JPH05212781A - 真空圧可変式吸引成形方法及び該方法に使用する吸引成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 成形雌型５０の凹部５１に吸引密着して成形
される熱可塑性材からなるシートＷ又は薄板に損傷が生
じないように成形するための吸引成形方法、及び成形装
置を提供する。 【構成】 成形装置は、真空ポンプ４３と、成形雌型５
０の凹部５１に形成された空気吸引孔５２との間に並列
に接続された単位時間当りの空気流量の異なる２つのバ
ルブとで構成される。吸引成形方法は先ず、空気流量の
少ない方のバルブを開いて、加熱されたシートＷ又は薄
板で覆われた凹部５１内の空気を空気吸引孔５２から真
空ポンプ４３によって吸引し、シートＷ又は薄板を凹部
５１内壁５３に接近させる。次に、空気流量の大きい方
のバルブも開いて、凹部５１内の空気を吸引したときの
第１真空圧より低圧の第２真空圧で凹部５１内の残留空
気を吸引し、シートＷ又は薄板を凹部５１内壁５３に密
着させる。最後に、空気流量の少ない方のバルブのみ開
いた状態で、凹部５１内壁５３に密着したシートＷ又は
薄板を第２真空圧より圧力の高い第３真空圧で吸引しな
がら冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成形雌型の凹部に吸引
して密着成形される熱可塑性材からなるシート又は薄板
を吸引する真空圧を変えながらシート又は薄板を成形す
るための吸引成形方法、及び、その成形の際に使用する
成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、厚さ約０．３ｍｍ乃至
０．５ｍｍの熱可塑性材からなるシートの成形方法に
は、図１０に示すように、加熱されたシートＷで覆われ
た成形雌型２０の凹部２１に形成された空気吸引孔２
２，２２から凹部２１内の空気Ａ１を真空ポンプ（図示
省略）によって吸引し、シートＷを凹部２１の内壁２３
に密着させ、冷却して成形する、真空成形方法がある。

【０００３】又、図１１に示すように、加熱されたシー
トＷを下降するプラグ３０で成形雌型３１の凹部３２内
の途中まで押込んで予備伸ばしを行なった後に、凹部３
２に形成された空気吸引孔３３，３３から凹部３２内の
空気Ａ２を真空ポンプ（図示省略）によって吸引し、シ
ートＷを凹部３２の内壁３４に密着させ、冷却して成形
する深絞りに適したプラグアシスタント成形方法もあ
る。

【０００４】このようにして、シートＷで覆われた凹部
２１，３２内の空気Ａ１，Ａ２を吸引して成形を行なう
真空成形方法、プラグアシスタント成形方法等の成形方
法（本発明ではこれ等を総称して「吸引成形方法」と称
する。）は、凹部２１，３２内の空気Ａ１，Ａ２を略々
一定の真空圧（−Ｐ１）で一気に吸引する方法がとられ
ている。又、シートＷの冷却中も、この真空圧を変える
ことなく吸引状態を継続し、まだ硬化していないシート
Ｗが内壁２３，３４から剥がれないようにシートＷの密
着状態を保持する方法がとられている。

【０００５】シートＷの成形品には、例えば、豆腐、鶏
卵等の食品用パックケースがある。なお、上記吸引成形
方法は、厚さ約３ｍｍ乃至５ｍｍの熱可塑性材からなる
薄板も成形することができる。薄板の成形品には、例え
ば、機械部品、自動車部品等の工業部品を包む工業部品
用パックケースがある。又、熱可塑性材は加熱すると軟
化し、冷却すると硬化する特性を有しており、具体的に
は熱可塑性樹脂がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
吸引成形方法は、成形雌型の凹部内の空気を略々一定の
真空圧で一気に吸引するため、シートが凹部内に急激に
引込まれることになり、次のような問題点を有してい
る。 (1) シートを均一の厚さに伸ばすことができず、肉厚が
均一な成形品を得ることができない。 (2) シートが凹部内壁に密着するまでに破れる恐れがあ
る。 (3) 成形雌型が複雑な形状をしている場合、シートを成
形雌型に確実に密着させることができず、複雑な形状の
成形品を成形することができない。

【０００７】又、シートＷの冷却中も、真空圧（−Ｐ
１）を変えることなく吸引状態を継続しているため、シ
ートが内壁から剥がれない程度に吸引する本来の真空圧
（−Ｐ２）よりさらに低圧の真空圧でシートを吸引する
ことになり、次のような問題点も有している。 (4) 空気吸引孔を塞いでいるシートの一部分が、空気吸
引孔内に引込まれ、突出した形状になるか、或いは、破
れる恐れがある。 (5) 真空ポンプは、−Ｐ２の真空圧ですむシートＷの冷
却中も−Ｐ１の真空圧を保持しなければならず、真空ポ
ンプの動作効率が悪い。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１に、熱可
塑性材からなる加熱されたシート又は薄板で覆われた成
形雌型の凹部に形成された空気吸引孔から前記凹部内の
空気を吸引して前記シート又は薄板を前記凹部の内壁に
接近させた後、前記空気を吸引したときの第１真空圧よ
り低圧の第２真空圧で前記凹部内の残留空気を吸引し前
記シート又は薄板を前記内壁に密着させ、さらに、前記
内壁に密着した前記シート又は薄板を前記第２真空圧よ
り圧力の高い第３真空圧で吸引しながら冷却して前記シ
ート又は薄板を所望の形状に成形する成形方法により、
第２に、真空ポンプと、前記真空ポンプと成形雌型の凹
部に形成された空気吸引孔との間に並列に接続された単
位時間当り空気流量が異なる２つのバルブとを具えた装
置により、前記の課題を解決したものである。

【０００９】

【作用】先ず、成形雌型の凹部に加熱された熱可塑性材
からなるシートを被せ、シートに熱を加える。シートが
被せられた凹部内は、略々密閉された室になる。次に、
単位時間当りの空気流量（以下、本発明における「空気
流量」は、単位時間当りの空気流量とする。）が少ない
方のバルブを開き、真空ポンプによって、凹部内の空気
を空気吸引孔から吸引する。空気の吸引にともなって、
シートは凹部内に引込まれ、引伸ばされながら凹部の内
壁に接近させられる。シートが凹部の内壁に近付いたと
き、空気流量の大きい方のバルブも開き（２つのバルブ
が開になる。）、凹部内の残留空気を吸引する。これに
よって、シートは、空気流量の少ない方のバルブのみ開
いているときの第１真空圧よりも低圧の第２真空圧によ
って吸引されて凹部の内壁に密着させられる。

【００１０】その後、空気流量の大きい方のバルブを閉
じ、第２真空圧より圧力の高い第３真空圧によってシー
トを凹部に吸引し密着させたままの状態でシートを冷却
する。これによって、冷却されている間のシートは、内
壁から剥がれない程度の本来の真空圧によって吸引さ
れ、成形雌型に密着保持された状態で硬化する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。真空成形装置（吸引成形装置）４０は、主真空用
バルブ４１と、副真空用バルブ４２と、真空ポンプ４３
と、離型用バルブ４４と、エアコンプレッサ４５とを有
している。主真空用バルブ４１と副真空用バルブ４２
は、成形雌型５０の凹部５１に形成された空気吸引孔５
２，５２と真空ポンプ４３との間に空気流量調整バルブ
４６，４７を介して各々接続されている。従って、主真
空用バルブ４１と副真空用バルブ４２は、空気吸引孔５
２と真空ポンプ４３との間に並列に接続されている。

【００１２】主真空用バルブ４１と、副真空用バルブ４
２は、エアによって開閉作動するようになっている。主
真空用バルブ４１が流すことのできる空気流量は、副真
空用バルブ４２が流すことのできる空気流量より多く設
定されている。離型用バルブ４４は、空気吸引孔５２，
５２とエアコンプレッサ４５との間に接続されている。

【００１３】空気流量調整バルブ４６は、主真空用バル
ブ４１を通過する空気の流量を調整するバルブである。
空気流量調整バルブ４７は、副真空用バルブ４２を通過
する空気の流量を調整するバルブである。

【００１４】次に、真空成形装置４０を用いて、例え
ば、厚さ約０．３ｍｍ乃至０．５ｍｍの熱可塑性樹脂シ
ート（以下、単に「樹脂シート」と称する。）から、例
えば、豆腐、鶏卵等の食品用パックケースを成形する場
合についての成形順序を説明する。

【００１５】先ず、成形雌型５０に樹脂シートＷを被
せ、公知のクランプ機構（図示省略）によって樹脂シー
トＷを成形雌型５０の周囲に密着させる（図２参照）。
樹脂シートＷが被せられることによって、凹部５１内は
略々密閉された室になる。

【００１６】次に、ヒータ（図示省略）によって樹脂シ
ートＷに熱を加え、樹脂シートＷを軟化させる。樹脂シ
ートＷが軟化した後に、副真空用バルブ４２を開き、真
空ポンプ４３によって、凹部５１内の空気Ａ３を空気吸
引孔５２，５２から吸引する。空気Ａ３を吸引する第１
真空圧の値を−Ｐ３とする。

【００１７】空気Ａ３が吸引されるにしたがって、樹脂
シートＷは、凹部５１内に引込まれながら引伸ばされて
内壁５３に接近させられる（図３参照）。樹脂シートＷ
が凹部５１の内壁５３に密着する直前に、主真空用バル
ブ４１も開き、凹部５１内の残留空気Ａ４を吸引する。
凹部５１内の残留空気Ａ４は、副真空用バルブ４２のみ
開いているときの−Ｐ３の真空圧よりさらに低圧の第２
真空圧によって吸引される。従って、残留空気Ａ４を吸
引するときの第２真空圧の値を−Ｐ４とすると−Ｐ３＞
−Ｐ４の関係にある。これによって、樹脂シートＷは、
凹部５１の内壁５３に強く吸引密着させられる（図４参
照）。なお、第２真空圧は、樹脂シートＷの厚みや、成
形雌型５０の形状に合った最適な真空圧が得られるよう
に、空気流量調整バルブ４６の調整によって、空気流量
調整バルブ４６を流れる空気の流量が予め調節されてい
る。

【００１８】内壁５３に密着した樹脂シートＷは、まだ
完全には冷えて硬化していないため、軟らかく、内壁５
３から剥がれ易い状態にある。そこで、主真空用バルブ
４１のみ閉じ、副真空用バルブ４２を開いたままで樹脂
シートＷを第３真空圧で内壁５３への密着状態を保持し
冷却エアＣＡと冷却水ＣＷによって冷却し、硬化させる
（図５参照）。主真空用バルブ４１を閉じ、副真空用バ
ルブ４２を開いた状態は、各バルブ４１，４２の開閉状
態が第１真空圧を得るときと同一であるため、第３真空
圧の値は第１真空圧の値と略々同一である。

【００１９】なお、第３真空圧の値は、樹脂シートＷの
厚みや、成形雌型５０の形状によっては、第１真空圧と
異なる値の真空圧にする必要がある場合もある。この場
合、第１真空圧より高い場合と低い場合とがある。しか
し、第３真空圧は、樹脂シートＷを密着保持する程度の
真空圧でよいから、第２真空圧程低くする必要がない。
従って、第３真空圧は、値を−Ｐ５とすると、大気圧＞
−Ｐ５＞−Ｐ４の関係にあればよい。大気圧＞−Ｐ５＞
−Ｐ４の関係は、空気流量調整バルブ４７を調節するこ
とによって得られる。

【００２０】樹脂シートＷが硬化した時点で、副真空用
バルブ４２を閉じクランプ機構のクランプを解除する。
そして、離型用バルブ４４を開き、エアコンプレッサ４
５により圧縮空気Ａ５，Ａ５を凹部５１内に送り込む
（図６参照）。成形された樹脂シートＷは、圧縮空気に
よって成形雌型５０から押出され、成形工程が完了す
る。図１に示す状態から図６に示す状態までの所要時間
は、約５秒乃至１０秒である。最後に、成形された樹脂
シートＷの縁をカットし、形状を整えることによって、
樹脂シートは成形品となる。

【００２１】なお、バルブ４１，４２，４６，４７の動
作は制御回路（図示省略）によって自動的に行なわれ
る。又、樹脂シートＷは、成形雌型５０に完全に密着す
る場合が少なく、凹部５１の内面５３との間に多少の隙
間がある。このため、成形中は空気の吸引を継続してい
る必要がある。さらに、成形雌型は、単体形（図１参
照）の他に、複数並べた複数形（図７参照）であっても
よい。複数型の成形雌型１５０の場合は、凹部１５１の
内壁１５３の他に凹部１５１間の表面１５４，１５４を
利用して成形を行ない、樹脂シートＷを切断する箇所に
よって、図８に示す成形品Ｗ１と、図９に示す成形品Ｗ
２のように異なった形状の成形品を得ることができる。
空気吸引孔１５２，１５２は、各凹部１５１に形成され
ている。又、成形雌型５０，１５０は、開口部が上向き
になっているが、下向きであっても同様にして成形を行
なうことができる。

【００２２】以上の成形方法は、真空成形方法である
が、プラグアシスタント成形方法においても、加熱され
た樹脂シートＷを下降するプラグによって成形雌型内に
押込んで予備伸ばしを行なった後に、同様な工程によっ
て成形を行なうことができる。又、吸引成形装置は、同
様な成形方法で厚さ約３ｍｍ乃至５ｍｍの熱可塑性樹脂
薄板も成形することができる。樹脂薄板の成形品には、
例えば、機械部品、自動車部品等の工業部品を包む工業
部品用パックケースがある。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の吸引成形方法と請求項２の吸
引成形装置によると、熱可塑性材からなるシート又は薄
板を急激に引伸ばすようなことがないため、次の効果を
奏する。 (1) シート又は薄板を均一の厚さに伸ばすことができ、
肉厚が均一な成形品を得ることができる。 (2) シート又は薄板を破損することなく凹部の内壁に密
着させることができる。 (3) 複雑な形状をした成形雌型であっても、シート又は
薄板を成形雌型に確実に密着させることができ、複雑な
形状の成形品を得ることができる。又、成形されたシー
ト又は薄板の冷却中は、シート又は薄板が内壁から剥が
れない程度の真空圧によって吸引され、密着保持されて
いるため、次の効果も奏する。 (4) 空気吸引孔を塞いでいるシート又は薄板の一部分
が、空気吸引孔内に引込まれて突出した形状になった
り、或いは、破れたりする恐れがなくなる。 (5) 真空ポンプは成形に必要な真空圧を保持すればよ
く、真空ポンプの動作効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空成形装置の概略図である。

【図２】成形開始時の熱可塑性樹脂シートと成形雌型と
の関係を示す断面図である。

【図３】熱可塑性樹脂シートを成形雌型の凹部内に吸引
しているときの状態を示す断面図である。

【図４】熱可塑性樹脂シートが成形雌型の凹部の内壁に
密着したときの状態を示す断面図である。

【図５】成形雌型の凹部の内壁に熱可塑性樹脂シートを
密着させて冷却しているときの状態を示す断面図であ
る。

【図６】熱可塑性樹脂シートが圧縮空気によって成形雌
型から離れた状態を示す断面図である。

【図７】複数の凹部が形成された他の形状の成形雌型の
断面図である。

【図８】図７の成形雌型によって成形された成形品の断
面図である。

【図９】図７の成形雌型によって成形された他の成形品
の断面図である。

【図１０】従来の真空成形方法によって成形される熱可
塑性樹脂シートと成形雌型との関係を示す断面図であ
る。

【図１１】従来のプラグアシスタント成形方法によって
成形される熱可塑性樹脂シートと成形雌型との関係を示
す断面図である。

【図１２】従来の真空成形方法によって成形された成形
品の断面図である。

【符号の説明】

Ｗ 熱可塑性樹脂シート（シート） Ａ３ 空気 Ａ４ 残留空気 ４０ 吸引成形装置 ４１ 主真空用バルブ（バルブ） ４２ 副真空用バルブ（バルブ） ４３ 真空ポンプ ５０，１５０ 成形雌型 ５１，１５１ 凹部 ５２，１５２ 空気吸引孔 ５３，１５３ 内壁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性材からなる加熱されたシート又
   は薄板で覆われた成形雌型の凹部に形成された空気吸引
   孔から前記凹部内の空気を吸引して前記シート又は薄板
   を前記凹部の内壁に接近させた後、前記空気を吸引した
   ときの第１真空圧より低圧の第２真空圧で前記凹部内の
   残留空気を吸引し前記シート又は薄板を前記内壁に密着
   させ、さらに、前記内壁に密着した前記シート又は薄板
   を前記第２真空圧より圧力の高い第３真空圧で吸引しな
   がら冷却して前記シート又は薄板を所望の形状に成形す
   ることを特徴とする、吸引成形方法。
2. 【請求項２】 真空ポンプと、前記真空ポンプと成形雌
   型の凹部に形成された空気吸引孔との間に並列に接続さ
   れた単位時間当りの空気流量が異なる２つのバルブとを
   具えたことを特徴とする吸引成形装置。