KR20110082124A - 열판 가열에 의한 열 성형 장치 및 열 성형 방법 - Google Patents

Abstract

열판 가열에 의한 열 성형 장치로서, 기부(基部)와, 주위 벽부와 오목부를 가지는 프레임； 가열면과 가열면을 가열하는 가열 유닛을 가지는 열판； 프레임과 접속되어, 시트를 프레임의 주위 벽부의 상단에 고정하고, 시트에 의해 덮힌 오목부 내를 감압하는 감압 유닛； 열판과 접속되어, 가열면측을 흡인하는 감압 유닛； 열판과 접속되어, 가열면측을 대기 개방 또는 가압하는 유닛； 시트를 사이에 두고 프레임과 열판을 밀접(密接)시킨 상태에서, 열판에 의한 시트의 흡착 및 가열 동작을 행하는 흡착 및 가열 제어 유닛； 시트에 의해 덮힌 오목부 내의 감압 동작을 행하는 감압 제어 유닛； 흡착 및 가열 동작과 감압 동작을 병행시켜, 동작의 개시로부터 소정 시간 후에, 시트의 상기 흡착 및 가열 동작을 정지시키고, 열판과 시트와의 사이를 대기 개방하거나 또는 가압하는 성형 동작 제어 유닛을 포함한다.

Description

열판 가열에 의한 열 성형 장치 및 열 성형 방법{THERMOFORMING APPARATUS AND THERMOFORMING METHOD USING HOT PLATE HEATING}

본 발명은, 시트(SHEET)를 열 성형하여 금형 부형(賦形) 또는 기재(基材)에 접착시키기 위한 열판 가열에 의한 열 성형 장치 및 열 성형 방법에 관한 것이다.

본원은, 2009년 12월 28일자에 출원된, 일본특허출원 2009―297489호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래, 시트(표피 시트)를 성형 기재의 외표면에 접착하는 장치로서, 진공 프레스 적층 성형 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

도 4a 내지 도 4c에는, 특허 문헌 1에 관한 종래의 열 성형 장치(100)를 나타내고 있다. 도 4a 내지 도 4c에 나타낸 바와 같이, 특허 문헌 1에 관한 열 성형 장치(100)는, 상하의 챔버(101, 102)를 구비한다. 하부 챔버(101)는, 성형 기재를 수용하고, 상부 챔버(102) 측의 주위 에지부에 시트(103)를 세팅할 수 있다. 상부 챔버(102)는, 그 상측에 히터(104)를 구비한 열판(105)을 가지고 있다. 상부 챔버(102)는, 진공 탱크(106) 및 가압 탱크(107)와 접속되어 있고, 챔버(102) 내를 진공 및 가압할 수 있다. 하부 챔버(101)는 진공 탱크(106)와 접속되어 있고, 챔버(101) 내를 진공 상태로 할 수 있다.

또한, 이 열 성형 장치(100)를 사용한 성형 방법으로서, 먼저, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 기재(108)와 시트(103)를 하부 챔버(101)에 세팅하고, 상부 챔버(102)를 하강시켜, 상하의 챔버(101, 102) 내를 대기압 상태에서의 기밀(氣密) 상태로 한다. 다음에, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 상하의 챔버(101, 102) 내를 진공 상태로 하고, 상부 챔버(102)의 히터(104)에 의해 시트(103)를 가열한다. 그리고, 하부 챔버(101) 내의 테이블(109)을 상승시켜, 상부 챔버(102) 내만을 대기압 상태로 함으로써, 시트(103)가 기재(108)(금형)에 가압되어 성형된다. 이 때, 상부 챔버(102) 내에 압축 공기를 넣음으로써, 기재(108)(금형)에 대한 시트(103)의 흡착력을 높여도 된다. 다음에, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 상부 챔버(102) 내를 약간 진공 상태로 함으로써 이형(離型)이 행해지고, 기재(基材)(108)의 인출이 행해지는 것에 의해 열 성형하는 방법이다.

일본 특허 제3102916호 공보

그러나, 종래의 열 성형 방법에서는, 다음과 같은 문제가 있었다.

즉, 가열에 의한 시트의 연화(軟化)에 의해 시트의 신장(伸張)이 발생하지만, 가열 방식이 챔버 내 복사 가열이므로, 그 신장에 의한 수하(垂下)를 억제할 필요가 있으므로, 상하 챔버 내의 진공압 조정을 행하여, 시트의 수평 유지를 도모하는 동작이 행해지고 있다. 그러나, 이 시트의 정확한 신장량의 확인이 곤란하므로, 시트 전체면의 온도 분포가 불균일해져, 확실한 성형 및 접착을 얻을 수 없어, 안정된 품질을 얻을 수 없다. 또한, 기재 형상에 대한 인쇄 시트의 위치 어긋남이 발생하는 문제가 있었다.

또한, 시트의 가열 후에, 기재 측으로 되는 하부 챔버 내를 감압(減壓)하는 경우, 감압 속도에 따라 시트가 기재 측으로 이동하여 기재에 접착되므로, 시트의 기재에 대한 가압력이 불충분하게 될 가능성이 있다. 그러므로, 기재의 외형에 복잡한 요철(凹凸) 형상이 있는 경우, 기재에 대한 시트의 가압력이 부족하면, 그 요철부와 시트와의 사이에 에어가 체류(滯留)하여, 품질의 저하를 초래했었다.

또한, 종래의 상하의 챔버에 의한 열 성형에서는, 챔버의 용적이 크기 때문에, 감압 시간이 걸려, 사이클 타임이 길어져, 성형 효율이 저하되는 문제가 있으므로, 그 점에서 개량의 여지가 있었다.

본 발명은, 전술한 문제점을 해결하기 위해 행해진 것이며, 기재의 형상에 관계없이 고품질의 성형을 실현할 수 있고, 또한 기재의 형상에 대한 인쇄 시트의 위치맞춤에 바람직한 열판 가열에 의한 열 성형 장치 및 열 성형 방법의 제공을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 감압 시간을 감소시킴으로써, 성형에 걸리는 사이클 타임을 단축하여 성형의 효율화를 도모할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있는 열판 가열에 의한 열 성형 장치 및 열 성형 방법의 제공을 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 채용하고 있다.

본 발명의 일 태양에 관한 열판 가열에 의한 열 성형 장치는, 기부(基部)와, 상기 기부의 주위둘레에 세워 설치된 주위 벽부와, 상기 기부와 상기 주위 벽부에 의해 형성된 오목부를 가지는 프레임; 상기 프레임의 상기 오목부에 대향하는 가열면과, 상기 가열면을 가열하는 가열 유닛을 가지는 열판； 상기 프레임과 접속되어, 시트를 상기 프레임의 상기 주위 벽부의 상단에 고정시키고, 또한 상기 시트에 의해 덮힌 전술한 오목부 내를 감압하는 감압 유닛； 상기 열판과 접속되어, 상기 가열면측을 흡인(吸引)하는 감압 유닛； 상기 상기 열판과 접속되어, 상기 가열면측을 대기 개방 또는 가압하는 유닛； 상기 시트를 사이에 두고 상기 프레임과 상기 열판을 밀접(密接)시킨 상태에서, 상기 열판에 의한 상기 시트의 흡착 및 가열 동작을 행하는 흡착 및 가열 제어 유닛； 상기 시트에 의해 덮힌 상기 오목부 내의 상기 감압 유닛에 의한 감압 동작을 행하는 감압 제어 유닛； 상기 흡착 및 가열 제어 유닛에 의한 상기 흡착 및 가열 동작과, 상기 감압 제어 유닛에 의한 상기 감압 동작을 병행시켜, 상기 동작의 개시로부터 소정 시간 후에, 상기 열판에 의한 상기 시트의 흡착 및 가열 동작을 정지시키고, 상기 열판과 상기 시트와의 사이를 대기 개방하거나 또는 가압하는 성형 동작 제어 유닛을 포함한다.

본 발명의 일 태양에 관한 열판 가열에 의한 열 성형 방법에서는, 주위 벽부 및 상기 주위 벽부에 의해 에워싸인 오목부를 가지는 프레임과, 상기 프레임의 상기 오목부에 대향하는 가열면을 가지는 열판과의 사이에 시트를 배치시키고, 상기 시트를 열 성형시키는 열판 가열에 의한 열 성형 방법으로서, 상기 프레임의 상기 주위 벽부의 상단에 시트를 설치하고, 상기 시트를 사이에 두고 상기 열판을 상기 프레임에 밀접시키는 제1 공정； 상기 열판과 상기 시트와의 사이를 감압하고, 상기 가열면에 상기 시트를 흡착시켜 가열하는 제2 공정； 상기 제2 공정과 병행하여, 상기 시트에 의해 덮힌 상기 오목부 내를 감압하는 제3 공정； 상기 제3 공정의 감압 동작을 유지한 상태에서, 상기 시트의 흡착을 정지시키고, 상기 열판과 상기 시트와의 사이를 대기 개방하거나 또는 가압하는 제4 공정을 포함한다.

또한, 본 발명의 일 태양에 관한 열판 가열에 의한 열 성형 장치에서는, 상기 프레임의 기부의 외주부에 통기공이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 태양에 관한 열판 가열에 의한 열 성형 장치에서는, 상기 가열 유닛은, 상기 열판의 상기 가열면과는 반대측에 설치된 히터인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 태양에 관한 열판 가열에 의한 열 성형 방법에서는, 제3 공정에서, 상기 오목부 내를 감압하기 전에, 상기 시트에 의해 덮힌 상기 오목부 내를 가압하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 태양에 관한 열판 가열에 의한 열 성형 장치 및 열 성형 방법에 의하면, 열판에 의한 흡착·가열 동작을 정지시킨 직후의 시트의 기재 측을 향하는 이동 속도를 높임으로써, 기재에 대한 시트의 가압력을 증대시킬 수 있으므로, 기재의 외형이 복잡한 요철(凹凸) 형상이 있어도 그 요철부와 시트와의 사이에 에어가 체류하지 않으므로, 확실한 접착이 행해져, 기재 형상에 관계없이 고품질의 성형을 실현할 수 있고, 또한 기재 형상에 대한 인쇄 시트의 위치맞춤을 바람직하게 행할 수 있다.

또한, 열판을 시트에 직접 밀접시키는 구성으로 함으로써, 종래와 같은 상부 챔버가 불필요해져, 감압 시간을 감소시키는 것이 가능해지므로, 성형에 걸리는 사이클 타임을 단축하여 성형의 효율화를 도모할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 열 성형 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 열 성형 장치에 의한 열 성형 방법의 동작 수순을 나타낸 측단면도이다.
도 3은 도 2에 계속되는 열 성형 방법의 동작 수순을 나타낸 측단면도이다.
도 4a는 종래의 열 성형 장치에 의한 열 성형 방법의 동작 수순을 나타낸 도면이다.
도 4b는 도 4a에 계속되는 열 성형 방법의 동작 수순을 나타낸 도면이다.
도 4c는 도 4b에 계속되는 열 성형 방법의 동작 수순을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예에 관한 열판 가열에 의한 열 성형 장치 및 열 성형 방법에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 관한 열판 가열에 의한 열 성형 장치(1)는, 기재(10)를 수용 가능한 공간[수용 공간(R)]을 가지는 하부 프레임(2)과, 이 하부 프레임(2)의 프레임 상측 에지부(2a)(도 2)에 대하여 그 가열면(3a)(도 2)을 밀접 가능하게 한 열판(3)을 구비하고 있다. 하부 프레임(2)과 열판(3)과의 사이에, 수지제의 시트(4)를 배치시키고, 열판(3)에 의해 그 시트(4)를 열 성형하여 기재(10)에 접착시킨다. 그리고, 본 실시예에서는, 기재 접착에 의한 성형을 적용 대상으로 하고 있다.

본 실시예에 있어서, 하부 프레임(2)과 열판(3)은 상하로 배치되어 있고, 열판(3)은 하부 프레임(2)에 대하여 위쪽에 배치되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 하부 프레임(2)은, 금속제의 부재로 이루어지고, 그 외주에 주위 벽부(21)가 세워설치되어 있다. 평면에서 볼 때 하부 프레임(2)의 사방이 이 주위 벽부(21)로 에워싸여, 상기 수용 공간(R)을 형성한다. 하부 프레임(2)의 저부(기부)(22)의 주위 벽부(21) 측(외주측)에는, 수용 공간(R)과 연통되는 다수의 통기공(2b, 2b)이 형성되어 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 이 통기공(2b)은 진공 펌프(51)를 구비한 진공 탱크(5)(감압 유닛)와 접속되고, 성형 시에 진공 펌프(51)를 구동시켜 진공 흡인함으로써, 수용 공간(R)을 감압시킬 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 하부 프레임(2)의 주위 벽부(21)의 상단[정상면(頂上面)； 프레임 상측 에지부(2a)]에는, 수용 공간(R)의 개구를 막도록 시트(4)를 고정할 수 있다.

또한, 하부 프레임(2)은, 바닥 위를 슬라이드 가능한 가대(架臺)(6) 상에 형성되어 있고, 열판(3)의 아래쪽의 성형 위치에 대하여 진퇴(進退) 가능하게 되어 있다. 여기서, 열판(3)의 아래쪽의 성형 위치는, 하부 프레임(2)에 수용된 기재(10) 측의 성형 위치이다.

열판(3)은, 하부 프레임(2) 측의 가열면(3a)이 매끈한 평면을 가지는 평판 형상이며, 평면에서 볼 때 하부 프레임(2)보다 큰 형상을 이루고 있다. 그리고, 열판(3)은, 아래쪽의 성형 위치에 배치되어 있는 하부 프레임(2)에 대하여 근접 이반(離反)되도록 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 아래쪽으로 이동시킨 상태로 하부 프레임(2)의 프레임 상측 에지부(2a)에 밀접하게 배치된다.

이 열판(3)은, 상면(3c)[하부 프레임(2) 측의 반대측] 측에 복수 개의 히터(31, 31)(가열 유닛)가 설치되고, 또한 하부 프레임(2) 측의 가열면(3a)에 개구되는 통기공(3b)이 복수 개 형성되어 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 이들 통기공(3b)은, 가열면(3a) 측을 진공 흡인하는 상기 진공 펌프(51)를 구비한 진공 탱크(5)(감압 유닛)와 압축기(71)에 의한 압축 공기를 모으는 가압 탱크(7)(가압 유닛)와 접속되어 있다. 즉, 진공 탱크(5)를 설치함으로써, 감압 손실을 적게 할 수 있다.

이와 같은 감압·가압 유닛을 설치함으로써, 열 성형 시에는, 진공 상태로 유지된 진공 탱크(5)를 개방하여 하부 프레임(2) 측으로부터 진공 흡인하거나, 가압 탱크(7)로부터 압축 공기를 공급하여 가열면(3a)으로부터 수용 공간(R) 측을 향해 가압하는 것이 가능하게 되어 있다.

여기서, 진공 탱크(5)를 설치하지 않고, 진공 펌프(51)의 구동에 의해 직접 흡인시킴으로써, 진공도를 높이도록 해도 된다.

그리고, 본 발명의 실시예에 있어서의 「대기 개방 유닛」은, 특별히 도시하지 않지만, 진공 탱크(5)로부터의 진공 흡인을 정지함으로써, 열판(3)과 시트(4)의 상면과의 사이의 공간 내를 대기 개방하는 유닛이다. 즉, 대기 개방 유닛은, 시트(4)의 하면(4b) 측[기재(10) 측]의 공간이 진공 상태이므로, 시트(4)의 상면 측[기재(10) 측과는 반대측]의 공간을 대기 개방함으로써, 시트(4)를 사이에 두고 상하의 공간에 압력차가 생기게 하는 유닛이다. 그러므로, 진공 탱크(5)에 의한 진공 흡인 동작을 온으로부터 오프로 전환하기 위한 스위치 또는 전기 회로가, 본 실시예에 관한 「대기 개방 유닛」에 상당한다.

시트(4)는, 그 외주부(4a)가 하부 프레임(2)의 프레임 상측 에지부(2a)에 도시하지 않은 고정 부재에 의해 수평 상태로 고정되어 있다. 이 시트(4)의 기재(10) 측[하면(4b) 측]이 접착층으로 되어 있고, 하부 프레임(2)에 고정된 상태로, 하면(4b)과 기재(10)와의 사이에는 간극을 가진 상태로 되어 있다. 그리고, 기재(10)과 열판(3)[시트(4)]과의 사이의 간극은, 예를 들면, 5mm정도이면 성형 가능하며, 이 간극을 작게 함으로써 하부 프레임(2)의 오목부[수용 공간(R)]를 최소한으로 할 수 있다.

그리고, 본 열 성형 장치(1)는, 하부 프레임(2)과 열판(3)을 시트(4)를 사이에 두고 밀접시킨 상태에서, 열판(3)에 의한 흡착·가열 동작과 시트(4)의 아래쪽의 수용 공간(R) 내의 감압 동작을 병행시키고, 또한 이들의 동작 개시로부터 소정 시간 후에 열판(3)에 의한 흡착 동작을 정지시키고, 열판(3)과 시트(4)와의 사이를 대기 개방하거나 또는 가압하는 성형 동작 유닛(도시하지 않음)을 가진다. 그리고, 성형 동작 유닛은, 특히 도시하지 않지만, 상기 동작을 행하기 위한 제어 회로를 구비한 것이다.

다음에, 열 성형 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 1에 나타낸 바와 같이, 하부 프레임(2)의 프레임 상측 에지부(2a)에 시트(4)를 배치하고, 열판(3)을 하부 프레임(2)에 대하여 밀접시키는 제1 공정(부재 배치 공정)을 행한다.

즉, 하부 프레임(2)의 수용 공간(R) 내에 기재(10)를 세팅하고, 하부 프레임(2)의 주위 벽부(21)의 프레임 상측 에지부(2a)에 수용 공간(R)의 개구를 막도록 시트(4)를 고정시킨다. 그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 기재(10)를 세팅한 하부 프레임(2)을 열판(3)의 아래쪽의 성형 위치로 이동시킨다. 그 후, 가열면(3a)의 외주부를 하부 프레임(2)의 프레임 상측 에지부(2a)에 대하여 밀접시킬 때까지 열판(3)을 아래쪽으로 이동시킨다. 이 때, 시트(4)는, 열판(3)의 가열면(3a)을 따라 거의 접촉된 상태로 배치되고, 그 외주부(4a)가 하부 프레임(2)과 열판(3)에 의해 협지된 상태로 된다. 본 실시예에서는, 열판(3)을 향해 하부 프레임(2)을 이동시킨 후, 하부 프레임(2)을 향해 열판(3)을 이동시켜, 하부 프레임(2)과 열판(3)과의 밀착을 실현하였으나, 이것에만 한정되지 않는다. 하부 프레임(2)을 향해 열판(3)을 이동시킨 후, 열판(3)을 향해 하부 프레임(2)을 이동시켜, 하부 프레임(2)와 열판(3)과의 밀착을 실현해도 된다. 하부 프레임(2)과 열판(3)과의 어느 한쪽을 이동시켜, 이들 밀착을 실현해도 되고, 양쪽을 동시에 이동시켜, 이들 밀착을 실현하는 것도 가능하다.

이어서, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 열판(3)과 시트(4)와의 사이를 감압하고, 그 가열면(3a)에 시트를 흡착시켜 가열하는 제2 공정(감압·가열 공정)을 행한다. 이 제2 공정과 병행하여, 시트(4)의 아래쪽의 수용 공간(R)을 감압하는 제3 공정(수용 공간의 감압 공정)을 행한다.

구체적으로는, 히터(31)에 의해 열판(3)을 가열하고, 열판(3)에 대해 도 1에 나타낸 진공 탱크(5)를 개방한다. 진공 탱크(5)의 개방에 의해, 통기공(3b)을 통하여 시트(4)가 가열면(3a) 측으로 이동하는 방향(도 2에서 화살표 P1 방향)으로 진공 흡인함으로써, 가열면(3a)에 시트(4)를 흡착시켜, 히터(31)에 의해 흡착한 시트(4)를 가열한다. 그리고, 그 가열 중, 하부 프레임(2)에 있어서, 하부 프레임(2)에 대하여 진공 탱크(5)(도 1)를 개방하여, 통기공(2b)을 통하여 시트(4)가 아래쪽으로 이동하는 방향(화살표 P2 방향)으로 진공 흡인함으로써, 시트(4)의 아래쪽의 수용 공간(R)의 공기를 화살표 E1 방향으로 흡인하여 감압하여, 고진공도 상태로 한다. 즉, 하부 프레임(2)과 열판(3)에 대하여 진공 탱크(5)를 개방함으로써, 시트가 열판(3)을 향하는 방향으로 열판(3)을 진공 흡인하고, 그 역방향의 시트가 하부 프레임(2)을 향하는 방향으로 하부 프레임(2)의 내부 공간을 진공 흡인한다.

이어서, 상기 제3 공정(수용 공간의 감압 공정)의 감압 동작을 유지한 상태에서, 열판(3)에 대한 시트(4)의 흡착 동작을 정지시키고, 열판(3)과 시트(4)와의 사이를 대기 개방하거나, 또는 열판(3)과 시트(4)와의 사이에 하부 프레임(2) 측을 향해 가압하는 제4 공정(열판과 시트의 이형 공정)을 행한다.

구체적으로는, 열판(3)에 흡착된 시트(4)가 소정 온도로 가열되고, 소정 시간 경과한 후에, 열판(3) 측의 진공 흡인을 멈추어 흡착 동작을 정지한다. 이로써, 열판(3)과 시트(4)와의 사이가 대기 개방되므로, 시트(4)를 사이에 두고 상하의 공간에 압력차가 생긴다. 즉, 시트(4)과 열판(3)과의 사이의 공간과, 시트(4)와 하부 프레임(2)의 기재(10)와의 사이의 공간에, 압력차가 생긴다. 그러므로, 가열에 의해 연화된 시트(4)가 열판(3)의 가열면(3a)으로부터 멀어지고, 그 시트(4)의 아래쪽의 하부 프레임(2)의 요면(凹面)(2c)[기재(10) 측]을 향해 화살표 E2 방향(도 3)으로 이동하고, 기재(10)의 표면에 가압되고 접착되어, 성형품이 완성된다.

그리고, 상기 제4 공정(열판과 시트의 이형 공정) 후에는, 열판(3)을 위쪽으로 이동시키고, 또한 하부 프레임(2)을 도 1에 나타낸 가대(6)와 함께 가로 이동 시켜 열판(3)의 하방 위치로부터 이동시키고, 수용 공간(R) 내의 완성된 기재(10)를 인출함으로써, 일련의 성형 동작이 완료된다.

또한, 전술한 제4 공정(열판과 시트의 이형 공정)에 있어서, 대기 개방뿐아니고, 열판(3)과 시트(4)와의 사이를 가압하도록 해도 된다. 즉, 도 1에 나타낸 진공 탱크(5)로부터 가압 탱크(7)로 전환하여 열판(3)의 통기공(3b)으로부터 하부 프레임(2) 전용의 압축 공기를 분출시켜 가압함으로써, 기재(10)에 대한 시트(4)의 가압력(접착력)을 크게 할 수 있다.

이와 같이 본 열 성형 장치(1)를 사용한 열 성형 방법에서는, 열판(3)에서의 시트(4)의 흡착·가열 동작과 병행하여, 시트(4)의 아래쪽의 수용 공간(R) 내의 감압 동작을 행함으로써, 시트(4)를 사이에 두고 상하의 공간의 압력차에 의해, 흡착·가열 동작을 정지시킨 직후의 시트(4)의 기재(10) 측을 향하는 이동 속도를 높일 수 있다. 즉, 기재(10)에 대한 시트(4)의 가압력이 증대하므로, 기재(10)의 외형에 복잡한 요철 형상이 있어도 그 요철부와 시트(4)와의 사이에 에어가 체류하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 열판(3)의 가열면(3a)과 시트(4)가 흡착되는 구성이며, 복사(輻射) 가열에 의하지 않는 구성으로 되므로, 기재의 반대 측에 종래와 같은 챔버가 불필요해지므로, 시트(4)의 상방 측에 있어서의 감압 시간을 감소시킬 수 있어, 에너지 효율을 높일 수 있다.

또한, 상편면(上片面) 복사 가열이 아닌, 시트(4)와 열판(3)이 밀착되는 접촉 방식으로 함으로써, 가열 시간의 단축을 도모할 수 있는 동시에, 시트(4)의 전체면에 걸쳐서 온도 분포가 균일해지므로 보다 확실한 성형을 행할 수 있다.

또한, 종래의 복사 가열과 같이 가열면에 히터를 설치하는 경우에, 그 히터의 내구성에 의해 챔버 내의 가압에 의한 압력이 제한되어 시트를 기재에 접착시키기 위한 충분한 가압력을 얻을 수 없는 종래의 문제점을 해소할 수 있다.

또한, 가열 시에 시트(4)를 열판(3)에 흡착시키는 구성이며, 가열면(3a)에 밀착된 상태의 시트(4)가 연화되어 신장이 발생하여 아래쪽[기재(10) 측]으로 수하되지 않으므로, 종래, 상하 챔버 내의 진공압 조정에 있어서, 시트 연화 시에 시트의 수평 유지를 도모하기 위한 복잡한 관리가 불필요해지므로, 용이하고, 또한 급속한 진공 감압이 가능해진다.

또한, 시트(4)가 가열 전의 수평 상태인 채 열판(3)의 가열면(3a)에 흡착한된 상태에서, 기재에 대한 시트의 인쇄의 위치가 변경되지 않으므로, 종래와 같이 성장의 발생에 의해 인쇄 시트의 위치가 어긋나지 않으므로, 정밀도가 높은 인쇄 시트의 위치 결정 성형을 행할 수 있다.

또한, 기재(10)를 자동 공급함으로써, 롤 시트에 의한 연속 성형의 대응 도 가능해진다.

또한, 가열 유닛으로서의 히터(31)의 위치가 열판(3)의 상면[가열면(3a)과는 반대측]이므로, 히터(31)의 배선 처리가 용이해지는 장점이 있다. 즉, 종래의 복사 가열 방식과 같이 하면 측에 히터 등의 가열 유닛을 설치하는 경우에는, 챔버 내에 배선할 필요가 있어, 그 배선의 밀봉이 어려워, 챔버 감압 시 등의 에어가 배선용의 구멍을 통해 누출되는 문제점이 있지만, 본 실시예에 의한 열판(3)에서는 그와 같은 에어의 누출에 의한 문제점을 해소할 수 있다.

또한, 열판(3)의 상면(3c)의 히터(31)에 의해 열 전달된 가열면(3a)에 밀착시킨 시트(4)를 가열시키므로, 히터(31)에 대한 수용 공간(R) 측으로부터 받는 에어압의 영향이 없기 때문에, 수용 공간(R) 내에 높은 압력으로 가압하는 것이 가능해지고, 이로써, 기재(10)에 대한 시트(4)의 접착력을 높인 성형을 행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 하부 프레임(2)에 형성되는 통기공(2b)이 기재(10)에 의해 간섭이 적은 저부(22)의 주위 벽부(21) 측의 외주부에 배치되어 있으므로, 각종 형상, 크기의 기재에 대응할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 관한 열판 가열에 의한 열 성형 장치 및 열 성형 방법에서는, 열판(3)에 의한 흡착·가열 동작을 정지시킨 직후의 시트(4)의 기재(10) 측을 향하는 이동 속도를 높임으로써, 기재(10)에 대한 시트(4)의 가압력을 증대시킬 수 있다. 따라서, 기재(10)의 외형에 복잡한 요철 형상이 있어도 그 요철부[도 3에 나타낸 부호(T1~T4)]와 시트(4)와의 사이에 에어가 체류하지 않아, 확실한 접착이 행해지므로, 기재 형상에 관계없이 고품질의 성형을 실현할 수 있다.

또한, 열판(3)을 시트(4)에 직접 밀접시키는 구성으로 함으로써, 종래와 같은 상부 챔버가 불필요해지므로, 감압 시간을 감소시키는 것이 가능해지므로, 성형에 관한 사이클 타임을 단축하여 성형의 효율화를 도모할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명에 관한 열판 가열에 의한 열 성형 장치 및 열 성형 방법의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에만 한정되지 않고, 그 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절하게 변경 가능하다.

예를 들면, 본 실시예에서는 기재(10)의 표면에 시트(4)를 접착하는 경우를 적용 대상으로 하고, 하부 프레임(2)의 수용 공간(R)에 기재(10)를 수용하고 있지만, 이것에만 한정되지 않는다. 구체적으로는, 기재(10)와 하부 프레임(2)이 일체로 설치된 금형을 적용 대상으로 하고, 금형 부형(賦形)을 적용 대상으로 하는 것도 가능하다. 이 금형 부형의 경우에는, 가열 시트가 금형 형상으로 성형된다.

또한, 본 발명의 실시예에 관한 기재에 대한 시트의 「접착」이란, 본 실시예와 같이 시트 자체를 기재(10)에 접착하는 접합 성형의 경우뿐아니라, 전사(轉寫) 트림리스(trimless)에 의해 시트 최상층의 캐리어 필름을 박리시켜 가식층(加飾層)만을 기재에 전사시키는 경우도 포함하고 있다.

본 실시예에서는, 제3 공정에서, 제2 공정[열판(3)에 의한 흡착·가열 동작]의 동작 중, 하부 프레임(2)의 감압 동작에 의해 수용 공간(R) 내를 진공 상태로 하고 있지만, 이것에만 한정되지 않고, 수용 공간(R)의 감압 동작 전에, 하부 프레임(2)으로부터 수용 공간(R) 내를 가압하도록 한 동작을 행하도록 해도 된다. 예를 들면, 제2 공정 및 제3 공정의 시간이 10초인 경우에, 하부 프레임(2)에 있어서 처음 3초간을 가압 동작에 의해 행하고, 그 후 7초간을 감압 동작에 의해 행할 수 있다. 이 경우, 시트(4)에는 열판(3)에 의한 흡착 동작과 하부 프레임(2)에 의한 가압 동작이 작용하므로, 시트(4)를 보다 확실하게 열판(3)의 가열면(3a)에 밀접시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 열판(3)의 상면(3c)에 히터(31)를 설치하고 있지만, 이 형태에만 한정되지 않고, 열판(3) 내에 히터를 매립하는 구조라도 상관없다.

또한, 본 실시예에서는, 하부 프레임(2)의 통기공(2b)의 위치를 저부(22)의 주위 벽부(21) 측으로 하고 있지만, 이 위치에만 한정되지 않는다. 예를 들면, 전술한 금형의 경우에는, 금형을 형성하는 요철부의 오목부와 연통되는 위치에 통기공을 형성하도록 해도 상관없다.

또한, 본 실시예에 의한 하부 프레임(2), 열판(3), 가대(6)의 형상, 크기, 시트(4)의 고정 부재 등의 구성은, 임의로 설정할 수 있다.

그리고, 이상에서 설명한 실시예에 있어서, 열판(3)을 하부 프레임(2)의 위쪽에 설치하고, 하부 프레임에 수용된 기재(10) 측을 아래쪽으로 하고, 그 반대측을 위쪽으로 하여 설명하였다. 그러나, 이것에만 한정되지 않고, 하부 프레임(상부 프레임)(2)을 열판(3)의 위쪽에 설치할 수도 있다. 이 경우, 시트(4)를 열판(3)에 배치한 후, 시트(4)를 협지하는 열판(3)과 하부 프레임(2)과의 밀착을 행할 수 있다. 열판(3)에 의해 시트(4)를 지지하므로, 시트(4)의 자중(自重)에 의해 열판(3)에 시트(4)를 확실하게 접착시킬 수 있어, 균일한 가열을 실현할 수 있다. 또한, 시트(4)가 연화된 경우라도, 열판(3)에 의해 수평으로 지지할 수 있어, 시트(4)가 수하되는 것 등을 방지할 수 있다. 이 경우, 하부 프레임(2) 내의 감압 방향 및 열판(3)의 감압 방향은, 상기한 실시예에 있어서의 각각의 감압 방향의 역방향으로 된다. 즉, 하부 프레임(2)의 수용 공간이 상방향으로 감압되고, 열판(3)이 하방향으로 감압된다. 제4 공정에서 시트(4)와 열판(3)과의 사이를 가압하는 경우, 그 가압 방향도 하방향으로부터 상방향으로 변경한다.

그 외에, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서, 상기한 실시예에 있어서의 구성 요소를 주지의 구성 요소로 치환하는 것은 적절하게 가능하다.

본 발명의 일 태양에서는, 열판에 흡착된 시트가 소정 온도로 가열되고, 소정 시간 경과한 후에, 열판 측의 흡착 동작을 정지함으로써, 열판과 시트와의 사이가 대기 개방되거나 또는 가압되므로, 시트를 사이에 두고 상하의 공간에 압력차가 생기게 된다. 그러므로, 가열에 의해 연화된 시트가 열판의 가열면으로부터 멀어지고, 시트의 아래쪽을 향해 이동하고, 기재의 표면에 가압되어 금형 부형 또는 기재 접착된다. 이와 같이, 열판에서의 시트의 흡착·가열 동작과 병행하여 시트의 아래쪽의 공간 내의 감압 동작을 행함으로써, 시트를 사이에 두고 상하의 공간의 압력차에 의해 흡착·가열 동작을 정지시킨 직후의 시트의 기재 측을 향하는 이동 속도를 높일 수 있다. 즉, 기재에 대한 시트의 가압력(금형 부형의 경우에는 부형력)이 증대하므로, 기재의 외형에 복잡한 요철 형상이 있어도 그 요철부와 시트와의 사이에 에어가 체류하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 열판의 가열면과 시트가 흡착되는 구성으로서, 복사 가열에 의하지 않는 구성으로 되므로, 기재의 반대측에 종래와 같은 챔버가 불필요해지므로, 시트의 상방 측에 있어서의 감압 시간을 줄일 수 있어, 에너지 효율을 높일 수 있다.

또한, 상편면 복사 가열이 아닌 시트와 열판이 밀착되는 접촉 방식으로 함으로써, 가열 시간의 단축을 도모할 수 있고, 시트의 전체면에 걸쳐서 온도 분포가 균일해지므로 보다 확실한 성형 및 접착을 행할 수 있다.

또한, 종래의 복사 가열과 같이 가열면에 히터를 설치하는 경우에, 그 히터의 내구성에 의해 챔버 내의 가압에 의한 압력이 제한되어 시트를 기재에 접착시키기 위한 충분한 가압력을 얻을 수 없는 종래의 문제점을 해소할 수 있다.

또한, 가열 시에 시트를 열판에 흡착시키는 구성으로서, 가열면에 밀착된 상태의 시트가 연화되어 신장이 발생하여 아래쪽(기재 측)으로 수하되는 경우가 없기 때문에, 종래, 상하 챔버 내의 진공압 조정에 있어서, 시트 연화 시에 시트의 수평 유지를 도모하기 위한 복잡한 관리가 불필요해지므로, 용이하게, 또한 급속한 진공 감압이 가능해진다.

또한, 시트가 가열 전의 수평 상태인 채 열판의 가열면에 흡착된 상태이며, 기재에 대한 시트의 인쇄의 위치가 변경되지 않기 때문에, 종래와 같이 성장의 발생에 의해 인쇄 시트의 위치가 어긋나는 경우가 없어, 정밀도가 높은 인쇄 시트의 위치 결정 성형을 행할 수 있다. 또한, 기재를 자동 공급함으로써, 롤 시트에 의한 연속 성형의 대응도 가능해진다.

본 발명의 일 태양에서는, 기재에 의해 간섭이 적은 저부의 주위 벽부측의 외주부에 설치하여 둠으로써, 각종 형상, 크기의 기재에 대응할 수 있다.

본 발명의 일 태양에서는, 가열 유닛의 히터의 위치가 열판의 가열면과는 반대측(상면)이므로, 히터의 배선 처리가 용이해지는 장점이 있다. 즉, 종래의 복사 가열 방식과 같이 하면측에 히터 등의 가열 유닛을 설치하는 경우에는, 챔버 내에 배선할 필요가 있어, 그 배선의 밀봉이 어려워, 챔버 감압 시 등의 에어가 배선용의 구멍을 통해 누출되는 문제점이 있지만, 본 발명의 일 태양에 관한 열판에서는 그와 같은 에어의 누출에 의한 문제점을 없앨 수가 있다.

또한, 열판의 상면의 히터에 의해 열 전달된 가열면에 밀착시킨 시트를 가열시키는 구성이므로, 히터에 대한 공간 측으로부터 받는 에어압의 영향이 없기 때문에, 공간 내를 높은 압력으로 가압하는 것이 가능해지고, 이로써, 기재에 대한 시트의 접착력을 높인 성형을 행할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 태양에서는, 시트에는 열판에 의한 흡착 동작과 시트의 아래쪽(열판에 의한 흡착 방향과 같은 방향)으로부터의 가압 동작이 작용하므로, 시트를 보다 확실하게 열판의 가열면에 밀접시켜, 시트 전체면을 균일하게 가열할 수 있다.

본 발명의 실시예에 관한 열판 가열에 의한 열 성형 장치 및 열 성형 방법에 의하면, 기재의 형상에 관계없이, 고품질의 성형을 실현할 수 있다. 또한, 기재의 형상에 대한 인쇄 시트의 위치 어긋남이 없는 성형을 실현할 수 있다. 또한, 성형에 관한 사이클 타임을 단축하여 성형의 효율화를 도모할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다.

1: 열 성형 장치
2: 하부 프레임(프레임)
2a: 프레임 상측 에지부[주위 벽부의 상단: 정면(頂面)]
2b: 통기공
3: 열판
3a: 가열면
3b: 통기공
3c: 상면
4: 시트
5: 진공 탱크(감압 유닛)
7: 가압 탱크(가압 유닛)
10: 기재
21: 주위 벽부
22: 저부(기부)
31: 히터(가열 유닛)
R: 수용 공간(공간； 오목부)

Claims (5)

1. 기부(基部)와, 상기 기부의 주위둘레에 세워 설치된 주위 벽부와, 상기 기부와 상기 주위 벽부에 의해 형성된 오목부을 가지는 프레임；
   상기 프레임의 상기 오목부에 대향하는 가열면과, 상기 가열면을 가열하는 가열 유닛을 가지는 열판；
   상기 프레임과 접속되어, 시트를 상기 프레임의 상기 주위 벽부의 상단에 고정시키고, 또한 상기 시트에 의해 덮힌 상기 오목부 내를 감압(減壓)하는 감압 유닛；
   상기 열판과 접속되어, 상기 가열면측을 흡인하는 감압 유닛；
   상기 열판과 접속되어, 상기 가열면측을 대기 개방하거나 또는 가압하는 유닛；
   상기 시트를 사이에 두고 상기 프레임과 상기 열판을 밀접(密接)시킨 상태에서, 상기 열판에 의한 상기 시트의 흡착 및 가열 동작을 행하는 흡착 및 가열 제어 유닛；
   상기 시트에 의해 덮힌 상기 오목부 내의 상기 감압 유닛에 의한 감압 동작을 행하는 감압 제어 유닛；
   상기 흡착 및 가열 제어 유닛에 의한 상기 흡착 및 가열 동작과, 상기 감압 제어 유닛에 의한 상기 감압 동작을 병행시켜, 상기 동작의 개시로부터 소정 시간 후에, 상기 열판에 의한 상기 시트의 상기 흡착 및 가열 동작을 정지시키고, 상기 열판과 상기 시트와의 사이를 대기 개방하거나 또는 가압하는 성형 동작 제어 유닛
   을 포함하는, 열판 가열에 의한 열 성형 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프레임의 상기 기부의 외주부에, 통기공이 형성되어 있는, 열판 가열에 의한 열 성형 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 가열 유닛은, 상기 열판의 상기 가열면과는 반대측에 설치된 히터인, 열판 가열에 의한 열 성형 장치.
4. 주위 벽부 및 상기 주위 벽부에 에워싸인 오목부를 가지는 프레임과, 상기 프레임의 상기 오목부에 대향하는 가열면을 가지는 열판과의 사이에 시트를 배치시키고, 상기 시트를 열 성형시키는 열판 가열에 의한 열 성형 방법으로서,
   상기 프레임의 상기 주위 벽부의 상단에 상기 시트를 설치하고, 상기 시트를 사이에 두고 상기 열판을 상기 프레임에 밀접시키는 제1 공정；
   상기 열판과 상기 시트와의 사이를 감압하고, 상기 가열면에 상기 시트를 흡착시켜 가열하는 제2 공정；
   상기 제2 공정과 병행하여, 상기 시트에 의해 덮힌 상기 오목부 내를 감압하는 제3 공정；
   상기 제3 공정의 감압 동작을 유지한 상태에서, 상기 시트의 흡착을 정지시키고, 상기 열판과 상기 시트와의 사이를 대기 개방하거나 또는 가압하는 제4 공정
   을 포함하는, 열판 가열에 의한 열 성형 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제3 공정에서,
   상기 오목부 내를 감압하기 전에, 상기 시트에 의해 덮힌 상기 오목부 내를 가압하는, 열판 가열에 의한 열 성형 방법.
   
   

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