(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー材料のシートの成形装置において、
第一金型半部を有し、該第一金型半部は第一内部空間を形成する底壁および第一側壁を備え、第一側壁は第一縁部を備え、
第二金型半部を有し、該第二金型半部は第二内部空間を形成する頂壁および第二側壁を備え、第二側壁は第二縁部を有し、第一および第二半部は前記第一縁部と第二縁部との間でシートを選択的にクランプして、これらの縁部の間でシートを成形し、ここで、シートは第一および第二内部空間のうちの一方の内部空間内に真空吸引され、
前記第一縁部は、シートの縁部を形成するための少なくとも一部は曲面を有する輪郭を有し、
前記輪郭はシートによって形成される水平面より上方または下方に配置されているため、前記第一縁部は水平面より上方または下方にあり、
金型半部がともにクランプされるとき、第一縁部の輪郭は種々の点でシートと接触し、
前記第二縁部は前記第一及び第二半部の間にシートを容易にクランプするために対応する輪郭を有し、
第一および第二内部空間のうちの一方の内部、シートの上部あるいは下部の半部に配置されたファンを有する冷却機構と、
第一および第二内部空間のうちの一方の内部空間内へのシートの吸引深さを検出するための、第一および第二半部のうちの一方の半部に取付けられた検出機構とを更に有し、
前記シートは周縁部および視界領域である中央部を有し、
シートの視界領域を歪ませることなくポリマー材料のシートの中央部を水平面より上方または下方に有する曲面に成形することを特徴とするポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項２】
前記シートは周縁部および中央部を有し、前記第一および第二縁部は、前記中央部が第一および第二金型半部から間隔を隔てるようにしてシートを選択的に支持することを特徴とする請求項１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項３】
前記第一縁部はシートの縁形状を形成する輪郭を有し、第二縁部は第一半部と第二半部との間でシートをクランプできる対応輪郭を有することを特徴とする請求項１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項４】
前記第一半部と第二半部との間でシートをクランプするため、第一縁部は前記底壁に対して傾斜しており、第二縁部は第一縁部の傾斜に対応する形状になっていることを特徴とする請求項１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項５】
前記シートの周辺部を所望形状にトリミングするためのトリミング機構を更に有することを特徴とする請求項１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項６】
前記トリミング機構は第一および第二半部のうちの一方の半部の周辺部の回りに配置された複数のブレードを有し、該ブレードは、第一半部と第二半部との間でシートがクランプされたときにシートの周辺部をトリミングすることを特徴とする請求項５記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項７】
前記冷却機構は少なくとも１つのファンを有していることを特徴とする請求項１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項８】
前記検出機構は、第一および第二内部空間のうちの一方の内部空間を横切ってレーザ光のビームを発生する、第一および第二半部のうちの一方の半部に固定されたレーザと、第一および第二内部空間のうちの一方の内部空間内での前記ビームの遮断を検出するセンサとを有することを特徴とする請求項１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項９】
前記第一および第二半部のうちの一方の半部により支持された保持機構であって、シートを、第一および第二半部のうちの他方の半部の第一および第二縁部のうちの一方の縁部に接触するように押圧する保持機構を更に有することを特徴とする請求項１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項１０】
前記保持機構は、
第一および第二半部のうちの一方の半部のキャビティ内に摺動可能に配置された保持ピンであって、第一および第二縁部のうちの一方の縁部の開口を通って摺動できるピン部分を備えている保持ピンと、
ピン部分が前記開口を通って外方に延びるように保持ピンを押圧するための、前記キャビティ内で作動するように配置されたスプリングとを有することを特徴とする請求項９記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項１１】
ポリマー材料のシートの成形装置において、
第一内部キャビティおよび第一周辺外縁部を形成する第一半部と、
第二内部キャビティおよび第二周辺外縁部を形成する第二半部とを有し、
前記第一周辺外縁部は、シートの縁部を形成するための少なくとも一部は曲面を有する輪郭を有し、
前記輪郭はシートによって形成される水平面より上方または下方に配置されているため、前記第一周辺外縁部は水平面より上方または下方にあり、
金型半部がともにクランプされるとき、第一周辺外縁部の輪郭の部分は種々の点でシートと接触し、
前記第二周辺外縁部は、前記第一及び第二半部の間にシートを容易にクランプするために対応する輪郭を有し、
第一および第二半部はこれらの間にシートを選択的にクランプし、第一および第二内部キャビティのうちの一方の内部キャビティ内には、シートを該内部キャビティ内に吸引する真空が発生され、
第一および第二内部キャビティのうちの一方の内部キャビティ内で作動し、シートの上部あるいは下部の半部に配置されたファンを有する冷却機構であって、シートが第一および第二内部キャビティのうちの一方の内部キャビティ内に充分に吸引されたときの第一温度からシートを冷却する冷却機構を更に有し、
前記シートは周縁部および視界領域である中央部を有し、
シートの視界領域を歪ませることなくポリマー材料のシートの中央部を水平面より上方または下方に有する曲面に成形することを特徴とするポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項１２】
前記シートは周縁部および中央部を有し、前記第一および第二周辺外縁部は、前記中央部が第一および第二金型半部から間隔を隔てるようにしてシートを選択的に支持することを特徴とする請求項１１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項１３】
前記第一周辺外縁部はシートの縁形状を形成する輪郭を有し、第二周辺外縁部は第一半部と第二半部との間でシートをクランプできる対応輪郭を有することを特徴とする請求項１１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項１４】
前記第一半部と第二半部との間でシートをクランプするため、第一周辺外縁部は第一半部の底壁に対して傾斜しており、第二周辺外縁部は第一周辺外縁部の傾斜に対応する形状になっていることを特徴とする請求項１１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項１５】
前記冷却機構は少なくとも１つのファンを有していることを特徴とする請求項１１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項１６】
第一および第二内部キャビティのうちの一方の内部キャビティ内へのシートの吸引深さを検出するための、第一および第二半部のうちの一方の半部に固定された検出機構を更に有することを特徴とする請求項１１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項１７】
前記検出機構は、第一および第二内部キャビティのうちの一方の内部キャビティを横切ってレーザ光のビームを発生する、第一および第二半部のうちの一方の半部に固定されたレーザと、第一および第二内部空間のうちの一方の内部空間内での前記ビームの遮断を検出するセンサとを有することを特徴とする請求項１６記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項１８】
前記検出機構は、第一および第二内部空間のいずれか一方の内部空間内のレーザ光のビームを反射する反射器を更に有することを特徴とする請求項１７記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項１９】
前記第一および第二半部のうちの一方の半部により支持された保持機構であって、シートを、第一および第二半部の第一および第二周辺外縁部のうちの一方の周辺外縁部に接触するように押圧する保持機構を更に有することを特徴とする請求項１１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項２０】
前記保持機構は、
第一および第二半部のうちの一方の半部のキャビティ内に摺動可能に配置された保持ピンであって、第一および第二周辺外縁部のうちの一方の周辺外縁部の開口を通って摺動できるピン部分を備えている保持ピンと、
ピン部分が前記開口を通って外方に延びるように保持ピンを押圧するための、前記キャビティ内で作動するように配置されたスプリングとを有することを特徴とする請求項１９記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項２１】
前記シートの周辺部を所望形状にトリミングするためのトリミング機構を更に有することを特徴とする請求項１１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項２２】
前記トリミング機構は第一および第二半部のうちの一方の半部の周辺部の回りに配置されたブレードを有し、該ブレードは、第一および第二半部のうちの他方の半部と係合したときにシートの周辺部をトリミングすることを特徴とする請求項２１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項２３】
前記トリミング機構は第一および第二半部のうちの一方の半部の周辺部の回りに配置された一連のブレードを有し、各ブレードは傾斜切刃を備えていて、周辺部に沿って徐々に進行するトリミングセクションを形成することを特徴とする請求項２１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項２４】
前記トリミング機構は、前記周辺部の回りで軌道運動するレーザトリミング装置を有していることを特徴とする請求項２１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項２５】
前記トリミング機構は、前記周辺部の回りで軌道運動するウォータジェットトリミング装置を有していることを特徴とする請求項２１記載のポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項２６】
ポリマー材料のシートの成形方法において、
シートを第一温度に加熱する段階と、
シートがその周辺部に沿って支持されるようにして、シートを、成形金型の第一金型半部と第二金型半部との間に保持する段階と、
シートの中央部が第一および第二金型半部に対して間隔を隔てた関係をなして支持されている間に、シートの一方の側に真空を発生させてシートを第一および第二金型半部のうちの一方の金型半部の内部空間内に吸引する段階と、
前記シートの周縁部には少なくとも一部は曲面を有する輪郭が形成され、
前記輪郭は、金型成形する前にシートによって形成される水平面より上方または下方に配置されているため、周縁部はシート面の上方あるいは下方にあり、
第一および第二金型半部のうちの一方の金型半部内でのシートの特定吸引深さが達成されたときに、第一および第二内部空間のうちの一方の内部、シートの上部あるいは下部の半部に配置されたファンを有する冷却機構により、シートを第一温度から第二温度に冷却する段階とを有し、
前記シートは周縁部および視界領域である中央部を有し、
シートの視界領域を歪ませることなくポリマー材料のシートの中央部を水平面より上方または下方に有する曲面に成形することを特徴とするポリマー材料のシートの成形装置。
【請求項２７】
前記冷却を開始するため、第一および第二金型半部のうちの一方の金型半部内でのシートの吸引深さを検出する段階を更に有することを特徴とする請求項２６記載のポリマー材料のシートの成形方法。
【請求項２８】
前記吸引深さの検出は、レーザおよびセンサを用いて達成されることを特徴とする請求項２７記載のポリマー材料のシートの成形方法。
【請求項２９】
前記シートの周辺部を所望形状にトリミングする段階を更に有することを特徴とする請求項２６記載のポリマー材料のシートの成形方法。
【請求項３０】
前記周辺部のトリミングは、前記シートが第一金型半部と第二金型半部との間に保持されると、第一および第二金型半部のうちの一方の金型半部の周辺部の回りに配置されたブレードを用いて達成されることを特徴とする請求項２９記載のポリマー材料のシートの成形方法。
【請求項３１】
前記周辺部のトリミングは、第一および第二金型半部のうちの一方の金型半部の周辺部の回りに配置された一連のブレードを用いて達成され、各ブレードは傾斜切刃を備えていて、周辺部に沿って徐々に進行するトリミングセクションを形成することを特徴とする請求項２９記載のポリマー材料のシートの成形方法。
【請求項３２】
前記シートの一方の側から前記真空を緩和する段階と、
第一および第二金型半部のうちの一方の金型半部から他方の金型半部を引出す段階と、
成形金型からシートを取出す段階とを更に有することを特徴とする請求項２６記載のポリマー材料のシートの成形方法。
【請求項３３】
前記第一温度は、ガラス転移温度に等しいかこれより高く、かつシートの融点よりは低いことを特徴とする請求項２６記載のポリマー材料のシートの成形方法。
【請求項３４】
前記第二温度は、シートのガラス転移温度より低いことを特徴とする請求項２６記載のポリマー材料のシートの成形方法。
【請求項３５】
前記シートの加熱は数段階で行なわれることを特徴とする請求項２６記載のポリマー材料のシートの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くはポリマー材料の成形技術に関し、より詳しくは、ポリマー材料の成形方法および成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマー材料は、広範囲の用途に使用されている。一般に、ポリマー材料は、航空機、自動車、オートバイ、ボート等を含む種々の用途の窓またはウィンドシールド（風防）のような透明パネルの製造に使用されている。このような用途、特に航空機用の用途は、スクラッチングおよび衝撃に耐える極めてクリアで無歪みの透明パネルを必要とする。
【０００３】
伝統的に、このような透明パネルの成形にアクリル樹脂が使用される。アクリル樹脂は、太陽光の作用および長時間に亘る太陽光要素への露出に対する顕著な抵抗性を有する、その優れた光学的特性および耐候性が注目されている。太陽光要素への長時間露出を受けても、アクリル樹脂は、大きな黄ばみまたは他の何らかの物理的特性の大きい変化は受けない。しかしながら、アクリル樹脂は、他のポリマー材料のような高い衝撃強度をもたず、従って衝撃強度が重要とされる用途には好ましくない。
【０００４】
ポリカーボネートは、高い衝撃強度、光学的透明性、耐熱性および寸法的安定性の特性をもつ高性能熱可塑性樹脂である。一方、ポリカーボネートは、アクリル樹脂と同様な耐候性は保有しない。しかしながら、透明パネルは、それがアクリル樹脂またはポリカーボネートのいずれで作られたものであっても、透明パネルのサービス寿命を低下させる虞れのあるスクラッチング、擦り傷または他のマーキングを防止するための硬質保護コーティングを有している。また、硬質保護コーティングは、アクリル樹脂またはポリカーボネートのベースシートをＵＶ劣化から保護する。このため、ベースシート（例えばポリカーボネート）がこれらへの露出により劣化されることがあっても、透明パネルは、黄ばみ、歪み等のあらゆる劣化から保護される。従って、工業界では、その高い衝撃強度を有することと相俟って、使用される材料の如何にかかわらず適用される保護コーティングによりＵＶ劣化から保護されるため、透明パネルの製造にポリカーボネートを使用することが望まれている。
【０００５】
伝統的に、アクリル樹脂からなるポリマーシートは、輪郭が付された上下面を有する金型を用いて成形される。輪郭面は、ポリマーシートの上下全面に直接接触して、ポリマーシートの所望形状を定める。アクリル樹脂シートの上下面の硬さのため、アクリル樹脂は、上下面を歪ませることがないこの態様で成形される。しかしながら、ポリカーボネートシートの上下面はアクリル樹脂ほど硬くはなく、従って、加熱されているときは、成形工程中の接触により歪んでしまうことがある。このため、ポリマーシートの上下面と直接接触する伝統的な金型を使用することは、ポリカーボネートシートの成形には好ましくない。伝統的金型はポリカーボネートシートの表面を歪ませる可能性が高く、従って、多数の不良パネルが製造されてしまい、製造コストの上昇をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明は、ポリカーボネートのようなポリマー材料の成形装置を提供する。本発明は、シートの重要な視界領域を歪ませることなくポリカーボネートシートを成形することを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の装置は成形金型を提供し、該成形金型は第一半部を有し、該第一型半部は第一内部空間および第一縁部を形成する底壁および第一側壁を備え、成形金型は更に第二半部を有し、該第二半部は第二内部空間および第二縁部を形成する頂壁および第二側壁を備えている。第一および第二半部は一体化されてこれらの間にポリマー材料のシートをクランプし、シートを成形する。ここで、シートは第一および第二内部空間のうちの一方の内部空間内に真空吸引される。第一および第二内部空間のうちの一方の内部空間内には冷却機構が配置され、第一および第二半部のうちの一方の半部には、第一および第二内部空間のうちの一方の内部空間内へのシートの吸引深さを検出するための検出機構が取付けられている。第一縁部は、好ましくは、シートの端形状を形成する輪郭を有し、第二縁部は、第一半部と第二半部との係合が行なえる対応輪郭を有している。また、第一半部と第二半部との間でシートをクランプするため、第一縁部はべべル状になっており、第二縁部は第一縁部のべべルに対応するべべル状になっていることが好ましい。
【０００８】
好ましい実施例では、シートの周辺部を所望形状にトリミングするためのトリミング機構が設けられている。保持機構も設けられており、該保持機構は、第一および第二半部のうちの一方の半部により支持され、シートを、第一および第二半部のうちの他方の半部の第一および第二縁部のうちの一方の縁部に接触するように押圧する。
【０００９】
本発明は更に、ポリマー材料のシートの成形方法を提供する。本発明の方法は、シートを第一温度に加熱する段階と、シートがその周辺部に沿って支持されるようにして、シートを、成形金型の第一金型半部と第二金型半部との間に保持する段階と、シートの一方の側に真空を発生させてシートを第一および第二金型半部のうちの一方の金型半部の内部空間内に吸引する段階と、第一および第二金型半部のうちの一方の金型半部内でのシートの特定吸引深さが達成されたときに、シートを第一温度から第二温度に冷却する段階とを有している。本発明の方法は、冷却を開始するため、第一および第二金型半部のうちの一方の金型半部内でのシートの吸引深さを検出する段階を有するのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の他の適用領域は、以下に述べる詳細な説明から明らかになるであろう。以下の詳細な説明および特定例は、本発明の好ましい実施例を示すものであるが、単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではない。
【００１１】
本発明は以下の詳細な説明および添付図面からより完全に理解されるようになるであろう。
【００１２】
好ましい実施例についての以下の説明は本質の例示に過ぎず、いかなる意味においても本発明およびその用途または用法を制限するものではない。
【００１３】
図面を参照すると、上下の半部１２、１４を備えた成形金型１０が示されており、両半部１２、１４は、これらの間でポリマー材料の加熱シートを形成する。シート１６は剛体フレーム１７内に保持され、該フレーム１７はシート１６の全周縁部の回りをクランプする。上下の半部１２、１４の縁部は、シート１６の周縁部の所望の端形状を定める輪郭を有している。下半部１４の内部空間１８内には真空が発生されてシート１６を下方に吸引し、これにより、上下の半部１２、１４の輪郭縁部により定められたシート１６を成形する。この吸引工程は、シート１６がトリガポイントと交差し、これにより真空の吸引が止むまで続けられ、上半部１２の内部空間２２内に配置された冷却機構２０は、シート１６をその所望の端形状で冷却する。
【００１４】
例示の実施例では、成形金型１０は、航空機用ウィンドシールドを成形するように構成されている。図２に最も良く示すように、成形金型１０の周辺部は特定用途に対応した形状を有している。しかしながら、成形金型１０は、シート１６を、種々の用途条件に従って種々の形状および輪郭に成形すべく構成できることは理解されよう。下半部１４は、内部空間１８を形成する底壁２４および４つの側壁２６、２８、３０、３２を有している。側壁２６、２８、３０、３２はそれぞれ上縁部３４、３６、３８、４０を有し、かつシート１６の周縁部の端形状を定める長さに沿って選択的に輪郭が定められる。上縁部３４、３６、３８、４０は、下半部１４の内部に向かって下方に傾斜したべべル状に形成するのが好ましい。上半部１２は、内部空間２２を形成する頂壁４２および４つの側壁４４、４６、４８、５０を有している。側壁４４、４６、４８、５０は、それぞれ下縁部５２、５４、５６、５８を有し、かつこれらの長さに沿って、上縁部３４、３６、３８、４０と係合できる対応輪郭を有している。下縁部５２、５４、５６、５８は、べべル状上縁部３４、３６、３８、４０と対応整合するように、下半部１４の内部に向かって下方に傾斜したべべル状に形成するのが好ましい。下半部１４は更に、内部空間２２から空気を吸引するための開口６０を有している。これにより、更に詳細に後述するように、内部空間１８内には真空が創出される。
【００１５】
図４に示すように、好ましくは、上半部１２の周辺部の回りには一連の保持機構６２を設け、これらの保持機構６２は、上半部１２の側壁４４、４６、４８、５０内で作動するように配置される。図５ａに最も良く示すように、側壁４４、４６、４８、５０は一連のキャビティ６４を有し、該キャビティ６４内には、べべル状下縁部５２、５４、５６、５８を通る開口６６が設けられている。各保持機構６２は、キャビティ６４内に一部が配置される保持ピン６８を有している。保持ピン６８は、開口６６内に摺動可能に配置されかつ該開口６６から外方に出るピン部分７０と、キャビティ６４内に摺動可能に配置される大径ヘッド７２とを有している。ピン部分７０は丸い端面７１を有している。保持機構６２は更に、キャビティ６４の上面７６と保持ピン６８の頂面７８との間に配置されたスプリング７４を有している。スプリング７４は、保持ピン６８を、開口６６を通して下方に押圧する。また、キャビティ６４へのアクセスを可能にするアクセスカバー７７も設けられている。アクセスカバー７７は保持機構６２の長さ方向に延びており、一連のねじ７９により所定位置に保持されている。この構造により、保持機構６２は側壁４４、４６、４８、５０内に組込まれかつアクセスできる。
【００１６】
保持機構６２は、ここに説明する全成形工程中、シート１６を、上下の半部１２、１４の間の所定位置に保持し、このとき、ピン部分７０の丸い端面７１がシート１６と接触するように押圧される。しかしながら、保持機構６２を下半部１４の側壁２６、２８、３０、３２内に収容することもでき、この場合には、スプリング７４は、保持ピン６８を、開口６６を通して上方に押圧する。
【００１７】
下半部１４の側壁２８には、検出機構８０が設けられかつ取付けられている。好ましい第一実施例によれば、検出機構８０はレーザ８２を有している。レーザ８２はレーザ光８４のビームを選択的に発生し、該ビーム８４は下半部１４の内部空間１８を横切って進行し、側壁３２に固定された反射器８６により反射される。レーザ８２は、反射されたビーム８４を検出するセンサを有している。好ましい第二実施例によれば、検出機構８０は、ビデオカメラ等の光学的センサを有している。検出機構８０により放射されたビームすなわち照準線は、シート１６が完成形状に成形されるように、シート１６の最下位置と交差しおよび／または最下位置により遮断されるように位置決めされる。この位置がセンサ８０により検出されると、センサ８０は制御信号を発生して、以下に更に詳述するように、真空を遮断しかつ冷却段階をトリガする。
【００１８】
冷却機構２０は、上半部１４の頂壁４２に固定され、内部空間２２内に配置されている。好ましい第一実施例では、冷却機構２０は、上半部１４の内部空間２２を通って空気を循環させるファンである。或いは、冷却機構２０を、金型外から空気を吸引する吹込みダクトまたは該ダクトで循環される空気を冷却する手段のように、当業界で知られた他のエアブロー手段または循環手段で構成することも考えられる。冷却機構２０は、更に詳細に後述するように、成形後のシート１６を冷却すべく冷却空気を循環させる。
【００１９】
成形金型１０は更に、成形金型１０の外形により定められるシート１６の縁部をトリミングするためのトリミング手段８８を有している。好ましい第一実施例では、トリミング手段８８は、ボルト９１により上半部１２の周辺部の回りに固定された一連のブレード９０を有している。ブレード９０は、側壁４４、４６、４８、５０の下縁部５２、５４、５６、５８より下方に延びており、かつ鋭い前縁部９２を有している。上下の半部１２、１４の間にシート１６を保持すべく両半部１２、１４が合体されると同時に、ブレード９０はシート１６を通って過剰の材料を切断しかつ成形金型１０の周辺部により定められるシート１６の周辺部を形成する。トリミング作業中にシート１６が確実に所定位置に保持されるようにするため、ピン部分７０は、図示のように、前縁部９２より下に位置して、前縁部９２がシート１６と係合する前に、ピン部分７０がシート１６と接触するように構成するのが好ましい。また、好ましい実施例では、図５ｂに示すように、各縁部に沿う複数のブレード９０の各前縁部９２がシート１６の表面に対して傾斜するように配置し、シート１６の各辺に沿って徐々に進行する一連のトリミングセクションが形成され、従ってトリミングに要する力を低減させることに留意されたい。
【００２０】
シート１６の周辺部をトリミングするのに他のトリミング手段８８を実施することを考えることもできる。このような手段として、レーザおよび高速ウォータージェット等がある。このような装置では、レーザトリミング機構またはウォータジェットトリミング機構は、成形金型１０の周辺部の回りで軌道に乗って移動し、移動時に過剰の材料をトリミング除去する。金型を閉位置に移動した後の、このトリミング手段の一例が図７に詳細に示されている。
【００２１】
コントローラ１００が設けられている。該コントローラ１００は成形金型１０の種々のコンポーネンツに電気的に接続されており、かつ検出機構８０および冷却機構２０を有している。特定実施例によっては、コントローラ１００は、レーザトリミング機構またはウォータジェットトリミング機構に電気的に接続してこれらの作動を制御するように構成できる。コントローラ１００は、以下に詳述するように成形方法を制御する。
【００２２】
本発明は、好ましくは上記成形金型１０を用いて、ポリマー材料のシート１６の成形方法を提供する。特に図８を参照すると、本発明の方法が詳細に説明されている。最初にステップ２００で、シート１６がフレーム１７上に装填される。シート１６は、ガラス転移温度以上に加熱されるまで、ステップ２１０、２２０、２３０で表すように数段階で加熱されてガラス転移段階を達成し、これにより粘性状態すなわちゴム状になる。しかしながら、シートは、融けてスクラップになってしまう融点に達する温度まで加熱すべきではないことに留意されたい。加熱段階の数、加熱段階のそれぞれの長さおよび温度は、使用される材料の種類および厚さに従って変えることができる。シート１６を数段階で加熱することにより、さもなくば生じるであろうシート１６の表面の褐色化（bistering）または他の変形を防止できる。
【００２３】
次にシート１６は、ステップ２４０の成形段階へと移行する。ここで、シートは、その下面１０２が側壁２６、２８、３０、３２の上縁部３４、３６、３８、４０上に載置されるようにして下半部１４の頂部上に置かれる。次に、上半部１２が下降されて下半部１４と整合し、これにより側壁４４、４６、４８、５０の下縁部５２、５４、５６、５８がシート１６の上面１０４と係合して、シート１６をこれらの間に保持する。フレームは、シートが成形金型１０内に包囲されると、シートの周辺部を強固に保持してシートを引張る。同時に、保持機構６２が下向きの力を加えてシート１６の下面１０２を側壁２６、２８、３０、３２の上縁部３４、３６、３８、４０に対して気密係合させ、これらの間に気密シールを創出する。また、シート１６の縁部は、成形金型１０の周辺部の形状に従ってトリミングされる。好ましい実施例によれば、上下の半部１２、１４を閉じるのと同時的にシート１６のトリミングが行なわれ、これにより、ブレード９０は、上半部１４がシート１６の上面１０４と係合するときにシート１６を切断する。しかしながら、他の実施例では、上下の半部１２、１４が結合された後にトリミングが行なわれ、レーザトリミング機構またはウォータジェットトリミング機構は成形金型１０の周辺部の回りを移動する。
【００２４】
シート１６がひとたび上下の半部１２、１４の間に保持されると、開口６０を介して下半部１２の内部空間１８から空気を吸引することにより、該内部空間１８内に真空を創出する。真空は、シート１６の下面１０２と側壁２６、２８、３０、３２の上縁部３４、３６、３８、４０との間の気密シールにより達成される。この結果として、シール１６が真空により内部空間１８内へと下方に吸引され、所望の形状を形成する。検出機構８０は、シートが内部空間１８内で特定吸引深さに到達したことを検出する。シート１６が吸引深さに到達したことを検出すると、冷却機構２０が付勢されてシート１６をそのガラス転移温度以下に冷却して、再び硬い状態を達成する。真空は冷却工程中定常状態に維持され、シートが充分に冷却されるまで緩和されない。シートの冷却時間はコントローラ１００によりモニタされ、コントローラ１００は上記各作動状態を制御する。シート１６がひとたび充分に冷却されると、下半部１４および上半部１２の吸引から真空が緩和される。フレーム１７も、過剰のシート材料と一緒に引出され、これにより、成形されたシート１６が成形金型１０から取出すべくアクセス可能な状態となる。これは図６に最も良く示されている。シート１６の周辺部を把持して、残りの工程を通して搬送するのに第二クランプ機構１１０が使用される。
【００２５】
成形工程に続いて、フレームおよび過剰材料は、ステップ２５０で運び出され、過剰材料および成形されたシート１６は、目的製品を製造するため幾つかの仕上げ加工を受ける。これらの段階として、好ましくは、ステップ２６０での第一品質チェックと、それぞれステップ２７０、２８０での下塗段階およびコーティング段階と、ステップ２９０での第二品質チェックとがある。第一および第二品質チェック２６０、２８０は、カメラ等の光学手段を用いて、ポリマーシート１６の何らかの歪み、スクラッチおよび／または擦り傷の有無をチェックするのが好ましい。下塗段階およびコーティング段階２７０、２８０は、ディッピングまたはスプレーによる下塗、下塗剤乾燥サブ工程、ハードコート塗布サブ工程、ハードコート乾燥サブ工程で構成するのが好ましい。しかしながら、ここに記載した仕上げ加工は本質の単なる例示であり、当業界で一般的に知られている他の仕上げ加工のいずれかに代えるか、これらの加工に加えて使用できる。最後に、完成されたシート１６は、ステップ３００で、消費者に配給すべく梱包される。
【００２６】
図８およびこれをサポートする説明は、ポリマー材料を成形するための全体としてリニアな加工ラインを開示しているが、当業者ならば、加工ラインのレイアウトは変えることができることは理解されよう。例えば、加工ラインをロータリラインとして、加工工程を全体として円として組織することを考えることもできる。これにより、シート１６は、完成品を成形するための各加工段階を通して円の回りで回転される。
【００２７】
以上、本発明の好ましい実施例は上記長所を得るのに良く適していることは明らかであるが、本発明は、特許請求の範囲から逸脱することなく種々の変更をなし得ることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による成形金型を示す斜視図である。
【図２】図１の成形金型の平面図である。
【図３】図１の成形金型の下半部を示す側面図である。
【図４】図２の４−４線に沿う成形金型の断面図である。
【図５ａ】成形金型の保持機構を示す詳細図である。
【図５ｂ】トリミング手段の他の実施例を示す図面である。
【図６】完成したポリマーシートが載置されている成形金型の下半部を示す斜視図である。
【図７】他のトリミング手段を備えた成形金型を示す斜視図である。
【図８】ポリマー材料を成形する製造ラインを示す概略図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    成形金型
１２    金型の上半部
１４    金型の下半部
１７    フレーム
１８、２２    内部空間
２０    冷却機構
６２    保持機構
８０    検出機構
８２    レーザ
８８    トリミング手段
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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