JPH06278200A - 発泡ポリプロピレンシートの成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 加熱ゾーンＡで加熱されて波打った状態の発
泡ポリプロピレンシート３１を拡張ゾーンＣでその幅方
向に拡張してシート面を平坦にした後に、成形ゾーンＢ
で成形する。 【効果】 加熱ゾーンで波打った状態のシートを拡張し
て平坦にした後に成形するので、型内への引込み不良を
防止できる。シートの拡張力が確保され成形品の側壁部
の薄肉化を防止できる。従って、肉厚が均一で強度を有
し、かつ外観がきれいで品質のすぐれた成形品が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、発泡ポリプロピレン
シート（以下「シート」という）の成形方法に関し、詳
しくは成形不良を防止し強度および品質のすぐれた成形
品を得るための成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、発泡ポリプロピレンシートの
成形方法は、シートを搬送手段にて搬送し加熱ゾーンで
オーブンによって予め加熱し成形可能な状態に軟化し
て、次いで、成形ゾーンでこのシートを成形して成形品
を得る方法が知られている。搬送手段としては、例え
ば、シートの両端をクランプできるようにレール状に設
置したものが利用される。

【０００３】加熱ゾーンにおけるオーブンとしては、例
えば、シートとは非接触状態の赤外線ヒータ等の輻射加
熱によるものが利用される。成形ゾーンにおけるシート
の成形としては、例えば、雌型に真空機能を有する一対
の雌雄型からなるマッチモールド型が利用される。この
マッチモールド型を利用して成形することで成形品の肉
厚を規制し、よりシャープで外観の良い成形品を得るこ
とができる。加えて熱伝導の悪い発泡シートの成形時の
冷却を促進して成形サイクルを速め、その結果、生産性
を高めることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記成
形方法では、シートの両端が搬送手段でクランプされて
いるため加熱ゾーンにおいて加熱軟化されたシートは、
熱膨張し波打った状態になる。このようにシートに波打
った状態で次の成形ゾーンで成形すると、以下のような
成形不良が生じるという問題があった。

【０００５】シートが大きく波打っているためマッチモ
ールド型を用いて真空成形するときに、シートの引込み
バランスが悪くなる。また、このとき雌型の周でシート
をクランプしなければ、シートの波打った部分から真空
が漏れシートの引込みが不十分となる。その結果、この
シートを雌雄型で成形して得られた成形品は、肉厚が不
均一で強度に劣るものとなると共に、しわが付いた外観
の汚いものとなる。

【０００６】また、シートが大きく波打っていると、成
形時に、まず、波打った部分が延ばされることになり、
その抗張力が弱くなるため、特に成形品の側壁部が過剰
に延ばされ易くなる。その結果、このシートを雌雄型で
成形して得られた成形品は、側壁部の肉厚が薄くなると
ともに不均一となり、強度の劣るものとなる。そこで、
本発明の目的は、上記問題を解消し強度、品質ともにす
ぐれた成形品を得るための発泡ポリプロピレンシートの
成形方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明のシートの成形方法は、加熱軟化されたシー
トを成形する方法であって、加熱ゾーンで成形可能な状
態に加熱軟化して、シートの搬送方向と直交する幅方向
にシートを拡張した後、成形ゾーンで所望形状に成形す
ることを特徴とする。

【０００８】また、本発明は、上記成形ゾーンでは雌型
に真空機能を有する一対の雌雄型からなるマッチモール
ド型を用い、雌型にてシートを予め部分的あるいは完全
に予備成形した後、雄型をマッチングさせて成形するこ
とを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記構成からなる本発明のシートの成形方法に
よれば、加熱軟化されたシートは、その幅方向に拡張さ
れるためシートの波打った部分が全て引き延ばされてい
るので、マッチモールド型を用いて真空成形するときで
も、シートの引込みバランスを良くすることができる。

【００１０】また、このとき、シートによって雌型の開
口部に密着して塞ぐことができるので、真空が漏れるこ
となく確実にシートを型内に引き込むことができる。さ
らに、シートを拡張することで、その抗張力が確保され
成形時に成形品の側壁部のみが極端に引き延ばされるこ
とも防止できる。

【００１１】

【実施例】この発明の実施例を、添付図面を参照しなが
ら以下に説明する。図１は、この発明の一実施例に係る
発泡ポリプロピレンシート（以下「シート」という）の
成形方法を使用する成形ラインを示す概略側面図であ
り、図２は、その平面図である。

【００１２】図１，２に示した成形ラインは、シート３
１を成形可能な状態に加熱軟化する加熱ゾーンＡと、加
熱ゾーンＡの出口付近にシート３１の搬送方向に直交す
る幅方向に加熱軟化されたシート３１を拡張する拡張ゾ
ーンＣと、拡張ゾーンＣで拡張されたシート３１を成形
する成形ゾーンＢとを有する。そして、各ゾーンには、
シート３１の両端をクランプするレール状の搬送手段と
しての連続した搬送チェーン４０，４１，４２にて図中
の矢印方向にシート３１が搬送される。この搬送チェー
ン４０，４１，４２は、成形ゾーンＢでの成形ピッチに
合わせて間欠的に駆動される。また、この搬送チェーン
４０，４１，４２の幅間隔は、加熱ゾーンＡでは原反か
ら繰り出されたシート３１の幅に設置されており、拡張
ゾーンＣでは搬送方向に進むに連れてシート３１の拡張
幅に拡げられており、さらに成形ゾーンＢでは拡張され
たシート３１の幅に設置されている。

【００１３】シート３１の仕様としては、例えば、発泡
倍率が２〜８倍（密度換算にして０．４５〜０．１ｇ／
ｃｍ³ ）、厚みが１〜２．５ｍｍの単層シートや、この
シートの両面または片面に、厚みが０．０１５〜０．５
５０ｍｍの熱可塑性樹脂シートを積層した積層シート等
が使用される。加熱ゾーンＡは、原反３０から繰り出さ
れたシート３１を加熱するためのオーブン１０が備えら
れており、シート３１を成形可能な状態に加熱軟化する
ゾーンである。

【００１４】オーブン１０内には、シート３１に対して
非接触状態のヒータ１１が上下に備え付けられている。
このヒーター１１としては、例えば、遠赤外線ヒーター
等が使用され、ヒーター１１からの輻射熱によってシー
ト３１が成形可能な状態に加熱軟化される。このときの
ヒーター温度としては、シート３１が溶融することな
く、その加熱を短縮するために好ましくは、２２０〜２
６０℃程度に設定される。なお、ヒーター１１の温度
は、上下で異なっていてもよく、この場合、好ましくは
上側のヒーター１１の温度が高く設定される。上側のヒ
ーター温度を高く設定しておかないとオーブン１０内の
空気の対流によってシート３１の上面に熱が伝わり難く
なるおそれがある。

【００１５】シート３１の表面温度は、好ましくは１５
５〜１６０℃の範囲に保たれる。この表面温度が１５５
℃に満たない場合は、シート３１を成形する際にシート
３１の延びる割合が所々で異なって成形品に亀裂模様が
発生するおそれがあり、逆に、１６０℃を超える場合
は、シート３１自体が溶融して発泡層が破壊されて成形
品に薄肉な部分ができるおそれがある。

【００１６】オーブン１０内の雰囲気温度としては、１
５５〜２００℃、好ましくは、１５５〜１７５℃の範囲
に設定される。この雰囲気温度が１５５℃に満たない場
合は、空気の対流によってオーブン１０内の空気の流れ
が速くなってシート２１の表面温度を低下させることに
なり、逆に、２００℃を超える場合は、シート３１の軟
化速度が急激に上昇し過ぎて成形可能幅を見つけること
が困難になる。ここで、成形可能幅とは、成形可能な状
態に加熱軟化されたシート３１を成形したとき得られた
成形品の表面に亀裂模様や部分的に肉厚が薄くなる現象
が生じない加熱時間幅をいう。

【００１７】なお、上記各温度の調整は、上記ヒーター
１１とは別の加熱手段やオーブン１０の開閉等その他既
知の手段にて行うことができる。この加熱ゾーンＡによ
ってシート３１が成形可能な状態に軟化されるが、シー
ト面には波打った状態になっている。拡張ゾーンＣは、
加熱ゾーンＡの出口付近に設けられており、加熱軟化さ
れ波打った状態のシート面を平坦に均すため、搬送方向
に直交する幅方向にシート３１を拡張するゾーンであ
る。

【００１８】具体的には、図２に示すように、原反３０
から繰り出されるシート３１の幅に配置され、シート３
１の両端をクランプしているレール状の搬送チェーン４
０が、シート３１を幅方向に拡張するように、搬送方向
に進むに連れてそれぞれ外方へ拡げられている（同図
中、４１で示す）。搬送チェーン４１の幅は、シート３
１の拡張割合が、好ましくは原反から繰り出されたシー
ト３１の幅寸法の２〜６％になるように設定される。シ
ート３１の幅寸法の２％に満たない場合は、シート面の
波打ち状態を平坦に均すことができず、逆に、６％を超
える場合は、シート３１の弱い部分、即ち、延び易い部
分が過剰に延ばされ、得られる成形品の肉厚が不均一な
ものになるおそれがある。

【００１９】このようにして拡張ゾーンＣでは、加熱軟
化されたシート３１が搬送チェーン４１に搬送されるに
従い、幅方向にシート３１が徐々に拡張されることにな
る。即ち、この拡張ゾーンＣによって、加熱ゾーンＡで
加熱されて波打った状態のシート面が平坦になるようそ
の幅方向に引き延ばされる。成形ゾーンＢは、雌雄型か
らなる一対の成形型２０が備えられており、加熱ゾーン
Ａで加熱軟化され拡張ゾーンＣでシート面が平坦に均さ
れたシート３１を所望形状に成形するゾーンである。

【００２０】この成形ゾーンＢにおける搬送チェーン４
２の幅は、上述したように、拡張ゾーンＣで拡げられた
幅に保持されている。成形型２０は、雌型２１と雄型２
２とがシート３１に接触または接圧して成形品の肉厚を
均一にするマッチモールド型が採用される。また、成形
型２０は、真空成形できるように、雌型２１に真空吸引
管Ｐが取付られており、この真空吸引管Ｐは、図示して
いない真空ポンプと連結されている。成形型２０には、
互いに合致する凹部と凸部がそれぞれ９個ずつ形成さ
れ、同形の成形品３３が同時に９個成形される９個取り
のものである。この成形型２０は、コールドプレス用の
金型であり、金型温度は、室温〜約４０℃の範囲に保た
れている。雌型２１と雄型２２は、それぞれ進退自在な
シリンダ機構２３が取付けられており、このシリンダ機
構２３を駆動させることで、相対向する雌型２１と雄型
２２が上下動し嵌合または離型される。

【００２１】この成形ゾーンＢによって、シート３１に
成形品３３が形成される。次に、上記成形ラインによる
成形過程を説明する。図３は、上記加熱ゾーンＡおよび
拡張ゾーンＣにおける過程を、図４は、上記成形ゾーン
Ｂにおける過程をそれぞれ示した模式図である。図３に
示すように、原反３０から繰り出されたシート３１は、
その幅に対応したレール状の搬送チェーン４０で両端を
クランプして加熱ゾーンＡに間欠的に搬送される（同図
(1) 参照）。加熱ゾーンＡに搬送されたシート３１は、
上下に配置されたヒータ１１によって、成形可能な状態
になるよう加熱される。このとき、シート３１は、両端
が搬送チェーン４０にクランプされているため加熱され
るに従い膨張し中央付近がたわんでくる（同図(2) 参
照）。さらに、加熱されると、シート面が波打った状態
になる（同図(3) 参照）。そして、このシート面が波打
った状態のシート３１は加熱ゾーンＡの出口付近に設け
られた拡張ゾーンＣに搬送される。拡張ゾーンＣでは、
搬送チェーン４１の左右のレールが搬送方向に進むに従
い徐々に外方向に拡げられているので（図２参照）、波
打った状態のシート３１は、その搬送方向に直交する幅
方向に拡張される。これにより、シート面が平坦に均さ
れる。拡張されたシート３１は、この状態で搬送チェー
ン４２によって、成形ゾーンＢへ搬送される。

【００２２】図４に示すように、成形ゾーンＢに搬送さ
れたシート３１は、雌型２１と雄型２２の間に配置され
る（同図(5) 参照）。このとき、シリンダ２３が駆動
し、雌型２１と雄型２２が互いに接近すると同時に、雌
型２１に連結された真空ポンプも駆動しシート３１が雌
型２１内にバランス良くしかも良好に引き込まれる（同
図(6) 参照）。即ち、拡張ゾーンＣでシート面が平坦に
なるようシート３１が拡張されているので、シート３１
は雌型２１の開口部に対して密閉性が良いため、真空漏
れが防止されるからである。そしてさらに、雌型２１と
雄型２２が接近しシートを挟んで型締めされる。これに
より、シート３１が雌雄型２１，２２の型窩面に合致し
た形状に成形される（同図(7) 参照）。そして、シート
３１が成形された後、真空ポンプが停止すると共に、シ
リンダ２３が駆動しシート３１と雌雄型２１，２２が離
型される（同図(8) 参照）。なお、シート３１は、両端
が搬送チェーン４２にクランプされているので、雌雄型
２１，２２と良好に離型される。

【００２３】その後、個々の成形品３３ごとにカットさ
れて、図５に示すような成形品３３が製品として回収さ
れる。以上の工程を繰り返すことにより、原反３０から
繰り出されるシート３１から所望形状に形成された容器
等の成形品３３が製造される。このように、本発明の成
形方法によれば、加熱軟化されたシート３１は、拡張ゾ
ーンＣの搬送チェーン４１にて幅方向に拡張され波打っ
た部分が全て引き延ばされ平坦に均されるので、次の成
形ゾーンＢでマッチモールド型２０を用いて真空成形す
るとき、シート３１の引込みバランスが良い。また、シ
ート３１によって雌型２１の開口部に密着して略完全に
塞ぐことができるので、真空漏れすることなく確実にシ
ート３１を型内に引き込むことができる。さらに、シー
ト３１を拡張することで、その抗張力が確保され成形時
に成形品の側壁部のみが極端に引き延ばされることも防
止できる。従って、成形不良を起こすことなく、強度、
品質ともにすぐれた成形品３３が得られる。

【００２４】なお、本発明は、上記実施例に限定され
ず、例えば、搬送チェーン４０，４１，４２は連続した
ものでなく各ゾーンごとに分離されてあっても良い。ま
た、シートの拡張について搬送チェーン４１によらない
その他既知の拡張手段にて行っても良い。さらに、拡張
ゾーンＣでのシート３１の拡張は、搬送チェーン４１に
て搬送方向に進むに連れて徐々に行われているが、例え
ば、シート３１の拡張方向に搬送チェーン４１をスライ
ド自在にして一度に行うようにしてあっても良い。

【００２５】また、成形ゾーンＢにおける成形型２０
は、得られた成形品３３の絞り比、即ち、成形品３３の
開口直径と側壁の高さの比が１：０．５以上になる深絞
り成形用のものであっても良い。また、成形型２０に
は、シート３１の離型がより円滑に行われるようにシー
ト３１を一定位置に保持するクランプが内蔵してあって
も良い。さらに、成形型の凹凸部の面数としては、１個
であっても良く任意に選択できる。さらにまた、成形方
法としては、プラグアシスト成形や、雄型２２にも真空
吸引機能を有する両面真空成形、また、真空に代えて圧
空成形等その他の方法を採用することができる。

【００２６】その他に、成形ゾーンＢで成形品３３を成
形したシート３２が素早くかつ確実に冷却されるように
エアー等を上下から拭きかけるようにしてあっても良
い。次に、本発明につき、以下の比較試験を行った。試験例 図１，２で示した装置を用いて、以下の条件下にて図５
に示すサイズが１５８×１３０×４２（深さ）ｍｍの成
形品を製造した。 (1) シートの仕様 材質 ：発泡ポリプロピレンシート 発泡倍率：４．２（密度換算：０．２１ｇ／ｃｍ³ ） 幅 ：６３０ｍｍ 厚み ：１．５ｍｍ (2) 装置の仕様 加熱ゾーン オーブンの長さ ：３２００ｍｍ ヒーター仕様 ：遠赤外線ヒーター ヒーター温度 ：２３０℃ オーブン雰囲気温度：１７０℃ シート表面温度 ：１５５℃ 拡張ゾーン 拡張ゾーンの長さ ：１０５０ｍｍ 搬送チェーン幅 ：６３０→６５０ｍｍの拡張 成形ゾーン 成形方法 ：雌型真空引き付きマッチモールド成形 製品取数 ：９個比較例 搬送チェーン幅が６３０ｍｍの一定間隔のものである他
は、試験例と同様にして図５に示すサイズが５８×１３
０×４２（深さ）ｍｍの成形品を製造した。

【００２７】次いで、上記試験例および比較例について
以下の評価を行った。成形品肉厚評価 成形品の側壁部および側Ｒ部について、図５に示すＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの４か所の肉厚（ｍｍ）を測定した。また、
底部について、同図に示すＥの肉厚を測定した。なお、
上記各肉厚につき１ショットで成形された９個の成形品
の全部を測定した。成形品重量評価 成形品の重量（ｇ）について、１ショットで成形された
９個の成形品の全部を測定した。腰強度評価 図５に示すＡ，Ｃ部を内方へ１０ｍｍ圧縮した時の反発
力（ｇ）について、１ショットで成形された９個の成形
品の全部を測定した。

【００２８】上記成形品の肉厚を表１に、成形品の重量
および腰強度を表２に、範囲とその平均値として示し
た。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】表１の結果より、成形品の肉厚に関して、
従来方法による比較例のものは、肉厚が不均一なもので
あり、特に側壁部の肉厚が薄いため側Ｒ部との平均値の
差が１．１６ｍｍと大きいのに対し、拡張ゾーンを有す
る試験例のものは、比較例のものに比べて肉厚が均一な
ものであり、側壁部と側Ｒ部の肉厚の平均値の差が０．
４４ｍｍと小さいことが判った。

【００３２】表２の結果より、成形品の重量に関して、
比較例のものは、実施例に比較して重く真空成形が不充
分なまま雄型によって周囲より引き込んで、側壁部が薄
肉化し易いのに対し、実施例のものは、比較例に比べて
軽量であり、周囲よりシートの引込みが少ないものであ
り、側壁部や側Ｒ部の薄肉化が防止されることが判っ
た。

【００３３】成形品の腰強度に関して、比較例のもの
は、側壁部と側Ｒ部の肉厚差が大きいため弱いものであ
るのに対し、試験例のものは、側壁部と側Ｒ部の肉厚差
が小さいため比較例に比べて強いものであることが判っ
た。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、加熱軟
化されたシートをその搬送方向に直交する幅方向に拡張
した後に成形ゾーンで所望形状に成形する方法であるか
ら、シートの波打った部分が全て引き延ばされた状態で
成形することができる。これにより、成形ゾーンでは、
シートの引込みバランスが良く雌型から真空漏れするこ
ともなく確実にシートを型内に引き込むことができる。
また、シートの拡張力が確保されるので、成形品の側壁
部のみが極端に延ばされることもない。従って、肉厚が
均一で強度を有し、かつ外観がきれいな品質のすぐれた
成形品が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る発泡ポリプロピレンシ
ートの成形方法を使用した成形ラインの概略側面図であ
る。

【図２】図１に示した成形ラインの平面図である。

【図３】図１に示した加熱ゾーンおよび拡張ゾーンでの
過程を示す模式図である。

【図４】図１に示した成形ゾーンでの過程を示す模式図
である。

【図５】図１，２の成形ラインで得られた成形品を示す
図である。

【符号の説明】

Ａ 加熱ゾーン Ｂ 成形ゾーン Ｃ 拡張ゾーン Ｐ 真空吸引管 ３０ 原反 ３１，３２，３３ 発泡ポリプロピレンシート ４０，４１，４２ 搬送チェーン（搬送手段） ２０ 成形型 ２１ 雌型 ２２ 雄型

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱軟化されたシートを成形する方法であ
   って、加熱ゾーンで成形可能な状態に加熱軟化して、シ
   ートの搬送方向と直交する幅方向にシートを拡張した
   後、成形ゾーンで所望形状に成形することを特徴とする
   発泡ポリプロピレンシートの成形方法。
2. 【請求項２】上記成形ゾーンでは雌型に真空機能を有す
   る一対の雌雄型からなるマッチモールド型を用い、雌型
   にてシートを予め真空で部分的あるいは完全に予備成形
   した後、雄型をマッチングさせて成形することを特徴と
   する請求項１記載の発泡ポリプロピレンシートの成形方
   法。