JPS6089331A - 円筒状成形体の製造装置 - 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】 本発明は円筒状熱可塑性樹脂成形体の製造装置、さらに
詳しくは熱可塑性樹脂シートラ真空成形により円筒状成
形体とした肉厚が均一で、しかも寸法安定性が良好で、
かつその表面が平滑で継ぎ目のない磁気メモリや光メモ
リ等の基材として使用される円筒状成形体の製造装置に
関する。

近年磁気記録の分野において磁気記録装置が小型化され
、更に記録媒体としては高密度記録が可能な金属磁性薄
膜媒体の必要性が高まっており、このような要望に対応
して従来性われているγ−Ｆｉ２０３の塗布型媒体に代
ってメッキ法および真空蒸着等によるｃｏ合金系による
金属磁性薄膜媒体が検討され一部実用化に至っている。

しかし従来から提案されている磁気メモリや光メモリ等
に使用される記録媒体はいずれもテープ状又は円盤状の
ものしかなく、例えばテレビジョン画像信号の駒撮シ記
録やノーマル記録等の画像再生装置、音声記録再生装置
および電子計算機のテイジタル記録再生装置、電子カメ
ラのフレキシブルディスク等にはこれらのものを使用す
る他はなかった。

このような磁気記録媒体の一円周上にテレビジョン画像
信号をフィールド単位で磁気記録する場合、磁気記録媒
体の内周は外周と比べてヘッドとディスク間の相対速度
が小さいために外周に比べて画質が低下する。またある
−ポリ上の画質を得ようとすると相対速度から記録出来
る内周側に制限があり、記録画像数も増やすためには外
径を大きくせざるを得なかった。そのためディスクの径
が大きくなり、磁気記録再生装置全体をコンパクトにま
とめることが出来ガいという欠点があった。

磁気メモリ等に用いらｎる磁気記録媒体の基材に要求さ
れる性能としては、 （１）肉厚が１０〜１００μで肉厚分布が小さいこと。

（２）継ぎ目、傷、ぶつ等の欠陥がなく平滑であること
。

（３）　円筒部分の勾配が少ないこと。

（４）磁性薄膜形成させる後工程において変形などがい
とと。

などがあげられる。

一般的に円筒状の熱可塑性樹脂成形体を得る方法として
真空成形法が提案されている。例えば、円筒の直径（Ｄ
）と高さくＬ）の比Ｌ／Ｄが１以下のような成形体であ
れば、シートラ加熱し雌型より真空に吸引しただけでも
、円筒状成形体を得ることかできる。このような成形は
ポリスチレン系樹脂シートでは一般的に行なわ詐ている
ものである。しかしながらこのような成形方法では、円
筒側面の肉厚分布が大きく肉厚分布の小さいものは得ら
れない。又、Ｌ／Ｄが１以上のようなものでは、肉厚分
布がさらに大きくなり、実用に足る成形体を得ることは
できない。Ｌ／Ｄが１以上のようないわゆる深絞りの円
筒体の成形方法としては、種々の方法がある。例えば加
熱されたシートをいったん徽圧空をかけることによりふ
くらませ、それケ雄型により突き上げると前後して雌型
から真空に引くと同時に雄型より圧空で雌型にシートを
押しつける成形方法がある。この方法では、Ｌ／Ｄが２
程度の円筒状成形体を得ることが可能であり、その側面
の肉厚分布の変動係数も小さくすることが可能である。

しかしながらこの方法では、円筒状成形体の表面はその
面粗さく　Ｒａ　）を０．０４μ以下とすることができ
ないばか９か、その表面上を圧空の空気が流れることに
よるもう少し大きな周期でのうねりを消すことが不可能
である。

又、加熱されたシートを雄型で突き上げて雄型の側から
真空で吸引し、雄型にシート全密着させて成形するいわ
ゆる雄型成形がある。この方法は、ポリスチレン樹脂等
１１０程度度に発泡させてシート状に加工したいわゆる
ＰＳＰを成形してプラスチック発泡成形体を得る場合に
雌型圧空と組み合せて用いるものである。この方法は、
発泡シートのような柔軟性には富んでいるが伸びにくい
性質のシートの成形では有効な方法であるが、本発明の
目的の為にこの方法を用いる場合には、以下のような問
題がある。

（１）深絞り（Ｌ／Ｄ＞１）のような成形をすると、円
筒の側面にしわが入る。

（２）円筒状成形体側面の開口部近辺に、ひだ状のしわ
が入る。

（３）雄型が突き上げる際に、シートが雄型の先端でこ
すられる為に、円筒状成形体側面の内側にすしが入り、
表面粗さが大きく々る。

（４）円筒状成形体の側面の肉厚分布が大きく、その変
動係数を０．２以下に押えろことが困難である。

本発明はこれらの欠点を解決することを目的とするもの
であって、懸河塑性樹脂シートを円筒状の雄型を用いて
真空成形することにより記＠媒体として好適な性能をそ
なえた円筒状成形体の製造装置を提供しようとするもの
である。

すなわち本発明は熱可塑性樹脂シートから雄型を用いて
真空成形し円筒状成形体を製造する装置において、前記
シートに円筒状雄型の周囲においてクランプする装置と
前記シートをクランプした位置よシ下部の位置に上下移
動可能で、しかも真空手段および加熱冷却手段を具えか
つ頭部が断熱性材料から形成された雄型を設け、緊張し
た前記シート前記雄型により真空成形するように構成し
たことを特徴とする円筒状熱可塑性樹脂成形体の製造装
置である。

以下図面によって本発明を説明する。図面は本発明の実
施例を示すものであって、第１図は装置の説明図、第２
図は雄型がシートを突き上げた時の状態の説明図、第３
図は雄型の加熱冷却手段の配管の説明図である。

まず本発明は、真空成形法によって成形された肉厚が１
０〜１０［］μ、その肉厚分布の変動係数（σｎ−１／
マ）が０．２以下好ましくは０．１以下で、その内面の
中心線面粗さく　Ｒａ　）が０．０４μ以下好ましくは
０．０１μ以下である記録媒体用の円筒状成形体の製造
装置である。

本発明において熱可塑性樹脂とは温度５０°Ｃ以下で変
形のないものであり、その具体例としては熱可塑性ポリ
エステル樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、アクリル樹脂彦どおよびこれら混合可
能々ものの混合樹脂であるが、これらの中熱可塑性ポリ
エステル樹脂が好ましい。

本発明において熱可塑性樹脂シ、−トとは前記した熱可
塑性樹脂からなり、しかもその肉厚は３０〜６００μ好
ましく５０〜２００μのものであり、かつその表面が平
滑でフィッシュアイや異物混入のない高品質のものをい
う。このようなシートを用いて円筒状の成形体を製造す
るには予熱したシートラ真空成型機の特定の雄型金型を
用いて成形すればよい。真空成形機に熱可塑性樹脂シー
トラ供給する手段としてはバッチ式と連続式とがある。

バッチ式は一定寸法に切断されたシートをクランプし、
これを予熱して真空成形機に供給する方式であり、連続
式はロール状の熱可塑性樹脂原反を予熱ゾーンを通過さ
せ真空成形機に供給する方式であるが、これらいずれ舎
用いてもよい。

本発明の装置は第１図に示すように（Ａ）　、　（Ｂ）
。

（Ｃ）の各ゾーンから構成されている。まずゾーン（Ａ
）において熱可塑性樹脂シート１はクランプ２に固定さ
れる。次にゾーン（Ｂ）であらかじめ予熱さｎていたヒ
ーター３が・アーン（Ａ）に移動し、シート１を成形す
る為に必要な温度まで加熱した後ゾーン（Ｂ）に後退す
る。それと同時にクランプ２は、シートラ挾持した状態
で、ゾーン（Ｃ）の成形ゾーンに移動する。なお本発明
のシートの固定および加熱方法は上記の方法にとられれ
るものではなく、その他の公知の方法で行なうことが可
能である。例えば、巻きロールとした原反よシくり出し
たシートの巾方向をクランプに挾持して間欠的に移動さ
せ、加熱ゾーンを通して所定の温度に加熱し、成形ゾー
ンに移行させ、順次成形を行なうよう々連続成形する事
も可能である。シートのゾーン（Ｃ）への移動が完了す
ると同時に６および７のエアーシリンダーが作動し、ノ
ック板４が下降し、プレクランプ板５が上昇しシートｌ
雄型周囲で個別的に固定される。この事により、複数個
の雄型を有する成形の場合にはそれぞれの雄型に対する
シートの状態が同一となり、成形条件の各雄型間での差
を小さくすることができる。上記動作のもう一つの意味
は、シートが各雄型の周囲で円形に固定されることによ
り、次の工程で雄型が突き上げるときに均一にシートが
伸ばされろ為に、結果として得られる円筒状成形体の円
周方向の肉厚分布全極力小さくすることが可能となる。

さらにノック板４の上部に円板状の案内板を設けると雄
型が上昇したときにシートが雄型に密着しやすくなる。

前記工程の直後もしくは数秒間までの間をおいて、油圧
により下テープ／Ｌ／８が上昇して雄型９がシート１を
つき上げられそれと同時もしくは数秒間までの間をおい
て、雄型９のすその部分に設けらｎた真空孔から配管１
０と連結した真空ポンプによシ真空吸引されシートラ雄
型の形状に成形される。雄型が加熱されたシートを突き
上げる際に、雄型の温度が低いと、真空吸引した際にシ
ートの固化が速過ぎる為に、雄型の鏡面の転写が十分性
なわれないばかりが、成形体にしわが入り易く、本発明
目的の円筒状成形体を得る事は不可能である。そこで雄
型は、あらがじめ成形上必要な温度に加熱しておくこと
が好ましい。その加熱温度としては熱可塑性樹脂シート
が可塑化し成形が容易と々る温度であシ、そのシートの
種類によって異なるが一般的には５０〜１５００Ｃ好ま
しくは８０〜１２０℃である。成形が終了した後、真空
吸引は継続したままで、直ちにあるいは、数分間までの
間にこの温度に保持した後に、雄型中に冷却水を通して
雄型を冷却し、離型工程に入る。

雄型を高い温度のままで真空吸引を止めると、成形体は
変形してしまい、良好なものが得られない。

成形体の熱安定性を向上させる為には、前記のように成
形後雄型の温度を数分間までの間保持し熱処理を行なう
必要がある。

以上のような雄型な急速に加熱冷却できろ手段を設ける
ことにより初めて本発明の目的にかなった円筒状成形体
を工業的に可能なサイクルで得ることができろ。

この急速加熱冷却する手段としては、種々の方法が考え
られるが、蒸気あるいは熱水と冷水とを急速に切り換え
て、雄型内を循環させる方式が効率がよい。

本発明の雄型の加熱および冷却手段を第３図により具体
的に説明する。

雄型９を加熱する際にはパルプ１８，１９．がとじた状
態でパルプ２０が開き蒸気もしくは熱水がマニホールド
２２に供給され、ここで各雄型に分割さｎて供給される
。

温度のコントロールは蒸気の場合は蒸気圧のコントロー
ルで熱水の場合は、温度調節器により行々われる。なお
排水側のパルプ２１は、その開度を適切にコントロール
できるようになっている。

冷却の際にはパルプ２０が閉じて、パルプ１９が開きマ
ニホールド２２に水が供給されて、各雄型に通じるよう
にしパルプ２１が完全に開き、各雄型よシマニホールド
２３に集められた冷却水が外に排出されるようになって
いる。

また再加熱の際には、パルプ１９，２０が閉じた状態で
、パルプ１８が開き、マニホールド２２に空気を送り込
み、残留する水を、マニホールド２３、パルプ２１全通
して系外に出し、パルプ１８を閉じてバルブ２０ケ開き
、蒸気もしくは熱水を通じさせる。

各雄型はジヨイント２４金持ち、これは、内管２５と外
管２６を有する２重管と接続されており、マニホールド
２２よシ供給される熱媒体はジヨイント２４を経て内管
２５を通って雄型内に入り、外管２６からジヨイント２
４に戻される。

パルプ１８，１９．２０はタイマーにより作動する電磁
開閉式が望ましい。

次に本発明に用いる雄型の特徴について第２図に従って
説明する。雄型は大きく分けて４つの部分から構成され
る。雄型の頭部１１は、断熱性の材料とする必要がある
。これを金属材料とすると雄型が加熱されたシートを突
き上げたときに雄型頭部１１の温度が高過ぎる為に、シ
ートの接した部分が著しく延ばされる為に、その部分の
成形体の肉厚が著しく薄く力るばかシでなく一種のネッ
キング延伸とカリ、その面粗さが著しく大きくなシ、目
的の成形物が得られない。

雄型頭部１１として金属材料を用いてもそのコーナ一部
を１Ｒ以上の曲面加工しさらに鏡面に研磨しておけば、
面粗さは改善されるが、成形体の上部の肉厚が薄く々る
傾向は大巾には改善されず、成形条件中が極めて狭い。

雄型の頭部１１を断熱性の材料とすると、雄型の温度を
急速加熱すると、頭部のみは温度があまり上昇せず、比
較的低い温度に保た社る為に雄型が加熱されたシートを
突き上げたときに、頭部と接した部分が、接触すると同
時に冷却され固定さ詐る為に、頭部が金属材料の場合の
ように、その部分が著しく延ばさｎることが々く、又成
形体の内面の面粗さが増大する事もない。

断熱性の材料としては、ベークライト、ナイロン等の比
較的高温に耐えるプラスチック材料やガラス、陶器のよ
うな無機質材料、熱伝導度の低いセラミック材料等が挙
げられる。

このような断熱性材料を用いても、そのコーナ一部や雄
型本体との接続部分は平滑に加工しておく必要がある。

次に雄型本体の側面部１２は、成形後の離型の為に、６
０分から２度の間で勾配を設けである。

この勾配が、３０分以下では離型が著しく困難となり、
２度以上では、磁気メモリー媒体用の円筒状基材として
の目的に合致しない。

一方で側面部１２０表面粗さく　Ｒａ　）は０．０４μ
以下の超鏡面に仕上げられており、円筒状成形体の側面
の内側は、この超鏡面を転写して、目的の面精度を持っ
たものに成形される。

又、側面部１２の表面は、ピッカス硬度で１０００以上
となるような硬化処理もしくは表面コーティングをした
ものが好ましい。こ扛は成形体を雄型から離型する際に
傷が入ることを防止する為である。雄型の側面部は、円
筒状成形体の磁性膜を形成させる部分に相当する側面部
１２からさらに同一勾配である延長部分１３を有するこ
とが必要である。その理由は記録用媒体として用いる側
面部１２の肉厚分布を前記の範囲に完全になるようにす
るためである。またその延長部分１３の長さは成形体の
直径によっても変るが通常１０〜７０ｍｍの範囲が適当
である。側面部の下部１４は、水平面からの角度が０〜
６０度の範囲で必要に応じて適当なＲを持った曲面にす
ることもできる。雄型９は内部に複数個の真空孔１５が
設けられており加熱されたシートラ吸引することができ
るようになっている。その数および位置は任意であるが
、側面部１２には設けることができない。

又真空孔１５とは別に離型時に圧空をかけるために圧空
孔１６が設けられている。

次に雄型を用いて真空成形を行い成形体を製造する操作
について第３図により説明する。なお図面は１個の雄型
を示すものであるが、１個以上の雄型を具えたものであ
ってもよい。雄型９を加熱するにはパルプ１８．１！Ｉ
ｎ閉じた状態でパルプ２０を開き蒸気もしくは熱水がマ
ニホールド２２を通過して雄型に供給される。なお図示
していないが温度のコントロールは蒸気の場合は蒸気圧
のコントロールで熱水の場合は、温度調節器により行な
う。排水側のパルプ２１は、その開度を適切にコントロ
ールできるようになっている。雄型を冷却するにはパル
プ２０が閉じて、パルプ１９を開き、マニホールド２２
に水が供給さｎて、雄型に接続されているパルプ２１が
完全に開き、雄型よりマニホールド２３に集められた冷
却水が系外に排出される。再加熱の際には、パルプ１９
゜２０が閉じた状態で、パルプ１８が開き、マニホール
ド２２に空気を送り込み、残留する水をマニホールド２
３、パルプ２１を通じて系外に排出させ、次いでパルプ
１８を閉じてパルプ２０ｆ、開き、蒸気もしくは熱水を
供給する。

雄型はジヨイント２４が設けられており、またこのジヨ
イントは内管２５と外管２６から々る２重管と接続され
、マニホールド２２より供給さ牡る、熱媒体はジヨイン
ト２４を経て内管２５を通って雄型内に入り、外管２６
からジヨイント２４に戻さｎる。

以上説明したように本発明は熱可塑性樹脂シートから雄
型を用いて真空成形して円筒状成形体を製造する装置に
おいて円筒状雄型の周囲で前記シートをクランプした状
態で加熱下特定の雄型を用いて真空成形する円筒状成形
物の製造装置であって、本発明によれげ内厚が１０〜１
ＤＯμその変動係数が０．２以下と小さく、その内面の
中心線面粗さが０．０４μ以下であるので磁気記録媒体
用基材として好適なものが得られるという効果がある。

以下実施例をあげて、さらに詳しく説明する。

次に本発明の装置を用いて、実際に円筒状成形体全製造
した例について説明する。平均肉厚１６０μノポリエチ
レンテレフタレートシートヲ所定の大きさにカットし、
第１図の成形機のクランプ２にセットした。そのシート
を成形可能な温度まで加熱した後成形・戸−ンに移動さ
せ、直ちにノック板を下降させプレクランプ板を上昇さ
せシートを雄型の周囲で直径１００　ｍ／ｍのところで
挾持させ、次いで蒸気で１００００に加熱した雄型を突
き上げ、さらに０．２秒後に雄型より真空吸引し成形を
行なった。ここで用いた雄型は上部の最小直径６５龍、
下部の最大直径３８ｍｍで高さ１００ｒ＋＋の円筒体で
その頭部はベークライトでできておりその側面の高さ８
０　ｍｍの部分は、表面の粗さが、中心線平均粗さく　
Ｒａ　）で０．００５μの超鏡面に研磨されている。成
形後、真空吸引したままで１分間雄型の温度を１００°
Ｃに保ち、その後に蒸気を冷水に切り換えて十分冷却し
本発明の円筒状成形体を得た。

この円筒状成形体の高さ８０朋の側面部の６２箇所測定
した平均肉厚（叉）は、４２μであり内厚分布の変動係
数（ａｎ−１／菱）は、０．０８であり、良好ガ厚み精
度を持っていた。高さ８０＋＋＋＋ｉの側面部の内面の
中心線平均粗さく　Ｒａ　）は、０．０１μで、極めて
良好寿面を持っていた。

又この円筒状成形体を、８０°Ｃの温水中に３０分間浸
漬したが全く寸法変化が認められなかった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例の装置を示すものであって、第１
図は装置の説明図、第２図は雄型がシートラ突き上げた
時の状態の説明図、第６図は雄型の加熱および冷却手段
の説明図である。 付量 １・・シート　２・クランプ ３・・−ヒーター　４・・・ノック板 ５・プレクランプ＆６．７・・・エアーシリンダ８　・
・　テ　−　プル　− ９・・−雄型　１０・・・配管 １１・・雄型頭部　１２・・雄型側面部１３・・雄型側
面部延長　１４・・雄型側面部下部部分　１５・・真空
孔 １６・・圧空孔　１７・・案内リング １８．１９，２０．　２２．２３・・マニホール２１・
・パルプ　ド ２４・・ジヨイント　２５・・内管 ２６・外管 特許出願人　電気化学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱可塑性樹脂シートから雄型を用いて真空成形し円筒状
   成形体を製造する装置において、前記シートラ円筒状雄
   型の周囲においてクランプする装置と前記シートラフラ
   ンプした位置より下部の位置に上下移動可能で、しかも
   真空手段および加熱冷却手段を具えかつ頭部が断熱性材
   料から形成された雄型とを設け、緊張した前記シートを
   前記雄型により真空成形するように構成したことを特徴
   とする円筒状成形体の製造装置。