JPH06368B2 - サ−モフオ−ミング成形方法および金型装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シート状体からキャップとか容器とかを成形
するサーモフォーミング成形方法と金型装置に関するも
ので、さらに詳言すれば、成形寸法精度が高いと共に肉
厚の均一な製品を成形することを目的としたものであ
る。

〔従来の技術〕

合成樹脂製シートからキャップとか容器とかを成形する
のにサーモフォーミング成形方法がよく知られている。

従来の、このサーモフォーミング成形方法は、圧空成形
により雄型だけで製品を成形する場合と、真空成形によ
り雌型だけで製品を成形する場合とがある。

雄型だけにより製品を成形する場合は、製品の内側の寸
法精度および形状が良く、これがためキャップの成形に
適している。

これに対し、雌型だけにより製品を成形する場合は、外
側の寸法精度および外観が良く、これがため容器の成形
に適している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、サーモフォーミング成形方法は、雄型を使
用するか、雌型を使用するかによって、その特徴が大き
く相違するものとなっているのであるが、この相違によ
って製品に対して大きな不満の生じることがあつた。

えば、雄型だけを使用してサーモフォーミング成形した
場合には、確かに前記した如く、内側の寸法精度が良い
ものとなるが、外側の寸法精度が、シート体の厚さとか
成形温度等の条件により大きくバラツクことになり、一
定寸法および形状での成形が難かしく、さらに製品がキ
ャップ体の場合、キャップの頂板部分となるシート体部
分が雄型に最先に接触して冷却固化され、次いでキャッ
プの周壁を形成する部分が延伸成形されることになるた
めに、成形されたキャップの周壁部分が頂壁部分に比べ
て極端に肉薄になってしまい、例えばこのキャップがネ
ジキャップである場合には、機械的外力の強く作用する
周壁の機械的強度を充分に得ることができなくなると云
う重大な不都合が生じていた。

また、反対に、雌型だけを使用してサーモフォーミング
成形した場合には、確かに前記した如く、外側の成形寸
法精度が良いと共に外観の良い製品を得ることができる
のであるが、内側の成形寸法精度が、シート体の厚さと
か成形温度等の条件により大きくバラツクことになるの
で、ネジキャップの如く、他の物品に被嵌状に組付くた
めの螺条を内面に形成しなければならない製品の成形に
は全く不適当であった。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明は、上記した従来例における問題点および不都合
そして不満を解消すべく創案されたもので、雌型を使用
してのサーモフォーミング成形の利点を、雄型を使用し
てのサーモフォーミング成形に効果的に結びつけたもの
である。

以下、本発明を、本発明の一実施例を示す図面を参照し
ながら説明する。

本発明によるサーモフォーミング成形方法は、所定温度
に加熱された合成樹脂製シートＳを、このシートＳとほ
ぼ同温に加熱保温された雌型１により１次成形品S1に真
空成形方法で成形し、この１次成形品S1を真空成形した
雌型１に雄型５を組付けて型締めした後に、前記した１
次成形品S1を雄型５を成形金型として圧空成形により２
次成形品S2に成形し、この２次成形品S2の冷却固化達成
後に、この２次成形品S2をシート本体S4から切断分離さ
せて製品S3の成形を完了するものである。

１次成形品S1に成形されるシートＳの加熱温度は、この
シートＳを成形している合成樹脂材料の物性に従って決
定されるもので、このシートＳを熱成形できる温度に設
定されている。

また、このシートＳとほぼ同温に加熱保温された雌型１
の温度は、必ずしもシートＳと同一温度でなければなら
ないと云うことはなく、シートＳの熱成形できる温度範
囲であれば良いのであるが、雌型１による成形に引き続
いて行なわれる雄型５による成形操作を考慮すると、シ
ートＳの熱成形できる温度範囲のうち、やや低い方の範
囲にあることが望ましい。

この雌型１による１次成形品S1の成形に際して、１次成
形品S1に成形されるシートＳ部分は、雌型１の成形型部
２に、この成形型部２内の負圧に引かれてその全域をほ
ぼ均一に延伸させながら侵入位置し、ついには成形型部
２の成形型面に、その全域で密接触して１次成形品S1に
成形されるので、成形された１次成形品S1の肉厚はその
全域でほぼ均一となる。

このように、１次成形品S1の肉厚は、その全域でほぼ均
一となっているので、雄型５を使用してこの１次成形品
S1から圧空成形される２次成形品S2は、１次成形品S1か
ら２次成形品S2への変形量が少ないこともあって、その
全域の肉厚がほぼ均一なものとなったままとなる。

また、この１次成形品S1を２次成形品S2に圧空成形する
に際して、雌型１の加熱保温によって１次成形品S1は、
熱成形できる温度に加熱保持されていることになり、こ
のため１次成形品S1の真空成形から、引き続いて２次成
形品S2の成形操作を連続して達成することができる。

このようにして、雄型５により圧空成形された２次成形
品S2は、冷却固化された後に離型され、シート本体S4か
ら切断されて製品S3となる。

この上記した本発明方法を実施する金型装置の構成とし
ては種々考えられるところであり、その構造が限定され
るものではないのであるが、本発明方法を実施するのに
最も適していると思われる一例を以下に説明する。

すなわち、このサーモフォーミング成形金型装置は、成
形型部６内に冷却機能部分７を位置させた雄型５と、こ
の雄型５の成形型部６の高さ幅とほぼ等しい深さ幅を有
しかつ雄型５の成形型部６の外径よりも大きな内径を有
する成形型部２を有し、またこの成形型部２の成形型面
に開放した通気孔３を有すると共に加熱機能部分４を設
けた雌型１とから構成されている。

雄型５の成形型部６の外周面には、アンダーカット用の
凹凸条もしくは螺子凹凸条が附形されているのが一般で
あり、雌型１の成形型部２の成形型面には、このような
凹凸部分は附形されておらず、単純な平滑面となってい
る。

これは、前記した本発明方法から明らかな如く、雌型１
は予備成形品成形用の金型であり、雄型５は製品S3成形
のための最終金型であることから当然のことである。

雌型１に設けられた通気孔３は、雌型１を真空成形の成
形型として作用させると共に、圧空成形の治具として機
能させるためのもので、１次成形品S1成形時には、この
通気孔３を通して成形型部２が形成する成形型面とシー
トＳとの間に形成される空間に対するバキューム作用を
行ない、２次成形品S2成形時には、この通気孔３を通し
て１次成形品S1を雄型５の成形型部６表面に強力に押付
ける圧空を供給する部分となっている。

雌型１の成形型部２の深さと、雄型５の成形型部６の高
さとはほぼ同じ値になっているが、厳密に云うならば、
雌型１と雄型５とを型締めした際に、雄型５の成形型部
６の頂面と雌型１の成形型部２の底面との間に１次成形
品S1の頂壁部分が両者に押圧されることなく軽く接触す
る程度に位置することができる値に設定されている。

〔実施例〕

図示実施例は、ネジキャップである製品S3を成形する場
合を示すもので、雌型１の成形型部２の成形型面は、下
方に拡がった円錐形状の周面と平坦な底面とを有する凹
部形状をしており、これに対し雄型５の成形型部６の成
形型面は、頂面の平坦な円柱体の外周面に螺条を突条設
した形状となっており、成形型部２の成形型面の底面の
径に対して成形型部６の成形型面の頂面の径は、わずか
に小さい値、すなわち１次成形品S1の肉厚分だけ小さい
値に設定されている。

まず、第１図に示す如く、離型した状態にある雌型１と
雄型５との間に所定温度に加熱されたシートＳが供給さ
れる。

この際、雌型１は、一体的に組付けた加熱機能部分４に
よって、予めこの供給されてきたシートＳとほぼ同温に
加熱保持されている。

シートＳが供給されたならば、雌型１をシートＳに対し
て相対的に下降変位させて、その下面をシートＳに密接
させた状態で、第２図に示す如く、通気孔３を通してバ
キューム作用を施し、もって成形型部２に対向したシー
トＳ部分を１次成形品S1に真空成形する。

この際、１次成形品S1は、真空成形されたものであるの
で、その肉厚はほぼ均一であるが、厳密に云うならば、
頂壁部分が周壁部分に比べてわずかに肉薄となってい
る。

しかしながら、この雌型１により真空成形が、雌型１全
体がシートＳとほぼ同温に保温された状態で行われるも
のであることから、１次成形品S1の周壁部分も充分に延
び変形し易い状態に保持されていることになり、これが
ため１次成形品S1の頂壁部分と周壁部分とにはほとんど
延伸量に差が生じないこととなって、従来の如く、頂壁
の肉厚が周壁の肉厚に比べて極端に小さくなると云う不
都合を生じることはない。

１次成形品S1の真空成形操作と同時に、または１次成形
品S1の真空成形操作の完了と同時に、雌型１に対して雄
型５を相対的に上昇移動させて、雌型１と雄型５とを型
締めする。

この雌型１と雄型５との型締め達成の時点において、１
次成形品S1と雄型５の成形型部６の成形型面との間に
は、わずかな間隙が形成されている。

そして、この時点において、１次成形品S1は、雌型１の
温度によって、熱成形可能な温度に保温保持された状態
のままである。

雌型１に対する雄型５の型締めが達成されたならば、第
３図に示す如く、それまでバキューム機能部分（図示省
略）に接続されていた通気孔３を圧空機能部分（図示省
略）に切換え接続し、１次成形品S1を雄型５の成形型部
６に押付けて２次成形品S2に圧空成形する。

この２次成形品S2の圧空成形に際して、雄型５はすでに
その冷却機能部分７によって充分に冷却されているの
で、２次成形品S2は、この雄型５からの冷却によって冷
却固化して一定の形状に安定する。

圧空成形により１次成形品S1を２次成形品S2に成形し、
この２次成形品S2の雄型５による冷却固化が完了したな
らば、通気孔３の圧空機能部分との接続を断った状態
で、第４図に示す如く、雄型５を２次成形品S2と一体に
雌型１から離型する。

この際、２次成形品S2は、その周壁に附形された螺条等
の作用によって、必ず雄型５側に附着して、雄型５と一
体となって雌型１から離型する。

雌型１からの離脱が達成されたならば、第５図に示す如
く、雄型５を回転下降させる等して、雄型５から２次成
形品S2とシート本体S4との一体物を離型させ、次いで雄
型５から離型された２次成形品S2を、第６図に示す如
く、シート本体S4から切断分離して製品S3の成形を完了
する。

〔発明の効果〕

このように、本発明は、加熱保温した雌型１により１次
成形品S1を真空成形し、この１次成形品S1を圧空成形に
よりほとんど延伸変形を与えることなく２次成形品Ｓ２
に成形するので、その成形操作が極めて円滑にかつ連続
的に達成することができ、これによって真空成形操作と
圧空成形操作との組合せによる操作上の繁雑さをほとん
ど生じさせることなく円滑な成形操作を得ることができ
ることになる。

また、所定温度に加熱保温された雌型１によって１次成
形品S1を真空成形することによって、全体がほぼ均一な
肉厚の１次成形品S1を成形し、この１次成形品S1をほと
んど延伸変形を与えることなく圧空成形により２次成形
品S2に成形するので、全体の肉厚がほぼ均一な製品S3を
得ることができることになる。

さらに、２次成形品S2は、１次成形品S1からほとんど延
伸変形を受けることなく圧空成形されるものとなるの
で、極めて変形し易い状態のまま最終形状に成形される
ことになり、これがため内周面側は当然のこととして、
外周面側の寸法精度および形状も極めて高い精度で成形
することができることになる。

またさらに、熱制御に関して、雌型１は加熱保温だけを
行なえば良く、また雄型５は冷却だけを行なえば良いの
で、面倒な熱制御を単純にかつ簡単に達成でき、これに
よつて良質な製品S3を成形することができることにな
る。

以上の説明から明らかな如く、本発明は、良質な製品を
得ることができると共に、この良質な製品を簡単でかつ
円滑でさらに確実な操作で得ることができ、さらに製品
成形のための装置の操作制御も簡単である等多くの優れ
た効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施例を示す縦断面図で、第１図は
成形操作前における雌型と雄型とそしてシートとの相互
位置関係を示し、第２図は雌型による１次成形品の真空
成形操作時の状態を示し、第３図は雄型による２次成形
品の圧空成形操作時の状態を示し、第４図は雄型および
２次成形品の雌型からの離型状態を示し、第５図は２次
成形品の雄型からの離型状態を示し、そして第６図は２
次成形品である製品のシート本体からの切断分離状態を
示している。 符号の説明 １；雌型、２；成形型部、３；通気孔、４；加熱機能部
分、５；雄型、６；成形型部７；冷却機能部分、Ｓ；シ
ート、S1；１次成形品、S2；２次成形品、S3；製品、S
4；シート本体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定温度に加熱されたシートを、該シート
   とほぼ同温に加熱保温された雌型により真空成形して１
   次成形品を成形し、該１次成形品を真空成形した雌型に
   雄型を組付けて型締めした後、前記１次成形品を前記雄
   型を成形金型として圧空成形して２次成形品に成形し、
   該２次成形品の冷却固化達成後に、該２次成形品をシー
   ト本体から切断分離させて製品の成形を完了するサーモ
   フォーミング成形方法。
2. 【請求項２】成形型部内に冷却機能部分を位置させた雄
   型と、該雄型の成形型部の高さ幅とほぼ等しい深さ幅を
   有しかつ前記雄型の成形型部の外径よりも大きな内径を
   有する成形型部を有し、また該成形型部の成形型面に開
   放する通気孔を有すると共に加熱機能部分を設けた雌型
   とから成るサーモフォーミング成形金型装置。