JPS62133694A - 合成樹脂板の高周波誘電加熱法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は合成樹脂板を均一に加熱昇温する、高周波誘電
加熱方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、合成樹脂板の加熱方法として、高周波発振回
路の共振用コンデンサーとして構成されている平行平板
電極間に、合成樹脂板を挿入して高周波誘電加熱する方
法が知られている。

しかしながら、この方法は技術的にも、経済的にも完全
に満足のできるものではない、。

〔発明が解決しようとする問題点〕

高周波発振回路の共振用コンデンサーとして構成されて
いる平行平板電極間に合成樹脂板を挿入して、合成樹脂
板を高周波誘電加熱する際、平行平板電極の周辺は内部
に比して電界強度は大きく、従って被加熱物の合成樹脂
板の周辺温度は上昇する欠点を持っている。

又、被加熱物の合成樹脂板は接触する電極板に熱を奪わ
れて、合成樹脂板の表面よシも内部のほうが温度上昇が
大きくなるという欠点を持っている０ 〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明者らは
、このような従来方法の欠点を克服するべく鋭意研究し
た。本発明によれば合成樹脂板（板の厚さは任意であり
、ブロック状のものも含む。以下板という。）の周辺温
度は上昇せず、且つ、合成樹脂板の表面温度も低下せず
、従って均一な温度の合成樹脂板が得られることを見出
した○ すなわち本発明は、高周波発振回路の共振用コンデンサ
ーとして構成されている加熱された平行平板電極間に、
合成樹脂板をこれと接触せしめて挿入して合成樹脂板の
形状に核幽する部分又はその形状よりも外側約Ｌｏｏｍ
ｓ以内の部分迄は中空であり、且つ該樹脂板と相対する
面の外側全周にわたって巾２Ｉ以上の巾を有する電波シ
ールド材料が被覆されている絶縁板を併用して高周波誘
電加熱する加熱することを特像とする合成樹脂板の高周
波誘電加熱法を提供するものである。

一般的に、平行平板電極を用いた高周波誘電加熱は、熱
伝導に関係なく高周波電力に比例して、物質自身の分子
運動を利用して急速加熱できることから、合成樹脂の成
形前加熱処理の一つとして使用されているが、平行平板
電極の周辺部は内部に比して電界強度は大きく、従って
被加熱物の合成樹脂板の周辺温度は上昇すること、又、
被加熱物の合成樹脂板は接触する電極板に熱を奪われて
、合成樹脂板の表面よりも内部のほうが温度上昇が大き
くなることなどの欠点を持つことから、均一な温度の合
成樹脂板を得ることは困難で要求品質の厳しい用途には
適用できない。

本発明は、高周波発振回路の共振用コンデンサーとして
構成されている平行平板電極間に、合成樹脂板を挿入し
て高周波誘電加熱するに際して、加熱ヒーターで加熱さ
れかつ合成樹脂板の平面形状に相当する部分又はそれよ
りも外側約しＯＯｍｎ以ルド材料が被覆されている特殊
絶縁板とを有する平行平板電極を用いて加熱することに
より、特殊絶縁板の作用によって、合成樹脂板の周囲と
平行平板電極の周辺間の電界強度は、合成樹脂板の周辺
部と内部とはほぼ同じになるので、被加熱物の合成樹脂
板の周辺温度と内部温度も等しくなり、又、加熱ヒータ
ー付きの加熱された電極板の作用によって、被加熱物の
合成樹脂板は接触する電極板に熱を奪われることがなく
なり、合成樹脂板の表面と内部の温度も等しくなるので
、合成樹脂板は全体的に均一に加熱されることになる。

従って、平行平板′Ｗｔ極に設けられる特殊絶縁板の構
造は重要であり、先ずその形状は、第１図及び第２図に
示すように、合成樹脂板の平面形状に相当する部分又は
それよりも若干外側の部分迄は中空であり、且つ該樹脂
板と相対する面の側に全全周にわたって巾２ｍ＋以上の
電波シールド材料が被覆されていることである。

第１図は、図示されている電極板１．１’に接しに全周
にわたって巾２勧以上の電波シールド材料２ａが被覆さ
れている特殊絶縁板２を示している。

第２図は、図示されていない電極板１．１′に接してい
る合成樹脂板３と、その平面形状Ｋｇ当す巾２間以上の
電波シールド材料２ａが被覆されている特殊絶縁板２を
示している。

第３図は第１図のＡ　−Ａ’力方向断面を示すもので、
電極板１．１′の間に合成樹脂板３が１，１′に接触し
て挿入され、合成樹脂板３の周囲に電波シールド材料２
ａ、　２ａ’が被覆されている特殊絶縁板２．２′が配
設されていることを示している。

第１図及び第２図に示されている特殊絶縁板のって、該
樹脂板の平面形状の輪郭よりもちる距離外側の部分に巾
２間以上の電波シールド材料が被覆されている特殊絶縁
板も考えられる。

絶縁板に要求される性質としては、電気絶縁性が良好で
るると共に、被加熱体の合成樹脂板の誘電損よりも相当
低い誘電損を持つことである。

絶縁板の誘電損が被加熱体の合成樹脂板の誘電損よりも
大きいと、高周波のエネルギーは絶縁板に集中して絶縁
板の温度が上昇して、合成樹脂板は加熱されないという
現象を呈するので好ましくない。

絶縁板の材質は、電気絶縁性と低誘電損を兼ね備えたも
のであれば何でもよく、例えば、テフロン、シリコーン
、ガラス１ｉＨ１ａ補強’ｙ　リコ−７、；ｔ？リエチ
レンなどが上られる。

電波シールド材料の位置は、電極側の部分を被覆すると
電極の一部として機能するだけであり、電極の反対側の
部分を被覆することＫよってはじめて合成樹脂板の周囲
と平行平板電極の周辺間の電界強度を、合成樹脂板の周
辺部と内部とをほぼ同じにするこゝとができる。

又、電波シールド材料と被加熱体の合成樹脂板の位置関
係は、合成樹脂板の平面形状の輪郭に沿って又は合成樹
脂板の平面形状の輪郭よりもある距離外側の部分に、巾
２ｍ以上の電波シールド材料が位置するように絶縁板に
被覆することである。

電波／−ルド板料を被覆する巾が２畷未満では、合成樹
脂板の周囲と平行平板電極の周辺間の電界強度は、合成
樹脂板の内部よりも周辺部のほうが大きくなるので、被
加熱物の合成樹脂板の周辺温度より高くなり好ましくな
い。

合成樹脂板の周辺温度と内部温度を等しくするためには
、電波シールド材料で被覆する巾は１０朋以上とするの
が更に好ましい。

電極板と合成樹脂板の大きさの組合せによっては、合成
樹脂板の周囲と平行平板電極間の周辺間の電界強度をほ
ぼ同じにできるように、合成樹脂板の周囲と電波シール
ド材料との間に隙間を設けたほうが好ましい場合もある
。その隙間は前述の電極板と合成樹脂の大きさの組合せ
によって異り例えば電極板の大きさが一辺４０αの正方
形であり、合成樹脂板の大きさが一辺２５ｃｒｎの正方
形の場合０〜はｔ１″５０ｆｉである。

電極板の大きさが一辺１００備以下の正方形であれば合
成樹脂板の大きさによっても異るが大体Ｏ〜はぼ１００
１１１１である。

電波シールド材料としては、Ａｎ、Ｃｕなどの金属箔や
同薄板、金属薄膜を蒸着した合成樹脂の博板などがあげ
られるがこれに限定されるものではない。平行平板電極
を加熱する加熱ヒーターは、熱媒を循環するもの、熱風
を吹込むものなどがあげられる。

熱媒を循環する加熱ヒーターの場合にあっては、装置的
に工夫がなされていないと、被加熱体である合成樹脂板
の誘電損よりも熱媒の誘電損が大きい場合主として熱媒
が加熱されてしまうので、炭化水素系、シリコーン系な
どの比較的非誘電性の油を熱媒として用いるとよい。

高周波誘電加熱の際、電極の温度が高過ぎると、被加熱
体の合成樹脂板の表面温度が高くなり、低温度の内部に
比し誘電損が大きくなって高周波のエネルギーは表面に
集中し、温度が上昇につれて増々その傾向は加速される
ので好ましくない。

合成樹脂板の種類、加熱条件などによって異り、−概に
電極の温度は決定できないが、′￥ｔ、極の温度は用い
る樹脂の種類によっても異るが大体５０〜３００℃の間
で用いる樹脂の軟化点、誘電率などの特性に応じて設定
するとよい。

高周波誘電加熱中、被加熱物の合成樹脂板の表面温度と
中心部の温度を、該樹脂板の側面より、非接触式の赤外
温度計などを用いて測定して最適の電極の温度をそして
加熱ヒーターの温度を決定するのが好ましい。

平行平板電極と被加熱物の合成樹脂板の大きさの関係は
、平行平板電極の大きさに比し、合成樹脂板の大きさは
小さいほうが均−加熱上は好ましいが経済的には好まし
くない。

従って、一般的には合成樹脂板の面積は、平行平板電極
の面積の４割以上を一つの目安としている。

本発明の効果を十分に発揮しうる前述の面積の関係は５
割以上のときである。

合成樹脂板は、誘電性樹脂であれば何でもよく、例えば
ＰＥＴ、ＰＯＭ、Ｎｙ６．　Ｎｙ６６、ＰＭＭＡ、フェ
ノールなどが上げられるが、ポリエチレンやポリプロピ
レンなどの本来的に極性基をもたず、それ自体高周波誘
電加熱のできないポリオレフィンなどでも、あらかじめ
極性分子を分散させたものでもよい。

又、カーゼンのような伝導電子が混合された非誘電性の
合成樹脂は、誘電損による発熱ではなく、伝導電流によ
る損失によって発熱するが、この種の合成樹脂も適用可
能である。

合成樹脂板のｄＲ１一形態としては、合成樹脂板一枚又
は合成樹脂板と合成樹脂板の間に介在して、該樹脂板相
互の熱接着を防止する合成樹脂シート、紙などのいわゆ
る合紙とで構成されている積層板、又は接着しない異種
の合成樹脂板の積層体などが上げられる。

金紙は一般的に非誘電性のポリエチレンやポリプロピレ
ンなどのポリオレフィンシートが用いられるが、合成樹
脂板の加熱温度に悪影響を与えない範囲で、ＰＥＴ、Ｎ
７６、紙などの誘電性シートを用いてもよい。

合成樹脂板と合成樹脂板の間に介在して、該樹脂板相互
の熱接着を防止する合成樹脂シート、紙などのいわゆる
台紙とで構成されている積層板であって、合成樹脂板と
金紙の熱膨張率や熱収縮率の異なるもの、具体的には、
合成樹脂板や金紙の加工条件、高周波誘電加熱条件など
の違いによっても異なるのでこれに限定されるものでは
ないが合成樹脂板と金紙との線膨張率比で２以上又は０
．５以下、熱収縮率比で１．５以上又は０．６７以下と
なると、積層板の一部が変形したり、皺が発生したりし
て好ましくなく、表面が平滑で且つ均一な温度の積層板
を得ることは困難であるか、積層板を加圧状態で高周波
性′４加熱すると、積層板を構成する合成樹脂板と金紙
との熱膨張率や熱収縮率が異なっても、加圧力により強
制的に積層板の熱膨張や熱収縮による変化を抑制できる
ので、高周波誘電加熱中に１被加熱物の積層板の一部が
変形したり、皺が発生したりすることが極めて少なくな
り、表面平滑で且つ均一な温度の積層板を得ることがで
きるので好ましい。

加熱中に被加熱物の積層板の一部が変形したり、皺が発
生したりすることを防止する加圧力は、積層板の種類に
よって異るが少くとも２　Ｋｑ／ｃｐｎ２以上であって
、加熱中にその圧力によって積層板が圧縮延伸されない
範囲の圧力とする必要がある。

加圧力が２Ｋｆ／α２未満では、十分に被加熱物の積層
板の一部が変形したり、蔽が発生したりすることを防止
することはできない。

合成樹脂の種類によっては、加熱ヒーターの温度、高周
波誘電加熱条件を調節しても、被加熱体の合成樹脂板の
表面温度が低くなる場合、或いは逆に合成樹脂板の表面
温度を高くしたい場合などには、高周波誘電加熱後、引
き続き加熱プレスを用いて再加熱して所望の温度分布を
つくるとよい。

高周波発振回路の発振周波数は、合成樹脂板の平面積に
おける最大炎の少くとも２倍以上となるような波長を有
する周波数を選択するとよい。

加熱中に合成樹脂板の分子切断又は側鎖の結合のゆるみ
などを狙う場合には、それぞれの結合エネルギー以上の
高周波エネルギーを加えて高周波誘電加熱するとよい。

実施例１，２ １１ＫＶＡ、６２ＭＨ２の低圧（５，５００ｖ）と高圧
（６，５００Ｖ）切替型、出力５ＫＷ、平行平板電極の
大きさ４゜ｃｎｌｘ　４０　ｃｍ、　最大加圧力２０ｔ
ｏｎ、該電極の背面に炭化水素系の熱媒が循環する加熱
ヒーターを有する高周波誘電加熱装置を用いて、大きさ
２４　ｃｍ　Ｘ２４Ｇ１厚さ３喘のＰＭＭＡ板１７枚、
その間に介在する厚さ０．１間のＰＰフィルム１６枚合
計５２．６ｍ厚さの積層板を、第１表に宗す条件で加熱
した結果は、各板共実施例１は第４図、実施例２は第５
図に示すように、積層板の厚み方向（第４図及び第５図
の１〜１７は上から順に付番された積層板のＮｏを示す
）、及び板の周辺部（第４図及び第４図のΔ印）と板の
中心部（第４図及び第５図の○印）との温度差は極めて
小さい。

（以下余白） 比較例１，２ 実施例１と同一の装置及び積層板を用いて、第２表に示
す条件で加熱した結果は、各板共比較例１け第６図、比
較例２は第７図に示すように、積層板の厚み方向（第６
図及び第７図の１〜１７は上から順に付番された積層板
のＮｏを示す）及び板の周辺部（第６図及び第７図のΔ
印）と板の中心部（第６図及び第７図の○印）との温度
差は比較例１の場合は特に大きい。又、比較例２の場合
は特殊絶縁板の効果により板の周辺部と板の中心部との
温度差は小さい。

第　　２　　表 実施例３ 実施例１の高周波誘電加熱された積層板、引き続き加熱
プレスを用いて温度１２５℃、加圧力１５　Ｋ９／ｃｒ
ｎ２、加熱時間２分の条件で再加熱したつその結果は、
第８図に示すように、積層板の厚み方向（第８図の１〜
１７は上からｊ願に付番されたｆｌＩ層板のＮｏを示す
）及び板の周辺部（第８図の△印）と板の中心部（第８
図の○印）との温度差は更に小さくなっている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の合成樹脂板の高周波ｇ′ｆ
ｌｔ加熱法によれば、合成樹脂板を加熱する際、合成樹
脂板の厚み方向の温度分布及び合成樹脂板の周辺部と中
心部との温度分布共に良好で、温度差のない均一な温度
の合成樹脂板が得られること、又、加熱中に被加熱物の
合成樹脂板の一部が変形したり、皺が発生したりするこ
とがないので外観性の良好な合成樹脂板を製造できると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明の一実施例を示し、第
４図、第５図及び第８図は、本発明の実施例の結果を示
し、第６図及び第７図は、比較例の実験結果を示す。 特許出願人　　旭化成工業株式会社 第１図 第３図 第４図 二　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　下面　　　　　　　　　　　積層７及の五
ｐ・ｊの１・１＠イ）　　　　　　　　　面第５図 １　２　３４　５６７８　９１０１１１２１３１４１５
１６＋７よ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　下面　　　　　　　　　　稽屑才
反のＪ：説の１１１０沓　　　　　　　　　面第６図 ＋　　２３　４　５６　７８　９１０１１１２１３１４
１５１６１７、ヒ 面　　　　　　　　　　　　　瀬層ＫＡ之ｄす」二ブン
１３６フ）り畦ｅ！　　　　　　　　　　　　　面第７
図 上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、高周波発振回路の共振用コンデンサーとして構成さ
   れている加熱された平行平板電極間に該電極に接触せし
   めて合成樹脂板を挿入し合成樹脂板の形状に該当する部
   分又はその形状よりも外側１００ｍｍ以内の部分迄は中
   空であり、且つ該樹脂板と相対する面の外側全周にわた
   って２ｍｍ以上の巾を有する電波シールド材料が被覆さ
   れている絶縁板を併用して高周波誘電加熱することを特
   徴とする合成樹脂板の高周波誘電加熱法