热压成型制程方法及其热压装置
技术领域
本发明系有关于一种避免图案产生形变的技术,特别是一种针对在热压成型制程下,避免所生成之图案产生形变与失真的热压成型制程方法及其热压装置。
背景技术
按,热压成型制程,又称为热成型(thermoforming)制程,是一种塑胶板材的加工制程,源自金属冲压制程。一般而言,针对塑胶板材,会先将其预热至一特定的可塑成型温度,接着,续以特定几何形状的模具进行冲压成型,并持压固化降温后裁剪成最终产品。由于热压成型的制程和目前已知的射出成型、吹塑成型、或旋转成型等塑胶成型制程皆不相同,薄规格的热压成型主要可应用于抛弃式杯具、容器等等,而厚规格者则应用于交通工具、家具电器等等领域。近年来,热压成型制程不仅局限于塑胶加工,更可进一步地延伸至热塑复合材料的加工上,而广为应用于航空工业领域。
请参照图1及图2所示,其系为一传统热压成型制程使用之习知治具的示意图,如图所示,一热压装置1系用以针对膜材2(例如:塑胶板材或热塑复合材料)进行升温及加压,其中,热压装置1主要系通过调整其不同区域HT,LT的加热温度,藉此对膜材2各区域的形变量进行微调及补偿。举例来说,位于区域HT中的热压子板11的加热温度相较于位于区域LT中的热压子板12的加热温度来得高,通过此种设计可以藉由调整不同区域的加热温度来调整不同区域的形变量。然而,实际上而言,因受热较高的膜材其材质会较容易软化,因此在实际热成型进行3D拉伸时往往会往受热较低的膜材方向产生偏移,即如图2中箭头方向所示。如此一来,将使得膜材在实际热压成型后的产品,产生有图案错位或失真、变形等误差的生成;换言之,传统的热压成型制程由于受限于其所使用之热压装置与治具既定的加热区域,并无法针对个别图案的位置进行更缜密的调整与补偿,因而,长久以来仍具有最终图案产生形变等缺失存在。
有鉴于此,本申请人系有感于上述缺失之可改善,且依据多年来从事此方面之相关经验,悉心观察且研究之,并配合学理之运用,而提出一种设计新颖且有效改善上述缺失之本发明,其系可针对在一热压成型制程下所生成之图案进行改良,使其图案可避免产生形变与失真,并可达到精准的控制效果,以下,本申请人系针对本发明具体之架构及实施方式兹提供详细说明如下。
发明内容
为解决习知技术存在的问题,本发明之一目的系在于提供一种热压成型制程方法,其系针对现行热压成型制程的技术作一改良,相较于现有技艺,本发明可精准地针对个别图案的位置进行微调整与补偿,改善习知图案多产生有形变的问题。
本发明之又一目的系在于提供一种可避免图案产生形变的热压成型制程方法,此种制程方法所改良的技术特点乃在于降低既有的热传导速率,控制热压成型制程在加热时,具有预设图案的区域对比于不具有预设图案的区域其传导热量可以有效地下降,如此一来便能避免具有预设图案的区域参与形变,实现本发明之发明目的。
本发明之再一目的系在于通过此种热压成型制程方法提供其热压装置,使其系可更进一步地结合予现有的一处理器,以利用该处理器可个别驱动并调控,或者是群组驱动并调控热压装置中每一个热压子板,或每一群热压子板的加热参数,由此达成独立或群组式的控制,提供本发明另一较优化之发明功效。
鉴于以上,本发明所揭露之一种热压成型制程方法,包括:提供一膜材,并在该膜材之上设置一图案印刷层;设置一热传导调整层,其系选择性地设置于该图案印刷层之上或位于该图案印刷层与该膜材之间;以及,使用一热压装置进行升温及加压,使该图案印刷层产生一预设图案,该预设图案系形成于该图案印刷层之一图案区中。其中,所述的热传导调整层系与该图案区形成重叠,且所述的热传导调整层并未重叠于该图案印刷层之一非图案区。
根据本发明之实施例,其中,该热传导调整层系可选择性地与部分的或全部的图案区形成重叠。所述的热传导调整层系为隔热材质,并可通过贴附或印刷形成于膜材之上。在一实施例中,该热传导调整层例如可以是一隔热胶膜层,抑或是一油墨印刷层。
其中,所述的热压装置系包括一加热背板与连接该加热背板的复数个热压子板,在一实施例中,每一个热压子板之间的距离系可调整。在一实施例中,每一个热压子板的尺寸系可调整,以改变每一个热压子板与膜材及图案印刷层之间的间距,以改变其加热温度。
除此之外,一处理器系可用于个别驱动并调控每一个热压子板的加热参数。抑或是,在另一实施例中,该些热压子板系可划分为多个群组,则在此实施例中,一处理器系可通过群组驱动并调控每一个群组的加热参数。
另一方面而言,本发明系提供一种热压装置,适于在一热压成型制程中针对待处理物件产生预设图案,该热压装置系包括:一加热背板;以及连接该加热背板的复数个热压子板,其中,每一个热压子板之间的距离或尺寸系可调整,以改变加热温度。
其中,所述的待处理物件包括一膜材、一图案印刷层及一热传导调整层,图案印刷层系设置于该膜材之上,并通过热压成型制程产生预设图案,该图案印刷层包含一图案区与一非图案区,该预设图案系形成于该图案区中,所述的热传导调整层系选择性地设置于图案印刷层之上或位于图案印刷层与膜材之间,热传导调整层系与图案区形成重叠,且热传导调整层并未重叠于非图案区。
根据本发明之实施例,所述的图案区系包含至少一图案区块。当热传导调整层系设置于图案印刷层与膜材之间时,该至少一图案区块系具有一延伸部,延伸部系突出形成于热传导调整层上,使相邻的二延伸部之间系暴露出该热传导调整层。在另一实施例中,所述的图案区亦可包含复数个图案区块,且每一个图案区块之间系呈间隔设置。
根据本发明之实施例,该图案区中亦可包括有至少一遮光区块,以提供遮光屏蔽。
在一实施例中,所述的热传导调整层系包含至少一热传导调整区块。当该热传导调整层系设置于图案印刷层上,且图案区系包含至少一图案区块时,该至少一热传导调整区块系部分填充于相邻的二图案区块之间。在另一实施例中,所述的热传导调整层亦可包含有复数个热传导调整区块,且每一个热传导调整区块之间系呈间隔设置。
缘此,通过一设计新颖的热传导调整层,本发明所揭露之热压成型制程方法及其热压装置,系可藉由控制该热传导调整层的设置位置,使其部分或完全的重叠于图案区,降低加热时图案区对比非图案区的热传导热量,减少图案区产生形变的比例,改善现有技术所存在之图案变形等诸多缺失。
底下藉由具体实施例配合所附的图式详加说明,当更容易了解本发明之目的、技术内容、特点及其所达成之功效。
附图说明
图1系为先前技术中使用一习知治具以对膜材进行热压成型的示意图。
图2系为先前技术中一传统热压成型制程使用之习知治具的示意图。
图3系为根据本发明实施例之待处理物件在一热压成型制程中的示意图。
图4系为根据本发明一实施例之图案印刷层之成型示意图。
图5系为根据本发明一实施例之热压成型制程方法之步骤流程图。
图6系为根据本发明第一实施例之改良结构示意图。
图7系为根据本发明第二实施例之改良结构示意图。
图8系为根据本发明第三实施例之改良结构示意图。
图9系为根据本发明第四实施例之改良结构示意图。
图10A系为习知技艺未设置有热传导调整层在热压成型前之示意图。
图10B系为习知技艺未设置有热传导调整层在热压成型后之示意图。
图11A系为根据本发明一实施例在图案区中部分设置有热传导调整层在热压成型前之示意图。
图11B系为根据本发明一实施例在图案区中部分设置有热传导调整层在热压成型后之示意图。
图12A系为根据本发明一实施例在图案区中全部设置有热传导调整层在热压成型前之示意图。
图12B系为根据本发明一实施例在图案区中全部设置有热传导调整层在热压成型后之示意图。
图13A系为根据本发明一实施例通过处理器电性耦接热压装置以调控多个热压子板之示意图。
图13B系为根据图13A热压装置之另一实施例之示意图。
附图标记:
1…热压装置
2…膜材
10…图案印刷层
10a…图案区
10b…非图案区
11…热压子板
12…热压子板
20…膜材
30…热压装置
41…处理器
101a,101b,101c,101d,101e,101f,101g…图案区块
120…热传导调整层
120a,120b,120c,120d,120e,120f,120g…热传导调整区块
131…遮光区块
133…延伸部
301…加热背板
303a,303b,303c,303n…热压子板
HT…区域
LT…区域
D1,D2,D3,Dn…间距
Sn…距离
S211,S213,S215…步骤
具体实施方式
以上有关于本发明的内容说明,与以下的实施方式系用以示范与解释本发明的精神与原理,并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。有关本发明的特征、实作与功效,兹配合图式作较佳实施例详细说明如下。
本发明之实施例将藉由下文配合相关附图进一步加以解说。尽可能的,于附图与说明书中,相同标号系代表相同或相似构件。于附图中,基于简化与方便标示,形状与厚度可能经过夸大表示。可以理解的是,未特别显示于附图中或描述于说明书中之元件,为所属技术领域中具有通常技术者所知之形态。本领域之通常技术者可依据本发明之内容而进行多种之改变与修改。
当一个元件被称为『在…上』时,它可泛指该元件直接在其他元件上,也可以是有其他元件存在于两者之中。相反地,当一个元件被称为『直接在』另一元件,它是不能有其他元件存在于两者之中间。如本文所用,词汇『及/或』包含了列出的关联项目中的一个或多个的任何组合。
于下文中关于“一个实施例”或“一实施例”之描述系指关于至少一实施例内所相关连之一特定元件、结构或特征。因此,于下文中多处所出现之“一个实施例”或“一实施例”之多个描述并非针对同一实施例。再者,于一或多个实施例中之特定构件、结构与特征可依照一适当方式而结合。
揭露特别以下述例子加以描述,这些例子仅系用以举例说明而已,因为对于熟习此技艺者而言,在不脱离本揭示内容之精神和范围内,当可作各种之更动与润饰,因此本揭示内容之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。在通篇说明书与申请专利范围中,除非内容清楚指定,否则「一」以及「该」的意义包含这一类叙述包括「一或至少一」该元件或成分。此外,如本揭露所用,除非从特定上下文明显可见将复数个排除在外,否则单数冠词亦包括复数个元件或成分的叙述。而且,应用在此描述中与下述之全部申请专利范围中时,除非内容清楚指定,否则「在其中」的意思可包含「在其中」与「在其上」。在通篇说明书与申请专利范围所使用之用词,除有特别注明,通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露之内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露之用词将于下或在此说明书的别处讨论,以提供从业人员在有关本揭露之描述上额外的引导。在通篇说明书之任何地方之例子,包含在此所讨论之任何用词之例子的使用,仅系用以举例说明,当然不限制本揭露或任何例示用词之范围与意义。同样地,本揭露并不限于此说明书中所提出之各种实施例。
此外,可了解如在此所使用的用词「包含」、「具有」、「含有」等等,为开放性的,即意指包含但不限于。另外,本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外,摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用,并非用来限制发明作之申请专利范围。
为了改良先前技术所提,由于传统的热压成型制程无法针对膜材不同区域的形变量进行微调及补偿,导致最终成型的图案多产生失真;本发明遂针对此等缺失提出一种较佳的改良设计,其系为一种改良后的热压成型制程方法,可有效避免图案产生形变等问题。其中,为了能更佳地理解本发明所述之技术内容,首先请配合参阅图3、图4及图5所示,其中,一图案印刷层10系设置于膜材20之上,以通过热压成型制程产生一预设图案,所述的热压成型制程系包括使用一热压装置30以对该膜材20及其图案印刷层10进行升温及加压,以形成所述的预设图案。举例而言,图4系为根据本发明一实施例图案印刷层10之成型示意图,一般而言,根据热压成型的制程工艺,图案印刷层10会设计包含有一图案区10a与一非图案区10b,所欲设计成型的预设图案会形成于该图案区10a中。非图案区10b则定义为不具有该预设图案的区域。根据本发明之实施例,为了避免习知图案失真及变形的问题产生,本发明之技术核心乃在于针对图案区10a提供有一创新的热传导调整层,使该热传导调整层可与图案区10a的范围形成重叠,而并未与非图案区10b重叠,由此降低加热时图案区10a对比非图案区10b传导热量,以减少图案区10a在加热过程中参与形变。图5系为根据本发明实施例所公开热压成型制程方法之步骤流程图,参前揭附图所示,该制程方法系包含:首先提供膜材20,并在其上设置图案印刷层10(步骤S211),之后,设置所述的热传导调整层,并控制该热传导调整层的设置位置仅与图案印刷层10之图案区10a形成重叠(步骤S213),之后,利用热压装置30进行升温及加压以形成预设图案(步骤S215)。根据本发明所揭露之制程方法,则所形成之预设图案可成功地避免失真或变形等问题的发生。
请参照下列公式(1),其系为一标准的热传导公式:
其中,Q系为传导热量(W)、A系为导体横截面积(m2)、L系为热传导路径长度(m)、K系为导热系数(W/m℃)、Δt系为热传导路径两端之温度差。可以看出的是,若想要降低部分区域的热传导,则可以采取1.降低导热系数(K);或是2.增加热传导路径(L)的长度,通过此二种技术手段来达成。有鉴于此,本发明系针对图案区10a所涵盖的范围提供一热传导调整层,使该热传导调整层可与图案区10a的范围形成重叠,而并未与非图案区10b形成重叠,由此降低加热时图案区10a对比非图案区10b传导热量。所述的热传导调整层系属一种隔热材质,并可通过贴附或印刷形成于膜材之上。举例来说,该热传导调整层例如可以是一隔热胶膜层或一油墨印刷层。考虑到以贴附隔热胶膜层(如隔热胶带)在实务上比较无法精准地控制其贴合位置,且制作工序亦较为繁琐而不利于制程复杂度的控制,故在本发明之优选实施例中,系较佳地以油墨印刷作为提供该热传导调整层之技术方案。
值得一提的是,根据本发明之实施例,其中,此热传导调整层的设置位置系可选择性地设置于图案印刷层之上。抑或是,热传导调整层的设置位置可介于图案印刷层与膜材之间,热传导调整层与图案印刷层的上下重叠关系并非用以限定本发明之发明范围。以下,针对该项特点,本发明系提供多种不同的实施态样,兹详细说明如下。
首先,请参见图6所示,在此实施例中,图案区10a系可包含图案区块101a,101b,101c,每一个图案区块101a,101b,101c之间系呈间隔设置。所述的热传导调整层系包含热传导调整区块120a,120b,在此实施例中,热传导调整层(热传导调整区块120a,120b)系设置于图案印刷层(图案区块101a,101b,101c)上,且至少一热传导调整区块120a,120b系可部分填充于相邻的二图案区块101a,101b,101c之间。
图7系为本发明所揭露改良结构又一实施例之示意图,如图所示,图案区10a亦可仅包含一图案区块101d,热传导调整层系包含热传导调整区块120c,120d,在此实施例中,各个热传导调整区块120c,120d之间系呈间隔设置,热传导调整层(热传导调整区块120c,120d)亦设置于图案区块101d上。与前揭实施例不同的是,在此实施例中,图案区10a中更可包含有至少一遮光区块131以提供遮光屏蔽。所述的遮光区块131例如可以是遮光片或黑色矩阵。
图8系为本发明所揭露改良结构再一实施例之示意图,图8所示之实施例大致上系与图7之结构类似,其中的差异在于前述的热传导调整区块120c,120d亦可选择将其整合为单一个热传导调整区块120e,则同样可用以实施本发明之发明目的。
另一方面而言,根据本发明所教示之技术方案,则所述的热传导调整层并不以设置于图案印刷层上为限。换言之,该热传导调整层亦可选择性地设置于图案印刷层与膜材之间,请参见图9所示,在此实施例中,热传导调整层系包含热传导调整区块120f,120g,图案区10a系包含图案区块101e,101f,101g,热传导调整区块120f,120g系设置于图案区块101e,101f,101g与膜材20之间。其中,图案区块101e,101f,101g系具有一延伸部133,该延伸部133系突出形成于热传导调整区块120f,120g上,使相邻的二延伸部133之间系暴露出热传导调整区块120f,120g。
大抵而言,通过图6至图9之诸多实施例可以看出,本发明系藉由控制热传导调整层的设置位置,使其与图案区形成重叠,以在重叠的区域内经由前述公式(1)的验证,有效降低其热传导速率,以改善习知技艺中图案区常产生的形变问题。图10A与图10B系分别为习知技艺未设置有热传导调整层在热压成型前、与热压成型后之对照图,可以明显看出在图10B中,图案区10a显然已产生图案变形与失真的问题。相较之下,图11A与图11B系分别为根据本发明所揭露之技术方案,在图案区10a中部分设置有热传导调整层120在热压成型前、与热压成型后之示意图。图12A与图12B系分别为根据本发明所揭露之技术方案,在图案区10a中全部设置有热传导调整层120在热压成型前、与热压成型后之示意图。可以看出的是,本发明所揭露的热传导调整层120系可选择性地与部分或全部的图案区10a形成重叠,当热传导调整层120所重叠的区域涵盖越广时,则减少热传导的效果越好,自然改善图案形变问题的效果越佳。
除此之外,请参照图3所示,本发明亦同时提出可针对热压成型制程所使用之热压装置30进行改良的部分,根据本发明之实施例,热压装置30系适于在一热压成型制程中针对待处理物件产生预设图案,在一实施例中,该待处理物件,举例而言,可包括前述的膜材20、图案印刷层10及热传导调整层120,图案印刷层10系设置于膜材20之上,并通过该热压成型制程产生预设图案,该图案印刷层10包含图案区10a与非图案区10b,预设图案系形成于图案区10a中,热传导调整层120系可选择性地设置于图案印刷层10之上或位于图案印刷层10与膜材20之间,并且仅与图案区10a形成重叠,而并未重叠于非图案区10b。在一实施例中,热压装置30系包括一加热背板301与连接该加热背板301的复数个热压子板303a,303b,303c…303n,加热背板301可提供热源,并利用例如可为陶瓷材料的热压子板303a,303b,303c…303n以对所述的膜材20及图案印刷层10进行升温及加压。其中,热压子板的尺寸及体积系具有伸缩性,如图13A所示,以利用各个热压子板303a,303b,303c…303n之体积尺寸的伸缩调整与待加热膜材20及图案印刷层10之间的间距D1,D2,D3…Dn来改变其加热温度,除此之外,如图13B所示,在一实施例中,则每个热压子板303a,303b,303c…303n之间的距离Sn亦可调整,也可以通过移动拼接将其整合为单一或多个热压子板。热压子板303a,303b,303c…303n的形状及大小亦不限,较佳地,也可以通过多边形边缘的设计来进行多个热压子板的拼接。本领域具通常知识之技术人士当可根据其规格需求自行设计相应的热压装置,惟在不脱离本发明所揭示内容之精神和范围内,皆应隶属本发明之发明范畴。
更进一步而言,所述的热压装置30系可电性耦接于一处理器41,以利用该处理器41个别驱动并调控每一个热压子板303a,303b,303c…303n的加热参数,其中,所述的加热参数可包含但不限于控制加热时间、加热温度、与加热型态等等。另一方面而言,处理器41亦可通过群组调控的方式针对多个热压子板303a,303b,303c…303n进行控制,在此情况下,设计者可将复数个热压子板303a,303b,303c…303n划分为一个或一个以上的群组,使该处理器41亦可通过群组驱动并调控每一个群组的加热参数。
鉴于以上所述,可明显观之,相较于习知技术,本发明所揭露之热压成型制程方法及其热压装置实属创新,不仅可避免图案产生形变,亦可有效解决先前技术中图案失真、错位及变形等问题。根据本发明所教示之制程技术,不仅制程方法复杂度低、制作工艺简便、成本低廉,亦可经由准确控制热传导调整层的形成位置,不论是部分或完全的与图案区形成重叠,皆能得到不错的改良效果,从而使图案区对比非图案区在进行加热的过程中能有效减少其传导热量,避免图案区参与加热形变,大幅地改善习知图案变形的问题,实现本发明较优化之发明功效。
综上所述,根据本发明所揭露之技术方案,确实具有极佳之产业利用性及竞争力。显见本发明所揭露之技术特征、方法手段与达成之功效系显著地不同于现行方案,实非为熟悉该项技术者能轻易完成者,故应具备有专利要件。