(57)【要約】      （修正有）【課題】延伸されたポリエステル系樹脂シートの熱成形の賦形から離型までの過程において、高速で効率良く連続的に行う方法を提供する。【解決手段】延伸されたポリエステル系樹脂シートを熱成形するにあたり、熱成型用表面層２及びこれに隣接する背後層を有する熱成形型１であって、該表面層２は熱浸透率（ｋＪ／ｍ２ｓ１／２Ｋ）が０．０１〜２５の材料により形成されると共に下式：Ｆα１／２×１０３＞ｔ＞Ｇ・・・・・・（１）式中、ｔ；表面層の厚み（ｍｍ）、α；温度伝達率（ｍ２／ｓ）、Ｆ；３０、；０．０４）で表される厚みを有し、かつ前記背後層の熱浸透率は前記表面層２より大きい材料により形成されている成形型を用い、賦形から離型までの過程において少なくとも一時的にその成形型表面層２の表面温度又は賦形体との界面温度を当該成形材料樹脂のＴｇ＋５０℃以上の温度にして成形を行うことを特徴とする熱成形品の製造方法。【選択図】図１
2011245651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
延伸されたポリエステル系樹脂シートを熱成形するにあたり、成形型として、熱成型用表面層及びこれに隣接する背後層を有する熱成形型であって、
該表面層は熱浸透率（ｋＪ／ｍ２ｓ１／２Ｋ）が０．０１〜２５の材料により形成されると共に下式：
Ｆα１／２  ×１０３＞ｔ  ＞  Ｇ  ・・・・・・（１）
（式中、ｔ；表面層の厚み（ｍｍ）、α；温度伝達率  （ｍ２／ｓ）、 Ｆ；３０、Ｇ；０．０４）で表される厚みを有し、かつ前記背後層の熱浸透率は前記表面層より大きい材料により形成されている成形型を用い、賦形から離型までの過程において少なくとも一時的にその成形型表面層の表面温度又は賦形体との界面温度を（当該成形材料樹脂のＴｇ＋５０℃）以上の温度にして成形を行うことを特徴とする熱成形品の製造方法。
【請求項２】
前記工程の成形サイクル中、（１）該背後層を経由する加熱、（２）該表面層の表面または賦形体裏面への高温気体の接触、（３）該表面または賦形体裏面への赤外線の照射、の中の少なくとも１つの手段を用いて、（成形材料樹脂のＴｇ＋５０℃）以上の表面温度を得る請求項１に記載の熱成形品の製造方法。
【請求項３】
前記工程の成形サイクル中、（１）該背後層を経由する冷却、（２）冷却用流体流の賦形体裏面へ接触、（３）揮発性液体の賦形体裏面への接触、の中の少なくとも１つの手段を用いて、前記表面温度を降下させて離型を行う請求項１又は２に記載の熱成形品の製造方法。
【請求項４】
該表面、または該表面下の浅層部または賦形体裏面の成形サイクルに伴い変化する温度を計測し、賦形体の熱処理をともなうプロセスを管理または制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱成形品の製造方法。
【請求項５】
賦形の方法として、１）真空成形法、２）圧空成形法、３）真空圧空成形法、４）プラグアシストを伴う前記成形法のいずれか、５）嵌合ダイ成形法、のいずれかの方法を用いる請求項１〜４のいずれかに記載の熱成形品の製造方法。
【請求項６】
成形型の該背後層温度を、該表面温度の所定の最高温度と最低温度の間で制御し、賦形と同時あるいは賦形後に、高温気体の賦形体裏面への接触および又は同裏面への赤外線照射により所定の最高温度に到達させる工程と、冷却用気体流及び又は揮発性液体を成形体裏面に接触させ離型する工程を含む請求項１〜５のいずれかに記載の熱成形品の製造方法。
【請求項７】
成形型の該背後層温度を該表面温度の所定の最低温度ないしこれを下回る温度に設定し、賦形と同時あるいは賦形後に、背後層温度以上の高温気体の賦形体裏面への接触および又は同裏面への赤外線照射により加熱する工程と、次いで所定の離型温度に達するまで待って離型する工程を含む請求項１〜５、のいずれかに記載の熱成形品の製造方法。     
【請求項８】
該成形型の該背後層温度を該表面温度の所定の最高温度ないしこれを上回る温度に設定しておき、賦形を行って該表面温度の所定の最高温度への到達を待って冷却用気体流を賦形体裏面に接触させる工程、または該最高温度への到達後に賦形と同時あるいは賦形後に冷却用気体流を賦形体裏面に接触させる工程により該表面温度を所定の離型温度に到達せしめて離型することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱成形品の製造方法。         
【請求項９】
ポリエステル系の同樹脂の非延伸シートを用いた通常の熱成形品に比べ、耐熱性が少なくとも１０℃向上した熱成型品を得ることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の熱成形品の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れかに記載の方法を用いることにより得られたものが、ポリエステル系の同樹脂の非延伸シートを用いた通常の熱成形品に比べ、耐熱性が少なくとも１０℃向上した熱成型品
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は延伸された熱可塑性ポリエステル系樹脂のシート又はフイルムを用いた熱成型品及びその製造方法に関る。本発明の製造方法は、賦形体を高速で加熱及びまたは冷却し、更には熱成形の過程において予熱温度以上の高温の熱処理を行うことにより耐熱等の向上した透明性等の高い熱成形品を高速で効率よく製造するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)を代表とする熱可塑性ポリエステルは、成形品は強度が大きく、耐薬品性、耐光性、耐摩耗性等の耐久性にも優れており、シートや各種形態の容器等に成形し飲料、液体食品等の容器や食品トレーなどとして広く用いられている。しかしながら、用途によっては、なお耐熱性、耐衝撃性、ガスバリヤ性などが充分でなく、古くから種々の検討がなされてきた。この結果、熱成形の過程において高温の熱処理を行うことにより耐熱性等の増加し且つ透明性等の高い熱成形品を製造する種々の方法が開発されてきた。しかしながら、このような方法で高速で効率のよい製造方法はなく、特に延伸材料を使用した透明性のあるものは未だ商業的成功には至っていない。
【０００３】
例えば（１）特公昭４４−５１０８には、特定の結晶化度等を有するポリエチレンテレフタレートの板またはシートを輻射熱で予熱して真空成型に賦し、そのまま再び輻射熱にて加熱するなどして成形型内で熱処理する方法が開示されているが、この方法では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。また、（２）特公昭５６−７８５５にはポリエステルシートを一度１軸延伸配向させ次いでこれを加熱収縮させたシートを用いて熱成形する方法が開示されている。ここでは必要により成形時に熱風を用いる方法により熱固定する方法を例示しているが熱処理に非常に長い時間がかかり実用的ではなく、また冷却離型して良品を得る概念も含まれていない。また、（３）特公平５−４５４１２では、特定条件で２軸延伸し更に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、加熱型への移し替え、熱風、熱水、赤外線になどよる加熱法を例示しているが、その具体的な方法について触れておらず、また冷却して離型するプロセスは含まれていない。（４）特公昭６０−０３１６５１には特定の複屈折率を有するポリエステル延伸シートを熱成形し熱処理する方法が開示され、具体的には加熱された金型で成形し、冷却して成型品を得ることが示されているが、冷却方法は示されておらず、例えば金型ジャケットに熱媒を通じて加熱冷却しながらこのプロセスを行うとすれば時間がかかり実用的ではない。更にはまた、（５）特公昭５９−０５１４０７では、特定の複屈折率を有する２軸配向ポリエステルシートを熱盤に接触させ特定の温度に加熱し特定の圧力で圧空成形する方法が開示されているが、成形時の熱処理は実質的になされていない。また、特許３０５３２４５号は一軸延伸ポリエステルを用いた熱成形について開示しているが、熱成形方法についての開示はなく、また示された耐熱向上も微々たるもので実質的な効果はない。
【０００４】
一方、特開２０００−３５５０９１、特開２０００−２９７１６２等のように 通常ＣＰＥＴと呼ばれる結晶化促進の為の核剤を含むポリエチレンテレフタレート樹脂を押出機よりシートに成形し、これを用いて熱成形と熱処理を行い結晶化を進める技術が知られており、球晶が発達し耐熱性については大幅に向上するものの白色不透明となり、耐衝撃性、特に低温における耐衝撃性が大きく低下する。しかし、これらのＣＰＥＴ成形では、熱処理すなわち結晶化に時間をかければ、熱処理温度以上の耐熱が得られ、材料が高温のまま離型しても変形が少なく冷却はあまり問題にならない．そして熱成形サイクル短縮とより安定な生産のために冷却型から加熱型へ、あるい加熱型から冷却型へ移して処理することも容易である。
【０００５】
また、特許２６６８８４８号は、延伸された合成樹脂シートを成型する熱成形装置を開示し、その効果としては延伸により熱収縮性の材料となったポリスチレン等の材料を、加熱されたプラグと加熱された空気を用いて、深絞り等の成形ができることを述べている。この発明は熱収縮しやすくなった材料を定位置でクランプ固定して熱風で予熱しながら、延伸により成形しにくくなった材料をプラグで強制的に押し延ばしながら成形するもので、熱処理については何の記載もないが、こうした装置で予熱温度以上の熱処理はできない。また特許２６６８８４７号も前記同様の材料を同様にクランプ固定するようにし、加熱凹型に対して低温の凸型プラグを押し込み圧空成形する装置を開示している。この場合も延伸配向の熱固定を進める程の高温の熱処理については何の開示もしていないが、仮に高温の熱処理ができたとしても、シワの発生などが問題となり、またオフセットまたはアンダーカット形状のある成型品には適用しにくい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭４４−５１０８号公報
【特許文献２】特公昭５６−７８５５号公報
【特許文献３】特公平５−４５４１２号公報
【特許文献４】特公昭６０−０３１６５１号公報
【特許文献５】特公昭５９−０５１４０７号公報
【特許文献６】特許３０５３２４５号公報
【特許文献７】特開２０００−３５５０９１号公報
【特許文献８】特開２０００−２９７１６２号公報
【特許文献９】特許２６６８８４８号公報
【特許文献１０】特許２６６８８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、延伸されたポリエステル系樹脂シートの熱成形の賦形から離型までの過程において、賦形のためのシート予熱温度以上の高温の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方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）延伸されたポリエステル系樹脂シートを成形材料として熱成形するにあたり、成形型として、熱成型用表面層及びこれに隣接する背後層を有する熱成形型であって、該表面層は熱浸透率（ｋＪ／ｍ２ｓ１／２Ｋ）が０.０１以上(望ましくは０.１以上、更に望ましくは０．３以上)でかつ２５以下(望ましくは２０以下、更に望ましくは１０以下)の材料により形成されると共に下式：
Ｆα１／２  ×１０３＞ｔ  ＞  Ｇ  ・・・・・・（１）    
（式中、ｔ；表面層の厚み（ｍｍ）、α；温度伝達率  （ｍ２／ｓ）、
Ｆ；３０、Ｇ；０．０４）
で表される厚みを有し、かつ前記背後層の熱浸透率は前記表面層より大きい（望ましくは７以上）の材料により形成されている成形型を用い、賦形から離型までの過程において少なくとも一時的に該表面層の表面温度（又は賦形体との界面温度）を（当該成形材料樹脂のＴｇ＋５０℃）以上、望ましくは（Ｔｇ＋６０℃）以上、且つＴｍ（結晶融点）以下、望ましくは（Ｔｍ−３０）℃以下の温度にして行うことを特徴とする熱成形品の製造方法を提供するものである。また、本発明は下記（２）〜（９）の発明を提供するものである。なお、本発明は特に繰り返しの連続成形に適する方法である。       
【０００９】
（２）前記成形工程中、成形サイクル（賦形待ちのインターバル含む）の中で、１）該背後層を経由する加熱、２）高温気体の該表面または賦形体裏面（成形型に接触していない面）への接触、３）赤外線の該表面または賦形体裏面（成形型に接触していない面）へ照射の中の少なくとも１つの手段を用いて、（成形材料樹脂のＴｇ＋５０℃）以上の表面温度を得る（１）の熱成形品の製造方法。
なお、本方法において用いられる高温気体は、強制的な気体流であることが望ましい。  
【００１０】
（３）前記工程の成形サイクル中、１）該背後層を経由する冷却、２）冷却用流体流の賦形体裏面へ接触、３）揮発性液体の賦形体裏面への接触の中の少なくとも１つの手段を用いて、前記表面温度を降下させて離型を行う（１）〜（２）の方法。なお、この方法において、この温度降下は５℃以上でることが望ましく、また用いられる冷却用気体は強制を伴う気体流であることが望ましい。
【００１１】
（４）該表面温度、または該表面下の浅層部または賦形体裏面の成形サイクルに伴い変化する温度（以下サイクル温度という）を計測し、賦形体の熱処理を伴うプロセスを管理または制御する（１）〜（３）の方法。       
【００１２】
（５）賦形の方法として、１）真空成形法、２）圧空成形法、３）真空圧空成形法、４）プラグアシストを伴う前記成形法のいずれか、（５）嵌合ダイ成形法、のいずれかの方法を用いる（１）〜（４）の方法。
なおこれらの賦形方法の中で、真空圧空成形法または圧空成形法の方法が特に好ましく用いられる。
【００１３】
（６）成形型の該背後層温度を、該表面温度の所定の最高温度と最低温度の間で制御し、賦形と同時あるいは賦形後に、高温気体の賦形体裏面への接触および又は同裏面への赤外線照射により所定の最高温度に到達させる工程と、冷却用気体流を成形体裏面に接触させ離型する工程を含む（１）〜（５）の方法（パターンＡ）。
【００１４】
（７）成形型の該背後層温度を該表面温度の所定の最低温度ないしこれを下回る温度に設定し、賦形と同時あるいは賦形後に、背後層温度以上の高温気体の賦形体裏面への接触および又は同裏面への赤外線照射により加熱する工程と、次いで所定の離型温度に達するまで待って離型する工程を含む（１）〜（５）の方法（パターンＢ）。
【００１５】
（８） 該成形型の該背後層温度を該表面温度の所定の最高温度のないしこれを上回る温度に設定しておき、賦形を行って該表面温度の所定の最高温度への到達を待って冷却用気体流を賦形体裏面に接触させる工程、または該最高温度への到達後に賦形と同時あるいは賦形後に冷却用気体流を賦形体裏面に接触させる工程により該表面温度を所定の離型温度に到達せしめて離型することを特徴とする（１）〜（５）の方法（パターンＣ）。  
【００１６】
（９）ポリエステル系の同樹脂の非延伸シートを用いた通常の熱成形品に比べ、耐熱性が少なくとも１０℃向上した熱成型品を得ることを特徴とする（１）〜（８）の何れかの方法。
【００１７】
（１０）上記（１）〜（８）の何れかの方法を用いることにより得られたものが、ポリエステル系の同樹脂の非延伸シートを用いた通常の熱成形品に比べ、耐熱性が少なくとも１０℃向上した熱成型品
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の成形型の断面図である。
【図２】本発明の成形型の断面図である。
【図３】連続繰り返し成形中の成形表面温度の変化を示す模式図である（パターンＡ）。
【図４】連続繰り返し成形中の成形表面温度の変化を示す模式図である（パターンＢ）。
【図５】連続繰り返し成形中の成形表面温度の変化を示す模式図である（パターンＣ）。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下本発明の内容をさらに詳細に説明する．
ポリエステル樹脂
本発明の延伸されたシートに用いられポリエステル系樹脂は、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリ乳酸系等の結晶性熱可塑ポリエステル系樹脂であり、ポリエチレンテレフタレート系樹脂が好ましく、ポリエチレンテレフタレートのホモポリマーは勿論のこと、エチレンテレフタレート単位を６５モル％以上、より好ましくは９０％以上含む実質的に線状のコポリエステルを含有する。このコポリエステルを構成する成分として例えば、イソフタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、ｐ−β−ヒドロキシエトキシ安息香酸、ε−オキシカプロン酸の如き芳香族、脂環族、脂肪族の二官能性カルボン酸、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，１−シクロヘキサンジメチロール、１，４−シクロヘキサンジメチロール、２，２−ビス（４’−β−ヒドロキシエトキシフェニル）スルホン酸のようなグリコール等が挙げられる。ここに挙げた化合物の１種または２種以上を含んでいてもよい。
【００２０】
ポリエステルは、実質的に線状である範囲で少量の３官能以上の他官能化合物を共重合成分として含んでいるものであってもよい。
【００２１】
またポリエステルの極限粘度（試料１．０ｇをフェノール／テトラクロロエタン５０／５０（重量比）の混合溶媒１００ｍｌ中に溶解した溶媒について３０℃で測定した値）は０．５以上〜１．３ｄｌ／ｇ、好ましくは０．６〜１．１ｄｌ／ｇの範囲にあることが好ましい。 またガラス転移点（Ｔｇ）（シートより５ｍｇ採取して、それを窒素中にて２８５℃で５分間溶融後急冷し、急冷物をＤＳＣにて昇温速度２０℃／分の条件下で測定した値）は、４０〜１１０℃の範囲のものが好ましく、５０〜１００℃の範囲のもは更に好ましく、６０〜１００℃の範囲のものが特に好ましい。Ｔｇがこれより小さい場合も大きい場合も、延伸シートの面配向度（ΔＰ）を適正な範囲に制御すめることが困難になり好ましくない。          
【００２２】
更に融点（Ｔｍ）（上記Ｔｇと同条件で測定した値）は１５０〜３００℃の範囲が好ましく、２００〜２８０℃の範囲が更に好ましく、２３０〜２７０℃の範囲が特に好ましい。
【００２３】
またポリエステルに添加剤、たとえば核剤、滑剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、酸化防止剤、着色剤、帯電防止剤等を添加してもよい．さらに、ポリメチルペンタンや、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等の強化材も場合によっては添加してもよい。
【００２４】
延伸シート
前記のポリエステル樹脂からなるシートは実質的に延伸配向したものが用いられる。延伸方法は特に限定されるものではなく公知の延伸方法がいずれも用い得る。
ポリエステルシート（未延伸）を製造するには、例えば、原料樹脂を押出機に供給し、樹脂温度２６０〜３２０℃程度で溶融押出し、押出機に接続したフラツトダイを通じて押出されたシート状溶融物をキャスティングロールで引取り冷却固化して製造する。また、押出機にサーキュラーダイを接続してインフレーション成型したものを使用してもよく、またカレンダー機によりシーテイング成形したものを使用してもよい。
【００２５】
このようにして得られたシートは通常は有効な延伸処理はなされておらず、これをインラインあるいはアウトラインで延伸処理する。延伸装置は特に限定されず、物理的に延伸可能な方法であれば適宜の装置を採用することができ、１軸延伸、２軸延伸のいずれも採用することができる。
【００２６】
これらの内で、１軸延伸方式は温度調整したシートを１方向にのみ延伸する方法であり、通常は、複数のローラーを組合わせた装置あるいは拡幅用のテンターと呼ばれる装置が用いられる。また、２軸延伸は予熱したシートを縦横２方向に延伸するものであり、通常は上記の１軸延伸に続いて、更に拡幅用のテンターにて幅方向の延伸が行われる。２軸延伸方式では、縦横交互に延伸する逐次法と、縦横ほぼ同時に延伸する同時法があるが何れの方法を用いてもよい。又上記した１軸延伸方式あるいは２軸延伸方式以外の方法として、例えば円筒状フイルムのバルーンを高い空気圧により膨張させることによって延伸してもよく、また温度調整したシートをローラーにより圧延してもよい。このようして得られる市販の延伸シートには通常熱固定処理が施されているが、本発明ではこうした熱固定処理が施されたものも、施されていないものも使用できるが、施されていないものが特に好ましい。 また、こうした延伸方法の中では１軸延伸によるシートは、延伸装置も製造方法も比較的に簡易で低コストででき、熱成形性も良く残して調整することができ、連続成形機へのクランプも容易で、また本発明の熱処理構成により配向の異方性のも問題も解消することができ非常に好ましい。
【００２７】
このような延伸は、通常、ポリエステル樹脂シートをその樹脂のガラス転移点以上、かつ結晶融点以下にして行われるが、延伸による配向効果をより発揮させるためには、ガラス転移点以上で、かつ結晶融点より６０℃以上低い温度に調整して行われる。また、延伸プロセスの最後に延伸状態を保持しつつ通常は延伸時よりも高い温度で短時間加熱する所謂熱固定(ヒートセット)処理を行い配向効果(配向結晶化度)の向上をはかることが行われる。本発明の成形法では、このような熱固定を行っていないシートも、熱固定を行ったシートも用いることができるが、熱固定を行っていないシートはより好ましく、より大きな絞り率の成形が、また細部の成型状態がより良い成形が可能である。
【００２８】
上記のようにして製造され本発明に使用される延伸シートは、その延伸配向効果を示す指標として面配向度（ΔＰ）が０．０１５〜０．１５であることが好ましく、０．０２〜０．１０であることは更に好ましく、０．０２〜０．０８であることが特に好ましい。また、かかるシートは流れ方向と幅方向のうち少なくとも一方向の延伸が１.２倍〜６倍に、より好ましくは１.８〜４倍に延伸して得られる。こうした中で１軸延伸で、延伸倍率が１．５〜３倍のもの、あるいはΔＰが０．０２〜０．０８のものが特に好ましく使用できる。
【００２９】
また延伸したシートに熱をかけて収縮処理したシートも好ましく利用することができ、この場合は収縮処理した状態で上記の面配向度を有していることが好ましい。
【００３０】
面配向度（ΔＰ）がこれより小さい場合は、熱成型品の耐熱性をはじめ機械的特性等の改善が十分ではなく、また、これらを超えるものは熱成形性に劣り深絞りのものや、精密に成形ができない。あるいは圧空賦形に非常に高い圧力を必要とし、商業生産にとうてい適さない程の堅固で高価な圧空成型機が必要になってしまう。
【００３１】
上記の面配向度（ΔＰ）は延伸による分子配向を示す指標であり、次式により求められたものである。
シートの面配向度（ΔＰ）＝（ｎ１−ｎ２）／２＋（ｎ２−ｎ３）・・（２）式シートの複屈折率（Δｎ）＝ｎ１−ｎ２     ・・・・・・・・・・・（３）式
ここで    ｎ１；シート面方向の最大屈折率
ｎ２；ｎ１に直角する屈折率
ｎ３；シート厚さ方向屈折率
ただし、ｎ１、ｎ２、ｎ３  はアッベ屈折計を用い、ナトリウムＤ線を光源として２５℃の温度による測定値とする．
本発明にて用いられる延伸されたポリエステルシートの平均厚みは、通常０.００３〜１．５ｍｍであり、０.０６〜１ｍｍであるのが好ましく、０.１〜０.６ｍｍであることが更に好ましい。樹脂シートの厚みが前記の範囲より薄いと強度が不足するなど成形品として実用的でなく、一方、前記の範囲を超えると延伸シートの製作が難しくなる。
【００３２】
ポリエステル樹脂は上記延伸工程により、長鎖の分子配向と結晶化が進み、延伸に際して熱固定処理がなされると更に結晶化が進み配向が安定する。そして、その結晶化度は熱成形性や成形品の特性に影響する。本発明に用いられる延伸シートのポリエステル樹脂がポリエチレンテレフタレートホモ樹脂である場合、結晶化度は３〜３５％であることが好ましく、５〜２５％であるのが更に好ましい。結晶化度がこの範囲より低いと最終成形品の耐熱性向上効果が小さい。一方、この範囲を越えると熱成形が困難になり、また耐衝撃性が低下する傾向がある。なお、こうした配向結晶をしたものは着色剤等を配合したものでない限り高度に透明であるが、前記の熱固定処理に際して過剰に加熱したものなどは球晶が成長し透明度が低下したり、白化したりし熱成形性や耐衝撃性を低下させるので、これは避けることが好ましい。なお、結晶化度は密度勾配管を用いる常法によって求めることができる。
【００３３】
なお上記のシートは事前に製作しておいたものを熱成形すればよいが、本発明においては延伸と熱成形を一貫ラインでおこなうこともでき、その場合延伸時の熱をできるだけ逃がさないようにして熱成形に利用することもできる。なおその場合は成形前の延伸品をそのまま冷却したとして前記のシートの諸特性を考慮すればよい。  
【００３４】
賦形方法と熱成形装置
熱成形あるいは圧空成形という用語はプロセス全体を表すもので、賦形はその中の一つ工程として説明する。本発明において賦形の基本的な方法としては、１）真空成形法、２）圧空成形法、３）真空圧空成形法、４）プラグアシストを伴う前記成形法のいずれか、５）嵌合ダイを用いたプレス成形法など通常の熱成形に使われる方法は何れも利用することができる。そしてこれらの方法の中では、真空圧空による賦形または圧空による賦形の方法が特に好ましく用いられる。     
なおこの賦形に先だっては、成形シートの予熱が行われるが、本発明で使用される前記の材料シートを過剰な高温にしたり、長い時間予熱すると成形性が低下するなど好ましくなない。材料の予熱温度は材料温度としてＴｇ〜（Ｔｇ＋５０℃）程度とすることが好ましく、また７５〜１２０℃程度とすることが好ましい。また迅速に予熱し予熱後は迅速に賦形することが好ましい。
【００３５】
本発明の製造法にて用いられる熱成形装置としては、圧空成型機、真空圧空成型機などの圧空を使用して成形を行う通常の熱成型機に高温高圧の気体を供給しあるいは冷却用気体をブロウする機構を付加することにより用いることができる。また、真空成型機、嵌合ダイのプレス成型機なども高温気体あるいは冷却用気体をブロウする機構などを付加して用いることができる。プラグアシストなど、公知の補助的方法も適宜組合せて使用してよい。
【００３６】
このような熱成形機には通常はシート予熱機構が備えられており、その予熱機構には遠赤外線ヒーター加熱などのオーブンによる間接加熱法か、あるいは加熱されたローラーや金属板等に接触させる直接加熱法が採用されているが何れも利用でき、シートの予熱と温度調整が可能な方法はどのような方法も利用できる。
【００３７】
なお、本発明の特別な対応として後述するようにこのような予熱機構を有しない熱成型機も利用できる。
【００３８】
またこれらの熱成型機には、シートを一枚ずつ成形する枚葉成型機と、長尺のシートを連続的に順次成型する連続成形機がありいずれも利用できるが、本発明の方法は後者の連続成形機を用いて連続成形を行うことを本領とする方法である。
＜成形型の構造＞
本発明の型構成は、雄型、雌型、嵌合ダイ（マッチドダイ）など熱成形に通常使われているどのような成形型にも適用できる。なお、嵌合ダイの場合は雌雄何れかの型法が後述する構造と機構を備えておればよい。具体的な例として図１のような構造を示すことができる。図１において１は成形体本体、２は成形用表面層でｔはその厚み、３は真空孔、４は導気孔、５は熱媒通路を示す。
【００３９】
＜熱浸透率について＞
本発明では特定の特性値すなわち熱浸透率を有する材料からなる表面層と背後層を組み合わせる。すなわち表面層は熱浸透率（ｋＪ／ｍ２ｓ１／２Ｋ）が０．１〜２５の材料により形成され、これに隣接する背後層は表面層より大きな浸透率を有する。この熱浸透率は次式（２）にて得られる値である。  
【００４０】
熱浸透率（ｂ）＝  （λρＣ）１／２  ・・・・・（２）            
λ；  熱伝導率（Ｊｓ−１ｍ−１Ｋ−１）
ρ；  密度（ｋｇｍ−３）
Ｃ；  非熱容量（Ｊｋｇ−１Ｋ−１）        
かかる熱浸透率は二つ物体の界面を通過して移動する熱量にかかわる特性値であり、この値が小さいと界面は少ない熱量しか流さない。特定の熱浸透率（ｂ値）を有する材料を組み合わせる技術的意義については後述する。
【００４１】
＜温度伝達率について＞
本発明の成形型は前記の材料を組み合わせると共に、その表面層は下式（１）
Ｆα１／２×１０３＞ｔ  ＞  Ｇ  ・・・・・・（１）    
（式中、ｔ；表面層の厚み（ｍｍ）、α；温度伝達率（ｍ２／ｓ）、Ｆ；３０、Ｇ；０．０４）
を満足する厚さ（ｔ）を有する。上記の式中、温度伝達率（α値）は次式にて得られる特性値である。
【００４２】
α＝  λ／ρＣ    （ｍ２／ｓ）
（式中、λ、ρ、Ｃは前記式（２）の場合と同じものを意味する）
このα値は、温度拡散率等とも呼ばれ、物体内の任意の点の温度の時間的変化を示す指標となる。またこの式は温度の時間的変化は、温度の傾斜の位置的変化に比例することを意味している。
【００４３】
下記の表１に、いくつかの材料のｂ値とα値の参考値を示す。なおｂ値もα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℃の値にて規定する。
また、使用温度範囲で相変化をする材料を含むなどにより、これらの値が直線的変化を示さない場合は、２０と１５０℃の時の値の平均値をもってこれに代えるものとする。
【００４４】
【表１】
2011245651.tif 000003
【００４５】
表面層の材料は、固体であって無害かつ強度や耐熱性等が熱成形に耐えられるものであり、ｂ値（熱浸透率）が０．１以上、望ましくは０．３以上であり、そして２５以下、望ましくは２０以下、更に望ましくは１０以下であれば何れの材料を用いてもよい。参考として身近な各種の材料の材料についてのｂ値とα値を表１に示すが、この表の中にあるものも、表以外のものも任意の材料を任意に選んで組み合わせ使用することができる。 
【００４６】
こうした材料の中で、表面層材料としては、 エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂、フォスファゼン樹脂、熱硬化性ポリイミド等の熱硬化性樹脂、あるいはポリアミドイミド、ＰＯＭ、ＰＥＥＫ、等の耐熱性のある熱可塑性樹脂、あるいはこれらの樹脂の発泡体または多孔体、あるいはまたこれらの樹脂にアルミニウム、鉄、酸化チタン、グラファイト、ガラス、各種セラミックス等の粉体あるいは繊維材料との複合体は、型の製作も容易で比較に安価であり特に好適に用いることができる。あるいはまた、アルミナ、ムライト、コージライト、イットリア、チタニア、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、ジルコニア、サーメット、あるいはこれらを含む複合物や琺瑯等のセラミックス材料は耐熱性、耐久性等が優れておの特に好適に用いられる。金属材料としては、ニッケル成分の多いニッケル鋼、ＳＵＳ、チタン系材料等が利用でき、ＳＵＳ材料等が好適に利用できる。こうした材料により前記（１）式に示した範囲内の厚みの成形用表層を形成させる。
【００４７】
なお、このようなｂ値は物体としてその値を示しておれば良く、例えば内部に気泡等の空隙含んだもの、あるいは他の物体を含んだ複合体も好適に使用することができる。この複合体は例えば多層体あってもよく、その場合は表面層全厚みを考量したｂ値の測定値あるいは計算値が上記を満足しておればよい。従って本発明の表面層の表面に上記の限りおいてどのような層を形成させてもよく、例えばどのような材料でメッキ保護層を形成させてもよい。
【００４８】
こうした材料により前記（１）式に示した範囲内の厚みの成形用表面層を形成させる。
【００４９】
Ｆα１／２×１０３＞ｔ  ＞  Ｇ  ・・・・・・（１）    
（式中、ｔ；表面層の厚み(ｍｍ)、α；温度伝達率(ｍ２／ｓ)、Ｆ；３０
Ｇ；０．０４）
なおここに示す温度伝達率（α値）は次の式で求められる特性値である。
【００５０】
α＝  λ／ρＣ    （ｍ２／ｓ）・・・・・（５）  
なお、λ、ρ、Ｃは前述の熱浸透率の算出に用いた名称と同じ単位。
【００５１】
（１）式においてＦの値は３０であること、望ましくは１５であること、更に望ましくは８であることが必要であり、またＧの値は０．０４であり、望ましくは０．０６、更に望ましくは０．０９、そして特段に望ましくは０．１３であることが必要である。
【００５２】
本発明の範囲でｔを大きしていく、すなわちＦ値を大きくしていくと、成形サイクルに伴う該表面温度の頂点、低点の復帰に次第に時間がかかるようになり、また該表面温度の部位によるバラツキを補正する能力がなくなり、そしてまた条件の定常化に時間がかるようになり、Ｆ値が３０を超えると本発明の実用的な意義がなくなる。反対にＦ値を小さくしていくと、より高速サイクル、よりバラツキを小さく、より短時間に定常化できる可能性がでてくるが、成形材料厚み違いや種々の成形条件に対する汎用性が小さくなる。そして更にｔを小さく、すなわちＧ値を小さくしていくと背後層の熱量の影響がおおきくなり、熱容量の比較的ちいさな気体のブロウでは賦形体を加熱冷却することが次第に困難になり、Ｇ値が０．０４より小さい場合は本発明の意義がなくなる。
【００５３】
なお、表面層材料としてα値が１０以上の材料を用いる場合は、ｔ値は比較的に大きくなり、それでも上記（１）式の上限以下であれば背後層の温度を必要な速度で伝える機能はあるのであるが、現実的には次の観点からはｔ値は更に小さくしてもよく、小さいことがより望ましい。  一方、通常の成形材料のｂ値は０．３〜１．０程度で、α値は０．０３〜０．１×１０−６程度であり、このような表面層材料（α値が１０以上の場合は特に）よりも大きく下回ってくるので、気体接触による加熱冷却に際しては、賦形体の厚み方向温度勾配が急激になる一方、成形型の表面および表面直下の温度の変化は小さく留まることになる。これらの温度変化が小さければ、背後層への温度影響は実質的になくなるのでｔ値は小さくてもよくなり、これをより小さくして、背後層と表面（界面）との間の熱量の授受をある程度までは速くすることは望ましく、Ｆ値を１５とすることが望ましく、８とすることが更に望ましい。
【００５４】
またこうした基準とは別に、表面層の厚を小さくし、重量を軽減し、表面層での蓄積熱量を小さくすることは、取り扱い上も、操作能率の点からも望ましく、ｔ値を３０ｍｍ以下とすることが望ましく、１５ｍｍ以下とすることが更に望ましい、６ｍｍ以下とすることは更に更に望ましい。
【００５５】
なお、一般的には表面層の厚みは均一にし、界面温度が各部分等しくなるように意図すれば良いが、それが問題にならない程度においては厚みの不均一は許容され、背後層との界面は概ね成形面形状に沿ったものであればよい。    
【００５６】
しかしながら、成形品の形状と加熱気体あるいは冷却気体のブロウ方法や強さ等により、局部的に過剰な加熱や冷却がなされ大きな表面温度バラツキとなり障害が発生することがあり、これを緩和するためにこの局部の表面層の厚みを故意に加減することは望ましく、その加減程度は制約の限りではない。こうした部分を例示するならば、エッジや先端の部分は過熱あるいは過冷となりやすく、又狭い窪み部分などは十分な加熱冷却がなされないことになりやすい。また、分散性の悪い気体ブロウノズルの直下や、複雑形状の成形品でも同様に表面温度バラツキがおきやすい。
【００５７】
なお、本発明では、該表面から背後層までの最短距離をその部分のｔ値と規定する。それは、成形品の形状は限定されるものではなく複雑ものもあり、また背後層との界面は必ずしも成形品の形状に相似しない部分もあり、必ずしも該表面の垂直下に背後層があるとは限らないからである。更に、本発明では、規定するｔ値の部分が該表面の面積の７０％以上、望ましくは８５％以上あればよく、他の部分はこの規定外の値であることも許容される。ｔ値が規定外の値の位置に該当する成形体の部分では適切な熱処理、あるいは冷却が行われてない可能性がある。しかし、成形品の形状にもよるが、適切な熱処理あるい冷却が行われて堅固な部分が、軟弱な部分を支持して全体形状保全してくれ、離型時、あるいは耐熱負荷時の収縮あるいは変形を防いでくれる。なお、表面層の厚さが成形品の高さを超えないようにすることが望ましい。
【００５８】
背後層は、熱浸透率（ｂ値）が該表面形成層以上であり、且つ望ましくは５以上、更に望ましく１０以上である材料により形成させる。さらには、背後層の熱浸透率は前記表面層のそれより１．２倍以上であることが望ましく、１．４倍以上にすることは更に好ましい。このようすることにより本発明の効果をより鮮明にすることができる。
【００５９】
この背後層のｂ値をこのように大きくすることにより、ｂ値の小さな表面層との熱の出入りを容易にし、表面層の温度プロファイルを短時間に定常状態化し、また変化した表面温度を迅速に背後層温度Ｓ（後述）に対応する温度に引き戻す働きをする。背後層の厚みあるいは形状は特に規定するものではないが、その体積として表面層以上の熱容量を有することが望ましい。この背後層には必ずしも特別な温度調節を設けず、成形型の置かれた環境との熱の自由な出入りにまかせただけでも成形することもできる。すなわち成形材料、成形型の設計等に合わせ背後層定常温度（Ｓ値）の設定を変えて成形することができるからである。
【００６０】
具体的な成形型の材料構成としては、鉄、アルミニウム、亜鉛、銅、あるいはこれらをベースとした合金材料或いはグラフアイトが好適に利用できる。そうしてこれらの中から選ばれた材料を背後層とし、前述の材料を表面層として組み合わせればよいが、金属系材料と樹脂系材料、あるいはセラミックス系材料セラミックス系材料、セラミックス系材料と樹脂系材料の組み合わせは、性能、製作のし易さ、価格等から特に好ましい。
【００６１】
このようにして表面層と背後層を組み合わせた成形型は単独で用いてもよいが、多くの場合は複数成形型を共通のボックスに収容するかあるいは共通のパネルに集積して、いわゆる多数個どりの成形が行われるが、このような多数個どりにも好適に用いることができる。
【００６２】
一方、本発明の別の形態として、前記の表面層のみからなる成形型部品を複数個製作し、これらを共通のボックスに収容するかあるいは共通のパネルに集積し、このボックスあるいはパネルに後述の温度調節機構を内蔵あるいは外部付加することにより本成形型を構成することができ好ましく使用することができる。
【００６３】
背後層の温度調節機構
この背後層には、温度調節機構を設けることが望ましい。この温度調節機構は、加熱手段、あるいは冷却手段いずれものでもよいが、両者を兼ねて行うことのできるものはより好ましい。例えば具体的な加熱の手段として、電気ヒーターを貼附あるいは内包させ、自然冷却とあわせて温度制御を行うことができる。あるいは又内部に設けたジャケットに適度な温度の熱媒を通ずる方法もあり、この方法は好ましい。冷却はを促進するためのフィンなど放熱手段を設けたりしてもよく、また、このフィン部に通風するようにしてもよい。加熱あるい冷却の手段は特に限定するものではなく、誘導加熱、誘電加熱、赤外線加熱、ペルチェ素子など公知の加熱冷却手段がいずれも採用できる。なお、補助的な方法として背後層を多孔体にしておき気体を通ずることにより背後層の冷却あるいは加熱を促進する方法、或いは背後層と表面層共に多孔体にしておき、成形の間歇時に背後層を通じて気体を表面層に送り表面層の加熱冷却を促進する方法などを用いてよい。
【００６４】
背後層に対する前記の加熱、冷却手段の熱源、冷却源は背後層の内部に設けてもよくまた内部に設けてもよい。この熱源あるいは冷却源は面状の広がりを有し均一な伝熱ができるかぎり該表面層との境界に近い程このましく、そのようでない場合は境界層に至るまでにこの境界温度ができる限り均一になるよう適当な距離を設けるのが好ましい。
【００６５】
なお、この境界温度を均一にするには、別途の手段を取り入れることをしてもよく、例えばヒートパイプ等の高熱伝導材料の挿入やヒートパイプ構造を設けるなど種々の温度均一化手段を採用してよい。特別な構成として例えば、厚み方向に対して面方向の熱伝導率が極端に大きいグラファイトシート材料を挿入してもよい。
【００６６】
成形型の温度変化の計測  
熱処理を伴う熱成形サイクルを管理あるいは制御するためには賦形体自体の温度変化を測定することが望ましいが、それは必ずしも容易ではない。本発明の方法では、成形型の該表面温度の変化、又はこれに代わる位置の温度変化あるいは賦形体裏面の温度変化を測定し、熱成形サイクルを管理あるいは制御を行ってもよい。具体的には賦形体裏面からの測定は赤外線測定してもよいが、測定には物理的障害もあり工夫を要する。該表面温度の測定は比較的に容易で、本出願においては、この表面温度（離型前は界面温度でもある）で説明することとし、後述の成形パターンと管理または制御について述べる。しかしこの測定は成型品上に痕跡を残すなどの障害もあるので、これを嫌う場合は代わるものとして該表面下の浅層部で成形サイクルに伴う変化がある位置で温度測定し利用してもよい。しかしこの浅層部温度の軌跡は該表面温度軌跡に比べ振幅が小さくなり、成形条件によっては振幅の中心位置等も変わるので、両者の違いを把握することが望ましい。  その具体的な位置は該表面下１２ｍｍ以内の位置で求めることもできる。しかし、この範囲内であっても深部は応答性が悪く成形条件によっては殆ど応答しないこともあるので、該表面下２ｍｍ以下であることが望ましく、更には該表面に可能な限り近いことが望ましい。
【００６７】
なお、このような温度測定は成形品の形状に対応して複数部位で行うようにすることは望ましい。   
【００６８】
まず、背後層を加熱して温度制御するためには、成形サイクルに直接追従せずに一定温度を示す温度を測定する必要があり、それは一定温度を示すならば加熱冷却源から該表面の下層に至るまでの間で任意に選べるが、通常は背後層の中で表面層に近いところがより好ましく。ここではこの位置の温度を深層又はＰ点の温度と称する。そしてこのＰ点の温度を背後層温度とし、成形サイクルの中で定常状態となった温度を定常温度Ｓと称することする。     
【００６９】
一方、背後層の温度(成形サイクルに直接応答しない)を背後層の中で測定するこは望ましいが、これを行わずこれは付加されている温度制御に委ねることは可能で、例えば熱媒温度によって熱処理工程を制御あるいは管理することは可能である。  
【００７０】
なお、このような温度測定を行う成形型は、成形型を集積した多数個どりのセットの中で少なくとも一個あればよいが、複数個あることは望ましい。
【００７１】
このようにして測定した結果をもとに、手動で成形条件の諸設定の修正を行ってもよいが、自動でこれを行うようにすることは望ましい。
【００７２】
表面層表面（賦形体との界面）の昇温と降温手段
成形型の表面（賦形体との界面）の昇温または降温は、前記の背後層温度によって常時なされるが、間歇的な昇温手段としては該表面または賦形体裏面への高温気体の接触または赤外線照射による方法が用いられ、また間歇的な降温手段としては該表面または賦形体裏面へ冷却用気体を接触させる方法が用いられる。本発明では、背後層を経由する加熱または冷却効果の他に、上述の昇温手段と降温手段の少なくとも何れか、そして昇温手段を用いる場合は高温気体接触法と赤外線照射法の少なくとも何れかを用いることが必要である。高温気体あるいは冷却用気体等との接触は、賦形と同時に行ってもよく又賦形後に行って離型してもよく、賦形方法の特性に合わせ任意に行うことができる。高温気体あるいは冷却用気体は静止状態よりも気体流であることが、また気体流は高速であるほど熱伝達率が大きくなり加熱冷却が効果的である。用いる気体は空気、あるいは窒素など任意のものが利用できる。適用のタイミング及び温度等については後述する。
赤外線照射の方法は、高温気体接触法と同様で賦形と同時に行ってもよく又賦形後に行ってもよく、又高温気体接触法と併用してもよく単独で用いても良い。用いる赤外線は遠赤外線、近赤外線いずれも好適に利用できる。
【００７３】
昇温手段として加熱気体を単独で用いる場合、の温度は、少なくとも１５０℃以上、望ましくは２００℃以上、更に望ましくは材料のＴｍ以上、更に更に望ましくは３００℃以上であることが望ましい。その上限は限定するものではなく、例えば１０００℃超える温度でも可能な場合もあるが、しかし鋭い角や先端部のある成形品では過剰に加熱され不都合を避けるためにた１０００℃以下が良い場合もある。加熱効果を良くするために加湿することも好ましく、また過熱蒸気も効果的に利用でき乾燥過熱蒸気、飽和過熱蒸気いずれも利用できる。
【００７４】
降温手段として用いられる冷却用気体流の温度は低いほど良く、又高速であるほど良いと云えるが、通常の手段で得られる圧縮空気や送風空気そのまま好適に利用することができる。しかし、場合個によっては、かなりの高温も許容され極端には加熱手段として用いた高圧気体を次の段階で周辺空気を巻き込みながらブロウして冷却をおこなうこともできる場合もある。  
降温手段として  用いられる冷却用液体は水やアルコール、炭化水素、フッ化炭化水素など気化潜熱の大きいものが利用できるが、水が最もこのましい。具体的には１）水噴霧または水の微滴散布を行う、２）水噴霧と気体ブロウを順次行う、３）気体ブロウと平行して水噴霧を行うなどの方法がある。この２）の方法は特に好適に利用できる。
なお、予め加湿した冷却用気体の利用も熱容量が大きく能率的に冷却することができ好ましい。
【００７５】
このような、気体のブロウは先ずはブロウ面に対してできるだけ均一に行うことが必要であり、また、必要に応じ賦形体の特定位置に対し強弱をつけて行ってもよい。なお、均一にブロ−するためには、無数の孔あるいは多孔体から噴出させるようにした平板形状デバイスは好ましい。噴射ノズルは多数の孔を四方向けて開口するなどして、どの方向にも噴射するようにすることが好ましい。また単なる圧空ボックスの側面からの給気口であっても複数個にしたり、周囲を巡らすスリット状にするなどすることも好ましい。また、気体の排出についても同様に配慮することが好ましい
また、成形型を集積した多数個取りの場合も、どの賦形体に対してもできるだけ同一の処理がなされるように配慮することが必要であり、上記のような平板デバイスは好ましく、また単なる給排気口の場合ならばスリット状にしたりあるいは複数個を配置し、ノズルの場合ならば数多く用いることが好ましい。
【００７６】
なお、本発明においては、上記の加熱冷却気体は多くの場合、高速の気流が賦形体に接触し加熱冷却し、該表面（界面）は間接的に加熱冷却されることになる。秒単位でこの操作をおこなう一方成形材料の熱浸透率は一般的に小さいので該表面と賦形体裏面との間には大きな温度傾斜が生まれている。本願においては、熱処理温度あるいは離型温度は熱処理温度等は該表面温度で表すことするが、真の材料温度とは乖離し、該表面層材料、成形条件、材料厚みによりその適正温度が変わることに留意する必要がある。                    
【００７７】
温度パーターンの制御
本発明では、上記の１）背後層の設定温度、２）賦形体裏面への加熱手段、３）賦形体裏面への冷却手段を主要な手段として、成形に必要とする該表面温度の温度サイクル（後述の温度パターン）を形成させ遂行する。そして、各手段の適用条件の組み合わせを最適にして最適最高速の成形サイクルを実現することができる。   
【００７８】
熱成形サイクルの該表面（賦形体との界面）の温度変化を制御する第１の手段は成形型に付加した温度調節機構により背後層温度を特定の定常温度（Ｓ）になるように調整または制御することである。通常は付加した前述の温度調節機構によってこれを行うが、該表面温度が所定の最高温度(頂点)及び最低温度(底点)を繰り返すように特定温度を選択する。しかしこの定常温度Ｓは該温度調節機構のみによって決らず、前記の加熱冷却の強弱条件とバランスして決まる。しかし、この定常温度の該表面温度への反映は表面層の厚みが小さいときは大きく、厚みが大きいときは小さい。またそれは表面層のα値が大きい時は大きく、α値が小さい時は小さい。またそれは背後層材料のｂ値が大きい時は大きく、ｂ値が小さい時は小さい。                      
【００７９】
第２の制御手段は該裏面への加熱手段の要素群の制御である。加熱気体についてはその温度、適用時間、流速、圧力、風量等、又赤外線照射についてはその強さ、適用時間、照射距離等の例を挙げることができる。なお、前者については湿度等も挙げることができ加湿や、過熱蒸気利用等も挙げることができる。表面温度のサイクルを観察し最高温度が低ければ加熱条件を強めた設定にすれば良い。なお、加熱を強めて頂点を上昇させると底点も上昇し、次のサイクルで更にある程度頂点が上昇していくことは留意して調整する必要がある。
【００８０】
第３の制御手段は該裏面への冷却手段である冷却用気体の要素群の制御である。具体的には冷却用気体の温度、適用時間、流速、圧力等を挙げることができる。またこれに加えて加湿、水噴霧の併用なども挙げることができる。表面温度のサイクルを観察し最低温度が高ければ冷却条件を強めた設定にすれば良い。なお、冷却を強めて底点を降下させると、次のサイクルで頂点もある程度降下していくことは留意して調整する必要がある。
【００８１】
以上三つのグループの手段（要素）を特定の条件の組み合わせとして選ぶことにより最適あるいは最速の成形サイクルを実行することができる。また、背後層の温度Ｓに注目して最適あるいは最速となる成形サイクルの設定条件を容易に発見することができる。端的に説明するならば、温度Ｓを高くすれば、加熱気体による温度、接触時間等の加熱条件は控えめでもよいが、冷却条件は強く設定しなければならず、この温度Ｓ設定を低くすればこれらは逆になる。また、加熱冷却の強さのバランスが適当でない場合は、成形サイクルの繰り返しと共に背後層温度は自動的に調整されて定常状態になる。そうして、このようにして発見された温度Ｓになるように予め背後層温度を調整して生産を開始すれば最短で定常状態となり、場合によっては最初から定常状態で操業ができる。  
【００８２】
制御の方法は発見された各要素の条件を手動設定し、固定的なパターンとして操業運転してもよく、各要素の状態変動を手動で他に要素条件設定へ手動で反映させてもよい。しかし、何れかの要素の変動を自動的にフィードバックさせ他の要素の条件を自動的に調整すれば環境温度等不足の変動にも対応できて好ましい。
【００８３】
以上のようにして、背後層の温度Ｓの設定を調整し、次の（１）（２）、
（１）；賦形体裏面への高温気体の接触及び又は赤外線照射による加熱，
（２）；賦形体裏面への冷却用気体流の接触による冷却、
の少なくとも一つの手段を用い、その適用条件を調整することにより、成形型の表面温度を成形サイクル中において所定の最高温度（頂点温度）と所定の最低温度（底点温度）が得られるようにし、且つ両者を一定の値として繰り返すように制御し、この温度サイクルの中で所定のパターン（後述）の賦形から離型までのプロセスを繰り返す連続熱成形が行われる。
【００８４】
熱成形の温度パターン
上記の加熱手段により、シートの予熱温度以上の温度の熱処理が行われるが、この熱処理（すなわち配向の熱固定）のためには、賦形体が接した成形型表面温度が（成形材料のＴｇ＋５０℃）以上、望ましくは（成形材料のＴｇ＋６０℃）以上である時間を経過する必要があり、この温度に達しない場合は熱処理効果がない。またこの表面温度は、成形材料のＴｍ以下で望ましくは（Ｔｍ−３０℃）以下の温度であることが必要であり、この温度を超える場合は、材料が白化あるいは溶融してしまう。このような熱処理を伴う繰り返し連続熱成形の典型的パターンとして図に３パターンを示し、これらについて順次説明する。なお、本発明に利用できる方法はこれらに限定するものではなく、本発明の温度サイクルの中で任意に賦形と離形を行うことができ、これらの変形、一部混合など様々なパターンが考えられる。
【００８５】
図３に示す温度軌跡はパターンＡで、背後層温度を最高表面温度と最低表面温度との間となるように設定し、賦形体裏面から加熱に続いて冷却ブローを行う方法である。図４の温度軌跡はパターンＢで、背後層温度を最低表面温度ないしはそれ以下になるように設定し、賦形体裏面から加熱を行う方法である。図５の温度軌跡はパターンＣで、背後層温度を最高表面温度又はそれ以上になるように設定し、賦形体裏面から冷却を行う方法である。                         
【００８６】
なお、パターンＡ、Ｂ、Ｃの各図は連続繰り返し成形中の表面温度（賦形体があるときは界面）の変化を概念的な模式図として示したものである。実際のプロセスではこのような滑らかな曲線ではなく、少なくとも賦形と離形に際してはかなりの跛行がある。パターンの軌跡では、太線部分が賦形体が成形型表面と接触した状態を、細線部分は賦形体が除去されている状態を示し、また太点線は賦形材料を密着させたまま放置されている状態を示す。Ｓ線は背後層Ｐ点の定常温度（背後層温度）を示している。  なお図においては表現されていないが、実質的な賦形作用は太線または点線の最初の部分で短時間に完了し、それに続く太線部分又は点線部分で賦形体の昇温または温度降下がなされる。
【００８７】
パターンＡは成形型の該背後層温度を、該表面温度の所定の最高温度と最低温度の間で制御し、賦形と同時あるいは賦形後に、高温気体の賦形体裏面への接触および又は同裏面への赤外線照射により所定の最高温度に到達させる工程と、冷却用気体を成形体裏面に接触させ離型する工程からなるパターンである。
【００８８】
ａゾーンで賦形及び高温気体との接触が行われ、ｂゾーンでは冷却ブロウがおこなわれ、ｃゾーンでは賦形体の離型排出と新成形材料の配置が同時に行われる。なお、ａゾーンの賦形と高温気体接触は、両者を順次行ってもよいが高温気体により圧空賦形を行うかあるいは真空賦形を行いながら高温気体ブロウを行えばそれらを同時に始めることができ、又そのとき排気を行いながら圧空を行えばプロセスの効率は良い。
このパターンでは、最高温度への昇温は前出の加熱手段によりなされ、最低温度への
降下は前出の冷却手段によりなされ、背後層温度はこの両者をバランスさせる働きをする。
【００８９】
このａからｃまでの１サイクルの更なる詳細は図中で1〜5のように区分して示しているが、1では、背後層の高温により表面温度の自然回復がなされ、2では背後層温度と高温気体の両者により、3では高温気体のみにより界面温度が上昇する。また、4背後層温度と冷却ブロウの両者により、5では冷却ブローによってのみ界面温度が冷却されて離型可能な状態になる。
【００９０】
パターンＢは、成形型の該背後層温度を該表面温度の所定の最低温度ないしこれを下回る温度に設定し、賦形と同時あるいは賦形後に、背後層温度以上の高温気体の賦形体裏面への接触および又は同裏面への赤外線照射により加熱する工程と、次いで所定の離型温度に達するまで待って離型する工程からなるパターンである。このパターンでは、所定の最低温度への回帰が背後層からの冷却によって自動的になされる。
ａゾーンではパターンＡと同様に賦形と高温気体接触がなされるが、ｂゾーンでは放置するのみで背後層からの冷却を受け離型可能に達する。ｃゾーンではＡと同様に離型移動と新成形材料の配置が行われる。
【００９１】
パターンＣは、該成形型の該背後層温度を該表面温度の所定の最高温度ないしはこれを上回る温度に設定しておき、賦形を行って該表面温度の所定の最高温度への到達を待って冷却用気体流を賦形体裏面に接触させる工程、または該最高温度への到達後に賦形と同時あるいは賦形後に冷却用気体流を賦形体裏面に接触させる工程により該表面温度を所定の離型温度に到達せしめて離型するパターンである。 このパターンでは高温温度への回帰が該背後層から加熱によって自動的になされる。
【００９２】
ａゾーンでは、賦形を行って表面温度の所定の最高温度への上昇を待ち、ｂゾーンで冷却ブローが行われ、そしてｃゾーンで離型排出と新成形材料の配置が行われる。
なお、ａゾーンは極限まで短縮して行き、表面温度の最高温度への到達を待って賦形を行ってもよく、この場合は実質的にａゾーンはなくなる。そして、このとき通常の圧空賦形に続いて冷却ブロウする方法も望ましいが、一部の空気を排出しながら圧空賦形続ければ、賦形、熱処理、冷却一工程で進行しただちに離型でき非常に簡便で望ましい方法となる。
【００９３】
なお、上記の３パターンは典型的な態様を模式的に示したもので、これに限るものではなく、これパターンの境界型、混合型、変形型等は種々考えられる。たとえば、上記のパターンで、離型後の該表面に賦形体が存在しない期間に、該表面直接に気流を接触させて加熱冷却を補助支援すること行ったとしても、本発明を回避するものではない。
【００９４】
成形型の表面層材料として低いｂ値（０．１〜２）の材料を用いた場合は、賦形体との間で熱の授受が少ないことにより、（１）高温気体で容易に短時間で熱成型品を熱処理温度に昇温することができ、また（２）低温気体で容易に短時間で熱成型品の離型温度に冷却することができる。従って、Ａパターンの成形に適する。Ｂパターン、Ｃパターンを実行するときは背後層に大きなｂ値例えば７以上の材料を用い、表面層の厚さｔを小さくすれば望ましい設計となる。        
【００９５】
該表面層材料として中間的なｂ値（１〜１０）の材料を用いた場合は、Ａパターン、Ｂパターン、Ｃパターンいずれにも適し、Ａパターンではｔが比較的大きな場合でも比較的短時間に定常状態をつくり高速成形が可能である。また設計が適切であれば一つの成形型でこれらの成形パターンが自由に選択できる。
【００９６】
また、該表面層材料として高いｂ値（８〜２５）の材料を用いた場合は、背後層温度を高く設定したＡパターンが好ましく、またＣパターンが好ましい。
【００９７】
なお、上記のパターンで表面温度の軌跡をみるとき、最初の離型後次の賦形にいたるまでに成形表面温度が元の温度に完全戻るような状態であれば、定常状態として均一な成形品を連続生産できていることになる。完全に元に戻らない状態でも連続的に成形をすると最高温度と最低温度は共に次第に低下するか上昇するかして、時間の経過とともにいずれ定常状態に至る。 そして場合によっては適切な熱処理ができない状態になることもあるが、この場合は背後温度を変更し或いは加熱冷却の強弱を加減することによりこれを解消する。本発明では成形開始後実用的な短時間に定常状態を達成し、また成形開始と同時定常状態が得られる構成となっている。
【００９８】
＜各種の変形態様＞  
高温気体による圧空成形を行う場合は完全密閉で行ってもよいが、圧空ボックスから高温気体を適度に漏洩するようにすれば、気体流が生まれ熱伝達率を大きくすることができ賦形体および該表面温度をよりより速くより高くすることができ好ましい。具体的には圧空ボックスにリークのためのスリットを設けたり、レギュレータ、フローバルブ、チェックバルブ、ニードルバルブ、開閉バルブ等を設けることにより実施でき任意に好ましく利用できる。 例えば、低温あるいは高温の圧空に引き続き、バルブを操作して低圧あるいは無圧で高温気体あるいは低温気体を吹き付ける方法も実施できる。このときも高速の気流である方が効率的であるが、加熱の場合は周囲の空気を巻き込むことが無いようにある程度閉鎖された空間でおこなうことが好ましい（熱圧空の漏洩又は高温気体ブロウ）。
【００９９】
冷却用気体の適用関しては、できるだけ低温の気体を用い、できるだけ高速の気体流を賦形体裏面に接するようにすることが好ましい。このような気体の吹きつけは略閉鎖された空間で行ってもよいが、開放空間で周囲の空気を引き込みながら吹き付ける方法も効率的で好ましい。 あるいはベンチュリー管の原理を利用し周囲の空気を吸い込みながらブロウすれば圧縮空気の消費も少なくなり効率的で好ましい(ベンチュリー管)。
【０１００】
上記に説明した高速の高温あるいは低温の気体流を適用する手段として、成形型の面形状に略対応する形状の気体噴き出し（あるいは吸引）デバイスを賦形体に接近させて高速流を発生させる方法が好ましく採用できる。なお、このような気体流の高速化は、該表面層材料がｂ値１０以上の大きな値を有する場合、例えばアルミ、鋼、ＳＵＳ等の金属材料などの場合は特に必要性が高く望ましく利用できる（気体高速化デバイス）。  
【０１０１】
前述の成形パターンのＡ、Ｂ、Ｃにおいて、高温気体のかわりに、高温気体の適用と平行して遠赤外線あるいは近赤外線等の赤外線による加熱作用を利用することができ、具体的には、圧空ボックスの中に赤外線ラジエーターを設けておいて圧空と同時にあるいは、高温気体に吹き込み時に賦形体背面を加熱するようにしても良く好適に利用できる（赤外線照射）。
【０１０２】
熱成形法では通常、加熱オーブンあるいは熱盤接触等によりシートを熱成形適温に予熱するが、本発明の方法では予熱を行っていないシートを成形型の位置にセットして、高温気体、あるいは上記の赤外線ラジエーターを用いて予熱を行いながら賦形することができる。なお、高温気体を用いる場合は気体の温度に合わせて緩慢な速度で加圧する必要があり、また気体温度は高すぎないようにする必要がある。この方法も、仔細に観察すれば、シートの予熱がある程度先行して行われ、次いで賦形が同時進行し、次いでシート予熱温度以上の熱処理が行われるもので本発明の範囲を超えるものではない。これを例えば２８０℃の高圧空成形でおこなうこともできるが、ゆっくり且つ適正な速度で加圧する必要があり、急激に高温圧空を行えば材料は予熱不足のために破断してしまう。また加圧をゆっくりして高温に加熱しすぎたものは、伸びが失われまた成形不良となりまた白化などが発現してしまい、あるいは溶融してしまう。本発明に用いる材料は適正熱処理温度以上に予熱すると伸びが失われ成形不良となりまた白化などが発現してしまうので、成形材料は賦形中もある程度昇温してよいが厳密には賦形後に熱処理がなされなければならない。（予熱即賦形）
高温気体として過熱蒸気を通常の加熱空気の代わり用いることができ、乾燥過熱水蒸気、飽和過熱水蒸気いずれも熱容量が大きく効果的に該表面層あるいは賦形体を昇温させることができ好ましい。また条件設定により、その蒸発潜熱を利用できれば該表面層あるいは賦形体を効果的に冷却することができ好ましい。この冷却は、例えば過熱蒸気を用いて圧空を行い、途中でその圧力を下げ接触表面への結露を促し、次いで圧空を開放すれば、結露水は気化し効果的に冷却してくれる。さらにこの時、該表面層あるいは賦形体の冷却を１００℃まで終えるようにすれば、成形品に結露水をのこらないようにすることも容易で、優れた成形方法となる（過熱水蒸気の利用）。
【０１０３】
嵌合ダイあるいは雌雄型を用いて賦形し、賦形体を本発明の構造を有する雌雄いずれか片方の型（以下下型という）に残して他（以下上型という）を開けば、本文記載のとおり賦形体裏面に対して自由に加熱冷却を行うことができる。しかし特別な態様として、下型は本発明通りの構成とし、上型は気体ブロウのできる構造にし、両型を合わせるようにプレス賦形の後、上型を少し持ち上げるかあるいは取り去って、加熱気体あるいは冷却気体をブロウすることにより記述の自由な成形パターンを実行することができる。（雌雄型）
気体による加熱あるいは冷却の効率を高めるために、対象物表面でできるだけ高速の流れをつくり熱伝達率を高くすることは好ましい。そしてその手段の一つとして、
成形型の該表面と略相似形のガイドブロックとの間に狭い間隙をつくり、この間に気体を通すようにすれば容易に高速流をつくることができ、好ましい方法として用いることができる。そしてこの場合、ガイドブロックから気体を噴出させるようにしてもよく、またガイドブロックへ吸い込んで外部へ排出させるようにしてもよく、また両機構を併せ持つようにしてもよく、いずれも好ましい方法として用いることができる。
なお加熱あるいは冷却を均一に行うために、少なくとも気体を噴出させる場合は、噴出孔は複数であることが好ましく、又ガイドブロック材として多孔体を利用することも好ましい。 なお、このようなガイドブロックは、賦形後に賦形体裏面に近づけてもよいが、賦形の補助に用いるプラグアシストと兼ねてもよい。(気体流ガイド)
赤外線放射源の形状は、特に限定するものではなく、平面体にして賦形体の上空 に配置してもよい。しかし、赤外線照射の効率を高めて、あるいは均一に照射するために、成形型の該表面と略相似形の照射表面にして、賦形後に賦形体裏面表面への接近させまた離反するようにすることができ、好ましい方法として用いることができる。なお、このような照射体には気体のブロウあるいは排気機能を兼ね備えることもでき好ましい方法として用いることができる（ＩＲ接近ブロック）。 
【０１０４】
その他付記事項
上記のプロセスで得られた、本発明の成形品は、同材料シートの熱成形に比べ耐熱性が向上したものとなっており、少なくとも１０℃以上向上させることは容易であり、ホモのＰＥＴ材料の場合であれば耐熱８０℃以上にすることは容易であり、９０℃以上、あるいは１００℃以上、あるいは１２０℃以上、あるいは１４０℃以上とすることもでき、併せて透明性の高いものにすることができる。なお、ここでは耐熱性は、成形品を特定温度に加熱されたサラダオイル中に２分間浸漬して取り出し、肉眼判断で一見してわかる収縮変形の有無で耐熱性の判断とする。
【０１０５】
なお、本願に記載した表面温度については部位によるバラツキが想定されるが、成形型表面のうち成形品の有効部分が接する少なくとも１点の温度が記載の規定の範囲を満足させておればよい。また、複数の成形型を集積して成形を行う場合は必ずしも全ての成形型について管理あるいは制御する必要はなく少なくとも１つの成形型でこれを行えばよい。
【実施例】
【０１０６】
（実施例１）   
成形材料
共重合成分としてジエチレングリコール２モル％を含有し、エチレンテレフタレート単位が構成繰り返し単位の９８モル％を占めるポリエチレンテレフタレート樹脂を、ベント付き押出機にて樹脂温度２９０℃で溶融押出し、キャスティングロールで
引き取り冷却固化しシート成形した。得られた実質的に未延伸のシートを縦方向に２．５倍に１軸延伸し、厚さ０．２３ｍｍの延伸シートを得た。なお、このシートは延伸に際するヒートセット処理はおこなっていない。
【０１０７】
このシートにおける樹脂の極限粘度は０．６９ｄｌ／ｇ、ガラス転移転（Ｔｇ）は７５℃、融点（Ｔｍ）は２５３℃、複屈折率（Δｎ）は０．０４９、面配向度（ΔＰ）は０．０３７であった。
【０１０８】
成形型
円周に嵌合溝つきの大略半円球のカップ  (内形１００ｍｍφ、深さ３５ｍｍ)のキャビテイ型(外寸１１０×１１０×高さ５３ｍｍ)で、成形時の真空孔（排気孔）を備えた図２の１に示す形状のものを製作して使用した（表２）。これは、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の表面層は平均厚みを５ｍｍとし切削加工によりで製作し、またアルミ材（Ａ５０５２）の背後層（本体）も切削加工にて製作しこれに前者を嵌め込んで密着一体化したものである。
【０１０９】
そしてこのキャビテイを蛇管を内包したアルミニウム（Ａｌ５０５２）製の温調プレートに乗せ、蛇管には連続して熱媒を通す図２の構成とした。なお成形型にはカップ底部に近い側面の成形層表面と、同じ部分から内部へ１５ｍｍの位置にそれぞれ熱電対を配置し温度を計測した。また、温調プレートはカップ底部から１８ｍｍ下層に位置する構成とした。
【０１１０】
成形方法
この成形型装置を枚葉の真空圧空成形機（浅野研究所製）に装着し成形を行った。
上記成形材料をオーブンで８秒保留しシートを８５℃に予熱し、該表面を（Ｔｇ＋５０℃）以上である１８０℃に予熱しておいた成形型の上に移動させ、４秒間真空圧空賦形を行って離型した。圧空には約３０℃で元圧０．４ＭＰａの圧縮空気を用い、圧空ボックスは０．１５ＭＰａの排気弁を装着し、一定圧で圧空と同時に排気がなされるようにして、大きな気流により強力な冷却がなされるようにした。離型時の該位置の表面（賦形体との界面）温度は１６０℃まで低下していた。
【０１１１】
成形結果
成形品は透明で良好な形状をしており、加熱オイルに浸漬するテスト行った結果からは、少なくとも１２０℃では変形が無く耐熱性の高いものであった。ちなみに延伸を行っていない同樹脂のシートはこのような成形方法では成形品は得られないが、通常の熱成形法による成形品の耐熱性は約６５℃であった。  
本方法では、材料シートの賦形と加熱と冷却が殆ど同時になされ、４秒間という驚異的な短時間に効果的な熱処理を伴う成形が可能であることを確認した。
【０１１２】
連続成形性の確認
更に連続成形を近似的に模して、上記成形品を成形型に真空固定し、上記の条件の高温圧空と、表面（界面）温度回復待ちの繰り返しテストを行った結果、［４秒圧空１１秒待ち］のサイクルでは、約５分という短時間で定常状態となり表面頂上温度は１６５℃となり安定した。なお、実際の連続成形における材料交換は上記待ち時間の中で行うことができるので１サイクル１５秒となる。
【０１１３】
この定常状態でも有効な熱処理を伴った熱成形が可能である。しかし上記の１８０℃設定で成形することを望むならば背後温度の設定を１５〜２０℃程度を上昇させて実現することができる。  本成形型はその設定調整も容易に迅速行うことができる。また、この材料を使う場合には、該層の厚みもっと小さくして、待ち時間、及び定常化時間をもっと短縮をはかることは可能である(パターンＣ）。
【０１１４】
（実施例２）
成形材料
実施例１に用いたものと同じものを用いた。
【０１１５】
成形型
実施例１に用いたものを用い、この成形型を実施例と同じ温調プレートに乗せ、同じようにして温度計測を行うようにした。
【０１１６】
成形装置
実施例１に使用した成形機に、高温の加熱空気を製造する装置を特別に付加してこの装置を経由して成型機の圧空用空気を圧空ボックス導入するようにし、更に圧空ボックス内の天井には電熱ヒーター内蔵のスチール製多孔板を設け、この多孔板を通じて加熱空気が賦形体裏面に向けて排出されるようにした。またこれとは別に外部から元圧０．７ＭＰａの圧縮空気を同ボックス内部に導き分散ノズルを通じて賦形体を裏面からブロウ冷却できる機構を付加した。なお、圧空ボックスには０．１５ＭＰａの排気弁を設置してあり一定圧を保ちながら排気がなされる。この冷却ブロウの機構は加熱気体導入のものとは全く別のものであり、圧空ボックスの閉鎖時も開放時も任意な時ブロウ冷却できるようにした。上記多孔板は導入気体の再加熱と同時に赤外線照射の働きもする。同板の赤外線放射率は約０．７５で成形型上面までの距離は約１００ｍｍである。 また成形型該表面の放射率は０．３程度と低く、ここで反射された赤外線は再度賦形体加熱に寄与しているものと思われる。
【０１１７】
成形方法 
上記成形材料をオーブンで８秒保持して８５℃に予熱し、該表面温度１６７℃の成形型の上に移動させ、加熱空気で３．５秒間真空圧空賦形を行い、次いで圧空ボックスを上昇させながらノズルから空気ブロウ冷却を４．５秒行い離型した。圧空中にボックス内は２９０℃に達した。また離型時の表面（界面）温度は１６３℃まで低下していた。なお、用いた加熱空気は、３５０℃設定の気体加熱装置を経由し、３５０℃の該多孔板を通じて圧空に供した。 なお、高温多孔盤からは赤外線照射がなされ、又賦形体の昇温には補助的に貢献しているものと思われる。
【０１１８】
成形結果
成形品は透明で良好な形状をしており、実施例１と同様の耐熱テストの結果からは、少なくとも１２０℃の耐熱性があった。  
本方法では、材料シートの賦形と兼ねた加熱を３．５秒、冷却を４．５秒という驚異的な短時間で効果的な熱処理を伴う成形が可能であることを確認した。
【０１１９】
連続成形性の確認
実施例１と同様に、上記結果をもとに連続成形を近似的に模した繰り返し加熱冷却テストを行った結果、［３．５秒加熱、４秒冷却、２．５秒待ち］のサイクルでは頂上温度、冷却温度共に上昇する傾向があったので少し条件修正を行った。
その結果、［３秒加熱、４秒冷却、２秒待ち］という設定にしたところ１分以内に定常状態の温度曲線となった。定常状態の頂上温度は１８９℃、冷却温度は１５０℃であり熱処理と離型には十分な温度である。また待ち時間の２秒は、実際の連続成形における成形材料交換を想定したもので、１サイクルは９秒となる(パターンＡ)。
【０１２０】
（実施例３）
成形材料
実施例１に用いたものと同じものを用いた。
【０１２１】
成形型
表に示す構成のものを、実施例１と形状同寸のものを製作して使用した。アルミ粉含有エポキシ樹脂は日新樹脂製ＲＴ−４６１（表１に示す）を用い、これをアルミニウム本体にキャスティングする方法で一体化した。この成形型を実施例１と同じ温調プレートに乗せ、同じようにして温度計測を行うようにした。  
【０１２２】
成形装置
実施例２に用いた成型機を用い、同じ装置構成とした。
【０１２３】
成形方法
実施例２と同じ方法で行った。上記成形材料をオーブンで８秒間保持して８５℃に予熱し、成形面を１４５℃に予熱しておいた成形型の上に移動させ、加熱空気で５秒間真空圧空賦形を行い、次いで圧空ボックスを上昇させながらノズルから空気ブロウ冷却を５秒行い離型した。圧空中にボックス内は３２８℃に達した。また表面（界面）温度は１８６℃に達した後１４６℃まで冷却され離型されている。なお用いた加熱空気は，４００℃設定の気体加熱装置を経由し、４００℃の該多孔板を通じて圧空に供した。
【０１２４】
成形結果
成形品は透明で良好な形状をしており、実施例１と同様の耐熱テストの結果からは、少なくとも１２０℃の耐熱性があった。  
本方法では、材料シートの賦形と兼ねた加熱を５秒、冷却を５秒という驚異的な短時間で効果的な熱処理を伴う成形が可能であることを確認した。
【０１２５】
連続成形性の確認
実施例２と同様に、上記結果をもとに連続成形を近似的に模した繰り返し加熱冷却テストを行い、そして若干補正を行った結果、［３秒加熱、１秒待ち、５秒冷却、１秒待ち］というサイクル設定では１分半程度で温度曲線は安定な定常状態となった。このときの頂点温度（最高温度）は約１７８℃、底点温度（最高温度）は約１４２℃で安定しており、熱処理と離形を行うには十分な温度である。また待ち時間の２秒は、実際の連続成形における成形材料交換時間に想定できるので、１サイクルは１０秒となる。
（実施例４）   
成形材料
実施例１に用いたものと同じものを用いた。
【０１２６】
成形型
実施例１と同形状、同寸法のも表に示す構成にて製作した。  先ず、成形表層より０．３ｍｍ削り込んだ寸法の背後層（本体）をアルミ材（Ａ５０５２）で切削加工により製作し、内面に強力な改質エポキシ系接着剤を薄く塗布し、これに対して結晶核剤作用物質を含んだ結晶性ポリエチレンテレフタレート樹脂シート、いわゆるＣＰＥＴ用シート（東洋紡製、厚み０．５ｍｍ）を真空圧空成形して一体化した。この表面層の厚み平均して０．３ｍｍに仕上がった。なお、真空圧空は１０分間続け、成形材料の結晶化と接着剤の固化を十分に行った。また当然ながら必要な場所には真空孔を設けた。この成形型を加熱プレートに乗せて真空圧空成型機に装着した。
【０１２７】
成形装置
実施例２に用いた成型機を用い、同じ装置構成とした。 
【０１２８】
成形方法 
実施例２と同じ方法で行った。上記成形材料をオーブンで８秒間保持して８５℃に予熱し、成形用表面を１２８℃に予熱しておいた成形型の上に移動させ、加熱空気で６秒間真空圧空賦形を行い、次いで圧空ボックスを上昇させながらノズルから空気ブロウ冷却を９秒行い離型した。圧空中にボックス内は３３１℃に達した。また表面（界面）温度は１７５℃に達した後１１７℃まで冷却され離型されている。なお用いた加熱空気は，４００℃設定の気体加熱装置を経由し、４００℃の該多孔板を通じて圧空に供した。
【０１２９】
成形結果 
成形品は透明で良好な形状をしており、実施例１と同様の耐熱テストの結果からは、少なくとも１２０℃の耐熱性があった。  
本方法では、材料シートの賦形と兼ねた加熱を６秒、冷却を９秒という驚異的な短時間で効果的な熱処理を伴う成形が可能であることを確認した。
【０１３０】
連続成形性の確認 
実施例２と同様に、上記結果をもとに連続成形を近似的に模した繰り返し加熱冷却テストを行い、そして若干補正を行った結果、［背後層温度１２４℃、５秒加熱、１秒待ち、８秒冷却、１秒待ち］というサイクル設定では４分程度で温度曲線は安定な定常状態となった。なおこの定常状態では背後層温度は５７℃、頂点温度は１９１℃、底点温度は１４１℃となりほぼ一定に安定しており一定温度のサイクルが続いた。また待ち時間の２秒は、実際の連続成形における成形材料交換時間に想定できるので、１サイクルは１５秒となる。
（実施例５）
成形材料
実施例１と同じものを用いた。
【０１３１】
成形型
表に示す構成のもので、実施例１と形状同寸のものを製作して使用した。純エポキシ樹脂は日新樹脂製ＣＥＰ−７を用い、実施例３と同様にして製作し、実施例１と同じ温調プレートに乗せ、同じようにして温度計測を行うようにした。  
【０１３２】
成形機及び関連装置
実施例３と同じものを用いた。ただし圧空ボックスの排気弁は０．３ＭＰａ設定のものとした。
【０１３３】
成形方法および成形条件 
材料シートをパターンＢで成形した。具体的には材料シートをオーブンで８秒間保持して８５℃予熱し、迅速に成形型上に移動させて圧空ボックスを閉鎖させるとほぼ同時に高温高圧の圧空気体をボックス内に導いた。この高温高圧気体は、０．４ＭＰａの圧縮空気を４００℃に設定した空気加熱装置と４００℃の該多孔板を通過させて供給した。圧空に際して高温気体の一部漏洩し、その内部は３３０℃、０．２５ＭＰａとなった。この操作で圧空と真空引きをほぼ同時に作動させ、次いで４秒間の圧空を行い、圧空ボックスを開放して１０秒間そのまま待って真空を解除して成形品を離型させた。 なお、温調プレートのジャケットには熱媒を常時通じ、表面層の表面が安定して１００℃となるようにして一連の操作を行った。該表面温度の最高温度は１７０／１６５℃（底面／側面）、離型時温度は１３０／１３０℃ （底面／側面）であった。 
【０１３４】
(成形結果)
得られた成形品はシワやタルミがなく嵌合溝等の細部まで精密に良く成形されていた。また、成形品には、くもり、乳白化が全くなく透明性に優れる。この成形品は、耐熱性が１１０℃であった。  圧空賦形と昇温加熱処理が殆ど同時に行われ、次いで時間待ちするだけで冷却され、合計１４秒という短時間で成形できることを確認した。
【０１３５】
連続成形性について
上記各実施例と同様にして連続成形性は確認でき、また実際の連続成形が可能であることは明らかである。
【０１３６】
【表２】
2011245651.tif 000004
【０１３７】
（比較例１）  
先行技術である特公平５−４５４１２号公報の提案する方法を検証するために下記内容のテストを行った。
成形型をアルミニウム（Ａ５０５２）の単体構造とし、実施例１と同形状同寸法のカップ成形用キャビティ型を製作し、実施例１に使用し温調プレート上に乗せて固定しキャビティ型を温度制御できるようにした。成形材料は実施例１に用いたものと同じものを用いた。成形装置は、実施例２に使用にしたものを使用したが、圧空ボックスには必要により加熱気体を導入するようにし、また排気弁などないものとした。なお、またボックス閉鎖時に空気漏れ防止のシールを設けたもので、公知の方法どおり圧空成形するようにした。  次の各方法について調べてみた。
１）材料シートをオーブン中に８秒間置いて８５℃に予熱し、キャビテイ表面温度を１９０、２２０、２４０℃に調整してあるキャビテイ上に移動させ、およそ３０℃の圧縮空気を用い０．４Ｍｐａの圧力で１分間（非能率な時間であるが熱処理のための十分時間をかけて）の圧空賦形を行いそのまま離型する試みを行った。表面温度が１９０℃、２２０℃に調整したものはいずれも離型に際して収縮変形してしまった。また２４０℃に調整して行ったものは白化しそして破損してしまった。この結果から、少なくも用いた材料では良品が得られないことがわかった。 
２）次いで、キャビテイ表面温度を低温３０及び６０℃に調整して、上記同様の条件で圧空賦形を行い、次いで圧空ボックスを開放しながら２２０℃の熱風を１分間吹き付けた後に離型する試みを行った。３０℃及び６０℃調整のものはいずれものも良好な成形品となっていたが、耐熱性試験の結果その向上は全くなかった。この熱処理可能温度の上限に近い高温度の熱風を用いても少なくとも短時間には熱処理がなされないことがわかった。なお、２２０℃の加熱空気は、元圧０．７ＭＰａの圧縮空気を２２℃設定の加熱装置を経由し２２０℃の該多孔盤を通じて放出するようにした。
３）上記公報には記載も示唆もないが、敷衍して表面温度をある程度高温にして２）と同じ条件で賦形し、同条件で熱風ブロウする試み行ってみた。
表面温度を８０℃、１００℃、１２０℃と高くした場合には離型に際して激しく収縮変形してしまった。  また、１４０、１６０、１８０℃とした場合は、離型に際して程度の成形形状は保持したものであったが、変形やシワなどの発生があり良品ではなかった。しかし、これら中で１６０℃、１８０℃設定の成形品は耐熱性試験では耐熱性は向上してるとみなすことはでき、特に１８０℃設定のものは１２０℃の試験でも成形時の状態以上には変形の悪化はしなかった。                 
【０１３８】
以上３件の検証テストの結果からは、本公報の提案する熱処理の方法は、少なくともテストした延伸ポリエステル材料に適用できる方法ではない。
良好な良品を得るには本発明の如く少なくとも賦形体を冷却して離型するプロセスが必要である。
（比較例２）
先行技術である特公昭５９−０５１４０７号公報の方法及び敷衍して考えられる方法を検証するために下記内容のテストを行った。
【０１３９】
熱成形の成形型として最も汎用されるアルミニウム材（Ａ５０５２）の単体構造とし、実施例１と同形状同寸法のカップ成形用キャビティ型を製作し、実施例１に使用し温調プレート上に乗せて固定しキャビティ型を温度制御できるようにした。
成形材料は実施例１に用いたものと同じものを用いた。
【０１４０】
成形装置は、実施例１に使用にしたものを使用したが、シートの直接加熱方式の定法通りに、プレス天板下に熱盤をセットし熱盤からの空気により圧空賦形すると方式とした。従って上部の圧空ボックスはなく、また公知の定法に従い、キャビティ型を収納した下部ボックスの周縁にはシール材を取り付け、熱盤で封鎖して圧空を行う時に空気漏れがないようにして成形試験を行った。
【０１４１】
材料シートを所定の各温度に調整してある熱盤と下部ボックスの間に挟み、この熱盤に真空圧接して予熱し、次いでこの熱盤を通じて通常の圧縮空気を送り表面温度を６５℃に調整にしてあるキャビテイ型で圧空賦形を行い離型した。
この時の熱盤温度は１００℃、１５０℃、１８０℃，２２０℃とし、真空圧接時間はいずれも１０秒間とした。なお、キャビティ表面温度の６５℃は、材料ＰＥＴのＴｇ（８０℃）以下の温度であり、離型時の収縮を回避できるように材料を十分冷却できる温度である。圧空賦形は、通常の圧縮空気を用い０．４ＭＰａの圧力で２秒間で、ほぼ参考公報に示されている条件どおり行った。
テストの結果、
ａ）熱盤温度１００℃のものは、良好な形状の成形品となったが、７５℃の温水浸漬で激しく収縮し耐熱性の向上は全くなかった。圧空に際して表面温度は瞬間的に７１℃に達したが圧空開放時（離型時）は約６６℃になっていた。この表面昇温は熱処理には不十分である。
ｂ）熱盤温度１５０℃と高くしたものは大きなネックインが入ってしまった。そこで追加試験として同樹脂で延伸倍率のみ低くした材料（延伸２．０倍）※を用い同様に成形しものは激しく白化してしまった。このものは 圧空に際して表面温度は瞬間的に９３℃に達したが圧空開放時（離型時）は約６９℃になっていた。この表面昇温は熱処理に不十分である。
【０１４２】
ｃ）熱盤温度１８０℃と更に高くしたてテストが、２．５倍延伸品は大きなネックインが入ってしまった。そこで追加試験として、このもので熱盤への接触予熱時間を、３秒、１秒、０．５秒と順次短くしてみたが結果は同様であった。
【０１４３】
また、同樹脂の延伸２．０倍延伸シートの成形品は激しく白化し、また厚みムラのあるものとなってしまった。 圧空に際して表面温度は瞬間的に９３℃に達したが圧空開放時（離型時）は約６９℃になっていた。この表面昇温はこれでも熱処理には不十分である。なお表面温度の変化は、昇温は主として予熱シートのも熱によるもので、この熱はただちに成形型に拡散し、圧空空気の運ぶ熱量は大きくなかったことを意味する。
＜※註、実施例１の材料シートに用いたものと同じ樹脂で、同様に溶融押出してシート成形し、同様に１軸延伸したもので、延伸倍率は２．０倍、厚み０．２３ｍｍのもので延伸に際するヒートセット処理の行っていないものである。なおこのシートの複屈折率（Δｎ）は０．０１３、面配向度（ΔＰ）は０．０１１であった。＞
ｄ）熱盤温度２２０℃のものは、成形品にネックイン状の大きな亀裂が入ってしまい製品となるようなものではなかった。 因みに、表面温度は９０℃に達したが直ちに低下し圧空開放時（離型時）は約７０℃となっていた。この表面温度の昇温は熱処理には不十分である。
【０１４４】
この結果からは、引用公報記載の方法は少なくともテストに用いた成形材料の熱処理成形には適切な方法ではないことは明かである。また、熱盤により材料シートを予熱し、そのままの位置で熱盤を通ずる空気により圧空成形を行う方法は公知の方法であり、この方法では空気は熱盤を通るとき期せずして加熱されて加熱空気による圧空が行われることになる。しかしながら、（１）表面温度の一時的昇温は予熱された材料によるもので、加熱気体による表面温度昇温の効果は殆どなく、また（２）圧空温度を高くすべく熱盤温度を高くすると適切な成形がなされなくなる。従って、こうした公知の方法では、本願の期待する熱処理を伴う成形は実現できず、またこれを敷衍して考えてもその実現は容易ではない。  
（比較例３）        
比較例２の公熱盤予熱圧空成形法を敷衍して下記の種々の方法を試みた。成形型の材料として硬質発泡ウレタンフォーム材（サンモジュール３３  三洋化成製  熱浸透率ｂ値０．７）を用い、比較例２のものと同形同寸法の成形型を製作し同様に温調プレート上に設置し、比較例２に用いた成形装置をそのまま用いた。なおこの材料は機械加工が容易なことからテスト用あるいは小数成形の熱成形型に用いられているが、この熱浸透率ｂ値が０．７と小さく熱が蓄積しすやく高速の連続成形には向かないとされている。
１）比較例２に準じた成形試験
ａ）熱盤温度１００℃の試験結果は、比較例２と同様に、良好な形状の成形品となったが、同様に７５℃のサラダ油浸漬で激しく収縮し耐熱性の向上は全くなかった。
なお、１０秒間の圧空中に表面温度は主要部平均で７８℃に達し７１℃に低下したとき圧空が開放され、その４０秒後の離型時には全ての部位が７０℃以下になっていた。
【０１４５】
ｂ）熱盤温度１５０℃の試験結果は、比較例２と同様にネックインキレツが発生したので、同様に成形材料を２．０倍延伸のものに変更して成形した。このものも同様に成形品の形状は保っているものの白化し製品としては不適であった。この後者の１０秒間の圧空中に表面温度は９２℃に達し８０℃に低下したとき圧空は開放され、そのご４０秒後の離型時には全ての部位が７０℃以下になっていた。
【０１４６】
ｃ）熱盤温度１８０℃の試験結果は、比較例２と同様にネックインキレツが発生したので、上記同様に成形材料を２．０倍延伸のものに変更して成形した。この後者の１０秒間の圧空中に表面温度は１０６℃に達１０２℃に低下したとき圧空は開放され、そのご４０秒後の離型時には全ての部位が７５℃以下になっていた。成形品は収縮変形し、また激しく白化したものであった。
ｄ）熱盤温度２２０℃試験結果は、比較例２と同様にネックインキレツが発生したので、上記同様に成形材料を２．０倍延伸のものに変更して成形した。しかしこのものは激しく白化しまた多数の孔があき成形状態にならなかった。
【０１４７】
この結果からは、本公報記載の方法は少なくともテストに用いた成形材料には適切な方法ではない。  なお、本成形型の表面温度調整に関しては、温度バラツキが大きく、また安定になりにくく、高温部位がおよそ６５℃程度の時を見計らって成形をおこなった。
２）この成形型の温度特性について調べてみた。
この成形型で表面温度を高温にして圧空賦形を行うこと狙いに、下記を試みた。
【０１４８】
Ａ）１００及び１２５℃の温度に調整したプレートに常温の成形型を乗せて加熱したとき、それぞれ表面温度の昇温定常化には約６０、９０分と極めて長い時間を要した。
【０１４９】
Ｂ）このときの表面温度の下部、中位、上部の平均はそれぞれ５０、６２℃で、部位による大小の温度差がいずれも２０〜２５℃と大きい値であった。そして加熱プレートとの温度差は非常に大きくなり、部位によっては７１℃にも達していた。
【０１５０】
Ｃ）上記は静止した空気での値であるが、環境の影響を調べてみたところ、空調機による気流、熱盤による放射熱等により変わり、また温度バラツキが更に大きくなった。
【０１５１】
Ｄ）表面温度を平均１００℃以上の設定にする試みを行った。しかしプレート温度を型材の耐久耐熱温度（８０℃）を遙かに超える１８０℃以上の設定にしてもそれわ達成することはできず型を損傷してしまった。
この２）のテスト結果から、次の結論を導くことができる。  
【０１５２】
このようなｂ値の小さな材料を用いた成形型では表面温度調整に関して；
ａ）自由な温度設定がしにくく、特に高温設定ができない。
【０１５３】
ｂ）昇温安定化に非常に長い時間を要する。
【０１５４】
ｃ）部位による温度バラツキが大きい。
【０１５５】
ｄ）環境条件の影響を受けやすい。
以上１）２）のテスト結果からは次の結論を導くことができる。
【０１５６】
ａ）公知の圧空成形条件では熱処理を伴う成形が実現できない。
【０１５７】
ｂ）圧空時の熱処理温度到達を容易にするために、表面温度を高温に
設定しよとしても任意の高温設定ができない。
【０１５８】
ｃ）仮に設定可能範囲で熱処理可能な材料を選ぶことができたとして
も、能率的連続成形には不都合である。
【０１５９】
ｄ）大きな温度バラツキは均一で欠陥のない製品づくりの障害となる。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
（本発明の効用）
適度な延伸配向を行ったポリエステル系樹脂シートを熱成形過程において熱固定を行うことにより、耐熱性、透明性、剛性等の高い熱成形品が得られるが、その成型品を、
(１)  高温の熱処理を伴う熱成形が容易にできる。
【０１６１】
(２)  容易に高速で安定した連続成形を実現できる。すなわち背後層温度の調整により最短サイクルを容易に実現でき、その調整が容易に短時間に行うことができる。すなわち、成形材料、高温気体の温度や接触の条件、冷却気体の温度や接触条件等により加熱プロセス、冷却プロセス等の時間が大きく変わるが、境界温度サイクル等をモニターしながら、背後層温度を上下させることにより加熱時間と冷却時間のバランスをとりサイクル時間を最短にすることができる。
【０１６２】
(３)  短時間にヒートアップして生産開始ができ、また連続成形開始後、も短時間に定常状態を実現し品質不良品を最少にすることができる。   
【０１６３】
(４) 一つの成形型で、ＡからＣパターン（混合パターン、変形バーン含む）まで任意の成形パターンを、装置や製品設計に合わせ選ぶことができる。
【０１６４】
(５)  均一な加熱冷却ができ  高品質な熱成型品が得られる。
【０１６５】
(６)  高温の火傷しやすい材料に対しも、火傷や曇りのないきれいな成形品が得られる（特に  Ａパターン、Ｂパターン）。
【０１６６】
(７)  気体加熱装置、あるいは気体冷却機構を有しないあるいは機構しか有しない成形機でも、高速の熱処理成形が実現できる（Ｃパターン）。
【０１６７】
(８)  成型機をシートの予熱オーブンを有しないコンパクトな装置にして利用することもできる。
【符号の説明】
【０１６８】
１  成形型本体        ２  成形用表面層      ３  真空孔  
４  導気孔            ５  熱媒通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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