JPH07195509A - 樹脂シートの熱成形装置および熱成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有害な偏肉や擦り傷がなく、透明性に優れた
高品質の成形品を得ること。 【構成】 樹脂シートＳの両側縁部を支持するための一
方側および他方側クランプ４０のそれぞれ一対のクラン
プ片４１を上下方向にそれぞれ間隔をおいて、かつ上側
のクランプ片４１を下側のクランプ片４１から外側方向
にそれぞれ間隔をおいて配置して、樹脂シートＳの中央
部が雄型１０により持ち上げられていくときに、樹脂シ
ートＳの両側縁部が、中央部に追従して、抵抗なくスム
ーズにクランプ４０から脱外していくよう構成するとと
もに、雌型２０の制限壁部２１先端に押曲ローラ３０を
設けて、押曲ローラ３０が樹脂シートＳに摺擦せずに転
動しながらシートＳを押し曲げるよう構成したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、樹脂シートを材料と
して成形品を得るための樹脂シートの熱成形装置および
熱成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリカーボネート樹脂シート、塩化ビニ
ル系樹脂シート、アクリル系樹脂シート等の熱可塑性合
成樹脂シートを押曲成形して、図６に示すような自動販
売機用成形面板、表示装置用成形面板等の透明性が必要
な成形品（Ｆ）を得る場合、スリットヒータを用いてシ
ートの折り曲げ部を部分的に加熱して折り曲げる方式
や、樹脂シートを熱風オーブンで加熱して型に沿わせて
折り曲げる方式等が多く使用されている。

【０００３】しかしながら、これらの方式は、主として
手作業で行われるため、作業者の負担が大きく、しかも
熱風オーブンを用いる方式は長時間（１０分間程度）の
加熱が必要となるため、作業効率が非常に低いものであ
った。

【０００４】このため、自動化が進んでいる真空成形装
置等を利用して上記のような成形品（Ｆ）を得ることが
切望されている。

【０００５】真空成形装置による真空成形法は、例えば
図７（ａ）に示すように、雄型（１）および雌型（２）
間の両側位置に配置されたクランプ（３）（３）に、樹
脂シート（Ｓ）の両縁部を把持させて固定しておき、図
示しないヒータにより樹脂シート（Ｓ）を所定温度に加
熱軟化させる。その後同図（ｂ）に示すように、雄型
（１）を上昇させ、続いて同図（ｃ）に示すように雌型
（２）を降下させて、両型（１）（２）により樹脂シー
ト（Ｓ）に挟み込む。そして、雄型（１）と樹脂シート
（Ｓ）との間の空気を吸引排除して、樹脂シート（Ｓ）
を雄型（１）に密着させて、シート（Ｓ）を成形した
後、冷却離型して、所定の成形品を得るものとしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の真空
成形法のほか、雌型側へ空気を導入しながら真空成形を
行う真空圧空成形法等の真空ないしは圧空成形法（真空
／圧空成形法）においては、空気圧によって樹脂シート
（Ｓ）を雄型（１）に密着させるようにしているため、
樹脂シート（Ｓ）を充分に軟化させねばならず、樹脂シ
ート（Ｓ）を高温に加熱する必要がある。このため、シ
ート自体あるいはシート表面に貼着されるフィルムが熱
劣化して、透明性等が阻害され、良好な成形品が得られ
ない恐れがある。さらに、樹脂シート（Ｓ）を型に密着
させると、型面肌が樹脂シート（Ｓ）に転写されること
があり、この点からも、透明性が阻害される場合があ
る。しかも、型面肌の転写を可及的に防止するには、型
面肌が鏡面に仕上げられた高精度の金型を使用する必要
もあり、型の制作費が上昇して、コストの上昇を来すと
いう問題もあった。

【０００７】また、樹脂シート（Ｓ）の両縁部をクラン
プ（３）（３）で固定しているため、両型（１）（２）
によりシート（Ｓ）を挟み込んで制限壁部（２ａ）でシ
ート（Ｓ）を押し曲げていくとき、樹脂シート（Ｓ）が
引き延ばされてシート厚に偏肉が発生し、成形品に有害
な偏肉が発生する。さらに、両型（１）（２）による挟
み込み時に制限壁部先端が樹脂シート（Ｓ）の表面に摺
擦して、シート表面に擦り傷が形成され、高品質の成形
品を得ることができないという問題も有していた。

【０００８】一方、真空／圧空成形装置を利用し、空気
の排除および導入を行わずに、押曲成形を行う方法、い
わゆるリッジ成形法（ｒｉｄｇｅ ｆｏｒｍｉｎｇ）に
おいても、上記の真空／圧空成形装置と同様で、雌型の
制限壁部による押曲時に、シートに延びが発生するとと
もに、制限壁部先端がシートに摺擦するので、シート厚
における偏肉の発生や、シート表面における擦り傷の発
生を防止し得るものではなかった。

【０００９】この発明は、上記従来技術の問題を解消
し、有害な偏肉や擦り傷がなく、透明性に優れた高品質
の成形品を得ることができ、しかも作業効率の向上およ
びコストの低減も期待することができる樹脂シートの熱
成形装置および熱成形方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願第１の発明は、樹脂シートを雄型および雌型に
より上下から挟み込み、雌型の制限壁部で樹脂シートを
押し曲げるようにした樹脂シートの熱成形装置であっ
て、前記制限壁部の樹脂シート押曲部に、樹脂シートに
摺擦せずにシート上を転動する押曲ローラが設けられ、
前記押曲ローラに対しそれぞれ平行な一対の棒状クラン
プ片をそれぞれ有する一方側および他方側のクランプが
両型間の両側方に配置されるとともに、各一対のクラン
プ片が上下方向にそれぞれ間隔をおいて、かつ上側のク
ランプ片が下側のクランプ片から外側方向にそれぞれ間
隔をおいて配置されて、前記樹脂シートの相対向する両
側縁部が各一対のクランプ片間に脱外移動を許容した状
態でそれぞれ挿入支持されるよう構成されてなることを
要旨とするものである。

【００１１】この第１の発明においては、前記クランプ
の一対のクランプ片の上下方向間隔が前記樹脂シートの
厚さとほぼ等しい寸法に設定されるとともに、水平方向
間隔が樹脂シートの厚さに２ｍｍ〜３ｍｍを加えた寸法
に設定されてなる構成を採用するのが好ましい。

【００１２】上記目的を達成するため、本願第２の発明
は、樹脂シートを雄型および雌型により上下から挟み込
み、雌型の制限壁部で樹脂シートを押し曲げるようにし
た樹脂シートの熱成形方法であって、前記制限壁部の樹
脂シート押曲部に設けられ、樹脂シートに摺擦せずにシ
ート上を転動する押曲ローラを準備し、両型間の両側方
に配置される一方側および他方側のクランプであって、
前記押曲ローラに対しそれぞれ並行な一対の棒状クラン
プ片をそれぞれ有し、各一対のクランプ片が上下方向に
それぞれ間隔をおいて、かつ上側のクランプ片が下側の
クランプ片から外側方向にそれぞれ間隔をおいて配置さ
れる一方側および他方側クランプを準備しておいて、前
記樹脂シートの相対向する両側縁部を各一対のクランプ
片間に脱外移動を許容した状態でそれぞれ挿入支持し、
その樹脂シートを所定温度に加熱軟化して前記両型によ
り挟み込むものとすることを要旨とするものである。

【００１３】この第２の発明においては、厚さが１ｍｍ
〜８ｍｍの樹脂シートを使用するのが好ましい。

【００１４】さらに、樹脂シートの加熱軟化温度を１１
０℃〜１８０℃に設定するのが良い。

【００１５】

【作用】この発明においては、樹脂シートの両側縁部を
支持するための一方側および他方側のクランプのそれぞ
れ一対のクランプ片が上下方向にそれぞれ間隔をおい
て、かつ上側のクランプ片が下側のクランプ片から外側
方向にそれぞれ間隔をおいて配置されているため、各一
対のクランプ片間がシート脱外方向に向けて開放される
ので、樹脂シートの中央部が雄型により押し込まれてい
くとき、樹脂シートの両側縁部は、中央部に追従して、
抵抗なくスムーズにクランプから脱外していくこととな
る。さらに、雌型における制限壁部の樹脂シート押曲部
に押曲ローラを設けて、そのローラによって樹脂シート
を押し曲げるようにしているため、押曲ローラが樹脂シ
ートに摺擦せず転動しながらシートを押し曲げることと
なり、シート表面に擦り傷が形成されるのを防止でき
る。

【００１６】また、真空／圧空成形法のように樹脂シー
トを型に密着させることはないので、樹脂シートを必要
以上の高温で軟化させる必要はなく、シート自体あるい
はシート表面に貼着されるフィルムが熱劣化することは
なく、さらに型面肌が樹脂シートに転写されることもな
い。

【００１７】また、従来周知の真空／圧空成形装置等を
利用することにより、本発明を実施できるとともに、作
業の自動化も図ることもできる。

【００１８】

【実施例】図１はこの発明の一実施例である樹脂シート
の熱成形装置の要部を示す斜視図、図２は側面図であ
る。両図に示すように、相互に対向して上下位置に雄型
（１０）および雌型（２０）が互いに接離自在となるよ
う配置されている。

【００１９】雌型（２０）の両側制限壁部（２１）（２
１）の先端には、押曲ローラ（３０）（３０）が設けら
れている。すなわち、制限壁部（２１）（２１）の先端
部における前後両端には、図４に示すようにそれぞれロ
ーラ取付用ブラケット（３１）が軸部材（３２）によっ
て回転自在に取り付けられるとともに、各ブラケット
（３１）に押曲ローラ（３０）の回転軸両端が回転自在
に取り付けられている。さらに、各ブラケット（３１）
には、軸部材（３２）を中心とする円弧に沿うような円
弧孔（３３）がそれぞれ形成されるとともに、各円弧孔
（３３）に挿通された位置調整ねじ（３４）がそれぞれ
制限壁部（２１）に螺着されている。そして、位置調整
ねじ（３４）を緩めた状態では、ブラケット（３１）が
押曲ローラ（３０）とともに、軸部材（３２）を中心と
して、揺動し得るよう構成されるとともに、位置調整ね
じ（３４）を締め付けることにより、任意の揺動位置で
ブラケット（３１）、すなわち押曲ローラ（３０）を固
定し得るよう構成されている。これにより、押曲ローラ
（３０）と雄型（１０）の成形面（１１）との離間距離
を自在に調整できることとなる。

【００２０】一方図１および図２に示すように、両型
（１０）（２０）間における両側方には、押曲ローラ
（３０）（３０）に対しそれぞれ平行に配置される一対
の棒状クランプ片（４１）（４１）をそれぞれ有する一
方側および他方側のクランプ（４０）（４０）が配置さ
れる。図５（ａ）に示すように、クランプ（４０）の一
対のクランプ片（４１）（４１）は、上下方向にそれぞ
れ間隔をおいて、かつ上側のクランプ片（４１）が下側
のクランプ片（４１）から外側方向にそれぞれ間隔をお
いて配置されている。本実施例では、一対のクランプ片
（４１）（４１）の上下方向間隔（Ｈ）は、成形される
樹脂シート（Ｓ）の厚さとほぼ等しい寸法に設定される
とともに、水平方向間隔（Ｌ）は、樹脂シート（Ｓ）の
厚さに２ｍｍ〜３ｍｍを加えた寸法に設定されている。

【００２１】この上下方向間隔（Ｈ）および水平方向間
隔（Ｌ）は、本発明においては、特に限定されるもので
はないが、これらの範囲を大きく逸脱すると、後述する
ように樹脂シート（Ｓ）をクランプ（４０）に挿着した
際に、良好な挿着力が得られなかったり、あるいはシー
ト（Ｓ）のクランプ（４０）からの抜け出しがスムーズ
に行われない場合があるので、好ましくない。もっと
も、上記規定範囲を多少（１ｍｍ〜２ｍｍ）逸脱した程
度であれば、多少の不具合は生じるものの、従来技術よ
りも良好に熱成形を行うことはできる。

【００２２】なお、図２（ｂ）に示すように、この熱成
形装置には、雄型（１０）および雌型（２０）が上下に
それぞれ退避した状態において、成形される樹脂シート
（Ｓ）および雄型（１０）間と、樹脂シート（Ｓ）およ
び雌型（２０）間とに、それぞれ進入自在なパネルヒー
タ（５０）（５０）が装備されている。

【００２３】次に、この装置を用いて樹脂シート（Ｓ）
を熱成形して、自動販売機用成形面板、表示装置用成形
面板等の成形品を得る場合について説明する。なお、熱
成形される樹脂シート（Ｓ）としては、ポリカーボネー
ト樹脂シート、塩化ビニル樹脂シート、アクリル樹脂シ
ート等の種々の熱可塑性合成樹脂シートを使用すること
ができるが、中でもポリカーボネート樹脂からなるシー
トを好適に使用することができる。さらに、樹脂シート
（Ｓ）は、厚さが１ｍｍ〜８ｍｍのものを好適に使用す
ることができ、より好ましくは厚さが２ｍｍ〜８ｍｍの
ものを使用するのがよい。

【００２４】まず始めに図２（ａ）に示すように、下側
に配置される雄型（１０）を少し上昇させておき、その
雄型（１０）の成形面（１１）の先端面を作業台として
使用しながら、樹脂シート（Ｓ）の一側縁部を一方側の
クランプ（４０）の一対のクランプ片（４１）（４１）
間に挿入して支持するとともに、他側縁部を他方側のク
ランプ（４０）の一対のクランプ片（４１）（４１）間
に挿入して支持する。

【００２５】次に図２（ｂ）に示すように、雄型（１
０）を下方に一旦退避させてから、樹脂シート（Ｓ）の
上下両面側にパネルヒータ（５０）を進出させ、そのヒ
ータ（５０）により樹脂シート（Ｓ）を約２分間程度加
熱して軟化させる。このときの加熱温度の適切範囲は成
形されるシート（Ｓ）の種類によって異なるが、例えば
ポリカーボネート樹脂製のものでは１７０℃〜１８０
℃、塩化ビニル樹脂製のものでは１１０℃〜１２０℃、
アクリル樹脂製のものでは１４０℃〜１５０℃に設定す
るのがよい。

【００２６】樹脂シート（Ｓ）を上記所定の温度に加熱
させた後、図３（ａ）に示すように、パネルヒータ（５
０）を退避させてから、雄型（１０）を上昇させてその
雄型（１０）により樹脂シート（Ｓ）の中央部を押し上
げ、さらに図３（ｂ）（ｃ）に示すように雌型（２０）
を降下させて、樹脂シート（Ｓ）を両型（１０）（２
０）により挟み込み、雌型（２０）の制限壁部（２１）
先端の押曲ローラ（３０）で、樹脂シート（Ｓ）を雄型
（１０）の成形面（１１）に沿って押し曲げる。このと
き、図５（ｂ）に示すようにクランプ（４０）は、その
上側のクランプ片（４１）が下側のクランプ片（４１）
から外側方向に間隔をおいて配置されているため、一対
のクランプ片（４１）（４１）間が斜め上方、換言すれ
ば樹脂シート（Ｓ）の抜け出し方向に向けて開放され、
樹脂シート（Ｓ）の両側縁部は、中央部の追従して、抵
抗なくスムーズに脱外方向へ移動し、図５（ｃ）に示す
ように脱外する。また、制限壁部（２１）に取り付けた
ローラ（３０）が、樹脂シート（Ｓ）に摺擦することな
く転動しながらシート（Ｓ）を押し曲げることとなる。

【００２７】こうして樹脂シート（Ｓ）を成形した後
は、冷却離型して、所定の成形品を得ることとなる。

【００２８】本実施例によれば、樹脂シート（Ｓ）が両
型（１０）（２０）により挟み込まれて押し曲げられる
とき、樹脂シート（Ｓ）の両側縁部は、中央部に追従し
て、抵抗なくスムーズにクランプ（４０）（４０）から
脱外するので、樹脂シート（Ｓ）が引き延ばされること
はなく、シート厚に偏肉が発生するのを防止できる。さ
らに、制限壁部（２１）に取り付けたローラ（３０）
が、樹脂シート（Ｓ）に摺擦することなくシート上を転
動しながらシート（Ｓ）を押し曲げることとなるため、
シート表面に擦り傷が形成されることはない。したがっ
て、肉厚が均一で擦り傷のない高品質の成形品を得るこ
とができる。

【００２９】また、空気圧によって樹脂シート（Ｓ）を
成形面に密着させることはないので、樹脂シート（Ｓ）
を必要以上の高温で軟化させる必要はなく、シート自体
あるいはシート表面に貼着されるフィルムが熱劣化する
こともなく、透明度の高い良好な成形品を得ることがで
きる。参考までに、ポリカーボネート樹脂シートを使用
する場合、本実施例においては、シートを１７０℃程度
に加熱すれば良好に熱成形することができるのに対し、
上記従来のリッジ成形法においては１９０℃、真空／圧
空成形法においては２００℃弱まで加熱する必要があ
る。

【００３０】また、樹脂シート（Ｓ）を成形面に密着さ
せないので、型面肌が樹脂シートに転写されることもな
くなって、一層、透明度の高い成形品を得ることができ
る。しかも、型面肌の転写を防止できるので、鏡面仕上
げの高価な金型等を使用する必要もなく、コストの低減
も図ることができる。

【００３１】さらに、周知の真空／圧空成形装置等を利
用することにより、本実施例の熱成形装置および方法を
簡単に実現できるとともに、作業の自動化も図ることが
でき、作業者の負担が軽減されて、作業効率を向上させ
ることもできる。

【００３２】また、上記実施例では、ローラ（３０）
を、任意の揺動位置で固定自在なブラケット（３１）に
より支持しているため、熱成形される樹脂シートのシー
ト厚に合わせて、ローラ（３０）と雄型（１０）の成形
面（１１）との間隔を自在に調整することができ、種々
の厚さのシートを成形することができる。

【００３３】なお、上記実施例においては、雄型（１
０）を下側に、雌型（２０）を上側に配置した装置を例
に挙げて説明したが、雄型を上側に、雌型を下側に配置
するようにしてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、樹脂
シートの両側縁部を支持するための一方側および他方側
のクランプのそれぞれ一対のクランプ片が上下方向にそ
れぞれ間隔をおいて、かつ上側のクランプ片が下側のク
ランプ片から外側方向にそれぞれ間隔をおいて配置され
ているため、樹脂シートの中央部が雄型により押し込ま
れていくとき、樹脂シートの両側縁部は、中央部に追従
して、抵抗なくスムーズにクランプから脱外していくの
で、樹脂シートが引き延ばされることがなく、シート厚
に偏肉が発生するのを防止できる。さらに、雌型の制限
壁部先端に押曲ローラを設けて、そのローラによって樹
脂シートを押し曲げるようにしているため、ローラが樹
脂シートに摺擦せず転動しながらシートを押し曲げるこ
ととなり、シート表面に擦り傷が形成されるのを防止で
きる。したがって、肉厚が均一で擦り傷のない高品質の
成形品を得ることができる。

【００３５】また、真空／圧空成形法のように樹脂シー
トを型に密着させることはないので、樹脂シートを必要
以上の高温で軟化させる必要はなく、シート自体あるい
はシート表面に貼着されるフィルムが熱劣化することは
なく、さらに型面肌が樹脂シートに転写されることもな
くなり、透明度の高い良好な成形品を得ることができ
る。さらに、従来周知の真空／圧空成形装置等を利用す
ることにより、本発明を簡単に実施できるとともに、作
業の自動化も図ることができて、作業効率を向上させる
こともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である樹脂シートの熱成形
装置を示す斜視図である。

【図２】実施例の熱成形装置を示す側面図である。

【図３】実施例の熱成形装置を示す側面図である。

【図４】実施例の熱成形装置における押曲ローラ取付部
周辺を示す側面図である。

【図５】実施例の熱成形装置におけるクランプを示す側
面図である。

【図６】樹脂シートの熱成形により得られる成形品を示
す斜視図である。

【図７】従来の真空成形装置を示す側面図である。

【符号の説明】

１０…雄型 ２０…雌型 ３０…ローラ ４０…クランプ ４１…クランプ片 Ｈ…上下方向間隔 Ｌ…水平方向間隔 Ｓ…樹脂シート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂シートを雄型および雌型により上下
   から挟み込み、雌型の制限壁部で樹脂シートを押し曲げ
   るようにした樹脂シートの熱成形装置であって、 前記制限壁部の樹脂シート押曲部に、樹脂シートに摺擦
   せずにシート上を転動する押曲ローラが設けられ、 前記押曲ローラに対しそれぞれ平行な一対の棒状クラン
   プ片をそれぞれ有する一方側および他方側のクランプが
   両型間の両側方に配置されるとともに、各一対のクラン
   プ片が上下方向にそれぞれ間隔をおいて、かつ上側のク
   ランプ片が下側のクランプ片から外側方向にそれぞれ間
   隔をおいて配置されて、前記樹脂シートの相対向する両
   側縁部が各一対のクランプ片間に脱外移動を許容した状
   態でそれぞれ挿入支持されるよう構成されてなることを
   特徴とする樹脂シートの熱成形装置。
2. 【請求項２】 前記クランプの一対のクランプ片の上下
   方向間隔が前記樹脂シートの厚さとほぼ等しい寸法に設
   定されるとともに、水平方向間隔が樹脂シートの厚さに
   ２ｍｍ〜３ｍｍを加えた寸法に設定されてなる請求項１
   に記載の樹脂シートの熱成形装置。
3. 【請求項３】 樹脂シートを雄型および雌型により上下
   から挟み込み、雌型の制限壁部で樹脂シートを押し曲げ
   るようにした樹脂シートの熱成形方法であって、 前記制限壁部の樹脂シート押曲部に設けられ、樹脂シー
   トに摺擦せずにシート上を転動する押曲ローラを準備
   し、 両型間の両側方に配置される一方側および他方側のクラ
   ンプであって、前記押曲ローラに対しそれぞれ並行な一
   対の棒状クランプ片をそれぞれ有し、各一対のクランプ
   片が上下方向にそれぞれ間隔をおいて、かつ上側のクラ
   ンプ片が下側のクランプ片から外側方向にそれぞれ間隔
   をおいて配置される一方側および他方側クランプを準備
   しておいて、 前記樹脂シートの相対向する両側縁部を各一対のクラン
   プ片間に脱外移動を許容した状態でそれぞれ挿入支持
   し、その樹脂シートを所定温度に加熱軟化して前記両型
   により挟み込むものとすることを特徴とする樹脂シート
   の熱成形方法。
4. 【請求項４】 前記樹脂シートは、その厚さが１ｍｍ〜
   ８ｍｍのものが使用されてなる請求項３に記載の樹脂シ
   ートの熱成形方法。
5. 【請求項５】 前記樹脂シートの加熱軟化温度が１１０
   ℃〜１８０℃に設定されてなる請求項３または４に記載
   の樹脂シートの熱成形方法。