KR20090031295A

KR20090031295A - Thermal press formation device and die system for the same

Info

Publication number: KR20090031295A
Application number: KR1020080092164A
Authority: KR
Inventors: 고지 미요시
Original assignee: 고마쓰 산기 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2009-03-25
Also published as: JP2009073114A; TWI353294B; KR100985417B1; TW200914239A; JP5073430B2; CN101480827B; CN101480827A

Abstract

A heat press forming device is provided to make a contacting state of stamper and thermoplastic plate uniform by uniformly pressuring a work piece with the stamper. A heat press forming device(100) comprises a press device and die sets(112,114). The press device includes a bolster(102), a slide(104), and a drive unit(106) operating the slide. The die set includes: a frame body(120) having the accommodation space in inside; a thermal plate(136) inserted inside the frame body, and sliding in order to vary the volume of the accommodation space; a rubber member(138) adopted to the accommodation space; and a top plate(140) of flexibility having the exterior which is set in the frame body in order to support a stamper(142).

Description

TECHNICAL FIELDS FOR PRESS RELEASE PRESSURE DEVICES AND COPPER DEVICES

본 발명은, 스탬퍼를 눌러서 열가소성 판의 표면에 미세한 형상의 패턴을 전사하기 위한 열 프레스 성형 장치, 및 이 장치용 금형 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hot press molding apparatus for transferring a finely shaped pattern onto the surface of a thermoplastic plate by pressing a stamper, and a mold system for the apparatus.

이런 종류의 열 프레스 성형 장치는, 예를 들어 액정 디스플레이의 백라이트용 도광판이나 확산판, 그리고 렌즈나 광 디스크 기판과 같이, 미세한 형상 패턴을 표면에 갖는 광학 부품이나 고의장성의 패널을 성형하기 위해서 이용된다. 이런 종류의 열 프레스 성형을 위한 금형 구조가, 예를 들어 특허 문헌 1 에 개시되어 있다. 이 개시에 의하면, 가열 냉각 수단을 갖는 가열 냉각판 위에 판상의 스탬퍼가 장치되어, 가열 냉각판에 의해 스탬퍼가 가열 냉각되고, 그리고, 가열 냉각판을 개재하여 스탬퍼가 열가소성 수지판의 표면에 눌린다.This kind of hot press molding apparatus is used for molding optical components or highly-tensionable panels having fine shape patterns on the surface, such as, for example, a light guide plate or a diffusion plate for a backlight of a liquid crystal display, and a lens or an optical disk substrate. do. The mold structure for this kind of hot press molding is disclosed by patent document 1, for example. According to this disclosure, a plate-shaped stamper is mounted on a heating cooling plate having heating cooling means, the stamper is heated and cooled by the heating cooling plate, and the stamper is pressed on the surface of the thermoplastic resin plate via the heating cooling plate. .

[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 2004-74769호[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-74769

이런 종류의 열 프레스 성형에 의해 전사되는 형상 패턴의 요철 높이는, 전형적으로 수 ㎛ 내지 수십 ㎛ 이다. 한편, 피가공재인 열가소성 수지판의 두께는 ±0.1㎜ 정도의 편차를 갖고 있다. 또한, 스탬퍼를 장치하는 금형의 치수나 스탬퍼 자체의 두께나 평면도에도 0.01 ∼ 0.05㎜ 정도의 편차가 있다.The uneven height of the shape pattern transferred by this kind of hot press molding is typically several micrometers to several tens of micrometers. On the other hand, the thickness of the thermoplastic resin plate as a workpiece has a variation of about 0.1 mm. In addition, there are variations of about 0.01 to 0.05 mm in the dimensions of the mold for mounting the stamper, the thickness and the flatness of the stamper itself.

또한, 특허 문헌 1 에 개시된 열 프레스 성형에서는, 스탬퍼를 가열 냉각판으로 가열한 상태에서 피가공재의 표면으로 누르고, 그리고, 가열 냉각판으로 스탬퍼를 냉각시킨 후에, 피가공재에 대한 스탬퍼의 누름을 종료시킨다. 그 때문에, 가열 냉각판에는 가열 냉각시에 열 변형에 의한 휨이 발생한다.In addition, in the hot press molding disclosed in Patent Literature 1, pressing the stamper to the surface of the workpiece while the stamper is heated with the heating cooling plate, and cooling the stamper with the heating cooling plate, the pressing of the stamper against the workpiece is finished. Let's do it. As a result, warpage due to thermal deformation occurs during heating and cooling in the heating cooling plate.

이러한 점이 원인이 되어, 성형시에 있어서 스탬퍼와 피가공재의 접촉면 상의 압력 분포가 불균일해지고, 스탬퍼의 일부분이 피가공재에 소요 압력으로 눌리지 않는 사태가 발생한다. 결과적으로, 피가공재의 표면에 부분적으로 패턴이 완전하게 전사되지 않은 결함 (미전사) 이 발생한다.This causes the pressure distribution on the contact surface of the stamper and the workpiece to be uneven during molding, resulting in a situation where a part of the stamper is not pressed against the workpiece by the required pressure. As a result, a defect (non-transfer) occurs in which the pattern is not completely transferred to the surface of the workpiece.

또한, 피가공재의 두께가 매우 얇은 박판재일 때 (예를 들어 1㎜ 이하), 스탬퍼와 피가공재의 접촉면 상의 압력 분포에 차이가 발생하면, 피가공재의 판두께 방향의 압축 변형량에 차이가 발생함과 함께, 피가공재의 면 방향의 신장 변형량에도 부분적인 차이가 발생하는 경우가 있다. 그 결과, 피가공재에 휨이나 굴곡이 발생하기 쉽다.In addition, when the thickness of the workpiece is very thin (for example, 1 mm or less), if a difference occurs in the pressure distribution on the contact surface between the stamper and the workpiece, a difference occurs in the amount of compression deformation in the plate thickness direction of the workpiece. In addition, there may be a partial difference also in the amount of extension strain in the surface direction of the workpiece. As a result, warpage and bending tend to occur in the workpiece.

이들 문제를 해결하기 위해서 몇 가지 대책을 생각할 수 있다. 예를 들 어 전사에 필요한 가압력 이상의 큰 가압력을 부하한다. 혹은, 스탬퍼의 가열 온도를 높여, 전사에 필요한 면압을 낮춘다. 혹은, 가열한 스탬퍼의 피가공재에 대한 누름 시간을 길게 하여, 피가공재의 연화층을 크게 하여 전사에 필요한 면압을 낮춘다.In order to solve these problems, some countermeasures can be considered. For example, a larger pressing force than the pressing force required for transferring is loaded. Or the heating temperature of a stamper is raised and the surface pressure required for transcription | transfer is reduced. Alternatively, the pressing time of the heated stamper to the workpiece is lengthened, the softening layer of the workpiece is increased, and the surface pressure necessary for transfer is lowered.

그러나, 이들 대책은, 설비 비용, 운전 비용, 생산 시간 면에서 바람직하지 않을 뿐만 아니라, 필요 이상의 온도나 면압을 피가공재에 부하하기 때문에, 성형시에 재료 측면의 팽창이 커져, 성형 종료 후에 팽창된 재료 측면의 후가공이 필요하게 된다. 특히, 피가공재가 박판재일 때에는 그 휨이나 굴곡을 증가시키게 된다.However, these measures are not preferable in terms of equipment cost, operating cost, and production time, and because the workpiece is loaded with more than necessary temperature and surface pressure, the expansion of the material side at the time of molding becomes large, resulting in expansion after completion of molding. Post-processing of the material side is required. In particular, when the workpiece is a thin plate material, the warpage or curvature is increased.

따라서, 본 발명의 목적은, 열가소성 판의 표면에 요철 패턴을 전사하는 열 프레스 성형에 있어서, 열가소성 판과 스탬퍼의 접촉 상태를 균일화시키는 것에 있다.Therefore, the objective of this invention is to make the contact state of a thermoplastic plate and a stamper uniform in the hot press molding which transfers an uneven | corrugated pattern to the surface of a thermoplastic plate.

본 발명의 하나의 실시형태에 따른, 스탬퍼 (142) 를 눌러서 열가소성 판 (200) 의 표면에 형상 패턴을 전사하기 위한 열 프레스 성형 장치 (100) 는, 볼스터 (102) 와, 슬라이드 (104) 와, 상기 슬라이드를 구동하는 구동 장치 (106) 를 갖는 프레스 장치와, 상기 슬라이드 또는 볼스터에 탑재되는 다이 세트 (112, 114) 로서, 내부에 탄성체의 수용 공간을 갖는 틀체 (120) 와, 상기 틀체의 내부에 삽입되고, 상기 수용 공간의 용적을 변경할 수 있도록 상기 틀체에 대하여 슬라이드하는 저판 (136, 326) 과, 상기 수용 공간에 수용되고, 상기 수용 공간의 용적이 축 소되도록 상기 저판이 슬라이드하면 압축되는 탄성체 (138, 328) 와, 상기 틀체에 장치되고, 상기 수용 공간에 면하는 내면과 상기 스탬퍼를 지지하는 외면을 갖는 가요성의 천판 (140) 과, 열매 유체를 사용하여 상기 스탬퍼를 가열 및 냉각시키는 가열 냉각 수단 (136, 330) 을 갖는 다이 세트 (112, 114) 를 구비한다. 그리고, 상기 수용 공간의 용적이 축소되도록 상기 저판이 슬라이드하면, 상기 가요성의 천판은 압축된 상기 탄성체의 탄성력을 내면에 받아 외방으로 변형된다.According to one embodiment of the present invention, the heat press-forming apparatus 100 for transferring a shape pattern onto the surface of the thermoplastic plate 200 by pressing the stamper 142 includes a bolster 102, a slide 104, A press device having a drive device 106 for driving the slide, die sets 112 and 114 mounted on the slide or bolster, the frame body 120 having an accommodating space therein, A bottom plate 136 and 326 inserted therein and sliding with respect to the frame body so that the volume of the accommodation space can be changed; A flexible top plate (140) having an elastic body (138, 328), an inner surface facing the housing space and an outer surface for supporting the stamper, and a fruit fluid And die sets 112, 114 having heat cooling means 136, 330 for heating and cooling the stamper. When the bottom plate slides so that the volume of the accommodation space is reduced, the flexible top plate receives the elastic force of the compressed elastic body on the inner surface and deforms outward.

바람직한 실시형태에서는, 상기 탄성체는 고무 부재 또는 수지 부재이고, 상기 고무 부재 또는 수지 부재는, 상기 수용 공간에 간극없이 충전되어 있어도 된다. 또한, 상기 고무 부재 또는 수지 부재는, 상기 틀체의 내면과 접하는 영역의 근방인 제 1 영역과, 상기 제 1 영역 내측의 제 2 영역을 갖고, 상기 제 1 영역에 충전되는 제 1 고무 부재 또는 제 1 수지 부재는, 상기 제 2 영역에 충전되는 제 2 고무 부재 또는 제 2 수지 부재보다 경도가 높아도 된다.In a preferred embodiment, the elastic member is a rubber member or a resin member, and the rubber member or the resin member may be filled in the accommodation space without a gap. Moreover, the said rubber member or the resin member has the 1st area | region which is the vicinity of the area | region in contact with the inner surface of the said frame, and the 2nd area | region inside the said 1st area, The 1st rubber member or agent filled in the said 1st area | region The first resin member may have a higher hardness than the second rubber member or the second resin member filled in the second region.

바람직한 실시형태에서는, 상기 가열 냉각 수단은 상기 저판 내에 형성되어 있고, 상기 저판 내부를 상기 열매 유체가 통과하게 되어 있어도 된다.In a preferred embodiment, the heat cooling means is formed in the bottom plate, and the heat fluid may pass through the bottom plate.

그 경우, 상기 탄성체는 고무 부재 또는 수지 부재이고, 상기 고무 부재 또는 수지 부재는, 상기 수용 공간에 간극없이 충전되어 있어도 된다. 또한, 상기 고무 부재 또는 수지 부재는, 상기 틀체의 내면과 접하는 영역의 근방인 제 1 영역과, 상기 제 1 영역 내측의 제 2 영역을 갖고, 상기 제 2 영역은 열전도율을 높이기 위한 첨가제가 혼입되어 있는 고무 재료 또는 수지 재료로 구성되고, 상기 제 1 영역은 상기 첨가제가 혼입되어 있지 않거나, 또는 상기 제 2 영역보다 소량 의 상기 첨가제가 혼입되어 있는 고무 재료 또는 수지 재료로 구성되어 있어도 된다.In that case, the said elastic body may be a rubber member or a resin member, and the said rubber member or the resin member may be filled in the said accommodation space without gap. In addition, the rubber member or the resin member has a first region in the vicinity of a region in contact with the inner surface of the mold body, and a second region inside the first region, and the second region contains an additive for increasing thermal conductivity. The first region may be composed of a rubber material or a resin material in which the additive is not mixed, or in which a smaller amount of the additive is mixed than in the second region.

바람직한 실시형태에서는, 상기 가열 냉각 수단은, 상기 탄성체의 내부를 통과하는 열교환 파이프이고, 상기 열교환 파이프의 내부를 상기 열매 유체가 통과하도록 되어 있어도 된다.In a preferred embodiment, the heat-cooling means may be a heat exchange pipe passing through the elastic body, and the heat fluid may pass through the heat exchange pipe.

그 경우, 상기 탄성체는 고무 부재 또는 수지 부재이고, 상기 고무 부재 또는 수지 부재는, 상기 수용 공간에 간극없이 충전되어 있어도 된다. 또한, 상기 고무 부재 또는 수지 부재는, 상기 틀체의 내면과 접하는 영역의 근방 및 상기 저판과 접하는 영역의 근방으로 이루어지는 제 1 영역과, 상기 제 1 영역에 둘러싸인 영역 및 상기 천판의 내면과 접하는 영역 근방의 제 2 영역을 갖고, 상기 제 1 영역에 충전되는 제 1 고무 부재 또는 제 1 수지 부재는, 상기 제 2 영역에 충전되는 제 2 고무 부재 또는 제 2 수지 부재보다 경도가 높아도 된다.In that case, the said elastic body may be a rubber member or a resin member, and the said rubber member or the resin member may be filled in the said accommodation space without gap. Moreover, the said rubber member or the resin member is the 1st area | region which consists of the vicinity of the area | region in contact with the inner surface of the said frame, and the area | region in contact with the said bottom plate, the area | region enclosed by the said 1st area, and the area | region in contact with the inner surface of the said top plate The 1st rubber member or 1st resin member which has a 2nd area | region of and which is filled in the said 1st area may be higher hardness than the 2nd rubber member or 2nd resin member which is filled in the said 2nd area | region.

혹은, 상기 탄성체는 고무 부재 또는 수지 부재이고, 상기 고무 부재 또는 수지 부재는, 상기 수용 공간에 간극없이 충전되어 있어도 된다. 또한, 상기 고무 부재 또는 수지 부재는, 상기 틀체의 내면과 접하는 영역의 근방 및 상기 저판과 접하는 영역의 근방으로 이루어지는 제 1 영역과, 상기 제 1 영역에 둘러싸인 영역 및 상기 천판의 내면과 접하는 영역 근방의 제 2 영역을 갖고, 상기 제 2 영역은 열전도율을 높이기 위한 첨가제가 혼입되어 있는 고무 재료 또는 수지 재료로 구성되고, 상기 제 1 영역은 상기 첨가제가 혼입되어 있지 않거나, 또는 상기 제 2 영역보다 소량의 상기 첨가제가 혼입되어 있는 고무 재료 또는 수지 재료로 구성되 어 있어도 된다.Alternatively, the elastic member may be a rubber member or a resin member, and the rubber member or the resin member may be filled in the accommodation space without a gap. Moreover, the said rubber member or the resin member is the 1st area | region which consists of the vicinity of the area | region in contact with the inner surface of the said frame, and the area | region in contact with the said bottom plate, the area | region enclosed by the said 1st area, and the area | region in contact with the inner surface of the said top plate Has a second region of, and the second region is composed of a rubber material or a resin material in which an additive for increasing the thermal conductivity is incorporated, and the first region is free of the additive or less than the second region. It may be comprised from the rubber material or resin material in which the said additive of is mixed.

바람직한 실시형태에서는, 상기 스탬퍼는, 그 모든 외연 (外緣) 이, 상기 천판이 상기 탄성체의 탄성력을 내면에 받아 외방으로 변형되는 탄성 변형 영역의 외측이 되도록, 상기 천판의 외면에 지지되어 있고, 상기 열 프레스 성형 장치는, 그 모든 외연이, 상기 탄성 변형 영역의 외측이 되도록 배치된 상기 열가소성 판의 표면에 형상 패턴을 전사하게 해도 된다.In a preferred embodiment, the stamper is supported on the outer surface of the top plate such that all the outer edges thereof are outside of the elastic deformation region where the top plate receives the elastic force of the elastic body on the inner surface and deforms outward. The hot press molding apparatus may transfer the shape pattern to the surface of the thermoplastic plate in which all the outer edges are arranged outside the elastic deformation region.

바람직한 실시형태에서는, 상기 스탬퍼는, 그 모든 외연이, 상기 천판이 상기 탄성체의 탄성력을 내면에 받아 외방으로 변형되는 탄성 변형 영역의 외측이 되도록, 상기 천판의 외면에 지지되어 있고, 상기 열 프레스 성형 장치는, 상기 열가소성 판과 실질적으로 동일한 판두께를 갖고, 강체로 구성된 스페이서로서, 상기 열가소성 판의 모든 외연이 상기 탄성 변형 영역의 내측에 있을 때, 상기 스페이서의 모든 외연이 상기 탄성 변형 영역의 외연의 외측이 되고, 또한, 상기 스페이서의 내연 (內緣) 이 상기 열가소성 판의 외연보다 약간 외측이 되도록 고정된 스페이서를 추가로 구비하고 있어도 된다.In a preferred embodiment, the stamper is supported on the outer surface of the top plate such that all of the outer edges are outside the elastic deformation region in which the top plate receives the elastic force of the elastic body on the inner surface and deforms outward. The apparatus has a plate thickness substantially the same as that of the thermoplastic plate, and is a spacer made of a rigid body, when all the outer edges of the thermoplastic plate are inside the elastic deformation region, all the outer edges of the spacer are the outer edges of the elastic deformation region. It may be further provided with the spacer fixed so that it may become outer side of the said spacer, and the inner edge of the said spacer is slightly outer side than the outer edge of the said thermoplastic plate.

본 발명의 하나의 실시형태에 따른, 스탬퍼 (142) 를 눌러서 열가소성 판 (200) 의 표면에 형상 패턴을 전사하기 위한 열 프레스 성형 장치 (100) 는, 볼스터 (102) 와, 슬라이드 (104) 와, 상기 슬라이드를 구동하는 구동 장치 (106) 를 갖는 프레스 장치와, 상기 슬라이드 또는 볼스터에 탑재되는 다이 세트 (112, 114) 로서, 내부에 공간을 갖는 틀체 (120) 와, 상기 틀체의 내부에 삽입되고, 상기 공간의 용적을 변경할 수 있도록 슬라이드하는 저판 (136, 326) 과, 상기 공간에 수 용된, 상기 열가소성 판의 연화 온도보다 융점이 낮은 저융점 합금 부재와, 상기 틀체에 장치되고, 상기 수용 공간에 면하는 내면과 상기 스탬퍼를 지지하는 외면을 갖는 천판 (140) 과, 열매 유체를 사용하여 상기 스탬퍼를 가열 및 냉각시키는 가열 냉각 수단 (136, 330) 을 갖는 다이 세트 (112, 114) 를 구비한다. 그리고, 상기 수용 공간의 용적이 상기 저판에 의해 축소되면, 상기 가요성의 천판은 상기 저융점 합금 부재로부터의 가압력을 내면에 받아 외방으로 변형된다.According to one embodiment of the present invention, the heat press-forming apparatus 100 for transferring a shape pattern onto the surface of the thermoplastic plate 200 by pressing the stamper 142 includes a bolster 102, a slide 104, And a press device having a drive device 106 for driving the slide, and die sets 112 and 114 mounted on the slide or bolster, the frame body 120 having a space therein, and inserted into the frame body. A low melting point alloy member having a melting point lower than the softening temperature of the thermoplastic plate accommodated in the space, the base plate 136 and 326 which slides to change the volume of the space, and the housing. A die set 112, 114 having a top plate 140 having an inner surface facing the space and an outer surface supporting the stamper, and heating and cooling means 136, 330 for heating and cooling the stamper using a heat fluid. And a. When the volume of the accommodation space is reduced by the bottom plate, the flexible top plate receives the pressing force from the low melting point alloy member on the inner surface and deforms outward.

본 발명의 하나의 실시형태에 따른, 스탬퍼를 눌러서 열가소성 판의 표면에 요철 패턴을 전사하기 위한 열 프레스 성형 장치를 위한 금형 시스템은, 상기 프레스 장치의 슬라이드 또는 볼스터에 탑재되는 다이 세트 (112, 114) 를 구비하고, 상기 다이 세트는, 내부에 탄성체의 수용 공간을 갖는 틀체 (120) 와, 상기 틀체의 내부에 삽입되고, 상기 수용 공간의 용적을 변경할 수 있도록 상기 틀체에 대하여 슬라이드하는 저판 (136, 326) 과, 상기 수용 공간에 수용되고, 상기 수용 공간의 용적이 축소되도록 상기 저판이 슬라이드하면 압축되는 탄성체 (138, 328) 와, 상기 틀체에 장치되고, 상기 수용 공간에 면하는 내면과 상기 스탬퍼를 지지하는 외면을 갖는 가요성의 천판 (140) 과, 열매 유체를 사용하여 상기 스탬퍼를 가열 및 냉각시키는 가열 냉각 수단 (136, 330) 을 구비한다. 그리고, 상기 수용 공간의 용적이 축소되도록 상기 저판이 슬라이드하면, 상기 가요성의 천판은 압축된 상기 탄성체의 탄성력을 내면에 받아 외방으로 변형된다.According to one embodiment of the present invention, a mold system for a hot press forming apparatus for pressing a stamper to transfer an uneven pattern to a surface of a thermoplastic plate is a die set 112, 114 mounted on a slide or bolster of the press apparatus. The die set includes a frame body 120 having an accommodating space therein, and a bottom plate 136 inserted into the frame body and slid relative to the frame body so that the volume of the accommodating space can be changed. 326, elastic bodies 138 and 328 which are accommodated in the accommodation space and compressed when the bottom plate slides so that the volume of the accommodation space is reduced, the inner surface facing the housing space and the inner surface facing the accommodation space and the Flexible top plate 140 having an outer surface for supporting the stamper, and heating cooling means 136, 330 for heating and cooling the stamper using a heat fluid. And a. When the bottom plate slides so that the volume of the accommodation space is reduced, the flexible top plate receives the elastic force of the compressed elastic body on the inner surface and deforms outward.

본 발명에 의하면, 열가소성 판의 표면에 요철 패턴을 전사하는 열 프레스 성형에 있어서, 열가소성 판과 스탬퍼의 접촉 상태를 균일화할 수 있다.According to this invention, in the hot press molding which transfers an uneven | corrugated pattern to the surface of a thermoplastic plate, the contact state of a thermoplastic plate and a stamper can be made uniform.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 열 프레스 성형 장치에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the heat press molding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated, referring drawings.

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 열 프레스 성형 장치의 전체 구성을 나타낸다.1: shows the whole structure of the heat press molding apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention.

열 프레스 성형 장치 (100) 는, 범용의 프레스 장치와, 열 프레스 성형을 위한 금형 시스템의 조합으로서 구성된다. 범용적인 프레스 장치는, 플로어에 고정된 볼스터 (102) 와, 이 볼스터 (102) 의 상방에 배치된 슬라이드 (104) 를 구비한다. 슬라이드 (104) 는 구동 장치 (106) 에 의해 구동됨으로써, 볼스터 (102) 에 대하여 접근 및 이반하도록, 도시되지 않은 지지기둥을 따라 상하 방향으로 이동한다. 구동 장치 (106) 는, 예를 들어 슬라이드 (104) 를 구동하는 서보모터 및 서보모터를 구동하고 제어하는 컨트롤러를 구비하고 있어도 된다. 구동 장치 (106) 로서, 서보모터를 사용한 것 대신에 유압 액츄에이터를 사용한 것을 이용해도 된다.The hot press molding apparatus 100 is configured as a combination of a general-purpose press apparatus and a mold system for hot press molding. The general-purpose press apparatus is equipped with the bolster 102 fixed to the floor, and the slide 104 arrange | positioned above this bolster 102. As shown in FIG. The slide 104 is driven by the drive device 106 to move up and down along a support column, not shown, to approach and displace the bolster 102. The drive device 106 may be provided with, for example, a servomotor for driving the slide 104 and a controller for driving and controlling the servomotor. As the drive device 106, a thing using a hydraulic actuator may be used instead of using a servomotor.

금형 시스템은, 볼스터 (102) 와 슬라이드 (104) 에 각각 서로 대향 배치되도록 탑재된 상하 2 개의 다이 세트 (112, 114) 를 구비한다. 도 2 는, 제 1 실시형태에 관련된 이들 2 개의 다이 세트 (112, 114) 부분을 확대하여 나타내고 있다. 2 개의 다이 세트 (112, 114) 는 실질적으로 동일한 구성을 가지므로, 상측 다이 세트 (112) 를 예로 들어, 그 구성에 대하여 도 1 과 도 2 를 참조하여 설명한다.The mold system includes two upper and lower die sets 112 and 114 mounted on the bolster 102 and the slide 104 so as to face each other. FIG. 2 enlarges and shows the part of these two die sets 112 and 114 which concerns on 1st Embodiment. Since the two die sets 112 and 114 have substantially the same configuration, the upper die set 112 is taken as an example and the configuration thereof will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

상측 다이 세트 (112) 는, 베이스 플레이트 (116) 와, 냉각 플레이트 (118) 와, 틀체 (120) 와, 틀체 지지 기구 (122) 와, 열판 (136) 과, 탄성체로서의 고무 부재 (138) 와, 가요성의 천판 (140) 과, 프레임 (126) 을 구비한다.The upper die set 112 includes a base plate 116, a cooling plate 118, a frame 120, a frame support mechanism 122, a hot plate 136, a rubber member 138 as an elastic body, , A flexible top plate 140, and a frame 126.

베이스 플레이트 (116) 는 대략 직사각형 판형이며, 슬라이드 (104) 상에 고정된다.The base plate 116 is approximately rectangular plate-shaped and is fixed on the slide 104.

냉각 플레이트 (118) 는 대략 직사각형 판형이며, 베이스 플레이트 (116) 의 중앙에 고정된다. 냉각 플레이트 (118) 내에는 복수의 수공 (119) 이 형성되어 있고, 각 수공 (119) 은 연결되어 있다. 이 연결된 수공 (119) 의 일방의 단부에 접속된 냉각수 공급구에 냉각수를 공급하고, 연결된 수공의 타방의 단부에 접속된 냉각수 복귀구로부터 냉각수를 순환시킴으로써, 냉각 플레이트 (118) 의 온도를 일정하게 유지하고, 열판의 열이 베이스 플레이트 (116) 측에 전달되는 것을 차단한다.The cooling plate 118 is substantially rectangular plate-shaped and is fixed to the center of the base plate 116. In the cooling plate 118, a plurality of water holes 119 are formed, and each water hole 119 is connected. Cooling water is supplied to the cooling water supply port connected to one end of the connected water hole 119, and the temperature of the cooling plate 118 is kept constant by circulating the cooling water from the cooling water return port connected to the other end of the water connection. And prevents heat from the hot plate from being transferred to the base plate 116 side.

틀체 지지 기구 (122) 는 냉각 플레이트 (118) 상에 고정된다. 틀체 지지 기구 (122) 및 틀체 (120) 는 대략 직사각형의 통형이다. 틀체 지지 기구 (122) 는, 베이스 블록 (128) 과 스프링 (130) 을 구비하고, 베이스 블록 (128) 이 스프링 (130) 을 통하여 틀체 (120) 를 지지하고 있다. 틀체 (120) 는, 스프링 (130) 에 의해 하방으로 탄성 지지되고 있다. 틀체 지지 기구 (122) 의 저부는 개구되어 있어, 그 개구로부터 틀체 지지 기구 (122) 및 틀체 (120) 의 내측으로 열판 (136) 이 삽입된다.The frame support mechanism 122 is fixed on the cooling plate 118. The frame support mechanism 122 and the frame 120 are substantially rectangular cylindrical. The frame support mechanism 122 includes a base block 128 and a spring 130, and the base block 128 supports the frame 120 through the spring 130. The frame 120 is elastically supported downward by the spring 130. The bottom part of the frame support mechanism 122 is opened, and the hot plate 136 is inserted into the frame support mechanism 122 and the frame body 120 from the opening.

프레임 (126) 은 대략 직사각형이며, 베이스 플레이트 (116) 상에 고정된다. 프레임 (126) 의 두면 (頭面) 상에는, 진공 패킹을 가진 밀폐틀 (132) 이 장치되어 있다. 프레임 (126) 이 하강하여 밀폐틀 (132) 이 하측 다이 세트 (114) 의 밀폐틀 (132) 과 맞닿으면, 밀폐틀의 내측에 진공 챔버가 형성되게 되어 있다. 진공 챔버는, 도시되지 않은 진공 펌프에 의한 진공 흡인과, 대기 개방 밸브에 의한 대기 개방이 자유롭게 이루어진다.The frame 126 is approximately rectangular and is fixed on the base plate 116. On both surfaces of the frame 126, a sealing frame 132 with a vacuum packing is provided. When the frame 126 is lowered and the sealing frame 132 contacts the sealing frame 132 of the lower die set 114, a vacuum chamber is formed inside the sealing frame. As for the vacuum chamber, vacuum suction by the vacuum pump which is not shown in figure and air | atmosphere opening by an air | atmosphere opening valve are made free.

열판 (136) 은 대략 직사각형 판형이며, 냉각 플레이트 (118) 상에 고정된다. 열판 (136) 은 가열·냉각 수단으로서, 그 내부에는 열매 유체의 통로인 수공 (141) 이 복수 형성되어 있다. 수공 (141) 은, 예를 들어 열판의 길이 방향을 따라 서로 평행하게 같은 피치로, 열판 (136) 의 일방의 단면에서 타방의 단면까지 관통하여 형성되고, 양단부는 마개 (143) 에 의해 밀봉되어 있다. 각 수공 (141) 은, 각 수공 (141) 의 길이 방향 양측에 형성된 매니폴드 (145) 로 연결되어 있다. 가열시에는, 일방의 매니폴드 (145) 에 연결된 열매 공급구로부터 공급된 고온의 열매 유체 (증기, 고온유 등) 가, 각 수공 (141) 을 통과하여 타방의 매니폴드 (145) 로 배출된다. 이로써 고무 부재 (138) 가 가열된다. 냉각시에는, 동일한 경로로 저온의 열매 유체 (냉각수, 저온유 등) 가 각 수공 (141) 을 통과하여 고무 부재 (138) 가 냉각된다. 열판 (136) 의 매니폴드 (145) 내측에는 단열 슬릿 (147) 이 형성되어, 매니폴드 (145) 의 열 확산을 방지한다.The hot plate 136 is substantially rectangular plate-shaped and is fixed on the cooling plate 118. The hot plate 136 is a heating / cooling means, in which a plurality of water holes 141, which are passages of heat fluid, are formed. The hand 141 is formed to penetrate from one end surface to the other end surface of the hot plate 136 at the same pitch in parallel with each other along the longitudinal direction of the hot plate, for example, and both ends thereof are sealed by a stopper 143. have. Each hole 141 is connected by the manifold 145 formed in the longitudinal direction both sides of each hole 141. At the time of heating, the hot fruit fluid (steam, hot oil, etc.) supplied from the fruit supply port connected to one manifold 145 passes through each hand 141, and is discharged to the other manifold 145. . Thereby, the rubber member 138 is heated. At the time of cooling, a low-temperature fruit fluid (cooling water, low temperature oil, etc.) passes through each hand 141 and cools the rubber member 138 by the same path | route. An insulating slit 147 is formed inside the manifold 145 of the hot plate 136 to prevent heat diffusion of the manifold 145.

열판 (136) 은 틀체 (120) 내에 삽입되고, 틀체 (120) 의 내측면과 열판 (136) 의 외측면은 밀착되어 있다. 틀체 (120) 의 내측면과 열판 (136) 의 외측면이 밀착된 상태에서, 열판 (136) 은 틀체 (120) 에 대하여 상하 방향 (피가공재의 두께 방향) 으로 이동할 수 있다. 바꿔 말하면, 틀체 (120) 는 열판 (136) 에 대하여 상하 방향으로 이동할 수 있다. 요컨대, 열판 (136) 은 틀체 (120) 에 대하여 슬라이드함으로써, 저판으로서의 역할을 한다.The hot plate 136 is inserted into the frame 120, and the inner surface of the frame 120 and the outer surface of the hot plate 136 are in close contact with each other. In a state where the inner surface of the frame 120 and the outer surface of the hot plate 136 are in close contact with each other, the hot plate 136 can move in the vertical direction (thickness direction of the workpiece) with respect to the frame 120. In other words, the frame 120 can move in the up and down direction with respect to the hot plate 136. In short, the hot plate 136 slides with respect to the frame body 120, thereby serving as a bottom plate.

틀체 (120) 의 두면에는, 가요성의 천판 (140) 이 볼트 등의 고정 수단에 의해 고정되어 있다. 천판 (140) 은 틀체 (120) 두면의 개구부 (121) 를 밀폐하도록 고정되어 있다. 천판 (140) 의 두께는 예를 들어 0.5 ∼ 3㎜ 정도이면 된다.The flexible top plate 140 is fixed to two surfaces of the frame body 120 by fixing means such as bolts. The top plate 140 is fixed to seal the opening 121 of the two surfaces of the frame 120. The thickness of the top plate 140 may be, for example, about 0.5 to 3 mm.

틀체 (120) 는, 그 내부에 천판 (140) 과, 열판 (136) 과, 틀체 (120) 의 측벽에 의해 수용 공간 (124) 을 형성한다. 이 수용 공간 (124) 에는 고무 부재 (138) 가 수용된다. 이 수용 공간 (124) 은 실질적으로 밀폐되어, 고무 부재 (138) 가 빠져나오지 않도록 되어 있다. 밀폐된 수용 공간 (124) 의 용적은, 틀체 (120) 에 대하여 열판 (136) 이 슬라이드함으로써 변화된다.The housing | casing 120 forms the accommodating space 124 by the top plate 140, the hotplate 136, and the side wall of the housing | casing 120 inside. The rubber member 138 is accommodated in this accommodation space 124. This accommodation space 124 is substantially sealed so that the rubber member 138 may not come out. The volume of the enclosed storage space 124 changes by sliding the hot plate 136 relative to the frame 120.

고무 부재 (138) 는, 열판 (136) 과 틀체 (120) 와 천판 (140) 으로 형성된 수용 공간 (124) 내에 수용되어 있다. 예를 들어 수용 공간 (124) 은, 간극없이 고무 부재 (138) 가 충전되어 있어도 된다. 고무 부재 (138) 는 열전도율을 높인 것이어도 된다. 고무 부재 (138) 의 재질에 대해서는 후술한다.The rubber member 138 is accommodated in the accommodation space 124 formed of the hot plate 136, the frame 120, and the top plate 140. For example, the storage space 124 may be filled with the rubber member 138 without a gap. The rubber member 138 may have increased thermal conductivity. The material of the rubber member 138 is mentioned later.

또한, 본 명세서에서는, 탄성체 부재의 일례로서 고무 부재를 사용한 실시형태에 대하여 주로 설명하지만, 고무 대신에 다른 탄성체, 예를 들어 합성 수지 등 을 적용할 수도 있다. 합성 수지의 일례로는 불소 수지를 사용해도 된다. 불소 수지 중에서도, 예를 들어 4불화에틸렌 수지 (PTFE) 를 사용해도 된다. PTFE 는 이하와 같은 물성을 갖는다.In addition, in this specification, although an embodiment using a rubber member is mainly described as an example of the elastic member, other elastic bodies, for example, synthetic resins or the like may be applied instead of the rubber. As an example of synthetic resin, you may use a fluororesin. Among the fluororesins, for example, tetrafluoroethylene resin (PTFE) may be used. PTFE has the following physical properties.

내열성：260℃Heat resistance: 260 degrees Celsius

인장 강도：13.7 ∼ 34.3㎫ Tensile Strength: 13.7-34.3 MPa

연신：200 - 400％Stretching: 200-400%

경도：쇼어-D50-55Hardness: Shore-D50-55

휨 탄성률：550㎬ Flexural Modulus: 550㎬

인장 탄성률：400 ∼ 550㎬ Tensile Modulus: 400 to 550 Pa

열전도율：0.25W/mkThermal Conductivity ： 0.25W / mk

다이 세트 (112) 의 두부 (頭部) 의 외면 (두면) 에는 가요성을 갖는 얇은 스탬퍼 (142) 가 고정된다. 스탬퍼 (142) 의 고정 방법으로는, 예를 들어 천판 (140) 의 외면 상에 가공된 진공 흡착 홈에 의한 진공 흡착 (그것을 위한 진공 펌프의 도시는 생략) 과, 천판 (140) 의 외면 상에 형성된 고정 지그의 조합을 사용할 수 있다.A flexible thin stamper 142 is fixed to the outer surface (head surface) of the head of the die set 112. As a fixing method of the stamper 142, for example, vacuum adsorption by vacuum adsorption grooves processed on the outer surface of the top plate 140 (not shown vacuum pump therefor) and on the outer surface of the top plate 140, for example. Combinations of the fixed jig formed can be used.

도 3b 는, 피가공재 (200) 를 스탬프할 때의 가압 상태의 설명도이고, 도 3a 는 A-A 단면도이다.FIG. 3B is an explanatory view of a pressurized state when stamping the workpiece 200, and FIG. 3A is a cross-sectional view A-A.

도 3a 에 나타내는 바와 같이, 스탬퍼 (142) 의 사이즈는 틀체 (120) 의 개구부 (121) 보다 크고, 그 모든 외연이 개구부 (121) 의 외측이 되도록, 천판 (140) 의 외면에 밀착되어 있다. 피가공재 (200) 의 사이즈도 틀체 (120) 의 개구부 (121) 보다 크고, 그 모든 외연이 개구부 (121) 의 외측이 되도록 세트되어 있다.As shown to FIG. 3A, the size of the stamper 142 is larger than the opening part 121 of the frame body 120, and it adhere | attaches on the outer surface of the top plate 140 so that all the outer edges may become the outer side of the opening part 121. As shown in FIG. The size of the workpiece 200 is also set larger than that of the opening 121 of the frame body 120, and all the outer edges thereof are set to be outside of the opening 121.

이하, 도 1 ∼ 도 3 을 참조하면서, 피가공재 (200) 를 스탬프할 때의 동작을 설명한다. 또한 여기서는, 상하 다이 세트 (112, 114) 의 동작에 대하여 설명하고, 온도 제어에 대해서는 후술한다.Hereinafter, the operation | movement at the time of stamping the to-be-processed material 200 is demonstrated, referring FIGS. In addition, the operation | movement of the upper and lower die sets 112 and 114 is demonstrated here and temperature control is mentioned later.

도 1 에 나타내는 바와 같이 세트된 하측 다이 세트 (114) 에 대하여, 상측 다이 세트 (112) 가 하강하면, 상하 스탬퍼 (142, 142) 가 피가공재 (200) 의 양면에 접촉한다 (가압 개시 상태). 이 때의 상태가 도 3b 의 좌측이다. 상하 스탬퍼 (142, 142) 가, 피가공재 (200) 의 양면에 접촉된 상태에서 좀더 상측 다이 세트 (112) 가 하강하여 가압력이 가해지면, 틀체 (120) 도 스프링 (130) 의 탄성 지지력에 저항하여 베이스 플레이트 (116) 측으로 후퇴한다. 이 때 동시에, 고무 부재 (138) 가 열판 (136) 으로부터의 가압력과, 피가공재 (200) 로부터의 반발력을 받아 체적을 줄이고 내압을 높인다. 요컨대 고무 부재 (138) 는 압축된다. 그리고, 고무 부재 (138) 가 압축에 의해 체적을 줄인 분만큼, 열판 (136) 이 틀체 (120) 에 대하여 전진한다.With respect to the lower die set 114 set as shown in FIG. 1, when the upper die set 112 descends, the upper and lower stampers 142 and 142 contact both surfaces of the workpiece 200 (pressurization start state). . The state at this time is the left side of FIG. 3B. When upper and lower stampers 142 and 142 are in contact with both surfaces of the workpiece 200 and the upper die set 112 is lowered and a pressing force is applied, the frame 120 also resists the elastic bearing force of the spring 130. To the base plate 116 side. At the same time, the rubber member 138 receives the pressing force from the hot plate 136 and the repulsive force from the workpiece 200 to reduce the volume and increase the internal pressure. In short, the rubber member 138 is compressed. And the hot plate 136 advances with respect to the frame body 120 by the part which the rubber member 138 reduced the volume by compression.

이 때, 압축된 고무 부재 (138) 는 탄성에 의해 균일한 가압력을 발생시킨다. 따라서, 틀체 (120), 열판 (136) 및 천판 (140) 으로 형성된 수용 공간 (124) 에 간극없이 고무 부재 (138) 가 충전되어 있으면, 압축된 고무 부재 (138) 에 의해, 그 수용 공간 (124) 내의 압력이 균등하게 상승한다. 이 때, 스프링 (130) 의 탄성 지지력에 의해, 틀체 (120) 가 천판 (140) 에 눌리고 있으므로, 천 판 (140) 과 틀체 (120) 사이의 간극으로부터 고무 부재 (138) 가 빠져나오는 경우도 없다. 여기서, 가요성의 천판 (140) 을 제외하고, 수용 공간 (124) 를 형성하는 모든 벽은 강체로서, 압축된 고무 부재 (138) 의 탄성력에 의해 변형되는 경우는 없다. 이에 대하여, 가요성의 천판 (140) 은, 압축된 고무 부재 (138) 의 탄성력을 내면에 받아 외방으로 팽창되어 나오도록 변형된다. 여기서, 가요성의 천판 (140) 이 외방으로 팽창되어 나오도록 변형되는 탄성 변형 영역은, 실질적으로 틀체 (120) 의 개구부 (121) 와 동일하다.At this time, the compressed rubber member 138 generates a uniform pressing force by elasticity. Therefore, if the rubber member 138 is filled in the housing space 124 formed of the frame body 120, the hot plate 136, and the top plate 140 without a gap, the compressed rubber member 138 makes the housing space ( The pressure in 124 rises evenly. At this time, since the frame body 120 is pressed against the top plate 140 by the elastic support force of the spring 130, the rubber member 138 also comes out of the gap between the top plate 140 and the frame body 120. none. Here, except for the flexible top plate 140, all the walls forming the accommodation space 124 are rigid bodies and are not deformed by the elastic force of the compressed rubber member 138. In contrast, the flexible top plate 140 is deformed to receive the elastic force of the compressed rubber member 138 on the inner surface and to expand outward. Here, the elastic deformation region in which the flexible top plate 140 is deformed to expand outwardly is substantially the same as the opening 121 of the frame 120.

도 3b 에 나타내는 바와 같은 열 프레스 성형시에는, 열가소성 수지판인 피가공재 (200) 의 상하 양면으로 상하 스탬퍼 (142, 142) 가 눌린다. 이 때, 피가공재 (200) 의 모든 외연이 틀체 (120) 의 개구부 (121) 외측에 있기 때문에, 가요성의 천판 (140) 이 외방으로 팽창되어 나오도록 변형되는 탄성 변형 영역의 전부가 피가공재 (200) 외연의 내측에 수용된다. 그 결과, 가요성의 천판 (140) 의 변형에 수반하여 스탬퍼 (142, 142) 가 피가공재 (200) 의 외연 부분에서 국부적으로 변형되는 경우가 없고, 피가공재 (200) 의 표면에 대한 스탬퍼 (142, 142) 의 성형 압력의 분포가 종래보다 균일해진다.At the time of hot press molding as shown in FIG. 3B, the upper and lower stampers 142 and 142 are pressed on both the upper and lower sides of the workpiece 200 which is the thermoplastic resin plate. At this time, since all the outer edges of the workpiece 200 are outside the opening 121 of the frame body 120, all of the elastic deformation regions that are deformed so that the flexible top plate 140 is expanded outwardly are processed. 200) housed inside the outer edge. As a result, with the deformation of the flexible top plate 140, the stampers 142, 142 are not locally deformed at the outer edge portion of the workpiece 200, and the stamper 142 with respect to the surface of the workpiece 200 is not. , 142 has a more uniform distribution of molding pressure.

또한, 이 수법의 경우, 가요성의 천판 (140) 이 외방으로 팽창되어 나오는 탄성 변형 영역 주위의, 가요성의 천판 (140) 이 외방으로 팽창되어 나오지 않는 틀체 영역의 피가공재 (200) 에 대해서는 균등하게 가압할 수 없다. 따라서, 틀체 영역 부분으로는 양호한 정밀도로 패턴을 전사할 수 없는 경우가 있다. 그 때에는, 성형 후에 틀체 영역의 피가공재 (200) 를 트리밍해도 된다.In addition, in this technique, the workpiece 200 in the frame region in which the flexible top plate 140 does not extend outwardly around the elastic deformation region in which the flexible top plate 140 expands outward is evenly distributed. It cannot be pressurized. Therefore, the pattern may not be transferred to the frame region portion with good accuracy. In that case, you may trim the to-be-processed material 200 of a frame region after shaping | molding.

도 3 에서는 피가공재 (200) 의 사이즈가 틀체 (120) 의 개구부 (121) 보다 큰 경우에 대하여 설명했지만, 도 4 는 피가공재 (200) 의 사이즈가 틀체 (120) 의 개구부 (121) 보다 작은 경우의 설명도이다. 요컨대, 도 4b 는, 피가공재 (200) 의 사이즈가 틀체 (120) 의 개구부 (121) 보다 작은 피가공재 (200) 를 스탬프할 때의 가압 상태의 설명도이고, 도 4a 는 그 A-A 단면도이다.In FIG. 3, the case where the size of the workpiece 200 is larger than the opening 121 of the frame 120 has been described. In FIG. 4, the size of the workpiece 200 is smaller than the opening 121 of the frame 120. It is explanatory drawing of a case. That is, FIG. 4B is explanatory drawing of the pressurized state at the time of stamping the workpiece 200 whose size of the workpiece 200 is smaller than the opening part 121 of the frame body 120, and FIG. 4A is its A-A sectional drawing.

도 4a 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 스탬퍼 (142) 는 도 3a 와 동일하게 천판 (140) 의 외면에 밀착되어 있다. 피가공재 (200) 의 사이즈는 틀체의 개구부 (121) 보다 작기 때문에, 피가공재 (200) 의 모든 외연이 개구부 (121) 내가 되도록 스탬퍼 (142) 상에 세트된다. 이 경우, 또한 피가공재 (200) 주위의 스탬퍼 (142) 상에는 강체 스페이서 (210) 가 고정되어 있다.As shown in FIG. 4A, the stamper 142 is in close contact with the outer surface of the top plate 140 in the same manner as in FIG. 3A. Since the size of the workpiece 200 is smaller than the opening 121 of the frame body, all the outer edges of the workpiece 200 are set on the stamper 142 so that the outer edge of the workpiece 200 is in the opening 121. In this case, the rigid spacer 210 is further fixed on the stamper 142 around the workpiece 200.

강체 스페이서 (210) 의 내측 형상 (내연) 이 피가공재 (200) 의 외연보다 약간 크다. 요컨대, 피가공재 (200) 와 강체 스페이서 (210) 사이에는 약간 간극이 형성되어 있다. 강체 스페이서 (210) 의 외측 형상 (외연) 은 틀체 (120) 의 개구부 (121) 보다 크게 되어 있다. 또한, 강체 스페이서 (210) 의 판두께는 피가공재 (200) 의 두께와 실질적으로 동일해도 되고 약간 두꺼워도 된다. 예를 들어 피가공재 (200) 의 판두께 편차의 최대 두께 ＋0.1㎜ 정도이어도 된다. 강체 스페이서 (210) 의 재질은, 스테인리스강 (SUS) 등, 천판 (140) 이나 스탬퍼 (142) 와 동일한 재질이어도 된다. 강체 스페이서 (210) 와 피가공재 (200) 사이의 간극, 및 강체 스페이서 (210) 의 판두께를, 천판 (140), 스탬퍼 (142), 피가공재 (200) 의 두께에 맞추어 조정함으로써, 피가공재 (200) 의 가압시에, 강체 스페이서 (210) 도 가압되어, 고무 부재 (138) 전체가 밀폐 상태에서 균일하게 압축된다. 즉, 도 3 의 경우와 동일하게, 스탬퍼 (142) 의 국소적 변형을 방지하여, 피가공재 (200) 를 균등하게 가압할 수 있다.The inner shape (inner edge) of the rigid spacer 210 is slightly larger than the outer edge of the workpiece 200. In short, a slight gap is formed between the workpiece 200 and the rigid spacer 210. The outer shape (outer edge) of the rigid spacer 210 is larger than the opening 121 of the frame 120. In addition, the plate | board thickness of the rigid spacer 210 may be substantially equal to the thickness of the to-be-processed material 200, and may be slightly thick. For example, the maximum thickness +0.1 mm of the plate | board thickness deviation of the to-be-processed material 200 may be sufficient. The material of the rigid spacer 210 may be the same material as that of the top plate 140 and the stamper 142, such as stainless steel (SUS). By adjusting the gap between the rigid spacer 210 and the workpiece 200 and the thickness of the rigid spacer 210 in accordance with the thickness of the top plate 140, the stamper 142, the workpiece 200, At the time of the pressurization of 200, the rigid body spacer 210 is also pressurized, and the whole rubber member 138 is compressed uniformly in a sealed state. That is, similarly to the case of FIG. 3, local deformation of the stamper 142 can be prevented, and the workpiece 200 can be pressed evenly.

여기서, 고무 부재 (138) 의 판두께는, 열판 (136) 의 열을 빨리 천판 (140) 및 천판 (140) 에 장치된 스탬퍼 (142) 에 전달한다는 점에서 생각하면, 얇은 것이 바람직하다. 한편, 고무 부재 (138) 가 압축되었을 때에 천판 (140) 을 균등한 압력으로 밀어내는 효과라는 점에서 생각하면, 두꺼운 것이 바람직하다. 그래서, 고무 부재 (138) 의 판압은 예를 들어 2 ∼ 5㎜ 정도이면 된다.The thickness of the plate of the rubber member 138 is preferably thin in view of the fact that the heat of the hot plate 136 is quickly transferred to the top plate 140 and the stamper 142 provided on the top plate 140. On the other hand, when it considers that it is an effect which pushes the top plate 140 at equal pressure, when the rubber member 138 is compressed, it is preferable that it is thick. Therefore, the plate | board pressure of the rubber member 138 should just be 2-5 mm, for example.

또한, 고무 부재 (138) 의 재질로는, 예를 들어 실리콘 고무를 사용할 수 있다. 실리콘 고무는 일반적으로 열전도율이 낮기 때문에, 베이스 실리콘에 첨가제 (알루미나, 세라믹 등) 를 혼입함으로써 열전도율을 높인다. 일반적으로, 첨가제의 혼입량이 많아지면 실리콘 고무의 열전도율은 향상되지만, 그 경도는 저하되고, 실리콘 고무의 상태가 겔상 혹은 점토상이 된다. 또한, 고무 재료 대신에 PTFE 를 사용한 경우에는, 반드시 상기와 같은 첨가제를 혼입시켜 열전도율의 조정을 실시할 필요는 없지만, 첨가제를 혼입시켜도 된다.As the material of the rubber member 138, for example, silicone rubber can be used. Since silicone rubber generally has a low thermal conductivity, the thermal conductivity is increased by incorporating additives (alumina, ceramics, etc.) into the base silicone. In general, when the amount of the additive is increased, the thermal conductivity of the silicone rubber is improved, but the hardness thereof is decreased, and the state of the silicone rubber becomes gel or clay. In addition, when PTFE is used instead of a rubber material, although it is not necessary to mix the above additives and to adjust thermal conductivity, you may mix an additive.

고무 부재 (138) 로서 경도가 낮은 고무 재료를 사용하면, 가압시에 열판 (136) 의 외측면과 틀체 (120) 의 내측면 사이의 미소한 간극으로부터 고무 부재 (138) 가 빠져나오는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위해서, 이하와 같이 고무 부재 (138) 로서 서로 경도가 상이한 고무 재료를 조합해도 된다.When a rubber material having a low hardness is used as the rubber member 138, the rubber member 138 may sometimes come out of a minute gap between the outer surface of the hot plate 136 and the inner surface of the frame 120 at the time of pressing. . In order to prevent this, you may combine the rubber material from which hardness differs as the rubber member 138 as follows.

예를 들어 도 5b 는, 고무 부재 (138) 에 상이한 재질의 고무 재료를 조합하 였을 때의 하측 다이 세트 (114) 의 설명도이고, 도 5a 는 그 A-A 단면도이다.For example, FIG. 5B is an explanatory view of the lower die set 114 when a rubber material of different material is combined with the rubber member 138, and FIG. 5A is its A-A cross-sectional view.

이들 도면에 나타내는 바와 같이, 대략 직사각형 판형의 고무 부재 (138) 의 주변 영역 (139A) 을 경도가 높은 실리콘 고무 (예를 들어 쇼어 경도 A70 이상) 로 구성하고, 그 경도가 높은 실리콘 고무로 둘러싸인 내측 영역 (139B) 을 경도가 낮은 고열전도 실리콘 고무로 구성해도 된다. 주변 영역 (139A) 의 경도가 높은 고무 재료는, 내측 영역 (139B) 의 경도가 낮은 고무 재료보다 첨가제의 혼입량이 적거나, 혹은 첨가제가 전혀 혼입되어 있지 않은 것이어도 된다. 이로써, 가압시에 고무 부재 (138) 가 틀체 (120) 와 열판 (136) 사이 등으로 침입하지 않게 할 수 있다.As shown in these figures, the peripheral region 139A of the substantially rectangular plate-shaped rubber member 138 is composed of a silicone rubber having a high hardness (for example, Shore hardness A70 or more), and the inner side surrounded by the silicone rubber having a high hardness. You may comprise the area | region 139B with the high thermal conductivity silicone rubber of low hardness. The rubber material with a high hardness of the peripheral region 139A may be less mixed with the additive than the rubber material with a low hardness of the inner region 139B, or the additive may not be mixed at all. Thereby, the rubber member 138 can be prevented from penetrating between the frame body 120 and the hot plate 136 at the time of pressurization.

주변 영역 (139A) 을 구성하는 고무 부재 (138) 의 열전도율은 낮아도 된다. 주변 영역 (139A) 을 구성하는 고무 부재 (138) 의 열전도율이 낮을 때에는, 열판 (136) 으로부터 틀체 (120) 로의 열전도가 저해되어, 틀체 (120) 의 열팽창 및 열수축을 억제할 수 있다.The thermal conductivity of the rubber member 138 constituting the peripheral region 139A may be low. When the thermal conductivity of the rubber member 138 constituting the peripheral region 139A is low, thermal conductivity from the hot plate 136 to the housing body 120 is inhibited, and thermal expansion and thermal contraction of the housing body 120 can be suppressed.

또한, 고무 재료 대신에 합성 수지 재료를 사용하여, 도 5 와 같은 구성을 실현해도 된다. 즉, 주변 영역 (139A) 을 경도가 높은 합성 수지 재료, 내측 영역 (139B) 을 경도가 낮은 합성 수지 재료로 구성해도 된다.In addition, you may implement | achieve the structure like FIG. 5 using a synthetic resin material instead of a rubber material. That is, you may comprise the peripheral area 139A with the synthetic resin material with high hardness, and the inner side area 139B with the synthetic resin material with low hardness.

나아가서는, 고무 부재 (138) 를, 고무 재료와 합성 수지 재료를 조합한 것과 치환할 수도 있다. 요컨대, 주변 영역 (139A) 을 불소 수지, 내측 영역 (139B) 을 고무 재료로 구성해도 된다.Furthermore, the rubber member 138 can also be substituted with the combination of a rubber material and a synthetic resin material. In other words, the peripheral region 139A may be formed of a fluororesin and the inner region 139B of a rubber material.

또한, 상기와 같이 고무 부재 (138) 로서 경도가 상이한 고무 재료를 조합하 는 대신에, 가압시에 고무 부재 (138) 가 빠져나올 것 같은 지점에 O 링을 구비해도 된다. 예를 들어 도 5c 에 나타내는 바와 같이, 틀체 (120) 의 천판 (140) 과 접촉하는 면, 및 열판 (136) 의 외측면에서 틀체 (120) 의 내측면과 접촉하는 부분에 각각 O 링 (230) 을 구비해도 된다.In addition, instead of combining a rubber material having a different hardness as the rubber member 138 as described above, an O-ring may be provided at a point where the rubber member 138 is likely to come out at the time of pressing. For example, as shown in FIG. 5C, the O-ring 230 is connected to the surface in contact with the top plate 140 of the frame 120 and the portion in contact with the inner surface of the frame 120 at the outer surface of the hot plate 136. ) May be provided.

또한, 고무 부재 (138) 의 재질로서 실리콘 고무보다 내마모성이나 기계적 강도가 우수한 불소 고무를 사용해도 된다.As the material of the rubber member 138, a fluororubber having superior wear resistance and mechanical strength than silicone rubber may be used.

도 6 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 열 프레스 성형 장치의 전체 구성을 나타낸다.FIG. 6: shows the whole structure of the heat press molding apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

제 2 실시형태는, 제 1 실시형태와 차이점은 주로 고무 부재의 가열·냉각 수단이고, 그 밖의 점의 상당수는 공통된다. 이하, 상기 차이점을 중심으로 설명하고, 제 1 실시형태와 공통되는 점에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.The second embodiment differs from the first embodiment mainly in the heating and cooling means of the rubber member, and many of the other points are common. Hereinafter, it demonstrates centering around the said difference, and abbreviate | omits description about the point common to 1st Embodiment.

본 실시형태에 있어서도, 상측 다이 세트 (312) 및 하측 다이 세트 (314) 는 실질적으로 동일한 구성을 가지므로, 상측 다이 세트 (312) 를 예로 들어 설명한다. 상측 다이 세트 (312) 는, 베이스 플레이트 (116) 와, 스페이서 (322) 와, 틀체 (120) 와, 스프링 (130) 과, 단열 플레이트 (326) 와, 고무 부재 (328) 와, 열교환 파이프 (330) 와, 가요성의 천판 (140) 과, 프레임 (126) 을 구비한다.Also in this embodiment, since the upper die set 312 and the lower die set 314 have substantially the same structure, it demonstrates taking the upper die set 312 as an example. The upper die set 312 includes a base plate 116, a spacer 322, a frame 120, a spring 130, a heat insulation plate 326, a rubber member 328, and a heat exchange pipe ( 330, a flexible top plate 140, and a frame 126.

스페이서 (322) 는 대략 직사각형 판형이며, 베이스 플레이트 (116) 상에 고정된다. 틀체 (120) 는, 스프링 (130) 을 개재하여 스페이서 (322) 에 장치되어 있다. 냉각 플레이트 (118) 는 스페이서 (322) 상에 고정된다. 단열 플레이트 (326) 는 대략 직사각형 판형이며, 냉각 플레이트 (118) 상에 고정된다. 단열 플레이트 (326) 의 외측면과 틀체 (120) 의 내측면은 밀착되어 있다. 단열 플레이트 (326) 는, 고무 부재 (328) 와 냉각 플레이트 (118) 사이의 열전도를 차단한다. 단열 플레이트 (326) 의 재질로는, 예를 들어 내열 에폭시 수지를 사용해도 된다.The spacer 322 is approximately rectangular plate-shaped and is fixed on the base plate 116. The frame 120 is attached to the spacer 322 via the spring 130. The cooling plate 118 is fixed on the spacer 322. The heat insulation plate 326 is substantially rectangular plate shape, and is fixed on the cooling plate 118. The outer side surface of the heat insulation plate 326 and the inner side surface of the frame body 120 are in close contact. The heat insulation plate 326 blocks the heat conduction between the rubber member 328 and the cooling plate 118. As a material of the heat insulation plate 326, you may use a heat resistant epoxy resin, for example.

본 실시형태에서도, 제 1 실시형태와 동일하게, 천판 (140) 과, 단열 플레이트 (326) 와, 틀체 (120) 의 측벽에 의해 수용 공간 (124) 이 형성된다. 수용 공간 (124) 에는 고무 부재 (328) 가 수용된다. 고무 부재 (328) 로는, 제 1 실시형태와 동일한 재질의 것을 사용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 수용 공간 (124) 내에 열교환 파이프 (330) 가 통과하고 있다. 그리고, 그 수용 공간 (124) 내의 열교환 파이프 (330) 이외의 공간이, 고무 부재 (328) 로 간극없이 충전되어 있다.Also in this embodiment, the accommodating space 124 is formed with the top plate 140, the heat insulation plate 326, and the side wall of the frame body 120 similarly to 1st Embodiment. The rubber member 328 is accommodated in the accommodation space 124. As the rubber member 328, one having the same material as in the first embodiment can be used. In this embodiment, the heat exchange pipe 330 has passed through the accommodation space 124. And the space other than the heat exchange pipe 330 in the accommodation space 124 is filled with the rubber member 328 without a gap.

열교환 파이프 (330) 는, 수용 공간의 길이 방향을 따라 서로 평행하게 같은 피치로 배치된다. 열교환 파이프 (330) 의 양단이, 틀체 (120) 를 관통하여 틀체 (120) 의 외부에 형성된 매니폴드 (342, 342) 에 의해 연결되어 있다. 그리고, 가열시에는, 일방의 매니폴드 (342) 에 연결된 열매 공급구로부터 고온의 열매 유체 (증기, 고온유 등) 의 공급을 받으면, 그 고온의 열매 유체가 열교환 파이프 (330) 를 통과하여 타방의 매니폴드 (342) 로부터 배출된다. 이로써 고무 부재 (328) 가 가열된다. 냉각시에는, 동일한 경로로 저온의 열매 유체 (냉각수, 저온유 등) 가 열교환 파이프 (330) 를 통과하여 고무 부재 (328) 가 냉각된다.The heat exchange pipes 330 are arranged at the same pitch in parallel to each other along the longitudinal direction of the accommodation space. Both ends of the heat exchange pipe 330 are connected by the manifolds 342 and 342 which are formed outside the frame 120 through the frame 120. At the time of heating, when high temperature fruit fluid (steam, hot oil, etc.) is supplied from the fruit supply port connected to one manifold 342, the high temperature fruit fluid passes through the heat exchange pipe 330, and the other Is discharged from the manifold 342. Thereby, the rubber member 328 is heated. At the time of cooling, a low temperature fruit fluid (cooling water, low temperature oil, etc.) passes through the heat exchange pipe 330, and the rubber member 328 is cooled by the same path | route.

또한, 틀체 (120) 의 내측면과 단열 플레이트 (326) 의 외측면이 밀착된 상 태에서, 단열 플레이트 (326) 는 틀체 (120) 에 대하여 상하 방향 (피가공재의 두께 방향) 으로 이동할 수 있고, 그에 따라 수용 공간 (124) 의 용적이 변화되는 점은 제 1 실시형태와 동일하다. 또한, 본 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 동일하게 하여, 틀체 (120) 의 개구부 (121) 보다 큰 사이즈의 피가공재 (200) 에 스탬프할 수도 있고, 강체 스페이서 (210) 를 사용하여, 틀체 (120) 의 개구부 (121) 보다 작은 사이즈의 피가공재 (200) 에 스탬프를 할 수도 있다.In addition, while the inner surface of the frame body 120 and the outer surface of the heat insulation plate 326 are in close contact with each other, the heat insulation plate 326 can move in the vertical direction (thickness direction of the workpiece) with respect to the frame body 120. The volume of the accommodation space 124 is thus changed in the same manner as in the first embodiment. In addition, also in this embodiment, it can also stamp to the to-be-processed material 200 of larger size than the opening part 121 of the frame body 120 similarly to 1st Embodiment, using the rigid spacer 210, The workpiece 200 having a smaller size than the opening 121 of the mold 120 may be stamped.

다음으로, 제 2 실시형태에 있어서의 고무 부재 (328) 의 재질 및 구성에 대하여 설명한다.Next, the material and the structure of the rubber member 328 in the second embodiment will be described.

예를 들어 도 7a 는, 고무 부재 (328) 에 상이한 재질의 고무 재료를 조합하였을 때의 하측 다이 세트 (314) 의 설명도이다.For example, FIG. 7A is explanatory drawing of the lower die set 314 when the rubber member 328 combined the rubber material of a different material.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 대략 직사각형 판형의 고무 부재 (328) 중, 틀체 (120) 및 단열 플레이트 (326) 에 접하는 면 근방의 영역 (329A) 을 경도가 높은 실리콘 고무로 구성하고, 그 밖의 영역, 요컨대, 고무 부재 (328) 의 중심 영역 및 천판 (140) 의 내면에 접하는 면 근방의 영역 (329B) 을 경도가 낮은 고열전도 실리콘 고무로 구성해도 된다. 요컨대, 천판 (140), 틀체 (120) 및 단열 플레이트 (326) 에 의해 형성된 수용 공간 내에 있어서, 경도가 낮은 고열전도 실리콘 고무와 틀체 (120) 및 단열 플레이트 (326) 사이에, 경도가 높은 실리콘 고무를 배치하게 해도 된다. 영역 (329A) 의 경도가 높은 고무 재료는, 영역 (329B) 의 경도가 낮은 고무 재료보다 첨가제의 혼입량이 적거나, 혹은 첨가제가 전혀 혼입되어 있지 않은 것이어도 된다. 이로써, 가압시에 고무 부재 (328) 가 틀체 (120) 와 단열 플레이트 (326) 사이 등으로 침입하지 않게 할 수 있다.As shown to the same figure, in the substantially rectangular plate-shaped rubber member 328, the area | region 329A of the surface vicinity which contact | connects the frame body 120 and the heat insulation plate 326 is comprised by the silicone rubber with high hardness, and other area | region In other words, the region 329B near the center region of the rubber member 328 and the surface in contact with the inner surface of the top plate 140 may be made of high thermal conductivity silicone rubber having low hardness. In short, in the accommodation space formed by the top plate 140, the frame 120 and the heat insulation plate 326, the high hardness silicon between the low hardness high thermal conductivity silicone rubber and the body 120 and the heat insulation plate 326. You may arrange | position rubber | gum. The rubber material with a high hardness of the region 329A may be less mixed with an additive than the rubber material with a low hardness of the region 329B, or the additive may not be mixed at all. Thereby, the rubber member 328 can be prevented from penetrating between the frame body 120 and the heat insulation plate 326 at the time of pressurization.

틀체 (120) 및 단열 플레이트 (326) 에 접하는 면 근방의 영역 (329A) 을 구성하는 고무 부재 (328) 의 열전도율은 낮아도 된다. 그 경우, 열교환 파이프 (330) 로부터 틀체 (120) 로의 열전도가 저해되어, 틀체 (120) 의 열팽창 및 열수축을 억제할 수 있다.The thermal conductivity of the rubber member 328 which comprises the area | region 329A of the surface vicinity which contact | connects the frame 120 and the heat insulation plate 326 may be low. In that case, heat conduction from the heat exchange pipe 330 to the frame body 120 is inhibited, and thermal expansion and thermal contraction of the frame body 120 can be suppressed.

제 1 실시형태의 경우와 동일하게, 고무 재료 대신에 합성 수지 재료를 사용하여, 도 7 과 같은 구성을 실현해도 된다. 즉, 틀체 (120) 및 단열 플레이트 (326) 에 접하는 면 근방의 영역 (329A) 을 경도가 높은 합성 수지 재료, 고무 부재 (328) 의 중심 영역 및 천판 (140) 의 내면에 접하는 면 근방의 영역 (329B) 을 경도가 낮은 합성 수지 재료로 구성해도 된다.As in the case of the first embodiment, a synthetic resin material may be used instead of the rubber material to realize the configuration as shown in FIG. 7. That is, the area | region 329A near the surface which contact | connects the frame body 120 and the heat insulation plate 326 is a synthetic resin material with high hardness, the center area | region of the rubber member 328, and the area | region near the surface which contacts the inner surface of the top plate 140. You may comprise (329B) with the synthetic resin material with low hardness.

나아가서는, 고무 부재 (328) 를, 고무 재료와 합성 수지 재료를 조합한 것과 치환할 수도 있다. 요컨대, 주변 영역 (329A) 을 불소 수지, 중심 영역 및 천판 (140) 의 내면에 접하는 면 근방의 영역 (329B) 을 고무 재료로 구성해도 된다.Furthermore, the rubber member 328 can also be substituted with the thing which combined the rubber material and the synthetic resin material. In other words, the region 329B near the surface where the peripheral region 329A is in contact with the fluorine resin, the central region, and the inner surface of the top plate 140 may be made of a rubber material.

또한, 도 7b 에 나타내는 바와 같이, O 링을 구비할 수도 있다. 즉, 동 도면에 나타내는 바와 같이, 가압시에 고무 부재 (328) 가 빠져나올 것 같은 지점에 O 링을 구비해도 된다. 예를 들어 틀체 (120) 의 천판 (140) 내면과 접촉하는 면, 및 단열 플레이트 (326) 의 외측면에서, 틀체 (120) 의 내측면과 접촉하는 부분에, 각각 O 링 (230) 을 구비해도 된다.In addition, as shown in FIG. 7B, an O ring may be provided. That is, as shown in the same figure, you may provide an O-ring at the point where the rubber member 328 will come out at the time of pressurization. For example, the O-ring 230 is provided in the surface which contacts the inner surface of the top plate 140 of the frame body 120, and the part which contacts the inner surface of the frame body 120 in the outer surface of the heat insulation plate 326, respectively. You may also

본 실시형태에 의하면 복잡한 열판이 불필요해지기 때문에, 다이 세트의 대 형화가 용이해진다.According to this embodiment, since a complicated hot plate becomes unnecessary, large die set becomes easy.

다음으로, 도 8 을 참조하여, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 관련된 열 프레스 성형 장치 (100) 에 있어서의 성형 모션에 대하여 설명한다. 도 8 의 (A) 는 슬라이드 위치, 도 8 의 (B) 는 프레스 가압력, 도 8 의 (C) 는 천판 온도, 도 8 의 (D) 는 진공 챔버 내 압력에 대하여, 성형 모션의 1 사이클에 있어서의 각각의 변화를 나타낸다.Next, with reference to FIG. 8, the shaping | molding motion in the heat press forming apparatus 100 which concerns on the 1st and 2nd embodiment of this invention is demonstrated. 8A shows the slide position, FIG. 8B shows the press force, FIG. 8C shows the top plate temperature, and FIG. 8D shows the pressure in the vacuum chamber in one cycle of forming motion. Each change in is shown.

먼저, 슬라이드 (104) 가 상한 위치 S1 에 있다. 그리고, 시각 t1 까지의 사이에, 피가공재 (200) 가 하측 다이 세트 (114) 의 스탬퍼 (142) 상에 세트된다.First, the slide 104 is in the upper limit position S1. And until the time t1, the workpiece 200 is set on the stamper 142 of the lower die set 114.

시각 t1 에 있어서, 서보 프레스의 위치 제어에 따라 슬라이드 (104) 가 하강을 개시한다. 그리고, 상하 다이 세트 (112, 114) 의 프레임 (126, 126) 두면 상의 밀폐틀 (132) 끼리 맞닿아, 진공 챔버가 형성되는 위치 S2 까지 하강하면, 슬라이드 (104) 의 하강이 일단 정지된다 (시각 t2).At time t1, the slide 104 starts descending in accordance with the position control of the servo press. Then, when the sealing frames 132 on the two surfaces of the frames 126 and 126 of the upper and lower die sets 112 and 114 abut, and descend to the position S2 where the vacuum chamber is formed, the lowering of the slide 104 is stopped once ( Time t2).

시각 t2 에 있어서, 진공 챔버 내의 진공화가 개시됨과 함께, 열판 (136) (제 2 실시형태에서는 열교환 파이프 (330)) 으로 고온의 열매 유체의 공급이 개시된다. 진공화를 실시하고 있는 시각 t3 까지의 사이에는, 피가공재 (200) 에 대한 스탬퍼 (142, 142) 의 가압을 실시하지 않는다. 이것은, 피가공재 (200) 와 스탬퍼 (142, 142) 사이에 공기가 들어가는 것을 방지하기 위해서이다.At the time t2, the vacuuming in the vacuum chamber is started, and the supply of the hot fruit fluid to the hot plate 136 (heat exchange pipe 330 in the second embodiment) is started. The pressure of the stampers 142 and 142 against the workpiece 200 is not applied until the time t3 at which the vacuum is performed. This is to prevent air from entering between the workpiece 200 and the stampers 142 and 142.

진공 챔버 내의 진공도가, 대기압 P1 로부터 전사 성형에 적절한 진공도 P2 에 도달한 시각 t3 이 되면, 서보 프레스의 가압력 제어에 따라 슬라이드 (104) 가 다시 하강을 개시한다. 진공도 P2 는, 예를 들어 -90KPa 이하이면 된다. 그리고, 상하 스탬퍼 (142, 142) 를 피가공재 (200) 에 대해 예비 가압력 L1 로 누른다. 예비 가압력 L1 로 상하 스탬퍼 (142, 142) 를 피가공재 (200) 에 누름으로써, 열판 (136) (제 2 실시형태에서는 열교환 파이프 (330)), 고무 부재 (138), 천판 (140) 및 스탬퍼 (142) 가 밀착되고, 열판 (136) (제 2 실시형태에서는 열교환 파이프 (330)) 으로부터의 열전도가 촉진된다. 예비 가압력 L1 은, 예를 들어 피가공재 (200) 의 가압면에 가해지는 면압이 1㎫ 정도이면 된다.When the vacuum degree in the vacuum chamber reaches the time t3 at which the vacuum degree P2 suitable for the transfer molding reaches the atmospheric pressure P1, the slide 104 starts lowering again in accordance with the pressing force control of the servo press. Vacuum degree P2 should just be -90 KPa or less, for example. Then, the upper and lower stampers 142 and 142 are pressed with the preliminary pressing force L1 with respect to the workpiece 200. The hot plate 136 (heat exchange pipe 330 in the second embodiment), the rubber member 138, the top plate 140, and the stamper are pressed by pressing the upper and lower stampers 142 and 142 on the workpiece 200 with the preliminary pressing force L1. 142 is in close contact with each other, and heat conduction from the hot plate 136 (heat exchange pipe 330 in the second embodiment) is promoted. The preliminary pressing force L1 may be, for example, about 1 MPa as the surface pressure applied to the pressing surface of the workpiece 200.

천판 (140) 의 온도가 전사 가능 온도 H2 에 도달한 시각 t4 가 되면, 슬라이드 (104) 는 더욱 하강하여, 스탬퍼를 전사 가능한 전사 가압력 L2 가 되도록 제어된다. 전사 가압력 L2 는, 예를 들어 피가공재 (200) 의 가압면에 가해지는 면압이 4 ∼ 6㎫ 가 되도록 설정된다. 전사 가능 온도 H2 는, 피가공재 (200) 가 PMMA 재이면, 예를 들어 120 ∼ 150℃ 이면 된다.When the temperature of the top plate 140 reaches time t4 at which the transferable temperature H2 has been reached, the slide 104 is further lowered and controlled to be a transfer pressing force L2 capable of transferring the stamper. The transfer pressing force L2 is set such that the surface pressure applied to the pressing surface of the workpiece 200 is 4 to 6 MPa, for example. Transferable temperature H2 may be 120-150 degreeC, for example, if the to-be-processed material 200 is PMMA material.

그리고, 가압력이 전사 가압력 L2 에 도달한 시각 t5 부터 소정 시간 T 동안, 가열 상태에서의 가압이 계속된다. 소정 시간 T 가 경과한 시각 t6 이 되면, 열판 (136) (제 2 실시형태에서는 열교환 파이프 (330)) 에 저온의 열매 유체의 공급이 개시되고, 천판 (140) 그리고 스탬퍼 (142) 의 냉각이 시작된다. 소정 시간 T 는, 피가공재의 재질이나 스탬퍼의 형상에 따라, 미전사 등의 전사 문제가 발생하지 않도록 최적으로 설정된다.Then, the pressurization in the heating state is continued for a predetermined time T from the time t5 when the pressing force reaches the transfer pressing force L2. When time t6 when the predetermined time T has elapsed, supply of the low-temperature fruit fluid to the hot plate 136 (heat exchange pipe 330 in the second embodiment) is started, and cooling of the top plate 140 and the stamper 142 is started. Begins. The predetermined time T is optimally set according to the material of the workpiece and the shape of the stamper so that a transfer problem such as non-transfer does not occur.

천판 (140) 및 스탬퍼 (142) 가 냉각되어, 온도가 이형 가능 온도 H1 에 도달한 시각 t7 에서 진공 챔버가 대기 개방되어, 진공 챔버 내의 압력이 대기압 P1 로 되돌아간다. 피가공재가 PMMA 재인 경우, 이형 가능 온도 H1 은, 예를 들어 40 ∼ 70℃ 이면 된다.The top plate 140 and the stamper 142 are cooled, and the vacuum chamber is opened to the atmosphere at the time t7 when the temperature reaches the moldable temperature H1, and the pressure in the vacuum chamber returns to the atmospheric pressure P1. When the workpiece is a PMMA material, the moldable moldable temperature H1 may be, for example, 40 to 70 ° C.

진공 챔버 내의 압력이 대기압 P1 로 되돌아간 시점 t8 에 있어서, 다시 위치 제어에 따라 슬라이드 (104) 가 상승을 개시한다. 그리고, 슬라이드 (104) 는 상한 위치 S1 로 되돌아가, 피가공재 (200) 를 꺼낼 수 있게 된다.At the time point t8 when the pressure in the vacuum chamber returns to the atmospheric pressure P1, the slide 104 starts to rise in accordance with the position control again. And the slide 104 returns to the upper limit position S1, and the workpiece 200 can be taken out.

상기 서술한 실시형태에 관련된 열 프레스 성형 장치로부터, 피가공재를 프레스하였을 때의 성형 면압 분포의 일례를 도 9 에 나타낸다. 이 도면은, 틀체 (120) 의 개구부 (121) 보다 작은 아크릴제 피가공재 (256㎜ × 159㎜, 두께 0.2㎜) 를 6㎫ 상당의 하중으로 프레스하였을 때의 성형 면압의 분포이다. 그리고, 도 9a 는, 고무 부재를 사용하지 않는 종래의 다이 세트에서의 성형 면압의 분포이고, 도 9b 가 제 1 실시형태에 있어서의 도 4 에 나타내는 양태 (강체 스페이서 사용, 고무 부재는 두께 2㎜ 의 실리콘 고무제) 에서의 성형 면압의 분포이다. 동 도면에 있어서, 색이 진한 부분이 압력이 높고, 색이 옅은 부분이 압력이 낮은 것을 나타낸다.9 shows an example of the molding surface pressure distribution when the workpiece is pressed from the hot press forming apparatus according to the above-described embodiment. This figure is a distribution of shaping | molding surface pressure when the acrylic workpiece (256 mm x 159 mm, thickness 0.2 mm) smaller than the opening part 121 of the frame body 120 is pressed at a load equivalent to 6 MPa. 9A is distribution of shaping | molding surface pressure in the conventional die set which does not use a rubber member, and FIG. 9B is the aspect shown in FIG. 4 in 1st Embodiment (using a rigid spacer, a rubber member is 2 mm in thickness) Of silicone rubber). In the same figure, the part with a dark color shows high pressure, and the part with a light color shows low pressure.

도 9a 에 나타내는 바와 같이, 피가공재 부분 (250) 의 성형 면압에는 큰 불균일이 있다. 요컨대, 피가공재 부분 (250) 의 외연 근방의 성형 면압이 높고, 피가공재 부분 (250) 의 그 이외의 영역은 성형 면압이 외연 근방보다 낮다.As shown in FIG. 9A, there is a large unevenness in the molding surface pressure of the workpiece portion 250. In other words, the molding surface pressure near the outer edge of the workpiece portion 250 is high, and the molding surface pressure of the region other than the workpiece portion 250 is lower than the vicinity of the edge.

이에 대하여, 도 9b 에 나타내는 바와 같이, 피가공재 부분 (250) 주위에는 강체 스페이서 부분 (260) 이 존재한다. 그리고, 본 실시형태에 의하면, 피가공재 부분 (250) 의 성형 면압 분포는 거의 균등한 것을 알 수 있다.In contrast, as shown in FIG. 9B, a rigid spacer portion 260 exists around the workpiece portion 250. And according to this embodiment, it turns out that the shaping | molding surface pressure distribution of the to-be-processed part 250 is substantially uniform.

상기 어느 실시형태에 있어서도, 고무 부재 대신에, 열가소성 피가공재의 연화 온도보다 융점이 낮은 저융점 합금을 사용해도 된다. 저융점 합금이란, 종류가 다른 금속 (Pb (납), Bi (비스무트), Sn (주석), Cd (카드뮴), In (인듐) 등) 을 조합하여 합금화함으로써 융점이 낮아지는 성질을 이용한 공지된 합금을 말한다.In any of the above embodiments, instead of the rubber member, a low melting point alloy having a melting point lower than the softening temperature of the thermoplastic workpiece may be used. The low melting point alloy is a known type that uses a property of lowering the melting point by alloying a combination of different kinds of metals (Pb (lead), Bi (bismuth), Sn (tin), Cd (cadmium), In (indium), etc.). Says an alloy.

상기 서술한 2 개의 실시형태에 의하면, 피가공재의 표면에 균일한 압력으로 스탬퍼를 누를 수 있게 된다. 그 결과, 균일한 압력으로 피가공재를 압축할 수 있기 때문에, 피가공재의 내부에 발생하는 내부 변형의 불균일을 저감시키고, 피가공재의 굴곡이나 휨을 저감시킬 수 있게 된다.According to the two embodiments described above, the stamper can be pressed at a uniform pressure on the surface of the workpiece. As a result, since the workpiece can be compressed at a uniform pressure, the variation of internal deformation occurring inside the workpiece can be reduced, and the bending and warping of the workpiece can be reduced.

또한, 고무 부재를 밀폐 상태에서 압축함으로써, 탄성체가 비압축성 유체에 가까운 특성을 나타내게 되어, 정수압 효과에 의한 가압 면압의 균압화가 도모됨과 동시에, 탄성체 물성 (경도나 탄성 계수) 의 편차의 영향에 의한 압력의 편차도 저감된다.In addition, by compressing the rubber member in a hermetic state, the elastic body exhibits a characteristic close to an incompressible fluid, thereby achieving equalization of the pressurized surface pressure due to the hydrostatic effect, and at the same time by the influence of the variation of the elastic body properties (hardness and elastic modulus). The variation in pressure is also reduced.

또한, 고무 부재 내부에 압축 응력밖에 발생하지 않기 때문에 인장 응력에 의한 탄성체의 균열이 방지된다. 또한, 고무 부재와 열판 사이, 및 고무 부재와 천판 사이에 미끄러짐이 발생하지 않기 때문에, 고무 부재의 마모도 방지된다.In addition, since only compressive stress is generated inside the rubber member, cracking of the elastic body due to tensile stress is prevented. Further, since no slip occurs between the rubber member and the hot plate and between the rubber member and the top plate, wear of the rubber member is also prevented.

상기 서술한 본 발명의 실시형태는 본 발명의 설명을 위한 예시로서, 본 발명의 범위를 그들의 실시형태에만 한정하는 취지는 아니다. 당업자는, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 다른 여러 가지 양태로 본 발명을 실시할 수 있다. 예를 들어 본 발명은, 피가공재의 양면에 형상 패턴을 전사하는 경우에 한정되지 않고, 편면에만 형상 패턴을 전사하는 경우에도 적용할 수 있다.Embodiment of this invention mentioned above is an illustration for description of this invention, and is not intended to limit the scope of this invention only to those embodiment. Those skilled in the art can implement the present invention in other various aspects without departing from the gist of the present invention. For example, this invention is not limited to the case of transferring a shape pattern to both surfaces of a to-be-processed material, It is applicable also to the case of transferring a shape pattern only to one side.

도 2 는, 제 1 실시형태에 관련된 2 개의 다이 세트의 확대도이다.2 is an enlarged view of two die sets according to the first embodiment.

도 3 은, 피가공재를 스탬프할 때의 가압 상태의 설명도이다.3 is an explanatory diagram of a pressurized state when stamping a workpiece.

도 4 는, 피가공재를 스탬프할 때의 가압 상태의 설명도이다.4 is an explanatory diagram of a pressurized state when stamping a workpiece.

도 5 는, 고무 부재의 빠져나옴 방지 구성의 설명도이다.5 is an explanatory diagram of a configuration in which the rubber member is prevented from escaping.

도 7 은, 고무 부재의 빠져나옴 방지 구성의 설명도이다.7 is an explanatory diagram of a configuration in which the rubber member is prevented from escaping.

도 8 은, 성형 모션의 설명도이다.8 is an explanatory diagram of a molding motion.

도 9 는, 피가공재의 성형 면압 분포의 측정 결과의 일례이다.9 is an example of the measurement result of the molding surface pressure distribution of the workpiece.

부호의 설명Explanation of the sign

100 : 열 프레스 성형 장치 102 : 볼스터100: heat press forming apparatus 102: bolster

104 : 슬라이드 106 : 구동 장치 104: slide 106: drive device

112, 114, 312, 314 : 다이 세트 118 : 냉각 플레이트 112, 114, 312, 314: die set 118: cooling plate

120 : 틀체 124 : 수용 공간 120: frame 124: accommodation space

136 : 열판 138, 328 : 고무 부재 136: hot plate 138, 328: rubber member

140 : 천판 142 : 스탬퍼 140: top plate 142: stamper

200 : 피가공재 210 : 강체 스페이서 200: workpiece 210: rigid spacer

322 : 스페이서 330 : 열교환 파이프322 spacer 330 heat exchange pipe

Claims

In the hot press molding apparatus 100 for pressing the stamper 142 to transfer the shape pattern to the surface of the thermoplastic plate 200,

A press device having a bolster 102, a slide 104, and a drive device 106 for driving the slide,

A die set (112, 114) mounted on the slide or bolster, comprising: a frame (120) having an accommodating space therein and a frame inserted into the frame and capable of changing the volume of the receiving space; Sliding base plates 136 and 326, elastic bodies 138 and 328 which are accommodated in the receiving space and compressed when the bottom plate slides so that the volume of the receiving space is reduced, and installed in the frame and facing the receiving space. A flexible top plate 140 having an inner surface and an outer surface for supporting the stamper, and die sets 112 and 114 having heating and cooling means 136 and 330 for heating and cooling the stamper using a heat fluid. ,

And when the bottom plate slides so that the volume of the accommodation space is reduced, the flexible top plate receives an elastic force of the compressed elastic body on the inner surface and deforms outward.

The method of claim 1,

The elastic body is a rubber member or a resin member,

The rubber member or the resin member is filled in the accommodation space without a gap,

The said rubber member or the resin member has a 1st area | region which is the vicinity of the area | region which contact | connects the inner surface of the said frame, and the 2nd area | region inside the said 1st area, The 1st rubber member or 1st resin filled in the 1st area | region The member is higher in hardness than the second rubber member or the second resin member filled in the second region.

The method of claim 1,

The heat-cooling means is formed in the bottom plate, and the heat fluid passes through the inside of the bottom plate.

The method of claim 3, wherein

The elastic body is a rubber member or a resin member,

The said rubber member or the resin member has a 1st area | region which is the vicinity of the area | region which contact | connects the inner surface of the said frame, and the 2nd area | region inside the said 1st area | region, and the said 2nd area | region is the rubber in which the additive for improving thermal conductivity is mixed. And the first region is made of a rubber material or a resin material in which the additive is not incorporated or in which a smaller amount of the additive is incorporated than the second region. Forming device.

The method of claim 1,

The heat-cooling means is a heat exchange pipe passing through the elastic body, and the heat fluid passes through the heat exchange pipe.

The method of claim 5, wherein

The elastic body is a rubber member or a resin member,

The said rubber member or the resin member is made of the 1st area | region which consists of the vicinity of the area which contact | connects the inner surface of the said frame, and the area which contact | connects the said bottom plate, the area | region enclosed by the said 1st area | region, and the area vicinity of the area which contact | connects the inner surface of the said top plate The first rubber member or the first resin member having two regions and having a higher hardness than the second rubber member or the second resin member filled in the second region is hot press molding. Device.

The method of claim 5, wherein

The elastic body is a rubber member or a resin member,

The said rubber member or the resin member is made of the 1st area | region which consists of the vicinity of the area which contact | connects the inner surface of the said frame, and the area which contact | connects the said bottom plate, the area | region enclosed by the said 1st area | region, and the area vicinity of the area which contact | connects the inner surface of the said top plate Has a second region, and the second region is composed of a rubber material or a resin material in which an additive for increasing thermal conductivity is incorporated, and the first region is free of the additive, or a smaller amount of the second region than the second region. A hot press molding apparatus comprising an rubber material or a resin material in which an additive is mixed.

The method according to any one of claims 1 to 7,

The stamper is supported on the outer surface of the top plate such that all of the outer edges are outside of the elastic deformation region in which the top plate receives the elastic force of the elastic body on the inner surface and deforms outward.

The hot press molding apparatus,

All the outer edges transfer a shape pattern to the surface of the said thermoplastic plate arrange | positioned so that it may become an outer side of the said elastic deformation area | region.

The method according to any one of claims 1 to 7,

The hot press molding apparatus,

A spacer having substantially the same plate thickness as the thermoplastic plate and composed of a rigid body, when all the outer edges of the thermoplastic plate are inside the elastic deformation region, all the outer edges of the spacer And a spacer fixed such that the inner edge of the spacer is slightly outside of the outer edge of the thermoplastic plate.

A die set (112, 114) mounted on the slide or bolster, comprising: a frame (120) having a space therein, and a bottom plate (136, 326) inserted into the frame and sliding to change the volume of the space; And a top plate (140) having a low melting point alloy member having a melting point lower than the softening temperature of the thermoplastic plate accommodated in the space, an inner surface installed in the frame and facing the receiving space, and an outer surface supporting the stamper; A die set 112, 114 having heat cooling means 136, 330 for heating and cooling the stamper using a heat fluid,

And when the volume of the accommodation space is reduced by the bottom plate, the flexible top plate is deformed outward by receiving a pressing force from the low melting point alloy member on an inner surface thereof.

A mold system for a hot press molding apparatus for pressing a stamper to transfer an uneven pattern to the surface of a thermoplastic plate,

Die sets 112 and 114 mounted on a slide or bolster of the press apparatus,

The die set,

A frame body 120 having an accommodating space therein,

Bottom plates 136 and 326 which are inserted into the frame and slide with respect to the frame so as to change the volume of the accommodation space;

An elastic body (138, 328) accommodated in the accommodation space and compressed when the bottom plate slides so that the volume of the accommodation space is reduced;

A flexible top plate 140 mounted to the frame body and having an inner surface facing the accommodation space and an outer surface for supporting the stamper;

Heating cooling means (136, 330) for heating and cooling the stamper using a heat fluid,

And the bottom plate slides so that the volume of the accommodation space is reduced, the flexible top plate receives the elastic force of the compressed elastic body on the inner surface and is deformed outward.