JPH1058535A - 熱可塑性樹脂シートの熱成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性及び成形品外観に優れ、かつ耐衝撃性
や機械的強度などの特性の優れた成形品を安定して生産
性高く製造することができる装置を提供する。 【解決手段】 少なくとも一軸方向に延伸された熱可塑
性樹脂シートからなる長尺状の原反を供給する原反供給
機構と、原反を加熱して収縮させる熱処理機構と、熱成
形する熱成形機構とを有し、前記熱処理機構は、原反の
両側縁部を複数の把持具で把持して原反を走行させなが
ら加熱すると共に把持具によって制御下に原反シートを
収縮させるようにした熱可塑性樹脂シートの熱成形装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性及び耐衝撃
性に優れた熱可塑性樹脂シートからなる成形品の製造装
置に関するものである。更に詳しくは、従来の熱可塑性
樹脂、特に物性の優れたポリエステルの成形品を安定し
て生産性よく成形することができる熱可塑性樹脂シート
の熱成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂シートからなる成形品は、
様々な形状に加工可能であることから多種の用途に用い
られている。例えばポリエステルシートからなる成形品
は、熱成形性、ガスバリア性、機械的強度等に優れてお
り、カップやトレイ等の包装容器等に広く用いられてい
る。しかしながら、ポリエステルは二次転移点が低いた
めに（ポリエチレンテレフタレートの場合は約７０
℃）、かかる成形品は例えば６０〜１００℃のような高
温に晒された場合、変形してしまう欠点がある。

【０００３】このような問題点を解決するために従来よ
り様々な方法が試みられている。しかしそれらの結果は
必ずしも満足のいくものではなかった。例えば、特公昭
４４−５１０８号公報にはポリエチレンテレフタレート
フィルムを成形後、成形型内において１４０〜２２０℃
の温度で成形品を熱処理して結晶化させることにより、
耐熱性を向上させる方法が開示されている。しかしこの
方法では、熱処理時に成形品が変形したり、得られる成
形品の耐衝撃性が低下してしまうという欠点がある。こ
の方法における耐衝撃性の低下は、この方法での熱処理
ではポリエチレンテレフタレートの結晶が球晶になりや
すく、そのため成形品が脆くなることに起因していると
推察される。

【０００４】また、特開昭５４−４３９７１号、特開昭
５４−４３９７２号、特開昭５５−１７５１６号等の公
報には、ポリエステルシートを二軸延伸して配向させた
後、熱成形し、得られた成形品を熱処理する方法が開示
されている。これらの方法は、配向度の低いシートを用
いて成形した場合ではその効果が小さいし、一方配向度
の高いシートを用いて成形する場合では深絞り成形性が
劣るために成形品の外観が不良となる。このように、こ
れらの方法による試みによっても必ずしも満足のいく結
果を得ることはできていない。

【０００５】更に、特開昭５０−２１０５１号公報に
は、未延伸のポリエステルシートを７０〜１００℃の温
度範囲で一軸方向に１．５〜３．０倍延伸した後に９０
〜９５℃の熱水中で熱収縮せしめた後に熱成形し、次い
で型内で１３０℃〜１５０℃の温度にて熱固定する方法
が開示されている。また、特開昭６１−２５４３２６号
公報には、未延伸のポリエステルシートを同時に二軸延
伸機を用いて７０〜１００℃の温度範囲において二軸方
向にそれぞれ１．５〜３．０倍延伸した後に７０〜１２
０℃の温度範囲にて熱収縮せしめた後に８０〜１００℃
で圧空成形し、次いで型内で１８０〜２５０℃の温度に
て熱固定する方法が開示されている。

【０００６】しかし、これ等の方法においても物性の向
上は充分ではなく、また、成形品の外観が不良となる
か、又は耐熱変形の改良効果が小さかったり、成形品の
耐衝撃性が低下する等の問題点があり、これらの方法に
よる試みによっても必ずしも満足のいく結果を得ること
はできていない。上記以外の方法として、未延伸のポリ
エステルシートを熱成形した後に成形型内において６０
〜１４０℃のような低い温度範囲にて成形品を熱処理し
て成形品を結晶化させずに、歪みを除去する方法も考え
られるが、この方法では、耐熱性の改良効果が小さいた
め満足のいく方法ではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、原反の熱処
理、熱成形の条件を精密に制御し耐熱性及び成形品外観
に優れ、かつ耐衝撃性や機械的強度などの特性の優れた
成形品を安定して生産性高く製造することができる装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は更に物性の優れ
た熱成形方法の開発のために鋭意検討した結果、熱成形
前の熱処理条件が重要であり、特に加熱処理時の収縮を
制御することが重要であることが判明し、本発明に到っ
たものである。即ち、本発明は、少なくとも一軸方向に
延伸された熱可塑性樹脂シートからなる長尺状の原反を
供給する原反供給機構と、原反を加熱して収縮させる熱
処理機構と、熱成形する熱成形機構とを有し、前記熱処
理機構は、原反の両側縁部を複数の把持具で把持して原
反を走行させながら加熱すると共に把持具によって原反
シートの走行方向及び巾方向距離を規制して原反シート
を制御下に収縮させるようにしてなることを特徴とする
熱可塑性樹脂シートの熱成形装置を提供するものであ
る。従来の熱成形装置は一段で目的の形状に成形する方
法であった。それに対して、本発明の新規な熱成形装置
は、少なくとも一軸方向に延伸した熱可塑性樹脂シート
を制御下に熱収縮せしめた後に目的の形状に成形すると
いう新規な成形装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、少なくとも一軸方向に
延伸された熱可塑性樹脂シートからなる原反を熱処理し
た後熱成形される。熱可塑性樹脂としては特に制限され
るものではなく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポ
リオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレ
ン等を用いることができるが、結晶性の熱可塑性樹脂が
好ましく、特にポリエステルが好ましい。

【００１０】また、本発明における延伸シートの製造方
法についても特に限定されるものではなく、公知の方法
を採用することが出来る。例えば、先ず縦方向の延伸を
ロールによって行ない、次にテンターにより横方向の延
伸を行なう方法が挙げられる。しかし、本発明において
は通常実施されている熱固定の工程は行わないことが好
ましい。なお、本発明において用いる延伸シートは一軸
延伸シートであっても、二軸延伸シートであってもよ
く、また、ロールを用いて圧延して製造した延伸シート
であっても構わない。

【００１１】原反の厚さは限定されるものではないが、
一般には、０．０１〜５ｍｍ、好ましくは０．０５〜３
ｍｍ程度とされる。本発明熱成形用装置を図１に基づい
て詳述すれば、熱成形装置１は、原反を供給する原反供
給機構３を有しており、図においては原反２の両側縁部
を走行する把持具４，４で把持して原反２を供給するよ
うにしている。原反供給機構３は、把持具４，４に代え
てロール（図示せず）を用いてもよい。原反供給機構３
に連続して熱処理機構５を有しており、熱処理機構５に
は、上側ヒーター６、下側ヒーター７が設けられ、供給
された原反２を上下から均一に加熱するようにされてい
る。

【００１２】また、熱処理機構５においては、原反２の
両側縁を複数の把持具４，４で把持して、その把持具
４，４の間隔を規制し、原反２を図２に示すようにその
走行方向及び巾方向に制御しながら収縮させる。図１，
２においては、原反供給機構３の把持具４，４と熱処理
機構５における原反２の両側縁部を把持する把持具４，
４は共通しており、両者は無端形状を形成され、把持具
４，４は原反供給機構３から熱処理機構５に向って走行
し、熱処理機構５の先端に達した把持具４，４は原反２
の把持を解除して原反供給機構３の始端へともどるよう
にされている。

【００１３】熱処理機構５の前方（図においては右方）
には、熱成形型１０を有する熱成形機構９が設けられて
いる。本発明において熱成形とは、加熱されたシート状
原反を成形型に沿わせることによって成形する方法を意
味し、原反を成形型に沿わせる手段としては、真空、圧
空、又はこれ等とプラグ等の機械的手段との併用、ある
いは押型によって押圧させるプレス成形等の方法を採用
することができる。熱成形型１０及び固定枠２０ａ，２
０ｂは台車８に載置されて前方へ移動可能とされてい
る。

【００１４】図１に示す熱成形用装置を用いて熱成形す
るときは次のように行なわれる。先ず、少なくとも一軸
方向に延伸された原反２は原反供給機構３によって熱処
理機構５に供給される。原反供給機構３は原反シートの
成形装置、延伸装置と連結されてインライン方式として
もよく、また延伸処理された原反２を一旦ロール巻きに
したものを使用してもよい。原反２の送給は、原反２の
両側縁を把持具４，４で把持した状態で把持具４，４を
走行させることによって行なわれる。熱処理機構５に送
給された原反２は上側ヒーター６、下側ヒーター７によ
って均一に加熱される。

【００１５】熱処理温度は、熱可塑性樹脂の融点Ｔｍ℃
以下、（Ｔｍ−１４０）℃以上であることが好ましく、
Ｔｍ℃以下、（Ｔｍ−１２０）℃以上であることが更に
好ましく、Ｔｍ℃以下、（Ｔｍ−１００）℃以上である
ことが特に好ましい。熱処理温度が（Ｔｍ−１４０）℃
未満では耐熱性の改良効果が小さく、一方、熱処理温度
がＴｍ℃を越える場合では、最終的に得られる成形品の
耐衝撃性が劣るようになり好ましくない。

【００１６】また、熱処理機構５においては、加熱と共
に原反２を制御下に、原反２の進行方向と巾方向に収縮
させる。原反２の収縮を制御する方法としては原反２の
両側縁を把持した複数の把持具４，４を原反２の走行方
向の間隔と、巾方向の間隔を小さくすることによって行
なわれる。かかる機能を有する機構としては例えば図３
に示すような把持機構を用いることができる。

【００１７】図３の機構は、原反２を把持する把持具
４，４を有すると共に第１の案内レール１１と第２の案
内レール１２を有しており、第１の案内レール１１には
案内レールに沿って走行する第１の摺動体１３，１３が
設けられ、第２の案内レールには第２の摺動体１４，１
４が設けられる。また、把持具４，４と第１の摺動体１
３，１３は杆体１５，１５でジクザグ状に連結され、杆
体１５，１５と把持具４，４及び第１の摺動体１３，１
３は軸１６，１７によって枢着されており角度が変る構
造とされている。

【００１８】また、第１の摺動体１３，１３と第２の摺
動１４，１４も同様に杆体１８，１８が軸１７，１９に
よって枢着されており、把持具４と２個の第１の摺動体
１３，１３と第２の摺動体１４によって変形可能な平行
四辺形を形成している。図３は、原反供給機構３から熱
処理機構５に移行したところを示したもので、原反２を
把持した把持具４，４を走行することによって原反２は
送給される。

【００１９】この際、熱処理機構５における原反２の収
縮は、第１の案内レール１１と第２の案内レール１２の
間隔を調整することによって制御される。即ち、第１の
案内ロール１１と第２の案内レール１２との間隔が広く
なると第１の摺動体１３，１３間の間隔が狭くなり、そ
の結果、把持具４，４の間隔が小さくなると共に把持具
４，４は原反２の方向に突き出して原反２の巾方向の間
隔をも小さくすることになる。収縮量の制御は、第１の
案内レール１１の位置及び第１の案内レール１１と第２
の案内レール１２との間隔によって調節することができ
る。

【００２０】なお、熱収縮処理工程は高張力下で行うと
歪みが発生したりするために好ましくなく低張力下で行
なわれる。ここで低張力下の程度としては、張力値とし
て１０ｋｇ／ｃｍ² 以下が好ましく、５ｋｇ／ｃｍ² 以
下が更に好ましく、３ｋｇ／ｃｍ² 以下が特に好まし
い。ここで張力値とは、延伸する前のシートの断面積に
対してかかる張力値を示す。かかる張力値の範囲にあれ
ば、熱収縮処理工程において歪みがほとんど発生しない
ようになるため好ましい。

【００２１】この熱収縮工程において、０．９〜０．１
倍の面積倍率に一軸または二軸方向に、低張力下で熱収
縮される。原反２の熱処理が行なわれると熱成形機構９
に送給されるまでの間滞留される。滞留する方法として
は、原反２の熱処理に合せて熱成形機構９を前方に進行
させて熱処理機構５と熱成形機構９の間に保持させるこ
とができる。即ち、図に示すように、成形型１０と固定
枠２０ａ，２０ｂを台車８に載置し、原反の熱処理の進
行に併せて台車８を前方（図においては右側）に移動せ
しめて、熱処理機構５と熱成形機構９の間に間隔をつく
り、そこへ滞留させる。

【００２２】なお、原反供給機構３と熱処理機構５を台
車に載置して原反２の熱処理の進行と共に原反供給機構
３と熱処理機構５を後退させるようにすることもでき
る。この場合、熱処理される原反２は停止した状態で原
反供給機構３と熱処理機構５が後退する結果、相対的に
原反２が送給されることとなる。熱処理の終了した原反
２を熱成形機構９に送給するときは、固定枠２０ａ，２
０ｂを開いた後、台車８を後退させて滞留している熱処
理の終了した原反２の位置に熱成形型１０を復帰させ
る。

【００２３】次いで熱処理された原反２を固定枠２０
ａ，２０ｂで挟持し固定すると共に、熱成形型１０を上
昇してその上縁１０ａを原反２の下面に添着させる。熱
成形型１０が原反に添着すると真空ポンプ２１によって
熱成形型１０内の空気が排気され原反２を熱成形型内面
に吸引して真空成形される。熱成形機構９は、次いで熱
処理された原反２を滞留させるために前方へ移動しなが
ら成形が行なわれる。

【００２４】なお、真空成形に代えて、又は真空成形と
併せて原反２の上部を圧空ボックス２２で覆い圧空を送
給することによって成形する圧空成形を採用することも
できる。更に、これ等の真空、圧空と併せてプラグ２３
で補助をするプラグアシスト法を採用することもでき
る。また、真空成形、圧空成形に代えて１組の金型で押
圧するプレス成形を採用してもよい。

【００２５】成形型の温度は特に限定されるものではな
く、最終的に得られる成形品の耐熱性の要求度合いによ
り、適宜変更できる。例えば、１００℃付近より低温の
領域だけの耐熱性が必要である場合では、金型の温度は
水冷却等を利用して３０℃程度にすればよいし、２００
℃付近の耐熱性が要求されるものでは、金型内にて、例
えば２００℃程度の高温度で熱処理すればよい。上記の
本発明の製造方法を適用することにより、優れた物性、
特に飛躍的に改良された耐熱性を有する熱可塑性樹脂シ
ートからなる成形品が得られる。本発明の方法は、あら
ゆる成形品の製造方法に適用可能であり、例えばカップ
やトレイ等の包装容器や旅行鞄等の運搬容器等が例示さ
れる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の熱可塑性樹脂製成形品の製造方
法は、他の特性を損なうことなく、耐熱性の改良を実現
する画期的な方法である。本発明の方法は成形品の物性
を飛躍的に改良する事ができる熱可塑性樹脂シートの成
形方法であり、例えばカップやトレイ等の包装容器や旅
行鞄のような運搬容器等のあらゆる成形品の製造方法に
適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明熱成形装置の１実施例を示す縦断面図。

【図２】図１の原反部平面図。

【図３】収縮制御部の拡大平面図。

【符号の説明】

１ 熱成形装置 ２ 原反 ３ 原反供給機構 ４ 把持具 ５ 熱処理機構 ６，７ ヒーター ８ 台車 ９ 熱成形機構 １０ 熱成形型 ２０ａ，２０ｂ 固定枠 ２１ 真空ポンプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一軸方向に延伸された熱可塑
   性樹脂シートからなる長尺状の原反を供給する原反供給
   機構と、原反を加熱して収縮させる熱処理機構と、熱成
   形する熱成形機構とを有し、前記熱処理機構は、原反の
   両側縁部を複数の把持具で把持して原反を走行させなが
   ら加熱すると共に把持具によって原反シートの走行方向
   及び巾方向距離を規制して原反シートを制御下に収縮さ
   せるようにしてなることを特徴とする熱可塑性樹脂シー
   トの熱成形装置。
2. 【請求項２】 熱処理機構が、原反の単位断面積当り１
   ０ｋｇ／ｃｍ² 以下の低張力下に熱収縮させるようにさ
   れてなる請求項１記載の熱可塑性樹脂シートの熱成形装
   置。
3. 【請求項３】 熱可塑性樹脂シートがポリエステルシー
   トである請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂シートの熱
   成形装置。