しない。
なお、高温圧縮気体は、空気、窒素、二酸化炭素などを圧縮しさらに別の装置で加熱したものが利用される。なわこれらに水分を含んだ乾燥過熱蒸も好ましく利用できる。
In addition, it is desirable that the temperature of the heated gas that is introduced for heat treatment temperature rise and is sent out by compressed air is much higher than the preheating temperature of the resin sheet. Specifically, the temperature of the introduced compressed gas is 250 to 600 ° C. It is desirable that For example, a hot plate preheating of about 90 to 100 ° C. is appropriate for preheating the stretched PET sheet, whereas the gas temperature from the nozzle 35 is preferably 250 to 500 ° C. Since the heat capacity of the gas is small, the amount of heat dissipates to the mold through the shaped body, so if the temperature of the injection gas is below this temperature, the temperature cannot be raised quickly, and it easily reaches the 150 to 180 ° C required for heat setting. do not do.
In addition, as the high-temperature compressed gas, air, nitrogen, carbon dioxide or the like compressed and heated by another apparatus is used. In particular, dry superheated steam containing water can be preferably used.

<冷却手段について>
本発明の上記冷却手段は、上記成形型の周辺に駐在し、成形型又は成形型群の略全上面を覆う大きさと形状を有し、加熱板の上昇離反後に成形型の上部に対して進行して賦形体を冷却し、そして退行するように構成させればよい。用いる冷却手段は冷却用熱媒体を噴射して賦形体を冷却できる機構のものはどのようなものも利用できる。
例えば、特許4057487号公報に開示されているような、函体に多数の開孔を設け、この函体に導入した冷却用気体を噴出させるようにした構造のものも利用できる。
しかしながら、公知の冷却手段では、狭い空間を気体の噴射で、短時間に大きな面積を均一にかつ強力に冷却するには困難があった。こうしたことから、冷却手段は、冷却用気体の噴射ノズルと噴射された気体を整流して側面方向に排気する通路を備えた構成したものであることが好ましい。なお、ここでいう通路は、固体物体により区画されたものであってもよく、また冷却噴射とは別の流体噴射により形成されたものであってもよい。
なお、上記冷却手段において、上記通路を通ずる排気を吸引して排気を促進する手段を備えたものであることは好ましい。
<About cooling means>
The cooling means of the present invention resides in the periphery of the mold, has a size and shape that covers substantially the entire upper surface of the mold or group of molds, and proceeds with respect to the upper part of the mold after the heating plate is lifted and separated. Then, the shaped body may be cooled and retreated. Any cooling means that can cool the shaped body by injecting a cooling heat medium can be used.
For example, as disclosed in Japanese Patent No. 4057487, a structure in which a large number of holes are provided in the box and the cooling gas introduced into the box is ejected can be used.
However, with the known cooling means, it has been difficult to uniformly and strongly cool a large area in a short time by gas injection in a narrow space. For this reason, it is preferable that the cooling means includes a cooling gas injection nozzle and a passage that rectifies the injected gas and exhausts it in the lateral direction. In addition, the passage here may be partitioned by a solid object, or may be formed by fluid injection different from cooling injection.
In addition, it is preferable that the cooling means is provided with means for sucking exhaust gas passing through the passage and promoting exhaust gas.

上記の冷却手段の具体的例を図7に依り説明する。本例の冷却手段40では、圧縮気体は導入路42から導入され、43のノズルから噴射され、賦形体110を冷却し反射される。反射された気体は44の気流ガイド面にガイドされ、垂直通路45に導かれ、更に水平通路46を通じて排気される。
このままの構成でも均一で効率のよい冷却ができる。しかしながらに、更に水平通路の片端から内部に向けて、あるいは中央から外部に向けて、強力な直進気流を噴射するノズルを配すれば、上記の反射気体を垂直通路45から吸引して排気を促進することができる。この噴射ノズルは、排気を促進する手段の1つであり、別の方法として例えば排気を真空ポンプあるいは真空ブロウアーなどを利用してもよい。
なお、本例に限らず本発明に用いられる冷却媒体としては、水やアルコール等の揮発性液体、空気、窒素、二酸化炭素などの圧縮された気体(場合によっては液体)を単独、あるいは併用して用いることができる。揮発性液体の場合は、単独で噴霧してもよく、噴射前の気体中へ噴霧するなどしてもよい。冷却用気体は通常温度のものでもよいが、冷却したものも好ましく利用でき、ドライアイス粒塊を潜らせ冷却した気体噴射、あるいはドライアイスの粉粒の混合した気体噴射も好ましい。
なお、本発明に用いる冷却手段の別の特別態様として、気体噴射手段に加え、更に揮発性液体を噴霧する手段を備えた構成にすることは好ましい。揮発性液体の噴霧により、液体の比熱と蒸発潜熱により効果的に冷却を行うことが可能となる。
A specific example of the cooling means will be described with reference to FIG. In the cooling means 40 of this example, the compressed gas is introduced from the introduction path 42 and is injected from the nozzles 43 to cool the shaped body 110 and reflect it. The reflected gas is guided by the airflow guide surface 44, guided to the vertical passage 45, and further exhausted through the horizontal passage 46.
Even in this configuration, uniform and efficient cooling can be performed. However, if a nozzle that injects a strong straight air flow from one end of the horizontal passage to the inside or from the center to the outside is arranged, the above reflected gas is sucked from the vertical passage 45 to promote exhaust. can do. This injection nozzle is one of means for promoting exhaust. As another method, for example, a vacuum pump or a vacuum blower may be used for exhaust.
Note that the cooling medium used in the present invention is not limited to this example, and a volatile liquid such as water or alcohol, or a compressed gas (in some cases, a liquid) such as air, nitrogen or carbon dioxide is used alone or in combination. Can be used. In the case of a volatile liquid, it may be sprayed alone or may be sprayed into a gas before jetting. The cooling gas may be at a normal temperature, but a cooled gas can be preferably used, and a gas jet in which dry ice particle mass is submerged and cooled, or a gas jet in which dry ice powder particles are mixed is also preferable.
In addition, as another special aspect of the cooling means used in the present invention, it is preferable to have a configuration provided with means for spraying volatile liquid in addition to the gas injection means. By spraying the volatile liquid, it is possible to effectively cool by the specific heat of the liquid and the latent heat of evaporation.

ここで噴射気体を整流して側面方向に排気する通路について補足説明する。
広い面積にある多数の噴射ノズルから噴射され、賦形体面で反射された後に後続の噴射気体と衝突し、あるいは他部分の気体の通路を閉鎖し、均一且つ効果的な冷却を阻害してしまうので、噴射気体を整流して側面方向に排気する排気通路つくることは有用である。この通路は反射気流をガイドしあるいは防御する物体により形成させることができ、あるいは強力な直線状の噴射気体流によって形成させることができる。より具体的には、1)ノズル先端より背後に引き込んで側面方向に逃がす通路をつくる方法、2)ノズル先端と略同等または高い位置にある水平通路に引き込む方法、3)冷却噴射とは別に水平方向に強力な気体噴射流をつくり反射気流を引き込んで逃がす方法などがある。最後の3)方法は物体による区画通路は必ずしも必要ではなく、例えば冷却噴射の下流でこれを行えば、実質的に通路がつくられていることになる。
Here, a supplementary description will be given of the passage that rectifies the jet gas and exhausts it in the side surface direction.
After being injected from a large number of injection nozzles in a large area and reflected by the shaped body surface, it collides with the subsequent injection gas, or closes the gas passage in other parts, preventing uniform and effective cooling. Therefore, it is useful to create an exhaust passage that rectifies the injected gas and exhausts it in the lateral direction. This passage can be formed by an object that guides or defends the reflected airflow, or it can be formed by a strong linear jet of gas flow. More specifically, 1) a method of creating a passage that draws behind the nozzle tip and escapes in the lateral direction, 2) a method of drawing into a horizontal passage that is substantially the same as or higher than the nozzle tip, and 3) horizontal separately from the cooling injection. There is a method of creating a powerful gas jet flow in the direction and drawing the reflected air flow to escape. The last 3) method does not necessarily require a section passage by an object. For example, if this is performed downstream of the cooling jet, a passage is substantially formed.

上記のような冷却手段を用いた本発明の装置には下記のような効用がある。1)強力な冷却ができ、成形型の高温設定ができ、その結果利用できる成形型構成の設計自由度が大きくなり低価格成形型も利用できる。また、応用できる成形材料も広くなり製品用途が広がり、また安価で性能のよい製品をつくることができる。2)強力な冷却ができ、冷却時間の短縮ができる。3)均一な冷却ができ、製品の精度、良品効率がよくなるのみならず、結果として冷却時間の短縮ができる。   The apparatus of the present invention using the cooling means as described above has the following effects. 1) Powerful cooling is possible, the mold can be set at a high temperature, and as a result, the degree of freedom in designing the mold configuration that can be used increases, and a low-cost mold can also be used. In addition, the molding materials that can be applied are widened, and the use of products is widened, and it is possible to produce inexpensive and high-performance products. 2) Powerful cooling is possible and the cooling time can be shortened. 3) Uniform cooling is possible, and not only the accuracy of the product and the efficiency of good products are improved, but also the cooling time can be shortened as a result.

<成形型について>
本発明の装置構成要素として用いられる成形型は、真空排気孔などの公知の熱成形としての必要要素を備えておればよく特に限定するものではない。
しかし、本発明の装置構成要素として用いられる成形型として、熱浸透率(kJ/m2s1/2K)が0.01〜15である材料により少なくとも成形用表面を形成させたものを用いることは好ましい。
熱浸透率がこのような範囲にある材料として、プラスチックス、セラミックス、選ばれた小数の種類の金属材料等を挙げることができ、これらは熱成形の金型として通常使われるアルミニウム材、亜鉛合金材等よりも小さな値のものである。好ましい範囲の熱浸透率を有する材料例は表1の中からも選ぶことができる。但し表記は一般的な物質あるいは物体を参考ため示したものであり、利用出来るものをこれらに限るものではない。
なお、上記熱浸透率とその数値限定の意義等については後に「本発明の内容についての補足説明」の欄で説明する。
なお、本発明の構成に望ましい態様とし示す成形型は、本発明者を発明者とする先行出願、特願2010−118555、特願2010−118490、特願2010−118489、特願2010−118562及び特願2001−065069の何れかに開示しているものである。
<About molds>
The mold used as the apparatus constituent element of the present invention is not particularly limited as long as it includes necessary elements for known thermoforming such as a vacuum exhaust hole.
However, it is preferable to use a mold having at least a molding surface formed of a material having a thermal permeability (kJ / m2s1 / 2K) of 0.01 to 15 as a molding die used as an apparatus component of the present invention.
Examples of materials having a thermal permeability within this range include plastics, ceramics, and a small number of selected metal materials. These include aluminum materials and zinc alloys that are commonly used as thermoforming molds. The value is smaller than that of the material. Examples of materials having a preferred range of heat permeability can also be selected from Table 1. However, the notation is shown for reference to general substances or objects, and what can be used is not limited to these.
The thermal permeation rate and the significance of the numerical limitation will be described later in the section “Supplemental explanation about the contents of the present invention”.
In addition, the mold shown as a desirable aspect for the configuration of the present invention is a prior application in which the present inventor is an inventor, Japanese Patent Application Nos. 2010-118555, 2010-118490, 2010-118489, Japanese Patent Application No. 2010-118562, and This is disclosed in Japanese Patent Application No. 2001-065069.

本発明の装置構成要素として用いられる成形型の更なる特別な態様として、上記の所定の熱浸透率を有する表面層とこの表面層を背後から定常的に且つ均一に加熱温調する手段から構成されたものを用いることが好ましい。
このためのより具体的な好ましい方法として、1)表面層のそれより大きな熱浸透率を有する材料により、表面層に密接した背後層を設け背後層を加熱温
調する方法、および2)表面層の背後に略全面に密接して加熱手段を設ける方法を挙げることができる。
なおこの場合、表面層形成材料の熱浸透率は10以下であることが好ましく、5以下であることが更に好ましい。またこの表面層の厚みは0.04mm以上であることが必要であり、また0.06mm以上であることが好ましく、0.1mm以上であることが更に好ましい。又同厚みは30mm以下であることが好ましく、10mm以下であることが更に好ましく、5mm以下であることが更に更に好ましい。
As a further special aspect of the mold used as the apparatus component of the present invention, it is composed of a surface layer having the predetermined heat permeability and means for constantly and uniformly heating and controlling the surface layer from behind. It is preferable to use those prepared.
As a more specific and preferable method for this purpose, 1) a method in which a back layer close to the surface layer is provided by a material having a thermal permeability higher than that of the surface layer, and the back layer is heated and temperature-controlled, and 2) the surface layer There can be mentioned a method in which a heating means is provided in close contact with the substantially entire surface behind.
In this case, the heat permeability of the surface layer forming material is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less. Further, the thickness of the surface layer is required to be 0.04 mm or more, preferably 0.06 mm or more, and more preferably 0.1 mm or more. The thickness is preferably 30 mm or less, more preferably 10 mm or less, and even more preferably 5 mm or less.

上記1)の場合は、背後層の熱浸透率は、表面層のそれより大きくし、この背後層に加熱温調手段を付加することが必要である。この加熱手段は公知の゛のような方法でもよく、また背後層の中に設けてもよく、また外部に設けてもよい。背後層からの伝導熱により表面層が一定に加熱される。
そして、背後層の熱浸透率は、3以上であることが好ましく、6以上であることが更に好ましく、10以上であることか更に更に好ましい。また背後層の熱浸透率は表面層のそれより2倍以上であることが好ましく、10倍以上であることが特に好ましい。
なお、背後層の厚みは限定するものではなく、また一定の厚みあるいは形状に限定するものではない。またこの層を単一材料の層に限定するものではなく任意の多層にしてもよい。
図8に上記1)の構造の例を示す。成形型60は、表面層61と背後層62から構成され、63は真空排気孔、64は排気通路、65は温調用の熱媒通路を示している。この図の構成で、例えば、アルミニウム材A5052(熱浸透率17.4)の背後層の上に、0.5mmのエポキシ樹脂層(熱浸透率0.67)をつくり、背後層と表面層を通じ成形面に微細な熱電対を露出させて製作した成形型は高性能である。なお、この熱媒通路などの温調手段はここに設けず、成形型を固定する固定板を任意の加熱手段を設けるようにしてもよい。図1に示す成形型構成は後者である。
In the case of the above 1), it is necessary to make the thermal permeability of the back layer larger than that of the surface layer and to add a heating temperature adjusting means to the back layer. This heating means may be a known method, may be provided in the back layer, or may be provided outside. The surface layer is constantly heated by the conduction heat from the back layer.
The heat permeability of the back layer is preferably 3 or more, more preferably 6 or more, and even more preferably 10 or more. The thermal permeability of the back layer is preferably 2 times or more, and more preferably 10 times or more than that of the surface layer.
Note that the thickness of the back layer is not limited, and is not limited to a certain thickness or shape. Further, this layer is not limited to a single material layer, and may be an arbitrary multilayer.
FIG. 8 shows an example of the structure 1). The mold 60 includes a surface layer 61 and a back layer 62, 63 is a vacuum exhaust hole, 64 is an exhaust passage, and 65 is a heat medium passage for temperature control. With the configuration shown in this figure, for example, an epoxy resin layer (thermal permeability 0.67) of 0.5 mm is formed on the back layer of aluminum material A5052 (thermal permeability 17.4), and the back layer and the surface layer are passed through. Molds produced by exposing fine thermocouples on the molding surface have high performance. In addition, temperature control means, such as this heat-medium channel | path, are not provided here, You may make it provide arbitrary heating means for the fixing plate which fixes a shaping | molding die. The mold configuration shown in FIG. 1 is the latter.

本発明の好ましい構成要素として用いる、「少なくとも成形用表面を上記の熱浸透率を有する材料により形成させた成形型」は整理すると下記のような代表的な態様があり、下記のような効用がある。
a)上記の所定の低い熱浸透率を有する表面層の背後に高い熱浸透率を有する背後体を設け、この背後体に温調手段を付設したもの。(図8に示したもの)この成形型では、背後体を通じて表面層の温度挙動を制御することができ、最も好ましい。
b)上記の所定の中程度又は比較的に低い熱浸透率を有する表面層の背後に非常に低い熱浸透率を有する背後層を設けたもの。この成形型では、表面層の温度は定常的な賦形体の加熱冷却の繰り返しで、特定の温度プロファイルを形成する。
c)上記の所定の低い熱浸透率を有する表面層の背後の全面に直接した温調
手段を設けたもの。
d)上記の所定の低い熱浸透率を有する表面層自体が、自己発熱可能であるもの。
このような、少なくとも成形用表面を上記の熱浸透率を有する材料、すなわち最も一般に用いられる成形型材にくらべ比較的に低い材料により形成させた成形型には次のような効用がある。
イ)成形型深部への熱拡散を小さくし、熱容量の小さな気体のブロウによる賦形体の加熱冷却を容易にする。
ロ)背後から表面層の温調を支援し、熱容量の小さな気体のブロウによる加熱
冷却負担を軽減し、バランスをとって制御しすることにより成形サイクルを縮めることができる。
ハ) 加熱冷却の気体ブロウの繰り返しにより発生し蓄積する温度ムラを均一化し、成形品を均一化し、成形サイクルを縮める。
The “molding die in which at least the molding surface is formed of the material having the above-mentioned heat permeability” used as a preferable component of the present invention has the following typical aspects, and has the following effects. is there.
a) A back body having a high heat permeability is provided behind the surface layer having the predetermined low heat permeability, and temperature control means is attached to the back body. This mold is most preferable because the temperature behavior of the surface layer can be controlled through the back body.
b) A back layer having a very low heat permeability is provided behind a surface layer having a predetermined moderate or relatively low heat permeability. In this mold, the temperature of the surface layer forms a specific temperature profile by repeated heating and cooling of the shaped body.
c) A temperature control means provided directly on the entire surface behind the surface layer having the predetermined low heat permeability.
d) The surface layer itself having the predetermined low heat permeability can self-heat.
Such a mold in which at least the molding surface is formed of a material having the above-described heat permeability, that is, a relatively low material compared to the most commonly used mold material, has the following effects.
B) The thermal diffusion to the deep part of the mold is reduced, and heating and cooling of the shaped body by gas blow having a small heat capacity is facilitated.
B) The temperature control of the surface layer from the back is supported, the heating and cooling burden due to the gas blow having a small heat capacity is reduced, and the molding cycle can be shortened by controlling in a balanced manner.
C) Uniform temperature unevenness generated and accumulated by repeated heating and cooling gas blow, uniform molded product, and shorten molding cycle.

<成形方法について>
前記した本発明の装置を用いて、樹脂シートの予熱工程、賦形工程、この予熱工程よりも高温で熱処理する熱処理工程と、そして冷却工程を備える熱可塑性樹脂シートの成形方法を実施することができる。又これらの工程を高速で進めることができ、長尺の成形材料樹脂シートを用いて効率的な連続成形を行うことができる。
予熱工程は、長尺の樹脂シートを導いて予熱温度に加熱調整されている加熱板の下を潜らせて停止させ、加熱板と成形型をそれぞれ近接移動させてこれを挟み、樹脂シートを加熱板側から真空吸着するか、又は成形型側から空気押圧して密着させながら予熱を行う。これに次ぐ賦形工程では、温調された成形型に対して加熱板から放出される空気による圧空賦形、そしてあるいは成形型側からの真空吸引による真空賦形が瞬時になされる。これに次ぐ熱処理工程では、高温の成形型面で、そしてあるいは加熱板から放出される高温気体により賦形体の温度は予熱温度以上に高められる。これに次ぐ冷却工程では、加熱板を上昇させ、開いた加熱板と成形型との間に冷却手段を進入させ、冷却媒体を噴射させて賦形体を冷却し離型させる。なお、賦形体の変形を防ぐために、賦形体を成形型の真空引きによる賦形体の固定を、少なくとも冷却工程を通して行うことが必要であり、なお賦形以後の各工程を通じてこれを行う事が望ましい。
なお、本装置では、低温気体による圧空賦形に続いて、前記の高温圧縮気体による昇温熱処理も行うこともできる。この方法は樹脂シートが薄くて熱に敏感すぎる場合などに好適である。
なお、本装置では、真空賦形に続いて、前記の高温圧縮気体による昇温熱処理も行うこともできる。この方法も上記同様に、樹脂シートが薄くて熱に敏感すぎる場合などに好適である。
<About molding method>
Using the apparatus of the present invention described above, a method for molding a thermoplastic resin sheet comprising a resin sheet preheating step, a shaping step, a heat treatment step for heat treatment at a temperature higher than the preheating step, and a cooling step can be performed. it can. Moreover, these processes can be advanced at high speed, and efficient continuous molding can be performed using a long molding material resin sheet.
In the preheating process, a long resin sheet is guided and stopped under the heating plate that is heated and adjusted to the preheating temperature, and the heating plate and the mold are moved close to each other to sandwich the heated sheet. Preheating is performed while vacuum-adsorbing from the plate side or air-pressing from the mold side. In the subsequent shaping step, pressure shaping with air discharged from the heating plate and / or vacuum shaping by vacuum suction from the mold side are instantaneously performed on the temperature-controlled mold. In the subsequent heat treatment step, the temperature of the shaped body is raised above the preheating temperature on the surface of the high-temperature mold and / or by the high-temperature gas released from the heating plate. In the cooling step next to this, the heating plate is raised, the cooling means is inserted between the opened heating plate and the mold, and the cooling medium is injected to cool and release the shaped body. In order to prevent deformation of the shaped body, it is necessary to fix the shaped body by evacuating the molding die at least through the cooling process, and it is desirable to do this through each process after shaping. .
In addition, in this apparatus, the temperature raising heat processing by the said high temperature compressed gas can also be performed following the pressure air shaping by a low temperature gas. This method is suitable when the resin sheet is thin and too sensitive to heat.
In addition, in this apparatus, following the vacuum shaping, the temperature increasing heat treatment using the high-temperature compressed gas can also be performed. Similar to the above, this method is also suitable when the resin sheet is thin and too sensitive to heat.

上記のような成形における装置設定あるいは条件設定は、大きく3つのパターンに分けて説明することができる。成形型の表面温度(T)と成形型の内部温度(S)の変化を見たとき、サインカーブ様の連続成形サイクルを描くことができる。例として、前記のような表面層と背後層からなる成形型を用いた場合を考えてみる。背後層温度をS、成形型表面温度をT、その最高温度をTt 最低温度Tbとする。
パターンAは、Sを、表面温度サイクルのTtとTbの間の一定温度に調整するパターンである。この場合、Ttは高温気体か赤外線照射により到達する温度であり、Tbは冷却手段により到達する温度である。背後層の直接的な温調は行う場合も、行う場合もある。背後そうからあまり熱が逃げない状態で、長時間連続的に成形を続ければ、背後層温度Sは表面温度サイクルのTtとTbに落ち着く。この場合、背後層の熱浸透率があまり大きくなければ、表面層の間近ではSは時間的に直線ではなく、表面層に追従して小さな温度サイクル描く。背後層は積極的に任意に温調することは望ましく、その温度により加熱手段及び冷却手段を最適最短時間にすることができる。
パターンBは、Sを、Tbと同じかそれ以下の一定温度に調整するパターンである。この場合Tbは、主として背後層からの伝熱すなわちSの温度により到達する。冷却手段は必須ではないが使用すればサイクルを縮めることができる。なお、Ttは加熱手段により到達する。
パターンCは、Sを、Ttと同じかそれ以上の一定温度に調整するパターンである。この場合は、の場合Ttは、主として背後層からの伝熱すなわちSの温度により到達する。従って背後層の加熱温調は必須である。上記加熱手段は、必須ではないが使用すればサイクルを縮めることができる。なお、Tbは冷却手段により到達する。
The apparatus setting or the condition setting in the molding as described above can be roughly described in three patterns. When looking at the change in the surface temperature (T) of the mold and the internal temperature (S) of the mold, a sine curve-like continuous molding cycle can be drawn. As an example, consider the case of using a mold consisting of a surface layer and a back layer as described above. The back layer temperature is S, the mold surface temperature is T, and the maximum temperature is Tt and the minimum temperature Tb.
Pattern A is a pattern in which S is adjusted to a constant temperature between Tt and Tb of the surface temperature cycle. In this case, Tt is a temperature reached by high-temperature gas or infrared irradiation, and Tb is a temperature reached by the cooling means. Direct temperature control of the back layer may or may not be performed. If the molding is continued continuously for a long time in a state where heat does not escape so much from the back side, the back layer temperature S settles at Tt and Tb of the surface temperature cycle. In this case, if the thermal permeability of the back layer is not so large, S is not linear in time in the vicinity of the surface layer, but draws a small temperature cycle following the surface layer. It is desirable to positively and arbitrarily adjust the temperature of the back layer, and the heating means and the cooling means can be set to the optimum shortest time depending on the temperature.
Pattern B is a pattern for adjusting S to a constant temperature equal to or lower than Tb. In this case, Tb is reached mainly by heat transfer from the back layer, that is, the temperature of S. The cooling means is not essential, but if used, the cycle can be shortened. Tt is reached by the heating means.
Pattern C is a pattern for adjusting S to a constant temperature equal to or higher than Tt. In this case, Tt is reached mainly by heat transfer from the back layer, that is, the temperature of S. Therefore, the heating temperature control of the back layer is essential. The heating means is not essential, but the cycle can be shortened if used. Tb is reached by the cooling means.

<成形型について>
本発明の装置構成要素として用いられる成形型は、真空排気孔などの公知の熱成形としての必要要素を備えておればよく特に限定するものではない。
しかし、本発明の装置構成要素として用いられる成形型の特別な態様として、熱浸透率(kJ/ 1/2 K)が0.01〜15である材料により少なくとも成形用表面を形成させたものを用いることは好ましい。
熱浸透率がこのような範囲にある材料として、プラスチックス、セラミックス、選ばれた小数の種類の金属材料等を挙げることができ、これらは熱成形の金型として通常使われるアルミニウム材、亜鉛合金材等よりも小さな値のものである。好ましい範囲の熱浸透率を有する材料例は表1の中からも選ぶことができる。但し表記は一般的な物質あるいは物体を参考ため示したものであり、利用出来るものをこれらに限るものではない。
なお、上記熱浸透率とその数値限定の意義等については後に「本発明の内容についての補足説明」の欄で説明する。
なお、本発明の構成に望ましい態様とし示す成形型は、本発明者を発明者とする先行出願、特願2010−118555、特願2010−118490、
特願2010−118489、特願2010−118562及び特願2001−065069の何れかに開示しているものである。
<About molds>
The mold used as the apparatus constituent element of the present invention is not particularly limited as long as it includes necessary elements for known thermoforming such as a vacuum exhaust hole.
However, as a special aspect of the mold used as the apparatus component of the present invention, at least a molding surface is formed of a material having a thermal permeability (kJ / m 2 s 1/2 K) of 0.01 to 15. It is preferable to use the same.
Examples of materials having a thermal permeability within this range include plastics, ceramics, and a small number of selected metal materials. These include aluminum materials and zinc alloys that are commonly used as thermoforming molds. The value is smaller than that of the material. Examples of materials having a preferred range of heat permeability can also be selected from Table 1. However, the notation is shown for reference to general substances or objects, and what can be used is not limited to these.
The thermal permeation rate and the significance of the numerical limitation will be described later in the section “Supplemental explanation about the contents of the present invention”.
In addition, the mold shown as a desirable aspect for the configuration of the present invention is a prior application in which the inventor is the inventor, Japanese Patent Application Nos. 2010-118555, 2010-118490,
This is disclosed in any one of Japanese Patent Application Nos. 2010-118489, 2010-118562 and 2001-0665069.

(1)<熱浸透率について>
本発明の規定値として用いた熱浸透率(b値)は接触する物体と界面を通過して移動する熱量にかかわる物体の特性値であり、次の式で求められる。
b= (λρC)1/2 ・・・・・(1)
λ; 熱伝導率(Js−1m−1K−1)
ρ; 密度(kgm−3)
C; 比熱(Jkg−1K−1)
このb値が小さい物体は界面に少ない熱量しか流さず相手物体に大きな温度変化を与えず、また界面間近では相手物体から大きな温度影響をうける。従って、このb値が小さい材料を成形型表面材料として用いた場合は賦形体からの熱を拡散させないので、高温気体と冷却用気体により賦形体を容易に加熱冷却することができる。しかし背後層の熱を容易に表面層表面(賦形体体との界面)に伝えないので、表面温度の均一性が高く、高速で安定な条件設定のためには、表面層の厚みを小さくするか、あるいはこのb値をある程度大きくすることにより、成形材料に合わせて最適にすることができる。
なお、b値の参考例を示すと例えば、アルミニウム材は17〜23程度、鉄材は13〜16程度、銅34程度、不錆鋼(SUS306)は8.0で、多くの合成樹脂は0.2〜0.8程度、多くのセラミックスは1〜20の間に入る。
なお、表1にいくつかの材料のb値を例示する。なお、b値も測定温度により若干違った値を示すが、本願においては、厳密には20℃の測定値にて規定することする。 ただし、20℃から200℃の間の変化に直線性を有しない材料、例えば相変化を伴う蓄熱剤などとの複合材料の場合は、100℃、150℃の値の平均値を採用することとする。 なお、同じ材質でも、発泡体あるいは多孔体などに形状が変われば、この値が大きく変わることは留意を要する。
(1) <About heat penetration rate>
The thermal permeation rate (b value) used as the specified value of the present invention is a characteristic value of an object related to the amount of heat moving through the interface and the contacting object, and is obtained by the following equation.
b = (λρC) 1/2 (1)
λ; thermal conductivity (Js-1m-1K-1)
ρ; density (kgm-3)
C; Specific heat (Jkg-1K-1)
An object having a small b value flows only a small amount of heat to the interface and does not give a large temperature change to the counterpart object, and is greatly influenced by the counterpart object near the interface. Therefore, when the material having a small b value is used as the mold surface material, the heat from the shaped body is not diffused, so that the shaped body can be easily heated and cooled by the high-temperature gas and the cooling gas. However, since the heat of the back layer is not easily transferred to the surface layer surface (interface with the shaped body), the surface temperature is highly uniform, and the surface layer thickness is reduced for fast and stable condition setting. Or by increasing this b value to some extent, it can be optimized in accordance with the molding material.
In addition, as a reference example of the b value, for example, the aluminum material is about 17 to 23, the iron material is about 13 to 16, the copper is about 34, the non-rust steel (SUS306) is 8.0, and many synthetic resins are 0.0. About 2 to 0.8, many ceramics fall between 1 and 20.
Table 1 illustrates the b values of some materials. The b value also shows a slightly different value depending on the measurement temperature, but in the present application, strictly, it is defined by a measurement value of 20 ° C. However, in the case of a composite material with a material having no linearity in a change between 20 ° C. and 200 ° C., for example, a heat storage agent accompanied by a phase change, an average value of 100 ° C. and 150 ° C. should be adopted. To do. It should be noted that even if the same material is used, if the shape changes to a foam or a porous body, this value will change greatly.

(2)<成形型構成の数値限定の意義について>
上記成形型の表面層として熱浸透率b値の大きな表面材料を用いた場合は、賦形体から容易に熱を背後に分散させてしまうので、熱容量の比較的に熱容量の小さい加熱空気や冷却空気では容易に賦形体を加熱冷却できなくなり、この値が10を超える材料である場合は、能率的に熱処理を行う成形を行うことができない。この値は小さいほうが好ましいが、0.01より小さいものは強度など使用に耐える材料がない。
上記の成形型において2層以上の構造とし、表面層の背面層を一定温度に制御して、賦形体を介して加熱気体および冷却気体により昇温降温変化する表面層の成形面温度を所望の基準温度へ迅速に回帰させることができる。
この場合、表面層の厚みが30mmを超える場合は背後層の制御が、上記表面温度と呼応して定常状態に至る時間がかかりすぎ、実施的に効果がない。また、この厚みが0.03mmを下回る場合は背後層の温度の影響を大きく受けて、迅速な賦形体の昇温降温を促進する効果がなくなる。例えば、公知の成形方法において、潤滑離型のために金型に仮に弗素樹脂等のコートが成されることがあったしても、そのコート厚みは30μm以下の薄いものであり、それを厚くする必要もなく又困難もあって、本発明の効果を発揮させるようなものは従来製作されていない。
なお、上記したように単体一材料のものでも良いが、この場合、成形型への直接の温度制御はあってもよく、またなくてよく、いずれであっても所望表面温度の定常化に多少の時間をかければ、所望の成形は可能である。しかし、この場合、熱浸透率b値(kJ/m2s1/2K)が0.01〜3の単一材料で構成してされたものでは加熱温調機構がないものが好ましく、またそれが3以上の単一材料で構成されたものは加熱温調機構を備えたものがより好ましく使用できる。
なお、上記の成形型は、真空賦形又は賦形時の排気が可能にする微細孔を有し、真空引き可能なように先記成形型収納ボックスに収納されることが望ましい。
(2) <Significance of numerical limitation of mold configuration>
When a surface material having a large thermal permeability b value is used as the surface layer of the mold, heat is easily dispersed from the shaped body to the back, so that heated air or cooling air having a relatively small heat capacity is used. Then, it becomes impossible to heat and cool the shaped body easily, and when this value is a material exceeding 10, it is impossible to efficiently perform the heat treatment. This value is preferably small, but if it is smaller than 0.01, there is no material that can withstand use such as strength.
The above mold has a structure of two or more layers, the back layer of the surface layer is controlled to a constant temperature, and the molding surface temperature of the surface layer that changes in temperature by the heating gas and the cooling gas through the shaped body is set to a desired level. Quick return to the reference temperature.
In this case, if the thickness of the surface layer exceeds 30 mm, the control of the back layer takes too much time to reach a steady state in response to the surface temperature, which is not practically effective. Moreover, when this thickness is less than 0.03 mm, the influence of the temperature of a back layer is received greatly, and the effect which accelerates | stimulates temperature rising / falling of a quick shaping body loses. For example, in a known molding method, even if a mold such as a fluorine resin is temporarily formed on the mold for lubrication and release, the coating thickness is as thin as 30 μm or less. There is no need to do this, and there is a difficulty, and no device that can achieve the effects of the present invention has been produced.
As described above, a single material may be used, but in this case, there may or may not be direct temperature control on the mold, and in either case, the desired surface temperature may be stabilized to some extent. If the time is taken, the desired molding is possible. However, in this case, it is preferable that the heat permeation rate b value (kJ / m2s1 / 2K) is made of a single material having a temperature of 0.01 to 3 without a heating temperature control mechanism, and it is 3 or more. Those composed of a single material are more preferably those having a heating temperature control mechanism.
In addition, it is desirable that the above-mentioned mold has a fine hole that enables vacuum forming or evacuation at the time of forming, and is housed in the above-mentioned mold storing box so that it can be evacuated.

(3)<賦形体の温度測定について>
なお、本発明の装置においては、なんらかの方法で成型型表面温度あるいはと型と賦形体の界面温度の変化、または賦形体の温度変化を測定することは重要である。具体的には例えば、成形型の成形面上に、極めて繊細な測定プローブ、例えば線径0.1mm程度の熱電対先端を突出させておいてこれを測定することができる。別の方法としては賦形体を反対面から赤外線温度計非接触で測定する方法がある。しかし、これらには留意すべき点がある。
前記のS線の温度はパターンA、Cでは、成形型自体を積極的に温度調節制御を行うが、それでも成形表面からの距離、あるいは熱源からの距離によっては温度傾斜をもって、成形サイクルを繰り返す中で定常化する値でもある。
賦形材料の熱処理温度あるいは離型可能温度を厳密に考えるとき、これらの温度はここで示される表面温度あるいは界面温度とはかなり乖離があることは留意する必要がある。秒単位あるいはそれ以下の単位で加熱冷却を行う場合は、賦形体の厚み方向で大きな温度傾斜が発生するからである。また、赤外線等で賦形体裏面から温度測定も、材料温度を正確に表すものでなない。また本発明では表面温度(界面温度)で表現しているがこの温度とも乖離があり、相対的な値として考慮する必要がある。
(3) <Temperature measurement of shaped body>
In the apparatus of the present invention, it is important to measure the change in the surface temperature of the mold or the interface temperature between the mold and the shaped body or the temperature change of the shaped body by some method. Specifically, for example, an extremely delicate measurement probe, for example, a thermocouple tip having a wire diameter of about 0.1 mm is projected on the molding surface of the mold, and this can be measured. As another method, there is a method of measuring the shaped body from the opposite surface without contact with an infrared thermometer. However, there are points to note.
In the patterns A and C, the temperature of the S-line is actively controlled to control the temperature of the mold itself. However, depending on the distance from the molding surface or the distance from the heat source, the molding cycle is repeated with a temperature gradient. It is also a value that stabilizes at.
When strictly considering the heat treatment temperature or mold release temperature of the shaping material, it should be noted that these temperatures are considerably different from the surface temperature or interface temperature shown here. This is because when heating and cooling are performed in units of seconds or less, a large temperature gradient occurs in the thickness direction of the shaped body. Also, temperature measurement from the back of the shaped body with infrared rays or the like does not accurately represent the material temperature. In the present invention, it is expressed by the surface temperature (interface temperature), but there is a difference from this temperature and it is necessary to consider it as a relative value.

図4及び5に示す加熱板と図7に示す冷却手段を用いた図1の装置構成で、延伸PETシートの熱処理を伴う成形を行った。
1)成形材料;ホモポリエチレンテレフタレート樹脂の2.3倍一軸延伸シート(但し熱固定を行っていないもの)、厚み0.23mm非熱固定品を使用した。
2)成形装置
成形機; 枚葉真空圧空成形機、圧空能力10tonのものを使用した。
加熱板; 図4及び5に示す構造で、炭素鋼製で有効寸法330×550mmの予 熱面を持ち、間隔30mmの碁盤格子の交点毎に径1φmmの気体送排出孔25 を穿ち、また図5に示す配置で高温気体の気体送出孔38を設けた。低温送排気 本体21及び気体送排出孔25は、樹脂シートの予熱時の吸引固定、低温気体に よる圧空賦形、圧空空間からの排気の機能を有する。高温送気本体31及び気体 送出孔38は高温圧縮気体を圧空空間に送出する機能を有する。
なお、低温送排気本体21の送気機能は圧空賦形に使われるが、これは必須では なく、これが使われない場合は高温送気本体31により圧空賦形と熱処理昇温が 行われる。
冷却手段;図7に示す構造、すなわち噴射された冷却用気体の反射流を、噴射ノズ ル43の間に設けた通路45から吸い込み、水平方向に排気する方式で、有効寸 法330×550mmのものを使用た。
成形型; 図8の60に示す表面層/背後層方式のもので、アルミニウムA 5052を背後層とし、その上にジルコニヤ(b値は2.8)0.3mmの表面 層を溶射コーテイングで形成させたものを使用した。
成形物は深さ直径90mm、深さ30mmの丸皿形状物で、成形型の外寸を 110mm角としたもの15個をヒーター内包の固定板に固定し、内寸332× 552mmの収納ボックスに収めた。なお、成形型の上面は収納ボックス側壁よ り5mm低くなるようにし、又側壁とは1mm間隙を設けた。
温度測定; 成形面には細線熱電対先端露出させて這わせ、成形面温度及び賦形体 界面温度を測定できるようにした。また、同様に細線熱電対を加熱板の裏から貫 通させて配置して圧空温度の測定ができるようにした。
3)成形方法と成形条件;
樹脂シートの予熱; 95℃に設定した加熱板に2秒間吸着して接触させ予熱。
成形型成形面予熱温度; 160℃
加熱板への導入空気; 約330℃、 元圧力0.4MPa
真空圧空賦形;1.5秒、 圧空圧0.4MPa
高温送気本体31により行った。
熱処理昇温;2.5秒
低温送排気本体21からの排気を作動させ、高温送気本体31から高温気体の送 気を続けた。圧空温度は288℃に到達した。
熱処理温度(界面到達温度);187℃、
賦形時に上記表面温度は瞬間的に約160℃以下に低下したが、昇温してこの温 度になった。
冷却手段作動時間 ; 5秒
離型時に表面(界面)温度は約140℃に低下した。
4)比較テスト;上記の条件で低温送排気本体21からの排気を行わずに高温送気本体31からの送気による賦形と熱処理を行ったところ界面到達温度到達温度は165℃程度で、圧空時間を延ばしてもあま効果がなかった。また離型時に変形し、良好な形状の成形品とはならなかった。この条件設定では熱処理効果は不十分であることを意味している。
5)成形結果;
得られた成形品は良好な形状、透明なものであった。耐熱140℃のシリコンオイルに2分間浸漬の試験を行い、変形、目立った収縮はなく、耐熱性の優れたものであった。使用した加熱板では、高温気体による熱処理昇温が容易であることがわかった。
なお、比較テストの条件、すなわち公知の加熱板で可能な条件設定では、効率的な熱処理効果はあげにくいことがわかった。
The stretched PET sheet was molded with heat treatment using the apparatus configuration of FIG. 1 using the heating plate shown in FIGS. 4 and 5 and the cooling means shown in FIG.
1) Molding material: A 2.3 times uniaxially stretched sheet of homopolyethylene terephthalate resin (but not heat-set) and a non-heat-fixed product having a thickness of 0.23 mm were used.
2) Molding equipment
Molding machine: A single-wafer vacuum / pressure forming machine having a pressure capacity of 10 tons was used.
4 and 5, with a preheated surface made of carbon steel and having an effective dimension of 330 × 550 mm, with a gas feed hole 25 having a diameter of 1 φmm at each intersection of a grid with a spacing of 30 mm. A gas delivery hole 38 for high-temperature gas was provided in the arrangement shown in FIG. The low-temperature air supply / exhaust main body 21 and the gas supply / discharge hole 25 have the functions of suction and fixing during preheating of the resin sheet, pressurized air shaping by the low-temperature gas, and exhaust from the compressed air space. The high-temperature air supply body 31 and the gas delivery hole 38 have a function of delivering the high-temperature compressed gas to the compressed air space.
The air supply function of the low-temperature air supply / exhaust main body 21 is used for compressed air shaping, but this is not essential, and if this is not used, the high temperature air supply body 31 performs pressure air shaping and heat treatment temperature rise.
Cooling means: the structure shown in FIG. 7, that is, a method in which a reflected flow of the injected cooling gas is sucked from a passage 45 provided between the injection nozzles 43 and exhausted in the horizontal direction, with an effective size of 330 × 550 mm. I used something.
Molding die: Surface layer / back layer system shown by 60 in FIG. 8, with aluminum A 5052 as the back layer, and a zirconia (b value is 2.8) 0.3 mm surface layer formed by thermal spray coating What was let to use was used.
The molded product is a round dish shape with a diameter of 90 mm and a depth of 30 mm, and 15 molds with an outer dimension of 110 mm square are fixed to the fixing plate of the heater inclusion, and placed in a storage box with an inner dimension of 332 x 552 mm. I stored it. The upper surface of the mold was 5 mm lower than the side wall of the storage box, and a 1 mm gap was provided from the side wall.
Temperature measurement: The tip of the thin wire thermocouple was exposed on the molding surface, and the molding surface temperature and the interface temperature of the shaped body could be measured. Similarly, a thin wire thermocouple was placed through the back of the heating plate so that the pressure temperature could be measured.
3) Molding method and molding conditions;
Preheating of the resin sheet; preheating by adsorbing to a heating plate set at 95 ° C. for 2 seconds.
Mold surface preheating temperature; 160 ° C
Air introduced into the heating plate; about 330 ° C, original pressure 0.4 MPa
Vacuum pressure shaping; 1.5 seconds, pneumatic pressure 0.4 MPa
The high temperature air supply body 31 was used.
Heat treatment temperature rise: 2.5 seconds Exhaust from the low-temperature air supply / exhaust body 21 was activated, and high-temperature gas was continuously supplied from the high-temperature air supply body 31. The pressure temperature reached 288 ° C.
Heat treatment temperature (interface temperature); 187 ° C.
The surface temperature instantaneously dropped to about 160 ° C. or lower during shaping, but the temperature was raised to this temperature.
Cooling means operating time: 5 seconds
The surface (interface) temperature dropped to about 140 ° C. during mold release.
4) Comparative test: When the shaping and heat treatment by the air supply from the high-temperature air supply body 31 was performed without exhausting from the low-temperature air supply / exhaust body 21 under the above conditions, the interface temperature reached temperature was about 165 ° C. Prolonging the air pressure time had no effect. Further, it was deformed at the time of mold release and did not become a molded product having a good shape. This condition setting means that the heat treatment effect is insufficient.
5) Molding result;
The obtained molded product had a good shape and transparency. A test of immersion in silicon oil having a heat resistance of 140 ° C. for 2 minutes was performed, and there was no deformation or noticeable shrinkage, and the heat resistance was excellent. It was found that the heating plate used was easy to heat-treat with a high-temperature gas.
It was found that efficient heat treatment effect is difficult to achieve under the conditions of the comparative test, that is, the condition setting possible with a known heating plate.

実施例1の構成で、図6操作方法により延伸PETシートの熱処理を伴う成形を行った。ここでは、樹脂シートの予熱を別途に準備してある加熱オーブンでおこなった。
1)成形材料;実施例1と同じものを使用した。
2)成形装置;実施例1と同じものを使用した。ただし、樹脂シートの予熱には別途に準備してある加熱オーブンを利用した。
3)成形方法と成形条件;
成形型成形面予熱温度; 160℃
加熱板への導入空気; 約330℃、 元圧力0.4MPa
樹脂シートの予熱; 樹脂シートを550℃の予熱オーブンで9秒間予熱して移動 させ、成形型上部に乗せた。なお、シート予熱温度は95℃である。
真空賦形の先行;0.3秒
加熱板の降下接触直前に、成形型による真空賦形を先行して作動させた。
圧空賦形;1.5秒、 圧空圧0.4MPa
加熱板の降下と同時に、高温送気本体31からの高温気体送気により行った。
熱処理昇温;2.5秒
以下、実施例1と同条件で同様にして成形を行った。
4)成形結果;
得られた成形品は良好な形状で、耐熱実施例1と同様に高いものであった。なお、加熱板との接触がないので、多数排気孔跡、送気孔跡、面の傷マーク等を写していない利点もあった。
このような特異な構成でも、高温気体による熱処理昇温が容易であることがわかった。
なお、本構成には次のような、利点も挙げることができる。
1)予熱にかかわらないので、任意の温度設定ができ、可能条件を大きく広げる。
2)予熱にかかわらないので、可能な構造構成を大きく広げることができる。
In the configuration of Example 1, the stretched PET sheet was molded by heat treatment by the operation method of FIG. Here, the preheating of the resin sheet was performed in a heating oven prepared separately.
1) Molding material: the same as in Example 1 was used.
2) Molding apparatus: the same as in Example 1 was used. However, a separately prepared heating oven was used for preheating the resin sheet.
3) Molding method and molding conditions;
Mold surface preheating temperature; 160 ° C
Air introduced into the heating plate; about 330 ° C, original pressure 0.4 MPa
Preheating of resin sheet: The resin sheet was preheated and moved for 9 seconds in a preheating oven at 550 ° C. and placed on the upper part of the mold. The sheet preheating temperature is 95 ° C.
Prior to vacuum shaping; 0.3 seconds Immediately before the heating plate was lowered, the vacuum shaping by the mold was activated in advance.
Pneumatic shaping; 1.5 seconds, Pneumatic pressure 0.4 MPa
Simultaneously with the lowering of the heating plate, the hot gas was fed from the hot gas feed body 31.
Heat treatment temperature rise: 2.5 seconds or less In the same manner as in Example 1, molding was performed in the same manner.
4) Molding result;
The obtained molded product had a good shape and was as high as heat resistant Example 1. Since there was no contact with the heating plate, there was also an advantage that many exhaust hole traces, air supply hole traces, surface scratch marks, etc. were not copied.
It was found that even with such a unique configuration, it is easy to raise the temperature of the heat treatment with a high-temperature gas.
This configuration can also have the following advantages.
1) Since it is not related to preheating, any temperature can be set, greatly expanding the possible conditions.
2) Since it does not involve preheating, the possible structural configuration can be greatly expanded.

(1)<熱浸透率について>
本発明の規定値として用いた熱浸透率(b値)は接触する物体と界面を通過して移動する熱量にかかわる物体の特性値であり、次の式で求められる。
b= (λρC) 1/2 ・・・・・(1)
λ; 熱伝導率(J −1 −1 −1
ρ; 密度(kg −3
C; 比熱(Jkg −1 −1
このb値が小さい物体は界面に少ない熱量しか流さず相手物体に大きな温度変化を与えず、また界面間近では相手物体から大きな温度影響をうける。従って、このb値が小さい材料を成形型表面材料として用いた場合は賦形体からの熱を拡散させないので、高温気体と冷却用気体により賦形体を容易に加熱冷却することができる。しかし背後層の熱を容易に表面層表面(賦形体体との界面)に伝えないので、表面温度の均一性が高く、高速で安定な条件設定のためには、表面層の厚みを小さくするか、あるいはこのb値をある程度大きくすることにより、成形材料に合わせて最適にすることができる。
なお、b値の参考例を示すと例えば、アルミニウム材は17〜23程度、鉄材は13〜16程度、銅34程度、不錆鋼(SUS306)は8.0で、多くの合成樹脂は0.2〜0.8程度、多くのセラミックスは1〜20の間に入る。
なお、表1にいくつかの材料のb値を例示する。なお、b値も測定温度により若干違った値を示すが、本願においては、厳密には20℃の測定値にて規定することする。 ただし、20℃から200℃の間の変化に直線性を有しない材料、例えば相変化を伴う蓄熱剤などとの複合材料の場合は、100℃、150℃の値の平均値を採用することとする。
なお、同じ材質でも、発泡体あるいは多孔体などに形状が変われば、この値が大きく変わることは留意を要する。

(1) <About heat penetration rate>
The thermal permeation rate (b value) used as the specified value of the present invention is a characteristic value of an object related to the amount of heat moving through the interface and the contacting object, and is obtained by the following equation.
b = (λρC) 1/2 (1)
λ; thermal conductivity (J s −1 m −1 K −1 )
ρ; density (kg m −3 )
C; Specific heat (J kg −1 K −1 )
An object having a small b value flows only a small amount of heat to the interface and does not give a large temperature change to the counterpart object, and is greatly influenced by the counterpart object near the interface. Therefore, when the material having a small b value is used as the mold surface material, the heat from the shaped body is not diffused, so that the shaped body can be easily heated and cooled by the high-temperature gas and the cooling gas. However, since the heat of the back layer is not easily transferred to the surface layer surface (interface with the shaped body), the surface temperature is highly uniform, and the surface layer thickness is reduced for fast and stable condition setting. Or by increasing this b value to some extent, it can be optimized in accordance with the molding material.
In addition, as a reference example of the b value, for example, the aluminum material is about 17 to 23, the iron material is about 13 to 16, the copper is about 34, the non-rust steel (SUS306) is 8.0, and many synthetic resins are 0.0. About 2 to 0.8, many ceramics fall between 1 and 20.
Table 1 illustrates the b values of some materials. The b value also shows a slightly different value depending on the measurement temperature, but in the present application, strictly, it is defined by a measurement value of 20 ° C. However, in the case of a composite material with a material having no linearity in a change between 20 ° C. and 200 ° C., for example, a heat storage agent accompanied by a phase change, an average value of 100 ° C. and 150 ° C. should be adopted. To do.
It should be noted that even if the same material is used, if the shape changes to a foam or a porous body, this value will change greatly.

本発明による熱成形には下記のようなことが可能である。
(1)賦形のための予熱温度以上に賦形体の加熱する熱処理と冷却離型を伴う成形プロセスを、非常な高速で、連続的に、効率的にそして安定に実行することができる。
(2)このような熱処理を必要とする具体的な用途には、延伸された結晶性樹脂シートの熱固定を伴う熱成形である。材料してはPET等の熱可塑性ポリエステルの他、PLA樹脂、ポリプロピレン、ポリアミド、PEEK等の結晶性樹脂等の延伸シートを挙げることができる。
(3)その中でも特、延伸PETシートを用いて上記のような熱処理を行う熱成形を行うことにより、耐熱性、透明性、剛性等の機械強度の優れた熱成形品を能率よく生産することができる。又、剛性を利用し省材料の成形品を得ることができ、省資源の社会的ニーズに対応することができる。
(4)延伸処理を行っていない結晶性樹脂シート、例えば結晶核剤の添加されたPET(CPET)の結晶化を伴う成形に利用することができ、これを従来よりも高速して行うことができる。
(5)また、ポリプロピレンのSPPF成形(固相高圧成形)に応用し、この成形方法の欠点を解決(残留応力歪みを緩和して耐熱寸法安定性を向上)する新規の方法等を期待することができる。
(6)熱処理を伴う成形を、精密に、均一に、バラツキなく、高速で、省エネルギーで行うことができ、また、配向及び結晶化による強度剛性等の向上は薄肉化省材料に転換して、省資源の社会的ニーズに貢献することを可能にするものである。
The following is possible for thermoforming according to the present invention.
(1) A molding process involving heat treatment and cooling mold release for heating the shaped body above the preheating temperature for shaping can be carried out at a very high speed, continuously, efficiently and stably.
(2) A specific application that requires such heat treatment is thermoforming that involves heat setting of a stretched crystalline resin sheet. Examples of the material include stretched sheets such as PLA, thermoplastic resin such as PET, crystalline resin such as polypropylene, polyamide, and PEEK.
(3) Among them, in particular, by performing thermoforming that performs the above heat treatment using a stretched PET sheet, it is possible to efficiently produce thermoformed products having excellent mechanical strength such as heat resistance, transparency, and rigidity. Can do. Further, it is possible to obtain a material-saving molded product using rigidity, and to meet the social needs of resource saving.
(4) A crystalline resin sheet that has not been subjected to stretching treatment, for example, can be used for molding involving crystallization of PET (CPET) to which a crystal nucleating agent is added, and this can be performed at a higher speed than before. it can.
(5) In addition, expecting a new method, etc. that can be applied to SPPF molding of polypropylene (solid phase high pressure molding) to solve the disadvantages of this molding method (reducing residual stress distortion and improving heat-resistant dimensional stability). Can do.
(6) Molding with heat treatment can be performed precisely, uniformly, without variation, at high speed and with energy saving, and the improvement in strength and rigidity due to orientation and crystallization has been converted to a material with reduced thickness, It is possible to contribute to the social needs for resource conservation.

20 加熱板
21 低温送排気本体(送気機能は必須ではない)
22 加熱ヒーター
23 排気管(兼圧縮気体の導入管)
24 気体分岐通路
25 気体送排出孔(兼真空吸引孔)
26 接触予熱面(気体送排出面)
27 断熱材
29 断熱材
31 高温送気本体
32 加熱ヒーター
33 高温圧縮気体導入管
34 圧縮気体分配空間
35 送気断熱管
35b断熱空間
37 断熱材
38 気体送出孔
39 圧空空間
40 冷却手段
41 冷却手段本体(平板状)
42 圧縮気体の導入路
43 冷却用気体の噴射ノズル
44 気流ガイド面
45 垂直排気路
46 水平排気路
60 成形型
61 表面層
62 背後層(背後体)
63 真空排気孔
64 排気通路
65 加熱熱媒通路
66 成形型集積プレート
67 成形型収納ボックス
67b 収納ボックス切欠
68 カートリッジヒーター
100 熱可塑性樹脂シート(樹脂シート)
A 圧縮気体
A‘ 排気
V 真空引き
HA 高温圧縮気体









20 Heating plate 21 Low temperature air supply / exhaust body (air supply function is not essential)
22 Heating heater
23 Exhaust pipe (also introduced as compressed gas introduction pipe)
24 Gas branch passage 25 Gas feed / discharge hole (also vacuum suction hole)
26 Contact preheating surface (gas feed / discharge surface)
27 Heat insulation material 29 Heat insulation material 31 High-temperature air supply body
32 Heating heater
33 High-temperature compressed gas introduction pipe
34 Compressed gas distribution space 35 Air supply heat insulation pipe 35b Heat insulation space 37 Heat insulation material 38 Gas delivery hole 39 Pressure air space 40 Cooling means
41 Cooling body (flat plate)
42 Compressed gas introduction path
43 Cooling gas injection nozzle
44 Airflow guide surface
45 Vertical exhaust passage
46 Horizontal exhaust passage
60 Mold 61 Surface layer
62 Back layer (back body)
63 Vacuum exhaust hole
64 Exhaust passage 65 Heating medium passage
66 Mold collection plate 67 Mold storage box
67b Storage box notch 68 Cartridge heater
100 Thermoplastic resin sheet (resin sheet)
A compressed gas
A 'exhaust V evacuation HA high temperature compressed gas









Claims (3)

樹脂シートの加熱板による圧空賦形を行った後、成形型周辺に配置した冷却手段を成形型面上に導入して冷却媒体を噴射し賦形体を冷却する熱成形装置において、
加熱板として、1)加熱板内の空間で圧縮気体を加熱するか又は加熱圧縮気体を導入し、これを片面に設けた多数の分散細孔から圧空空間に分散送出しながら、2)同時並行で、この圧空空間に送出された気体を上記と同片面に設けた多数の細孔から上記とは別の内部空間へ収容し外部へ排出するように構成したものを用い、また冷却手段としては噴射された気体を整流して排気する通路を備えたもの用いて構成した熱可塑性樹脂シートの成形装置。
After pressure shaping by the heating plate of the resin sheet, in thermoforming apparatus for cooling the injected shaped bodies the cooling medium by introducing a cooling means disposed around the mold on the mold surface,
The heating plate, 1) whether or heating compressed gas heats the compressed gas in the space in the heating plate is introduced, while dispersing sent to a large number of pressure space from the dispersed pores provided it on one side, 2) simultaneously Therefore, the gas sent to the compressed air space is used to be accommodated in a different internal space from a large number of pores provided on the same side as described above and discharged to the outside, and as a cooling means A thermoplastic resin sheet molding apparatus comprising a passage that rectifies and exhausts injected gas .
成形型として、熱浸透率(kJ/m21/2K)が0.01〜15である材料により成形用表面層を形成させ、この表面層を背後から均一に加熱する手段により構成したものを用いることを特徴とする請求項1に記載の成形装置。
As the mold, thermal effusivity (kJ / m 2 s 1/2 K ) is to form a molding surface layer Ri by the material is 0.01 to 15, by means to uniformly heat the surface layer from the back The molding apparatus according to claim 1, wherein a configured one is used.
請求項1又は2に記載の成形装置を用いた樹脂シートの成形方法であって、樹脂シートの予熱工程、賦形工程、このシートの予熱温度以上の高温で熱処理する熱処理工程と、そして冷却工程を備える熱可塑性樹脂シートの成形方法。 A claim 1 or 2 molding method of a resin sheet using a forming apparatus according to, preheating step of the resin sheet, shaping step, a heat treatment step to heat treatment at a temperature higher than the preheating temperature of the sheet, and a cooling step A method for forming a thermoplastic resin sheet.
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