JP3681593B2 - Resin sheet heating apparatus and resin sheet heating method using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂シートの加熱装置及びそれを用いた樹脂シートの加熱方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術としては、以下に示すようなものがあった。
【0003】
図19はかかる連続シートの熱成形機の概要を示す図である。
【0004】
この図において、101はシート支持部に保持されたロール状の樹脂シート、102はシート支持部より下流側に設けられ樹脂シート101を上下から加熱するためのシート加熱ゾーンである。103はシート加熱ゾーン102の下流側に設けられたシート成形ゾーンであり、樹脂シート101を上下方向から挟むように金型(上下金型)104が配設されている。105は上下の金型104の間に配設されたテーブルで、107はシート供給部である。
【0005】
従来、樹脂シートの加熱に主に用いられてきたヒータは、セラミックにフィラメント発熱体を埋め込んだ最高温度が300℃〜500℃程で、放射エネルギーの波長が4.0μm〜7.0μm程度の遠赤外線ヒータである。
【0006】
これを、図19に示すように、連続シート熱成形機の加熱ゾーン102の上下に設置し、そのシート101の上下から間接加熱にてシート101を加熱する。加熱ゾーン102にて加熱された樹脂シート101は、ある成形温度またはある加熱時間に達すると、加熱ゾーン102の隣に位置するシート成形ゾーン103に送られ成形される。
【0007】
ここで、樹脂シート101が発泡樹脂シートの場合、従来の遠赤外線ヒータでは、加熱ゾーン102を2ゾーンあるいは3ゾーン取り、2ショット分または3ショット分シートを加熱した後、次の成形ゾーン103にシートを送って成形する必要がある。それは、加熱能力が低いため、長時間加熱する必要があった。
【0008】
従って、加熱時間は成形時間(成形サイクル)に対し、2倍または3倍必要で加熱に長時間を要する。そうかといって、加熱ゾーン102を長くし、成形サイクルの短縮を図ろうとすると、装置が長くなってしまい、逆に、装置を短くすると、加熱時間が長くなってしまうという問題がある。
【0009】
また、一般に結晶性のポリプロピレンシート(PPシート)、ポリエチレンテレフタレートシート(PETシート)やポリブチレンテレフタレートシート(PBTシート)等の透明性非発泡シートの場合には、従来の遠赤外線ヒータによる加熱でも薄い材料(0.2〜0.5mm程度)の場合には、図19に示すシート加熱ゾーン102にて時間的には通常2ショットでの加熱で充分だが、加熱前の原反シートに比べ、加熱後のシートの透明性が劣ってしまうという問題が発生する。
【0010】
ここで、結晶性樹脂とは高分子が結晶化し鎖状の長い高分子の一部が一定方向に規則正しく配列した部分ができ、耐熱性、機械的強さや透明度が変化する特徴を持つ樹脂のことであり、特に、結晶化が進むと、樹脂の透明度が悪くなってしまうという性質をもつ。
【0011】
ヒータとして従来のセラミックタイプの遠赤外線ヒータ以外では、バータイプのヒータを用いた例として、実公平6−27388号公報に、高温タイプであるシーズヒータを用いた加熱装置が考案されている。これは、ヒータをシート送り方向と平行に揺動機構を組み込んだことを特徴とする加熱装置であるが、棒状の長いヒータであるためヒータ長手方向の温度制御が不可能で、しかもヒータのエネルギー放射が均一にできないため、わざわざ揺動機構を組み込む必要があった。
【0012】
したがって、このような加熱装置では、シート成形において最も重要な機能である部分的なシートの加熱温度制御は不可能であった。
【0013】
また、ヒータとして従来、放射エネルギー最大波長が1〜3μmである短波長あるいは中波長のヒータを用いた樹脂シートの加熱方法及び装置が提案されている(特開平7−276490号公報参照)。
【0014】
しかしながら、この装置に使用されているヒータは、樹脂シートの幅方向に一体的に形成されているため、樹脂シートの幅方向の加熱温度制御ができないという問題点を有していた。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の加熱方式では、熱可塑性樹脂に発泡剤を含浸させた発泡樹脂シート加熱の場合では加熱時間が大幅にかかったり、また、結晶性樹脂の加熱の場合には、加熱により透明性が劣ったりするので、能力的、品質的に問題を抱えていた。
【0016】
例えば、熱可塑性樹脂に発泡剤を含浸させ1次発泡した状態の発泡樹脂シートの場合、熱成形機の加熱部にて再加熱し2次発泡させて成形する際、従来のセラミックタイプを基本とする遠赤外線ヒータによる加熱では、ヒータの持つ特性から加熱能力に限界があり、素材表面のみが温度上昇を起こし、素材内部の温度は厚み方向の熱伝導のみで加熱されるため温度上昇に長時間かかってしまうという問題が発生していた。
【0017】
その結果、ヒータ温度を予め低めに設定し、低い温度でゆっくりと長時間かけて加熱することで厚み方向の温度むらを少なくする必要があり、生産性の面から加熱時間が大きな制約になっていた。
【0018】
つまり、発泡シートの場合は、非発泡シートの場合と異なり、厚みが一般的に厚く、また、加熱により2次発泡を伴うことからさらに厚みが増し、より厚み方向の熱伝導が悪くなることになる。そのため、素材内部の温度はなかなか上昇せず、非発泡シートの場合に比べ、加熱効率が悪かった。
【0019】
また、結晶性樹脂では加熱により原反シートより透明性が劣ってしまい、例えば食品容器としての用途では、内容物が鮮明に見えず、商品価値が落ちてしまうという問題を抱えていた。
【0020】
また、樹脂シートの中央部と端部とで加熱むらが生じ、良好な成形ができず、商品価値が落ちてしまうという問題も抱えていた。
【0021】
そこで、本発明は、上記問題点を除去し、加熱効率の向上を図るとともに、樹脂シートの良好な加熱及び均一な加熱を行うことができる樹脂シートの加熱装置及びそれを用いた樹脂シートの加熱方法を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕樹脂シートを加熱するためのシート加熱ゾーンと、該シート加熱ゾーンの下流側に設けられたシート成形ゾーンを有する熱成形機の樹脂シートの加熱装置において、加熱部に、ヒータの放射エネルギー最大波長が1.5μm〜2.5μmの中・近赤外線領域を有する上ヒータおよび下ヒータから成るヒータユニットを、樹脂シートの幅方向及び送り方向に複数配列し、前記ヒータユニットは、ヒータユニット取り付け架台に取り付けられ、前記ヒータが発熱体となる金属フィラメントと、この金属フィラメントを内装し、裏面に金反射膜が形成されたガラス管と、このガラス管の反加熱側に位置するように設けられた鏡面性を有する反射板と、前記ガラス管の両端部を支持するセラミック製のヒータ固定端子より構成されていると共に、前記ヒータユニットには前記ヒータが複数配置され、前記ヒータユニットのヒータの温度を個別に設定変更可能に構成するようにしたものである。
【0023】
〔2〕上記〔1〕記載の樹脂シートの加熱装置において、前記ヒータユニットを取り付け架台に、ヒータユニット取り付け用ボルトのヘッドの形状に適合した溝を具備することでこのヒータユニット取り付け用ボルトの共回りを防止するようにしたものである。
【0024】
〔3〕上記〔1〕記載の樹脂シートの加熱装置において、前記ヒータユニットのサイズが平面状で1:1、1:2、1:3、2:2、または2:3のサイズに構成され、これらのヒータサイズを組み合わせて加熱ゾーンを構成するようにしたものである。
【0025】
〔4〕上記〔1〕記載の樹脂シートの加熱装置において、加熱部に上・下部のヒータを配設すると共に、前記上部のヒータユニットに対し、下部のヒータユニットの配列を変更又はヒータの位置をずらして配置するようにしたものである。
【0026】
〔5〕上記〔4〕記載の樹脂シートの加熱装置において、前記ヒータユニットのヒータを上ヒータと下ヒータとで半ピッチずつずらして配置するようにしたものである。
【0027】
〔6〕上記〔4〕記載の樹脂シートの加熱装置において、前記ヒータユニットのヒータを上ヒータと下ヒータとで直交方向に配置するようにしたものである。
【0028】
〔7〕上記〔1〕から〔6〕項の何れか1項記載の樹脂シートの加熱装置を用いて、発泡ポリスチレンシートを加熱装置内温度180℃〜220℃の温度範囲に保った状態で、シート表面温度を155℃から175℃の温度範囲に保ちながら2次発泡させ加熱するようにしたものである。
【0029】
〔8〕上記〔1〕から〔6〕項の何れか1項記載の樹脂シートの加熱装置を用いて、結晶性樹脂を加熱装置内温度180℃〜220℃の温度範囲に保った状態で加熱するようにしたものである。
【0030】
〔9〕上記〔1〕から〔6〕項の何れか1項記載の樹脂シートの加熱装置を用いて、結晶性樹脂であるポリプロピレンシートを加熱装置内温度180℃〜220℃の温度範囲に保った状態でシート表面温度を165℃〜190℃の温度範囲に保ちながら加熱するようにしたものである。
【0031】
〔10〕上記〔1〕から〔6〕項の何れか1項記載の樹脂シートの加熱装置を用いて、結晶性樹脂ではあるが非結晶性状態にあるアモルファス・ポリエチレンテレフタレートシートを加熱装置内温度180℃〜220℃の温度範囲に保った状態でシート表面温度を125℃から150℃の温度範囲に保ちながら加熱するようにしたものである。
【0032】
〔11〕上記〔1〕から〔6〕項の何れか1項記載の樹脂シートの加熱装置を用いて、結晶性樹脂であるポリブチレンテレフタレートシートを加熱装置内温度を180℃〜220℃の温度範囲に保った状態でシート表面温度を160℃〜185℃の温度範囲に保ちながら加熱するようにしたものである。
【0033】
〔12〕上記〔1〕から〔6〕項の何れか1項記載の樹脂シートの加熱装置を用いて、結晶性樹脂である発泡倍率が1.3〜5のポリプロピレンシートを加熱装置内温度180℃〜220℃の温度範囲に保った状態でシート表面温度を170℃〜185℃の温度範囲に保ちながら2次発泡させ加熱するようにしたものである。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0035】
図1は本発明の実施例を示すヒータユニットの構成図であり、図1(a)はそのヒータユニットの正面図、図1(b)は図1(a)のA線矢視図、図1(c)は図1(a)のB線矢視断面図、図1(d)は図1(a)のC線矢視断面図である。
【0036】
これらの図に示すように、ヒータ1は発熱体となる金属フィラメント2と、該金属フィラメント2を内装したガラス管3と、該ガラス管3の反加熱側に位置するように設けられた反射板4と、前記ガラス管3の両端部を支持するセラミック製のヒータ固定端子5より構成される。そこで、金属フィラメント2からの放射エネルギーは、ガラス管3の裏面(反射板側)の金反射膜3Aにて大半のエネルギーが被加熱部側に反射され、さらに被加熱部の反対側に反射板4を配置することにより、完全に放射エネルギーが被加熱部側に反射される。また、上ヒータAと下ヒータBのそれぞれの反対側からのヒータの照り返し照射エネルギーもお互い反射し合うという効果があり、より加熱効率が向上する構成となっている。
【0037】
また、ヒータ固定端子5間にヒータ固定端子5を支持する保持部材6を設け、その上に取付け架台7を配置して、それらの中央部にボルト8を貫通してナット9Aと9Bによって、反射板4と保持部材6とが固定される。また、配線10が金属フィラメント2に接続されるように構成されている。
【0038】
このように、ヒータ1はボルト8とナット9A,9Bにて取り付け架台7に固定されるが、取り付け架台7側のボルト挿入側にボルト8の頭と同じ幅の溝7Aを切り、ボルト8の頭を溝7Aに嵌入することによりボルト8の回転を抑えることができる。従って、ヒータ側のナット9Bを緩めるだけでヒータ単体の取り外しができるため、作業性に優れる。
【0039】
図2は本発明の他の実施例を示すヒータユニットの構成図であり、図2(a)はそのヒータユニットの正面図、図2(b)は図2(a)のD−D線矢視図である。なお、ここでは、上ヒータAのみが示されており、図1と同様の部分については、同じ符号を付してそれらの説明は省略している。
【0040】
この実施例では、ヒータ固定端子として、両側に配置される金属製の取り付けブラケット11を有している。そして、保持部材12の両端部に金属製の取り付けブラケット11を設け、保持部材12の上に取付け架台13を配置して、それらの中央部にボルト14を貫通してナット15Aと15Bによって、反射板4と保持部材12とが固定される。また、金属製の取り付けブラケット11は、ボルト16とナット17によって、保持部材12及び反射板4に固定される。なお、ボルト14の回転を抑えるために、ボルト14のヘッドの幅に合わせた形状を有する溝14Aが取付け架台13に形成される。また、配線18が金属フィラメント2に接続されるように構成されている。
【0041】
次に、ヒータユニット(ブロック状ヒータ)の寸法について説明する。
【0042】
図3は本発明の実施例を示す各種のヒータユニットの寸法の説明図であり、図3(a)はそのヒータユニット21が正方形タイプ(1対1)でヒータ22が2本配置された例、図3(b)はそのヒータユニット21が正方形タイプ(1対1)でヒータ22が3本配置された例(なお、後述する図11に示すが、このタイプは長方形タイプにするようにしてもよい)、図3(c)はそのヒータユニット23が長方形タイプ(1対2)でヒータ24が2本配置された例、図3(d)はそのヒータユニット25が正方形タイプ(2対2)でヒータ24が4本配置された例、図3(e)はヒータユニット26が長方形タイプ(3対2)でヒータ24が6本配置された例、図3(f)はヒータユニット27が長方形タイプ(1対3)でヒータ28が2本配置された例をそれぞれ示している。
【0043】
このように、ヒータユニット(ブロック状のヒータ)の寸法は、正方形と長方形を基本とし、各ユニットの長さは1:1、1:2、2:2、3:2又は1:3のサイズにより構成される。また、図3(a),図3(b)に示すように、正方形タイプのヒータユニット21に取り付けるヒータ22の本数を、2本から3本(又は1本)に増減することにより容易にヒータ出力を調整することができる。同様に、図3(c),図3(d),図3(e)又は図3(f)に示すように、ヒータ24,28は種々の本数にすることができる。
【0044】
本発明は、このようなヒータユニット(ブロック状ヒータ)を組み合わせて加熱装置を構成することができる。
【0045】
図4は本発明の第1実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図、図5は本発明の第2実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図、図6は本発明の第3実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図、図7は本発明の第4実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図、図8は本発明の第5実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図、図9は本発明の第6実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図、図10は本発明の第7実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図、図11は本発明の第8実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図、図12は本発明の第9実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図、図13は本発明の第10実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図である。
【0046】
第1実施例によれば、図4に示すように、1ショット目加熱ゾーン31と2ショット目加熱ゾーン32共に図3(a)に示す正方形タイプの2本のヒータ22を有するヒータユニット21を全面に配置する。このような配置にすることにより、シートの幅が異なる場合でも、端の不要なヒータ列を消すことにより、細かくシート幅に応じた加熱領域を設定することができ、また、シートの送り量が変わっても送り量に応じ、不要な部分のヒータを切ることで、必要な領域のみの加熱ができる。このように、シート幅、送り量が異なっても、必要なヒータ領域を細かく設定できるという利点がある。もちろん、シート加熱領域内の細かい部分的な加熱温度設定も可能となる。
【0047】
第2実施例によれば、図5に示すように、2ショット目加熱ゾーン32を図3(a)に示す正方形タイプの2本のヒータ22を有するヒータユニット21を全面に配置し、1ショット目加熱ゾーン31の入側中央部には、まず、図3(f)に示す2本のヒータ28を有するヒータユニット27を1個だけシート流れ方向に対して直交する方向に配置し、更にシート流れ方向に沿って、図3(e)に示す6本のヒータ24を有するヒータユニット26を4個配置している。
【0048】
その中央部の両脇には、まず、図3(c)に示す2本のヒータ24を有するヒータユニット23を1個ずつシート流れ方向に対して直交する方向に配置し、更にシート流れ方向に沿って、図3(d)に示す4本のヒータ24を有するヒータユニット25を4個ずつ配置している。更に、その両脇の最も外側には、まず、図3(a)に示す2本のヒータ22を有するヒータユニット21を1個ずつシート流れ方向に沿って配置し、更にシート流れ方向に沿って、図3(c)に示す2本のヒータ24を有するヒータユニット23を4個ずつ配置するようにしている。
【0049】
このように、この実施例によれば、2ショット目加熱ゾーン32は、ヒータユニット21で構成し、1ショット目加熱ゾーン31はヒータユニット21,23,25,27の組合せで構成するようにしている。
【0050】
よって、1ショット目加熱ゾーン31は、このような大まかなヒータユニットの分割配置にすることで、制御すべきヒータブロック数を低減することができ、製作コストの削減を図ることができる。
【0051】
このような配置の場合、1ショット目加熱ゾーン31のヒータ分割が多少大きくなるが、成形性の面からは、1ショット目加熱ゾーン31は全体的にシートを温め、2ショット目加熱ゾーン32で細かく部分的なシート温度加熱制御ができれば、充分な成形品が得られるため、機能面での問題はない。
【0052】
第3実施例によれば、図6に示すように、第2実施例(図5)の場合における1ショット目加熱ゾーン31におけるヒータユニット25及び26のヒータ24の本数を半分にし、ヒータ出力を減らすような配置にしている。また、その場合ヒータユニット25及び26のヒータ24の隣り合うヒータユニットのヒータ24はシート流れ方向に直交する方向に互い違い(ジグザグ)になるように配置される。
【0053】
この実施例でも、2ショット目加熱ゾーン32において細かく温度制御するようにする。したがって、少ないヒータの配置で加熱むらをなくすことができる。
【0054】
第4実施例によれば、図7に示すように、上ヒータ41は、上記第1実施例(図4参照)に示したように、1ショット目加熱ゾーン31と2ショット目加熱ゾーン32共に図3(a)に示すように正方形タイプのシート流れ方向に沿った2本のヒータ22を有するヒータユニット21を全面に配置する。
【0055】
これに対して、下ヒータ42のヒータ配置を、シート流れ方向に直交する方向に配置する。つまり、上ヒータ41のヒータ配置に対し、下ヒータ42のヒータ配置を、垂直方向に設置する。上下ヒータが直交するように配置することにより、ヒータの局所的な加熱むらを互いに解消できるという特徴を有する。
【0056】
第5実施例によれば、図8に示すように、第4実施例と同様、上下ヒータ配置を互いに垂直方向となるよう配置する。そして、上ヒータ43は、第2実施例(図5)と同様のヒータユニットの配置をなしている。これに対して、下ヒータ44は、上ヒータ43のヒータ配置と全体的に直交するようにシート流れ方向に直交する方向に配置する。
【0057】
すなわち、1ショット目加熱ゾーン31は中央部分に、2本のヒータ28を有するヒータユニット27を、その両脇に2本のヒータ24を有するヒータユニット23を、最も両外側に2本のヒータ22を有するヒータユニット21をそれぞれ9枚をシート流れ方向に直交する方向に配置する。ここでは、第1と第2ショットで、使用ヒータを変えている。この実施例でも、ヒータの局部的な加熱むらを互いに解消できる。
【0058】
第6実施例によれば、図9に示すように、1ショット目加熱ゾーン31の上ヒータ45のヒータ配置は、第3実施例(図6)と同様である。このヒータ配置に対して、下ヒータ46の1ショット目加熱ゾーン31のヒータ配置を、上ヒータのヒータ配置と互いに交互の位置に来るよう配置したことを特徴とする。なお、1ショット目加熱ゾーン31のシート搬入口の上ヒータ45と下ヒータ46のヒータの配列は一致している。
【0059】
このように1ショット目加熱ゾーンではある領域において、対向するヒータの位置をずらしているため、加熱むらを互いに解消できるという特徴を持つ。
【0060】
第7実施例によれば、図10に示すように、2ショット目加熱ゾーン32の上ヒータ47と下ヒータ48とは直交するように配置されている。また、1ショット目加熱ゾーン31の上ヒータ47のヒータ配置は、第3実施例(図6)と同様である。このヒータ配置に対して、下ヒータ48の1ショット目加熱ゾーン31のヒータ配置を上ヒータのヒータ配置と互いに交互の位置に来るよう配置したことを特徴とする。なお、1ショット目加熱ゾーン31のシート搬入口の上ヒータ45と下ヒータ46のヒータの配列は一致している。この実施例でも、ヒータの局部的な加熱むらを互いに解消できる。
【0061】
第8実施例によれば、図11に示すように、ヒータ配置において、ヒータの幅方向のヒータピッチを上下互いに半ピッチ分ずらした状態で配置することを特徴とする。すなわち、上ヒータ49では、第1実施例(図4)に示すように、2本のヒータ22を有するヒータユニット21を全面に配置しているが、下ヒータ50では、一方の側に図3(b)に示した3本のヒータ22′を有するヒータユニット21′を配置して、その他は2本のヒータ22を有するヒータユニット21を配置することにより、ヒータピッチを上下互いに半ピッチ分ずらすようにしている。この実施例でも、ヒータの局部的な加熱むらを互いに解消できる。
【0062】
第9実施例によれば、図12に示すように、1ショット目加熱ゾーン31に棒状のヒータ29をシート流れに垂直な方向に上下のヒータ51,52の位置を半ピッチずらした状態で配置し、加熱むらを防止する。また、2ショット目加熱ゾーン32は1ショット目加熱ゾーン31のヒータ配置に対し垂直方向に設置して、1ショット目加熱ゾーン31と2ショット目加熱ゾーン32の加熱むらを解消することを特徴とする。
【0063】
第10実施例によれば、図13に示すように、1ショット目加熱ゾーン31及び2ショット目加熱ゾーン32のヒータ配置を上下それぞれ、第9実施例(図12)の場合に対し90°反転させた状態に配置することを特徴とする。つまり、棒状のヒータ29の配置をシート流れ方向に垂直になるように配置し、その棒状のヒータ29の配置を上ヒータ53と下ヒータ54とで半ピッチずらした状態に配置する。この実施例でも、ヒータの局部的な加熱むらを互いに解消できる。
【0064】
上記したように、本発明に用いるヒータは、発熱体温度が最高800℃から1600℃と非常に高温で、発熱体から発せられる波長域が1.5〜2.5μmと非常に短く、中・短波長領域である。このような波長の短いヒータを樹脂の加熱用に用いることを特徴とし、このヒータの特性として、素材内部深くまでエネルギーが浸透・吸収され、素材内部からの加熱ができるという特徴を持つ。
【0065】
そのため、素材表面のみでエネルギーの大半が吸収される従来の発熱体温度が最高300℃から500℃程度の遠赤外線ヒータに比べ、素材内部までの均一な加熱効果が期待できる。
【0066】
その結果、発泡シートの場合では、素材内部までエネルギーが浸透し加熱することで短時間での加熱が可能となり、また、素材内部の温度が従来より高くなることで内部の発泡倍率がアップし、その結果、軽量・高剛性の理想的なサンドイッチ構造に近づけることができる。
【0067】
また、素材表面温度をあまり上げなくても、内部の加熱が充分できるため素材表面粗さが従来の遠赤外線ヒータの場合より改善される。
【0068】
(1)本発明の第1具体例として、図14に示すように、A社の発泡ポリスチレンシート(PSP)を加熱装置内温度180℃〜220℃の温度範囲に保った状態で行った加熱昇温テスト結果を示す。
【0069】
従来の遠赤外線ヒータでは、成形温度である170℃近辺まで加熱するのに17〜18秒要していたが、本発明の加熱装置では、4秒程度で加熱が可能であり、大幅な加熱時間の短縮になる。
【0070】
(2)また、図15は本発明の加熱装置にて加熱した際の材料の発泡厚みを測定した結果であり、同じく加熱装置内温度を180℃〜220℃の範囲に保った状態で、ヒータ出力、上:90%、下:100%の条件では4秒にて表面状態の優れる充分な厚み(5mm以上)の2次シート厚みが得られる。また、ヒータ出力、上:60%、下:70%の条件では5秒にて表面状態の優れる充分な厚み(5mm以上)の2次シート厚みが得られた。しかも、図16に示す、従来の遠赤外線ヒータによる加熱の場合に比べ、得られる2次シート厚みが厚い。なお、遠赤外線ヒータでは、ヒータ温度を上げる程、表面状態の良好な厚みがだんだん薄くなる傾向がある。
【0071】
従来の遠赤外線ヒータでは、ヒータ温度を350℃に上げれば5秒程度で加熱することができるが、2次シートの厚みが4mm程度のものしかできず、更に加熱すれば、もう少し厚くなるが、シートの表面が不良になる。
【0072】
そして、ヒータ温度を300℃→250℃→200℃と順に下げていっても、2次シート厚みを5mm以上にすることができず、しかも、加熱時間が多くかかることになる。
【0073】
(3)本発明の第2具体例として、結晶性樹脂であるポリプロピレンシート(PPシート)、ポリブチレンテレフタレートシート(PBTシート)及び結晶性樹脂ではあるが非結晶性状態にあるアモルファス・ポリエチレンテレフタレートシート(A−PETシート)を、加熱装置内温度を180℃〜220℃の範囲に保った状態で加熱し、その加熱後のシート透明度の変化を比較測定した結果を図17に示す。樹脂の種類厚みまたはメーカにより多少効果は異なるが、おおむね、各材料において、従来の遠赤外線ヒータによる加熱の場合に比べ、本発明による中・近赤外線ヒータを用いることにより、加熱後の材料透明度が優れることを確認した。
【0074】
さらに、図17に示すように、ソリッドシートの加熱の場合には、PP、PET、PBT等の結晶性樹脂を加熱すると、高分子レベルにて吸収されるヒータの放射エネルギー波長が短いため、結晶化速度が遅くなり、樹脂の結晶構造に与える影響が少なく、その結果、シートの透明性を保った状態での加熱が可能となるため、透明性に非常に優れた成形品が得られる。
【0075】
なお、図18に一般に定義される近赤外線領域、中赤外線領域、及び遠赤外線領域のヒータ放射エネルギーの波長域を図示する。
【0076】
更に、本発明の具体例として、結晶性樹脂である発泡倍率が1.3〜5のポリプロピレンシートを、加熱装置内温度180℃〜220℃の温度範囲に保った状態でシート表面温度を170℃〜185℃の温度範囲に保ちながら2次発泡させ加熱するようにする。
【0077】
すなわち、B社の発泡ポリプロピレンシート(発泡PPシート)を、加熱装置内温度180℃〜220℃の温度範囲に保った状態で加熱昇温テストを行った結果を示す。ここで、
(1)材料:発泡PPシート、厚み1.3mm、1次発泡倍率約1.5倍
(2)加熱結果は、以下のようになる。
【0078】
時間(秒) 温度(℃)
5 132
10 143
15 157
20 164
25 173
30 182
従来の遠赤外線ヒータでは、40秒〜45秒加熱時間を要し、加熱時間を短縮するためにヒータ温度を上げても、表面が荒れてしまい不可能な状態であったが、近赤外線ヒータを使用することにより、30秒以下での良好な加熱が可能となった。
【0079】
また、短時間での加熱が可能になったことから、シートのたれ量が少なくなり、成形品にたるみにより発生するしわが発生せず、良好な成形品が得やすくなるといった利点があることも確認できた。
【0080】
なお、発泡PETシート(ポリエチレンテレフタレート)等、発泡状態にあるあらゆる樹脂シート、及び発泡材を含浸した樹脂シートに対しても同様の技術を活用することで、従来にない加熱効率が発揮され、良品成形が容易に行えるようになる。
【0081】
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0082】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【0083】
(A)樹脂シートの幅方向及び送り方向のヒータ領域を細かく設定できるので、樹脂シートの領域を細かく温度制御することができる。
【0084】
また、金属フィラメントからの放射エネルギーは、ガラス管の裏面の金反射膜にて大半のエネルギーが被加熱部側に反射され、さらに被加熱部の反対側に反射板を配置することにより、完全に放射エネルギーが被加熱部側に反射されるという効果がある。
【0085】
(B)加熱装置を金型内に設けるのではなく、金型が配設されているシート成形ゾーンの下流側に配設されているので、樹脂シートを直接加熱することができる。そして、反射板を設けることにより、より効率のよい加熱を行うことができる。
【0086】
より具体的には、
(1)本発明の樹脂シートの加熱装置によれば、加熱効率の向上を図るとともに、樹脂シートの細かい温度分布設定ができるのでシートの良好な加熱を行うことができる。
【0087】
(2)本発明の樹脂シートの加熱装置によれば、金属フィラメントからの放射エネルギーはガラス管裏面の金反射膜にて大半のエネルギーが被加熱部側に反射され、さらに被加熱部の反対側に反射板を配置することで、完全にエネルギーを被加熱部側に反射すると共に、上ヒータと下ヒータのそれぞれの反対側からのヒータの照り返し照射エネルギーもお互い反射し合うという効果があり、より加熱効率の向上を図ることができる。
【0088】
(3)本発明の樹脂シートの加熱装置によれば、ヒータユニット取り付け用ボルトのとも廻りを防止し、ヒータユニットを片面から脱着可能にすることができる。
【0089】
(4)本発明の樹脂シートの加熱装置によれば、シート幅、送り量が異なっても、必要なヒータ領域を細かく設定することができる。
【0090】
(5)本発明の樹脂シートの加熱装置によれば、前記ヒータユニットのヒータの温度を個別に設定変更可能に構成することにより、シート加熱領域内の細かい部分的な加熱温度設定を行うことができる。
【0091】
(6)本発明の樹脂シートの加熱装置によれば、上・下部のヒータの配列を変更又は位置をずらすことにより、ヒータの局部的な加熱むらを解消することができる。
【0092】
(7)本発明の樹脂シートの加熱装置によれば、前記ヒータユニットのヒータを上ヒータと下ヒータとで半ピッチずつずらして配置することにより、樹脂シートの局所的な加熱むらを解消することができる。
【0093】
(8)本発明の樹脂シートの加熱装置によれば、前記ヒータユニットのヒータを上ヒータと下ヒータとで直交方向に配置することにより、シートの局所的な加熱むらを解消するようにしたものである。
【0094】
(9)本発明の発泡ポリスチレンシートの加熱方法によれば、良好な表面状態を保ちつつ発泡厚みが厚く、素材内部発泡倍率を大きくすることができる。
【0095】
(10)本発明の結晶性樹脂シートの加熱方法によれば、加熱後の透明度が原反シートに近い優れた透明度を得ることができる。
【0096】
(11)本発明のポリプロピレンシートの加熱方法によれば、加熱後の透明度が原反シートに近い優れた透明度を得ることができる。
【0097】
(12)本発明のアモルファス・ポリエチレンテレフタレートシートの加熱方法によれば、加熱後の透明度が原反シートに近い優れた透明度を得ることができる。
【0098】
(13)本発明のポリブチレンテレフタレートシートの加熱方法によれば、加熱後の透明度が原反シートに近い優れた透明度を得ることができる。
【0099】
(14)本発明の発泡ポリプロピレンシートの加熱方法によれば、30秒以下での良好な加熱が可能となった。
【0100】
また、短時間での加熱が可能になったことから、シートのたれ量が少なくなり、成形品にたるみにより発生するしわが発生せず、良好な成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示すヒータ単体(ユニット)の構成図であり、図1(a)はそのヒータユニットの正面図、図1(b)は図1(a)のA線矢視図、図1(c)は図1(a)のB線矢視断面図、図1(d)は図1(a)のC線矢視断面図である。
【図2】 本発明の他の実施例を示すヒータ単体(ユニット)の構成図であり、図2(a)はそのヒータユニットの正面図、図2(b)は図2(a)のD−D線矢視図である。
【図3】 本発明の実施例を示す各種のヒータユニットの寸法の説明図であり、図3(a)はそのヒータユニットが正方形タイプ(1対1)でヒータが2本配置された例、図3(b)はそのヒータユニットが正方形タイプ(1対1)でヒータが3本配置された例、図3(c)はそのヒータユニットが長方形タイプ(1対2)でヒータが2本配置された例、図3(d)はそのヒータユニットが正方形タイプ(2対2)でヒータが4本配置された例、図3(e)はヒータユニットが長方形タイプ(3対2)でヒータが6本配置された例、図3(f)はヒータユニットが長方形タイプ(1対3)でヒータが2本配置された例をそれぞれ示す図である。
【図4】 本発明の第1実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図である。
【図5】 本発明の第2実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図である。
【図6】 本発明の第3実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図である。
【図7】 本発明の第4実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図である。
【図8】 本発明の第5実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図である。
【図9】 本発明の第6実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図である。
【図10】 本発明の第7実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図である。
【図11】 本発明の第8実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図である。
【図12】 本発明の第9実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図である。
【図13】 本発明の第10実施例を示すブロック状ヒータの配列を示す平面図である。
【図14】 本発明の加熱装置による発砲PSPの加熱昇温特性を示す図である。
【図15】 本発明の加熱装置による加熱テスト結果を示す図である。
【図16】 従来の遠赤外線ヒータによる加熱テスト結果を示す図である。
【図17】 各種材料の加熱後の透明度比較テスト結果を示す図である。
【図18】 電磁波のスペクトル(波長と振動数と光量子エネルギー)を示す図である。
【図19】 連続シートの熱成形機の概要を示す図である。
【符号の説明】
1,22,22′,24,28 ヒータ
2 金属フィラメント
3 ガラス管
3A 金反射膜
4 反射板
5 ヒータ固定端子
6,12 保持部材
7,13 取付け架台
7A,14A 溝
8,14,16 ボルト
9A,9B,15A,15B,17 ナット
10,18 配線
11 金属製の取り付けブラケット
21,21′,23,25,26,27 ヒータユニット
29 棒状のヒータ
31 1ショット目加熱ゾーン
32 2ショット目加熱ゾーン
A,41,43,45,47,49,51,53 上ヒータ
B,42,44,46,48,50,52,54 下ヒータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin sheet heating apparatus and a resin sheet heating method using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there have been the following technologies in such fields.
[0003]
FIG. 19 is a view showing an outline of such a continuous sheet thermoforming machine.
[0004]
In this figure, 101 is a roll-shaped resin sheet held by the sheet support portion, and 102 is a sheet heating zone provided on the downstream side of the sheet support portion for heating the
[0005]
Conventionally, a heater mainly used for heating a resin sheet has a maximum temperature of about 300 ° C. to 500 ° C. in which a filament heating element is embedded in ceramic, and a wavelength of radiant energy of about 4.0 μm to 7.0 μm. Infrared heater.
[0006]
As shown in FIG. 19, this is installed above and below the
[0007]
Here, when the
[0008]
Accordingly, the heating time is required to be twice or three times as long as the molding time (molding cycle), and a long time is required for heating. On the other hand, if the
[0009]
In general, in the case of a transparent non-foamed sheet such as a crystalline polypropylene sheet (PP sheet), a polyethylene terephthalate sheet (PET sheet) or a polybutylene terephthalate sheet (PBT sheet), it is thin even by heating with a conventional far-infrared heater. In the case of a material (about 0.2 to 0.5 mm), in the
[0010]
Here, the crystalline resin is a resin that has a characteristic that the polymer is crystallized and a part of a long chain polymer is regularly arranged in a certain direction, and the heat resistance, mechanical strength and transparency change. In particular, when the crystallization progresses, the transparency of the resin deteriorates.
[0011]
As an example of using a bar-type heater other than the conventional ceramic-type far-infrared heater as a heater, a heating apparatus using a high-temperature type sheathed heater has been devised in Japanese Utility Model Publication No. 6-27388. This is a heating device that incorporates a swing mechanism in parallel with the sheet feed direction. However, since it is a long rod-shaped heater, temperature control in the heater longitudinal direction is impossible, and the energy of the heater Since radiation cannot be made uniform, it was necessary to bother to incorporate a rocking mechanism.
[0012]
Therefore, with such a heating apparatus, partial heating temperature control, which is the most important function in sheet forming, cannot be performed.
[0013]
In addition, a resin sheet heating method and apparatus using a short-wavelength or medium-wavelength heater having a maximum radiant energy wavelength of 1 to 3 μm as a heater has been proposed (see JP-A-7-276490).
[0014]
However, since the heater used in this apparatus is integrally formed in the width direction of the resin sheet, there is a problem that the heating temperature in the width direction of the resin sheet cannot be controlled.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional heating method, in the case of heating a foamed resin sheet in which a thermoplastic resin is impregnated with a foaming agent, it takes a long heating time, and in the case of heating a crystalline resin, Since transparency was inferior, there was a problem in terms of ability and quality.
[0016]
For example, in the case of a foamed resin sheet in which a thermoplastic resin is impregnated with a foaming agent and subjected to primary foaming, when a secondary foam is formed by reheating in a heating part of a thermoforming machine, a conventional ceramic type is basically used. Heating by far-infrared heaters has limited heating capacity due to the characteristics of the heater, causing only the material surface to rise in temperature, and the temperature inside the material is heated only by heat conduction in the thickness direction. There was a problem that it took.
[0017]
As a result, it is necessary to reduce the temperature unevenness in the thickness direction by setting the heater temperature low in advance and heating it slowly over a long time at a low temperature, which is a major limitation in terms of productivity. It was.
[0018]
That is, in the case of a foamed sheet, unlike the case of a non-foamed sheet, the thickness is generally thick, and since the secondary foaming is accompanied by heating, the thickness is further increased, and the heat conduction in the thickness direction becomes worse. Become. Therefore, the temperature inside the material did not rise easily, and the heating efficiency was worse than that of the non-foamed sheet.
[0019]
In addition, the crystalline resin is inferior in transparency to the original fabric sheet due to heating. For example, in the use as a food container, the contents cannot be clearly seen and the commercial value is lowered.
[0020]
In addition, there is a problem that heating unevenness occurs at the center portion and the end portion of the resin sheet, a good molding cannot be performed, and the commercial value is lowered.
[0021]
Therefore, the present invention eliminates the above-mentioned problems, improves the heating efficiency, and at the same time, can heat the resin sheet satisfactorily and uniformly, and can heat the resin sheet using the same. It aims to provide a method.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In a resin sheet heating apparatus of a thermoforming machine having a sheet heating zone for heating a resin sheet and a sheet forming zone provided on the downstream side of the sheet heating zone, the radiant energy of the heater is added to the heating unit. It has a mid / near infrared region with a maximum wavelength of 1.5 μm to 2.5 μm.Upper heater and lowerA plurality of heater units comprising heaters are arranged in the width direction and the feed direction of the resin sheet, and the heaterunitIsAttached to a heater unit mounting base, the heaterA metal filament as a heating element, a glass tube with this metal filament inside, and a gold reflective film formed on the back surface, and thisThe mothOn the non-heating side of the lath tubeTo be locatedA reflector having a specularity provided;Ceramic heater fixing terminal that supports both ends of the glass tubeMore composedPleaseAndThe heater unit is provided with a plurality of heaters,The temperature of the heater of the heater unit is configured to be individually changeable.
[0023]
[2] In the resin sheet heating apparatus according to [1] above,WritingThe heater unit mounting bolt is provided with a groove adapted to the shape of the head of the heater unit mounting bolt to prevent the heater unit mounting bolt from rotating together.
[0024]
[3〕the above〔1In the resin sheet heating apparatus described above, the heater unit has a planar size of 1: 1, 1: 2, 1: 3, 2: 2, or 2: 3. A heating zone is configured in combination.
[0025]
[4〕the above〔1In the resin sheet heating apparatus described above, the upper and lower heaters are disposed in the heating section, and the arrangement of the lower heater units is changed with respect to the upper heater unit or the heater positions are shifted. It is a thing.
[0026]
[5〕the above〔4In the resin sheet heating apparatus described above, the heaters of the heater unit are arranged so as to be shifted by a half pitch between the upper heater and the lower heater.
[0027]
[6〕the above〔4In the resin sheet heating apparatus described above, the heater of the heater unit is arranged in an orthogonal direction with an upper heater and a lower heater.
[0028]
[7] From [1] to [6The sheet surface temperature is 155 ° C. to 175 ° C. in a state where the expanded polystyrene sheet is kept in a temperature range of 180 ° C. to 220 ° C. within the heating device using the resin sheet heating device according to any one of the above items. While maintaining in the temperature range, secondary foaming is performed and heating is performed.
[0029]
[8] From [1] to [6The crystalline resin is heated in a state where the temperature in the heating device is maintained within a temperature range of 180 ° C. to 220 ° C. using the resin sheet heating device described in any one of the items.
[0030]
[9] From [1] to [6The sheet surface temperature is set to 165 ° C. to a temperature in a temperature range of 180 ° C. to 220 ° C. in the heating device by using the resin sheet heating device according to any one of the items Heating is performed while maintaining a temperature range of 190 ° C.
[0031]
[10] From [1] to [6The amorphous polyethylene terephthalate sheet, which is a crystalline resin but in an amorphous state, is maintained in a temperature range of 180 ° C. to 220 ° C. in the heating device using the resin sheet heating device according to any one of the above items. In this state, the sheet surface temperature is kept in a temperature range of 125 ° C. to 150 ° C. and heated.
[0032]
[11] From [1] to [6The sheet surface temperature of the polybutylene terephthalate sheet, which is a crystalline resin, is maintained in a temperature range of 180 ° C. to 220 ° C. using the resin sheet heating device according to
[0033]
[12] From [1] to [6The polypropylene sheet having a foaming ratio of 1.3 to 5, which is a crystalline resin, was maintained in a temperature range of 180 ° C. to 220 ° C. within the heating device, using the resin sheet heating device according to any one of the above items. In this state, the sheet surface temperature is maintained in the temperature range of 170 ° C. to 185 ° C., and then subjected to secondary foaming and heating.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0035]
FIG. 1 is a configuration diagram of a heater unit showing an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a front view of the heater unit, FIG. 1 (b) is a view taken along the line A in FIG. 1 (c) is a cross-sectional view taken along line B in FIG. 1 (a), and FIG. 1 (d) is a cross-sectional view taken along line C in FIG. 1 (a).
[0036]
As shown in these figures, the
[0037]
Further, a holding
[0038]
Thus, the
[0039]
FIG. 2 is a block diagram of a heater unit showing another embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a front view of the heater unit, and FIG. 2 (b) is a DD line arrow in FIG. 2 (a). FIG. Here, only the upper heater A is shown, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
[0040]
In this embodiment, there are
[0041]
Next, the dimensions of the heater unit (block heater) will be described.
[0042]
FIG. 3 is an explanatory view of dimensions of various heater units showing an embodiment of the present invention. FIG. 3A is an example in which the
[0043]
Thus, the dimensions of the heater unit (block heater) are basically square and rectangular, and the length of each unit is 1: 1, 1: 2, 2: 2, 3: 2 or 1: 3. Consists of. Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the number of
[0044]
The present invention can constitute a heating device by combining such heater units (block heaters).
[0045]
FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of block heaters showing the first embodiment of the present invention, FIG. 5 is a plan view showing the arrangement of block heaters showing the second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is a plan view showing the arrangement of block heaters showing the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows the fifth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a plan view showing the arrangement of the block heaters according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a plan view showing the arrangement of the block heaters according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 11 is a plan view showing the arrangement of block heaters according to the eighth embodiment of the present invention. FIG. 12 is a plan view showing the arrangement of block heaters according to the ninth embodiment of the present invention. Is a plane showing the arrangement of block heaters showing the tenth embodiment of the present invention It is.
[0046]
According to the first embodiment, as shown in FIG. 4, both the first shot heating zone 31 and the second shot heating zone 32 have the
[0047]
According to the second embodiment, as shown in FIG. 5, the second shot heating zone 32 is provided with the
[0048]
First, on both sides of the central portion,
[0049]
Thus, according to this embodiment, the second shot heating zone 32 is constituted by the
[0050]
Therefore, the first shot heating zone 31 can be reduced in the number of heater blocks to be controlled by reducing the number of heater blocks to be controlled by providing such a roughly divided heater unit arrangement.
[0051]
In such an arrangement, the heater division of the first shot heating zone 31 is somewhat larger, but from the viewpoint of formability, the first shot heating zone 31 warms the sheet as a whole, and the second shot heating zone 32 If fine and partial sheet temperature heating control can be performed, a sufficient molded product can be obtained, so there is no functional problem.
[0052]
According to the third embodiment, as shown in FIG. 6, the number of
[0053]
Also in this embodiment, the temperature is finely controlled in the second shot heating zone 32. Therefore, uneven heating can be eliminated with a small number of heaters.
[0054]
According to the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, the upper heater 41 includes both the first shot heating zone 31 and the second shot heating zone 32 as shown in the first embodiment (see FIG. 4). As shown in FIG. 3A, a
[0055]
On the other hand, the heater arrangement of the lower heater 42 is arranged in a direction orthogonal to the sheet flow direction. That is, the heater arrangement of the lower heater 42 is installed in the vertical direction with respect to the heater arrangement of the upper heater 41. By arranging the upper and lower heaters to be orthogonal, local heating unevenness of the heaters can be eliminated from each other.
[0056]
According to the fifth embodiment, as shown in FIG. 8, similarly to the fourth embodiment, the upper and lower heaters are arranged so as to be perpendicular to each other. The upper heater 43 has the same heater unit arrangement as that of the second embodiment (FIG. 5). On the other hand, the lower heater 44 is disposed in a direction orthogonal to the sheet flow direction so as to be generally orthogonal to the heater arrangement of the upper heater 43.
[0057]
That is, the first shot heating zone 31 has a
[0058]
According to the sixth embodiment, as shown in FIG. 9, the heater arrangement of the upper heater 45 of the first shot heating zone 31 is the same as that of the third embodiment (FIG. 6). In contrast to this heater arrangement, the heater arrangement in the first shot heating zone 31 of the lower heater 46 is arranged so as to alternate with the heater arrangement of the upper heater. Note that the arrangement of the upper heater 45 and the lower heater 46 of the sheet carry-in entrance of the first shot heating zone 31 is the same.
[0059]
As described above, since the positions of the opposed heaters are shifted in a certain area in the first shot heating zone, the heating unevenness can be eliminated.
[0060]
According to the seventh embodiment, as shown in FIG. 10, the upper heater 47 and the lower heater 48 of the second shot heating zone 32 are arranged so as to be orthogonal to each other. The heater arrangement of the upper heater 47 of the first shot heating zone 31 is the same as that in the third embodiment (FIG. 6). In contrast to this heater arrangement, the heater arrangement in the first shot heating zone 31 of the lower heater 48 is arranged so as to alternate with the heater arrangement of the upper heater. Note that the arrangement of the upper heater 45 and the lower heater 46 of the sheet carry-in entrance of the first shot heating zone 31 is the same. Even in this embodiment, local heating unevenness of the heaters can be eliminated.
[0061]
According to the eighth embodiment, as shown in FIG. 11, the heater arrangement is characterized in that the heater pitch in the heater width direction is arranged in a state where the heater pitch is shifted by half a pitch from each other. That is, in the upper heater 49, as shown in the first embodiment (FIG. 4), the
[0062]
According to the ninth embodiment, as shown in FIG. 12, a rod-shaped
[0063]
According to the tenth embodiment, as shown in FIG. 13, the heater arrangement in the first shot heating zone 31 and the second shot heating zone 32 is inverted 90 ° relative to the case of the ninth embodiment (FIG. 12). It arrange | positions in the made state, It is characterized by the above-mentioned. That is, the arrangement of the rod-shaped
[0064]
As described above, the heater used in the present invention has a heating element temperature as high as 800 ° C. to 1600 ° C., and the wavelength range emitted from the heating element is as short as 1.5 to 2.5 μm. It is a short wavelength region. A heater having such a short wavelength is used for heating the resin. As a characteristic of this heater, energy is penetrated and absorbed deep inside the material, and heating from the inside of the material can be performed.
[0065]
Therefore, a uniform heating effect up to the inside of the material can be expected as compared with a far-infrared heater having a maximum heating element temperature of about 300 ° C. to 500 ° C. in which most of the energy is absorbed only on the material surface.
[0066]
As a result, in the case of a foam sheet, the energy penetrates into the material and heats it up so that heating in a short time is possible, and the temperature inside the material is higher than before, increasing the internal foaming ratio, As a result, it is possible to approach an ideal sandwich structure with light weight and high rigidity.
[0067]
Further, since the internal heating can be sufficiently performed without increasing the material surface temperature, the material surface roughness is improved as compared with the conventional far-infrared heater.
[0068]
(1) As a first specific example of the present invention, as shown in FIG. 14, the heating rise performed in a state where the expanded polystyrene sheet (PSP) of company A is maintained in a temperature range of 180 ° C. to 220 ° C. in the heating apparatus. The temperature test result is shown.
[0069]
The conventional far-infrared heater required 17 to 18 seconds to heat up to around the molding temperature of 170 ° C. However, the heating device of the present invention can be heated in about 4 seconds, and the heating time is significantly increased. Will be shortened.
[0070]
(2) FIG. 15 shows the result of measuring the foam thickness of the material when heated by the heating device of the present invention. Similarly, in the state where the temperature inside the heating device is kept in the range of 180 ° C. to 220 ° C. Under the conditions of output, top: 90%, bottom: 100%, a secondary sheet thickness with a sufficient thickness (5 mm or more) having an excellent surface state can be obtained in 4 seconds. In addition, a secondary sheet thickness of a sufficient thickness (5 mm or more) with excellent surface condition was obtained in 5 seconds under the conditions of heater output, upper: 60%, lower: 70%. In addition, the thickness of the obtained secondary sheet is thicker than in the case of heating with a conventional far-infrared heater shown in FIG. In the far-infrared heater, as the heater temperature is increased, the favorable thickness of the surface state tends to gradually decrease.
[0071]
In the conventional far infrared heater, if the heater temperature is raised to 350 ° C., it can be heated in about 5 seconds, but the thickness of the secondary sheet can only be about 4 mm, and if further heated, it becomes a little thicker, The surface of the sheet becomes defective.
[0072]
Even if the heater temperature is lowered in order of 300 ° C. → 250 ° C. → 200 ° C., the thickness of the secondary sheet cannot be increased to 5 mm or more, and more heating time is required.
[0073]
(3) As a second specific example of the present invention, a polypropylene sheet (PP sheet) that is a crystalline resin, a polybutylene terephthalate sheet (PBT sheet), and an amorphous polyethylene terephthalate sheet that is a crystalline resin but in an amorphous state (A-PET sheet) is heated in a state where the temperature inside the heating device is kept in the range of 180 ° C. to 220 ° C., and the result of comparative measurement of the change in sheet transparency after the heating is shown in FIG. Although the effect varies somewhat depending on the type of resin or manufacturer, the material transparency after heating is generally increased by using the middle / near infrared heater according to the present invention compared to the case of heating by a conventional far infrared heater in each material. It was confirmed that it was excellent.
[0074]
Furthermore, as shown in FIG. 17, in the case of heating a solid sheet, when a crystalline resin such as PP, PET, PBT is heated, the radiant energy wavelength of the heater absorbed at the polymer level is short. As a result, the molding speed is reduced and the crystal structure of the resin is hardly affected. As a result, the sheet can be heated in a state where the transparency of the sheet is maintained, so that a molded article having excellent transparency can be obtained.
[0075]
FIG. 18 illustrates the generally defined wavelength ranges of heater radiant energy in the near-infrared region, mid-infrared region, and far-infrared region.
[0076]
Furthermore, as a specific example of the present invention, a polypropylene sheet having a foaming ratio of 1.3 to 5, which is a crystalline resin, has a sheet surface temperature of 170 ° C. in a temperature range of 180 ° C. to 220 ° C. in the heating apparatus. While maintaining the temperature range of ˜185 ° C., the secondary foaming is performed.
[0077]
That is, the result of the heating temperature increase test in a state where the foamed polypropylene sheet (foamed PP sheet) of company B is maintained in a temperature range of 180 ° C. to 220 ° C. in the heating device is shown. here,
(1) Material: foamed PP sheet, thickness 1.3 mm, primary expansion ratio about 1.5 times
(2) The heating result is as follows.
[0078]
Time (second) Temperature (℃)
5 132
10 143
15 157
20 164
25 173
30 182
Conventional far-infrared heaters require a heating time of 40 seconds to 45 seconds, and even if the heater temperature is raised to shorten the heating time, the surface becomes rough and impossible, By using, good heating in 30 seconds or less became possible.
[0079]
In addition, since heating in a short period of time is possible, the amount of sheet sagging is reduced, and wrinkles that occur due to sagging in the molded product do not occur.ButIt was also confirmed that there was an advantage that it was easier to obtain.
[0080]
In addition, unprecedented heating efficiency is exhibited by using the same technology for all foamed resin sheets such as foamed PET sheets (polyethylene terephthalate), and resin sheets impregnated with foamed materials. Molding can be easily performed.
[0081]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
[0082]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0083]
(A) Since the heater region in the width direction and the feeding direction of the resin sheet can be set finely, the temperature of the resin sheet region can be finely controlled.
[0084]
Moreover, most of the energy radiated from the metal filament is reflected by the gold reflective film on the back side of the glass tube to the heated part, and a reflector is placed on the opposite side of the heated part. There is an effect that the radiant energy is reflected to the heated portion side.
[0085]
(B) Since the heating device is not provided in the mold, but is disposed on the downstream side of the sheet molding zone in which the mold is disposed, the resin sheet can be directly heated. And by providing a reflecting plate, more efficient heating can be performed.
[0086]
More specifically,
(1The present inventionAccording to this resin sheet heating apparatus, the heating efficiency can be improved and the temperature distribution of the resin sheet can be set finely, so that the sheet can be heated satisfactorily.
[0087]
(2The present inventionAccording to the resin sheet heating apparatus, most of the radiant energy from the metal filament is reflected by the gold reflective film on the back of the glass tube to the heated part, and a reflector is placed on the opposite side of the heated part. As a result, the energy is completely reflected to the heated part side, and the reflected irradiation energy of the heaters from the opposite sides of the upper heater and the lower heater also reflects each other, further improving the heating efficiency. Can be planned.
[0088]
(3The present inventionAccording to the resin sheet heating apparatus, it is possible to prevent the heater unit mounting bolts from turning around and to detach the heater unit from one side.
[0089]
(4The present inventionAccording to the resin sheet heating apparatus, a necessary heater region can be set finely even if the sheet width and the feed amount are different.
[0090]
(5The present inventionAccording to this resin sheet heating apparatus, by setting the temperature of the heater of the heater unit to be individually changeable, it is possible to perform fine partial heating temperature setting in the sheet heating region.
[0091]
(6The present inventionAccording to the resin sheet heating apparatus, local heating unevenness of the heater can be eliminated by changing the arrangement of the upper and lower heaters or by shifting the positions thereof.
[0092]
(7The present inventionAccording to this resin sheet heating apparatus, the uneven heating of the resin sheet can be eliminated by arranging the heaters of the heater unit so as to be shifted by a half pitch between the upper heater and the lower heater.
[0093]
(8The present inventionAccording to the resin sheet heating apparatus, the heater of the heater unit is arranged in the orthogonal direction between the upper heater and the lower heater, thereby eliminating local heating unevenness of the sheet.
[0094]
(9The present inventionAccording to the method for heating a foamed polystyrene sheet, the foaming thickness is large while maintaining a good surface state, and the material internal foaming ratio can be increased.
[0095]
(10The present inventionAccording to this method for heating a crystalline resin sheet, it is possible to obtain excellent transparency in which the transparency after heating is close to that of the original fabric sheet.
[0096]
(11The present inventionAccording to the method for heating a polypropylene sheet, it is possible to obtain excellent transparency in which the transparency after heating is close to that of the original fabric sheet.
[0097]
(12The present inventionAccording to the method for heating an amorphous polyethylene terephthalate sheet, it is possible to obtain excellent transparency in which the transparency after heating is close to that of the original sheet.
[0098]
(13The present inventionAccording to the method for heating a polybutylene terephthalate sheet, it is possible to obtain excellent transparency in which the transparency after heating is close to that of the original sheet.
[0099]
(14The present inventionAccording to the method for heating a foamed polypropylene sheet, good heating in 30 seconds or less became possible.
[0100]
In addition, since heating in a short time is possible, the amount of sheet sagging is reduced, and wrinkles generated by sagging in the molded product do not occur, and a good molded product can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a single heater (unit) showing an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a front view of the heater unit, and FIG. 1 (b) is an arrow A in FIG. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line B in FIG. 1A, and FIG. 1D is a cross-sectional view taken along line C in FIG.
FIG. 2 is a configuration diagram of a heater unit (unit) showing another embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a front view of the heater unit, and FIG. 2 (b) is D in FIG. 2 (a). FIG.
FIG. 3 is an explanatory view of dimensions of various heater units showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 (a) is an example in which the heater unit is a square type (one to one) and two heaters are arranged; FIG. 3B shows an example in which the heater unit is a square type (one to one) and three heaters are arranged, and FIG. 3C shows that the heater unit is a rectangular type (one to two) and two heaters are arranged. Fig. 3 (d) shows an example in which the heater unit is a square type (2 to 2) and four heaters are arranged. Fig. 3 (e) shows a rectangular heater unit (3 to 2) and a heater. FIG. 3F shows an example in which six heaters are arranged, and FIG. 3F shows an example in which the heater unit is a rectangular type (1 to 3) and two heaters are arranged.
FIG. 4 is a plan view showing an arrangement of block heaters according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing an arrangement of block heaters showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing an arrangement of block heaters according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing an arrangement of block heaters according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing an arrangement of block heaters according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view showing an arrangement of block heaters according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan view showing an arrangement of block heaters according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a plan view showing an arrangement of block heaters according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing an arrangement of block heaters according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a plan view showing an arrangement of block heaters according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a heating temperature rise characteristic of a foam PSP by the heating device of the present invention.
FIG. 15 is a view showing a heating test result by the heating apparatus of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing a heating test result by a conventional far infrared heater.
FIG. 17 is a diagram showing the results of a transparency comparison test after heating various materials.
FIG. 18 is a diagram showing an electromagnetic wave spectrum (wavelength, frequency and photon energy).
FIG. 19 is a diagram showing an outline of a continuous sheet thermoforming machine.
[Explanation of symbols]
1,22,22 ', 24,28 Heater
2 Metal filament
3 Glass tube
3A gold reflective film
4 reflectors
5 Heater fixing terminal
6,12 Holding member
7,13 Mounting base
7A, 14A groove
8, 14, 16 volts
9A, 9B, 15A, 15B, 17 Nut
10, 18 wiring
11 Metal mounting bracket
21, 21 ', 23, 25, 26, 27 Heater unit
29 Bar heater
31 First shot heating zone
32 Second shot heating zone
A, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 53 Upper heater
B, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54 Lower heater
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