CN103302160A

CN103302160A - 金属层叠膜成型方法及其成型装置

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Publication number: CN103302160A
Application number: CN2012105716625A
Authority: CN
Inventors: 山本英郎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: CN103302160B; JP5611257B2; JP2013188762A; US9636731B2; US20130243548A1

Abstract

一种金属层叠膜成型方法及其成型装置，隔着作为加工对象的金属层叠膜（3）的成型部（3a），来使冲头（2）与衬垫（5）相对，并对密闭空间（6、7）进行压缩，并在周围处于低温状态的状态下，仅使成型部（3a）升温（S1、S2），然后，使密闭空间（6、7）相对于成型部（3a）移动，来对成型部（3a）进行第一成型（S3），接着，释放密闭空间（6）的气体，来使用冲头（2）和衬垫（5）夹着成型部（3a）来进行第二成型（S4）。

Description

金属层叠膜成型方法及其成型装置

技术领域

本发明涉及一种成型膜外饰体的金属层叠膜成型方法及其成型装置。

背景技术

近年来，对在金属薄膜（铝、铜、铁等）上层叠树脂层（聚酰胺、聚丙烯、PET等）而形成的金属层叠膜进行成型加工，来制造出包装件及容器。上述成型金属层叠膜的技术也可用作用于制造非水系电解质可充电电池用的外饰体及其它可充电电池用封装件的加工技术。

在金属层叠膜的成型中，当将膜成型为较深的形状时，作为原材料的金属层叠膜会出现破裂，在成型部或成型部周围会出现起伏小的褶皱或起伏大的褶皱。

由于上述破裂会使内置的产品与外部环境直接接触，因此，便失去作为外饰体的保护功能。此外，上述褶皱不仅损害外观上的美观，而且因与外部环境的摩擦及温度变化等，而使应力反复集中在褶皱上，随着时间推移，疲劳便会蓄积，而促使其受损。因此，需要能同时抑制破裂和褶皱的金属层叠膜成型方法。

作为用于实现上述目的的现有工艺，存在图12所示的工艺。

图12（a）表示上模具与下模具组合后的剖视图，图13（a）表示沿图12（a）的A1－A1线的上模具的俯视图，图13（b）表示沿图12（a）的A2－A2线的下模具的俯视图。在作为下模具的铸型1上形成有铸型孔1a。上模具由冲头2、板4和弹性体51构成。

在图12所示的工艺中，如图12（a）至图12（b）所示，对于作为被加工材料的金属层叠膜3，使用与冲头2相对的铸型1、设置在冲头2周围的板4和弹性体51，来对金属层叠膜成型部周围3b施加压力。

在此，弹性体51对金属层叠膜3施加的压力比板4的压力小，将板4对金属层叠膜3施加的压力设定为金属层叠膜3可被板4完全地固定在铸型1的上表面上的压力。这样，对于由弹性体51和板4按压的金属层叠膜3，将冲头2压入铸型1，以将金属层叠膜3成型成所希望的形状。在此，由于弹性体51对金属层叠膜3施加适中的压力，因此，不仅可促使材料流入成型部3a，而且承担抑制褶皱产生的作用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2002－178046号公报

但是，随着近年来产品的多样化，将膜外饰体成型为更深的成型形状或复杂的凹凸形状的工艺需求在不断提高。

在上述现有的工艺中，成型深度的极限值很小，在需要很深的成型形状的情况下，会产生破裂。

此外，在现有工艺中，虽然能减少成型部周围的褶皱，主要是小褶皱，但是，在成型部3a上会出现起伏大的褶皱。上述起伏大的褶皱的产生原因是由设于金属层叠膜的两个面上的树脂层在成型后会回到成型前的长度的现象（回弹（spring back））引起的。由于在复杂的成型形状中出现回弹，因此，残留应力蓄积在金属薄膜和树脂层的内部而发生形变、变形，这便会作为褶皱而被观测到。

作为解决上述问题的手段，存在着在使金属层叠膜或模具的温度升高后成型并再次冷却的工艺。在上述工艺中，由于金属层叠膜表面的树脂层的分子结构固定而使塑性变形稳定，并可使材料的回弹改善，因此，能抑制褶皱。但是，由于金属层叠膜整体的温度升高，因此，金属层叠膜两个面的树脂层与冲头2间的摩擦系数增加，阻碍了材料从成型部3a周围流入成型部3a，因而比现有工艺更容易出现破裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属层叠膜成型方法，该方法能改善材料的伸展性及回弹，并能抑制金属层叠膜的破裂及褶皱，以使内置的产品长期受到保护，还能提高外饰体的美观。

本发明的金属层叠膜成型方法的特征是，具有：升温工序，在该升温工序中，通过将作为加工对象的金属层叠膜的成型部局部地密闭，并对该密闭空间进行压缩，来使上述成型部升温；第一成型工序，在该第一成型工序中，使处于压缩状态的上述密闭空间相对于上述成型部移动，来对上述成型部进行成型；以及第二成型工序，在该第二成型工序中，使用冲头和衬垫来夹住上述成型部，以对上述成型部进行成型并对其进行冷却。具体来说，具有：升温工序，在该升温工序中，利用隔着作为加工对象的金属层叠膜的成型部而相对的冲头和衬垫，来形成在上述成型部的上表面局部密闭的第一密闭空间，并且形成在上述成型部的下表面局部密闭的第二密闭空间，通过对上述第一密闭空间和上述第二密闭空间进行压缩，来使上述成型部升温；第一成型工序，在该第一成型工序中，使处于压缩状态的上述密闭空间相对于上述成型部移动，来对上述成型部进行成型；以及第二成型工序，在该第二成型工序中，释放上述第一密闭空间的气体，以使上述冲头将上述成型部推至上述衬垫，来对成型部进行成型并对其进行冷却。

本发明的金属层叠膜的成型装置的特征是，具有：冲头；铸型，该铸型隔着作为加工对象的金属层叠膜的成型部而与上述冲头相对；板，该板设置在上述冲头的周围，并与上述铸型一起对上述成型部进行按压；以及衬垫，该衬垫设置在上述铸型的内部，在上述冲头上设置有第一孔，该第一孔将在上述成型部与上述冲头之间形成的第一密闭空间与外部连接，上述金属层叠膜的成型装置还包括运转控制装置，上述运转控制装置以下述方式运转：利用上述冲头和上述衬垫的动作，来形成由上述冲头、上述板和上述成型部围成的第一密闭空间和由上述铸型和上述成型部围成的第二密闭空间，对上述第一密闭空间、第二密闭空间的密闭空间进行加压，来使上述成型部升温，使上述第一密闭空间、第二密闭空间的密闭空间相对于上述成型部移动，来对上述成型部进行第一成型，将上述第一密闭空间的气体从上述第一孔排出，以使上述冲头将上述成型部推至上述衬垫，来对上述成型部进行第二成型并对其进行冷却。

此外，本发明的金属层叠膜成型方法的特征是，具有：升温工序，在该升温工序中，利用隔着作为加工对象的金属层叠膜的成型部而相对的冲头和衬垫，来形成在上述成型部的上表面局部密闭的第一密闭空间，并且形成在上述成型部的下表面局部密闭的第二密闭空间，通过对上述第一密闭空间和第二密闭空间进行压缩，来使上述成型部升温；第一成型工序，在该第一成型工序中，使处于压缩状态的上述第一密闭空间、第二密闭空间相对于金属层叠膜的上述成型部移动，来对上述成型部进行成型，并且释放上述第二密闭空间的气体；以及第二成型工序，在该第二成型工序中，释放上述第一密闭空间的气体，并且使上述冲头将上述成型部推至上述衬垫，来对上述成型部进行成型并对其进行冷却。

此外，本发明的金属层叠膜的成型装置的特征是，具有：冲头；铸型，该铸型隔着作为加工对象的金属层叠膜的成型部而与上述冲头相对；板，该板设置在上述冲头的周围，并与上述铸型一起对上述金属层叠膜进行按压；以及衬垫，该衬垫设置在上述铸型的内部，在上述冲头上设置有第一孔，该第一孔将在上述成型部与上述冲头之间形成的第一密闭空间与外部连接，在上述铸型上形成有第二孔，在上述衬垫朝远离上述冲头的方向移动至规定位置的状态下，上述第二孔将由上述铸型、上述成型部及上述衬垫围成的第二密闭空间与外部连接，上述金属层叠膜的成型装置还包括运转控制装置，上述运转控制装置以下述方式运转：在封闭上述第一孔并使上述衬垫移动至在上述第二孔处封闭的位置的状态下，利用上述冲头和上述衬垫的动作，对上述第一密闭空间、第二密闭空间进行加压，以使上述成型部升温，使上述第一密闭空间、第二密闭空间的密闭空间相对于上述成型部移动，来对上述成型部进行第一成型，使上述衬垫移动至打开上述第二孔的位置，并且将上述第一密闭空间的气体从上述第一孔排出，以使上述冲头将上述成型部推至上述衬垫，来对上述成型部进行第二成型并对其进行冷却。

此外，本发明的金属层叠膜成型方法的特征是，具有：升温工序，在该升温工序中，利用隔着作为加工对象的金属层叠膜的成型部相对的上模具侧的冲头和下模具侧的铸型的内侧衬垫，形成在上述成型部的上表面局部密闭的第一密闭空间，并通过对上述第一密闭空间进行压缩，来使上述成型部升温；第一成型工序，在该第一成型工序中，使上述冲头进一步朝上述衬垫侧移动，以对上述第一密闭空间进行加压，并且在此之前被弹簧朝靠近上述冲头的方向上推的上述衬垫的一部分受到基端连接在上述上模具侧的销的前端按压，以克服上述弹簧的施力而移动，来对上述成型部进行一次成型，一旦上述衬垫到达成型深度，则上述衬垫在凸轮机构的作用下停止在下死点上，来结束上述一次成型；以及第二成型工序，在该第二成型工序中，使上述冲头朝靠近上述衬垫的方向进一步移动，并且释放上述第一密闭空间的气体，来使用上述冲头、上述铸型及上述衬垫夹着上述成型部来进行成型。

此外，本发明的金属层叠膜的成型装置的特征是，具有：冲头，该冲头安装在上模具侧；铸型，该铸型设置在下模具侧；衬垫，该衬垫的一部分配置在上述铸型的内侧，并被弹簧朝靠近上述冲头的方向施力；板，该板设置在上述冲头的周围；凸轮机构，该凸轮机构用于使上述衬垫在下死点上暂时停止；销，该销的基端与上述上模具侧连接，以使上述冲头与上述衬垫的移动联动；以及运转控制装置，上述运转控制装置以下述方式运转：使隔着作为加工对象的金属层叠膜的成型部相对的上述冲头朝上述衬垫侧移动，以对在上述成型部的上表面局部密闭的第一密闭空间进行加压，来使上述成型部升温，并且利用上述销的前端，对在此之前被上述弹簧朝靠近上述冲头的方向上推的上述衬垫进行按压，以使上述衬垫克服上述弹簧的施力而移动，来对上述成型部进行一次成型，一旦上述衬垫到达成型深度，上述衬垫就在凸轮机构的作用下停止在下死点上，来结束上述一次成型，使上述冲头朝靠近上述衬垫的方向进一步移动，并且释放上述第一密闭空间的气体，来使用上述冲头、上述铸型及上述衬垫夹着上述成型部，并冷却上述成型部来对其进行二次成型。

根据本发明，在金属层叠膜的成型时，能在成型部周围保持低温状态的状态下仅使成型部的温度升高，能在不阻碍材料从成型部周围流入成型部的情况下，改善材料的伸展性及回弹，并能抑制金属层叠膜的破裂及褶皱，不仅能长时间保护内置的产品，提高产品品质，而且能提高外饰体的美观。

附图说明

图1是在本发明的金属层叠膜成型方法的实施中所使用的实施方式1的成型装置的剖视图。

图2是上述实施方式的成型装置的成型工序图。

图3是上述实施方式的各工序中的各个部分的压力、温度等的状态变化图。

图4是在本发明的金属层叠膜成型方法的实施中所使用的实施方式2的成型装置的剖视图。

图5（a）是上述实施方式所使用的成型装置的上模具的俯视图，图5（b）是上述实施方式所使用的成型装置的下模具的俯视图。

图6是上述实施方式的成型装置的成型工序图。

图7是上述实施方式的各工序中的各个部分的压力、温度等的状态变化图。

图8是在本发明的金属层叠膜成型方法的实施中所使用的实施方式3的成型装置的剖视图。

图9（a）是上述实施方式所使用的成型装置的上模具的俯视图，图9（b）是上述实施方式所使用的成型装置的下模具的俯视图。

图10是上述实施方式的成型装置的成型工序图。

图11是上述实施方式的各工序中的各个部分的压力、温度等的状态变化图。

图12（a）是现有工艺中的上模具与下模具组合后的剖视图，图12（b）是现有工艺中的、利用冲头将金属层叠膜压入成型部的状态的剖视图。

图13（a）是现有工艺中的、沿A1－A1线的上模具的俯视图，图13（b）是现有工艺中的、沿A2－A2线的下模具的俯视图。

具体实施方式

以下，基于具体的各实施方式，对本发明的金属层叠膜成型方法进行说明。

图1～图3表示本发明的实施方式1。

在该金属层叠膜成型装置中，如图1所示，下模具Do由铸型1、设于铸型孔1a的衬垫5构成。上模具Up由冲头2和板4构成，其中，上述冲头2与铸型1间具有恒定间隙，并隔着金属层叠膜（以下称为膜）3而与铸型1相对，上述板4安装在冲头2周围。在冲头2上设置有可使空气散逸至大气中的第一孔8，例如，能通过使用阀门17等打开、关闭，来对空气的流通进行控制。运转控制装置30对下模具Do、上模具Up、冲头2、衬垫5等的运动进行控制。

膜3通过使金属薄膜（铝、铜、铁等）处于中央，在该金属薄膜的两个面上层叠树脂层（聚酰胺、聚丙烯、PET等），并进行成型加工而成。

另外，在成型部3a的上方，形成有由冲头2、板4和膜3围成的第一密闭空间6。在成型部3a的下方，形成有由铸型1、衬垫5和膜3围成的第二密闭空间7。

步骤S1～S5示出了受运转控制装置30控制的运转的成型工序。图3示出了各工序中的成型品的赋形率（日文：賦形率）、压力、温度的时间变化。成型品的赋形率F定义为材料原子的所有移动距离的总和/完成时的所有移动距离的总和，将初始形状定义为0％，将成型品完成状态定义为100％。

在图3（a）～图3（g）的各图表中，横轴的t1～t5表示下面的时刻。

t1：图2的步骤S1所示的密闭空间形成工序完成的时刻

t2：步骤S2所示的升温工序完成的时刻

t3：步骤S3所示的第一成型工序完成的时刻

t4：步骤S4所示的第二成型工序完成的时刻

t5：步骤S5所示的复原工序完成的时刻

图3（a）～图3（g）的纵轴表示如下：

Pu：第一密闭空间6的压力

Pl：第二密闭空间7的压力

Tm：成型部3a的平均温度

Tu：第一密闭空间6的温度

Tl：第二密闭空间7的温度

Tp：冲头2、铸型1、衬垫5、板4的温度

另外，随着本实施方式的动作，膜3或第一密闭空间6、第二密闭空间7内的空气升温，然后被冷却。在将膜3的两个面的树脂层中的、熔融温度较高的树脂层的温度设定为Ta、熔融温度较低的树脂层的温度设定为Tb，将外部气体温度设定为T0（Ta＞Tb＞T0）的情况下，将膜3或第一密闭空间6、第二密闭空间7内的空气温度Ts满足Ta＞Ts＞Tb的状态定义为升温状态，满足Ts＝T0的状态定义为冷却状态。

首先，在步骤S1的密闭空间形成工序中，在成型部3a的上方形成由冲头2、板4和膜3围成的第一密闭空间6，在成型品3a的下方形成由铸型1、衬垫5和膜3围成的第二密闭空间7。此时，膜3被板4和铸型1以恒定的压力加压。在本工序中，赋形率F＝0％，压力Pu＝Pl＝P0（大气压），温度Tm＝Tu＝Tl＝Tp＝T0（室温），成型部3a的膜3处于冷却状态。

在步骤S2的升温工序中，通过利用冲头2朝箭头2a方向下降、衬垫5b上升的动作，来对第一密闭空间6、第二密闭空间7内的空气进行压缩而升温，以使成型部3a处于升温状态3e。在将膜3的两个面的树脂层中的、熔融温度较高的树脂层的温度设定为Ta、熔融温度较低的树脂层的温度设定为Tb的情况下，将第一密闭空间6的温度Tu、第二密闭空间7的温度Tl设定为Tu＝Tl＝T2，Ta＞T2＞Tb。藉此，成型部3a的平均温度Tm也上升至T2。

在步骤S3的第一成型工序中，通过在利用冲头2朝箭头2a方向的下降而使第一密闭空间6的空气压力上升的同时使衬垫5的动作停止，以设置第一密闭空间6与第二密闭空间7间的压力差，藉此来一次成型为预备形状。第一密闭空间6的压力Pu、第二密闭空间7的压力Pl（Pu＞Pl）与一次成型所需要的压力差Pa之间设定为（Pu－Pl）＞Pa。通过本工序，将赋形率F形成为20％～90％左右。

在步骤S4的第二成型工序中，随着冲头2朝箭头2a方向进一步下降，使用冲头2、铸型1、衬垫5对膜3进行冲压成型。此时，如图3（g）所示，冲头2、铸型1、衬垫5保持冷却状态（温度T0）。因此，在时刻t3处于温度T2（Ta＞T2＞Tb）的升温状态下的膜3在时刻t4的时间点上与低温的冲头2、铸型1、衬垫5接触，而成为温度T0的冷却状态。

此外，在冲头2到达下死点的同时打开阀门17，使第一密闭空间6的处于高温高压状态的空气经由第一孔8而流出至第一密闭空间6的外部（箭头11的方向）。利用上述阀门17的打开动作，就可缩短膜3成为冷却状态的时间。

最后，在步骤S5的复原工序中，在阀门17打开的状态下，使冲头2朝箭头2b方向上升，以在释放第一密闭空间6的空气的同时使冲头2返回原点。

通过实施以上各工序，就能抑制成型品的破裂。

具体来说，由于在步骤S2中，仅使成型部3a局部地处于升温状态3e，因此，提高了成型部3a的材料的伸展性。

此外，利用步骤S3的第一成型工序，由于在使用冲头2和衬垫5夹住成型部3a来进行第二成型之前，一次成型为预备形状，并使材料整体拉伸，因此，能将成型部3a内部的材料均匀地拉伸。

接着，由于在步骤S4的冲头成型时冲头2与膜3接触后的短暂时间内，成型部3a保持在升温状态3e下，因此，在冲头2与膜3之间产生很高的摩擦阻力，能利用其摩擦力来促进材料从成型部周边流入成型部。除此之外，由于成型部3a之外的铸型1与板4之间被保持冷却，因此，摩擦阻力变少，而能促进材料流入成型部3a。

此外，关于褶皱的产生，在步骤S4中，通过在冲头成型之后，利用冲头2的接触来对一度升温后的膜3再次冷却，就能使膜3表面的树脂层的分子结构固定，塑性变形稳定化，并改善材料的回弹，因此，能抑制在成型部3a上的褶皱。

除此之外，在本实施方式中，由于冲头2与成型部3a的膜3直接接触来进行冷却，因此，能缩短冷却时间，并能缩短成型周期。

此外，由于使膜3升温并能在完成成型形状的同时进行冷却，因此，能防止成型形状的变化，并能减少形状的偏差。

图4～图7表示本发明的实施方式2。

另外，对与实施方式1相同的构件标注相同的符号来进行说明。

图4表示金属层叠膜成型装置的剖视图。上述图4表示沿A3－A3线对图5（a）、图5（b）所示的上模具Up和下模具Do进行剖切的状态。

下模具Do由铸型1和设于铸型孔1a的衬垫5构成。在铸型1上，将铸型孔1a与外部连通的第二孔9设置在距铸型1的上表面达成型深度的位置。

上模具Up由冲头2和板4构成，其中，上述冲头2与铸型1间具有恒定间隙，并隔着膜3而与铸型1相对，上述板4安装在冲头2周围。在冲头2上设置有可使空气散逸至大气中的第一孔8，例如，能通过使用阀门17等打开、关闭，来对空气的流通进行控制。

在本结构中，通过使冲头2下降，来将配置在铸型1上的厚度为50～500μm的膜3成型为规定的成型形状。膜3的两个面的树脂层因产品用途的不同而不同，但两个面总计占整体厚度的5％～80％。另外，成型形状、即冲头2的形状为从5mm×5mm至400mm×400mm左右的范围，成型深度为0.5mm至30mm的范围。

在冲头2的前端上，进行将铸型1与冲头2的间隙除以成型深度的锥形加工10，以使产品的成型形状与冲头2的面一致。运转控制装置30对下模具Do、上模具Up、冲头2、衬垫5等的运动进行控制。

图6的步骤S1、S2、S3－1、S3－2、S4－1、S4－2、S4－3、S5表示实施方式2的受运转控制装置30控制的运转的成型工序。

此外，图7（a）～图7（g）示出了本实施方式中的成型品的赋形率、压力、温度的时间变化。标记方法与实施方式1的图3相同。

图7的各时刻分别表示下面的时刻。

时刻t1：图6的步骤S1所示的密闭空间形成工序完成的时刻

时刻t2：图6的步骤S2所示的升温工序完成的时刻

时刻“t3－1”：图6的步骤S3－1所示的第一成型工序完成的时刻

时刻“t3－2”：图6的步骤S3－2所示的第一成型工序完成的时刻

时刻“4－1”：图6的步骤S4－1所示的第二成型工序完成的时刻

时刻“t4－2”：图6的步骤S4－2所示的第二成型工序完成的时刻

时刻“t4－3”：图6的步骤S4－3所示的第二成型工序完成的时刻

时刻t5：图6的步骤S5所示的复原工序完成的时刻

使用图6和图7，对于本实施方式的动作和对成型部3a的作用进行详细说明。

在步骤S1的密闭空间形成工序中，首先，在阀门17关闭的状态下，利用使冲头2朝箭头2a方向下降，使板4朝箭头4a方向下降，并使衬垫5朝箭头5b方向上升的动作，形成由冲头2、板4和膜3围成的第一密闭空间6和由铸型1、衬垫5和膜3围成的第二密闭空间7。

在步骤S2的升温工序中，因冲头2朝箭头2a方向的下降，衬垫5的箭头5b方向的上升，而将第一密闭空间6和第二密闭空间7同时压缩至相同压力（Pu＝Pl＝P2）。此时，通过高速进行压缩，能防止热向周围扩散，利用绝热压缩，使第一密闭空间6、第二密闭空间7内升温，而使成型部3a处于升温状态3e。例如，当在比热比为1.4的空气气氛下进行成型时，为了使100mm×100mm、深度为20mm的密闭空间（体积为20×104mm³）从27℃（300K）温度上升至127℃（400K），

根据“热力学定律：T（K、温度）×V（mm³、体积）^（γ（比热比）－1）＝恒定＝39585.24（K×mm³）”这一算式，只要将压缩率设定为大约49％（将压缩后的体积设定为9.74×10⁴mm³）即可。

在步骤S3－1的第一成型工序中，因冲头2朝箭头2a方向下降而对第一密闭空间6进行加压（Pu：P2→P3）。同时，一边使第二密闭空间7的体积和压力保持恒定，一边使衬垫5朝箭头5a方向下降。由于第一密闭空间6内部的压力Pu逐渐增加，而第二密闭空间7的压力Pl为恒定值P2，因此，压力差逐渐增大，便开始一次成型。

在第一成型工序中，接着，如步骤S3－2所示，在利用使冲头2朝箭头2a方向下降，并使衬垫5朝箭头5a方向下降的动作，来使衬垫5到达成型深度之后，空气从设于铸型1侧面的第二孔9朝11的方向流出，并且衬垫5朝箭头5a方向的下降动作停止。由于第二密闭空间7的压力Pl为P0（大气压），因此，第一密闭空间6、第二密闭空间7的压力差急剧增大，而促进一次成型。

因此，在图7（d）的时刻t3－1处于温度T2（Ta＞T2＞Tb）的升温状态下的膜3在时刻t4上与低温的冲头2、铸型1、衬垫5接触，而成为温度T0的冷却状态。

在步骤S4－1的第二成型工序中，随着冲头2朝箭头2a方向的进一步下降，使用冲头2、铸型1、衬垫5对膜3进行冲压成型。此时，与实施方式1同样地，如图7（g）所示，冲头2、铸型1、衬垫5保持冷却状态（温度T0）。因此，在图7（d）的时刻“t3－1”处于温度T2（Ta＞T2＞Tb）的升温状态下的膜3在时刻“t4－1”上与低温的冲头2、铸型1、衬垫5接触，而成为温度T0的冷却状态3d。

在上述时刻t4－1，由于角落部（图中右侧）的一次成型不足够，因此，比直线部（图中左侧）先与冲头2接触，而成为冷却状态3d。此外，成型部3a因一次成型而隆起，与衬垫5接触的部位也同样地成为冷却状态。

此外，在第二成型工序中，如步骤S4－2所示，因冲头2继续沿箭头2a方向下降，而使直线部（图中左侧）与冲头2接触，而成为冷却状态。

另外，在第二成型工序中，如步骤S4－3所示，一旦因冲头2的下降2a而到达下死点，则打开阀门17。藉此，第一密闭空间6的处于高温高压状态的空气经由配管16而沿箭头11a方向流出至外部，膜3成为Tm＝T0（冷却状态）。在此，由于在冲头2前端进行的锥形加工10中，材料整体是齐平的，因此，可促进冷却。

在步骤S5的复原工序中，最后，在打开阀门17之后，因冲头2朝箭头2b方向上升和板4朝箭头4b方向上升，而回到原点。此时，由于伴随着冲头2朝箭头2b方向上升，第一密闭空间6的体积增加，压力降低，因此，有时候成型部3a会出现凹陷。此时，也可以根据需要，通过将空气从第一孔8沿箭头11b的方向供给至第一密闭空间6，并提高压力，来防止凹陷。

由于通过如上所述构成，可缩短一系列的成型动作内的个别工序的时间，因此，能缩短成型周期。首先，能利用第一密闭空间6、第二密闭空间7的绝热压缩，而使膜3的两个面的树脂层同时升温。因此，能在短时间内使成型部3a的膜3成为升温状态3e，并能提高伸展性。

此外，由于利用在冲头2前端实施的锥形形状10来使成型部3a整体与冲头2接触，因此，能加快冷却。

此外，由于能从膜3的两个面加压和减压，因此，容易获得压力差，因而对抑制产品厚度偏差及破裂有效。

图8～图11表示本发明的实施方式3。

图8表示金属层叠膜成型装置的剖视图。上述图8表示沿A4－A4线对图9（a）、图9（b）所示的上模具Up和下模具Do进行剖切的状态。

实施方式1、实施方式2在长方形形状及复杂形状的成型品、材料中的树脂层的比例较大的情况下是有效的。但是，在简单形状的成型品（圆形等）、材料中的树脂层的比例较小的情况下，利用简单的装置结构，就能抑制较深的成型品的破裂及褶皱。

本实施方式3与实施方式2同样地，在下模具Do上设置有铸型1，在上模具Up上设置有冲头2，冲头2与铸型1隔着膜3相对。在上模具Up的冲头2的周围安装有板4，在下模具的铸型1的孔内部安装有衬垫5。在冲头2上设置有第一孔8。在上述第一孔8中经由配管16设置有阀门17。

此外，设置有销12和凸轮机构14，其中，上述销12与衬垫5及冲头2的动作联动，上述凸轮机构14在下死点处暂时停止，并在冲头2上升的同时返回至原来的位置。凸轮机构14经由上模具模组13而与冲头2连接，随着冲头上下运动，凸轮结构也上下运动。另外，衬垫5的初始位置设定为与铸型1的上表面相同的高度。销12的基端经由缓冲弹簧21而与上模具模组13连接。运转控制装置30对下模具Do、上模具Up、冲头2、衬垫5等的运动进行控制。

图10的步骤S1、S2、S3－1、S3－2、S4、S5表示实施方式3的受运转控制装置30控制的运转的成型工序。

此外，图11（a）～图11（g）示出了本实施方式中的成型品的赋形率、压力、温度的时间变化。标记方法与实施方式1的图3相同。

图11的各时刻分别表示下面的时刻。

时刻t1：图10的步骤S1所示的密闭空间形成工序完成的时刻

时刻t2：图10的步骤S2所示的升温工序完成的时刻

时刻“t3－1”：图10的步骤S3－1所示的第一成型工序完成的时刻

时刻“t3－2”：图10的步骤S3－2所示的第一成型工序完成的时刻

时刻t4：图10的步骤S4所示的第二成型工序完成的时刻

时刻t5：图10的步骤S5所示的复原工序完成的时刻

使用图10和图11，对于本实施方式的动作和对成型部3a的作用进行详细说明。

在步骤S1的密闭空间形成工序中，首先，在关闭阀门17的状态下，利用使冲头2朝箭头2a方向下降，并使板4也朝箭头4a方向下降的动作，来形成由冲头2、板4及膜3围成的第一密闭空间6。另一方面，由于由铸型1、衬垫5及膜3围成的第二密闭空间7没有间隙，因此，为零体积的状态。

在步骤S2的升温工序中，冲头2朝箭头2a方向进一步下降，而仅对第一密闭空间6加压（Pu＝P2）。通过高速进行压缩，能防止热向周围扩散，利用绝热压缩，使第一密闭空间6内升温，而使成型部3a成为升温状态3e。

在步骤S3－1的第一成型工序中，冲头2朝箭头2a方向进一步下降，以对第一密闭空间6进行加压。与此同时，受到上模具的销12的力，在此之前被弹簧20上推的衬垫5克服弹簧20的施力而开始朝箭头5a方向下降的动作。此时，由于第二密闭空间7的压力Pl为0（真空），第一密闭空间6的压力为Pu（＝P2），因此，利用上述第一密闭空间6与第二密闭空间7的压力差P2（＝Pu－Pl）来进行一次成型。

在第一成型工序中，接着，如步骤S3－2所示，一旦使冲头2朝箭头2a方向进一步下降，并使衬垫5朝箭头5a方向进一步下降，以使衬垫5到达成型深度，则完成一次成型，而使衬垫下降5a停止。此时，衬垫5受凸轮机构14的作用，而停止在下死点上。

在一次成型后，在步骤S4的第二成型工序中，使冲头2朝箭头2a方向继续下降，使用冲头2、铸型1、衬垫5对膜3进行冲压成型。此时，如图11（g）所示，冲头2、铸型1、衬垫5保持冷却状态（温度T0）。因此，在图11（d）的时刻t3处于温度T2（Ta＞T2＞Tb）的升温状态下的膜3在时刻t4上与低温的冲头2、铸型1、衬垫5接触，而成为温度T0（冷却状态）。

另外，与实施方式2同样地，一旦冲头2到达下死点，就打开阀门17。藉此，使第一密闭空间6的处于高温高压状态的空气经由配管16而朝箭头11方向流出至装置外部，以促使膜3成为冷却状态。

最后，在步骤S5的复原工序中，在打开阀门17的状态下，利用使冲头2朝箭头2b方向上升，并使板4也朝箭头4b方向上升的动作，而回到原点。

若根据这种结构，则虽然需要实施方式2的动作的驱动部，但是由于不需要衬垫5的动作的驱动部，因此，能使模具的结构简化，使模具及产品的可靠性提高，且与实施方式2相比，能缩短成型周期。

另外，为了进一步缩短成型周期及防止成型形状的变化，也可以在冲头2、铸型1、衬垫5上设置供冷却水、压缩空气等热交换制冷剂经过的通路等冷却机构。

根据膜3的种类不同，有时也会因急剧的温度变化而促使材料劣化。在这种情况下，为使温度平稳地减小，也可以在冲头2、铸型1、衬垫5各个部件内部设置较薄的绝热层，并设置慢慢散热的机构。

在上述各实施方式中，以第一密闭空间6、第二密闭空间7的内部为空气的情况为例进行了说明，但即便是第一密闭空间6、第二密闭空间7的内部为其它气体、具体来说为氮气等惰性气体，也能同样地实施。

本发明能用于需要长时间保护内置物的复杂形状的电池外饰体及电子元器件的保护薄片等的用途。此外，在使用金属层叠膜来制造药剂及食品的包装材、容器等的领域中也能利用。

Claims

1.一种金属层叠膜成型方法，具有：

升温工序，在该升温工序中，通过将作为加工对象的金属层叠膜的成型部局部地密闭，并对该密闭空间进行压缩，来使所述成型部升温；

第一成型工序，在该第一成型工序中，使处于压缩状态的所述密闭空间相对于所述成型部移动，来对所述成型部进行成型；以及

第二成型工序，在该第二成型工序中，使用冲头和衬垫来夹住所述成型部，以对所述成型部进行成型并对其进行冷却。

2.一种金属层叠膜成型方法，具有：

升温工序，在该升温工序中，利用隔着作为加工对象的金属层叠膜的成型部而相对的冲头和衬垫，来形成在所述成型部的上表面局部密闭的第一密闭空间，并且形成在所述成型部的下表面局部密闭的第二密闭空间，通过对所述第一密闭空间和所述第二密闭空间进行压缩，来使所述成型部升温；

第二成型工序，在该第二成型工序中，释放所述第一密闭空间的气体，以使所述冲头将所述成型部推至所述衬垫，来对所述成型部进行成型并对其进行冷却。

3.一种金属层叠膜的成型装置，具有：

冲头；

铸型，该铸型隔着作为加工对象的金属层叠膜的成型部而与所述冲头相对；

板，该板设置在所述冲头的周围，并与所述铸型一起对所述成型部进行按压；以及

衬垫，该衬垫设置在所述铸型的内部，

在所述冲头上设置有第一孔，该第一孔将在所述成型部与所述冲头之间形成的第一密闭空间与外部连接，

所述金属层叠膜的成型装置还包括运转控制装置，

所述运转控制装置以下述方式运转：

利用所述冲头和所述衬垫的动作，来形成由所述冲头、所述板和所述成型部围成的第一密闭空间和由所述铸型和所述成型部围成的第二密闭空间，对所述第一密闭空间、第二密闭空间的密闭空间进行加压，来使所述成型部升温，

使所述第一密闭空间、第二密闭空间的密闭空间相对于所述成型部移动，来对所述成型部进行第一成型，

将所述第一密闭空间的气体从所述第一孔排出，以使所述冲头将所述成型部推至所述衬垫，来对所述成型部进行第二成型并对其进行冷却。

4.一种金属层叠膜成型方法，具有：

升温工序，在该升温工序中，利用隔着作为加工对象的金属层叠膜的成型部而相对的冲头和衬垫，来形成在所述成型部的上表面局部密闭的第一密闭空间，并且形成在所述成型部的下表面局部密闭的第二密闭空间，通过对所述第一密闭空间、第二密闭空间进行压缩，来使所述成型部升温；

第一成型工序，在该第一成型工序中，使处于压缩状态的所述第一密闭空间、第二密闭空间相对于金属层叠膜的所述成型部移动，来对所述成型部进行成型，并且释放所述第二密闭空间的气体；以及

5.一种金属层叠膜的成型装置，具有：

冲头；

板，该板设置在所述冲头的周围，并与所述铸型一起对所述金属层叠膜进行按压；以及

衬垫，该衬垫设置在所述铸型的内部，

在所述铸型上形成有第二孔，在所述衬垫朝远离所述冲头的方向移动至规定位置的状态下，所述第二孔将由所述铸型、所述成型部及所述衬垫围成的第二密闭空间与外部连接，

所述金属层叠膜的成型装置还包括运转控制装置，

所述运转控制装置以下述方式运转：

在封闭所述第一孔并使所述衬垫移动至在所述第二孔处封闭的位置的状态下，利用所述冲头和所述衬垫的动作，对所述第一密闭空间、第二密闭空间进行加压，以使所述成型部升温，

使所述衬垫移动至打开所述第二孔的位置，并将所述第一密闭空间的气体从所述第一孔排出，以使所述冲头将所述成型部推至所述衬垫，来对所述成型部进行第二成型并对其进行冷却。

6.一种金属层叠膜成型方法，具有：

升温工序，在该升温工序中，利用隔着作为加工对象的金属层叠膜的成型部相对的上模具侧的冲头和下模具侧的铸型内侧的衬垫，形成在所述成型部的上表面局部密闭的第一密闭空间，并通过对所述第一密闭空间进行压缩，来使所述成型部升温；

第一成型工序，在该第一成型工序中，使所述冲头进一步朝所述衬垫侧移动，以对所述第一密闭空间进行加压，并且在此之前被弹簧朝靠近所述冲头的方向上推的所述衬垫的一部分受到基端连接在所述上模具侧的销的前端按压，以克服所述弹簧的施力而移动，来对所述成型部进行一次成型，一旦所述衬垫到达成型深度，则所述衬垫在凸轮机构的作用下停止在下死点上，来结束所述一次成型；以及

第二成型工序，在该第二成型工序中，使所述冲头朝靠近所述衬垫的方向进一步移动，并且释放所述第一密闭空间的气体，来使用所述冲头、所述铸型及所述衬垫夹着所述成型部来进行成型。

7.一种金属层叠膜的成型装置，具有：

冲头，该冲头安装在上模具侧；

铸型，该铸型设置在下模具侧；

衬垫，该衬垫的一部分配置在所述铸型的内侧，并被弹簧朝靠近所述冲头的方向施力；

板，该板设置在所述冲头的周围；

凸轮机构，该凸轮机构用于使所述衬垫在下死点上暂时停止；

销，该销的基端与所述上模具侧连接，以使所述冲头与所述衬垫的移动联动；以及

运转控制装置，

所述运转控制装置以下述方式运转：

使隔着作为加工对象的金属层叠膜的成型部相对的所述冲头朝所述衬垫侧移动，以对在所述成型部的上表面局部密闭的第一密闭空间进行加压，来使所述成型部升温，并且利用所述销的前端，对在此之前被所述弹簧朝靠近所述冲头的方向上推的所述衬垫进行按压，以使所述衬垫克服所述弹簧的施力而移动，来对所述成型部进行一次成型，一旦所述衬垫到达成型深度，所述衬垫就在凸轮机构的作用下停止在下死点上，来结束所述一次成型，使所述冲头朝靠近所述衬垫的方向进一步移动，并且释放所述第一密闭空间的气体，来使用所述冲头、所述铸型及所述衬垫夹着所述成型部，并冷却所述成型部来对其进行二次成型。