JP5651263B1 - 熱板加熱による熱成形装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、特許文献1に示す従来の熱成形装置では、上下のチャンバーを備え、下側チャンバーは成形基材を収容するとともに上側チャンバー側の周縁部にシートをセットすることが可能であり、上側チャンバーはヒーターを備えた熱板を有している。上側チャンバーは、真空タンクおよび加圧タンクに接続されており、チャンバー内を真空および加圧可能であり、下側チャンバーは真空タンクに接続されチャンバー内を真空にすることが可能な構成となっている。
このように構成される熱成形装置の一般的な熱板としては、図9(a)に示すように、シート91を吸着させて加熱する加熱面90の全体にわたって複数の真空穴92が加工されている。
すなわち、従来の熱板によるシート加熱では、図9(b)のように、加熱後にシート91を加熱面90から剥離させると、シート表面全体に加熱面に設けられる真空穴92の吸引穴跡(図9に示す符号91a)が転写してしまう。そのため、シートの透明度や輝度が低下して意匠性及び商品価値が損なわれるという問題があった。
そのため、エアーの逃げ場がなくなってしまい、加熱面とシートとの間にエアー溜まりが発生し、シートにエアー溜まりによるアバタが生じて輝度を低下させるうえ、シートに加熱むらが生じるという問題があり、その点で改善の余地があった。
この場合、熱板の真空穴の開口が加熱面の外周部の位置であるので、その開口部分で吸引されるシートの吸引部分の位置が成形品(基材)の意匠を妨げない位置とすることが可能となる。そのため、シート表面に真空穴の吸引穴跡が転写されても、そのシート上の吸引穴跡が金型賦形又は基材接着された熱成形品の意匠面にならず、成形品の透明度や輝度の低下を抑えた成形が可能となる。
そのため、従来のようにエアーの逃げ場が無くなることによるエアー溜まりの発生を抑制することができ、シート全面にわたって均一に加熱することができ、加熱むらの無い状態で軟化させることができる。
したがって、加熱により軟化したシートに生じるエアー溜まりに伴うアバタを低減することができ、金型賦形又は基材接着された熱成形品の意匠性が損なわれず、品質が低下するのを抑えることができる。
また、この場合には、凸面の曲率を利用してシートが線膨張により伸び、その伸びによって余った部分が加熱面の外周側に形成されるシートとの隙間に逃げて加熱面に吸着されるため、エアー溜まりの無い状態で加熱することができる。
熱成形装置1は、基材10を収容可能な空間(収容領域R)を有する下枠2と、この下枠2の枠上縁部2aに対して当接可能な当接面3aを有する熱板3と、を備えている。下枠2と熱板3との間に樹脂製のシート4を配置させ、そのシート4を加熱して基材10に接着させる熱成形を行う構成となっている。ここで、基材10は、シート4の接着により熱成型品となり、熱成形装置1において、基材治具11によって保持されている。
なお、熱成形装置1としては、被覆成形に限らずに、シートを金型形状に成形する真空成形や圧空形成など熱成形全般の工法が適用対象とされる。
下枠2は、金属製の部材からなり、平面視で四角形状をなす周壁部21で囲われた前記収容領域Rを有し、底部22の周壁部21側には収容領域Rに連通する多数の下枠側通気孔23、23、…が形成されている。これら下枠側通気孔23は、真空ポンプ51を備えた真空タンク5に接続されている。成形時には、真空ポンプ51を駆動させて真空吸引することで収容領域Rを減圧することができる。
下枠2は、枠上縁部2aと熱板3の当接面3aとの間でシート4の外周部4aを挟持して固定することが可能となっている。つまり、下枠2と熱板3との間にシート4を挟持した状態において、シート4を挟んだ上下の下枠2側の収容領域Rと、熱板3側の空間(後述する隙間S)とがシート4によって隔離されている。
なお、下枠2は、床上をスライド可能な架台(図示省略)に設けられており、シート4の供給位置と熱板3の下側の成形位置との間で進退可能となっている。
ここで、加熱面3bの凹み寸法、すなわち当接面3aと加熱面3bとの高さ寸法は、例えば1〜10mmとされる。この高さ寸法は、上述したように下枠2の枠上縁部2aと熱板3の当接面3aとの間に挟持されたシート4の上方に、加熱面3bとの間に形成される隙間Sに相当する。
また、熱板3には、図2及び図3に示すように、加熱面3bの枠部31寄りの位置に熱板側通気孔32(真空穴)が複数設けられている。熱板側通気孔32は、穴開け加工により熱板3に形成され、下方から見た平面視で四角形状の加熱面3bの四隅の角部と各辺の中央部の計8箇所に設けられ、それぞれ加熱面3bに開口している。
これら熱板側通気孔32は、加熱面3bで真空吸引する真空ポンプ51を備えた真空タンク5と、コンプレッサ61による圧縮空気を貯める加圧タンク6とに接続されている。真空タンク5を設けることにより、減圧ロスを小さくすることができる。
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、収容領域Rの基材治具11に基材10がセットされた下枠2の枠上縁部2aに対してシート4を載せた状態で設け、熱板3を下降させて当接面3aで枠上縁部2aとの間でシート4を挟持する。すなわち、下枠2の枠上縁部2aに収容領域Rの開口を塞ぐようにしてシート4を配置させた後、熱板3の枠部31を枠上縁部2aに対してシート4を介在させた状態で当接するまで熱板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3bに対して全面にわたって一定の隙間をあけて配置され、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で保持される。
なお、シート4の加熱面3bへの吸着時には、加圧タンク6を開放して下枠2の下枠側通気孔23を介して収容領域R(シート4の下側の空間)を加圧するようにしてもよく、これによりシート4の吸着を促進することができる。
このように成形される本実施の形態の熱成形装置1では、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が可能となる。
本実施の形態では、図1に示すように、熱板3の熱板側通気孔32の開口部32aが加熱面3bの外周部の位置であるので、その開口部分で吸引されるシート4の吸引部分の位置が成形品の意匠を妨げない位置となる。そのため、シート表面に熱板側通気孔32の吸引穴跡4Aが転写されても、そのシート4上の吸引穴跡4Aが熱成形品の意匠面にならず、成形品の透明度や輝度の低下を抑えた成形が可能となる。
したがって、加熱により軟化したシート4に生じるエアー溜まりに伴うアバタを低減することができ、基材接着された熱成形品の意匠性が損なわれず、品質が低下するのを抑えることができる。
例えば、本実施の形態では、熱板3の加熱面3bが平面形状であるが、これに限定されることはなく、図7及び図8に示すように、加熱面全体として平面視で中央部分が下枠側に向けて突となる球面状の凸面が形成された加熱面3bであってもよい。
また、図8(a)、(b)に示す第2変形例による熱成形装置の熱板3Bは、シート4の加熱面3bに対する吸着前において、シート4と凸面状の加熱面3bとの間に一定の隙間Sを有している。
また、この場合には、凸面の曲率を利用してシート4が線膨張により伸び、その伸びによって余った部分が加熱面3bの外周側に形成されるシート4との隙間に逃げて加熱面3bに吸着されるため、エアー溜まりの無い状態で加熱することができる。
なお、この場合の凸面の曲率半径は、任意に設定することが可能であるが、エアーの流れが良好となることから、大きいほど好ましい。
さらに、本実施の形態では熱板側通気孔32を穴開け加工により設けたものとしているが、これに制限されることはなく、例えば加熱面3bの外周部に沿うスリット状に形成される真空穴であってもかまわない。
また、本発明において、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。
2 下枠(枠材)
2a 枠上縁部
3、3A、3B 熱板
3a 当接面
3b 加熱面
4 シート
4A 吸引穴跡
5 真空タンク
6 加圧タンク
10 基材
21 周壁部
23 下枠側通気孔
31 枠部(外周縁)
32 熱板側通気孔(真空穴)
32a 開口部
R 収容領域
S 隙間
Claims (4)
- 熱成形対象となる基材の収容領域を有する枠材と、
平面視で四角形状の加熱面、及び外周縁から前記枠材側に向けて突出する枠部を有し、該枠部が該枠材の枠縁部に対して当接可能とした熱板と、
を備え、
前記枠材の枠縁部と前記熱板の外周縁との間にシートを配置させ、該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、
前記熱板には、前記加熱面における前記枠部とのコーナー部であって、平面視で前記熱板の外周部に開口する真空穴が設けられ、
前記シートの前記加熱面に対する吸着前において、前記シートと前記加熱面との間の少なくとも一部に隙間を有することを特徴とする熱板加熱による熱成形装置。 - 前記熱板の加熱面は、粗さ加工が施さ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。
- 前記熱板の加熱面には、耐熱性と離型性を有する表面処理が全面にわたって施されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱板加熱による熱成形装置。
- 前記熱板の加熱面は、該加熱面全体として平面視で中央部分が前記枠材側に向けて突となる球面状の凸面が形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の熱板加熱による熱成形装置。
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