JPS6089329A - 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を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く磁性金属を被覆して
磁気メモリや光メモリ等に使用される記録媒体用基材に
適した円筒状熱可塑性樹脂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音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−′Ｆｔ２０３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♂ジョン画像信号の駒撮り記
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ディ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ヨン画像
信号をフィール１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
径を大きくせさるを得なかった。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
とめることが出来ないという欠点がある。

本発明者らはこれらの欠点を解決するためいろいろ研究
を行なった結果、熱可塑性樹脂シートを真空成形するこ
とにより継ぎ目のない円筒状の成形体とし、その表面お
よび／または裏面に金属磁性薄膜を被覆することにより
磁気記録することができ、ヘラＶとディスク間の相対速
度がほぼ一定とすることができるという知見を得た。

磁気メモリ等に用いられ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
。

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ない
こと。

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
真空成形力が提案されている。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、シートを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ができる。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れて
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、ＴＪ　／　Ｄが１以−トのようなもの
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以北のようない
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微圧空をか
けることによりふくらませ、それを雄型により突き上げ
ると前後して雌型からａ空に引くと同時に雄型より圧空
て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りか、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、雄型にシートを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
を１０倍程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ζこは、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、
表面粗さが大きくなる。

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

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、熱可塑性樹脂シートを真空成形することによ
り記録媒体として好適な性能を具備した円筒状成形体の
製造装置を提供しようとするものである。

すなわち本発明円筒状の雄型を用いて熱可塑性樹脂シー
トを真空成形し円筒状成形体を製造する装置において、
前記シートを雄型の周囲において固定する円筒状のり号
ンデ装置とそのクランプ装置より下部の位置に上下移動
可能で、真空手段、加熱冷却手段及び離型手段を具備し
、しかも雄型側面の勾配が垂直線に対し３０分から２度
であり、かつ側面のビッカース硬度が１０００以上であ
る円筒状の雄型とを設け、前記雄型をト昇させて前記ク
ランプ装置で固定し緊張させ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。

以下さらに本発明の詳細な説明する。

まず本発明は、真空成形法によって成形される肉厚が１
０〜１００　Ｉｔ、その肉厚分布の変動係数（σト、／
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熱可塑性樹脂
成形体の製造装置である。本発明の装置により得られる
円筒状熱可塑性樹脂成形体の肉厚と肉厚分布の変動係数
およびその内面の中心線面粗さを前記の範囲のものが必
要な理由はこの範囲外のものでは金属磁性薄膜を被覆し
ても磁気記録媒体として使用できないからである。さら
に説明すると、通常磁気記録媒体は基材表面等に被覆さ
れる金属磁性薄膜の厚みが非常に薄いために熱可塑性相
ｌＩＷ成形体の表面等の状態かそのまま磁気記録媒体上
に凹凸として現われる磁気記録媒体上の凹凸が中心線面
粗さく　Ｒａ　）で０．０４μｍ″Ｊ、上になると磁気
記録再生時のノイズレベルが高くなるので好ましくない
。また、円筒状熱可塑性樹脂成形体の肉厚分布が変動係
数が前記範囲をこえると磁気記録媒体と磁気ヘラげとの
接触状便が変るので好ましくないからである。

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、アクリル樹脂などおよびこれら混合可
能なものの混合樹脂であるが、これらの中特に熱可塑性
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ートとは前記した渥（可
ｍ性樹脂からなり、しかもその肉厚は３０〜３００　Ｉ
ｔ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を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
シートを供給する手段としてはバッチ式と連続式とがあ
る。

パ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・戸−ンを通過
させ真空成形機に供給する方式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
上げ時の状態の説明図、第６図は雄型の断面図、第４図
は雄型の加熱冷却手段の系統図である。

本発明の装置は第１図に示すように（Ａ）、　（Ｂ）。

（Ｃ）の各・戸−ンから構成されている。まずゾーンＣ
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・戸−ン（Ｂ）であらかじめ予熱されてい
たヒーｌｌ、−３が・戸−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、シートを挟持
した状態で、・ｔ−ン（Ｃ）の成形・戸−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
よりくり出したシートの巾方向をクランプに挟持して間
欠的に移動させ、加熱・戸−ンを通して所定の温度に加
熱し、成形・戸−ンに移行させ、順次成形を行なうよう
な連続成形する事も可能である。シートの・／−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が上昇しシートを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、成形争
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−にを昧は、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」−
げるときに均一にシートが伸ばされる為に、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を極力小さ
くすることが可能となる。さらにノック板４のに部に円
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、油圧により下テーブル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
れた真空孔から配管１０と連結した真空ポンプにより真
空吸引されシートを雄型の形状に成形される。ｉ４１・
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
、雄型の鏡面の帆耳が十分行なわれないばかりか、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、あらかじめ成形上必
要な温度に加熱しておくことが好ましい。その加Ｍ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な
る温度であり、そのシートの種類によって異なるが一般
的には５０〜１５０℃好ましくは８０〜１２０°Ｃ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。

以上のような雄型を急速に加熱冷却できる手段を設ける
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る。

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。

次に第２図、第ろ図及び第４図により本発明に用いる雄
型についてさらに詳しく説明する。

雄型９はその先端頭部１１は雄型本体と同一の金属材料
か、または断熱材料からなっている。断熱材料としては
、例えばベークライト、ナイロン等の比較的高温に耐え
る合成樹脂材料が用いられる。又、雄型の頭部１１が金
属材料の場合にはそのコーナ一部が１Ｒ以上の曲面加工
され、さらに鏡面に研磨したものを用いることが好まし
い。これは、加熱されたシートを雄型が突き上げる際に
シートに接触するコーナ一部をできるだけ平滑にし、シ
ートがすべる際に傷を入れない為である。

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、６０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１２の表面粗さく　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１２０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。これ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１０〜７０ｔｎｍ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を吸引することがで
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１１空孔１５とは別に離型時に圧空をかけるために圧
空孔１６ｈ（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４図により説明する。なお第４図は１個のｊ
ｊｌｊ型を示すものであるが、１個以上のＪｊｌ型を具
えたものであってもよい。雄型９を加地するにはパルプ
１８．１９を閉じた状態でパルプ２０を開き蒸気もしく
しま熱水がマニホールド２２を１ｉｒｌ過してｉｆ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フ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ｒ２２に水が供給されて、１１ト型に接
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ｌ’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２３、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２０を
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からなる２重管と接続され
、マニホールド２２より供給される、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２４に戻される。なおパルプ１８．１９
．２０はタイマーにより作動する電磁開閉式のものが好
ましい。

次に雄型本体の側面部１２は、成形後の離型の為に３０
分から２変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１合致しない
。

一方側面部１２の表面粗さは０．１Ｓ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１２０表面は、ピッカス硬度で１０００以ト
となるような硬化処理もしくは表面コーティングを施す
必要がある。これは成形体を雄型から離型する際に傷が
入ることを防１ヒする為である。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和尚する１２から
さらに同一勾配で延長された部分１３を有する。その長
さは成形体の直径によっても異なるが通常１０〜７０ｍ
ｍの範囲が適描である。

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が
ある。

雄型９は内部に複数個の真空孔１５が設けられており加
熱されたシートを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１２には設
けることができない。

本発明の装置によって得られる成形体は、前記のように
側面の勾配が３０分から２度と著しく小さく、さらにそ
の肉厚が１０〜１００μ程度の比較的薄いもので、完全
に雄型に密着している為に、いかに成形体を変形させず
に、しかも成形体側面の内面に傷を入れないで成形体を
離型させることが重要である。

本発明においては真空孔とは別の系統の圧空孔１６を設
け、成形および金型冷却の工程が終了した後に、ノック
板４を上昇させ、プレクランプ板５および雄型９を少し
下降させた後に、この圧空孔１６を通して雄型の先端に
空気圧をかける方法によって容易に離型させることがで
きる。この空気圧により成形体が少しでも雄型から離れ
ると成形体と雄型の間には空気が流れ、それ以上成形体
内面と雄型が接触して傷が入ることがな〜・。

この離型工程おおいて、雄型の側面の硬度が低いと、傷
の入る場合がある。いったん傷が入るとそれが成形に転
写され、目的の成形体を得ることができなくなる。

ここで必要な硬度は、ごく表面のりでよく、目安として
は２００ｇ荷重のマイクロピッカス硬度で１０００以上
あれば、管理された成形においては、雄型側面に傷が入
ることはない。

このような高硬度の表面を得る手段としては、１４＋型
表面の窒化処理や、Ｔ２Ｏ，ＴｉＮ、５ｉｎ２．ＳｉＣ
等の高硬度のセラミック材料の薄膜を、イオンデ１／−
ティングやスパッタリング等の方法で、雄型側表面に形
成させる方法があげられ、る。

次に本発明の装置を用いて、実際に円筒状成形体を製造
した例について説明する。平均肉厚１３０／ｌのポリエ
ア１／ンテレフ〃レートシートを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１４１型の周囲で直径１００％のところ
で挟持させ、次いで蒸気でｉｏｏ’ｃ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ヒ部の最小直径３５　
ｍｍ。

下部の最大直径６８ｍｍで、高さ１Ｑ　Ｑ　ｍｍの円筒
体で、その側面の高さ８０朋の部分は、表面の粗さが中
心線平均粗さく　Ｒａ　）で０．００５μの超鏡面に研
摩されている。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
えて十分冷却した後ノック板を上昇させプレクランプ板
及び雄型を２０朋下降させた後、圧空孔より１　ｋｇ／
Ｃｍ２の空気圧をかけ、雄型より成形体を離型させた。

この円筒上成形体の高さ３［］ｍｍの側面部の３２箇所
測定した平均肉厚（マ）は４２μであり肉厚分布の変動
係数（σト、／マ）は０．０８であり、良好な厚み精度
を持っていた。

高さ８３ｍｍの側面部の内面の中心線平均粗さくＲａ）
は０．０１μで、極めて良好な面を持っていた。

又この円筒−ヒ成形体を、８０℃の温水中に６０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図は雄型がシートを突き上げた
時の状態図、第６図は雄型の断面図、第４図は雄型の加
熱および冷却手段の系統図である。 付号 １　シート　２　クランプ ３に−〃−４ノック板 ５−プレクランプ板　６．　７　エアーシリンダー８　
テーブル　９・雄型 １０　配管　１１　雄型頭部 １２−１１￥型側面部　１３　雄型側面部延長部分１４
　雄型側面部下部　１５　真空孔 １６　圧空孔　１Ｂ、１９，２０，２１２２．２３　パ
ルプ マニホニルド　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. 円筒状の雄型を用いて熱可塑性樹脂シートを真空成形し
   円筒状成形体を製造する装置において、前記シートを雄
   型の周囲において固定する円筒状のクランプ装置とその
   クランプ装置より下部の位置に上下移動可能で、真空手
   段、加熱冷却手段及び離型手段を具備し、しかも雄型側
   面の勾配が垂直線に対し３０分から２度であり、かつ側
   面のビッカース硬度が１０００以上である円筒状の雄型
   とを設け、前記雄型を上昇させて前記クランプ装置で固
   定し緊張させ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。