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1. WO2013015253 - THERMOFORMING DEVICE AND FORMING METHOD

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明 細 書

発明の名称 熱成形用の装置と成形方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013  

先行技術文献

特許文献

0014  

非特許文献

0015  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0016  

課題を解決するための手段

0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028  

発明の効果

0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036  

図面の簡単な説明

0037  

発明を実施するための形態

0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099  (R26)   0100   0101   0102   0103   0104  

実施例 1

0105   0106   0107   0108  

実施例 2

0109   0110   0111   0112  

実施例 3

0113   0114   0115   0116  

実施例 4

0117   0118   0119   0120  

実施例 5

0121   0122  

実施例 6

0123  

実施例 7

0124   0125  

産業上の利用可能性

0126   0127   0128   0129   0130   0131  

符号の説明

0132  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8  

明 細 書

発明の名称 : 熱成形用の装置と成形方法

技術分野

[0001]
 本発明は熱可塑樹脂のシート又はフイルムを用いた熱成型品の製造方法に関るものであり、熱成形中の賦形体を高速で加熱及びまたは冷却することに関し、更には結晶性熱可塑性樹脂の熱成形の過程において、シートの予熱温度より高温の熱処理を行い、耐熱性、透明性等、機械強度等の特性の高い熱成形品を高速で効率よく製造することに関し、なかんずく結晶性樹脂の延伸シートを用いてこの熱成形を行うことに関する。

背景技術

[0002]
 熱成形法は予熱された熱可塑性樹脂シートまたはフイルムを成形型に押圧または真空引きにて賦形し離型する方法であるが、通常の熱成形では賦形体は低温の金型で冷却された状態で離型される。金型材料としてはアルミニウム、亜鉛合金などの軽量で加工性がよく、かつ熱伝導率の良い材料が使われ自然放熱で連続成形されることが多い。しかしそれでも特に温度調節を行いたい場合は成形型内部に設けたジャケットに熱媒体を通じて冷却することも行われる。一方、木材、プラスチックのような安価で加工し易い材料が使用されることがあるがこうしたものは、耐久性がなく、また温度調節が難しく熱蓄積などが問題となるため連続大量生産には向かず、枚葉成形機でのサンプル試作あるいは少量生産などに使用が限られる。
[0003]
そして、特殊な成形方法として成形サイクル中に賦形体を任意に加熱したり冷却しようとするときは、上記のジャケットに通す熱媒を途中で熱媒を変更したり、あるいは賦形体を別に温度調整した金型へ移しかえたりすることが行われる。しかしこのような方法では所望の熱処理を行った成形品を高速で連続的に効率よく製造することはできない。
[0004]
 特別な加熱あるいは冷却を必要とする具体的な熱成形方法として、(1)特公昭56-7855号はポリエステルシートを1軸延伸配向させて加熱収縮させたシートを用いて熱成形する方法で、成形時に熱風を用いるなどにより熱固定する方法が開示されているが、熱処理に非常に長い時間がかかっており実用的ではない。
[0005]
また、(2)特公平5-45412号では、特定条件で2軸延伸し熱収縮さ
せたシートを用いて熱成形と熱処理を行う方法が開示されている.ここでは、加熱型へ移し替える方法、熱風、熱水、赤外線になどよる加熱法が提案されているが、具体的には記載されておらず、単純にこれらを実行してもその効果はなく、ま
たあったとしても高速で効率のよい実用的な方法とはならない。
[0006]
(3)特公昭60-031651号も特定のポリエステル延伸シートを熱成形し熱処理する方法で、加熱された金型で成形することは示されているが、金型あるいは成形品を冷却して離型することについては触れられていない。しかし、このような材料の熱処理成形には成形体を少なくとも熱処理温度より低い温度に冷却して離型することが望ましいが、知られた方法でこれを行うとすれば、金型自体を電熱ヒーターで予め加熱しておいて成形直後に金型のジャケットに通水して冷却する方法、あるいは金型マニホールドに高温熱媒、低温熱媒を交互に通ずる方法などが考えられる。しかしこうした方法では高速で連続成形を行うことはできない。
[0007]
また(4)特許2532730号では、非延伸の結晶性PETシートを加熱された雌型で成形しこれを低温の雌型に移して冷却し離型する方法が示されているが、金型移行に際しては、成形品の変形、位置ずれ、シワの発生が問題となり、またそのような操作ができる特殊な専用成形装置をつくる必要がある。
[0008]
また(5)特公平7-102608号は、高温の雌型で成形し、これに嵌合する低温の雄型に引き取って冷却し離型する方法を示しているが、これも金型移行の方法と云ってよく(4)同様に成形の変形やシワが問題となり、又オフセットやアンダーカットのある成形品には適用し難い。またこうした例とは別に、(4)及び(5)のようないわゆるCPETの成形では最初から高温の金型で成形すると、金型面で成形材料の滑りが悪いため波や凹凸などの不均一模様が出やすいというような問題もあり、これを避けるために最初低温金型で成形し高温金型に移行するプロセスも知られているが、これもやはり煩雑である。
[0009]
また(6)特開平06-166099も、特定の成形材料の成形で、雌雄型の片方を高温にして成形し、他の低温の型を嵌め込んで成形体を冷却する方法を開示している。しかし、この方法では成型収縮に関わるシワ発生や型抜困難の問題が発生し、又オフセット部分のある成形品を得ることができない。
[0010]
また(7) 特許4057487号の開示する方法は、結晶性樹脂の熱成形に関し、加熱板に接触させて予熱されたシートを、熱板を通過する高温空気と成形金型にて圧空賦形し、次いで別に準備した冷却空気噴射の手段を運び込んで冷却するものであるが、この加熱板はシート予熱適温に調整されており、背後から加熱された空気が供給されて加熱圧空がなされる。この場合、加熱気体は加熱板中を通る導管内で冷やされ、また熱処理には非常な高温度気体を通す必要があの、その場合加熱板温度を局部的にして不均一にし、また材料シートを局部的に過熱し良好な成形に支障きたしやすい。また、開示された冷却手段では広い面積を均一に効率的に冷却できない。また高温気体からの熱は容易に金型に逸散して短時間に容易にシートを高温にできず、高速成形ができない。
[0011]
また、(8)米国特許519176は、一度2軸延伸処理した樹脂シートを加熱して雄型の上に熱収縮させて成形する方法を提案している。この方法では、賦形性は改善されるかもしれないが、十分な配向効果を利用することができず、また、オフセット部分のある形状など成形上の制約が多い。なお、迅速な熱固定と冷却離型について開示はない。
[0012]
なお、(9)特開2011-245643、 特開2011-245644、
特開2011-245650、特開2011-245651は、本出願と関わりのある成形方法及び成形型に関するもので、本発明と同一発明人によりなされたものである。本発明者は更にこれらの方法を実施するための主として成形装置等に関して10件の出願を行っている。本出願はこれらの成形装置等に関する一部の出願の優先権を元に行うものである。
[0013]
なお、本発明の構成する新規構造の雌雄型と比較される公知の代表的な嵌合型及びプラグアシスト成形型については、下記の非特許文献1および2に示されている。

先行技術文献

特許文献

[0014]
特許文献1 : 特公昭56-7855号公報
特許文献2 : 特公平5-45412号公報
特許文献3 : 特公昭60-031651号公報
特許文献4 : 特許2532730号
特許文献5 : 特公平7-102608号
特許文献6 : 特開平6-166099号
特許文献7 : 特許4057487号公報
特許文献8 : 米国特許519176
特許文献8 : 特開2011-245643
特許文献9 : 特開2011-245644
特許文献10 : 特開2011-245650
特許文献11 : 特開2011-245651

非特許文献

[0015]
非特許文献1 : Technology of THERMOFORMING (James L Throne,  Carl HanserVerlag,  P21, P683~685)
非特許文献2 : HERMOFORMING (Stanley R. Rosen,  Plastic Molders & Manufacturers Association of SME, P112,P161 )

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0016]
 本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。その主な目的は、熱成形の賦形から離型までの過程において、賦形体を高速で加熱しそして必要により高速で冷却し、特に賦形前の予熱シート温度以上の高温で熱処理を行って離型する熱成形を高速で効率良く連続的に行うことができ、また均一で良好な状態の成形品が得られる成形装置と成型方法を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段

[0017]
(1)樹脂シートの熱成形装置において、嵌合可能な雌型と雄型の何れか型の成形面に噴射孔を設け冷却用気体と加熱用気体の少なくとも何れかを噴射する機能と、噴射気体を賦形体全面に拡散するための空間形成機能を持たせた型(以下噴射型と云う)とこれに対応する他の型(以下保持型と云う)からなる雌雄成形型、そして上記気体噴射型への圧縮気体導入手段を備え、樹脂シートの賦形後に賦形体から離反した距離にある上記噴射型成形面から上記気体を噴射させて上記保持型に保持されている賦形体を加熱又は冷却するように構成した熱可塑性樹脂シートの成形装置を提供するものである。
[0018]
なお、上記雌雄成形型は密着嵌合することを必然とせず、賦形体を介してもなお空間を有する程度の嵌合であってもよい。また、上記の気体を噴射する成形面は、成形の過程において樹脂シートとの接触を必然とせず、接触の過程がない場合もこれを成形面と称することとする。
 なお、本発明においては、「成形」は予熱から離型まで成形工程全体を示し、また、「圧空成形」は圧空による「圧空賦形」の工程を含む成形方法を示すものとする。なお、圧空は気体圧を付与することである。また、「賦形体」は、成形型に保持された状態にある離型前の成形品を示すものとする。
[0019]
(2)上記保持型の成形面に賦形体を密着させて保持する手段を有することを特徴とする上記(1)に記載の成形装置を提供するものである。
[0020]
(3)上記保持型が、少なくともその成形用表面が熱浸透率(b値)(kJ/m 1/2K)が0.01~25である材料により構成されたものであることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の熱成形型を提供するものである。
なお、ここでいう成形用表面の定義には、成形用表面に塗布される潤滑、離型等のための塗布剤、50μm以下の塗料あるいはメッキは除外される。
 なお、表面層形成材料の熱浸透率は20以下であることが好ましく、15以下であることが更に好ましく、10以下であることが更にまた好ましい。
[0021]
(4)上記賦形体保持型が、熱浸透率(b値)が20以下の材料によりなる表面層と熱浸透率(b値)が表面層のそれより大きな材料からなる背後体からなることを特徴とする上記(1)から(3)の何れかに記載の熱成形型を提供するものである。
[0022]
(5)上記保持型が、自体の温度制御をする手段を備えたものであることを特徴とする上記(1)から(4)の何れかに記載の成形装置を提供するものである。
  なお、この温度制御手段は上記背後体に付加され、上記表面層温度を制御することがより好ましい。
[0023]
(6)上記保持型が、熱浸透率(b値)が15以下の材料よりなる表面層自体に、又はこの表面層背後に密着して、表面層温度を制御又は自動調整する手段が付加されたものであることを特徴とする上記1)から(5)の何れかに記載の成形装置を提供するものである。
[0024]
(7)上記噴射型において、上記噴射孔から気体を噴射する機構に加え、噴射された気体を上記噴射孔とは別に設けた吸入孔から吸入して外部へ排気する機構を設けたことを特徴とする上記(1)から(6)の何れかに記載の成形装置を提供するものである。
[0025]
(8)上記噴射型において、1成形工程の途中で気体の種類を変更して噴射を行うことができ、上記の「噴射する機構」が途中から排気する機構として働き、上記の「排気する機構」が途中から噴射する機構としての働きをするように構成したことを特徴とする上記(1)から(7)の何れかに記載の成形装置。
[0026]
(9)上記の雌雄成形型が、樹脂シートを挟んで接合した時に閉鎖された圧空空間が形成されるようにし、上記噴出型から気体を噴出させて圧空賦形賦形を行えるようにしたものであることを特徴とする上記(1)から(8)の何れかに記載の成形装置を提供するものである。
[0027]
(10)上記(1)から(9)のいずれかに記載の成形装置を用いた樹脂シートの成形方法であって、樹脂シートの予熱工程、賦形工程、シートの予熱温度以上の高温で熱処理する熱処理工程、そして必要により冷却工程を遂行する熱可塑性樹脂シートの成形方法を提供するものである。
[0028]
(11)賦形体を高温で熱処理する方法として、1)上記気体噴出型から加熱気体を噴出させる方法、又は2)上記保持型を加熱して用いる方法の少なくとも1つを用いること特徴とする上記(10)に記載の成形方法を提供するものである。

発明の効果

[0029]
 本発明の特別な雌雄成形型を用いた装置構成には下記のような効用がある。
1)強力に賦形できるプレス賦形あるいは雄型アシスト(プラグアシスト)賦形と、高速の加熱そして又は冷却を組み合わせて成形を行うことができる。
[0030]
2)特定の簡易な機構を付加して圧空賦形あるいは真空賦形も可能にすることができ、公知の雌雄型ではできないオフセット部分のある成形品の成形も可能にすることができる。
[0031]
3)賦形体と接近位置で気体噴射を行うことにより、賦形体を強力にブロウ加熱、そして又はブロウ冷却ができ、熱処理を伴う成形のサイクルの短縮できる。
[0032]
4)賦形体の各部位との均一な距離間隔で気体噴射を行うことができ、均一なブロウ加熱あるいはブロウ冷却が可能となり、均一成形品をえることができる。
[0033]
5)雌雄型のいずれかに、特定の材料を用い、あるいは特定の材料を用いた特定の構造にすることにより、熱容量の小さな空気による賦形体の加熱あるいは冷却を効率よく行うことができる。
[0034]
6)上記のような効果により、樹脂シートを予熱賦形し離型するまでの過程において樹脂シートの予熱温度を大幅に上回る高温で熱処理し、次いで冷却して離型するプロセスを非常な高速で、連続的に、効率的にそして安定に実行することができる。
[0035]
7)上記の成形サイクル短縮、効率化は省エネ生産を可能にするものであり、応用できる成形材料対象を広げることができる。
具体的な用途を挙げると、a)PET等の結晶性樹脂の延伸シートの熱固定を伴う成形、b)結晶核剤添加PET(CPET)等の結晶性樹脂シートの結晶化を伴う成形、あるいはまたc)ポリプロピレンのSPPF成形(固相高圧成形)に伴う残留応力歪緩和してする熱処理成形を提案することができる。d)非結晶性(アモルファス)樹脂の熱成形でも残留歪みをなくし、寸法精度の高い製品をえることができる。
[0036]
8)また、これまでは特殊な用途にかぎられる製品を、汎用品化することが可能となる。例えば、延伸PETでは、耐熱性、透明性、剛性等の機械強度の優れた熱成形品を能率よく生産する。ここで、この剛性を利用し成形品肉厚を減らし省材料とし、上記で得られる通常成形並の高速成形により、市販の通常成形品にとってかわることも可能である。

図面の簡単な説明

[0037]
[図1] 本発明の成形装置の構成例を示す断面図である。
[図2] 本発明に用いる雌雄成形型の例を示す断面図である。
[図3] 本発明に用いる雌雄成形型の別の例を示す断面図である。
[図4] 本発明に用いる雌雄成形型の更に別の例を示す断面図である。
[図5] 本発明に用いる雌雄成形型の更にまた別の例を示す断面図である。
[図6] 本発明に用いる保持型の上図とは別の例を示す断面図である。
[図7] 本発明に用いる保持型の上図とは更に別の例を示す断面図である。
[図8] 本発明に用いる保持型の上図とは更にまた別の例を示す断面図である。

発明を実施するための形態

[0038]
<成形装置の全体構成>
 本発明の熱可塑性樹脂シートの成形装置においては、特定の構成の雌雄成形型を熱成形機に組み込んで構成される。その熱成形機としてはプレス機等の雌雄型の離合手段、成形材料の樹脂シートの予熱手段、圧縮気体導入手段、真空吸引手段、成形材料搬送手段、成形品搬出手段等が装備されたものを使用する。なお、圧縮気体導入手段と真空吸引手段は両者が揃っていることが好ましいが、どちらか片方のみで良い場合もある。樹脂シートの予熱手段は、加熱オーブン等を利用する間接加熱、あるいは加熱板に接触させる直接加熱など公知のどのような方式を採用してもよい。熱成形法には雌雄金型(嵌合金型あるいはマッチドダイ等とも呼ばれる)と呼ばれる成形型が用いられることがあるが、しかし、本発明に於いては新規な特定の構成の雌雄成形型が用いられる。
[0039]
本発明に属する第1の発明として、樹脂シートの熱成形装置において、嵌合可能な雌型と雄型の何れか型の成形面に噴射孔を設け冷却用気体と加熱用気体の少なくとも何れかを噴射する機能と、噴射気体を賦形体全面に拡散するための空間形成機能を持たせた型(以下噴射型と云う)とこれに対応する他の型(以下保持型と云う)からなる雌雄成形型を使用し、そして上記気体噴射型への圧縮気体導入手段を備え、樹脂シートの賦形後に賦形体から離反した距離にある上記噴射型成形面から上記気体を噴射させて上記保持型に保持されている賦形体を加熱又は冷却するように構成する。
[0040]
上記の空間形成機能を持たせるには幾つかの方法があり、例えば 方法Aとしては、雌型雄型の間隙がほぼ成形材料シートの厚みのものであって賦形後に気体噴射型を少し引き離して賦形体の略全面との間に気体噴射の空間を形成できるような成形体形状にすることにより与えることができる。 方法Bは、雌型雄型の間隙を成形材料シートの厚み以上の大きなものにして、成形材料シートを挟んで雌型を雄型接近させ、賦形体保持型側からの真空賦形作用も共同作動させ、気体噴射の空間を形成する。 方法Cは、雌型雄型の間隙を成形材料シートの厚み以上の大きなものにし、更に雌型雄型を接合したときに閉鎖空間が形成されるようにバンク(閉鎖壁)を設け、気体噴射型からの圧空による賦形作用を共同作用させ、加熱または冷却噴射の空間を形成させる。なお、閉鎖空間形成用のバンク等は雌型雄型の何れに設けてもよく、またそれを独立の部材として、両型の接近時にそれを挿入してもよい。
[0041]
 なお、方法B、方法Cの場合は、真空賦形で行って後に気体噴射型を接近させてもよく、これも本発明の方法に含まれるものである。
 上記の圧縮気体導入手段は、成形型の外部に配置した気体圧縮機、圧縮気体加熱装置等と、それを導入し型内に適宜に供給する機材である。上記の雌型と雄型は、何れかをプレス機の天板に固定し、他をその直下の底板には成形型を固定し、天板と底板の少なくとも何れかを上下可動にして、雄型と雌型の接合離反を可能にする。
[0042]
 成形用の樹脂シートは、予熱されて雌型と雄型の間に持ち込まれ、片方の降下あるいは他の上昇によりこのシートを挟み込み、賦形、熱処、冷却がなされ、離型が行われる。
 賦形体の熱処理は、1)噴射型からの加熱気体の噴射、あるいは2)予熱温調された賦形体保持型により加熱されて行われる。賦形体の冷却は、1)噴射型からの比較的低温の気体噴射、あるいは2)比較的に低温に温調された保持型により行われる。
なお、賦形体の離型は冷却工程後に、気体噴射型と保持型が大きく離反したときになされる。
[0043]
 なお、上記の噴射気体は、空気、窒素、二酸化炭素など人体および成形物等に無害であれば任意のものを用いることができ、加熱効果あるいは冷却効果を高めるためにこれらに水分を混入させてもよく、又冷却効果を高めるためにこれらに揮発性の物質、例えばアルコールなどの揮発性物質の微滴を混入させてもよい。
 なお、上記の噴射気体は、それが冷却用気体であっても、また加熱用気体であっても、同じものを圧空賦形にも利用してもよい。
[0044]
 なお、本発明を構成する熱成形機は、短尺の材料シートを一枚ずつ成形する枚葉成形機であってもよく、また長尺の材料シートを順次成形する連続成形機でもよい。しかし、後者であることが特に好ましく、本発明の特徴を発揮して高速で効率的な繰り返し成形を可能にする。
 上記の噴射型の構成及び動作等については、後の<噴射型について>の欄で、又、保持型の構成及び動作等については、後の<保持型について>の欄でそれぞれ詳述する。
[0045]
本発明に属する第2の発明として、上記保持型の成形面に賦形体を密着させて保持する手段を付与することが好ましい。
 具体的な手段としては、a)賦形体保持型の成形面から背後に貫通する真空排気孔を設けて真空引きする、b)賦形体保持型の成形面に真空排気細溝を設けて真空引きする、c)成形品の一部オフセット部を設ける、d)熱処理工程、冷却工程通じてある程度の圧空圧が保持されるようにする、e)雄型を保持型にして、成形収縮を利用して保持するなどの方法がある。a)、b)は一番簡易な方法である。
[0046]
本発明に属する第9の発明、上記の雌雄成形型が、樹脂シートを挟んで接合した時に閉鎖された圧空空間が形成されるようにし、上記噴出型から気体を噴出させて圧空賦形賦形を行えるようにする。具体的には雌雄いずれかの型の周辺に閉鎖壁(バンク)を設ければよい。詳しくは、噴射型の欄で図6にて説明する。
[0047]
 本発明の上記の装置構成の具体例を、図1を用いて説明する。40は噴射型(雄型)、60は保持型(雌型)、50は噴射空間(間隙)、110は賦形体を示す。本図では、省略されているが、噴射型(雄型)40と保持型(雌型)60は、それぞれプレス機の天板と底板に固定され、それぞれ上下可動になっている。予熱オーブンで予熱された樹脂シートが、両型の間に導かれ、両型を接近させて賦形ができるようになっている。
[0048]
 噴射型(雌雄)40は、外部の装置から導いた圧縮気体又は加熱圧縮気体を成形面44に設けた 噴射孔45から、噴射空間(間隙)50に噴射するように構成されている。本図では、成形機の他の部分、圧縮気体または加熱圧縮気体の生成装置等の図示は省略されている。保持型(雌型)60は、熱浸透率の比較的に小さな材料からなる表面層61と、熱浸透率の比較的に大きな材料からなる背後層(背後体)62からなる複数の本体を熱媒通路65備えた集積プレート66に固定したものである。  
[0049]
 本図は、噴射型40が成形品と相似形状でそれよりも小さく、噴射型と組み合わせた場合樹脂シート厚みより大きな間隙を形成する寸法でつくられており、この噴射型(雄型)を挿入すると共に保持型(雌型)60側からの真空引き作動させて賦形体を形成保持した状態で、空間50に気体噴射がなされ、噴射気体が排気通路46を通じて排気されている状態を示している。
[0050]
 この機構の雌雄型を用いて少なくとも2つの成形方法が可能である。1つの方法は、保持型(雌型)60の表面層61または成形用表面を必要な熱処理温度に昇温しておいて、賦形熱処理後に、噴射孔45から非加熱の低温の気体を噴射して賦形体を冷却して離型させる方法である。他の1つは、保持型(雌型)60の背後体62を離型可能上限温度以下に調整しておいて、賦形と同時あるいは賦形後に気体噴射孔45から加熱された高温の気体を噴射して賦形体を昇温熱処理し、噴射を止めて表面層61を介する背後体62からの伝熱により賦形体を冷却して離型させる方法である。
[0051]
 ヒーター47は成形表面42を樹脂シートの予熱温度程度に暖め、予熱されたシートを冷やさないようにしている。しかし、この目的のためにはヒーター47を用いずに成形面44を布などの断熱材で被覆して形成するなどする方法もある。
 なお、本装置で加熱気体を噴射する場合、導入気体を冷やさないようヒーター47で噴射体40の全体を高温加熱してもよい。この場合、樹脂シートを過熱しないように成形面44を布などの断熱材で被覆して形成することが好ましい。
[0052]
 上記本発明に対し、対比される雌雄金型を利用した公知の方法については、特公平7-102608号(特許2141026)及び特公平06-16609に開示されている。その内容については「技術背景」の欄で説明通りであるが、更に付記するならば、何れの方法も、上記のような気体噴射の機構はなく、また仮に気体噴射を行ってもが気体が賦形体全面に均一に接触する構造にはなっていない。
[0053]
 なお、本発明の発明者は、本発明とほぼ同分野で、特開2011-245643、 特開2011-245644、特開2011-245650、特開2011-245651の成形型及び成形方法の先行出願を行い、更にその具体的な装置及び改良された方法等に関して5)特願2011-41294、6)特願2011-165067、7)特願2011-165068、8)特願2011-165069、9)特願2011-20614、10)特願2011-206515、11)特願2011-206516、12)特願2011-254641、13)特願2011-254640の出願を行っている。本出願は、上記のうち8)、11)、13)の優先権の元にして行うものである。
 以下、本発明の構成要素ごとに発明の更なる詳細を述べる。
[0054]
<噴射型について>
 前述の如く、上記噴射型は、その表面に冷却用気体と加熱用気体の少なくとも1つを噴出拡散するための気体噴出孔と噴射空間形成機能及び圧縮気体導入手段を備えたものにする。噴射空間形成機能及び気体噴射手段については前述している。上記の噴射型の機構として、これら限定するものではないが下記に4つの形態を順次説明することとする。
[0055]
第1の形態は、噴射型表面から気体噴射を行い、噴射気体が、噴射空間(間隙)に沿ってながれ排気される。この場合、噴射空間形成の方法は、雌雄型の完全嵌合の方法であってもよく、又、不完全嵌合(以下ルーズ嵌合と呼ぶこともある)の方法であってもよい。
この形態例は図1を用いて前述している。
[0056]
第2の形態は、本発明に属する第7の発明である。すなわち、上記噴射型において、上記噴射孔から気体を噴射する機構に加え、噴射空間(間隙)に噴射された気体を同噴射面に別に設けた吸気孔から吸入して外部へ排気する機構を設けた構成にする。
この場合も第1の形態と同様に、噴射空間形成の方法は、雌雄型の完全嵌合の方法であってもよく、又ルーズ嵌合の方法であってもよい。この構成によりより広い対象面積を効率よく、又均一に加熱あるいは冷却することかでき好ましく利用できる。
[0057]
  上記第2の形態の気体噴射型の例を図2により説明する。本図における噴射型40は、成形品と相似形状でそれよりもやや小さく、保持型(雌型)60側と組み合わせたとき、粗樹脂シート厚みに近い間隙で嵌合賦形ができる寸法につくられている。そして更に、賦形後に40のみを少し浮上したとき、略均一な間隙の噴射空間50が形成できる形状に作られる。本図は、雌雄型による樹脂シートの嵌合賦形後に噴射型40を少し浮上させて、噴射型40から気体噴射を行い、噴射された気体が排気通路46を通じて排気されている状態を示している。なお、賦形体は保持型(雌型)60に真空吸引され保持された状態になっている。なお本図の保持型(雌型)60については別途後述する。
なお、本図の構成においても、図1の場合と同様に非加熱気体を噴射してもよく、また同様にして加熱高温気体を噴射する方式にして利用することが出来る。
[0058]
 図3に上記の噴射型の別の例を示す。この例では、気体噴出孔の他に、噴出気体の外部排気ために複数の吸入孔をその設けている。雌型雄型の関係は図1のような完全嵌合の場合と図2のようなルーズ嵌合の場合があるが、本図の構成ではその何れであってもよい。本図3は賦形後に形成されている噴射空間50への気体噴射とこの気体の外部への排気がなされている状態を示している。本図の噴射型40は、噴射ポート41と排気ポート51からなり、噴射体は導入した圧縮気体を成形表面44に設けた噴射孔45から噴射し、排気体は同じ表面層44に別に設けた吸入孔55から、噴射された気体を吸入して外部へ導き排気する構造となっている。ヒーター47は、成形面44を賦形適温に予熱するためのものである。なお、本図の保持型(雌型)は図1及び図2に説明したものと同じであり後述する。
 なお、上記の基本構造をそのままにして、上段の噴射ポート41を排気ポートとして、下段の排気ポート51を噴射ポートとする構成に変更することも可能である。
[0059]
 第3の形態は、 本発明に属する第8の発明である。すなわち、上記噴射型において、1成形工程の途中で気体の種類を変更して噴射を行うことができ、上記の「噴射する機構」が途中から排気する機構として働き、上記の「排気する機構」が途中から噴射する機構としての働きをするように構成する。
[0060]
 第3の形態は、上記第2の形態とほぼ同じ構造を持ち、先行の工程で外部から導入した加熱高温気体を同様に噴射し同様に吸気して排気し、後の工程では比較的低温の噴射孔からを噴射し吸気して排気する。この場合、先行工程を同様に行い、後の工程で気体噴射の機構に吸気排気の仕事をさせ、吸気排気の機構に気体噴射の仕事をさせるように切り替える構成することが好ましく、また高温気体噴射および低温気体噴射に適するようにそれぞれの接触部材を温度調整することが好ましい。しかし、同じ噴射孔から加熱高温気体及び低温気体を噴射し、気体吸入孔から吸気して排気することを排除するものではない。この場合も噴射空間形成の方法は、雌雄型の完全嵌合の方法であってもよく、又ルーズ嵌合の方法であってもよい。 
[0061]
 上記第3の形態の噴射型について更に説明する。この態様では、その成形面に、加熱用気体の噴射孔と冷却用気体の噴射孔を有し、加熱用気体の噴射中は冷却用気体の噴射孔が上記吸気孔として作動し、冷却用気体の噴射中は加熱用気体の噴射孔が上記吸気孔として作動するように構成したものを用いる。図4にその具体例を示す。本図の構成では、図3の場合と同様に、完全嵌合とルーズ嵌合の何れの場合も含むものものとする。本図3は賦形後に形成されている噴射空間50への気体噴射とこの気体の外部への排気がなされている状態を示している。
[0062]
 図4の噴射型40は、噴射ポート)41と排気ポート51からなり、噴射ポート41が導入した高温圧縮気体を噴射孔45から噴射空間50に噴射し、排気ポート51が噴射空間50気体を吸気孔55から吸気し外部へ導いて排気する。そして任意の適切な時点で、これらの機能を転換し、排気ポート51に導入した非加熱の圧縮気体を吸気孔55から噴射させ、噴射された気体を噴射孔45から吸気し導いて外部へ排気する機構となっている。
 なお、上記の基本構造をそのままにして、上段の噴射ポート41を排気ポートとして、下段の排気ポート51を噴射ポートとする構成に変更することも可能である。
[0063]
 この機構により、高温圧縮気体を噴射して賦形体保持型に保持された賦形体を効率よく加熱処理し、次いで非加熱の圧縮気体を噴射して賦形体を効率よく冷却することができる。
 なお、賦形は真空賦形を併用してもよく、また圧空賦形と併用してもよい。圧空賦形を利用する場合は、高温圧縮気体の噴射を利用してもよく、又、非加熱の圧縮気体を利用してもよい。ただ、圧空賦形を利用する場合は排気側のバルブは閉鎖することが望ましいことは云うまでもない。
[0064]
第4の形態は、本発明に属する第9の発明である。すなわち、上記の雌雄成形型が、樹脂シートを挟んで接合した時に閉鎖された圧空空間が形成されるようにし、上記噴出型から気体を噴出させて圧空賦形賦形を行えるように構成する。
噴射機構及び排気の形態は上記第1から第3の何でもよい。雌型雄型を接合したときに閉鎖空間が形成されるようにバンク(閉鎖壁)を設ける。この形態では雌雄型のルーズ嵌合が行われ、圧空賦形を行うことができる。なお、上記形態1の噴射排気機構でこれを行う場合は、雌型雄型を再離反させて気体の噴射排気を行うことになる。なお、このバンク(閉鎖壁)は、必ずしも噴射型に設けなくてもよく、保持型に設けてもよい。そしてまた、これを型に付属させず独立部材として成形途中に挿入してもよい。あるいは又、噴射型あるいは保持型を外壁の高い収納ボックスに収納して、その外壁をバンク(閉鎖壁)にしてもよい。なお、バンクの一部には、シリコーンゴム等のシール材を用いることは好ましい。
[0065]
 図5に上記第4の形態の具体例を示す。本図の構成はバンク(閉鎖壁)51bがあり、それ以外の名称と作用機構は図4の場合と同じである。バンク51bが樹脂シートを挟んで雌型と雄型が接合したとき、閉鎖された空間が形成される。本図は、高温気体または非加熱気体の何れかにより圧空賦形がなされ、高温気体または非加熱気体の何れかが噴射可能な状態となっていることを示している。
 なおバンク(閉鎖壁)51bでは必ずしも完全閉鎖できるものでなくてもよく、圧空賦形が可能な程度の圧力保持ができればよい。
 なお、本態様の構成では、圧空賦形に限らず真空賦形を行ってもよい。また、加熱噴射又冷却噴射いずれか単独を行うように構成してもよい。
 なお、上記の基本構造をそのままにして、上段の噴射ポート41を排気ポートとして、下段の排気ポート51を噴射ポートとする構成に変更することも可能である。
 なお、上記のようなバンク(閉鎖壁)の形成は、どのような噴射あるいは排気機構であってもルーズ嵌合であれば何れの噴射型にも適用できる。
[0066]
  上記とは別に噴射型の種々の態様を示す。何れも好適に利用できる。
1)上記の各態様の噴射型の排気体に、フロウワー等の吸引排気の排気増強手段を付加してもよく、それは好適に用いることができる。
[0067]
2)加熱圧縮気体を用いる場合は、常温圧縮気体を導入し噴射型内部で加熱する構成にしてもよく、それはそれを好適に用いることができる。
[0068]
3)賦形体の冷却に、圧縮気体の噴射と併せて水あるいはアルコール等の揮発性液体を噴射あるいは噴霧するようにすることも好ましい。この場合、噴射孔を気体噴射孔と兼用としてもよく、又別の独立の噴射あるいは噴霧ノズルを設けてもよく、それは好適に用いることができる。
[0069]
4)賦形体の冷却工程に用いる圧縮気体は、常温より低温であることは好ましく、圧縮気体をドライアイス粒塊に潜らせて冷却してもよく、あるいはドライアイスの粉粒を混合して気体噴射してもよく、あるいは断熱膨張の手段を利用して冷却する構成にしてもよく、これらは好適に用いることができる。
[0070]
5)前記の態様2及び3に於いては、噴射気体を1種類に限らず、温度等の異なるもの準備し、例えば最初に高温気体を噴射し、次いで低温気体を噴射するように装置構成してもよい。
[0071]
6)1つの温度の圧縮気体噴射で賦形熱処理冷却の3工程を一気通貫で行うこともできる。なお、バルブを設けず特定量の排気が常に行われるような機構にしておいてもよい。その場合は、圧空賦形を伴う場合の圧力低下はそれを見込んで装置の設定をすれば問題はない。
[0072]
7)発泡性樹脂シートを用いる場合で、材料シートより厚い間隙で雌雄型を構成してもよく、又賦形工程で一次的に気体噴射型から真空引きを行う構成にしてもよく、本発明を構成することができる。
[0073]
8)噴射型の特別な態様として、その成形表面を200℃以上望ましくは250℃以上、更に望ましくは300℃以上の高温に加熱して赤外線を放射させ、賦形体の加熱昇温に望ましく利用することができる。そのために成形表面の黒体塗料塗布等の方法により赤外線放射率を0.8以上にすることは望ましい。なお、この場合は樹脂シートをこの成形表面に無接触で賦形しなければならない。
[0074]
 本発明の構成に用いる噴射型には下記のような効用がある。
1)任意に継続して気体を送出することができ、迅速に賦形から次ぐ加熱工程あるいは冷却工程へ進むことができ、2)気体噴射による加熱あるいは冷却を全成形面を均一にかつ強力に行うことができ、3)成形装置全体を簡易に構成することができる。 
[0075]
<保持型>
 本発明の装置構成要素として用いられる保持型は、真空排気孔などの公知の熱成形としての必要要素を備えておればよく特に限定するものではない。
しかし、本発明に属する第3の発明として、装置の構成要素として用いられる上記保持型として、熱浸透率(kJ/m 1/2K)が0.01~25である材料により少なくとも成形用表面を形成させたものを用いることは好ましい。 但し、保護や潤滑等を目的とした50μm以下のメッキあるいはコーティング等は上記の成形用表面の形成材料の制約の対象外である。
[0076]
 成形型は上記材料による単一構成でもよく、又上記材料を表面層層とした複合構成のものであってもよい。単一材料で構成する場合は熱浸透率が0.01~10の単一材料で構成する場合は、温調手段を付加することなく好適に利用することができる。また、熱浸透率が2~25の単一材料で構成する場合は温調手段を付加して好適に利用することができる。
[0077]
 熱浸透率が上記の範囲にある材料として、プラスチックス、セラミックス、選ばれた小数の種類の金属材料等を挙げることができ、これらは熱成形の金型として通常使われるアルミニウム材、亜鉛合金材等よりも小さな値のものである。好ましい範囲の熱浸透率を有する材料例は表1の中からも選ぶことができる。但し表記は一般的な物質あるいは物体を参考ため示したものであり、利用出来るものをこれらに限るものではない。
 なお、上記熱浸透率とその数値限定の意義等については後に「本発明の内容についての補足説明」の欄で説明する。
[0078]
本発明に属する第4の発明として、保持型を、熱浸透率(b値)が20以下の材料によりなる表面層と熱浸透率(b値)が表面層のそれより大きな材料からなる背後体からなる構成にすることは特に好ましい。
 なおこの場合、表面層形成材料の熱浸透率は15以下であることが更に好ましく、10以下であることが更にまた好ましい。またこの表面層の厚みは0.04mm以上であることが必要であり、また0.06mm以上であることが好ましく、0.1mm以上であることが更に好ましい。又同厚みは30mm以下であることが好ましく、10mm以下であることが更に好ましく、5mm以下であることが更に更に好ましい。又、この厚みは略均一であることが好ましい。
[0079]
 また、上記背後体の熱浸透率は、3以上であることが好ましく、6以上であることが更に好ましく、10以上であることか更に更に好ましい。また背後体の熱浸透率は表面層のそれより2倍以上であることが好ましく、10倍以上であることが特に好ましい。
 なお、背後体の厚みは限定するものではなく、また一定の厚みあるいは形状に限定するものではない。またこの層を単一材料の層に限定するものではなく任意の多層にしてもよい。
[0080]
本発明に属する第5の発明として、上記保持型に、自体の温度調整(温調)を行う手段を備えたものにすることは好ましい。
 温調手段は、単一材料の成形型ではどの位置に設けてもよい。成形型が、上記第4の発明の構成の場合は、温調手段は背後体に設けることが好ましい。温調手段は、液体熱媒、気体熱媒、電熱ヒーター、赤外線照射等公知のどのような方法も利用できる。例えば多孔材料型に通風を行って温調してもよい。また、上記背後層に設ける場合は、その内部でも外部でも何処に設けてもよく、背後層からの良好な熱伝導により前表面層を均一かつ一定に温調することがで、特に好適に利用することができる。
[0081]
 図2に上記保持型の例を示す。保持型60は、表面層61と背後体62から構成され、63は真空排気孔、64は排気通路、65は温調用の熱媒通路を示している。この図の構成で、アルミニウム材5052の背後体の上に、0.1~2mmの厚みのPEEK樹脂層をつくり、背後層と表面層を通じ成形面に微細な熱電対を露出させて製作した成形型は高性能である。なお、この熱媒通路などの温調手段はここに設けず、成形型を固定する固定板を任意の加熱手段を設けるようにしてもよい。
[0082]
本発明に属する第6の発明として、上記保持型が、熱浸透率(b値)が15
以下の材料よりなる表面層自体に、又はこの表面層背後に密着して、表面層温度を制御又は自動調整する手段が付加されたものとすることは好ましい。温度の制御及び自動調整する手段としては、具体的には次のような方法を挙げることができる。
 1)表面層の背後全面に密接した加熱温調を設ける方法、2)表面層自体を発熱させる方法、3)表面層の背後に密接した温度均一化層を設ける方法、4)表面層の背後に密接した蓄熱体層を設ける方法等を挙げることができる。なおこらの方法を用いる場合は、背後体の存在は必ずしも必要ではない。型の保持あるいは固定のために背後体を必要とする場合は、その材料の熱浸透率は15以下で小さい方が好ましく、あるいは上記手段と密接させず熱遮断されていることが好ましい。
[0083]
 上記1)の方法を用いた保持型の具体例を図6に示す。背後に発熱体を有する成形型本体60は、61の表面層、65の発熱体、62の背後体からなり、63は真空排気孔、64は排気通路、69はリード電線を示す。より具体的には、例えばセラミックス等を背後体とし、その上に面状発熱体を敷き詰めて貼り、更にその上に前記所定の熱浸透率を有する材料により表面層を形成させればよい。面状発熱体を貼る代わりに、背後体の上にニッケル系抵抗体金属をメッキしてエッチングし発熱体を形成させてもよい。好ましい表面層材料としてはエポキシ樹脂、弗素樹脂、ポリイミド、PEEK等の耐熱樹脂などを挙げることができる。なお、図示はしていないが、背後体と表面層を通じ成形面に微細な熱電対先端を露出させて製作した成形型は、成形工程の管理に好都合である。この型の製作例を実施例に記す。
[0084]
 上記2)の方法を用いた保持型の具体例を図7に示す。 発熱する表面層を有する成形型60は、61の 発熱表面層、62の 背後体、63の真空排気孔、74排気通路、69のリード電線からなる。より具体的には、例えばセラミックス等を背後体とし、更にその上に表面層として前記所定の熱浸透率を有する面状発熱体を貼り付けるが、またはその上で形成させて製作することができる。
市販の利用できる面状発熱体として、例えばグラフトカーボン(日本パイオニニクス株)を含む含浸体や複合樹脂体などを挙げることができる。この型の製作例を実施例に記す。
[0085]
 上記3)の方法を用いた保持型の具体例図8に示す。この成形型60は、表面層61、蓄熱均一化層67、63の真空排気孔、64の排気通路、及び55の背後体から構成されている。61の表面層には、前記した材料を用いればよい。67の材料としては、銅(b値33.9)、アルミニウム(b値23.3)、炭化ケイ素(b値16~21)等の材料を用いればよい。62の背後体には、エンジニヤリングプラスチック、選ばれたセラミックス等のb値の小さな材料を用いればよい。この型の製作例を実施例に記す。
[0086]
 <成形方法について>
 前記した本発明の成形装置を用いて、樹脂シートの熱処理を伴う熱成形を、高速で効率よく実施することができる。長尺の成形材料樹脂シートを用いて効率的な連続成形を行うことができる。本発明の成形装置を用いる成形方法を限定するものではないが、下記の発明の方法は、特に好ましい方法である。      
[0087]
  本発明に属する第10の発明として、上記の発明の成形装置を用い、熱可塑性樹脂シートを用いて、予熱工程、賦形工程、シートの予熱温度以上の高温で熱処理する熱処理工程、そして必要により冷却工程を遂行する成形方法は好ましく利用できる。
[0088]
  本発明に属する第11の発明として、賦形体を高温で熱処理する方法として、1)上記気体噴出型から加熱気体を噴出させる方法、又は2)上記保持型を加熱して用いる方法を用い上記の成形を好ましく実施することができる。
[0089]
 上記の成形工程は、樹脂シートを予熱オーブンあるいは加熱板等で予熱した後、雌型と雄型に導き、雌型または雄型を上下動させて、この樹脂シート挟み混で両型を嵌合して賦形し、気体噴射により賦形体の加熱冷却を行い、両型を離反させて賦形体を離型させることにより行われる。
[0090]
 賦形体を加熱する方法には、1)上記噴射型から加熱気体を噴出させる方法、および2)上記保持型を加熱して用いる方法があるが、この両者を用いてもよいが、またその何れか1つを用いて行うこともできる。
 賦形体を冷却する方法には、1)上記噴出型から比較的に低温の気体を噴出させる方法、および2)上記保持型を比較的低温に保持して用いる方法があるが、この両者を用いてもよいが、またその何れか1つを用いて行うこともできる。これらの冷却方法の中で少なくとも、上記噴射型から比較的に低温の気体を噴出させる方法は好ましく用いられる。
[0091]
 なお、賦形の方法としては、a)雌雄型の完全嵌合による方法、b)雌雄型の不完全嵌合と真空を併用の方法、c)雌雄型の不完全嵌合と圧空を併用する方法、d)真空賦形(真空賦形を先行させて、雌雄型の不完全嵌合させる)の各方法の何れも採用することができる。しかし、この中で上記の噴射型から気体を噴射させて圧空賦形を併用する方法では、冷却用気体をそのまま用いて行うこともでき、又を加熱用気体そのまま用いて行うこともでき、便利に好ましく採用することができる。
 なお、樹脂シートの予熱のためのオーブン等の装置を使用せず、予熱されていない樹脂シートを噴射型と保持型の間に導き、噴射型から加熱された気体を噴射しながらゆっくり嵌合し所定の方法で賦形することができる。この場合、成形装置にオーブン等の予熱装置が備わっていなくてもよい。
[0092]
 上記の成形方法の条件設定は、大きく3つのパターンに分けて説明することができる。熱処理を伴う成形工程は、成形型の表面温度(T)と成形型の内部温度(S)の変化を見たとき、サイン曲線様の連続成形サイクルを描くことができる。例として、前記のような表面層と背後層からなる成形型を用いた場合を考えてみる。背後層温度をS、成形型表面温度をT、その最高温度をTt、最低温度Tbとする。
[0093]
 パターンAは、Sを、表面温度サイクルのTtとTbの間の一定温度に調整するパターンである。この場合、Ttは高温気体噴射により到達する温度であり、Tbは冷却手段により到達する温度である。背後層の直接的な温調は行う場合も、行う場合もある。背後送からあまり熱が逃げない状態で、長時間連続的に成形を続ければ、背後層温度Sは表面温度サイクルのTtとTbの間に落ち着く。この場合、背後層の熱浸透率があまり大きくなければ、表面層の間近ではSは時間的に直線ではなく、表面層に追従して小さな温度サイクル描く。背後層は適正温度に温調することは望ましく、その温度により加熱手段及び冷却手段を最適最短時間にすることができる。
[0094]
 パターンBは、Sを、Tbと同じかそれ以下の一定温度に調整するパターンである。この場合Tbは、主として背後層のSの温度の伝熱により到達する。冷却手段は必須ではないが使用すればサイクルを縮めることができる。なお、Ttは高温気体噴射により到達する。
[0095]
 パターンCは、Sを、Ttと同じかそれ以上の一定温度に調整するパターンである。この場合は、の場合Ttは、主として背後層からの伝熱すなわちSの温度の温度により到達する。従って背後層の加熱温調は必須である。高温気体噴射による加熱は、必須ではないが使用すればサイクルを縮めることができる。なお、Tbは冷却用気体噴射により到達する。
 本発明の成形装置の構成においては、上記A、B、Cのパターンの何れにも対応して高速に熱処理を伴う成形を行うことができる。
[0096]
 通常の熱成形は、樹脂シートの予熱、賦形、冷却、離型の過程を経てなされる。これに対して本発明の成形方法では賦形から冷却までの間に、樹脂シートの賦形時以上の高温の熱処理を行うことが特徴であり、またこれを高速連続で実施できることが特徴である。
 本発明の方法により広範囲の樹脂で、容易に熱処理された各種成形品の製造が可能である。具体的な用途を挙げると、a)PET等の結晶性樹脂の延伸シートの熱固定を伴う成形、b)結晶核剤添加PET(CPET)等の結晶性樹脂シートの結晶化を伴う成形、あるいはまたc)ポリプロピレンのSPPF成形(固相高圧成形)に伴う残留応力歪緩和してする熱処理成形を提案することができる。
  特に、延伸PETでは、耐熱性、透明性、剛性等の機械強度の優れた熱成形品を能率よく生産することができる。又、剛性を利用し省材料の成形品を得ることができる。
(本発明の内容についての補足説明)
[0097]
(1)<熱浸透率について>
本発明の規定値として用いた熱浸透率(b値)は接触する物体と界面を通過して移動する熱量にかかわる物体の特性値であり、次の式で求められる。
 b= (λρC) 1/2 ・・・・・(1)       
但し、λ;熱伝導率(Js -1-1-1)、ρ; 密度(kgm -3)、
C; 比熱(Jkg -1-1
[0098]
 このb値が小さい物体は界面に少ない熱量しか流さず相手物体に大きな温度変化を与えず、また界面間近では相手物体から大きな温度影響をうける。従って、このb値が小さい材料を成形型表面材料として用いた場合は賦形体からの熱を拡散させないので、高温気体と冷却用気体により賦形体を容易に加熱冷却することができる。しかし背後層の熱を容易に表面層表面(賦形体体との界面)に伝えないので、表面温度の均一性が高く、高速で安定な条件設定のためには、表面層の厚みを小さくするか、あるいはこのb値をある程度大きくすることにより、成形材料に合わせて最適にすることができる。
[0099]
[規則26に基づく補充 31.08.2012] 
 なお、b値の参考例を示すと例えば、アルミニウム材は17~23程度、鉄材は13~16程度、銅34程度、不錆鋼(SUS306)は8.0で、多くの合成樹脂は0.2~0.8程度、多くのセラミックスは1~20の間に入る。
 なお、表1にいくつかの材料のb値を例示する。なお、b値も測定温度により若干違った値を示すが、本願においては、厳密には20℃の測定値にて規定することする。ただし、20℃から200℃の間の変化に直線性を有しない材料、例えば相変化を伴う蓄熱剤などとの複合材料の場合は、100℃、150℃の値の平均値を採用することとする。なお、同じ材質でも、発泡体あるいは多孔体などに形状が変われば、この値が大きく変わることは留意を要する。
[表1]


[0100]
(2)<成形型構成の数値限定の意義について>
 上記成形型の表面層として熱浸透率b値の大きな表面材料を用いた場合は、賦形体から容易に熱を背後に分散させてしまうので、熱容量の比較的に熱容量の小さい加熱空気や冷却空気では容易に賦形体を加熱冷却できなくなり、この値が25を超える材料である場合は、能率的に熱処理を行う成形を行うことができない。この値は小さいほうが好ましいが、0.01より小さいものは強度など使用に耐える材料がない。
[0101]
 上記の成形型において2層以上の構造とし、表面層の背面層を一定温度に制御して、賦形体を介して加熱気体および冷却気体により昇温降温変化する表面層の成形面温度を所望の基準温度へ迅速に回帰させることができる。
 この場合、表面層の厚みが30mmを超える場合は背後層の制御が、上記表面温度と呼応して定常状態に至る時間がかかりすぎ、実施的に効果がない。また、この厚みが0.03mmを下回る場合は背後層の温度の影響を大きく受けて、迅速な賦形体の昇温降温を促進する効果がなくなる。例えば、公知の成形方法において、潤滑離型のために金型に仮に弗素樹脂等のコートが成されることがあったしても、そのコート厚みは30μm以下の薄いものであり、それを厚くする必要もなく又厚くて平滑な塗布が困難もあって、本発明の効果を発揮させるようなものは従来製作されていない。
[0102]
 なお、上記したように単体一材料のものでも良いが、この場合、成形型への直接の温度制御はあってもよく、またなくてよく、いずれであっても所望表面温度の定常化に多少の時間をかければ、所望の成形は可能である。しかし、この場合、熱浸透率b値(kJ/m 1/2K)が0.01~3の単一材料で構成してされたものでは加熱温調機構がないものが好ましく、またそれが3以上の単一材料で構成されたものは加熱温調機構を備えたものがより好ましく使用できる。
 なお、上記の成形型は、真空賦形又は賦形時の排気が可能にする微細孔を有し、真空引き可能なように先記成形型収納ボックスに収納されることが望ましい。
[0103]
(3)<賦形体の温度測定について>
 なお、本発明の装置においては、なんらかの方法で成型型表面温度あるいはと型と賦形体の界面温度の変化、または賦形体の温度変化を測定することは重要である。具体的には例えば、成形型の成形面上に、極めて繊細な測定プローブ、例えば線径0.1mm程度の熱電対先端を突出させておいてこれを測定することができる。別の方法としては賦形体を反対面から赤外線温度計非接触で測定する方法がある。しかし、これらには留意すべき点がある。
[0104]
 前記のS線の温度はパターンA、Cでは、成形型自体を積極的に温度調節制御を行うが、それでも成形表面からの距離、あるいは熱源からの距離によっては温度傾斜をもって、成形サイクルを繰り返す中で定常化する値でもある。
 賦形材料の熱処理温度あるいは離型可能温度を厳密に考えるとき、これらの温度はここで示される表面温度あるいは界面温度とはかなり乖離があることは留意する必要がある。秒単位あるいはそれ以下の単位で加熱冷却を行う場合は、賦形体の厚み方向で大きな温度傾斜が発生するからである。また、赤外線等で賦形体裏面から温度測定も、材料温度を正確に表すものでなない。また本発明では表面温度(界面温度)で表現しているがこの温度とも乖離があり、相対的な値として考慮する必要がある。
実施例 1
[0105]
 図2に示す成形型を使用し、延伸PETシートの熱処理を伴う成形を行った。
1)成形材料
ホモポリエチレンテレフタレート樹脂の2.3倍一軸延伸シート(但し熱固定を行っていないもの)、厚み0.23mmのものを使用した。
[0106]
2)成形装置  
成形機は、枚葉真空圧空成形機、圧空能力10tonのものを使用した。
成形型は、深さ直径90mm、深さ30mmの丸皿形状物を成形する完全嵌合の雌雄成形型で図2に示す構造のものを使用した。
 噴射型(雄型)は、図2に示す構造で、アルミニウムA5052製の噴射ポート41の成形用面の頂部を中心に径1.5φmmの気体噴射孔5個設けたものとした。成形面には4フッ化エチレン樹脂の30μmのコーティングを行った。なお、嵌合賦形後、気体噴射型を少し浮上させたとき、賦形体のどの部分とも離れ、気体が自由に流動できる間隙が形成される成形品形状設計となっている。
  保持型は、図2の60に示す表面層/背後体方式のもので、アルミニウムA5052(b値17.4)を背後層とし、その上にPEEK樹脂(b値0.35)の0.14mmの表面層をコーティング焼成法で形成させたものを使用した。型外寸を110mm角とし、背後体の熱媒通路には加熱熱媒を通して表面層を間接的に加熱するようにした。
 なお、温度測定は成形面には細線熱電対先端露出させて這わせ、成形面温度及び 賦形体界面温度を測定できるようにした。
[0107]
3)成形方法と成形条件
 先ず樹脂シートを550℃設定の予熱オーブンで9秒間予熱して移動させ、成形型上部に乗せた。なお、シート予熱温度は95℃である。噴射型の成形面は、95℃に予熱し、保持型の成形面は185℃に予熱しておいて使用した。
  賦形工程は、保持型の真空作動同時に、型嵌合による賦形を0.4秒間行った。保持型成形面は瞬間的に163℃まで低下した。次いで、直ちに気体噴射型を浮上させそのまま保持して、型表面からの伝熱による昇温による熱処理工程を、0.8秒間行った。表面(界面)温度は約180℃に達した。
 なお型浮上は6mmで、3~6mmの気体噴射空間(間隙)が形成された。
続く冷却工程は、気体噴射3.2秒間気体噴射により行った。用いた噴射気体は、約30℃、元圧力0.7MPaの圧縮空気を導入して用いた。噴射気体は、気体噴射空間(間隙)に沿ってながれ型周辺部から排気された。空気噴射後、噴射型を更に引き離して離型を行った。離型時の表面温度は約170℃であった。なお、賦形体の真空保持は離型時まで継続した。
[0108]
4)成形結果;
 得られた成形品は良好な形状のものであった。130℃のシリコンオイルに2分間浸漬することによる耐熱試験を行った。変形、目立った収縮はなく、耐熱性の優れたものであった。短時間で冷却離型ができ、熱浸透率が比較的小さな表面層を有する型を使用した事と併せて、この機構で強力な噴射冷却ができることがわかった。
実施例 2
[0109]
 図3に示す成形型を使用し、材料延伸PETシートを変更して、熱処理を伴う成形を行った。
1)成形材料
 ホモポリエチレンテレフタレート樹脂の2.5倍一軸延伸シート(但し熱固定を行っていないもの)、厚み0.23mmのものを使用した。
[0110]
2)成形装置
  成型機; 実施例1と同じものを用いた。
  成形型; 図3に示す構造のもので、深さ直径90mm、深さ30mmの丸皿形状物を成形する完全嵌合の雌雄成形型とした。
  噴射型(雄型);アルミニウムA5052製の送気体41と排気体51からなる図3の構造のものとした。成形面には4フッ化エチレン樹脂の30μmのコーティングを行った。なお、嵌合賦形後、気体噴射型を少し浮上させたとき、賦形体のどの部分とも離れ、気体が自由に流動できる間隙が形成される成形品形状設計となっている。
  保持型(雌型);S45C(b値14.0)の単一体で構成した図3の構造のものを用いた。型外寸を110mm角とし、背後体には加熱熱媒を通して表面層を間接的に加熱するようにした。
[0111]
3)成形方法と成形条件
 樹脂シートの予熱は実施例1同様にして行い、95℃に予熱した。噴射型の成形面は95℃に、保持型の成形面は198℃に予熱して使用した。
  賦形工程;型嵌合と同時に保持型の真空作動を行い、0.4秒間の嵌合賦形真空を行った。表面温度は賦形と殆ど同時に瞬間的に約175℃となった。
  加熱昇温工程(熱処理工程);賦形後直ちに噴射型を浮上させそのまま0.3間保持して、保持型からの伝熱による賦形体の昇温を待った。表面温度は約
175℃のままであった。なお型浮上は6mmで、3~6mmの気体噴射空間(間隙)を形成させた。
  冷却工程; 噴射型から空気を3.7秒間噴射して行った。噴射空気は、約30℃、元圧力0.7MPaの圧縮空気を導入して使用した。噴射空間(間隙)に噴射された気体は、吸入孔から排気体に収容され外部に排気されるように操作にバルブ操作した。離型時の表面温度は約170℃であった。なお、賦形体の真空保持は離型時まで継続した。
[0112]
4)成形結果
 実施例1と同様に良好な成形品が得られた。熱浸透率が比較的大きい型を使用しているにも関わらず短時間で離型ができ、この機構で強力な噴射冷却ができることがわかった。
 なお、本実施例では、熱処理と冷却の過程で表面温度は大きな変化を見せていないが、強力な冷却噴射で、賦形体厚み方向大きな温度勾配で冷却効果があり、良好な離型が可能になっているものと考えられる。
実施例 3
[0113]
図4に示す成形型を使用し、延伸PETシートの熱処理を伴う成形を行った。
1)成形材料
 ホモポリエチレンテレフタレート樹脂の2.5倍一軸延伸シート(但し熱固定を行っていないもの)、厚み0.21mmのものを使用した。
[0114]
2)成形装置
  成形機は、実施例1と同じものを用いた。
  成形型は、深さ直径90mm、深さ30mmの丸皿形状物を成形する不完全嵌合(ルーズ嵌合)の雌雄成形型で図4に示す構造のものとした。
なお、噴射型は賦形体保持型よりも小さくつくり、嵌合した場合約6mmの均一な間隙空間ができようにしている。
  噴射型(雄型)は、アルミニウムA5052製の送気体41と排気体51からなる図4の構造のものとした。成形面には4フッ化エチレン樹脂の30μmのコーティングを行った。送気体41は高温気体を噴射し、次いで低温気体を取り込み排気し、排気体51は最初は高温噴射気体を取り込んで排気するが、次ぎの工程では低温気体を噴射する機構となっている。
  保持型は、 図4の60に示す表面層/背後体方式のもので、アルミニウムA5052(b値17.4)を背後層とし、その上にPEEK樹脂(b値0.35)の0.3mmの表面層をコーティング焼成法で形成させたものを使用した。型外寸を110mm角とし、背後体の熱媒通路には加熱熱媒を通して表面層を間接的に加熱するようにした。
[0115]
3)成形方法と成形条件
 樹脂シートの予熱は実施例1同様にして行い、95℃にした。噴射型の成形面は、95℃に、保持型の成形面は、130℃に予熱しておいて使用した。
  賦形工程; 嵌合と保持型の同時真空作動により行った。賦形は瞬間に完了した。表面温度は約130℃で大きな変化はなかった。
 なお、型嵌合は気体噴射型の水平面が6mmの間隙を残して浮上した位置まで嵌合させているので、次の工程に移った。
 加熱昇温工程(熱処理工程);噴射型の送気体から高温空気を2.8秒間の噴射して行った。噴射気体は排気体に収容して排気した。噴射気体温度は310℃で、表面温度は180℃に昇温した。
  冷却工程; 噴射型の排気体からから低温空気を1.5秒間噴射して行った。噴射気体は送気体に収容して排気した。噴射した低温空気は約30℃元圧力0.4MPaの圧縮空気を導入して使用した。気体噴射後、気体噴射型を更に引き離して離型を行った。なお、賦形体の真空保持は離型時まで継続した。離型時の表面温度は135℃であった。
[0116]
4)成形結果
 良好な成形品が得られた。成形品は約130℃のシリコンオイル熱に耐え、熱処理は有効であった。
実施例 4
[0117]
 図5に示す成形型を使用し、延伸PETシートの熱処理を伴う成形を行った。
1)成形材料; 実施例2と同じものを用いた。
[0118]
2)成形装置
  成型機は、実施例1と同じものを用いた。
  成形型は、深さ直径90mm、深さ30mmの丸皿形状物を成形する不完全嵌合(ルーズ嵌合)の雌雄成形型で図5に示す構造のものとした。   なお、気体噴射型は賦形体保持型よりも小さくして、嵌合した場合約6mmの均一な間隙で閉鎖空間ができるようにしている。
  噴射型(雄型);アルミニウムA5052製の噴射ポート41と排気ポート51からなる図5の構造のものとした。成形面には4フッ化エチレン樹脂の30μmのコーティングを行った。実施例3の場合と同じように送気体41は高温気体を噴射し、次いで低温気体を取り込み排気し、排気体51は最初は高温噴射気体を取り込んで排気するが、次ぎの工程では低温気体を噴射する機構となっている。この型には閉鎖空間を形成するためのバンク(閉鎖壁)が設けてある。
  保持型;図5の60に示す表面層/背後体方式のもので、アルミニウムA5052(b値17.4)を背後体とし、その上にPEEK樹脂(b値0.35)の0.14mmの表面層をコーティング焼成法で形成させたものを使用した。型外寸を110mm角とし、背後体の熱媒通路には加熱熱媒を通して表面層を間接的に加熱するようにした。
[0119]
3)成形方法と成形条件
 樹脂シートは実施例1と同様に予熱し、95℃にした。噴射型の送気体設定温度は270℃とし、噴射型の排気体設定温度は95℃ 保持型の成形面は160℃に予熱して成形を行った。
  賦形工程;型嵌合の後、高温気体の噴射と真空利用による真空圧空賦形を作動させた。高温気体の噴射は気体噴射型の送気体から0.3秒行って、排気体の排気バルブ開き次ぎ工程に繋げた。導入した高温気体は次の工程と同じものである。表面温度は一時的に僅かに低下し158℃となった。
  加熱昇温工程;気体噴射型の送気体から加熱空気の噴射を2.8秒間行った。排気体のバルブを開き、噴射気体を排気体に収容して排気するようにした。噴射気体温度は265℃であった。表面温度は181℃に昇温した。
  冷却工程;噴射型の排気体からから低温の空気噴射を0.8秒間行った。
噴射気体は送気体に収容して排気した。噴射した低温の空気噴射は約30℃元圧力0.4MPaの圧縮空気を導入して行った。気体噴射後、気体噴射型を再度引き離して離型を行った。なお、賦形体の真空保持は離型時まで継続した。離型時の表面温度は135℃であった。離型時の表面温度は158℃であった。
[0120]
4)成形結果
 良好な成形品が得られた。成形品は少なくとも約140℃のシリコンオイルに耐え、熱処理は有効であった。
実施例 5
[0121]
図6の保持型の製作例を記す
 易切削性のセラミックス材料であるマコール(石原薬品、b値1.7)を切削加工して背後体を製作し、その上に、ニッケル合金薄膜をパターン加工した抵抗発熱体をPEEK樹脂薄膜で挟んだ面状発熱体を全面に敷き詰めて接着剤で点付けし、更にその上に表面層として予熱したPEEK樹脂フイルム(Victrex社製 厚み0.2mm、b値0.35)を圧空賦形して真空で固定し、そのままの状態で本体と共に380℃に加熱焼成した。この焼成により各層間の接着がなされると共にPEEK樹脂の結晶化が進み耐熱性の高いものとなった。  
[0122]
 なお、成形物は75×150mmの方形で深さ30mmのトレー形状物で、成形型の外寸を84×168mmの方形で高さ55mmとした。
なお、表面層の厚みは約0.2mmとなった。又表面層のPEEK樹脂は結晶化によりb値が多少大きくなっていると思われるが、本発明の最も好ましい範囲を超えるものではない。
 この型の昇温テストを行ったが、表面温度を180℃としたとき、バラツキは数度以内で、非常に好ましことがわかった。
なお、図示はしていないが、背後体と表面層を通じ成形面に微細な熱電対先端を露出させて製作した。
実施例 6
[0123]
図7の成形型の製作例を記す
 上記1)と同材料で背後体(背後層)を製作し、その上にテープ状のグラフトカーボン含浸ガラスクロス(日本パイオニニクス製、両端からの通電により発熱する材料)並べて貼り、更にPEEK粉体懸濁液(オキツモ製)を塗布して浸みこませて乾燥させ、全体を380℃で焼成することにより製作した。形成された表面層の熱浸透率の値は正確に測定されていないが、用いた材料から考えて0.5~2.0程度と推定され、本発明の最も好ましい範囲を超えるものではではない。
 なお、成形品及び成形型の寸法形状は上記1)と同じにした。この型の昇温テストを行ったが、表面温度を180℃としたとき、バラツキは数℃以内で、非常に好ましことがわかった。
実施例 7
[0124]
図8の保持型の製作例と、それを用いた成形テストを記す
 ポリイミド樹脂ブロック材料(デュポン社のベスペル、b値0.36)を切削加工して背後体を製作し、この上に銅メッキ(厚み0.2mm)を施して温度均一化層とし、更にその上に耐熱エポキシ樹脂のコーティング(b値0.7、  厚み0.25mm)を行ってこれを表面層とした。なお、コーティングムラは機械加工で切削修正した。
 また、温度均一化層及び成形表面には繊細な温度センサー先端を接触させて設けた。なお、成形品及び成形型の寸法形状は上記1)と同じにした。
[0125]
 この保持型には、加熱手段は装備されていないので、赤外線放射をともなって加熱気体噴射のできる本発明の噴射型を組み合わせて成形テストを行った。先ず、成形材料を装着せず加熱気体噴射及び赤外線による加熱と常温空気噴射による冷却を成形サイクルの間隔で繰り返して、温度均一化層をある定常温に昇温させておいて実際の熱処理を伴う成形テスト行った。成形テストを繰り返し連続しても成形品のエッジ部で白化や亀裂、部分的な透明度低下などの不均部分が発生することはなかった。
 この成形結果では、蓄熱均一化層が、単に表面層の温度不均一を是正するのみならず、一つ前の成形サイクルの熱処理時の熱を蓄熱し、次のサイクルで表面層に供給する成形を続けることができたことを示している。

産業上の利用可能性

[0126]
 本発明による熱成形には下記のようなことが可能である。
 (1)賦形のための予熱温度以上に賦形体の加熱する熱処理と冷却離型を伴う成形プロセスを、非常な高速で、連続的に、効率的にそして安定に実行することができる。
[0127]
 (2)このような熱処理を必要とする具体的な用途には、延伸された結晶性樹脂シートの熱固定を伴う熱成形である。材料してはPET等の熱可塑性ポリエステルの他、PLA樹脂、ポリプロピレン、ポリアミド、PEEK等の結晶性樹脂等の延伸シートを挙げることができる。
[0128]
 (3)その中でも特、延伸PETシートを用いて上記のような熱処理を行う熱成形を行うことにより、耐熱性、透明性、剛性等の機械強度の優れた熱成形品を能率よく生産することができる。又、剛性を利用し省材料の成形品を得ることができ、省資源の社会的ニーズに対応することができる。
[0129]
 (4)延伸処理を行っていない結晶性樹脂シート、例えば結晶核剤の添加されたPET(CPET)の結晶化を伴う成形に利用することができ、これを従来よりも高速して行うことができる。
[0130]
 (5)また、ポリプロピレンのSPPF成形(固相高圧成形)に応用し、この成形方法の欠点を解決(残留応力歪みを緩和して耐熱寸法安定性を向上)する新規の方法等を期待することができる。
[0131]
 (6)熱処理を伴う成形を、精密に、均一に、バラツキなく、高速で、省エネルギーで行うことができ、また、配向及び結晶化による強度剛性等の向上は薄肉化省材料に転換して、省資源の社会的ニーズに貢献することを可能にするものである。

符号の説明

[0132]
11 プレス機天板
12 プレス機底板
13 断熱材
40 噴射型(雌雄成形型の一部)
  41 噴射ポート(成形態様により工程途中から排気ポートの機能を担う)
  42 送気通路 (成形態様により工程途中から排気通路に変わる)
  43 分岐通路(成形態様により工程途中から集気通路に変わる)
  43b 中継空間
  44 成形用表面
  45 噴射孔(成形態様により工程途中から吸気孔に変わる)
  46 気体導入路
  47 ヒーター
  48 送気盤
  49 操作バルブ
  50 噴射空間(間隙)
  51 排気ポート(成形態様により工程途中から送気ポートの機能を担う)
  52 排気通路(成形態様により工程途中から送気通路に変わる)
  53 集気通路(成形態様により工程途中から分岐通路に変わる)
  53b 中継空間
  54 ヒーター
  55 吸気孔(成形態様により工程途中から気体噴射孔に変わる)
  56 排気路
  57 ヒーター
  58 断熱材
  59 操作バルブ
  51b バンク(閉鎖壁)
60 保持型(雌雄成形型の一部)
  61 表面層            
  62 背後層(背後体)
  63 真空排気孔          
  64 真空排気通路
  65 温調手段(熱媒通路又はヒーター) 
  66 集積プレート
  67 均温化手段又は蓄熱手段
  68 自己発熱表面層
  69 リード電線    
110 熱可塑性樹脂シートの賦形体
A 圧縮気体  
A‘ 排気
HA 高温圧縮気体
HA‘ 高温排気

請求の範囲

[請求項1]
樹脂シートの熱成形装置において、雌型と雄型の何れか型の成形面に気体噴射孔を設け冷却用気体と加熱用気体の少なくとも何れかを噴射する機能と、噴射気体を賦形体全面に拡散するための空間形成機能を持たせた型(以下噴射型と云う)とこれに対応する他の型(以下保持型と云う)からなる雌雄成形型、そして上記噴射型への圧縮気体導入手段を備え、樹脂シートの賦形後に賦形体から離反した距離にある噴射型成形面から上記導入気体を噴射させて上記保持型に保持されている賦形体を加熱又は冷却するように構成した熱可塑性樹脂シートの成形装置。
[請求項2]
上記保持型の成形面に賦形体を密着させて保持する手段を有することを特徴とする請求項1に記載の成形装置。
[請求項3]
上記保持型が、少なくともその成形用表面が熱浸透率(b値)(kJ/m 1/2K)が0.01~25である材料により構成されたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の成形装置。
[請求項4]
上記保持型が、熱浸透率(b値)が20以下の材料によりなる表面層と熱浸透率(b値)が表面層のそれより大きな材料からなる背後体からなることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の成形装置。
[請求項5]
上記保持型が、自体の温度制御する手段を備えたものであることを特徴とする請求項1から4上記の何れかに記載の成形装置。
[請求項6]
上記保持型が、熱浸透率(b値)が15以下の材料よりなる表面層自体に、又はこの表面層背後に密着して、表面層温度を制御又は自動調整する手段が付加されたものであることを特徴とする請求項1から5の何れかに記載の成形装置。
[請求項7]
上記噴射型において、上記気体噴射孔から気体を噴射する機構に加え、噴射された気体を上記噴射孔とは別に設けた吸気孔から吸気して外部へ排気するための機構を設けたことを特徴とする請求項1から6の何れかに記載の成形装置。
[請求項8]
上記噴射型において、1成形工程の途中で気体の種類を変更して噴射を行うことができ、上記の「噴射する機構」が途中から排気する機構として働き、上記の「排気する機構」が途中から噴射する機構としての働きをするように構成したことを特徴とする請求項1から7の何れかに記載の成形装置
[請求項9]
上記雌雄成形型が、樹脂シートを挟んで接合した時に閉鎖された圧空空間が形成されるようにし、上記の噴射型から気体を噴射させて圧空賦形賦形を行えるように構成したものであることを特徴とする請求項1から8の何れかに記載の成形装置。
[請求項10]
請求項1から9のいずれかに記載の成形装置を用いた樹脂シートの成形方法であって、樹脂シートの予熱工程、賦形工程、シートの予熱温度以上の高温で熱処理する熱処理工程、そして必要により冷却工程を遂行する熱可塑性樹脂シートの成形方法。
[請求項11]
賦形体を高温で熱処理する方法として、1)上記噴射型から加熱気体を噴射させる方法、又は2)上記保持型を加熱して用いる方法の少なくとも1つを用いること特徴とする請求項10に記載の成形方法

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]