JPH04212832A - 熱変形温度の高い熱可塑性材料のツインシ―トフォ―ミングプロセスおよびそれによって製造される物品 - Google Patents
熱変形温度の高い熱可塑性材料のツインシ―トフォ―ミングプロセスおよびそれによって製造される物品Info
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Abstract
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Description
塑性材料をツインシ―ト成形(シ―トフォ―ミング)す
るための方法、およびそれによって製造される構造体に
係る。 【0002】 【従来の技術】ツインシ―トフォ―ミングプロセスは業
界で公知である。たとえば、ドレ―ゼン(Dresen
)らの米国特許第4,428,306号を参照されたい
。ツインシ―トフォ―ミングプロセスは、軽量化と増強
のために中空部を有する剛性の構造体を製造する際に有
用である。従来のツインシ―トフォ―ミングプロセスは
、熱変形温度の低い熱可塑性材料を使用している。この
ような材料は、多くの品物の製造に適してはいるが、良
好な耐炎性を有する熱可塑性材料(これらの多くは熱変
形温度が高い)を使用する必要がある航空機のダクトな
どのような用途には適していない。これら公知のツイン
シ―トフォ―ミングプロセスは融解温度の低い熱可塑性
材料から物品を製造するのには適しているが、通常これ
らの従来法は単一の層からなる熱変形温度の高い熱可塑
性材料には適していない。それは、使用する金型がシ―
ト間の接合を達成するのに充分な高温に加熱されると熱
くなり過ぎるのでそのシ―トが所望の形状に固化するこ
とができないからである。高温の接着ゾ―ンと低温の成
形ゾ―ンを使用する特別な金型を使用することはできる
が、そのような特殊な金型を使用すると装置の価格が不
必要に高くなるし、接着ゾ―ン(通常、金型のクランプ
される周辺部)はシ―トの熱変形温度より充分に高い温
度に維持しなければならない。 【0003】 【発明の目的】したがって、本発明のひとつの目的は、
ツインシ―ト成形された構造体を熱変形温度の高い熱可
塑性材料から製造する際に、金型の温度を高い熱変形温
度の材料の熱変形温度より低くして行なう方法を提供す
ることである。もうひとつの目的は、高い熱変形温度を
有するツインシ―ト成形された熱可塑性材料製の構造体
を提供することである。 【0004】 【発明の概要】本発明は、熱変形温度の高い熱可塑性材
料のツインシ―トフォ―ミングプロセスを包含する。本
発明のプロセスでは、高い熱変形温度の熱可塑性材料の
層と低い熱変形温度の熱可塑性材料の接合層とを有する
積層体を使用する。ツイン(2枚の)シ―ト間の接着を
促進するのに必要とされる金型温度は、前記の高い熱変
形温度の熱可塑性材料の熱変形温度より充分低くするこ
とができる。本発明で使用する金型は、特別に加熱され
た接着ゾ―ンを必要とせず、実質的に均一な温度を有す
ることができる。 【0005】ツインシ―トフォ―ミングプロセスはドレ
―ゼン(Dresen)らの米国特許第4,428,3
06号(ここで引用したことにより本明細書中に含まれ
ているものとする)に記載されている。そのツインシ―
ト熱成形プロセスでは、各々のシ―トを真空成形し、シ
―ト間に圧力をかけることによって、該特許に記載され
ているようにしてこれらのシ―トを互いに溶着させる。 【0006】本発明のツインシ―トフォ―ミングプロセ
スでは、一対の高い熱変形温度(HHDT)の熱可塑性
シ―トをその熱変形温度より高い温度に予熱した上で、
HHDT材料の熱変形温度より低い温度を有する2つの
雌半金型の間に配し、シ―ト間に金属製のエア―チュ―
ブを配し、熱可塑性シ―トの周辺部付近で半金型を互い
に締め付け、金属製のエア―チュ―ブを介してシ―ト間
に高圧(好ましくは少なくとも50 psi)の空気を
注入し、場合により、シ―トの外部を真空に引いてその
中央でシ―トを押し広げると共にそれぞれの半金型の内
面形状に合致させ、そしてHHDT材料の熱変形温度よ
り低い温度までシ―トを冷却する。このプロセスで製造
される物品は中空であり、さらにその後の製造ステップ
を経た後に、ダクト形成を含めて数多くの目的に使用す
ることができる。 【0007】さらに、本発明の好ましいツインシ―トフ
ォ―ミングプロセスでは、(i)一対の高い熱変形温度
の熱可塑性層を、その熱変形温度より高い温度に予熱し
、好ましくは、450°Fより高い温度に予熱し、(i
i)一対の高い熱変形温度(HHDT)の熱可塑性層を
、HHDT材料の熱変形温度より低い温度を有する一対
の雌半金型間に配し(この際、一対の高い熱変形温度の
熱可塑性層は、その間に配置された低い熱変形温度(L
HDT)の熱可塑性材料の層をひとつ有している)、(
iii)半金型を互いに押し付けて層の周辺部の実質的
な部分をクランプし、(iv)HHDT材料層間に高圧
ガスを注入してHHDT層をその中央で離れさせて半金
型の形状に合致させ、(v)層をHHDT材料の熱変形
温度より低い温度まで冷却する。 【0008】高い熱変形温度(HHDT)の適切な材料
は264ポンド/平方インチでの熱変形温度が低くとも
300°Fであり、ポリエ―テルイミド、ポリアミド‐
イミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエ―テルスル
ホン、ポリフェニルスルホン、ポリエ―テルエ―テルケ
トン、ポリエ―テルケトンケトン、ポリアリ―ルスルホ
ン、芳香族ポリアミド、ポリアリ―ルスルホン、ポリフ
ェニレンエ―テル/ポリスチレンブレンド、およびこれ
らの熱可塑性材料と他の熱可塑性材料とのブレンドなど
のような熱可塑性材料が包含される。 【0009】高い熱変形温度の好ましい材料はポリエ―
テルイミドである。 【0010】また、45重量%のポリエ―テルイミド、
25重量%のコポリエステル‐カ―ボネ―ト、10重量
%のビスフェノ―ル‐Aポリカ―ボネ―ト、および20
重量%のシリコ―ン‐ポリエ―テルイミドを有するブレ
ンドも高い熱変形温度の材料として好ましい。 【0011】ワ―ス(Wirth)らの米国特許第3,
787,364号およびタケコシ(Takekoshi
)の米国特許第4,024,101号(両特許は引用し
たことにより本明細書に含まれるものとする)に開示さ
れている種類のポリエ―テルイミドが本発明で有用であ
る。特に次式(I)のポリマ―が有用である。 【0012】 【化1】 ここで、Rは炭素原子を6〜20個含有する二価の芳香
族残基であり、R′はニトロ置換された芳香族無水物と
反応させたジアミンの有機残基である二価の基であり、
nは約10、たとえば2から少なくとも5,000まで
の値を有する整数である。特に、Rはフェニレン、低級
アルキルフェニレン、ならびに次式(II)の基より成
る群の中から選択されるものであることができる。 【0013】 【化2】 ただし、式(II)中のXは、炭素原子が1〜8個で二
価の脂肪族基、炭素原子が4〜8個の環式脂肪族基、炭
素原子が7〜10個の芳香族‐脂肪族基、ならびに次式
(III)の基より成る群の中から選択されるものであ
る。 【0014】 【化3】 また、式(I)中のR′は、特に、基R、キシリレン、
炭素原子を2〜20個含有するアルキレン、および炭素
原子を4〜8個含有するシクロアルキレンより成る群の
中から選択されるものであることができる。 【0015】これらの化合物のうち好ましいものは、R
′がフェニレンまたはアルキル置換フェニレン(ただし
、各アルキルは炭素原子が1〜3個であり、アルキル置
換基の数は1〜3個である)であり、Rが次式(IV)
の基であるものである。 【0016】 【化4】 ただし、Xは単結合、炭素原子2〜8個のアルキレン、
炭素原子1〜8個のアルキリデン、炭素原子4〜8個の
シクロアルキル、炭素原子4〜8個のシクロアルキリデ
ニル、または次式(V)の基である。 【0017】 【化5】 高い熱変形温度の好ましいポリマ―は次式(VI)の構
造を有する繰返し単位を含む。 【0018】 【化6】 芳香族ポリエ―テルイミドの製造に使用することができ
る特定のジアミノ化合物の有機部分R′の具体例として
は米国特許第3,787,364号(引用により本明細
書に含まれているものとする)の第3欄第10〜47行
にあるジアミンから誘導されるものが挙げられる。 【0019】さまざまなアルキレン、アルキリデン、シ
クロアルキル、シクロアルキリデンなどの基中で使用さ
れる炭素原子の最大数は特に断わらない限り8個である
。 【0020】好ましいポリエ―テルイミドは熱変形温度
が264ポンド/平方インチで360°Fである。 【0021】適したポリアミドイミドは米国特許第4,
331,799号および第4,728,697号(これ
ら特許はいずれも引用により本明細書に含まれるものと
する)に記載されている。ポリアミドイミドは二無水物
とカルボキシ無水物のアシルクロライドとの混合物をジ
アミンと反応させることによって製造することができる
し、あるいはポリアミンをカルボキシ無水物および二無
水物と反応させることによって製造してもよい。 【0022】ポリイミドは次式(VII)の繰返し単位
をもっている。 【0023】 【化7】 ここで、R″は脂肪族か芳香族で二価の炭化水素基であ
る。R″は芳香族残基を含んでいるのが好ましい。ポリ
イミドはポリマ―産業でよく知られている。適したポリ
イミドはベルダ―ル(Berdahl)の米国特許第4
,746,720号およびヒ―ス(Heath)らの米
国特許第3,847,867号(これらの特許は両方と
も引用により本明細書中に含まれているものとする)に
開示されている。 【0024】ポリスルホンは二価フェノ―ルとジハロス
ルホンとの縮合反応で得られる。二価フェノ―ルはビス
フェノ―ルAが好ましく、ジハロスルホンはジクロロフ
ェニルスルホンが好ましい。ポリフェニルスルホンは二
価フェノ―ルとジハロ芳香族スルホンとの反応から誘導
される。ポリエ―テルスルホンもまたポリマ―業界で周
知である。適したポリスルホンにはポリフェニレンスル
ホンが包含される。 【0025】ポリエ―テルエ―テルケトンとポリエ―テ
ルケトンケトンは公知の熱可塑性材料であり、264ポ
ンド/平方インチ(PSI)の荷重下で約300°Fの
熱変形温度を示す。ポリエ―テルエ―テルケトンは米国
特許第4,673,450号および第4,629,20
0号(これらは両方とも引用により本明細書中に含まれ
るものとする)に記載されている。ポリエ―テルケトン
ケトンは日本特許第62/044425号に開示されて
いる。 【0026】熱変形温度が高い特に有用な材料は、約5
0重量%のポリエ―テルイミド、約40重量%のポリエ
ステルカ―ボネ―ト、および約10重量%のオルガノポ
リシロキサンカ―ボネ―トを有するブレンドである。こ
れは、パタ―ソン(Patterson)らの米国特許
第4,735,999号およびボ―ン(Vaughn)
の米国特許第3,189,662号(いずれも引用によ
り本明細書に含まれるものとする)に開示されている。 【0027】芳香族ポリアミドは芳香族ジアミンと芳香
族ジカルボン酸から誘導される。特定の芳香族ポリアミ
ドはトルエンジアミンとテレフタル酸および/またはイ
ソフタル酸との反応生成物から誘導することができる。 【0028】ポリフェニレンエ―テルは次式(VIII
)を有する構造単位を複数個含んでいる。 【0029】 【化8】 これらの各単位ではそれぞれ独立して、Q1 は各々独
立してハロゲン、第一級か第二級の低級アルキル(すな
わち、炭素原子を7個まで含有するアルキル)、フェニ
ル、ハロアルキル、アミノ‐アルキル、炭化水素オキシ
、またはハロ炭化水素オキシ(ただし、少なくとも2個
の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを隔てている)
であり、Q2 は各々独立して水素、ハロゲン、第一級
か第二級の低級アルキル、フェニル、ハロアルキル、炭
化水素オキシまたはQ1 に対して定義したハロ炭化水
素オキシである。適切な第一級の低級アルキル基の例は
メチル、エチル、n‐プロピル、n‐ブチル、イソブチ
ル、n‐アミル、イソアミル、2‐メチルブチル、n‐
ヘキシル、2,3‐ジメチルブチル、2‐、3‐もしく
は4‐メチルペンチルおよび対応するヘプチル基である
。第二級の低級アルキル基の例はイソプロピル、sec
‐ブチルおよび3‐ペンチルである。アルキル基はいず
れも分枝より直鎖が好ましい。Q1 がいずれもアルキ
ルかフェニル、特にC1−4 アルキルであり、Q2
がいずれも水素であることが最も多い。適切なポリフェ
ニレンエ―テルは数多くの特許に開示されている。 【0030】ホモポリマ―とコポリマ―のポリフェニレ
ンエ―テルが両方とも包含される。適切なホモポリマ―
は、たとえば2,6‐ジメチル‐1,4‐フェニレンエ
―テル単位を含有するものである。適切なコポリマ―と
しては、2,6‐ジメチル‐1,4‐フェニレンエ―テ
ル単位を(たとえば)2,3,6‐トリメチル‐1,4
‐フェニレンエ―テル単位と組合せて含有するランダム
コポリマ―がある。多くの適切なランダムコポリマ―な
らびにホモポリマ―が特許文献に開示されている。使用
するポリフェニレンエ―テルはポリスチレンとのブレン
ドの形態であるのが好ましい。 【0031】本発明の方法で接合層として適しているL
HDT材料は熱変形温度が264ポンド/平方インチで
高くとも約280°Fであるのが好ましく、特定のHH
DT材料に接着しなければならない。以下に挙げるLH
DT材料はある特定のHHDT材料に対してはメルト接
着層として適さないかもしれないが、別のHHDT材料
層に対してはメルト接着層として使用できるかもしれな
い。融解温度が低い適切な材料としては、ポリカ―ボネ
―ト、ポリエステルカ―ボネ―ト、脂肪族ポリアミド、
ポリエチレンテレフタレ―トやポリブチレンテレフタレ
―トを始めとするポリエステル、ポリエチレンなどのよ
うなポリオレフィン、シリコ―ン‐ポリイミド、ならび
にこれらと他の熱可塑性樹脂とのブレンド、たとえば芳
香族ポリカ―ボネ―ト/ポリブチレンテレフタレ―トブ
レンドがある。 【0032】本発明で使用できるポリオレフィンまたは
オレフィンベ―スのコポリマ―としては、低密度ポリエ
チレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン
、アイソタクチックポリプロピレン、ポリ(1‐ブテン
)、ポリ(4‐メチル‐1‐ペンテン)、プロピレン‐
エチレンコポリマ―などがある。別のオレフィンコポリ
マ―としては、1種以上のα‐オレフィン(特にエチレ
ン)と、たとえば酢酸ビニル、アクリル酸およびアルキ
ルアクリル酸ならびにこれらのエステル誘導体(たとえ
ば、エチレン‐アクリル酸、アクリル酸エチル、メタク
リル酸、メタクリル酸メチルなど)を始めとする共重合
性モノマ―とのコポリマ―がある。また、全部または一
部が金属イオンで中和されていてもよいアイオノマ―樹
脂も適している。 【0033】本発明の樹脂状組成物中のポリエステルは
、次式(IX)の構造単位を含むのが普通である。 【0034】 【化9】 ただし、R1 とR2 は各々炭素原子を約2〜10個
含有する二価で脂肪族、脂環式または芳香族の基である
。式(IX)の単位は通常少なくとも約30個存在し、
少なくとも50個存在するのが好ましい。このような線
状ポリエステルは、ジヒドロキシ化合物とジカルボン酸
またはその機能性誘導体(たとえば、無水物、酸塩化物
または低級アルキルエステル、特にメチルエステルがあ
り、エステルが好ましい)との公知の反応によって製造
されるのが典型的である。 【0035】R1 基は1個またはそれ以上の脂肪族、
脂環式または芳香族の基でよく、本発明の目的からみて
脂環式基が脂肪族基と等価であることは当業者間で公知
である。これらは、エチレングリコ―ル、1,4‐ブタ
ンジオ―ル(これらは両方とも好ましい)、プロピレン
グリコ―ル、1,3‐プロパンジオ―ル、1,6‐ヘキ
サンジオ―ル、1,1‐デカンジオ―ル、1,4‐シク
ロヘキサンジメタノ―ル、2‐ブテン‐1,4‐ジオ―
ル、レゾルシノ―ル、ヒドロキノンおよびビスフェノ―
ルAなどのようなジヒドロキシ化合物から誘導されるも
のでよい。また、ジヒドロキシ化合物の反応性を実質的
に変化させることのない置換基(たとえば、アルコキシ
、ハロ、ニトリル)またはヘテロ原子(たとえば、酸素
またはイオウ)を含有する基でもよい。 【0036】R2 基は、コハク酸、アジピン酸、マレ
イン酸、イソフタル酸およびテレフタル酸、または類似
の置換酸およびヘテロ原子含有酸などのような酸から誘
導されるものでよい。通常は約6〜10個の炭素原子を
含有している。 【0037】R1 とR2 は炭化水素基であることが
最も多い。R1 が脂肪族、特に飽和の脂肪族であり、
R2 が芳香族であるのが好ましい。これらポリエステ
ルはポリ(アルキレンテレフタレ―ト)が望ましく、特
にポリ(エチレンテレフタレ―ト)またはポリ(1,4
‐ブチレンテレフタレ―ト)[以後本明細書中ではそれ
ぞれ単に「ポリエチレンテレフタレ―ト」または「ポリ
ブチレンテレフタレ―ト」ということがある]、とりわ
け後者が最も望ましい。このようなポリエステルは米国
特許第2,465,319号、第2,720,502号
、第2,727,881号、第2,822,348号、
第3,047,539号、第3,671,487号、第
3,953,394号、第4,128,526号に例示
されているように業界で公知である。ポリエステルは、
ゲルパ―ミエ―ションクロマトグラフィ―、または60
重量%のフェノ―ルと40重量%の1,1,2,2‐テ
トラクロロエタンの混合物中30℃での固有粘度(IV
)によって決定される数平均分子量が約10,000〜
70,000の範囲であるのが好ましい。 【0038】脂肪族ポリアミドは、脂肪族ジアミンと脂
肪族ジカルボン酸および/またはモノアミノ‐モノカル
ボン酸との反応で得られる。適切なポリアミドは次式(
X)の式で表わされる繰返し単位を有する。 【0039】 【化10】 ここで、Rは脂肪族か環式脂肪族で二価の炭化水素基で
ある。適切な脂肪族ポリアミドは、ガルッチ(Gall
ucci)らの米国特許第4,749,754号および
サイバ―ト(Sybert)の米国特許第4,732,
937号(これらの特許はいずれも引用により本明細書
中に含まれるものとする)に記載されている。 【0040】シリコ―ン‐ポリイミドはセラ(Cell
a)らの米国特許第4,690,997号(引用により
本明細書中に含まれているものとする)に記載されてい
る。 【0041】本発明で使用するのに好ましい熱可塑性基
体はポリカ―ボネ―ト製のフィルムまたはシ―トである
。適切なポリカ―ボネ―トは、二価フェノ―ルをホスゲ
ン、ハロホルメ―トまたはカ―ボネ―トエステルなどの
ようなカ―ボネ―ト前駆体と反応させることによって製
造できる。通常これらは、次式(XI)の繰返し構造単
位を有している。 【0042】 【化11】 ここで、Aはポリマ―生成反応で使用した二価フェノ―
ルに由来する二価の芳香族基である。これらの芳香族カ
―ボネ―トポリマ―は固有粘度が0.30〜1.0dl
/g(25℃のメチレンクロライド中で測定)の範囲で
あるのが好ましい。二価フェノ―ルという用語は、2個
のヒドロキシ基を含有し、その各々が芳香核の炭素原子
に結合している単核か多核の芳香族化合物を意味してい
る。典型的な二価フェノ―ルには、2,2‐ビス‐(4
‐ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2‐ビス‐(3
,5‐ジメチル‐4‐ヒドロキシフェニル)プロパン、
4,4′‐ジヒドロキシ‐ジフェニルエ―テル、ビス(
2‐ヒドロキシフェニル)メタン、これらの混合物など
が包含される。本発明で使用するのに好ましい芳香族カ
―ボネ―トポリマ―は2,2‐ビス(4‐ヒドロキシフ
ェニル)プロパン、すなわちビスフェノ―ル‐Aから誘
導されるホモポリマ―である。 【0043】本発明の積層体は高温材料層の層間溶融接
合を促進し、特に本発明のツインシ―トフォ―ミングプ
ロセスを容易にする。 【0044】本発明のツインシ―トフォ―ミングプロセ
スで使用する積層体は、高い熱変形温度の熱可塑性材料
層と、低い熱変形温度の熱可塑性材料層とを有している
。適した積層体としてはハ―ト・ジュニア(Hirt,
Jr.)らの米国特許第4,737,414号(引用
により本明細書に含まれているものとする)に記載され
ているものがある。この特許には、ポリエ―テルイミド
層と、ポリカ―ボネ―ト樹脂、ポリエステルカ―ボネ―
ト樹脂およびポリエステル樹脂より成る群の中から選択
された層とを有する積層体が開示されている。 【0045】これらの多層積層体は普通の方法で製造さ
れる。すなわち、通常の方法で押出された別々の層を積
層したり、あるいはダイヘッドを通して共押出して複数
の層をダイ内で積層したりする。共射出成形も使用する
ことができる。各層の厚みは広範囲に変化させることが
でき、多層複合体の個々の用途に依存する。一般に、低
温材料層には50ミル以下の厚みを使用することができ
、3〜20ミルが好ましく、10ミルが最も好ましい。 高温材料層の厚みは、通常100ミル以下を使用するこ
とができ、30〜90ミルが好ましく、60ミルが最も
好ましい。積層体は全体の厚みが70〜80ミルである
のが最も好ましい。 【0046】本発明のツインシ―ト成形された中空の物
品を製造するには、高い熱変形温度の熱可塑性材料の第
一の層、高い熱変形温度の熱可塑性材料の第二の層、お
よび、高い熱変形温度の熱可塑性材料の第一層と第二層
との間に配置された低い熱変形温度の材料層からなる層
を作製すればよい。これには、高い熱変形温度の材料の
単層シ―トと高い熱変形温度の材料層および低い熱変形
温度の材料層とを有する積層体とを使用する。あるいは
、好ましくは、そのような積層体を一対使用したり、ま
たは高い熱変形温度の材料の単層シ―ト一対と低い熱変
形温度の材料のフィルムとを使用したりする。いずれの
場合も、高い熱変形温度の材料層間の接合を達成するた
めには、ツインシ―トフォ―ミングプロセスの間、低い
熱変形温度の材料層が高い熱変形温度の材料層の間に位
置しなければならない。この接合は、高い熱変形温度の
材料層の周辺部で生じるのが好ましい。 【0047】 【本発明の詳細な説明】 図3に示してあるように、本発明の好ましいツインシ―
ト熱成形装置10は2個の半金型、好ましくは図1と図
2に示したような雌の半金型12、14をもっている。 図示した金型の形状は一例であり、他の金型形状も本発
明のプロセスに適している。たとえば、金型形状は、最
終部品の断面積が円形または卵形となるようなものとす
ることができる。上側の半金型12は可動であり、図3
と図4に示してあるように下側の半金型14から離れて
いる開いた位置から、図5と図6に示してあるように下
側の半金型14と近接している閉じた位置まで移動する
ことができる。上側の半金型12は、この上側半金型の
外周辺部を形成する矩形の水平外側リム16をもってい
る。内側セクション18はリム16から上方かつ内方に
向かって傾斜していて上側の内側水平金型領域20に達
している。半金型12、14は鋳造アルミニウムから作
成したものが好ましい。領域20には、熱成形の間半金
型12から空気が抜けていけるように複数の穴22がド
リルで開けてある。穴22を介して真空に引くのが好ま
しい。リム16には半円筒形チャンネル24があり、リ
ム16の外縁26からリム16の内縁28まで延びてい
る。下側の半金型14は上側の半金型12と類似の形状
のものが好ましい。下側の半金型14は、この下側半金
型14の周辺部を形成する水平の外側矩形リム30をも
っている。リム30の上側部分には半円筒形のチャンネ
ル32があり、リム外縁34からリム30の内側リム端
36まで延びている。このチャンネル32は、半金型1
2と14が互いに噛合ったとき前記チャンネル24と平
行になる。内側セクション38は下方かつ内方に向かっ
て傾斜していて下側の水平矩形金型領域40に達してい
る。この金型領域40には、熱成形の間半金型14から
空気が抜けていけるように複数の穴42がドリルで開け
てある。穴42を介して真空に引くのが好ましい。熱成
形の間使用する高圧ガスの導入管44は、中空カラ―4
8により管44を垂直な支えロッド46に取付けること
によって、(i)このロッド46の長手方向の軸に沿っ
た垂直運動と(ii)同じ軸の回りでの回転運動ができ
るように支えることができる。この導入管はアルミニウ
ムなどのような金属で作成したものが好ましい。熱成形
の間、チャンネル24と32が、半金型12と14によ
り形成される内部キャビティ―50の中まで延びる管4
4の回りをクランプする。また熱成形の間、高圧ガス(
空気が適している)が空気源52からホ―ス54を通っ
て管44へ、そして上側シ―ト56と下側シ―ト58と
の間のキャビティ―50中へと通じ入れられる。これら
のシ―ト56、58は両方共図7に示した積層体59の
ような積層体であるのが好ましい。図7の積層体59は
、高い熱変形温度の熱可塑性材料からなる層60と、低
い熱変形温度の熱可塑性材料からなる層62とをもって
いる。本発明のプロセスでは、これらのシ―トを、HH
DT材料の熱変形温度より高い温度に加熱するが、好ま
しくはHHDT材料の融解温度より50°F低い温度以
下で加熱する。本発明のプロセスで積層体を使用する場
合、熱成形の間の積層体の温度はLHDT材料の融解温
度を越えてもよい。何故なら、このLHDT材料は表面
張力によってHHDT材料の表面上に保たれるからであ
る。その後、これらのシ―トを、開いた装置10の半金
型12と14の間に入れて管44をシ―ト間に挿入し、
金型を閉じて管44をチャンネル24と32の間にクラ
ンプすると共にシ―ト56と58をその周辺部でリム1
6と30の間に固定する。HHDT材料の熱変形温度よ
り低い温度におけるシ―ト間の溶融積層をより促進する
ために、半金型をLHDT材料の融解温度より高い温度
にしてもよい。半金型の温度はHHDT材料の熱変形温
度より低いのが好ましい。 【0048】使用するシ―トは両方とも図4〜7に示し
たような積層体であってもよい。そのような積層体はH
HDT材料層60とLHDT材料層62とをもっている
が、これらの層は互いに積層されて直接接触接着されて
いる。 【0049】図8に示されているように、本発明のプロ
セスにより得られる構造体64は中空かつ剛性であり、
HHDT材料の上側シェル66とHHDT材料の下側シ
ェル68とをもっている。これらの上側シェルと下側シ
ェルはLHDT熱可塑性材料によって互いに接着されて
いる。 【0050】 【実施例の記載】以下の実施例は本発明を例示するもの
であって本発明の範囲を限定する意味はまったくない。 【0051】 【表1】
表 1 下記実施例は、ポ
リエ―テルイミド/LHDT層/ポリエ―テルイミドc
構造に対して本発明のプロセスを使用して得られた接
着強度を示すものである。 【0052】 実施例 LHDT層厚み
金型温度°F 接着強度(lb/in)
1 ポリカ―ボネ―トb 10ミル 3
30 280 2
PBTd 10ミル 3
30 430 Aa
なし
330 150
a)実施例AはLHDT接合層を使用しない比較
例である。 b)ポリカ―ボネ―ト層はビスフェノ―ルAをホスゲン
と反応させて作成されたポリカ―ボネ―トであり、熱変
形温度は270°Fであった。 c)使用したポリエ―テルイミドはHDTが360°F
のポリエ―テルイミドであった。 d)PBTはポリブチレンテレフタレ―トである。
る。
る。
ら見た概略断面図である。
ているツインシ―ト成形装置を横から見た概略断面図で
あり、2つの積層体間にはガス導入管が挿入されている
。
るツインシ―ト成形装置を横から見た概略断面図である
。
て積層体をそれぞれの半金型の形状に合致させた後のツ
インシ―ト成形装置と積層体を横から見た概略断面図で
ある。
図である。
性構造体の側面断面図である。
半金型、14 下側の雌の半金型、16、30 周
辺部の水平矩形リム、44 高圧ガス導入管、50
金型内部キャビティ―、56 上側シ―ト、58
下側シ―ト、59 本発明の積層体、60 高い
熱変形温度の熱可塑性材料からなる層、62 低い熱
変形温度の熱可塑性材料からなる層、64 本発明の
プロセスにより得られる構造体、66HHDT材料の上
側シェル、68 HHDT材料の下側シェル。
Claims (4)
- 【請求項1】 熱変形温度の高い材料をツインシ―ト
熱成形するための方法であって、熱変形温度が最低でも
300°Fである熱可塑性材料の第一層、熱変形温度が
最低でも300°Fである熱可塑性材料の第二層、およ
び熱変形温度が最高でも280°Fである熱可塑性材料
の第三層を使用し、 a)前記第一層および第二層を450°Fより高い温度
に加熱し、 b)前記熱可塑性材料の第一層、前記熱可塑性材料の第
二層、および前記熱可塑性材料の第三層を、前記第三層
が前記第一層と第二層の間に配置されるようにして、3
00°Fより低い温度のふたつの半金型の間に配し、c
)第一層、第二層および第三層間の接着領域を形成する
ために前記層の一部分に対して前記半金型をプレスし、 d)前記第一層と第二層との間で、前記第一層および第
二層の一部分を押し広げてそれぞれの半金型の形状に合
致させるのに充分な圧力差を作り出し、e)前記層を冷
却して剛性で中空の構造体を形成させることからなる方
法。 - 【請求項2】 a)熱変形温度が最低でも300°F
である熱可塑性材料からなる第一の外側シェル層、b)
熱変形温度が最低でも300°Fである熱可塑性材料か
らなる第二の外側シェル層、およびc)熱変形温度が最
高でも280°Fである熱可塑性材料からなる第三の層 からなっており、前記第三の層が前記第一の層と第二の
層との間に配置されていて前記層間を接着している、熱
成形された中空のツインシ―ト構造体。 - 【請求項3】 前記第一の層と第二の層が外側の層で
ある、請求項2記載の構造体。 - 【請求項4】 さらに、熱変形温度が280°Fより
低い熱可塑性材料からなり、前記第一の層と第三の層と
の間に配置されていて前記層間を接着している第四の層
を含んでいる、請求項2記載の構造体。
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