模具組件、熱成形裝置、熱成形方法及熱成形品的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于使薄片材熱成形并使之被覆于具有規定形狀的基材的模具組件。而且，本發明還涉及一種使用了這種模具組件的熱成形裝置及熱成形方法。另外，本發明涉及一種使用這種模具組件所制造的熱成形品。
【背景技術】
[0002]關于含有上述那種模具組件的熱成形裝置，已知有日本特開2011-136471號公報(專利文獻1)所記載的裝置。此裝置具備:包含有底板部[底部22]和自此底板部立起設置的周壁部[周壁部21]的第一模具構件[下框2];及包含有可相對于第一模具構件相對移動并和周壁部的上端部緊密接合的平板狀的主體部和加熱機構[加熱器31]的第二模具構件[熱板3]。第一模具構件的底板部開設有第一通氣路徑[通氣孔2b]，在第二模具構件的和第一模具構件相對的側面上開設有第二通氣路徑[通氣孔3b]。此外，構成為能夠通過兩通氣路徑并利用調壓機構[真空栗51、壓縮機71]來調整在第一模具構件和第二模具構件的內部所形成的空間[收容空間R]的壓力。使用此種裝置，在由第一模具構件和第二模具構件構成的模具組件的內部，使薄片材被覆于基材。
[0003]在專利文獻1的裝置中，具體而言，是如以下所述那樣將薄片材被覆于基材。首先，在第一模具構件的周壁部的上端部設有薄片材的狀態下，使第二模具構件緊密接合于第一模具構件(第1工序)。其次，利用調壓機構對薄片材和第二模具構件之間進行減壓，使薄片材吸附在處于加熱狀態的第二模具構件而加熱薄片材(第2工序)。與此并行地利用調壓機構對薄片材和第一模具構件之間進行減壓(第3工序)。接著，以維持第3工序的減壓動作的狀態停止薄片材的吸附動作，對薄片材和第二模具構件之間進行加壓，使薄片材被覆于基材(第4工序)。藉此，可增大薄片材朝向基材的按壓力，不論基材形狀如何都可進行高質量的成形。另外，與為了維持被加熱的薄片材的水平姿勢而進行上下腔室內的真空壓調整的情況(參照專利文獻1的段落0005及圖4)相比，其優點是能適當進行薄片材相對于基材形狀的位置對準。
[0004]但是，就專利文獻1的裝置而言，被加熱的薄片材是于第4工序中，以平面狀的姿勢作為初期狀態而被覆于基材的。因此，在基材的外形具有規定形狀(例如單純薄板以外的形狀)的情況下，導致不同部位的薄片材的伸長量的不均變大。例如在基材是具有平行于底板部的平板部和形成在該平板部的周圍的側壁部的托架狀的情況下，與薄片材中被覆平板部的部分的伸長量相比，被覆側壁部的部分的伸長量變大。其結果，于成形品的外周側部分，有薄片材產生裂紋，或者薄片材相對于基材產生偏位的情形。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2011-136471號公報
【發明內容】
[0008]于是，企盼在將薄片材熱成形且使之被覆于具有規定形狀的基材時，避免薄片材產生裂紋或偏位。
[0009]本發明的模具組件用于在合模時形成于內部的收容空間內，使薄片材熱成形并使之被覆于具有規定形狀的基材，其特征構成在于，具備:第一模具構件，包含第一主體部和用于載置所述基材的載置部；及第二模具構件，包含:能夠相對于所述第一主體部相對移動而與所述第一主體部緊密接合的第二主體部；以能夠對所述第二主體部導熱的方式設置的加熱機構；及形成在所述第二主體部的與所述第一主體部相對的一側的面上且具有仿照所述基材的外形的形狀的凹部。
[0010]依據此特征構成，因第二模具構件的第二主體部具有規定形狀的凹部，故通過在加熱薄片材的狀態下使該薄片材吸附于凹部的表面，可將加熱狀態的薄片材在朝基材被覆前，賦形為和基材的外形類似的形狀。因此，不論基材形狀如何，均可將最終獲得的成形品中因部位不同而導致的薄片材的伸長量不均抑制在較小范圍。因此，可有效避免在成形品的外周側部分產生裂紋或發生薄片材相對于基材偏位等。
[0011 ] 以下，針對本發明的模具組件的優選方式作說明。
[0012]本發明的一較佳方式為，所述第一模具構件還包含形成于所述第一主體部的與所述第二主體部相對的一側的面上的凹部，以在合模方向觀察時，所述第一模具構件的凹部的外緣包含所述第二模具構件的凹部的外緣的方式，設定所述第一模具構件的凹部和所述第二模具構件的凹部的位置關系。
[0013]依據此構成，被預先賦形成和基材的外形類似的形狀的狀態的薄片材在賦形部分的周圍，在合模方向觀察時，在和第一模具構件的凹部重疊的位置具有還維持平面狀的平面狀包圍部分。此平面狀包圍部分在模具組件內使薄片材(此處尤指賦形部分)移動并使之被覆于基材時，以第一模具構件的凹部的外緣為起點朝該凹部的底部側一邊變位一邊伸長。亦即，平面狀包圍部分是作為在薄片材中一邊彎曲一邊延伸的屈伸部發揮作用。藉此，易于使預先賦形的狀態的薄片材的賦形部分保持其形狀地被覆于基材。從而，可更有效避免在成形品的外周側部分產生裂紋或發生薄片材相對于基材偏位等。
[0014]本發明的一較佳方式為，所述第一模具構件的凹部的外緣和所述第二模具構件的凹部的外緣之間的、沿著所述第二主體部的和所述第一主體部相對的一側的面的間隔長度被設定為所述第一模具構件的凹部深度的0.6倍?2.5倍。
[0015]第一模具構件的凹部的外緣和第二模具構件的凹部的外緣之間的、沿著第二主體部的和第一主體部相對的一側的面的間隔長度，相當于在合模方向觀察時上述平面狀包圍部分的寬度。在平面狀包圍部分的寬度比第一模具構件的凹部深度小太多的情況下，該平面狀包圍部分有可能無法充分發揮作為屈伸部一邊彎曲一邊延伸的功能。另一方面，在平面狀包圍部分的寬度比第一模具構件的凹部深度大太多的情況下，對基材被覆1次所需的薄片材的尺寸變大，并不符合經濟效益。于是，考慮這些點而將平面狀包圍部分的寬度設定成第一模具構件的凹部深度的0.6倍?2.5倍，由此，可避免過度的成品率提升并有效避免產生裂紋或偏位等。
[0016]本發明的一較佳方式為，所述第二模具構件還包含多個通氣路徑，該多個通氣路徑分別在該第二模具構件的凹部的表面形成開口且連接于調壓機構，多個所述通氣路徑的路徑長度設定成:隨著在合模方向觀察時的開口位置從所述凹部的最深部向外緣側的靠近而變長。
[0017]依據此構成，多個通氣路徑的路徑長度設定成隨著在合模方向觀察時開口位置從凹部的外緣部向最深部的靠近而變短。因此，在調壓機構進行氣體吸引時，處于加熱狀態的薄片材從最深部緩緩地朝向外緣部追隨凹部形狀。因此，可有效避免在對薄片材賦形時產生整體偏位。另外，在對第二模具構件和薄片材之間進行加壓時，從調壓機構供給的壓縮氣體是于最深部先行噴出，在外緣部稍慢噴出。因此，可使薄片材相對于基材從最上部緩緩地朝外緣部被覆。亦即，亦可有效避免被預先賦形的薄片材在朝基材被覆時導致整體的偏位。因此，薄片材可相對于基材高精度進行位置對準。
[0018]本發明的一較佳方式為，多個所述通氣路徑分別在與所述第二模具構件的凹部的表面大致正交的方向形成開口。
[0019]依據此構成，所有通氣路徑的朝向凹部的表面的開口面積可設為實質相等。由此，對于薄片材整體而言，能夠使將薄片材向第二模具構件(凹部)的吸附、將薄片材從第二模具構件(凹部)的噴出大致均勻化。因此，可避免例如通氣路徑的開口部的痕跡殘留于薄片材，可維持成形品良好的外觀。
[0020]本發明的一較佳方式為，在所述第二模具構件的凹部的最深部具有朝所述載置部側局部突出的突出部。
[0021]依據此構成，在調壓機構進行氣體吸引時，容易使處于加熱狀態的薄片材從最深部緩緩朝向外緣部追隨凹部形狀。另外，在對第二模具構件和薄片材之間進行加壓時，容易使薄片材相對于基材，從最上部緩緩朝外緣部被覆。因此，可更有效避免在薄片材賦形時或該賦形后的薄片材朝基材被覆時產生偏位。因此，可更加提高薄片材相對于基材的位置精度。
[0022]本發明的一較佳方式為，所述薄片材是具有圖案層的裝飾薄片，所述第二模具構件還包含隔熱構件，其設置在該第二模具構件的凹部中的與所述基材的反曲部對應的位置。
[0023]在薄片材是具有圖案層的裝飾薄片的情況下，除了因不同部位的薄片材的伸長量不均而使薄片材相對于基材偏位的問題外，還有外觀性降低的課題。例如在基材的反曲部附近，薄片材的伸長量容易變大，有圖案歪斜或反差變大的情況。這點，如上所述，通過在與凹部中的基材的反曲部對應的位置設置隔熱構件，可避免在該位置的薄片材伸長。因此，可調整薄片材伸長量，可進一步提升被裝飾后的成形品的外觀性。
[0024]本發明的一較佳方式為，所述第一模具構件還包含以包圍所述載置部的方式設置于所述第一主體部上的框狀的中間壁部，所述第二主體部能夠隔著所述中間壁部與所述第一主體部緊密接合。
[0025]依據此構成，與第一模具構件構成為不含有中間壁部的情況相比，第二模具構件的凹部深度變淺。因此，在第二模具構件的凹部以外的部分添加薄片材時，因為薄片材和凹部的表面的分隔距離變短，故能短時間加熱薄片材。其結果，可縮短從薄片材加熱到薄片材的賦形，進而到對基材被覆薄片材為止的整體的周期時間。
[0026]本發明的熱成形裝置的特征構成在于，具備:上述模具組件；薄片保持部，其將所述薄片材以卷繞成卷的狀態保持；薄片引出部，其把持所述薄片材的端部來引出該薄片材；滑行機構，使所述第一模具構件在從合模方向觀察時和所述第二模具構件重疊的重復位置與不和所述第二模具構件重疊的非重復位置之間滑行移動；及薄片切斷部，其在比所述收容空間靠薄片進給方向的上游側的位置切斷所述薄片材。
[0027]依據此特征構成，在將薄片材熱成形并使之被覆于具有規定形狀的基材的情況下，可避免產生裂紋或薄片材相對于基材偏位，且通過卷到薄片(roll to sheet)的連續處理可有效率地獲得成形品。
[0028]以下，針對本發明的熱成形裝置的優選方式作說明。
[0029]本發明的一較佳方式為，還具備以能夠相對于所述第一模具構件接觸及分離的狀態設置的冷卻機構。
[0030]依據此構成，在第一模具構件和冷卻機構分離的狀態下，例如薄片材被覆于基材時，可使基材和薄片材適當地黏著。另一方面，在使薄片材黏著于基材后，通過使第一模具構件和冷卻機構接觸，可有效率地冷卻基材和薄片材并使他們粘接起來。因此，可縮短到獲得成形品為止的周期時間。
[0031]本發明的使用具有在合模時在內部形成收容空間的一對第一模具構件及第二模具構件的模具組件，在所述收容空間內使薄片材熱成形并使之被覆于具有規定形狀的基材的熱成形方法的特征構成在于:所述第一模具構件包含用于載置所述基材的載置部，所述第二模具構件包含構成為能夠加熱且具有仿照所述基材的外形的形狀的凹部；包括:加熱工序，加熱以與所述第二模具構件的所述