JPH10166436A - 熱可塑性樹脂シ−トの熱成形方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂シ−トの熱成形時、製品の肉厚が均一と
なり、部分的に偏肉を生じることがなく、製品底部や側
面部の凹凸形状や、絞り出しが容易に成形可能で、しか
も、製品表面の品質に優れる製品が得られる樹脂シ−ト
の熱成形方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 樹脂シ−トの周縁部を、該樹脂シ−トの
厚みにより少し広い間隔をもって上下の押さえ板で挟
み、その後、前記樹脂シ−トの端部をシ−トクランパか
ら開放し、プラグを下降させて前記樹脂シ−トの周縁部
を上下の押さえ板間で滑らせながら前記樹脂シ−トを押
し下げ、次いで、前記上下の押さえ板で樹脂シ−トの周
縁部を固定し、上下の押さえ板を下降させた後、真空及
び／又は圧空成形を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂シ−
トあるいは熱可塑性樹脂を主構成材料とする繊維強化複
合材シ−ト（繊維には、長繊維、短繊維の他パウダ−も
含む）の熱成形方法及びその装置に関し、特に、真空，
圧空で最終製品を成形する熱可塑性樹脂シ−トの熱成形
方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来の熱可塑性樹脂シ−トの熱成形方法と
して、樹脂シ−トの２辺をそれぞれ把持するクランプ材
のうち、少なくとも一方のクランプ材を他方のクランプ
材に向けて移動させることにより、樹脂シ−トを真空成
形型の上部に凹状に撓ませ真空成形する方法が提案され
ている（特開平８−１３２５１８号公報）。

【０００３】また、別の熱成形方法として、ホルダに樹
脂シ−トの周縁部を載置した後、該樹脂シ−トの周縁部
を前記ホルダとメス金型の周縁部とである所定圧で挟持
し、その後、オス型をメス金型内に押し込み樹脂シ−ト
をメス金型内に絞り込ませる。この際、樹脂シ−トの周
縁部は、ホルダとメス金型の周縁部との間を滑りながら
移動する。その後、ホルダとメス金型との挟持力を増加
させて金型内を密閉にし、樹脂シ−トの真空・圧空成形
を行う方法が提案されている。（特公昭６３−２６６８
９号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
熱成形方法では、樹脂シ−トの撓み分だけしか型内に樹
脂シ−トを取込むことができず、また、真空成形時には
完全に樹脂シ−トの周辺部を封止固定するため、結局、
樹脂シ−トの伸び量が大きく、そのため製品の肉厚が薄
くなり、特に深絞り度の大きい形状に対しては、充分な
強度を得ることができない場合がある。

【０００５】また、後者の熱成形方法では、樹脂シ−ト
の周縁部がホルダとメス金型の周縁部との間で滑りなが
らメス金型内に引き込まれて、樹脂シ−トを成形するの
で、前者の熱成形方法に比べ樹脂シ−トの伸びが少なく
なるという利点を有している。しかし乍ら、樹脂シ−ト
の周縁部をホルダとメス金型の周縁部とで挟持する際、
その挟持力を圧力制御で行っているので、樹脂シ−トの
引き込み量の制御及び樹脂シ−トのしわの発生を防止す
るのが困難であった。

【０００６】その原因として、樹脂シ−トの周縁部がホ
ルダとメス金型の周縁部とで隙間なく挟持されているの
で、その挟持力を強くすると、樹脂シ−トがホルダ−と
メス金型の周縁部の間で滑らなくなり、樹脂シ−トが部
分的に伸びるという問題があった。そこで、樹脂シ−ト
が滑りやすい挟持力に設定すると、メス金型内に樹脂シ
−トが引き込まれるにつれて、樹脂シ−トの周縁部に発
生するしわの撓み力によりホルダとメス金型の周縁部の
間隔が広がり、樹脂シ−トにしわが発生するという問題
があった。

【０００７】以上はいずれも均一な肉厚の成形品を得る
ための熱可塑性樹脂シ−トの熱成形法に関するものであ
るが、内容的には樹脂シ−トを凹状に撓ませるための機
構が複雑であり、しかも、樹脂シ−トに伸びが発生する
という問題があった。また、樹脂シ−トを引き込みなが
ら成形する方法もあるが、樹脂シ−トの周縁部を部材で
隙間なく挟持しているので、しわが発生したり伸びが発
生したりするという問題があった。

【０００８】本発明は、上記状況に鑑みて、熱可塑性樹
脂シ−トあるいは熱可塑性樹脂を主構成材料とする繊維
強化複合材シ−トの熱成形時、製品の肉厚が均一とな
り、部分的に偏肉を生じることがなく、製品底部や側面
部の凹凸形状や、絞り出しが容易に成形可能で、しか
も、製品表面の品質に優れる製品が得られる樹脂シ−ト
の熱成形方法及びその装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的を達成するために、 （１）熱可塑性樹脂シ−トの熱成形方法において、加熱
軟化した樹脂シ−トを、該樹脂シ−トの少なくとも対向
する２辺の端部をシ−トクランパでクランプして熱成形
装置に搬入した後、前記樹脂シ−トの周縁部を、該樹脂
シ−トの厚みより少し広い間隔をもって上下の押さえ板
で挟み、その後、前記樹脂シ−トの端部をシ−トクラン
パから開放し、プラグを下降させて前記樹脂シ−トの周
縁部を上下の押さえ板間で滑らせながら前記樹脂シ−ト
を押し下げ、次いで、前記上下の押さえ板で樹脂シ−ト
の周縁部を固定し、上下の押さえ板を下降させた後、真
空及び／又は圧空成形を行うようにしたものである。 （２）熱可塑性樹脂シ−トの熱成形方法において、前記
下押さえ板が上昇し、前記上押さえ板が下降して、前記
樹脂シ−トを該シ−トの厚みより少し広い間隔をもって
上下の押さえ板で挟むようにしたものである。 （３）熱可塑性樹脂シ−トの熱成形方法において、前記
樹脂シ−トの周縁部を固定した状態で、上下の押さえ板
が下降した際、上押さえ板とメス型とで前記樹脂シ−ト
を挟むことにより圧空および真空引きのシ−ル性を向上
させるようにしたものである。 （４）熱可塑性樹脂シ−トの熱成形方法において、シ−
ト成形終了後、製品取出を下押さえ板を上昇させること
で、エジェクタ−代わりに使用するようにしたものであ
る。 （５）熱可塑性樹脂シ−トの熱成形装置において、メス
型と、該メス型に対向して昇降可能に設けられた圧空用
型枠と、該圧空用型枠の下部に設けられ、開口部を有す
る上押さえ板と、伸縮部材の下部に設けられ前記開口部
を出入するプラグと、前記メス型に対し昇降可能に設け
られ、前記上押さえ板と対向し開口部を有する下押さえ
板と、前記上押さえ板の昇降位置を検出する検出手段と
を有する。 （６）熱可塑性樹脂シ−トの熱成形装置において、前記
メス型の上端外側に切欠部を設け、前記上押さえ板の開
口部を前記切欠部に収まるように形成されているもので
ある。

【００１０】成形の対象シ−トとしては、熱可塑性樹脂
シ−ト、あるいは熱可塑性樹脂を主構成材料とする繊維
強化複合材シ−ト（繊維には、長繊維、短繊維の他パウ
ダ−も含む）を使用する。熱可塑性樹脂シ−トあるいは
熱可塑性樹脂を主構成材料とする繊維強化複合材シ−ト
の熱成形時、製品の肉厚が均一となり部分的に偏肉を生
じず、また、製品表面の品質に優れた製品を成形するこ
とが可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明
の第１実施例を示す樹脂シ−トの熱成形装置の断面図で
ある。１は熱成形装置の下部フレ−ムで、上面にはメス
型２が載置されている。メス型２は、その内部に空胴部
３を有し、該空胴部３とメス型２の内壁面とが通じる穴
４を有している。また、空胴部３には、穴１９を介して
図示しない真空ポンプが接続されている。

【００１２】５は上部フレ−ムで、下部フレ−ム１と対
向する位置に設けられている。６は圧空用型枠で、上部
フレ−ム５に伸縮部材（油圧シリンダ又はスクリュ−ジ
ャッキ等で、以下、上駆動シリンダと称することとす
る）７を介して昇降可能に支持されている。圧空用型枠
６の下端には、後述するプラグ１０が出入する開口部
８′を有する上押さえ板８が設けられている。また、圧
空用型枠６は、プラグ１０が出入りする開口部８′を除
いて気密状態であり、圧空が外部にもれない構造になっ
ており、図示しないコンプレッサが穴９を介して接続さ
れている。

【００１３】１０は圧空用型枠６の上部に伸縮部材（以
下、プラグ駆動用シリンダと称することとする）１１を
介して取付けられたプラグで、その内部に空胴部１２を
有し、該空胴部１２とプラグ１０の表面とが通じる穴１
３を有している。１４は下押さえ板で、メス型２が貫通
できる開口部１４′を有し、前記上押さえ板８と対向し
て設けられている。下押さえ板１４は、下部フレ−ム１
に伸縮部材（以下、下駆動用シリンダと称することとす
る）１５を介して昇降可能に支持されている。

【００１４】１６は樹脂シ−トをクランプするシ−トク
ランパで、１７は熱可塑性樹脂シ−ト、あるいは熱可塑
性樹脂を主構成材料とする繊維強化複合材シ−ト（繊維
には、長繊維、短繊維の他パウダ−も含む）等の樹脂シ
−トである。１８は上押さえ板８のストロ−クを検知す
る検出器である。なお、上駆動用シリンダ７自体でその
ストロ−クを検知できれば、上記検出器１８は不要であ
る。なお、下押さえ板１４は下駆動用シリンダ１５のス
トロ−クエンドで樹脂シ−ト１７が載置できる位置にな
る。

【００１５】図２はメス型２の上端部の拡大図である。
シ−ト成形時、樹脂シ−ト１７の周辺部を完全に封止固
定することを目的に、メス型２の上端外側に切欠部２′
を設けている。そして、前記封止固定するために、上押
さえ板８の開口部８′は、切欠部２′に収まる様な大き
さに形成されている。上押さえ板８を下降させて樹脂シ
−ト１７を上押さえ板８とメス型２の切欠部２′とで挟
みつけることでシ−ルを完全に行うことができる。

【００１６】勿論、図３に示す様に、切欠部２′を設け
ず、上押さえ板８の開口部８′をメス型８に貫通できる
大きさに形成しておいてもよい。この場合も、樹脂シ−
ト１７の端部をメス型２の上端より下方に下げることに
より、樹脂シ−ト１７がメス型２の上端外側で折り返り
シ−ルを完全に行うことができる。

【００１７】次に熱成形の工程について図４を参照しな
がら詳細に説明する。まず、図４（ａ）に示すように、
成形可能な温度まで加熱された樹脂シ−ト１７の対向す
る２辺の端部を、シ−トクランパ１６でクランプしてメ
ス型２とプラグ１０との間に搬入する。次に、図４
（ｂ）に示すように、下駆動用シリンダ１５の伸張によ
り下押さえ板１４が上昇し、樹脂シ−ト１７に接する所
で停止させた後、上駆動用シリンダ７の伸張により圧空
用型枠６が下降し、上押さえ板８が樹脂シ−ト１７に対
し所定のクリアランスを保った位置で停止する。この状
態で、シ−トクランパ１６を開く。

【００１８】ここで、重要なことは、下押さえ板１４の
上面に対して上押さえ板８の下面が樹脂シ−ト１７の厚
みより大きい間隔をおいて停止することにある。これ
は、樹脂シ−ト１７と上押さえ板８との間に所定のクリ
アランスを保つためである。もし、上押さえ板８と樹脂
シ−ト１７の間隔が零であれば、樹脂シ−ト１７が上下
の押さえ板８，１４に密着した状態になり、樹脂シ−ト
１７と上下の押さえ板８，１４との摩擦抵抗が大にな
る。その結果、プラグ１０が下降した時、樹脂シ−ト１
７が伸びてしまう。

【００１９】次に、図４（ｃ）に示すように、プラグ駆
動用シリンダ１１の伸張によりプラグ３が下降し、樹脂
シ−ト１７をメス型２方向に押し下げた後、上駆動用シ
リンダ７の伸張により上押さえ板８を下降させて下押さ
え板１４とで完全に樹脂シ−ト１７周縁部を封止固定す
る。

【００２０】次いで、上下の押さえ板８，１４とで完全
に樹脂シ−ト１７の周縁部を封止固定した状態で、上下
の駆動用シリンダ７，１５の伸張，収縮により上下の押
さえ板８，１４を下降させる。ここでの工程が本発明の
ポイントであり、上押さえ板８と樹脂シ−ト１７とを所
定のクリアランスを保っているので、樹脂シ−ト１７を
プラグ１０を使用して押し下げた際、所定のクリアラン
スにより樹脂シ−ト１７が上下の押さえ板８，１４から
滑りシ−ト自体余り伸びない。しかも、上下の押さえ板
８，１４の間隔が変わらないので、しわの発生を防止す
ることができる。なお、プラグ１０の下降ストロ−ク
は、樹脂シ−ト１７の圧空・真空成形時において、プラ
グ下端がメス型２の表面に対し樹脂シ−ト１７の厚みよ
り大きく間隔があくように設定される。ことにより、樹
脂シ−ト１７の上面に型あとがつかない。

【００２１】更に、図４（ｄ）に示すように、上下の押
さえ板８，１４をメス型２まで下降させて、メス型２の
穴４より真空引を行い、且つ、圧空用型枠６の穴９又は
プラグ１０の穴１３より圧空を吹き出させて樹脂シ−ト
１７の成形を行う。なお、前記真空引のみ又は前記圧空
のみで成形を行ってもよい。ここでの工程において、樹
脂シ−ト１７の端部をメス型２の上端より下方に押し下
げているので、樹脂シ−ト１７周縁部に張力を加えるこ
とができ、製品端部のコ−ナ出しが容易に行え、またシ
−ト端部のシ−ルが完全に行える。

【００２２】次に図４（ｅ）に示すように、圧空用型枠
６内のエア圧力を開放後、樹脂シ−ト１７の成形が終了
した段階で、まず上駆動用シリンダ７の収縮により上押
さえ板８及びプラグ１０を上昇させる。そして、図４
（ｆ）に示すように下駆動用シリンダ１５の伸張により
下押さえ板１４を上昇させて製品を取り出す。この際、
下押さえ板１４をエジェクタ−代わりに使用する事で製
品取出を容易に行える。

【００２３】前記した成形工程で重要なことは、図４
（ｂ）において、下押さえ板１４が上昇し樹脂シ−ト１
７を迎えて行く事で、樹脂シ−ト１７の位置決めが可能
となり、また、上押さえ板８と下押さえ板１４との間
に、樹脂シ−ト１７の厚みの１５０〜３００％程度のク
リアランスを持たせ、樹脂シ−ト１７に無理な力を加え
ることなく、また、しわの発生を押さえながら、プラグ
１０により下方へ押し下げる点である。さらに、図４の
（ｆ）において、製品取出しに下押さえ板１４をエジェ
クタ−代わりに使用することができる。また、オス型を
使用せず真空もしくは圧空による加圧成形のため、内側
が製品面であるような場合に、製品面に型のあとがつか
ず、従って、表面状態の優れた製品を得ることができ
る。

【００２４】なお、図１に示す実施例では、下駆動用シ
リンダ１５を下部フレ−ム１に設けたが、図５に示す如
くメス型２の側壁に設けてもよい。図１の実施例の場
合、メス型２の外形が変われば下駆動用シリンダ１５の
取付位置を変更したり、下押さえ板を取替える必要があ
るが、この場合、メス型２の外形が変更になっても、下
駆動用シリンダ１５はメス型２にセットされているので
上記のような問題はない。そして、金型交換を迅速に行
うことができる。また、図１の実施例では、プラグ駆動
用シリンダ１１を圧空用型枠６に設けたが、図６に示す
如く上部フレ−ム５に設けてもよい。この場合、圧空用
型枠６にプラグ駆動用シリンダ１１のピストンが貫通
し、その貫通部を完全にシ−ルする必要がある。また、
圧空用型枠６が下降する際、プラグ１０を圧空用型枠６
と同速で下降させる必要がある場合は、圧空用型枠６と
同期させる必要がある。

【００２５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）樹脂シ−トの周縁部を上下の押さえ板で該樹脂シ
−トの厚みより少し広い間隔をもって挟み、その状態で
プラグにより樹脂シ−トを下方に押し下げるので、樹脂
シ−トの周縁部が容易に上下の押さえ板間を滑り樹脂シ
−トの伸びが少なくなり板厚の均一な製品が得られる。 （２）樹脂シ−トの周縁部は、上下の押さえ板間を滑る
につれてしわが発生する。しかし、上下の押さえ板の間
隔は一定であるので、樹脂シ−トの周縁部にはその間隔
以上のしわは発生しない。このため、深絞り形状の製品
でもしわのない成形ができる。 （３）樹脂シ−トの端部をメス型の上端より下方に下げ
ることにより、真空引き及び圧空時のシ−ル性がよくな
り、しかも、製品端部のコ−ナ出しが容易にできる。特
に、シ−ル性については、メス型の上端外側に形成され
た切欠部と上押さえ板とで樹脂シ−トを挟むとよい。 （４）オス型を使用せず、真空もしくは／または圧空に
よる加圧成形のため、内側が製品面である様な場合、製
品面に型のあとがつかず、従って、表面状態の優れた製
品を得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す樹脂シ−トの熱成形
装置の断面図である。

【図２】メス型の上端部の拡大図で、メス型の上端外側
に切欠部が形成されている図である。

【図３】メス型の上端部の拡大図で、メス型の上端外側
に切欠部が形成されていない図である。

【図４】本発明の樹脂シ−トの熱成形の工程断面図であ
る。

【図５】下駆動用シリンダをメス型の側壁に設けた図で
ある。

【図６】プラグ駆動用シリンダを上部フレ−ムに設けた
図である。

【符号の説明】

１ 下部フレ−ム ２ メス型 ５ 上部フレ−ム ６ 圧空用型枠 ７ 伸縮部材（上駆動用シリンダ） ８ 上押さえ板 １０ プラグ １１ 伸縮部材（プラグ駆動用シリンダ） １４ 下押さえ板 １５ 伸縮部材（下駆動用シリンダ） １６ シ−トクランパ １７ 樹脂シ−ト １８ 検出器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱軟化した樹脂シ−トを、該樹脂シ−
   トの少なくとも対向する２辺の端部をシ−トクランパで
   クランプして熱成形装置に搬入した後、前記樹脂シ−ト
   の周縁部を、該樹脂シ−トの厚みより少し広い間隔をも
   って上下の押さえ板で挟み、その後、前記樹脂シ−トの
   端部をシ−トクランパから開放し、プラグを下降させて
   前記樹脂シ−トの周縁部を上下の押さえ板間で滑らせな
   がら前記樹脂シ−トを押し下げ、次いで、前記上下の押
   さえ板で樹脂シ−トの周縁部を固定し、上下の押さえ板
   を下降させた後、真空及び／又は圧空成形を行うことを
   特徴とする熱可塑性樹脂シ−トの熱成形方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の熱可塑性樹脂シ−トの熱
   成形方法において、前記下押さえ板が上昇し、前記上押
   さえ板が下降して、前記樹脂シ−トを該シ−トの厚みよ
   り少し広い間隔をもって上下の押さえ板で挟むことを特
   徴とする熱可塑性樹脂シ−トの熱成形方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の熱可塑性樹脂シ−トの熱
   成形方法において、前記樹脂シ−トの周縁部を固定した
   状態で、上下の押さえ板が下降した際、上押さえ板とメ
   ス型とで前記樹脂シ−トを挟むことにより圧空および真
   空引きのシ−ル性を向上させることを特徴とする熱可塑
   性樹脂シ−トの熱成形方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の熱可塑性樹脂シ−トの熱
   成形方法において、シ−ト成形終了後、製品取出を下押
   さえ板を上昇させる事で、エジェクタ−代わりに使用す
   ることを特徴とする熱可塑性樹脂シ−トの熱成形方法。
5. 【請求項５】 メス型と、該メス型に対向して昇降可能
   に設けられた圧空用型枠と、該圧空用型枠の下部に設け
   られ、開口部を有する上押さえ板と、伸縮部材の下部に
   設けられ前記開口部を出入するプラグと、前記メス型に
   対し昇降可能に設けられ、前記上押さえ板と対向し開口
   部を有する下押さえ板と、前記上押さえ板の昇降位置を
   検出する検出手段とを有することを特徴とする熱可塑性
   樹脂シ−トの熱成形装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の熱可塑性樹脂シ−トの熱
   成形装置において、前記メス型の上端外側に切欠部を設
   け、前記上押さえ板の開口部を前記切欠部に収まるよう
   に形成されていることを特徴とする熱可塑性樹脂シ−ト
   の熱成形装置。