(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のローラが間隔を置いて配設されてなる搬送トレイに熱可塑性樹脂シートを載せて加熱炉へ搬送し、加熱炉にて熱可塑性樹脂シートを加熱した後、加熱炉から搬送トレイを搬出する加熱方法に関し、熱可塑性樹脂シートにローラ痕が転写されることがない、もしくはローラ痕を薄くすることのできる熱可塑性樹脂シートの加熱方法の提供。【解決手段】複数のローラＲが間隔を置いて配設されてなる搬送トレイＴに熱可塑性樹脂シートＳを載せ、熱可塑性樹脂シートＳが載せられた搬送トレイＴを加熱炉Ｋへ搬送し、加熱炉Ｋにおいて、搬送トレイＴの少なくとも下方から提供される熱で熱可塑性樹脂シートＳを加熱した後、加熱炉Ｋから搬送トレイＴを搬出する熱可塑性樹脂シートの加熱方法であって、加熱炉Ｋにて熱可塑性樹脂シートＳを加熱する前に、搬送トレイＴを構成するローラＲを予備加熱しておく加熱方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のローラが間隔を置いて配設されてなる搬送トレイに熱可塑性樹脂シートを載せ、熱可塑性樹脂シートが載せられた搬送トレイを加熱炉へ搬送し、加熱炉において、搬送トレイの少なくとも下方から提供される熱で熱可塑性樹脂シートを加熱した後、加熱炉から搬送トレイを搬出する熱可塑性樹脂シートの加熱方法であって、
加熱炉にて熱可塑性樹脂シートを加熱する前に、搬送トレイを構成するローラを予備加熱しておく熱可塑性樹脂シートの加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性樹脂シートの加熱方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とする繊維強化樹脂成形体(FRP）の成形方法は多岐に亘るが、その一つの成形方法として、特許文献１でも示すように、補強繊維材がマトリックス樹脂内に含有された成形材料（たとえば熱可塑性樹脂シートなど）を所望の三次元形状に賦形する直前に十分に加熱し、軟化させた後にプレス賦形をおこなう形成方法がある。また、強化繊維を含まない熱可塑性樹脂のみのシートを加熱してプレス成形する場合もある。
【０００３】
この成形方法においては、成形体を量産する観点から、生産サイクルタイムを考慮して、加熱炉への熱可塑性樹脂シートの搬送や加熱炉にて軟化された熱可塑性樹脂シートの加熱炉からの搬出の際に自動搬送トレイが用いられることが往々にしてある。より具体的には、複数のローラが間隔を置いて構成された搬送トレイ上に熱可塑性樹脂シートを載せて加熱炉へ搬送し、軟化した熱可塑性樹脂シートを載せた搬送トレイを加熱炉から搬出するものである。
【０００４】
このように熱可塑性樹脂シートを載せた搬送トレイの加熱炉への搬送と加熱炉からの搬出に当たり、熱可塑性樹脂シートに搬送トレイを構成するローラ痕が転写され、熱可塑性樹脂シートの機械物性を低下させたり、外観不良を齎す要因となることがある。
【０００５】
このことを図５〜７を参照して説明する。図５で示すように、複数のローラＲが間隔を置いて配設され、これら複数のローラＲがチェーンＣに固定され、チェーンＣが駆動ギアＤにて移動する（Ｘ方向）ように構成された搬送トレイＴを適用し、この搬送トレイＴ上に熱可塑性樹脂シートＳを載置した状態で加熱炉Ｋに搬送する（Ｘ方向）。
【０００６】
加熱炉Ｋ内では、図６で示すように、少なくとも搬送トレイＴの下方にあるヒータからの熱で搬送トレイＴ上の熱可塑性樹脂シートＳが加熱され、軟化される。ここで、熱可塑性樹脂シートＳの下方から提供される熱は、ローラＲが存在する場所では当該ローラＲによって熱可塑性樹脂シートＳへの熱の提供が阻害される一方で（熱提供Ｙ１がローラＲにて阻害）、ローラＲとローラＲの間の隙間に臨む熱可塑性樹脂シートＳの裏面には熱が直接提供されることになる（熱提供Ｙ２）。
【０００７】
その結果、加熱炉Ｋ内で軟化された熱可塑性樹脂シートＳを加熱炉Ｋから搬出してその裏面を見た際に、図７で示すように、ローラＲにて熱提供が阻害された箇所にはローラＲのローラ痕Ｎが転写されるというものである。より詳細に説明すると、熱可塑性樹脂シートＳのうち、ローラＲの直上にない部位はローラＲから何らの支持も受けていないことから、自由表面が圧力を受けない状態で加熱によって軟化し易い。一方、ローラＲの直上にある部位はその範囲のシート重量がローラＲにて支持され、その反力をローラＲから受けることになる。このように加熱によって自由に変形する部位と加熱が不十分でかつ変形が拘束される部位の境界では加熱速度差と圧力差に起因してローラ痕が生じることになる。ローラの材質にもよるが、たとえば鉄製のローラを用いた場合、ローラ自体の熱伝導率は空気と比較して優れているものの、ローラと熱可塑性樹脂シートが接触している部位については加熱炉における熱源からの熱伝達が遅れることになり、加熱速度差が発生し、このことがローラ痕の原因になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１２４８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、複数のローラが間隔を置いて配設されてなる搬送トレイに熱可塑性樹脂シートを載せ、熱可塑性樹脂シートが載せられた搬送トレイを加熱炉へ搬送し、加熱炉において、搬送トレイの少なくとも下方から提供される熱で熱可塑性樹脂シートを加熱した後、加熱炉から搬送トレイを搬出する熱可塑性樹脂シートの加熱方法に関し、熱可塑性樹脂シートにローラ痕が転写されることがない、もしくはローラ痕を薄くすることのできる熱可塑性樹脂シートの加熱方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成すべく、本発明による熱可塑性樹脂シートの加熱方法は、複数のローラが間隔を置いて配設されてなる搬送トレイに熱可塑性樹脂シートを載せ、熱可塑性樹脂シートが載せられた搬送トレイを加熱炉へ搬送し、加熱炉において、搬送トレイの少なくとも下方から提供される熱で熱可塑性樹脂シートを加熱した後、加熱炉から搬送トレイを搬出する熱可塑性樹脂シートの加熱方法であって、加熱炉にて熱可塑性樹脂シートを加熱する前に、搬送トレイを構成するローラを予備加熱しておくものである。
【００１１】
本発明の熱可塑性樹脂シートの加熱方法は、加熱炉にて熱可塑性樹脂シートを加熱する前に、搬送トレイを構成するローラを予備加熱しておくことにより、熱可塑性樹脂シートのうち、加熱炉内でローラにて熱の提供が阻害される部位においても熱の十分な提供をおこなうことができ、このことによって熱可塑性樹脂シートの全域に可及的均一な熱の提供を保証してローラ痕の転写を抑制することができる、もしくはローラ痕を可及的に薄くすることのできる方法である。
【００１２】
ここで、「搬送トレイを構成するローラを予備加熱しておく」とは、加熱炉に搬送される前に各ローラをヒータ加熱したり、各ローラに加熱部材を接触させて熱伝導させる等して加熱しておき、加熱された状態のローラに熱可塑性樹脂シートを載せる方法や、各ローラの上に熱可塑性樹脂シートが載せられた状態で各ローラを加熱して加熱炉に搬送する方法、さらには、ローラ内にヒータ等の加熱手段を内蔵しておき、加熱炉への搬送前後の所定のタイミングで加熱手段を稼働させてローラをその内部から加熱する方法など、多様な予備加熱方法が含まれるものである。また、「搬送トレイの少なくとも下方から提供される熱」とは、加熱炉内で搬送トレイの下方にのみヒータ等が備えてあり、下方からのみ熱提供がある形態のほか、搬送トレイの下方と上方から熱提供がある形態、下方と上方および側方から熱提供がある形態などを包含する意味である。
【００１３】
また、ローラが予備加熱される際の熱は、加熱炉内で熱可塑性樹脂シートが加熱される際にローラにて熱提供が阻害される分を補う熱量が設定されるのがよい。なお、「ローラ」には、通常一般の円柱状の形態のほかにも、平板状や多角柱状の形態も包含される。
【００１４】
本発明による熱可塑性樹脂シートの加熱方法は、当該熱可塑性樹脂シートが載せられる搬送トレイを構成するローラを加熱炉にて加熱される前に予備加熱するだけの極めて簡易な製法改良によるものであることより、製造コストを何等高騰させるものではない。
【００１５】
また、ローラ痕が残らない、もしくは外観的にも強度的にも問題のない程度の薄さのローラ痕が残るようにして熱可塑性樹脂シートを軟化させることができるため、材料歩留りの向上を図ることができ、このことによって材料コストや製造コストの低減に繋がる。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明から理解できるように、本発明の熱可塑性樹脂シートの加熱方法によれば、加熱炉にて熱可塑性樹脂シートを加熱する前に、搬送トレイを構成するローラを予備加熱しておくことにより、熱可塑性樹脂シートのうち、加熱炉内でローラにて熱の提供が阻害される部位においても熱の十分な提供をおこなうことができ、このことによってローラ痕の転写を抑制できる、もしくはローラ痕を可及的に薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の熱可塑性樹脂シートの加熱方法の実施の形態を説明した模式図である。
【図２】図１に続いて、本発明の加熱方法の実施の形態を説明した模式図である。
【図３】本発明の加熱方法にて加熱された熱可塑性樹脂シートの裏面の状況を示した図である。
【図４】観察結果を示した写真図であって、（ａ）は比較例（従来の加熱方法）による熱可塑性樹脂シートを示した図であり、（ｂ）は実施例（本発明の加熱方法）による熱可塑性樹脂シートを示した図である。
【図５】従来の熱可塑性樹脂シートの加熱方法の実施の形態を説明した模式図である。
【図６】図５に続いて、従来の加熱方法の実施の形態を説明した模式図である。
【図７】従来の加熱方法にて加熱された熱可塑性樹脂シートの裏面の状況を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の熱可塑性樹脂シートの加熱方法の実施の形態を説明する。
【００１９】
（熱可塑性樹脂シートの加熱方法の実施の形態）
図１、２はその順に、本発明の熱可塑性樹脂シートの加熱方法の実施の形態を説明した模式図であり、図３は本発明の加熱方法にて加熱された熱可塑性樹脂シートの裏面の状況を示した図である。
【００２０】
図１で示すように、搬送トレイＴは、複数のローラＲが間隔を置いて配設され、これら複数のローラＲがチェーンＣに固定され、チェーンＣが駆動ギアＤにて移動する（Ｘ方向）ようにその全体が大略構成されている。なお、ローラＲは、加熱炉Ｋ内における温度雰囲気200〜300℃に堪え得る金属製のローラが適用される。
【００２１】
搬送トレイＴの上に熱可塑性樹脂シートＳを載せ、加熱炉Ｋ内に搬送し（Ｘ方向）、加熱炉Ｋ内でシートを構成するマトリックス樹脂（の軟化点）に応じた加熱条件にて加熱し、熱可塑性樹脂シートＳを軟化させる。
【００２２】
ここで、熱可塑性樹脂シートＳは、熱可塑性樹脂の内部に補強繊維材が混入されたもののほか、補強繊維材が混入されていないものであってもよい。熱可塑性樹脂シートＳを形成するマトリックス樹脂の素材としては、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PA：ナイロン6、ナイロン66など)、ポリアセタール(POM)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの結晶性プラスチック、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ABS樹脂、熱可塑性エポキシなどの非結晶性プラスチックなどのうちのいずれか一種もしくはそれらの二種以上を混合したものを挙げることができる。一方、補強繊維材の素材としては、ボロンやアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニアなどのセラミック繊維や、ガラス繊維や炭素繊維といった無機繊維、銅や鋼、アルミニウム、ステンレス等の金属繊維、ポリアミドやポリエステルなどの有機繊維のいずれか一種もしくは二種以上の混合材を挙げることができる。
【００２３】
図示する加熱方法では、加熱炉Ｋ内において熱可塑性樹脂シートＳを加熱し、軟化させる前に、搬送トレイＴを構成する各ローラＲを予備加熱しておく。
【００２４】
ここで、各ローラＲの予備加熱方法としては、熱可塑性樹脂シートＳを載せた搬送トレイＴが加熱炉Ｋに搬送される前に、各ローラＲをヒータ加熱する方法や加熱部材を熱伝導させる方法等にて予備加熱しておき、予備加熱されたローラＲの上に熱可塑性樹脂シートＳを載せて加熱炉Ｋに搬送する方法を挙げることができる。また、冷めた状態のローラＲの上に熱可塑性樹脂シートＳを載せた後に加熱炉Ｋの外部にて各ローラＲの予備加熱をおこない、加熱炉Ｋに搬送する方法や加熱炉Ｋに搬送した後に予備加熱をおこなう方法を挙げることができる。
【００２５】
さらに、ローラＲ内にヒータ等の加熱手段を内蔵しておき、加熱炉Ｋへの搬送前後の所定のタイミングで加熱手段を稼働させてローラＲをその内部から加熱する方法を挙げることができる。
【００２６】
多様な予備加熱方法の中から所望の予備加熱方法にてローラＲの予備加熱を実行した後、図２で示すように、加熱炉Ｋ内で少なくとも搬送トレイＴの下方から熱可塑性樹脂シートＳへの熱提供が実行される。
【００２７】
この際、ローラＲがある箇所は当該ローラＲにて熱可塑性樹脂シートＳへの熱提供が阻害され（熱提供Ｙ１が阻害）、ローラＲ間の隙間に臨む熱可塑性樹脂シートＳへは十分な熱提供がおこなわれる（熱提供Ｙ２）ものの、ローラＲが予備加熱されていることから、熱可塑性樹脂シートＳの全面に十分な熱提供がおこなわれる。
【００２８】
したがって、加熱炉Ｋ内での加熱軟化後に加熱炉Ｋから搬出された熱可塑性樹脂シートＳの表面は、図３で示すようにローラ痕の転写が全くないシート表面であったり、可及的にローラ痕が薄く、外観的にも強度的にも問題のない状態のシート表面が形成される。
【００２９】
このように、ローラ痕が残らない、もしくは外観的にも強度的にも問題のない程度の薄さのローラ痕が残るようにして熱可塑性樹脂シートＳを軟化させることができるため、材料歩留りの向上を図ることができ、このことによって材料コストや製造コストの低減を図ることが可能になる。
【００３０】
（検証実験とその結果）
本発明者等は、本発明の加熱方法（実施例）と従来の加熱方法（比較例であってローラの予備加熱をおこなわない方法）にて熱可塑性樹脂シートを加熱炉内で加熱し、得られた熱可塑性樹脂シートを観察するとともに、各熱可塑性樹脂シートの三点曲げ試験を実施し、曲げ強度を測定する実験をおこなった。ここで、図４は観察結果を示した写真図であって、図４（ａ）は比較例による熱可塑性樹脂シートを示した図であり、図４（ｂ）は実施例による熱可塑性樹脂シートを示した図である。また、以下の表１に三点曲げ試験結果を示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
図４より、比較例のものにはローラ痕が明確に残っているのに対し、実施例のものはローラ痕が確認できなかった。
【００３３】
三点曲げ試験では、比較例のものにおいては、ローラ痕を上にした場合と下にした場合で試験をおこなった。
【００３４】
比較例のいずれの曲げ強度に対しても、実施例の曲げ強度はおよそ1割程度かそれ以上も強度が増加することが実証されており、ローラ痕がシートの強度に大きな影響を与えていることが確認できるとともに、実施例においてはこのように強度に大きな影響を与えるローラ痕が形成されず、したがって強度低下のないことが確認できた。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３６】
Ｔ…搬送トレイ、Ｒ…ローラ、Ｄ…駆動ギア、Ｃ…チェーン、Ｓ…熱可塑性樹脂シート、Ｋ… 加熱炉
【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】
2016083845.tif 000008
【図６】
2016083845.tif 000009
【図７】
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