発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法
【課題】成形にかかるコストを抑えつつ、成形品の品質の低下を抑制すること。
【解決手段】発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法は、高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを成形可能な状態に軟化するまで加熱を行うステップＳ２と、成形可能な状態に軟化するまで加熱された高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを、熱変形温度に加熱された成形型により成形するとともに、成形品となる成形品部Ｐ１の周辺に当該成形品部に加わる力を抑制する抑制部Ｐ２の成形を行うステップＳ３と、を有する。
【解決手段】発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法は、高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを成形可能な状態に軟化するまで加熱を行うステップＳ２と、成形可能な状態に軟化するまで加熱された高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを、熱変形温度に加熱された成形型により成形するとともに、成形品となる成形品部Ｐ１の周辺に当該成形品部に加わる力を抑制する抑制部Ｐ２の成形を行うステップＳ３と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、結晶性発泡ポリエチレンテレフタレートシートを熱によって成形する方法が知られている。
この成形方法は、結晶性発泡ポリエチレンテレフタレートシートからなるシートを予備加熱工程で軟化するまで加熱し、次に、軟化させたシートを成形工程に搬送して成形を行うというものである。
ところが、予備加熱工程でシートの成形に必要な温度にまでシートを加熱すると、シートが軟化して収縮と歪みが発生する。収縮と歪みが発生したシートを加熱された金型で成形すると、シートに更なる歪みが発生する。また、シートの成形後、金型をシートから外すと、予備加熱時や成形時に発生したシートの収縮や歪みによって、成形品の形状が設計したものと大きく異なってしまうという問題があった。このような問題の発生により、歩留まりが大きく低下し、成形品の生産効率に悪影響を及ぼす。
【０００３】
このような問題を解消すべく、シートの成形に必要な温度以下に維持された金型を用いて成形後のシートを冷却し、成形品周辺の剛性を高めると共にシートの収縮や歪みに対して強化する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
具体的には、図６に示すように、結晶性発泡ポリエチレンテレフタレートからなるシート１０１をオーブン１０２まで搬送し、シート１０１の成形に必要な温度で、かつ、シート１０１の結晶化を促進させる温度未満で予備加熱を行う。
次に、シート１０１の結晶化を促進させる温度以上に加熱された金型１０３を用い、シート１０１を所望の形状に成形すると共に、結晶化させる。
最後に、シート１０１の成形に必要な温度以下に維持された金型１０４を用い、シート１０１を冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２５５１８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の成形方法では、成形時に用いる金型とは別個の冷却用の金型が必要となり、金型にかかるコストが増加する。また、成形時の金型と冷却時の金型とによってシートは２回成形されることになるので、シートの搬送途中に位置ずれがあった場合に、完成した成形品に成形ずれが発生してしまう。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、成形にかかるコストを抑えつつ、成形品の品質の低下を抑制することができる発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明に係る発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法では、
高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを成形可能な状態に軟化するまで加熱を行うステップと、
成形可能な状態に軟化するまで加熱された高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを、熱変形温度に加熱された成形型により成形するとともに、成形品となる成形品部の周辺に当該成形品部に加わる力を抑制する抑制部の成形を行うステップと、
を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法では、
前記抑制部の成形は、成形品となる成形品部の周辺に凹凸状又は平面状の成形を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法では、
前記成形型による高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートの成形時に、前記成形品部の周囲を囲むように前記抑制部の成形を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法では、
前記抑制部の成形は、加熱された高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを冷却しながら行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、成形型による高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートの成形時に、成形品部の周辺に抑制部の成形を行うので、加熱時や成形時に発生した高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートの収縮と歪みによる力が成形品部に伝達することを抑制部で抑制することができる。
これにより、成形後に成形品部を冷却する成形型が必要なくなるので、成形にかかるコストを抑制することができる。また、高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートの収縮と歪みを抑制することができるので、成形品の品質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】成形装置の概要を示した図。
【図２】図１の成形装置の各部の位置や大きさを示すために簡略化して描いた平面図。
【図３】制御部に接続される各構成を説明するブロック図。
【図４】シートを用いた成形品の製造方法を示すフローチャート。
【図５】図３において、成形装置の他の形態を示す図。
【図６】従来の成形装置の概要を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法の実施形態について説明する。以下では、最初に発泡ポリエチレンテレフタレートシートについて説明し、次に成形を行うための成形装置について説明し、その後に成形装置を用いた発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法について説明する。
【００１４】
＜発泡ポリエチレンテレフタレートシート＞
発泡ポリエチレンテレフタレートシート（以下、シートという）は、高結晶化度で、熱可塑性を有するシートである。
シートとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートの押出シートに炭酸ガスを高圧下で含浸させた後、加熱し発泡させたシートで、内部の気泡径が５０μｍ以下である微細発泡シートである（例えば、古河電気工業株式会社製のＭＣＰＥＴ（登録商標）等）。シートは、スキン層と発泡層とを有している。ここでスキン層とは、気泡のない表面層をいう。
具体的に、シートとしては、厚さ１ｍｍ、発泡倍率３〜４倍、平均気泡径１０μｍ、結晶化度が３０％以上、好適には３７〜４０％（いわゆる高結晶化度）のものが用いられる。このシートは、製造されて間もないものである場合には、シートに含まれる不活性ガスが予備加熱工程や成形工程の熱で膨張するため、シート内で二次発泡が発生し、加熱後のシートや成形品の収縮、変形が大きいという問題がある。そのため、シートに残る不活性ガスが抜ける期間（１０日以上）常温で放置するか、その他の方法として５０℃の雰囲気で４８時間放置し、不活性ガスを抜いたシートを用いることが好ましい。
【００１５】
＜成形装置＞
図１は、成形装置１００の概要を示した図であり、図２は、図１の成形装置１００の各部の位置や大きさを示すために簡略化して描いた平面図である。図３は、制御部に接続される各構成を説明するブロック図である。
図１に示すように、成形装置１００は、搬送供給部１と、予備加熱部２と、成形部３と、冷却部４と、制御部５（図３参照）とを備えている。成形装置１００は、搬送供給部１によって搬送されるシートＳの搬送方向上流側から予備加熱部２、成形部３、冷却部４の順に並んで配置されている。成形装置１００は、搬送供給部１によってシートＳを間歇的に搬送しながら、予備加熱部２、成形部３、冷却部４により、シートＳの異なる部分に対して加熱、成形、冷却の各工程をほぼ同時に行うことができる。
【００１６】
（搬送供給部）
図１、図２に示すように、搬送供給部１は、シートＳを予備加熱部２、成形部３、冷却部４に搬送する。搬送供給部１は、シャフト１１と、スパイクチェーン１２と、カッター１３とを備えている。
シャフト１１は、シートＳの巻反が装着されるものであり、シートＳの巻反を回転自在に支持する。従って、シャフト１１は、シートＳの搬送方向の最も上流側に配置されている。
スパイクチェーン１２は、シートＳを巻反から繰り出し、間歇的にシートＳの搬送を行うものである。スパイクチェーン１２は、シートＳの搬送方向に沿って配置され、シートＳの搬送方向に沿った対向する両端縁の上方に配置されている。
カッター１３は、成形部３で成形され、冷却部４で冷却された成形品を一つずつ個別に切断するためのものである。従って、カッター１３は、冷却部４よりもシートＳの搬送方向下流側に配置されている。
【００１７】
（予備加熱部）
図１、図２に示すように、予備加熱部２は、巻反から繰り出されたシートＳが最初に導かれる場所であり、成形を行う前にシートＳを予備加熱する。予備加熱部２は、スパイクチェーン１２によって搬送されるシートＳを上面側及び下面側から加熱する。予備加熱部２は、遠赤外線ヒータ２１，２２と、放射温度計２３とを備えている。
遠赤外線ヒータ２１，２２は、共に搬送されるシートＳの上方及び下方に一定の間隔をあけて配置されている。遠赤外線ヒータ２１は搬送されてきたシートＳの上面に対向するように配置され、シートＳを上面側から加熱する。遠赤外線ヒータ２２は搬送されてきたシートＳの下面に対向するように配置され、シートＳを下面側から加熱する。
図２に示すように、遠赤外線ヒータ２１，２２は、平面視矩形状に形成され、一回の成形に必要なシートＳの領域をカバーすることができる大きさに形成されている。
放射温度計２３は、遠赤外線ヒータ２１におけるシートＳとの対向面に配置され、シートＳの表面付近の温度を測定する。
【００１８】
遠赤外線ヒータ２１，２２は制御部５（図３参照）に接続され、制御部５によって制御される。すなわち、制御部５は、放射温度計２３からの温度の測定値に基づき、シートＳが成形可能な状態に軟化する温度に維持されるように遠赤外線ヒータ２１，２２に流す電流量を制御する。このようにして、遠赤外線ヒータ２１，２２に挟まれた空間の温度は、シートＳが成形可能な状態に軟化する温度に維持されるよう制御部５による温度管理が行われる。なお、この温度は予め設定され、制御部５内のメモリに記憶されている。
【００１９】
（成形部）
図１、図２に示すように、成形部３は、予備加熱部２におけるシートＳの搬送方向下流側に配置されている。成形部３は、加熱されたシートＳを上下から挟み込んで成形するものである。ここで、成形の方法は、真空成形等の公知の方法である。
成形部３は、キャビティ３１と、コア３２と、成形型駆動部３３，３４と、平板成形型部３５，３６とを備えている。
【００２０】
キャビティ３１は、シートＳの搬送経路の上方に配置されている。すなわち、キャビティ３１は、シートＳを挟んでコア３２に対向する位置に配置されている。キャビティ３１は、土台３７に固定されている。キャビティ３１は、コア３２と相補う凹状に形成されている。キャビティ３１内には、ヒータ３１ａが埋設されており、制御部５による温度管理の下、シートＳが熱変形する温度まで加熱される。
コア３２は、シートＳの搬送経路の下方に配置されている。すなわち、コア３２は、シートＳを挟んでキャビティ３１に対向する位置に配置されている。コア３２は、土台３８に固定されている。コア３２は、キャビティ３１と相補う凸状に形成されている。コア３２内には、ヒータ３２ａが埋設されており、制御部５による温度管理の下、シートＳが熱変形する温度まで加熱される。
【００２１】
成形型駆動部３３は、土台３７を上下方向に沿って移動させる。すなわち、成形型駆動部３３は、土台３７に設けられたキャビティ３１をシートＳに対して接離自在とさせる駆動源となるものである。
成形型駆動部３４は、土台３８を上下方向に沿って移動させる。すなわち、成形型駆動部３４は、土台３８に設けられたコア３２をシートＳに対して接離自在とさせる駆動源となるものである。
成形型駆動部３３，３４は、制御部５に接続され、制御部５によって駆動が制御される。
【００２２】
平板成形型部３５は、土台３７に設けられている。平板成形型部３５は、キャビティ３１の近傍に設けられており、キャビティ３１とコア３２でシートＳを成形した際に、成形された成形品となる成形品部Ｐ１（図１参照）の周辺に当該成形品部Ｐ１に加わる力を抑制する抑制部Ｐ２（図１参照）の成形を行うことができる。平板成形型部３５の下端部とキャビティ３１の下端部は、同じ高さに形成されている。これにより、平板成形型部３５は、抑制部として平面状の成形を行うことができる。
平板成形型部３６は、土台３８に設けられている。平板成形型部３６は、コア３２の近傍に設けられており、キャビティ３１とコア３２でシートＳを成形した際に、成形された成形品となる成形品部Ｐ１の周辺に当該成形品部Ｐ１に加わる力を抑制する抑制部Ｐ２の成形を行うことができる。平板成形型部３６の上端部とコア３２の底部は、同じ高さに形成されている。これにより、平板成形型部３６は、抑制部として平面状の成形を行うことができる。
平板成形型部３５，３６は、シートＳの搬送方向に直交する方向に延びるように、シートＳの幅のほぼ全域にわたるように形成することが好ましい。これにより、シートＳ全体の剛性を高めることができ、成形品部Ｐ１に加わる力から成形品部Ｐ１を保護することができる。
平板成形型部３５，３６は、シートＳにおいて成形品となる成形品部Ｐ１の近傍のシートＳを冷却する役割も果たしているため、平板成形型部３５，３６内に水や油の流路を設けて流し、４０℃程度の低温にしておくことが好ましい。仮に、平板成形型部３５，３６の温度がシートＰの熱変形温度を超える温度である場合には、シートＳの剛性を高める作用が得られず、熱変形により成形品部Ｐ１に加わる力を抑えることができない。
【００２３】
（冷却部）
図１、図２に示すように、冷却部４は、成形部３におけるシートＳの搬送方向下流側に配置されている。冷却部４は、成形されたシートＳに上下から風を吹き付けてシートＳを冷却するものである。
冷却部４は、二つのエアブロー４１，４２を備えている。
エアブロー４１は、シートＳの搬送経路の上方に配置されている。すなわち、エアブロー４１は、シートＳに対して上面側から風を吹き付けてシートＳを冷却するものである。
エアブロー４２は、シートＳの搬送経路の下方に配置されている。すなわち、エアブロー４２は、シートＳに対して下面側から風を吹き付けてシートＳを冷却するものである。
エアブロー４１，４２は、制御部５に接続され、制御部５によって駆動が制御される。
【００２４】
（制御部）
図３に示すように、制御部５は、成形装置１００の各駆動部の制御を行うものである。
制御部５は、公知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。
制御部５には、遠赤外線ヒータ２１，２２、放射温度計２３、キャビティ３１を加熱するヒータ３１ａ、コア３２を加熱するヒータ３２ａ、成形型駆動部３３，３４、スパイクチェーン１２を駆動させるスパイクチェーン駆動部１５、カッター１３を駆動させるカッター駆動部１６、エアブロー４１，４２が接続されている。
【００２５】
＜発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法＞
図４は、シートＳを用いた成形品の製造方法を示すフローチャートである。
図４に示すように、シートＳから成形品を製造する際には、搬送供給部１のスパイクチェーン１２を駆動させ、シートＳを巻反から繰り出し、予備加熱部２に向けて搬送する（ステップＳ１）。
予備加熱部２に搬送されたシートＳは、放射温度計２３及び制御部５による温度管理の下、遠赤外線ヒータ２１，２２により成形可能な状態に軟化するまで加熱される（ステップＳ２）。
遠赤外線ヒータ２１，２２により成形可能な状態に軟化するまで加熱されたシートＳは、スパイクチェーン１２によって成形部３に搬送される。
【００２６】
成形部３では、制御部５により成形型駆動部３３，３４を駆動させることで、シートＳをキャビティ３１とコア３２とで挟み込み、キャビティ３１とコア３２の形状に合わせて成形品部Ｐ１の成形を行う（ステップＳ３）。また、キャビティ３１とコア３２によるシートＳの成形と同時に、平板成形型部３５と平板成形型部３６によりシートＳの成形品となる部分の周辺に平面状の抑制部Ｐ２の成形を行う（ステップＳ３）。
ここで、平面状の抑制部Ｐ２の成形は、キャビティ３１及びコア３２よりも低温に調節された平板成形型部３５，３６を用いて行われるため、予備加熱部２及び成形部３で加熱されたシートＳを冷却しながら行うことになる。
成形部３において成形されたシートＳは、スパイクチェーン１２によって冷却部４に搬送される。
【００２７】
冷却部４では、制御部５によりエアブロー４１，４２を駆動させることで、シートＳを上面及び下面から冷却する（ステップＳ４）。
冷却部４において冷却されたシートＳは、カッター１３によって一つの成形品部Ｐ１毎に切断される（ステップＳ５）。
以上の処理をもって、シートＳから成形品が製造される。
【００２８】
＜作用・効果＞
以上のように、シートＳから製造される成形品の製造方法によれば、キャビティ３１とコア３２による高結晶化度のシートＳの成形時に、高結晶化度のシートＳにおける成形品部Ｐ１の周辺に平面状の抑制部Ｐ２の成形を行うので、加熱時や成形時に発生した高結晶化度のシートＳの収縮と歪みを平面状の抑制部Ｐ２で抑制することができる。
これにより、成形後に成形品部Ｐ１を冷却する成形型が必要なくなるので、成形にかかるコストを抑制することができる。また、高結晶化度のシートＳの収縮と歪みを抑制することができるので、成形品の品質の低下を抑制することができる。
その結果、歩留まりも向上し、生産性も大きく向上する。
【００２９】
＜その他＞
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、抑制部Ｐ２は、平板成形型部３５，３６により平面状の成形を行うものに限らず、シートＳの表面に対して凹凸状の成形を行うようにしてもよい。また、平板成形型部３５，３６の形状、大きさは任意であって、自由に変更可能である。
また、図５に示すように、各コア３２の周囲を囲む環状の平板成形型部６０を土台３８に形成し、シートＳの成形時にその成形部分の周囲を囲むように平面状の抑制部の成形を行うようにしてもよい。このように構成すれば、シートＳが成形後にどの方向に収縮したり歪んだりしたとしても、周囲に存在する平面状の抑制部で吸収することができ、成形品の品質の低下を抑制することができる。
なお、この場合においても、抑制部は、平面状の成形に限らず、シートＳの表面に対して凹凸状の成形を行うようにしてもよい。
ここで、凹凸状の成形とは、シートの表面に対して凹凸が形成されるような成形であればどのような形状に成形しても良い。すなわち、シートを凹凸状又は平面状に成形することにより、成形品部の歪みや収縮を抑制することができればその成形方法は問わず、抑制部の形状も問わない。
【符号の説明】
【００３０】
１ 搬送供給部
２ 予備加熱部
３ 成形部
４ 冷却部
５ 制御部
１００ 成形装置
Ｐ１ 成形品部
Ｐ２ 抑制部
Ｓ シート（発泡ポリエチレンテレフタレートシート）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、結晶性発泡ポリエチレンテレフタレートシートを熱によって成形する方法が知られている。
この成形方法は、結晶性発泡ポリエチレンテレフタレートシートからなるシートを予備加熱工程で軟化するまで加熱し、次に、軟化させたシートを成形工程に搬送して成形を行うというものである。
ところが、予備加熱工程でシートの成形に必要な温度にまでシートを加熱すると、シートが軟化して収縮と歪みが発生する。収縮と歪みが発生したシートを加熱された金型で成形すると、シートに更なる歪みが発生する。また、シートの成形後、金型をシートから外すと、予備加熱時や成形時に発生したシートの収縮や歪みによって、成形品の形状が設計したものと大きく異なってしまうという問題があった。このような問題の発生により、歩留まりが大きく低下し、成形品の生産効率に悪影響を及ぼす。
【０００３】
このような問題を解消すべく、シートの成形に必要な温度以下に維持された金型を用いて成形後のシートを冷却し、成形品周辺の剛性を高めると共にシートの収縮や歪みに対して強化する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
具体的には、図６に示すように、結晶性発泡ポリエチレンテレフタレートからなるシート１０１をオーブン１０２まで搬送し、シート１０１の成形に必要な温度で、かつ、シート１０１の結晶化を促進させる温度未満で予備加熱を行う。
次に、シート１０１の結晶化を促進させる温度以上に加熱された金型１０３を用い、シート１０１を所望の形状に成形すると共に、結晶化させる。
最後に、シート１０１の成形に必要な温度以下に維持された金型１０４を用い、シート１０１を冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２５５１８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の成形方法では、成形時に用いる金型とは別個の冷却用の金型が必要となり、金型にかかるコストが増加する。また、成形時の金型と冷却時の金型とによってシートは２回成形されることになるので、シートの搬送途中に位置ずれがあった場合に、完成した成形品に成形ずれが発生してしまう。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、成形にかかるコストを抑えつつ、成形品の品質の低下を抑制することができる発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明に係る発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法では、
高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを成形可能な状態に軟化するまで加熱を行うステップと、
成形可能な状態に軟化するまで加熱された高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを、熱変形温度に加熱された成形型により成形するとともに、成形品となる成形品部の周辺に当該成形品部に加わる力を抑制する抑制部の成形を行うステップと、
を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法では、
前記抑制部の成形は、成形品となる成形品部の周辺に凹凸状又は平面状の成形を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法では、
前記成形型による高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートの成形時に、前記成形品部の周囲を囲むように前記抑制部の成形を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法では、
前記抑制部の成形は、加熱された高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを冷却しながら行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、成形型による高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートの成形時に、成形品部の周辺に抑制部の成形を行うので、加熱時や成形時に発生した高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートの収縮と歪みによる力が成形品部に伝達することを抑制部で抑制することができる。
これにより、成形後に成形品部を冷却する成形型が必要なくなるので、成形にかかるコストを抑制することができる。また、高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートの収縮と歪みを抑制することができるので、成形品の品質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】成形装置の概要を示した図。
【図２】図１の成形装置の各部の位置や大きさを示すために簡略化して描いた平面図。
【図３】制御部に接続される各構成を説明するブロック図。
【図４】シートを用いた成形品の製造方法を示すフローチャート。
【図５】図３において、成形装置の他の形態を示す図。
【図６】従来の成形装置の概要を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法の実施形態について説明する。以下では、最初に発泡ポリエチレンテレフタレートシートについて説明し、次に成形を行うための成形装置について説明し、その後に成形装置を用いた発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法について説明する。
【００１４】
＜発泡ポリエチレンテレフタレートシート＞
発泡ポリエチレンテレフタレートシート（以下、シートという）は、高結晶化度で、熱可塑性を有するシートである。
シートとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートの押出シートに炭酸ガスを高圧下で含浸させた後、加熱し発泡させたシートで、内部の気泡径が５０μｍ以下である微細発泡シートである（例えば、古河電気工業株式会社製のＭＣＰＥＴ（登録商標）等）。シートは、スキン層と発泡層とを有している。ここでスキン層とは、気泡のない表面層をいう。
具体的に、シートとしては、厚さ１ｍｍ、発泡倍率３〜４倍、平均気泡径１０μｍ、結晶化度が３０％以上、好適には３７〜４０％（いわゆる高結晶化度）のものが用いられる。このシートは、製造されて間もないものである場合には、シートに含まれる不活性ガスが予備加熱工程や成形工程の熱で膨張するため、シート内で二次発泡が発生し、加熱後のシートや成形品の収縮、変形が大きいという問題がある。そのため、シートに残る不活性ガスが抜ける期間（１０日以上）常温で放置するか、その他の方法として５０℃の雰囲気で４８時間放置し、不活性ガスを抜いたシートを用いることが好ましい。
【００１５】
＜成形装置＞
図１は、成形装置１００の概要を示した図であり、図２は、図１の成形装置１００の各部の位置や大きさを示すために簡略化して描いた平面図である。図３は、制御部に接続される各構成を説明するブロック図である。
図１に示すように、成形装置１００は、搬送供給部１と、予備加熱部２と、成形部３と、冷却部４と、制御部５（図３参照）とを備えている。成形装置１００は、搬送供給部１によって搬送されるシートＳの搬送方向上流側から予備加熱部２、成形部３、冷却部４の順に並んで配置されている。成形装置１００は、搬送供給部１によってシートＳを間歇的に搬送しながら、予備加熱部２、成形部３、冷却部４により、シートＳの異なる部分に対して加熱、成形、冷却の各工程をほぼ同時に行うことができる。
【００１６】
（搬送供給部）
図１、図２に示すように、搬送供給部１は、シートＳを予備加熱部２、成形部３、冷却部４に搬送する。搬送供給部１は、シャフト１１と、スパイクチェーン１２と、カッター１３とを備えている。
シャフト１１は、シートＳの巻反が装着されるものであり、シートＳの巻反を回転自在に支持する。従って、シャフト１１は、シートＳの搬送方向の最も上流側に配置されている。
スパイクチェーン１２は、シートＳを巻反から繰り出し、間歇的にシートＳの搬送を行うものである。スパイクチェーン１２は、シートＳの搬送方向に沿って配置され、シートＳの搬送方向に沿った対向する両端縁の上方に配置されている。
カッター１３は、成形部３で成形され、冷却部４で冷却された成形品を一つずつ個別に切断するためのものである。従って、カッター１３は、冷却部４よりもシートＳの搬送方向下流側に配置されている。
【００１７】
（予備加熱部）
図１、図２に示すように、予備加熱部２は、巻反から繰り出されたシートＳが最初に導かれる場所であり、成形を行う前にシートＳを予備加熱する。予備加熱部２は、スパイクチェーン１２によって搬送されるシートＳを上面側及び下面側から加熱する。予備加熱部２は、遠赤外線ヒータ２１，２２と、放射温度計２３とを備えている。
遠赤外線ヒータ２１，２２は、共に搬送されるシートＳの上方及び下方に一定の間隔をあけて配置されている。遠赤外線ヒータ２１は搬送されてきたシートＳの上面に対向するように配置され、シートＳを上面側から加熱する。遠赤外線ヒータ２２は搬送されてきたシートＳの下面に対向するように配置され、シートＳを下面側から加熱する。
図２に示すように、遠赤外線ヒータ２１，２２は、平面視矩形状に形成され、一回の成形に必要なシートＳの領域をカバーすることができる大きさに形成されている。
放射温度計２３は、遠赤外線ヒータ２１におけるシートＳとの対向面に配置され、シートＳの表面付近の温度を測定する。
【００１８】
遠赤外線ヒータ２１，２２は制御部５（図３参照）に接続され、制御部５によって制御される。すなわち、制御部５は、放射温度計２３からの温度の測定値に基づき、シートＳが成形可能な状態に軟化する温度に維持されるように遠赤外線ヒータ２１，２２に流す電流量を制御する。このようにして、遠赤外線ヒータ２１，２２に挟まれた空間の温度は、シートＳが成形可能な状態に軟化する温度に維持されるよう制御部５による温度管理が行われる。なお、この温度は予め設定され、制御部５内のメモリに記憶されている。
【００１９】
（成形部）
図１、図２に示すように、成形部３は、予備加熱部２におけるシートＳの搬送方向下流側に配置されている。成形部３は、加熱されたシートＳを上下から挟み込んで成形するものである。ここで、成形の方法は、真空成形等の公知の方法である。
成形部３は、キャビティ３１と、コア３２と、成形型駆動部３３，３４と、平板成形型部３５，３６とを備えている。
【００２０】
キャビティ３１は、シートＳの搬送経路の上方に配置されている。すなわち、キャビティ３１は、シートＳを挟んでコア３２に対向する位置に配置されている。キャビティ３１は、土台３７に固定されている。キャビティ３１は、コア３２と相補う凹状に形成されている。キャビティ３１内には、ヒータ３１ａが埋設されており、制御部５による温度管理の下、シートＳが熱変形する温度まで加熱される。
コア３２は、シートＳの搬送経路の下方に配置されている。すなわち、コア３２は、シートＳを挟んでキャビティ３１に対向する位置に配置されている。コア３２は、土台３８に固定されている。コア３２は、キャビティ３１と相補う凸状に形成されている。コア３２内には、ヒータ３２ａが埋設されており、制御部５による温度管理の下、シートＳが熱変形する温度まで加熱される。
【００２１】
成形型駆動部３３は、土台３７を上下方向に沿って移動させる。すなわち、成形型駆動部３３は、土台３７に設けられたキャビティ３１をシートＳに対して接離自在とさせる駆動源となるものである。
成形型駆動部３４は、土台３８を上下方向に沿って移動させる。すなわち、成形型駆動部３４は、土台３８に設けられたコア３２をシートＳに対して接離自在とさせる駆動源となるものである。
成形型駆動部３３，３４は、制御部５に接続され、制御部５によって駆動が制御される。
【００２２】
平板成形型部３５は、土台３７に設けられている。平板成形型部３５は、キャビティ３１の近傍に設けられており、キャビティ３１とコア３２でシートＳを成形した際に、成形された成形品となる成形品部Ｐ１（図１参照）の周辺に当該成形品部Ｐ１に加わる力を抑制する抑制部Ｐ２（図１参照）の成形を行うことができる。平板成形型部３５の下端部とキャビティ３１の下端部は、同じ高さに形成されている。これにより、平板成形型部３５は、抑制部として平面状の成形を行うことができる。
平板成形型部３６は、土台３８に設けられている。平板成形型部３６は、コア３２の近傍に設けられており、キャビティ３１とコア３２でシートＳを成形した際に、成形された成形品となる成形品部Ｐ１の周辺に当該成形品部Ｐ１に加わる力を抑制する抑制部Ｐ２の成形を行うことができる。平板成形型部３６の上端部とコア３２の底部は、同じ高さに形成されている。これにより、平板成形型部３６は、抑制部として平面状の成形を行うことができる。
平板成形型部３５，３６は、シートＳの搬送方向に直交する方向に延びるように、シートＳの幅のほぼ全域にわたるように形成することが好ましい。これにより、シートＳ全体の剛性を高めることができ、成形品部Ｐ１に加わる力から成形品部Ｐ１を保護することができる。
平板成形型部３５，３６は、シートＳにおいて成形品となる成形品部Ｐ１の近傍のシートＳを冷却する役割も果たしているため、平板成形型部３５，３６内に水や油の流路を設けて流し、４０℃程度の低温にしておくことが好ましい。仮に、平板成形型部３５，３６の温度がシートＰの熱変形温度を超える温度である場合には、シートＳの剛性を高める作用が得られず、熱変形により成形品部Ｐ１に加わる力を抑えることができない。
【００２３】
（冷却部）
図１、図２に示すように、冷却部４は、成形部３におけるシートＳの搬送方向下流側に配置されている。冷却部４は、成形されたシートＳに上下から風を吹き付けてシートＳを冷却するものである。
冷却部４は、二つのエアブロー４１，４２を備えている。
エアブロー４１は、シートＳの搬送経路の上方に配置されている。すなわち、エアブロー４１は、シートＳに対して上面側から風を吹き付けてシートＳを冷却するものである。
エアブロー４２は、シートＳの搬送経路の下方に配置されている。すなわち、エアブロー４２は、シートＳに対して下面側から風を吹き付けてシートＳを冷却するものである。
エアブロー４１，４２は、制御部５に接続され、制御部５によって駆動が制御される。
【００２４】
（制御部）
図３に示すように、制御部５は、成形装置１００の各駆動部の制御を行うものである。
制御部５は、公知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。
制御部５には、遠赤外線ヒータ２１，２２、放射温度計２３、キャビティ３１を加熱するヒータ３１ａ、コア３２を加熱するヒータ３２ａ、成形型駆動部３３，３４、スパイクチェーン１２を駆動させるスパイクチェーン駆動部１５、カッター１３を駆動させるカッター駆動部１６、エアブロー４１，４２が接続されている。
【００２５】
＜発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法＞
図４は、シートＳを用いた成形品の製造方法を示すフローチャートである。
図４に示すように、シートＳから成形品を製造する際には、搬送供給部１のスパイクチェーン１２を駆動させ、シートＳを巻反から繰り出し、予備加熱部２に向けて搬送する（ステップＳ１）。
予備加熱部２に搬送されたシートＳは、放射温度計２３及び制御部５による温度管理の下、遠赤外線ヒータ２１，２２により成形可能な状態に軟化するまで加熱される（ステップＳ２）。
遠赤外線ヒータ２１，２２により成形可能な状態に軟化するまで加熱されたシートＳは、スパイクチェーン１２によって成形部３に搬送される。
【００２６】
成形部３では、制御部５により成形型駆動部３３，３４を駆動させることで、シートＳをキャビティ３１とコア３２とで挟み込み、キャビティ３１とコア３２の形状に合わせて成形品部Ｐ１の成形を行う（ステップＳ３）。また、キャビティ３１とコア３２によるシートＳの成形と同時に、平板成形型部３５と平板成形型部３６によりシートＳの成形品となる部分の周辺に平面状の抑制部Ｐ２の成形を行う（ステップＳ３）。
ここで、平面状の抑制部Ｐ２の成形は、キャビティ３１及びコア３２よりも低温に調節された平板成形型部３５，３６を用いて行われるため、予備加熱部２及び成形部３で加熱されたシートＳを冷却しながら行うことになる。
成形部３において成形されたシートＳは、スパイクチェーン１２によって冷却部４に搬送される。
【００２７】
冷却部４では、制御部５によりエアブロー４１，４２を駆動させることで、シートＳを上面及び下面から冷却する（ステップＳ４）。
冷却部４において冷却されたシートＳは、カッター１３によって一つの成形品部Ｐ１毎に切断される（ステップＳ５）。
以上の処理をもって、シートＳから成形品が製造される。
【００２８】
＜作用・効果＞
以上のように、シートＳから製造される成形品の製造方法によれば、キャビティ３１とコア３２による高結晶化度のシートＳの成形時に、高結晶化度のシートＳにおける成形品部Ｐ１の周辺に平面状の抑制部Ｐ２の成形を行うので、加熱時や成形時に発生した高結晶化度のシートＳの収縮と歪みを平面状の抑制部Ｐ２で抑制することができる。
これにより、成形後に成形品部Ｐ１を冷却する成形型が必要なくなるので、成形にかかるコストを抑制することができる。また、高結晶化度のシートＳの収縮と歪みを抑制することができるので、成形品の品質の低下を抑制することができる。
その結果、歩留まりも向上し、生産性も大きく向上する。
【００２９】
＜その他＞
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、抑制部Ｐ２は、平板成形型部３５，３６により平面状の成形を行うものに限らず、シートＳの表面に対して凹凸状の成形を行うようにしてもよい。また、平板成形型部３５，３６の形状、大きさは任意であって、自由に変更可能である。
また、図５に示すように、各コア３２の周囲を囲む環状の平板成形型部６０を土台３８に形成し、シートＳの成形時にその成形部分の周囲を囲むように平面状の抑制部の成形を行うようにしてもよい。このように構成すれば、シートＳが成形後にどの方向に収縮したり歪んだりしたとしても、周囲に存在する平面状の抑制部で吸収することができ、成形品の品質の低下を抑制することができる。
なお、この場合においても、抑制部は、平面状の成形に限らず、シートＳの表面に対して凹凸状の成形を行うようにしてもよい。
ここで、凹凸状の成形とは、シートの表面に対して凹凸が形成されるような成形であればどのような形状に成形しても良い。すなわち、シートを凹凸状又は平面状に成形することにより、成形品部の歪みや収縮を抑制することができればその成形方法は問わず、抑制部の形状も問わない。
【符号の説明】
【００３０】
１ 搬送供給部
２ 予備加熱部
３ 成形部
４ 冷却部
５ 制御部
１００ 成形装置
Ｐ１ 成形品部
Ｐ２ 抑制部
Ｓ シート（発泡ポリエチレンテレフタレートシート）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを成形可能な状態に軟化するまで加熱を行うステップと、
成形可能な状態に軟化するまで加熱された高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを、熱変形温度に加熱された成形型により成形するとともに、成形品となる成形品部の周辺に当該成形品部に加わる力を抑制する抑制部の成形を行うステップと、
を有することを特徴とする発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法。
【請求項２】
前記抑制部の成形は、成形品となる成形品部の周辺に凹凸状又は平面状の成形を行うことを特徴とする請求項１に記載の発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法。
【請求項３】
前記成形型による高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートの成形時に、前記成形品部の周囲を囲むように前記抑制部の成形を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法。
【請求項４】
前記抑制部の成形は、加熱された高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを冷却しながら行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法。
【請求項１】
高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを成形可能な状態に軟化するまで加熱を行うステップと、
成形可能な状態に軟化するまで加熱された高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを、熱変形温度に加熱された成形型により成形するとともに、成形品となる成形品部の周辺に当該成形品部に加わる力を抑制する抑制部の成形を行うステップと、
を有することを特徴とする発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法。
【請求項２】
前記抑制部の成形は、成形品となる成形品部の周辺に凹凸状又は平面状の成形を行うことを特徴とする請求項１に記載の発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法。
【請求項３】
前記成形型による高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートの成形時に、前記成形品部の周囲を囲むように前記抑制部の成形を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法。
【請求項４】
前記抑制部の成形は、加熱された高結晶化度の発泡ポリエチレンテレフタレートシートを冷却しながら行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の発泡ポリエチレンテレフタレートシート成形品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２３５６０６（Ｐ２０１１−２３５６０６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１１１４９（Ｐ２０１０−１１１１４９）
【出願日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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