热成型装置的制作方法

本发明涉及一种对薄片进行热成型使模具成型或者使其粘接于基材的热成型装置。

背景技术：

目前，作为将薄片粘接于成型基材外表面的装置，已知有真空压制层压型的热成型装置(例如，参照专利文献1)。

其中，专利文献1所述的现有热成型装置构造为，具有上下腔室，下侧腔室容纳成型基材同时可在上侧腔室一侧的周缘部装配有薄片，上侧腔室包含具有加热器的热板。上侧腔室连接有真空罐以及加压罐，可以对腔室内进行抽真空以及加压，下侧腔室连接有真空罐，可以对腔室内进行抽真空。

关于使用这种热成型装置的成型方法，首先，将基材和薄片装配于下侧腔室，使上侧腔室下降，上下腔室内部在大气压状态下呈气密状态。然后，使上下腔室内部处于真空状态，通过上侧腔室的热板对薄片进行加热。之后，使下侧腔室内的台板上升，通过仅使上侧腔室内部处于大气压状态，使薄片压靠于基材(模具)进行成型。接下来，通过使上侧腔室内部处于少许真空状态进行离型并热成型。

作为上述构造的热成型装置的普通热板，如图9A所示，在遍及吸附薄片91并加热的整个加热面90上加工有多个真空孔92.

专利文献

专利文献1：日本国特许第3102916号公报

在现有的热板加热薄片中，如图9B所示，加热后从加热面90上剥离薄片91时，在薄片表面全体会转印有设置于加热面上的真空孔92的吸孔痕迹(如图9A、9B所示的符号91a)。因此，薄片的透明度、辉度会降低，会损失外观以及商品价值。

另外，现有的热板构成为在加热面整体设置有多个真空孔，薄片被吸附于加热面时，通过其上全部的真空孔同时真空抽吸空气，使薄片整体同时被吸附于加热面上。但是，在空气没有被完全抽净的状态下真空孔可能会被软化的薄片堵塞。

因此，失去了空气流出的空间，加热面和薄片之间产生空气积存，在薄片上产生空气积存导致的印痕而使辉度降低，并且导致薄片加热不均。

技术实现要素：

本发明提供一种热成型装置，可以通过抑制由于加热使薄片软化时产生的空气积存，使作为薄片特性的透明度、辉度不会大幅降低而进行成型。

根据本发明的第一方式，热成型装置包括：框材，具有作为热成型对象的基材的容纳区域以及框架缘部；热板，具有在平面视图下呈四边形的加热面以及从所述加热面的外周缘向所述框材突出的框架部，该框架部可抵接于该框材的所述框架缘部，在所述热板设置有在相对于所述框架部的所述加热面的周边部且在平面视图下在所述热板的外周部开口的真空孔，所述框材的所述框架缘部和所述热板的所述外周缘之间设置的薄片在吸附于所述加热面之前，所述薄片和所述加热面之间的至少一部分具有间隙。

根据上述热成型装置，框材的框架缘部和热板的外周缘之间设置有薄片，通过使用真空孔进行抽吸使薄片吸附于热板上并以规定温度进行加热。之后，对热板和薄片之间进行大气开放或者进行加压，通过在夹持薄片的上下空间产生压力差，使利用加热而软化的薄片从热板的加热面剥离，向基材移动，从而压靠于基材表面进行模具成型或者粘接在基材上。

这种情况下，由于热板的真空孔的开口位于加热面的外周部的位置，通过该开口部分被吸引的薄片的吸引部分的位置位于不会影响成型品(基材)的外观的位置。因此，即使薄片表面被转印上真空孔的吸孔痕迹，该薄片上的吸孔痕迹也不会留在模具成型或者粘接基材的热成型品的外观面上，可以进行抑制成型品的透明度、辉度降低的成型。

另外，根据上述热成型装置，在薄片吸附于加热面之前，薄片和加热面之间的至少一部分具有间隙，并且由于热板的真空孔设置于加热面的外周部的位置，因此使用该真空孔进行抽吸时，加热面和薄片之间的空气流向加热面的外周部被真空孔吸入。即、真空孔只设置在加热面的外周部的位置，不设置在加热面的中间部分，因此例如在真空孔均匀地设置在加热面的整个外周部时，薄片可以由加热面的中心部分向外周部逐渐地呈放射状被吸附。

因此，可以抑制如现有一样没有空气流出空间产生的空气积存，可以对薄片整面进行均匀加热，可以在没有加热不均的状态下使其软化。

因此，可以减少伴随着加热软化的薄片产生的空气积存导致的印痕，不会损坏模具成型或者粘接基材的热成型品的外观，可以抑制品质降低。

根据本发明的第二方式的热成型装置，可以对所述加热面进行粗加工。

这种情况下，在不使薄片的透明度、辉度降低，且加热面和薄片之间不产生空气积存的情况下对加热面进行适当的粗加工，使其与附着在加热面上的薄片之间形成有由该粗糙的凹凸产生的微细流通部。因此，抽吸时通过该流通部将加热面和薄片之间的空气吸入真空孔，因此即使在薄片吸附于加热面之后也可以抽吸空气，能够更可靠地使空气流出。进一步，通过对加热面进行粗加工，通过粗糙的微细凹凸可以将软化的薄片轻易地从加热面剥离。

根据本发明的第三方式的热成型装置，在所述加热面可以对整面进行具有耐热性和离型性的表面处理。

这种情况下，即使薄片通过加热软化而紧密粘接于加热面，由于加热面在整面具有耐热性、离型性，因此在加热后停止通过真空孔进行的抽吸时，也可以将薄片从加热面上立即且均匀地剥离。因此，可以使从加热面剥离的薄片整体均匀地同时向基材移动，可以抑制薄片对基材的位置偏离而进行模具成型或者基材粘接，能够防止成型品的品质降低。

根据本发明的第四方式的热成型方法，所述加热面作为该加热面整体形成有在平面视图下中央部分向所述框材突出的球面状凸面。

这种情况下，由于热板的加热面为单一的凸面，通过设置于加热面的外周部的真空孔进行抽吸时，加热面和薄片之间的空气易于沿着该凸面向真空孔移动，能够更可靠地防止空气积存的产生。

另外，这种情况下，利用凸面的曲率，薄片由于线性膨胀而伸长，由于该伸长而余下的部分从与靠近加热面外周形成的薄片之间的空隙露出而吸附于加热面，因此可以在没有空气积存的状态下进行加热。

根据上述的热成型装置，通过抑制由于加热使薄片软化时空气积存的产生，作为薄片特性的透明度、辉度不会大幅降低而进行成型。

附图说明

图1是表示本发明实施方式中的热成型装置的简要结构图。

图2是表示图1所示的热成型装置的热板的主要部分截面图。

图3是图1所示的A-A线截面图，是从下侧观察热板的平面图。

图4是表示通过热板使薄片处于加热中状态的侧截面图。

图5A是热板侧通气孔的薄片吸引状态的说明图。

图5B是热板侧通气孔的薄片吸引状态的说明图。

图6是表示图4的热成型方法的操作顺序的侧截面图。

图7A是表示第一变形例中的热成型装置的热板的主要部分截面图，是薄片加热前的状态图。

图7B是表示第一变形例中的热成型装置的热板的主要部分截面图，是薄片加热时的状态图。

图8A是表示第二变形例中的热成型装置的热板的主要部分截面图，是薄片加热前的状态图。

图8B是表示第二变形例中的热成型装置的热板的主要部分截面图，是薄片加热时的状态图。

图9A是表示现有的热板加工面的截面图，是表示薄片加热中的状态图。

图9B是表示现有的热板加工面的截面图，是薄片加热后将薄片从加热面剥离的状态图。

符号说明

1：热成型装置

2：下框架(框材)

2a：框架上缘部

3、3A、3B：热板

3a：抵接面

3b：加热面

4：薄片

4A：吸孔痕迹

5：真空罐

6：加压罐

10：基材

21：周壁部

23：下框架侧通气孔

31：框架部(外周缘)

32：热板侧通气孔(真空孔)

32a：开口部

R：容纳区域

S：间隙

具体实施方式

以下，关于本发明实施方式提供的热成型装置，结合附图进行说明。

如图1所示，本发明实施方式提供的热成型装置1用于在基材10上粘接薄片4的覆盖成型。

热成型装置1具有下框架2和热板3，下框架2具有可以容纳基材10的空间(容纳区域R)，所述热板3具有可以与该下框架2的框架上缘部2a抵接的抵接面3a。构造为下框架2和热板3之间设置有树脂制的薄片4，对该薄片4进行加热使其粘接于基材10进行热成型。这里，基材10通过薄片4的粘接形成为热成型品，在热成型装置1中，由基材夹具11进行夹持。

但是，作为热成型装置1，并不限定于覆盖成型，作为适用对象也可以是将薄片形成模具形状的真空成型、气压成型等所有热成型的加工方法。

下框架2和热板3上下设置，热板3相对于下框架2设置在上侧。

下框架2由金属制的部件制成，具有在平面视图下为四边形的周壁部21围成的所述容纳区域R，靠近底部22的周壁部21处形成有与收纳区域R连通的多个下框架侧通气孔23。这些下框架侧通气孔23连接有具有真空泵51的真空罐5。成型时，通过驱动真空泵51进行真空抽吸可以对容纳区域R进行减压。

下框架2可以在框架上缘部2a和热板3的抵接面3a之间对薄片4的外周部4a进行夹持固定。也就是，在下框架2和热板3之间夹持薄片4的状态下，夹持薄片4的上下部分的下框架2侧的容纳区域R和热板3侧的空间(后述的间隙S)通过薄片4隔开。

另外，下框架2设置于地板上可滑动的台架(图中未示出)上，在薄片4的供给位置和热板3下侧的成型位置之间可进退。

从下方观察的平面视图中，热板3在外周缘具有框架部31，该框架部31的下表面为所述抵接面3a，位于该抵接面3a上侧的凹陷位置处具有平滑的平面状的加热面3b。并且，热板3被设置成以靠近、背离下框架2的方式在上下方向上可移动，向下方移动时，抵接面3a被设置为与下框架2的框架上缘部2a紧密接触。

在此，加热面3b的凹部尺寸，即抵接面3a和加热面3b的高度尺寸为例如1～10mm。该高度尺寸相当于如上所述的在下框架2的框架上缘部2a和热板3的抵接面3a之间夹持的薄片4的上方与加热面3b间形成的间隙S。

热板3的上面设置有多个加热器(图中未示出)，作为加热面3b的温度，例如，在一般的热塑性薄片的软化温度范围80～250℃间进行加热。

另外，在热板3中，如图2及图3所示，在靠近加热面3b的框架部31的位置设置有多个热板侧通气孔32(真空孔)。热板侧通气孔32通过开孔加工方式形成于热板3上，从下方观察的平面视图中，被设置在呈四边形的加热面3b的四个角处和各个边的中间处共计8个地方，分别在加热面3b上进行开口。

这些热板侧通气孔32连接有真空罐5和加压罐6，真空罐5具有通过加热面3b进行真空抽吸的真空泵51，加压罐6贮存通过压缩机61产生的压缩空气。通过设置真空罐5，可以使减压损耗减小。

另外，真空泵51及真空罐5可以使用与连接在下框架侧通气孔23的真空泵共同的真空泵。通过设置这样的减压、加压单元，在热成型时，可以打开保持真空状态的真空罐5从下框架2进行真空抽吸，也可以通过加压罐6供给压缩空气而从加热面3b向容纳区域R进行加压。

在此，也可以不设置真空罐5，而通过驱动真空泵51直接抽吸使真空度增大。

对热板3的加热面3b进行兼具耐热性和离型性的表面处理和表面粗加工。表面粗加工可以采用公知的压纹加工等。例如，进行了压纹加工，加热面3b的平滑度相对低时，粗糙度为10μm以下。与之相比，不进行压纹加工，加热面3b的平滑度(辉度)相对高时，粗糙度为0.5μm以下。

另外，作为加热面3b的表面处理，可以采用例如特氟隆(注册商标)加工、氟加工、离型剂、粉末等。

粘接于基材10的表面的薄片4的外周部4a被夹持于下框架2的框架上缘部2a和热板3的抵接面3a之间，且以水平状态固定。薄片4的面向基材10侧(下表面4b)为粘接层，下表面4b和基材10之间呈具有间隙的状态。基材10和热板3(薄片4)之间的间隙例如可形成为5mm左右，通过减小该间隙可以使下框架2的凹部(容纳区域R)缩小为最小限度。

然后，热成型装置1在下框架2和热板3夹持薄片4并紧密接触的状态下，通过热板3进行吸附、加热，从这些操作开始在规定时间后停止通过热板3吸附的操作，对热板3和薄片4之间进行大气开放或者加压的控制。

接下来，结合附图对使用上述热成型装置使基材10覆盖粘接薄片4的热成型方法进行说明。

首先，如图1所示，相对于在容纳区域R的基材夹具11上装配基材10的下框架2的框架上缘部2a以载置的状态设置薄片4，使热板3降低而在抵接面3a与框架上缘部2a之间夹持薄片4。即、以封住下框架2的框架上缘部2a上的容纳区域R的开口的方式设置薄片4后，使热板3向下方移动直至以热板3的框架部31与框架上缘部2a间夹有薄片4的状态进行抵接。此时，薄片4对于热板3的加热面3b的整体隔开一定的间隙进行设置，其外周部4a保持被下框架2和热板3夹持的状态。

接下来，如图4所示，打开真空罐5通过热板侧通气孔32进行真空抽吸(箭头P1方向)，对热板3和薄片4之间的间隙S进行减压，向热板3的加热面3b吸附薄片4并加热。此时，如图3所示，热板侧通气孔32设置在加热面3b的外周部，即相对于框架部31的周边部，因此间隙S内的空气由于减压流向加热面3b的外周部而从热板侧通气孔32流出。因此，如图5A所示，薄片4在平面视图下从加热面3b的中心朝向外周被吸附，如图5B所示，最后在加热面3b的外周部分(热板侧通气孔32的开口部32a)吸附有薄片4的外周部4a。

另外，将薄片4吸附于加热面3b时，打开加压罐6通过下框架2的下框架侧通气孔23可以对容纳区域R(薄片4的下侧空间)进行加压，由此可以促进薄片4的吸附。

之后，如图6所示，在加热薄片4的适当时机，打开连接于下框架2的真空罐5并通过热板侧通气孔32朝向薄片4向下方移动的方向(箭头P2方向)进行真空抽吸，将薄片4下侧的容纳区域R的空气在箭头E2方向进行抽吸减压，使其呈高度真空状态。

然后，将吸附于热板3的薄片4加热到规定温度后，停止真空抽吸，停止热板3和薄片4间的减压操作并开放大气，使夹持薄片4的上下空间产生压力差。由此，通过加热软化的薄片4从热板3的加热面3b剥离，向下框架2的基材10(箭头E2方向)移动并压靠粘接于基材10的表面，完成成型品。

在此，粘接于基材10的薄片4中，热板侧通气孔32的开口部32a接触的部分(吸引部分4A)位于外周部，为不影响成型品的外观面的位置。图6中，吸引部分4A位于下框架侧通气孔23的开口部23a和外周部4a之间，成为被切割部分。

之后，随着热板3向上方移动，下框架2横向移动且移出热板3的下方位置，取出容纳区域R内的成型品(基材10)，完成一系列的成型操作。

如上所述成型的本实施方式中的热成型装置1中，通过自动供给基材10，可以对应由成卷薄片进行的连续成型。

另外，加热薄片4后，不仅开放大气，也可以打开加压罐6通过热板侧通气孔32向下框架2加压。也就是如图4所示，将连接于热板侧通气孔3的真空罐5替换成加压罐6，通过热板侧通气孔32使压缩空气喷出进行加压，可以使薄片4对基材10的压靠力(粘接力)变大。

接下来，关于上述的热成型装置1的作用，结合附图进行说明。

本实施方式中，如图1所示，热板3的热板侧通气孔32的开口部32a位于加热面3b的外周部，因此由该开口部分吸引的薄片4的吸引部分的位置为不影响成型品外观的位置。因此，即使在薄片表面上转印了热板侧通气孔32的吸孔痕迹4A，该薄片4上的吸孔痕迹4A不会位于热成型品的外观面，可以进行抑制成型品的透明度、辉度降低的成型。

另外，本实施方式的热成型装置1中，在薄片4被吸附于热板3的加热面3b之前，薄片4和加热面3b之间具有间隙S，且热板侧通气孔32设置于靠近加热面3b的框架部31的位置，因而使用该热板侧通气孔32进行抽吸时，加热面3b和薄片4之间的空气流向加热面3b的外周部并被热板侧通气孔32吸入(参照图5A、5B)。即，热板侧通气孔32仅被设置于加热面3b的外周部的位置，未设置于加热面3b的中央部分，因此如本实施方式一样，在热板侧通气孔32平均地设置于加热面3b的整个外周部时，薄片4可以从加热面3b的中心部分向外周部逐渐地呈放射状被吸附。因此，可以抑制如现有一样没有空气流出空间而产生的空气积存，可以对薄片4的整面进行均匀加热，可以在没有加热不均的状态下使其软化。

因此，可以减少伴随着由加热软化的薄片4产生的空气积存导致的印痕，也不会损坏粘接基材的热成型品的外观性，可以抑制品质降低。

另外，在本实施方式中，在不使薄片4的透明度、辉度降低，且加热面3b和薄片4之间不产生空气积存的情况下对加热面3b进行适当的粗加工，使其与附着在加热面3b上的薄片4之间形成有由该粗糙的凹凸产生的微细流通部。因此，抽吸时通过该流通部在热板侧通气孔32吸入在加热面3b和薄片4之间的空气，因此即使薄片4被吸附于加热面3b后也可以抽吸空气，能够更可靠地使空气流出。进一步，通过对加热面3b进行粗加工，还具有通过粗糙的微细凹凸使软化的薄片4可以轻易地从加热面3b上剥离的优点。

另外，在本实施方式中，即使薄片4通过加热软化而紧密接触于热板3的加热面3b上，由于加热面3b整体具有耐热性、离型性，加热后停止通过热板侧通气孔32进行抽吸时，可以将薄片4从加热面3b上立即且均匀地剥离。因此，从加热面3b剥离的薄片4可以整体均匀地同时向基材10移动，可以抑制薄片4对基材的位置偏离而进行粘接，可以防止成型品的品质降低。

上述的本实施方式中的热成型装置中，通过抑制由加热软化薄片时产生的空气积存，可以实现作为薄片4特性的透明度、辉度不会大幅降低地进行成型的效果。

以上，虽然对热成型装置的实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的精神和原则的范围内可以进行适当变更。

例如，在本实施方式中，热板3的加热面3b虽为平面形状，但是并不限于此，如图7A、图7B以及图8A、图8B所示，作为加热面整体、可以是在平面视图下的中央部分向下框架突出形成单一凸面的加热面3b。

例如，对于如图7A、图7B所示的第一变形例的热成型装置的热板3A，凸面状的加热面3b的中央部分相比框架部31的抵接面3a向下方突出。也就是，即使下框架2和热板3A夹持的薄片4处于通过热板侧通气孔32进行真空吸引的吸附前的状态，其一部分(在平面视图下的中央部分4c)呈与加热面3b接触的状态。因此薄片4和加热面3b之间的间隙S仅为薄片4的外周部。

另外，对于图8A、图8B所示的第二变形例的热成型装置的热板3B，薄片4吸附于加热面3b之前，薄片4和呈凸面状的加热面3b之间具有一定的间隙S。

该第一变形例以及第二变形例的情况，由于热板3A、3B的加热面3b是单一的凸面，通过设置于加热面3b的外周部的热板侧通气孔32抽吸时，加热面3b和薄片4之间的空气沿着该凸面变得易于向热板侧通气孔32移动，可以更可靠地防止空气积存的产生。

另外，这种情况下，利用凸面的曲率，薄片4由于线性膨胀而伸长，由于该伸长而余下的部分从形成于加热面3b的外周侧的薄片4的之间的间隙露出并被吸附于加热面3，因此可以在没有空气积存的状态下进行加热。

另外，这种情况下的凸面曲率半径虽然可以任意设定，但是为了空气流动良好，因此越大越好。

另外，在本实施方式中，热板侧通气孔32的位置被构造为开口部32a位于加热面3b相对于框架部31的周边部，但不限于该位置、数量。总之，在靠近加热面3b的框架部31的位置设置开口的真空孔即可，在平面视图下相比所述周边部偏离靠近中央的位置也可以，如果是该位置也不限定数量。

进一步，虽然在本实施方式中，通过开孔加工设置热板侧通气孔32，但是对此并不进行限定，例如也可以沿着加热面3b的外周部形成缝隙状的真空孔。

另外，在本实施方式中，对热板3的加热面3b进行粗加工、以及具有耐热性和离型性的表面处理，但是也可以省略此步，还可以只进行粗加工和表面处理的任意一个。

另外，本实施方式的热成型装置中，上侧设置有热板3，下侧设置有下框架2，但是并不限定于这种方式，上下颠倒而在下侧设置热板的装置也可以。

另外，本实施方式中以基材10的表面粘接薄片4的情况为适用对象，下框架2的容纳区域R中容纳有基材10，但是并不限于此。具体地，也可以将基材10和下框架2一体设置的模具为适用对象的模具成型作为适用对象。该模具成型的情况下，加热的薄片成型为模具形状。

另外，在本发明中，对于基材上薄片的“粘接”不仅包含本实施方式所述的薄片自身粘接在基材10上贴合成型的情况，也包含通过转印内饰使薄片最上层的载体膜剥离而仅将加饰层转印至基材的情况。

另外，在本实施方式中，虽然在热板3的上侧设置有加热器，但是并不局限于这种方式，也可以是在热板3的内部嵌入加热器的构造。

进一步，在本实施方式中，下框架2的下框架侧通气孔23的位置靠近底部22的周壁部21，但是并不局限于该位置。例如，上述模具的情况，也可以在连通形成模具的凹凸部的凹部的位置设置通气孔。

另外，对本实施方式所述的下框架2、热板3的形状、大小、薄片4的固定方式等构成，可以进行任意设定。

在不脱离本发明的精神和原则范围之内，也可以将上述实施方式中的构成要素适当地替换成公知的构成要素。

工业实用性

根据本发明的热成型装置，通过抑制由加热使薄片软化时产生的空气积存，可以使作为薄片特性的透明度、辉度不会大幅降低地进行成型。