JP2011136471A - 熱板加熱による熱成形装置および熱成形方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下枠2の枠上縁部2aにシート4を設け、熱板3を下枠2に密接する第1工程と、熱板3を減圧し、その加熱面3aにシート4を吸着させて加熱する第2工程と、第2工程と並行してシート4の下側の収容空間R内を減圧する第3工程と、この第3工程の減圧動作を維持した状態でシート4の吸着動作を停止し、熱板3とシート4との間を大気開放する又は加圧する第4工程とを有することで、シート4を熱成形して基材10に接着させるようにした。
【選択図】図2
Description
ここで、図4(a)〜(c)には特許文献1に示すような従来の熱成形装置100を示している。すなわち、上下のチャンバー101、102を備え、下側チャンバー101は成形基材を収容するとともに上側チャンバー102側の周縁部にシート103をセットすることが可能であり、上側チャンバー102は上方にヒーター104を備えた熱板105を有している。上側チャンバー102は、真空タンク106および加圧タンク107に接続されており、チャンバー102内を真空および加圧可能であり、下側チャンバー101は真空タンク106に接続されておりチャンバー101内を真空可能となっている。
すなわち、加熱によるシートの軟化による伸びが発生するが、加熱方式がチャンバー内輻射加熱であるため、その伸びによる垂れ下がりを抑える必要があり、上下チャンバー内の真空圧調整を行い、シートの水平維持を図る動作が行われている。ところが、このシートの正確な伸び量の確認が困難であることから、シート全面の温度分布が不均一となり、確実な成形、および接着を得ることができず、安定した品質が得られない。さらに、基材形状に対する印刷シートの位置ずれが発生するという問題があった。
また、シートの加熱後に基材側となる下側チャンバー内を減圧する場合、減圧速度に従ってシートが基材側に移動して基材に接着するので、シートの基材に対する押付け力が不十分になるおそれがある。そのため、基材の外形に複雑な凹凸形状がある場合には、基材に対するシートの押付け力が不足すると、その凹凸部とシートとの間にエアーが滞留し、品質の低下を招いていた。
さらに、従来の上下チャンバーによる熱成形では、チャンバーの容積が大きいので、減圧時間がかかり、サイクルタイムが長くなり、成形効率が低下するという問題があり、その点で改良の余地があった。
また、本発明の別の目的は、減圧時間を減らすことで、成形にかかるサイクルタイムを短縮して成形の効率化を図ることができ、生産性を向上させることができる熱板加熱による熱成形装置および熱成形方法を提供することである。
また、上片面輻射加熱でないシートと熱板とが密着する接触方式とすることで、加熱時間の短縮を図ることができるうえ、シートの全面にわたって温度分布が均一となるため、より確実な成形および接着を行うことができる。
しかも、従来の輻射加熱のように加熱面にヒーターを設ける場合に、そのヒーターの耐久性によりチャンバー内の加圧による圧力が制限され、シートを基材に接着させるための十分な押付け力が得られないといった従来の不具合を解消することができる。
しかも、シートが加熱前の水平状態のまま熱板の加熱面に吸着した状態であり、基材に対するシートの印刷の位置が変わることがないので、従来のように伸びの発生により印刷シートの位置がずれることがなく、精度の高い印刷シートの位置決め成形を行うことができる。
さらに、基材を自動供給することによって、ロールシートによる連続成形の対応も可能となる。
また、熱板の上面のヒーターにより熱伝達された加熱面に密着させたシートを加熱させる構成であるので、ヒーターへの空間側から受けるエアー圧の影響がないため、空間内を高い圧力で加圧することが可能となり、これにより基材に対するシートの接着力を高めた成形が行える利点がある。
また、熱板をシートに直接密接させる構成とすることで、従来のような上側チャンバーが不要となり、減圧時間を減らすことが可能となることから、成形にかかるサイクルタイムを短縮して成形の効率化を図ることができ、生産性を向上させることができる。
ここで、下枠2と熱板3とは上下に配置されており、熱板3は下枠2に対して上側に配置されている。
また、下枠2は、床上をスライド可能な架台6上に設けられており、熱板3の下側の成形位置に対して進退可能となっている。
このような減圧・加圧手段を設けることで、熱成形時には、真空状態に維持されたポ真空タンク5を開放して下枠2側から真空吸引したり、加圧タンク7より圧縮空気を供給して加熱面3aから収容空間R側に向けて加圧することが可能な構成となっている。
ここで、真空タンク5を設けずに、真空ポンプ51の駆動によって直接吸引させることで真空度を高めるようにしてもよい。
先ず、図1に示すように、下枠2の枠上縁部2aにシート4を設け、熱板3を下枠2に対して密接する第1工程を行う。
すなわち、下枠2の収容空間R内に基材10をセットし、下枠2の周壁部21の枠上縁部2aに収容空間Rの開口を塞ぐようにしてシート4を固定する。そして、図2に示すように、基材10をセットした下枠2を熱板3の下側の成形位置に移動する。その後、加熱面3aの外周部を下枠2の枠上縁部2aに対して密接するまで熱板3を下方に移動させる。このとき、シート4は、熱板3の加熱面3aに沿ってほぼ接触した状態で配置され、その外周部4aが下枠2と熱板3とによって挟持された状態となる。
具体的には、ヒーター31によって熱板3を加熱するとともに、熱板3を図1に示す真空タンク5を開放して通気孔3bを介してシート4が加熱面3a側に移動する方向(図2で矢印P1方向)へ真空吸引することにより加熱面3aにシート4を吸着させ、吸着したシート4を加熱する。そして、その加熱中、下枠2において、真空タンク5(図1)を開放して通気孔3bを介してシート4が下方に移動する方向(矢印P2方向)へ真空吸引することにより、シート4の下側の収容空間Rの空気を矢印E1方向に吸引して減圧し、高真空度状態にする。
具体的には、熱板3に吸着されたシート4が所定温度に加熱され、所定時間経過した後に熱板3側の真空吸引を止めて吸着動作を停止する。これにより、熱板3とシート4との間が大気開放されるので、シート4を挟んで上下の空間に圧力差が生じる。そのため、加熱により軟化したシート4が熱板3の加熱面3aから離れ、そのシート4下側の下枠2の凹面2c(基材10側)に向かって矢印E2方向へ移動し、基材10の表面に押し付けられて接着し、成形品が完成する。
また、上片面輻射加熱でないシート4と熱板3とが密着する接触方式とすることで、加熱時間の短縮を図ることができるうえ、シート4の全面にわたって温度分布が均一となるため、より確実な成形を行うことができる。
しかも、従来の輻射加熱のように加熱面にヒーターを設ける場合に、そのヒーターの耐久性によりチャンバー内の加圧による圧力が制限され、シートを基材に接着させるための十分な押付け力が得られないといった従来の不具合を解消することができる。
しかも、シート4が加熱前の水平状態のまま熱板3の加熱面に吸着した状態であり、基材に対するシートの印刷の位置が変わることがないので、従来のように伸びの発生により印刷シートの位置がずれることがなく、精度の高い印刷シートの位置決め成形を行うことができる。
さらに、基材10を自動供給することによって、ロールシートによる連続成形の対応も可能となる。
また、熱板3の上面3cのヒーター31により熱伝達された加熱面3aに密着させたシート4を加熱させる構成であるので、ヒーター31への収容空間R側から受けるエアー圧の影響がないため、収容空間R内に高い圧力で加圧することが可能となり、これにより基材10に対するシート4の接着力を高めた成形が行える利点がある。
また、熱板3をシート4に直接密接させる構成とすることで、従来のような上側チャンバーが不要となり、減圧時間を減らすことが可能となることから、成形にかかるサイクルタイムを短縮して成形の効率化を図ることができ、生産性を向上させることができる。
例えば、本実施の形態では基材10の表面にシート4を接着する場合を適用対象とし、下枠2の収容空間Rに基材10を収容しているが、これに制限されることはない。具体的には、基材10と下枠2とが一体的に設けられた金型を適用対象とした金型賦形を適用対象とすることも可能である。この金型賦形の場合には、加熱シートが金型形状に成形される。
また、本発明の基材に対するシートの「接着」とは、本実施の形態のようにシート自体を基材10に接着する貼り合わせ成形の場合のみならず、転写トリムレスによりシート最上層のキャリアフィルムを剥離させて加飾層のみを基材に転写させる場合も含んでいる。
また、本実施の形態による下枠2、熱板3、架台6の形状、大きさ、シート4の固定手段などの構成は、任意に設定することができる。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
2 下枠
2a 枠上縁部
2b 通気孔
3 熱板
3a 加熱面
3b 通気孔
3c 上面
4 シート
5 真空タンク(減圧手段)
7 加圧タンク(加圧手段)
10 基材
21 周壁部
22 底部
31 ヒーター(加熱手段)
R 収容空間(空間)
Claims (5)
- 基材を収容可能な空間を有する下枠と、該下枠の枠上縁部に対して加熱面を密接可能とした熱板とを備え、前記下枠と熱板との間にシートを配置させ、そのシートを熱成形して金型賦形または前記基材に接着させる熱板加熱による熱成形装置であって、
前記下枠には、前記枠上縁部に前記シートを固定可能で、且つ前記シートの下側の前記空間を減圧する減圧手段が設けられ、
前記熱板には、前記加熱面側を吸引する減圧手段と、前記加熱面を加熱する加熱手段と、前記加熱面側を大気開放又は加圧する手段とが設けられ、
前記下枠と熱板とを前記シートを挟んで密接させた状態で、前記熱板による吸着・加熱動作と前記シートの下側の前記空間内の減圧動作とを並行させるとともに、これらの動作開始から所定時間後に前記熱板による前記吸着動作を停止し、前記熱板と前記シートとの間を大気開放する又は加圧する成形動作手段を有することを特徴とする熱板加熱による熱成形装置。 - 前記下枠には、少なくとも底部の周壁部側の外周部に減圧用の通気孔が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の熱板加熱による熱成形装置。
- 前記加熱手段は、前記熱板の加熱面とは反対側に設けられたヒーターであることを特徴とする請求項1または2に記載の熱板加熱による熱成形装置。
- 基材を収容可能な空間を有する下枠と、該下枠の枠上縁部に対して加熱面を密接可能とした熱板とを備え、前記下枠と熱板との間にシートを配置させ、そのシートを熱成形して金型賦形または前記基材に接着させる熱板加熱による熱成形方法であって、
前記下枠の枠上縁部にシートを設け、前記熱板を前記下枠に密接する第1工程と、
前記熱板と前記シートとの間を減圧し、その加熱面に前記シートを吸着させて加熱する第2工程と、
該第2工程と並行して前記シートの下側の前記空間内を減圧する第3工程と、
この第3工程の減圧動作を維持した状態で前記シートの吸着動作を停止し、前記熱板と前記シートとの間を大気開放する又は加圧する第4工程と、
を有することを特徴とする熱板加熱による熱成形方法。 - 前記第3工程において、
前記空間の減圧動作前に、前記シートの下側の前記空間内を加圧することを特徴とする請求項4に記載の熱板加熱による熱成形方法。
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