JPS59158230A - 熱可塑性樹脂シ−トの加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱ｂ」塑性何部シートの加熱方法に関するも
のである。更に詳しくは、−軸延伸または二軸延伸され
だ熱可塑性樹）ｊロシート等のシートを累月として、こ
れを間接加熱方式で加熱し、真空成形法および／まだは
圧空成形法によって成形品を製造する際の、累月シート
の加熱力７去の改良に関するものである。

熱ＤＩ”９ｉＱ性樹脂ンートを、加熱部、成形部および
成形品打ち抜き部が順次配列された成形機に、間歇的に
送り、真空成形法および／まだは圧空成形法等（でよっ
て成形品を製造する方法は、従来から知られている。と
のような、従来技術において採用されている間接加熱方
式（輻射加熱方式と同義）としては、例えば特公昭り／
−７６３７グ号公報に記載のものがある。この方式によ
ると、加熱部を三つの隔室（（区画し、被成形樹脂シー
トを三段階で予備加熱するものである。しかし、この方
式によって被成形樹脂シートを加熱する場合は、被成形
樹脂シートの厚みがほぼ均一である必要があり、使用し
うる成形相別に制約をうける。それは、厚みが不均一で
あると、厚い部分はこの部分の熱容量が尚い部分より大
きいだめ、加熱時間が長くかかり、薄い部分はこの部分
の熱容量が厚す部分より小さめため、短時間で加熱され
、との早く加熱された薄い部分が、シートの熱収縮張力
によって引っ張られ、ますます薄くなってし丑い、厚い
部分はますます厚くなってしまうからである。

更には、実公昭グと一２７２５θ号公報に記載の装置に
よる加熱方式も提案されて−る。この方式は、被成形樹
脂シートを間歇的に送り成形する方式でない成形法では
実用価値があるが、ｒｉｉＭ度の自動調節が困難となり
、温度調節に可成りの熟練を心太とするという欠点があ
る。・そのほか、実公昭３−ｇ　−３／、２１．号公報
には、−，１，ｚ記の加熱力式の欠点を排除した加熱方
式が提案されているが、未だ充分で〜なく、温度調節シ
こなお熟練を必要とするという欠点がある。

本発明者らは、かかる状況に鑑み、熱可塑性何箱シート
を、未佑渚であっても、容易に加熱しうる方法を提供す
べく鋭意検討した結果、本発明を完成するに至ったもの
である。

本発明の目的とするところＯづ、　ｎａｉ１延伸ま／こ
は二ｌｊｌ：し梗曲Δｉｔた熱可塑性樹脂シー　ト噛・
のシートを素）ｌ／Ｉとして、これを間接加熱方式（輻
射加熱力式）で加熱し、真空成形法および／まだは圧空
成形法ＶＣよって成形品定製造するｉ損の、素、（２７
−トの加熱力法を提供することにある。

しかして本発明の要旨とするところは、加熱部、成形部
、成形品杓ち抜き部が順次に配列された熱可塑性樹脂シ
ート成形用成形機の加熱部において、被成形熱可塑性樹
脂ソート（被成形シート）を間接加熱方式で加熱するに
あたり、前記加熱部の中を移送される成形シートの、−
に側もしくは下側の一方のみに、ｔだは上４Ｊ１１ｊお
よび下側の双方に、被成形シートの移送力向に対し平行
の方向におよび／または直角の方向に、−個まだは複数
個のヒーターによって複数列を形成する配−置とし、被
成形シート表面の各点のうける次の（１）式、すなわち Ｑ＝Ｆ（ａ、ｘ、ｙ）、σ、（ＴＨｉｊ＋、２７ｊ’、
／ｇ）’　　　　−−（１）〔（１）式Ｖこおいて、Ｑ
は被成形シート上の一点における輻射熱Ｈ（ｃａ’／Ｓ
θＣ／Ｃ４）　；　ｇ’（ａ、ｘ、ｙ　）　ｖＦ（ａ＋
　Ｘ＋　３’　）　−””　（ａ＋　Ｘ＋　ｙ）　・ε
　　　　−−＜　ＩＩ　）を意味し、（ｎ）式（ｌこお
い−Ｃ，Ｆ’（ａ、ｘ、ｙ）は各ヒーターと被成形シー
トとの相対的位置関係に」；って決定される形態係数を
意味し、εはε−ε１　・　ε２　　　　　　　　　・
・・・・・　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（ＩＩＩ）をＨＨ５，味し、（ＩＩＩ）式にお
いて、ε１はヒーターの輻射ｆ］Ｌ、ε２は被成形シー
トの輻射熱吸収能を意味し； σはステファン・ボルツマン定数を意味シ、ＴＨｉ、ｊ
は、ヒーター（’ＩＪは、被成形シートの移送方向に直
角の方向に１番目、平行な方向に９番目り位置にりるこ
とを意味する。）の温度（単位℃）を意味する。〕 によってｐ出される輻射熱量を、所望の値になるように
ヒーターを設定し、調節することを特徴とする熱ＨｊＪ
’　ｊｌｊｌｊ性樹脂シートの加熱力法Ｕこ存する。

本発明において、熱可塑性樹脂シートとは、スチレン系
樹脂シート、塩化ビニル系樹力百シート、オレフィン系
樹脂シート等か代表的であるが、これらのほかボリカー
ボネートンート、ポリアミド類のシート、ポリエステル
類のシートがあげられる。これらシートは、延伸された
ものであってもよいし、延伸されていないシートであっ
ても・よい。

以下、本発明を図面にもとづいて詳細に説明するが、本
発明はその要旨を超えない限り、以下の例に限定される
ものではない。

第１図は、本発明方法によって被成形シートを加熱し、
成形品を製造している状態の一例を示す側面略図、第２
図は、形態係数を算出する例を示す斜視図、第３図は、
ヒーターの配置例とヒータ一温度の一例を示す平面図、
第Ｚ図は、工業的に使用するのに適した成形機の温度制
御機構を示す概略図である。

図において、／は被成形シートλのロール、３はガイド
ロール、グは調整ロール、ｊは厚み計、乙、３６はそれ
ぞれ−Ｆ部加熱炉壁、７．３２はそれぞれ上部ヒーター
、とは下部加熱炉壁、７は下部ヒーター、／θは成形型
、／／は成形型枠、／、、２は面板、／３は熱板、／グ
はヒーター、／−５′は打ち抜き前の成形品を示す。２
／はヒーター、２．２はヒーター面の中央部、−２３は
被成形シート、Ａはヒーター２／のヒーター面の中央部
２．２から被成形シート２３上に垂下した垂線と被成形
シートとが交わる点、Ｐは点Ａから被成形シートの移送
方向に平行な方向Ｘｃｍ、直角な方向にｙｍ離れた点、
ａはヒーター面の中火部２２から点Ａまでの距離を示す
。グ／は始ａＪスイッチ、グ認はタイマー、り３は厚み
計、ググ（ｄ厚み分布変動検出器、グΔ゛は温度分布演
算装置、り乙はヒータ一温度調節装置、グ２はヒーター
を示す。第１図ないし第３図の矢印は、被成形シートの
移送方向を示す。

本発明方法は、加熱部、成形部、成形品打ち；友き部が
相欠配列されだ熱可塑性相加シート成形用成形機に活用
される。成形される熱可塑性肢Ｊ　ｌ１ｉ−＋シート（
被成形シート）ｒＪ′ｉ、長尺ものとし、これを；！（
発明力１去（・ζ従って、／ＩＩＪ熱し、ついで成形）
≦ＩＳで、Ｊ′】９空成形法、圧空成形法まだはこれら
を組み合せだ方法で、目的の成形品に成形される。

本゛ｉら明方法＆ｃよるときは、被成形シートを間接加
熱力式（／こよって加熱し、間歇、連続的に移送しつつ
、成形品を製造（成形）できる。間歇、連続的とは、長
尺の被成形シ′−１・を、一定の長さで、間歇的に移送
することを繰返しつつ、成形品を製造することを意味し
、−成形ショット毎に、一枚のシート累月を準備して成
形品を製造する方式を意味するものではない。

本発明方法によるときは、被成形シートを加熱部におい
て間接加熱方式で加熱する。加熱部は、加熱炉に被成形
シートをその中に入れて、−成形ショツト分または数成
形ショット分、を加熱し、移送できる構造とする。この
ようにするため、加熱部にはヒーターを設、置すればよ
い。

ヒーターを設置する位置は、移送される被成形シートの
上側もしくは下側の一方のみ、丑たは上側および下側の
双方とする。第１図には、移送される被成形シート−の
上＠１］および下側の双方に設置した例を示しだ。

ヒーターとしては、矩形ないし長方形の磁性ヒーター、
同様な形状のアルミ鋳込みヒーター、石英管ヒーター等
があげられ、中でも矩形のものが好ましい。これらは、
加熱炉内に、複数個配置するのがよい。配置する場合は
、同一種類のヒーターを複数個組み合せるのがよいが、
異なる種類のものを複数個づつ組み合せてもより０被成
形シートの上側および下側の双方に配置する場合は、上
側に配置するヒーターと下側に配置するヒーターを、異
なる種類としてもよい。

第１図には、上部ヒーター２は矩形の磁性ヒーターとし
、下部ヒータータはアルミ鋳込みヒーターとして、それ
ぞれ複数個組み合せた例を示した。

ヒーターの配置のし７５）たは、複数個のヒーターを、
被成形シートの移送方向に対し平行に、または直角の方
向に、−個捷たは複数個のヒーターによって複数列を形
成する配置とするのがよい。ヒーターの長さが大きい場
合は、−個で一列を形成し、ヒーターの長さが小さい場
合は、複数個で一列を形成する。

被成形シートの上側および下側の双方にヒーターを設置
する場合には、ヒーターの列の方向が、上側と下側同一
方向としてもよく、相互に交叉するように設置してもよ
い。

加熱部で、被成形シートを加熱するに際し、ヒーターを
被成形シートの上側および下側の双方に配置し、これら
ヒーターによって温度調節を行なう場合には、被成形シ
ートの加熱炉内中央部分は、周辺部に較べて、多くのヒ
ーターから輻射熱を受ける。このだめ、一定時間加熱後
の被加熱シート中央部分の温度は、周辺部に較べて高く
なる。このような均一でない温度分布の被成形シートを
、次の成形部に送り、ここで目的物の成形品妊成形する
と、得られる成形品の厚みが不均一となシ、好ましくな
い。

本発明者らの実験によれば、被成形シート表面の各点に
輻射される熱量（Ｑ）を、はぼ一定の値に維持する条件
で加熱するときは、上記欠点を排除できることが判った
。

すなわち、被成形シート表面の各点のうける次の（１）
式、 Ｑ＝Ｆ（ａ、ｘ、ｙ）−σ（ＴＨｉｊ＋Ｊ７３．／ｄ）
’　　＝−・・−（１）〔（Ｉ）式において、Ｑは被成
形シート上の一点（ｐ）Ｋおける輻射熱量（Ｃａｔ／８
　ｅ　ｃ／（ｊｌ　）　ｒ　’　（ａｒ　Ｘｒ　７）は
Ｆ（ａｒＸ＋ｙ）　＝　”　（ａｒＸ＋　７　）　・ε
”””””＝”＝”・’　（ＩＩ　）を意味し、（１１
）式において、Ｆ′（ａｒＸ＋７　）は各ヒーターと被
成形シートとの相対的位置関係ａ、ｘ。

ｙと、被成形シートおよびヒーターの幾何学的形状とに
よって決定される形態係数であって、ａはヒーターから
被成形シート上に垂直に下した垂線が被成形シートと交
わる点（Ａ）までの距離（ＣｎＩ）、Ｘは被成形シー「
上の点Ａからｐまでの被成形シート移送方向に平行な方
向の距離（副）、ｙは同様に被成形シート移送方向に直
角な方向の距顯Ｉ（ＣＴＩＩ）、εは ε＝ε１・ε２　　　　　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（■１）（
ＩＩＩ　）式において、ε１はヒーターの輻射能、ε２
は被成形シートの輻射熱吸収能を意味し：σはステファ
ン中ボルツマン定ｉ；　ＴＨｉｊ　ｉ’ｉ’　ヒーター
（’ｌコは被成形シートの移送方向に平行な方向にｊ番
目、直角な方向に１番目のヒーターを意味する）の温度
（単位℃）を意味する。〕によって算出される輻射熱量
を、所望の値になるようにヒーターを設定しつつ、温度
調節すればよい。

ヒーターの輻射能ε、は、ヒーター（Ｄ　表面）材質お
よび温度によシ定まり、実測によって求めることができ
る。シートの輻射熱吸収能ε２は。

被成形シートの樹脂の種類、厚さ等によって定まり、実
測によって求めることができる。ε１゜ε２が定まれば
、前記（ＩＩＩ）式のεが定まる。

前記（１■）式の形態係数（形角係数または角関係とも
呼ばれている。）　Ｆ′（ａｒＸ＋ｙ）は、ヒーターの
種類、ヒーターの形状、ヒーターの配置状況、ヒーター
と被成形シートとの距離によって定まる係数であり、実
験と言１算とによって定めることができる。

いま、加熱炉に矩形の磁性ヒーターを、被成形７−トの
上部のみて、第３図に平面図として示し／こように、被
成形シート移送方向と直角の方向（ｉ力向とする）に７
３列配列し、被成形シート移送方向と平行の方向°（Ｄ
方向とする）に２列配列した場合で油側する。

加熱炉内に移送された被成形シートの仮想点を、ヒータ
ーＨｉｊに対応させて、Ｓｋ、１（ｋ−／〜／３゜１・
／〜２）と定め、この仮想点に各々のヒーターから輻射
される熱量の総量をＱｋ、Ｊ！（ｋ−／〜／３゜Ｑ＝１
〜ン、）とすると、総輻射熱量ＱＪＪＶ−は（］（＝／
〜／３．　ｆｆ１＝／〜７　）　　　　　　、−９＝−
＝−−−（■）として表わされる。被加熱シートを均一
に加熱するだめ１では、　　（ＩＶ）式において、Ｑｋ
、、１（ｋ＝／〜／？、１＝／　〜７）＝ＣＯｎＳｔ　
　　　　　　　（Ｖ）とし、（Ｉｖ　）式＆コオけるＴ
Ｈｉｊ　（ｉ−／　〜／３．　ｊ＝／　〜７　）につい
ての連立方程式を解くことにより、各ヒーターの温度を
求めることができる。

ε３１．ε２＋Ｆ・（ａ＋　Ｘｒ　３’　）等を実測し
たり計算したなるようする各ヒーターの温度条件を求め
た例を、第３図に示した。第３図において、数値の単位
は℃である。

この温度条件を、加熱炉の上部ヒーターに設定すること
により、同じ装置を用いる場合の被成形シート加熱の適
正条件を、極めて容易に定めることができる。

被成形シートの厚みが不均一である場合には、第７図に
概略図として示した温度制御機構によって制御するのが
よい。

すなわち、第１図の図番ｊとして示したように、被成形
シートの厚みをはかる厚み計を、被成形シートが加熱部
に入る前に設置し、これによって被成形シートの厚みを
はかる。被成形シートの厚みは、常時測定してもよいが
、一定時間ごとに測定するのが好ましく、このだめのタ
イマーグλを、厚み計グ３に連結しておくのがよい。厚
み計グ３によって測定する被成形シートの厚みは、被成
形シートの移送方向の直角の方向のある位ｔ４で、一定
間隙をおりで多数点測定する。測定値は、厚さ分布変動
検出装置タグに送り、あらかじめ入力されている厚さ分
布変動許容範囲を越えた場合に、信号を、温度分布演算
装置グ３−を経由させてヒータ一温度調節装置りにＶζ
送す、ヒーター４ｔ７のオン、オフ、ヒーターに加えら
れる電圧の調節等を行ない、厚み不均一によって生ずる
加熱不均一を是正することができる。

この場合、被成形シート表面上の仮想点Ｓｋ。

ノ（ｋ−／〜／３，１＝／〜７）Ｋおける、厚み分布に
もとうき補正された後の総輻射熱量ＱＬｋ、ｉは、前自
己（１〜ｌ）より、 Ｑ’に、　４＝　Ｑｋ、　１．　ｘ　　　二、、山・・
四・・・・・・・・開・（ＶＪ）５ （ｋ−７〜／３．１−／〜２） 〔（■）式におかて、ＤＳｋ　、　ｆは被成形シートの
厚み計によって厚みをはかった位置における各点の被成
形シートの厚さ、面はＤＳｋ、　ｆｆｉ　（ｋ−／〜／
３゜１−／〜２）の位置における被成形シートの平均厚
さを意味する。〕で表わされる。

この（Ｖｌ）式における方程式を解いてＱ′に、Ｊ−を
求め、この値を前記（ＩＶ）式のＱｋ、、Ａに代入し、
各ヒーターの温度を求めることができる。

本発明は、次のように特別に顕著な効果を奏し、その工
業的利用価値は極めて犬である。

（１）本発明方法によるときは、成形機を製作する際に
、加熱部の加熱炉に設置するヒーターの種類、大きさ、
形状、配置位置、配置方式、このようなヒーターの輻射
能等があらかじめ判明しているので、形態係数を計算す
ることができる。まだ、その成形機で主に成形する被成
形シートの種類、厚さ等によって被成形シートの輻射熱
吸収能もあらかじめ定壕る。

これら計算値、測定値をもとにして、前記（１）式にお
けるＱを特定の値にするだめに、ヒーター温７ｐｌ　］
”Ｈｉｊを計算することができる。この計↑Ｊ値にもと
づき、ヒーター容量を適正匠設定することかできる。こ
のように、あらかじめ適正なヒーターが設定、配置され
た成形機械を使用するときｄ、被成形シートの適正加熱
か、極めて容易である。

（２）本発明方法は、既存の成形機の加熱部による加熱
力式にも、４シめで容易に採用できる。

すなわち、既存の成形機の加熱部のヒーターの種類、大
きさ、形状、配置位置、配置方式、ヒーターの１１ｉＡ
ｊ射能〜ｊ・を確認し、形態係数を計９し、ネル成形シ
ートの種類、厚さ、輻射吸収能２ＩＪをも確認し、これ
らをもとに、前記（ｉ）式におけるＱを一定（にするだ
めのヒータ一温度Ｔ、Ｉ（ｊ、　ｊを割算することがで
きる。この計算（１ｉ’ｊ　Ｋもとづき、加熱条件を適
正に設定することりこより、極めて容易に適正加熱温度
に調節用１止となる。

（３）本発明方法は、被成形シートの厚みが不均一であ
っても、厚みに応じて加熱方式を修正することが容易で
、偏肉ｉ少なく商品価値の高い成形品を、極めて容易に
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法によって被成形シートを加熱し、
成形品を製造している状態の一例を示す側面略図、第一
図は、形態係数を算出する例を示す斜視図、第３図は、
ヒーターの配置例とヒータ一温度の一例を示す平面図、
第り図は、工業的に使用するのに適した成形機の温度Ｈ
７制御機構を示す概略図である。 図において、／は被成形シートλロール、３はカイトロ
ール、グは調整ロール、３゛は厚み計、乙、３乙はそれ
ぞれ上部加熱炉壁、７．３７はそれぞれ」二部ヒーター
、どは下部加熱炉壁、りは下部ヒーター、１０は成形型
、／／は成形型枠、７．２は面板、／３は熱板、／りｄ
ヒーター、／ｌは打ち抜き前の成形品を示す。−２７は
ヒーター、２２はヒーター面の中央部１．．２３は被成
形シート、グ／は始動スイッチ、グ認はタイマー、グ３
は厚み計、タグは厚み分布変動検出器、グΔ′は温度分
布・演算装置、グにはヒータ一温度調節装置、グ２はヒ
ーターを示す。第１図ないし第３図の矢印は、被成形シ
ートの移送方向を示す。 出　願　人　　　三菱モンザント化成株式会社代　理　
人　　弁理士　長谷用　　− （ほか、７名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］）　　加熱部、成形部、成形品打ち抜き部が順次に
   配列された熱可塑性樹脂シート成形用成形機の加熱部に
   おいて、被成形熱可塑性樹脂シート（被成形シート）を
   間接加熱方式で加熱するＫあたり、前記加熱部の中を移
   送される成形シートの、上側もしくは下側の一方のみに
   、まだは上側および下側の双方に、被成形シートの移送
   方向に対し平行の方向におよび／または直角の方向に、
   −個または複数個のヒーターによって複数列を形成する
   配置とし、被成形ンート衣面の各点のうける次の（１）
   式、すなわち Ｑ＝Ｆ（ａ、ｘ、ｙ）−ｃｒ、（ＴＨｉｊ＋Ｊ７３．＃
   ；）’　　、、＋−＝−ｔＤ〔（１）式において、Ｑけ
   被成形シート上の一点における輻射熱量（ｃａ１／ｓｅ
   ｃ／ｃｄ）：Ｆ（ａ、Ｘ、ｙ）Ｆ（ａｒＸ＋７）　−”
   （ａｒＸ＋７）・ε　　　・・・・・・・・・・・・・
   ・・・・・・・（Ｉｔ）を意味し、（ｎ）式において、
   Ｆ′（ａｒ　Ｘ＋　ｙ）は各ヒーターと被成形シートと
   の相対的位置関係と、被成形シートおよびヒーターの幾
   何学的形状とによって決定される形態係数を意味し、ε
   は ε＝ε１・ε２　　　　・・・・・・・・・・・・・・
   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１■
   ）全意味し、　　（１）式において、ε１はヒーターの
   輻射能、ε２は被成形シートの輻射熱吸収能を意味し； σはステファン・ボルツマン定数を意味し、ＴＨｉｊは
   、ヒーター（１，ｊは、被成形シートの移送方向に直角
   の方向に１番目、平行な方向にｊ番目の位置にあること
   を意味する。）の温度（単位℃）を意味する。〕 によって算出される輻射熱量を、所望の値になるように
   ヒーターを設定し、調節すること・（２）被成形シート
   の厚みを、被成形シートを加熱部に移送する前に測定し
   、この測定結果にもとづき、被加熱シートの各部に与え
   る輻射熱量を調節することを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の熱可塑性樹脂シートの加熱方法。