真空成形機および真空成形品の製造方法
【課題】装飾用シートを用いた真空成形において、外観の悪化や貼り付け不良の発生を抑制する。
【解決手段】本発明による真空成形機１００は、基材１６および装飾用シート１０を収容するチャンバー２０と、チャンバー２０内に収容された基材１６を囲む枠体３０と、チャンバー２０内を減圧する減圧装置４０と、枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを連通させる連通路５０とを備える。
【解決手段】本発明による真空成形機１００は、基材１６および装飾用シート１０を収容するチャンバー２０と、チャンバー２０内に収容された基材１６を囲む枠体３０と、チャンバー２０内を減圧する減圧装置４０と、枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを連通させる連通路５０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装飾用シートを減圧下で基材に貼り付ける真空成形機に関する。また、本発明は、真空成形品の製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、塗装に代わる装飾手法として、基材の表面に装飾用のシートを貼り付ける手法が提案されている。装飾用シートを用いると、塗装に比べ、基材のリサイクルが容易になる。また、塗装とは異なる美観を醸し出すこともできるので、装飾性の向上を図ることもできる。
【０００３】
装飾用シートの一例を図２０に示す。図２０に示す装飾用シート１０は、装飾層１と、装飾層１を支持する支持層２とを有する。装飾層１は、例えば、印刷によって形成されたインク層や、金属を蒸着することによって形成された金属層である。支持層２は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの樹脂材料から形成されている。装飾用シート１０を基材に貼り付ける際には、装飾用シート１０の表面に接着剤が塗布される。
【０００４】
装飾用シート１０の基材への貼り付けは、減圧下で装飾用シート１０を基材の表面形状に沿うように延ばしながら（つまり成形しながら）行われる。このような貼り付けを行うための真空成形機が、特許文献１や特許文献２に開示されている。
【０００５】
図２１に、特許文献１に開示されている真空成形機（減圧被覆装置）５００を示す。真空成形機５００は、内部が減圧・加圧され得るチャンバーボックス５２１を備える。チャンバーボックス５２１は、上チャンバーボックス５２２と、下チャンバーボックス５２４とから構成されている。
【０００６】
上チャンバーボックス５２２内には、装飾用シート（表皮材）１０を加熱するためのヒーター５２８が設けられている。下チャンバーボックス５２４内には、基材（芯材）１６を載置するためのテーブル５０９が設けられている。上チャンバーボックス５２２および下チャンバーボックス５２４は、真空タンク５０７および圧空タンク５０８に接続されている。
【０００７】
真空成形機５００を用いた装飾用シート１０の貼り付けは、以下のようにして行われる。
【０００８】
まず、図２１に示すように、下チャンバーボックス５２４内のテーブル５０９上に基材１６を載置し、装飾用シート１０を下チャンバーボックス５２４の上面に配置する。
【０００９】
次に、図２２に示すように、上チャンバーボックス５２２を降下させて上チャンバーボックス５２２と下チャンバーボックス５２４とを装飾用シート１０を介して当接させる。これにより、上チャンバーボックス５２２および下チャンバーボックス５２４を気密状態とする。
【００１０】
続いて、図２３に示すように、上チャンバーボックス５２２および下チャンバーボックス５２４を真空タンク５０７と連通させて真空引きを行い、上チャンバーボックス５２２および下チャンバーボックス５２４内を減圧状態（真空に近い極低圧の状態）とする。
【００１１】
その後、図２４に示すように、ヒーター５２８を用いて装飾用シート１０を加熱する。この加熱は、装飾用シート１０が十分に軟化し、装飾用シート１０表面に塗布された接着剤が十分な接着力を発揮するように行われる。
【００１２】
次に、図２５に示すように、下チャンバーボックス５２４内のテーブル５０９を上昇させ、装飾用シート１０に基材１６を接触させる。
【００１３】
続いて、図２６に示すように、上チャンバーボックス５２２内を大気圧状態に戻す（下チャンバーボックス５２４内は依然減圧状態である）ことにより、上チャンバーボックス５２２内と下チャンバーボックス５２４内との圧力差を利用して、装飾用シート１０を基材１６に押圧し、基材１６の表面形状に沿うように成形する。
【００１４】
なお、このとき、図２７に示すように、上チャンバーボックス５２２を圧空タンク５０８と連通させて上チャンバーボックス５２２に圧縮空気を導入することにより、装飾用シート１０を基材１６に対してさらに強く押圧することができる。
【００１５】
最後に、図２８に示すように、下チャンバーボックス５２４内も大気圧状態に戻して上チャンバーボックス５２２を上昇させ、装飾用シート１０によって被覆された基材１６を取り出す。このようにして、基材１６およびその表面に貼り付けられた装飾用シート１０から構成される真空成形品を製造することができる。
【００１６】
上述したような真空成形により、表面に大きな起伏を有する基材に対しても、簡便に美麗な装飾を施すことができる。
【００１７】
なお、特許文献１の真空成形機５００では、基材１６が中空構造を有している場合にチャンバーボックス５２１内の圧力変動に伴って基材１６が膨張して破裂したり、押し潰されたりすることを防止するために、基材１６内部と上チャンバーボックス５２２とを連通させる連通孔５０４が設けられている。基材１６が中空構造でない場合には、このような連通孔５０４を機能させることなく真空成形を行えばよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００６−７４２２号公報
【特許文献２】特開昭６３−２１４４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、特許文献１の真空成形機５００では、装飾用シート１０を加熱したときに、軟化した装飾用シート１０が図２４中に破線で示しているように垂れてしまう。このように装飾用シート１０が垂れたまま成形を行うと、装飾用シート１０の垂れ下がった部分が他の部分よりも早く基材１６に接触してしまうことがある。その場合、接触部分の接着剤が硬化し、その後装飾用シート１０が引き伸ばされる際に十分に伸びずに他の部分の接着剤に比べてふくらんでしまう。つまり、凸状の外観不良が発生し、そのため、完成した真空成形品の外観が悪化してしまう。特許文献２に開示されている真空成形機（絵付装置）においても、同様の問題が発生する。
【００２０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装飾用シートを用いた真空成形において、外観の悪化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明による真空成形機は、装飾用シートを減圧下で基材に貼り付けるための真空成形機であって、前記基材および前記装飾用シートを収容するチャンバーと、前記チャンバー内に収容された前記基材を囲む枠体と、前記チャンバー内を減圧する減圧装置と、前記枠体の内側と大気圧にある外部空間 とを連通させる連通路と、を備える。
【００２２】
ある好適な実施形態において、本発明による真空成形機は、前記連通路に設けられたバルブと、前記バルブの開閉状態を制御する制御装置と、をさらに備える。
【００２３】
ある好適な実施形態において、本発明による真空成形機は、前記装飾用シートを前記枠体に対して相対的に昇降させる昇降機構をさらに備え、前記制御装置は、前記昇降機構によって前記装飾用シートと前記枠体とが所定の距離まで近付いたときに、前記バルブが所定時間開くように制御を行う。
【００２４】
ある好適な実施形態において、前記所定時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下である。
【００２５】
ある好適な実施形態において、前記所定の距離は、５０ｍｍ以下である。
【００２６】
ある好適な実施形態において、本発明による真空成形機は、前記装飾用シートと前記枠体との距離に関する情報を検出するセンサをさらに備え、前記制御装置は、前記センサの検出結果に基づいて前記バルブの開閉状態を制御する。
【００２７】
ある好適な実施形態において、前記制御装置は、前記昇降機構の動作開始から一定期間経過後に、前記バルブが所定時間開くように制御を行う。
【００２８】
ある好適な実施形態において、前記減圧装置は、前記枠体の内側から外部に空気を排出し得る。
【００２９】
本発明による真空成形品の製造方法は、装飾用シートおよび基材を用意する準備工程と、チャンバー内で前記装飾用シートを基材に貼り付ける貼付工程と、を包含する真空成形品の製造方法であって、前記貼付工程は、前記チャンバー内に設けられた枠体の内側に前記基材を載置する工程（ａ）と、前記基材が載置された前記チャンバー内を減圧する工程（ｂ）と、減圧された前記チャンバー内で前記装飾用シートと前記枠体とを近付ける工程（ｃ）と、前記装飾用シートと前記枠体とが所定の距離まで近付いたときに、前記枠体の内側と大気圧にある外部空間とを所定時間連通させる工程（ｄ）と、を含む。
【００３０】
ある好適な実施形態において、前記所定時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下である。
【００３１】
ある好適な実施形態において、前記貼付工程は、前記工程（ｄ）の後に、前記装飾用シートに対して前記枠体とは反対側に広がる空間を加圧する工程（ｅ）をさらに含む。
【００３２】
本発明による真空成形機は、チャンバー内に収容された基材を囲む枠体と、枠体の内側と大気圧にある外部空間とを連通させる連通路とを備える。そのため、装飾用シートと枠体とが近付いたときに、減圧状態にある枠体の内側と大気圧にある外部空間とを連通させることにより、枠体の内側に連通路を介して空気を供給することができる。これにより、装飾用シートと基材との間の空間の圧力が高くなるので、装飾用シートを基材とは反対側に（つまり上側に）膨らませることができ、加熱によって軟化した装飾用シートの垂れを抑制することができる。従って、外観の悪化を抑制することができる。枠体の内側への空気の供給は、減圧状態にある枠体の内側と大気圧にある外部空間とを連通させることにより行われるので、短時間で、且つ、簡便に枠体の内側の圧力を高くすることができる。また、本発明による真空成形機では、枠体によって基材が囲まれているので、チャンバー内の全体ではなく、枠体の内側にのみ空気を供給すれば、装飾用シートの垂れを抑制できる。そのため、供給される空気の量は比較的少なくてよく、装飾用シートが空気によって過度に冷却されて装飾用シートの成形性が悪化することを防止できる。さらに、連通路を介した空気の供給後、再度減圧装置による減圧を行う際にも、短時間で圧力を低くでき、速やかに装飾用シートの貼り付けを行うことができる。
【００３３】
本発明による真空成形機は、連通路に設けられたバルブと、バルブの開閉状態を制御する制御装置とをさらに備えていることが好ましい。バルブの開閉状態を制御装置で制御することにより、連通路の開放および閉塞を簡単に切り替えることができる。
【００３４】
また、本発明による真空成形機は、典型的には、装飾用シートを枠体に対して相対的に昇降させる昇降機構をさらに備えている。この場合、制御装置は、例えば、昇降機構によって装飾用シートと枠体とが所定の距離まで近付いたときに、バルブが所定時間開くように制御を行う。
【００３５】
少量の空気で効果的に装飾用シートの垂れを抑制する観点からは、装飾用シートと枠体とが十分に近付いてからバルブを開くことが好ましく、上記所定の距離は、具体的には、５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
本発明による真空成形機は、装飾用シートと枠体との距離に関する情報を検出するセンサをさらに備えていてもよく、その場合、制御装置は、このセンサの検出結果に基づいてバルブの開閉状態を制御する。
【００３７】
あるいは、制御装置は、昇降機構の動作開始から一定期間経過後に、バルブが所定時間開くように制御を行ってもよい。
【００３８】
バルブを開く時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。バルブを開く時間が１ｍｓｅｃ未満である場合、装飾用シートの垂れを抑制するのに十分な量の空気を供給できないことがある。一方、バルブを開く時間が１００ｍｓｅｃを超える場合、装飾用シートが膨らみすぎて外観が悪化することがある。また、バルブを開く時間が１００ｍｓｅｃを超える場合、再度減圧を行う際に多くの時間を要するために装飾用シートの温度が低下するおそれがある。
【００３９】
本発明による真空成形品の製造方法では、チャンバー内で装飾用シートを基材に貼り付ける貼付工程が、チャンバー内に設けられた枠体の内側に基材を載置する工程（ａ）と、基材が載置されたチャンバー内を減圧する工程（ｂ）と、減圧されたチャンバー内で装飾用シートと枠体とを近付ける工程（ｃ）とを含んでいる。本発明による真空成形品の製造方法の貼付工程は、さらに、装飾用シートと枠体とが所定の距離まで近付いたときに、枠体の内側と大気圧にある外部空間とを所定時間連通させる工程（ｄ）を含んでいる。この工程（ｄ）により、枠体の内側に空気を供給して、短時間で、且つ、簡便に、装飾用シートと基材との間の空間の圧力を高くすることができる。従って、装飾用シートを基材とは反対側に（つまり上側に）膨らませることができる。そのため、加熱によって軟化した装飾用シートの垂れを抑制することができ、外観の悪化を抑制することができる。また、本発明による真空成形品の製造方法では、枠体によって基材が囲まれているので、チャンバー内の全体ではなく、枠体の内側にのみ空気を供給すれば、装飾用シートの垂れを抑制できる。そのため、供給される空気の量は比較的少なくてよく、装飾用シートが空気によって過度に冷却されて装飾用シートの成形性が悪化することを防止できる。さらに、工程（ｄ）を行うことによる空気の供給後、再度減圧装置による減圧を行う際にも、短時間で圧力を低くでき、速やかに装飾用シートの貼り付けを行うことができる。
【００４０】
工程（ｄ）において、枠体の内側と大気圧にある外部空間とを連通させる時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。１ｍｓｅｃ未満の場合、装飾用シートの垂れを抑制するのに十分な量の空気を供給できないことがある。一方、１００ｍｓｅｃを超える場合、装飾用シートが膨らみすぎて外観が悪化することがある。また、１００ｍｓｅｃを超える場合、再度減圧を行う際に多くの時間を要するために装飾用シートの温度が低下するおそれがある。
【００４１】
貼付工程は、工程（ｄ）の後に、装飾用シートに対して枠体とは反対側に広がる空間を加圧する工程（ｅ）をさらに含むことが好ましい。このような工程（ｅ）を行うことにより、装飾用シートを基材に対して押圧するための圧力差をより高くすることができるので、いっそう速やかに装飾用シートの貼り付けを行うことができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によると、装飾用シートを用いた真空成形において、外観の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図２】真空成形機１００が備える枠体を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図４】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図５】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図６】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図７】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図８】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図９】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図１０】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図１１】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図１２】貼付工程における減圧開始後の時間と、上側ボックス内の圧力および枠体の内側の圧力との関係を示すグラフである。
【図１３】貼付工程を詳細に示すフローチャートである。
【図１４】貼付工程を詳細に示すフローチャートである。
【図１５】ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチルおよびポリカーボネートについて、動的粘弾性測定により測定される貯蔵弾性率Ｅ’の温度依存性を示すグラフである。
【図１６】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図１７】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図１８】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図１９】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図２０】装飾用シート１０の一例を示す図である。
【図２１】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２２】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２３】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２４】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２５】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２６】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２７】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２８】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
図１に、本実施形態における真空成形機１００を示す。なお、図１には、説明のわかりやすさのために、装飾用シート１０および基材１６を併せて示している。真空成形機１００は、装飾用シート（以下では単に「シート」とも呼ぶ。）１０を減圧下で基材１６に成形しながら貼り付けるための機器である。つまり、真空成形機１００は、基材１６およびその表面に貼り付けられた装飾用シート１０から構成される真空成形品を製造するための装置である。
【００４６】
装飾用シート１０は、図２０を参照しながら既に説明したように、装飾層１と、装飾層１を支持する支持層２とを有する。装飾層１は、例えば、印刷によって形成されたインク層や、金属を蒸着することによって形成された金属層である。支持層２は、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレートなどの樹脂材料から形成されている。シート１０を基材１６に貼り付ける際には、シート１０の表面には接着剤が塗布される。なお、以下では、シート１０の本体とも言うべき支持層２を「シート基材」とも呼ぶ。基材１６（真空成形品の本体）は、樹脂材料から形成されたものであってもよいし、金属材料から形成されたものであってもよく、他の材料から形成されたものであってもよい。
【００４７】
本実施形態における真空成形機１００は、図１に示すように、基材１６およびシート１０を収容するチャンバー（真空容器）２０と、チャンバー２０内に収容された基材１６を囲む枠体３０と、チャンバー２０内を減圧する減圧装置４０と、枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを連通させる連通路５０とを備える。真空成形機１００は、さらに、チャンバー２０内でシート１０を保持する保持部材６０を備える。
【００４８】
チャンバー２０は、シート１０および保持部材６０によって互いに区画される上側ボックス２１および下側ボックス２２を有する。上側ボックス２１は、その底面が開口している。これに対し、下側ボックス２２は、その上面が開口している。下側ボックス２２の底面上に、基材１６が載置される。
【００４９】
本実施形態におけるチャンバー２０は、さらに、シート１０を加熱するための加熱装置（ヒーター）７０を収容するヒーターボックス２３を有する。ヒーター７０は、例えば、遠赤外線ヒーターである。ヒーターボックス２３は、下側ボックス２２に隣接するように設けられている。ヒーター７０は、シート１０を加熱する際には下側ボックス２２内に導入される。
【００５０】
枠体３０は、下側ボックス２２内に設けられている。より具体的には、枠体３０は、下側ボックス２２の底面上に設けられている。枠体３０は、図２に示すように、筒状（ここでは四角筒状）であり、枠体３０の内側の空間３０Ａに基材１６が配置される。枠体３０は、図１に示されているように、下側ボックス２２の底面から、基材１６の頂部よりも高い位置まで延びている。つまり、枠体３０の頂部は、基材１６の頂部よりも高い位置にある。枠体３０は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂材料や、アルミニウムなどの金属材料から形成されている。枠体３０の頂部は、基材１６の頂部よりも１０ｍｍ以上高い位置（例えば２０ｍｍ程度高い位置）にあることが好ましい。枠体３０の頂部と、基材１６の頂部との高さの差が１０ｍｍ未満であると、基材１６へのシート１０の貼付が好適に行えず、完成した真空成形品の外観に影響することがある。
【００５１】
減圧装置４０は、典型的には、真空ポンプである。減圧装置４０と上側ボックス２１との間には、上側ボックス２１内の減圧状態を調整するための第１バルブ４１が設けられている。第１バルブ４１を介し、上側ボックス２１内の空気が外部に排出される。また、減圧装置４０と下側ボックス２２との間には、下側ボックス２２内の減圧状態を調整するための第２バルブ４２が設けられている。第２バルブ４２を介し、下側ボックス２２内の空気が外部に排出される。より具体的には、枠体３０の内側から外部に空気が排出される。
【００５２】
連通路５０は、枠体３０の内側と外部空間とを結ぶ連通管５１の内部空間である。連通路５０には、第３バルブ５２が設けられている。第３バルブ５２が開いている状態では、連通路５０によって枠体３０の内側と外部空間とが連通する。第３バルブ５２が閉まっている状態では、枠体３０の内側は外部空間と隔絶する。本実施形態では、第３バルブ５２の開閉状態は、制御装置５４によって制御される。つまり、真空成形機１００は、第３バルブ５２の開閉状態を制御する制御装置５４を備えている。
【００５３】
本実施形態における制御装置５４は、連通路５０に設けられた第３バルブ５２だけでなく、減圧装置４０と上側ボックス２１との間の第１バルブ４１や、減圧装置４０と下側ボックス２２との間の第２バルブ４２の開閉状態も制御する。制御装置５４は、例えば、マイクロコンピュータである。
【００５４】
保持部材６０は、シート１０の外周部分を把持することが可能な環状（例えば四角環状）の部材である。保持部材６０は、シート１０を保持した状態で上下に移動可能である。つまり、保持部材６０は、シート１０を枠体３０に対して（あるいは基材１６に対して）相対的に昇降させる昇降機構として機能する。
【００５５】
上述したように、本実施形態における真空成形機１００は、チャンバー２０内に収容された基材１６を囲む枠体３０と、枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを連通させる連通路５０とを備える。そのため、シート１０と枠体３０とが近付いたときに、減圧状態にある枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを連通させることにより、枠体３０の内側に連通路５０を介して空気を供給することができる。これにより、シート１０と基材１６との間の空間の圧力が高くなるので、シート１０を基材１６とは反対側に（つまり上側に）膨らませることができ、加熱によって軟化したシート１０の垂れを抑制することができる。従って、外観の悪化や貼り付け不良の発生を抑制することができる。
【００５６】
なお、下側ボックス２２と減圧装置４０との間の第２バルブ４２の開閉状態を制御することによっても、枠体３０の内側の圧力を高くする（つまり枠体３０の内側を常圧に戻す）ことは可能である。しかしながら、その場合、短時間で十分に圧力を高くすることは難しく、シート１０の垂れを十分に抑制することは難しい。本実施形態における真空成形機１００では、枠体３０の内側への空気の供給は、減圧状態にある枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを連通させることにより行われるので、短時間で、且つ、簡便に枠体３０の内側の圧力を高くすることができる。
【００５７】
また、本実施形態における真空成形機１００では、枠体３０によって基材１６が囲まれているので、チャンバー２０内の全体ではなく、枠体３０の内側にのみ空気を供給すれば、シート１０の垂れを抑制できる。そのため、供給される空気の量は比較的少なくてよく、シート１０が空気によって過度に冷却されてシート１０の成形性が悪化することを防止できる。さらに、連通路５０を介した空気の供給後、再度減圧装置４０による減圧を行う際にも、短時間で圧力を低くでき、速やかにシート１０の貼り付けを行うことができる。
【００５８】
真空成形機１００は、本実施形態のように、連通路５０に設けられた第３バルブ５２と、第３バルブ５２の開閉状態を制御する制御装置５４とを備えていることが好ましい。第３バルブ５２の開閉状態を制御装置５４で制御することにより、連通路５０の開放および閉塞を簡単に切り替えることができる。
【００５９】
また、本実施形態では、真空成形機１００は、シート１０を枠体３０に対して相対的に昇降させる昇降機構（保持部材６０）を備えており、制御装置５４は、昇降機構である保持部材６０の下降によってシート１０と枠体３０とが所定の距離まで近付いたときに、第３バルブ５２が所定時間開くように制御を行う。少量の空気で効果的にシート１０の垂れを抑制する観点からは、シート１０と枠体３０とが十分に近付いてから第３バルブ５２を開くことが好ましい。具体的には、第３バルブ５２を開くときのシート１０と枠体３０との距離は５０ｍｍ以下であることが好ましく、３０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００６０】
シート１０と枠体３０との距離に関する情報は、例えば、図３に示すようにチャンバー２０内に設けられたセンサ２８によって検出され、制御装置５４は、このセンサ２８の検出結果に基づいて、第３バルブ５２の開閉状態を制御する。つまり、制御装置５４は、センサ２８の検出結果に基づいてシート１０と枠体３０とが所定の距離まで近付いたと判断されたときに、第３バルブ５２が所定時間開くように制御を行う。
【００６１】
センサ２８としては、具体的には、各種の距離センサや近接センサを用いることができる。また、光電管式センサを用いてもよい。センサ２８として光電管式センサを用いる場合、図４に示すように、所定の高さに送信機２８ａとそれに対向する受信機２８ｂとが設置され、送信機２８ａから送信される信号が途絶えたら（つまり受信機２８ｂで受信されなくなったら）、シート１０および保持部材６０が所定の高さに達したと（すなわち送信機２８ａと受信機２８ｂとの間に位置すると）判断される。光電管式センサとしては、例えば、サンクス株式会社製のビームセンサＮＸ５−Ｍ１０ＲＡを用いることができる。
【００６２】
なお、制御装置５４は、シート１０と枠体３０との距離ではなく、保持部材６０の下降（つまりシート１０の下降）を開始してからの経過時間に基づいて第３バルブ５２の開閉状態を制御してもよい。言い換えると、制御装置５４は、昇降機構（ここでは保持部材６０）の動作開始から一定期間経過後に、第３バルブ５２が所定時間開くように制御を行ってもよい。例えば、制御装置５４は、保持部材６０の下降開始から１秒後に第３バルブ５２を開くような制御を行ってもよい。
【００６３】
第３バルブ５２を開く時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。第３バルブ５２を開く時間が１ｍｓｅｃ未満である場合、シート１０の垂れを抑制するのに十分な量の空気を供給できないことがある。一方、第３バルブ５２を開く時間が１００ｍｓｅｃを超える場合、シート１０が膨らみすぎて外観が悪化することがある。また、１００ｍｓｅｃを超える場合、再度減圧を行う際に多くの時間を要するためにシート１０の温度が低下し、成形性が低下するおそれがある。
【００６４】
続いて、上述した真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明する。本実施形態における製造方法は、シート１０および基材１６を用意する準備工程と、チャンバー２０内でシート１０を基材１６に成形しながら貼り付ける貼付工程とを少なくとも包含する。
【００６５】
以下、図５〜図１１を参照しながら、より具体的な説明を行う。図５〜図１１は、真空成形品の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、図５〜図１１では、真空成形機１００の構成要素の一部を省略して示している。
【００６６】
まず、シート１０および基材１６を用意する（準備工程）。シート１０は、既に述べたように、装飾層１と、装飾層１を支持するシート基材（支持層）２とを有する。装飾層１は、例えば、印刷によって形成されたインク層や、金属を蒸着することによって形成された金属層である。装飾層１は、単層である必要はなく、インク層や金属層などが積層された多層構造を有していてもよい。シート基材２は、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレートなどの樹脂材料から形成されている。基材１６は、既に述べたように、樹脂材料から形成されたものであってもよいし、金属材料から形成されたものであってもよく、他の材料から形成されたものであってもよい。基材１６は、公知の手法を用いて作製することができ、例えば、樹脂材料を用いて射出成形により作製することができる。樹脂材料としては、一般的にはＡＢＳ樹脂やＡＥＳ樹脂を用いることが好ましく、耐熱性の点ではナイロンを用いることが好ましい。また、環境対応の点では、オレフィン系リサイクル材やポリエチレンを用いることが好ましい。
【００６７】
次に、シート１０を基材に延ばしながら（つまり成形しながら）貼り付ける（貼付工程）。具体的には、まず、図５に示すように、チャンバー２０内に設けられた枠体３０の内側に基材１６を載置する。基材１６は、より具体的には、下側ボックス２２の底面上に枠体３０に囲まれるように載置される。このとき、枠体３０の頂部は、載置された基材１６の頂部よりも高い位置にある。
【００６８】
次に、図６に示すように、シート１０を保持部材６０に固定する。このとき、シート１０の２つの表面のうちの一方には、接着剤が塗布されている。
【００６９】
続いて、図７に示すように、ヒーター７０を用いてシート１０を加熱する。シート１０は、十分に軟化するように、シート基材２の荷重たわみ温度をＴAとしたとき、（ＴA−４０）℃以上（ＴA＋５０）℃以下の範囲内の温度に加熱されることが好ましく、（ＴA＋３０）℃以上（ＴA＋５０）℃以下の範囲内の温度に加熱されることがより好ましい。また、このとき、チャンバー２０内、すなわち、上側ボックス２１内および下側ボックス２２内を減圧する。
【００７０】
次に、図８に示すように、保持部材６０をシート１０ごと下降させることによって、シート１０と枠体３０とを近付ける。そして、シート１０と枠体３０とが所定の距離まで近付いたときに、図９に示すように、枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを所定時間連通させる。枠体３０の内側と外部空間とが連通することにより、外部空間から枠体３０の内側に空気が供給される。これにより、枠体３０の内側の空間（シート１０と基材１６との間の空間）の圧力が高くなり、図９に示しているように、シート１０は基材１６とは反対側に膨らむ。
【００７１】
その後、シート１０が枠体３０に当接する位置まで降下する（これと相前後して枠体３０の内側と外部空間との連通は終了する）と、減圧が引き続いて行われているため、図１０に示すように、シート１０が基材１６に対して押圧され、基材１６に接合される。この接合の際、シート１０は、基材１６の表面に沿うように成形されながら貼り付けられる。
【００７２】
続いて、シート１０の不要な部分（基材１６からはみ出た部分）を回転刃などの切断手段を用いて切断（トリミング）することにより、図１１に示すように、基材１６およびその表面に貼り付けられた装飾用シート１０から構成される真空成形品１９が完成する。
【００７３】
本実施形態における製造方法では、上述したように、貼付工程が、チャンバー２０内に設けられた枠体３０の内側に基材１６を載置する工程（ａ）と、基材１６が載置されたチャンバー２０内を減圧する工程（ｂ）と、減圧されたチャンバー２０内でシート１０と枠体３０とを近付ける工程（ｃ）とを含んでいる。本実施形態における製造方法の貼付工程は、さらに、シート１０と枠体３０とが所定の距離まで近付いたときに、枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを所定時間連通させる工程（ｄ）を含んでいる。
【００７４】
この工程（ｄ）により、枠体３０の内側に空気を供給して、短時間で、且つ、簡便に、シート１０と基材１６との間の空間の圧力を高くすることができる。従って、シート１０を基材１６とは反対側に（つまり上側に）膨らませることができる。そのため、加熱によって軟化したシート１０の垂れを抑制することができ、外観の悪化を抑制することができる。
【００７５】
また、本実施形態における製造方法では、枠体３０によって基材１６が囲まれているので、チャンバー２０内の全体ではなく、枠体３０の内側にのみ空気を供給すれば、シート１０の垂れを抑制できる。そのため、供給される空気の量は比較的少なくてよく、シート１０が空気によって過度に冷却されてシート１０の成形性が悪化することを防止できる。さらに、工程（ｄ）を行うことによる空気の供給後、再度減圧装置４０による減圧を行う際にも、短時間で圧力を低くでき、速やかにシート１０の貼り付けを行うことができる。
【００７６】
なお、貼付工程は、工程（ｄ）の後に、シート１０に対して枠体３０とは反対側に広がる空間を加圧する工程（ｅ）をさらに含むことが好ましい。このような工程（ｅ）を行うことにより、シート１０を基材１６に対して押圧するための圧力差をより高くすることができるので、いっそう速やかにシート１０の貼り付けを行うことができる。この工程（ｅ）は、例えば、上側ボックス２１内に不図示の圧縮機（コンプレッサ）を用いて圧縮空気を供給することによって行うことができる。
【００７７】
図１２に、貼付工程における減圧開始後の時間とチャンバー２０内の圧力との関係の一例を示す。図１２には、上側ボックス２１内の圧力が実線で示されており、枠体３０の内側の圧力が点線で示されている。
【００７８】
図１２に示されているように、減圧開始後、まず、上側ボックス２１内の圧力および枠体３０の内側の圧力は同じ様に減少する。上側ボックス２１内の圧力および枠体３０の内側の圧力は、具体的には、ゲージ圧（大気圧との差圧）で−９０ｋＰａ〜−１００ｋＰａ程度まで減少する。
【００７９】
次に、シート１０の下降が開始され、シート１０と枠体３０とが所定の距離まで近付いたタイミングで、枠体３０の内側と外部空間との連通が行われることにより、枠体３０の内側の圧力が、上側ボックス２１内の圧力よりも高くなる。このとき、枠体３０の内側の圧力は、具体的には、上側ボックス２１内の圧力よりも０を超え０．１ｋＰａ以下高くなることが好ましい。圧力差が０．１ｋＰａを超えると、シート１０が膨らみすぎ、それによって外観が悪化することがある。
【００８０】
その後、シート１０が枠体３０に対して当接した後に、上側ボックス２１内の圧力が枠体３０の内側の圧力よりも高くなる。これにより、シート１０が基材１６に対して強く押圧され、シート１０の基材１６への接合が速やかに行われる。
【００８１】
以下、図１３を参照しながら、貼付工程をより詳しく説明する。図１３は、貼付工程をより詳細に示すフローチャートである。
【００８２】
真空成形機１００のスイッチをオンすることにより、貼付工程がスタートする。スタート後、まず、減圧装置（典型的には真空ポンプ）４０を駆動する（ステップＳ１）。
【００８３】
次に、減圧（真空引き）が完了したか否かを判定する（ステップＳ２）。この判定は、例えば、上側ボックス２１内および下側ボックス２２内の圧力を検出する複数の圧力センサの検出結果に基づいて行われる。圧力センサによって検出された圧力の値が所定値（例えばー９５ｋＰａ）以下であれば、減圧が完了したと判断される。
【００８４】
減圧が完了するまでは、第１バルブ４１および第２バルブ４２のそれぞれを制御装置５４に記憶されている所定の動作で駆動する（ステップＳ３）。具体的には、第１バルブ４１および第２バルブ４２をそれぞれ所定の速度で目標開度まで開き、その後は、目標開度を維持するように制御する。第１バルブ４１および第２バルブ４２を開く速度および目標開度は、上側ボックス２１内と下側ボックス２２内との圧力差が所定範囲（例えば３ｋＰａ以下）となるように予め設定されている。
【００８５】
減圧が完了するまでは、ステップＳ３を繰り返し実行する。ステップＳ３の開始により、第１バルブ４１および第２バルブ４２の開度が増加し始め、上側ボックス２１内および下側ボックス２２内の圧力が減少する。上側ボックス２１内および下側ボックス２２内の圧力は、具体的には、−９０ｋＰａ〜−１００ｋＰａ程度まで減少する。なお、二回目以降のステップＳ３では、圧力センサの検出結果に基づいて、第１バルブ４１および第２バルブ４２を開く速度や目標開度を調整するようにしてもよい。
【００８６】
減圧が完了すると、ヒーター７０をオンし、ヒーター７０によるシート１０の加熱を開始する（ステップＳ４）。これにより、シート１０の温度が上昇し始める。
【００８７】
次に、シート１０の温度が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。この判定は、シート１０の温度を検出する温度センサ（例えば赤外線温度センサ）の検出結果に基づいて行われる。ここでの「所定値」は、シート１０が十分に軟化するような好ましい成形温度であり、例えばシート基材２がポリカーボネートから形成されている場合、１９０℃程度である。
【００８８】
シート１０の温度が所定値に達するまでは、ステップＳ３と同様に、第１バルブ４１および第２バルブ４２のそれぞれを制御装置５４に記憶されている所定の動作で駆動する（ステップＳ６）。
【００８９】
シート１０の温度が所定値以上になると、ヒーター７０をオフし、ヒーター７０による加熱を終了する（ステップＳ７）。
【００９０】
その後、保持部材６０を所定量降下させ（ステップＳ８）、シート１０の降下を行う。保持部材６０は、例えば、シート１０と枠体３０とが接触するまで降下される。
【００９１】
保持部材６０の降下開始後、所定時間（例えば１秒）経過したか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００９２】
所定時間経過後、第３バルブ５２を所定時間（好ましくは１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下）開く（ステップＳ１０）。これにより、枠体３０の内側に連通路５０を介して外部空間から空気が供給され、枠体３０の内側の圧力が上昇する。また、このとき、第２バルブ４２を介した減圧（真空引き）は継続されているため、供給された空気はすぐに外部に排出され、一時的に上昇した枠体３０の内側の圧力は速やかに低下する。そのため、貼付後にシート１０と基材１６との間に空気が残ってしまうことが防止される。
【００９３】
次に、第１バルブ４１を全閉し（ステップＳ１１）、上側ボックス２１内に圧縮機（コンプレッサ）を用いて圧縮空気を供給する（ステップＳ１２）。これにより上側ボックス２１内の圧力が枠体３０の内側の圧力よりも高くなる。
【００９４】
上側ボックス２１内の圧力を例えば２００ｋＰａ程度まで上昇させた後、貼付を確実に行うために所定時間待機する。このため、圧力上昇後に所定時間（例えば２秒）経過したか否かの判定を行う（ステップＳ１３）。
【００９５】
所定時間経過後、第２バルブ４２を全閉し（ステップＳ１４）、減圧装置４０を停止する（ステップＳ１５）。
【００９６】
その後、上側ボックス２１および下側ボックス２２を大気開放する（ステップＳ１６）。これにより、上側ボックス２１内および下側ボックス２２内の圧力は、大気圧となる。このようにして、貼付工程が終了する。
【００９７】
なお、図１３には、制御装置５４が、保持部材６０の降下開始後の経過時間に基づいて第３バルブ５２の開閉状態を制御する場合のフローチャートを示しており、ステップＳ９では、保持部材６０の降下開始後所定時間経過したか否かを判定している。既に説明したように、制御装置５４は、シート１０と枠体３０との距離（距離に関する情報）に基づいて第３バルブ５２の開閉状態を制御してもよい。その場合、図１４に示すように、ステップＳ９では、シート１０と枠体３０との距離が所定値（例えば５０ｍｍ）以下か否かの判定が行われる。
【００９８】
上述したように、本発明によれば、装飾用シート１０を用いた真空成形において、外観の悪化を抑制することができる。本発明は、種々の装飾用シート１０を用いた真空成形に用いることができる。特に、比較的高温で、且つ、狭い温度範囲で成形を行う必要がある装飾用シート１０を用いる場合に好適に用いられる。
【００９９】
装飾用シート１０を成形するための好ましい温度範囲は、シート基材２を構成する樹脂材料によって異なる。図１５に、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）およびポリカーボネート（ＰＣ）について、動的粘弾性測定により測定される貯蔵弾性率Ｅ’（弾性に相当する）の温度依存性を示す。
【０１００】
装飾用シート１０は、シート基材２の貯蔵弾性率Ｅ’が１００ＭＰａ以下となるような温度で成形を行うことが好ましい。つまり、図１５に示されている弾性曲線は、１００ＭＰａ以下の部分（成形可能領域）が広い温度域にわたっている（つまり傾きが小さい）ほど、また、低温側に位置しているほど、成形がし易いことを意味している。図１５からわかるように、ＰＶＣの成形可能領域が５０℃〜９０℃であるのに対し、ＰＭＭＡの成形可能領域は１２０℃〜１７０℃であり、ＰＣの成形可能領域は１７０℃〜２００℃である。このことからもわかるように、真空成形は、シート基材２がＰＶＣから形成されている場合よりもＰＭＭＡから形成されている場合の方が難しく、ＰＣから形成されている場合はさらに難しい。つまり、本発明は、成形可能領域の下限が比較的高温である材料からシート基材２が形成されている場合に用いる意義が大きく、具体的には、成形可能領域の下限が１５０℃以上である材料（例えばＰＣ）からシート基材２が形成されている場合に用いる意義が大きい。
【０１０１】
従来の真空成形機では、シート１０と基材１６とが所定の距離まで近付いたときにシート１０と基材１６との間の空間の圧力を瞬間的に高くする制御は行われていなかった。これは、シート基材２が成形の容易なＰＶＣから形成されている場合を想定していたためである。これに対し、本発明では、シート基材２が成形の困難なＰＣから形成されている場合であっても、真空成形を好適に行うことができる。
【０１０２】
なお、枠体３０の内側と外部空間とを連通するための構成は、図１に例示したものに限定されない。図１６に、本実施形態における真空成形機１００の他の構成を示す。図１に示した構成では、枠体３０の内側と外部空間とを連通するための連通路５０は、下側ボックス２２内を減圧するための真空経路とは全く独立に設けられている。これに対し、図１６に示す構成では、下側ボックス２２内と減圧装置４０とを連通する連通路４３の一部４３ａが、枠体３０の内側と外部空間とを連通するための連通路５０の一部としても機能する。このような構成を採用しても、枠体３０の内側への空気の供給を行うことができ、シート１０の垂れを抑制することができる。
【０１０３】
また、本実施形態では、保持部材６０が昇降機構として機能する構成、つまり、シート１０を保持部材６０ごと下降させる構成を例示したが、これとは逆に、基材１６および枠体３０を上昇させてもよい。例えば、図１７に示すように、下側ボックス２２内に、基材１６および枠体３０を支持するテーブル（支持台）８０を設け、このテーブル８０ごと基材１６および枠体３０を油圧シリンダ８１により上昇させてもよい。
【０１０４】
さらに、図１などには、枠体３０内に１つの基材１６が載置される構成を例示したが、図１８に示すように、枠体３０内に複数の基材１６を載置してもよい。枠体３０内に複数の基材１６を載置することにより、一回の貼付工程でより多くの真空成形品１９を製造することができるので、製造コストの低減を図ることができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、チャンバー２０がヒーターボックス２３を有する構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１９に示すように、ヒーター７０を上側ボックス２１内に配置し、ヒーターボックス２３を省略してもよい。
【０１０６】
本実施形態における製造方法により製造された真空成形品１９は、美しい外観を有しているので、種々の輸送機器の外装部材として好適に用いられる。例えば、自動二輪車のタンクカバーやフロントフェンダー、テールカウルとして好適に用いられる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明によると、装飾用シートを用いた真空成形において、外観の悪化や貼り付け不良の発生を抑制することができる。
【０１０８】
本発明による真空成形機あるいは真空成形品の製造方法を用いて製造された真空成形品は、美しい外観を有しているので、乗用車、バス、トラック、オートバイ、トラクター、飛行機、モーターボート、土木車両などの種々の輸送機器の外装部材に好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 装飾層
２ シート基材（支持層）
１０ 装飾用シート
１６ 基材
２０ チャンバー
２１ 上側ボックス
２２ 下側ボックス
２３ ヒーターボックス
３０ 枠体
４０ 減圧装置
４１ 第１バルブ
４２ 第２バルブ
５０ 連通路
５１ 連通管
５２ 第３バルブ
５４ 制御装置
６０ 保持部材
７０ 加熱装置（ヒーター）
１００ 真空成形機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装飾用シートを減圧下で基材に貼り付ける真空成形機に関する。また、本発明は、真空成形品の製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、塗装に代わる装飾手法として、基材の表面に装飾用のシートを貼り付ける手法が提案されている。装飾用シートを用いると、塗装に比べ、基材のリサイクルが容易になる。また、塗装とは異なる美観を醸し出すこともできるので、装飾性の向上を図ることもできる。
【０００３】
装飾用シートの一例を図２０に示す。図２０に示す装飾用シート１０は、装飾層１と、装飾層１を支持する支持層２とを有する。装飾層１は、例えば、印刷によって形成されたインク層や、金属を蒸着することによって形成された金属層である。支持層２は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの樹脂材料から形成されている。装飾用シート１０を基材に貼り付ける際には、装飾用シート１０の表面に接着剤が塗布される。
【０００４】
装飾用シート１０の基材への貼り付けは、減圧下で装飾用シート１０を基材の表面形状に沿うように延ばしながら（つまり成形しながら）行われる。このような貼り付けを行うための真空成形機が、特許文献１や特許文献２に開示されている。
【０００５】
図２１に、特許文献１に開示されている真空成形機（減圧被覆装置）５００を示す。真空成形機５００は、内部が減圧・加圧され得るチャンバーボックス５２１を備える。チャンバーボックス５２１は、上チャンバーボックス５２２と、下チャンバーボックス５２４とから構成されている。
【０００６】
上チャンバーボックス５２２内には、装飾用シート（表皮材）１０を加熱するためのヒーター５２８が設けられている。下チャンバーボックス５２４内には、基材（芯材）１６を載置するためのテーブル５０９が設けられている。上チャンバーボックス５２２および下チャンバーボックス５２４は、真空タンク５０７および圧空タンク５０８に接続されている。
【０００７】
真空成形機５００を用いた装飾用シート１０の貼り付けは、以下のようにして行われる。
【０００８】
まず、図２１に示すように、下チャンバーボックス５２４内のテーブル５０９上に基材１６を載置し、装飾用シート１０を下チャンバーボックス５２４の上面に配置する。
【０００９】
次に、図２２に示すように、上チャンバーボックス５２２を降下させて上チャンバーボックス５２２と下チャンバーボックス５２４とを装飾用シート１０を介して当接させる。これにより、上チャンバーボックス５２２および下チャンバーボックス５２４を気密状態とする。
【００１０】
続いて、図２３に示すように、上チャンバーボックス５２２および下チャンバーボックス５２４を真空タンク５０７と連通させて真空引きを行い、上チャンバーボックス５２２および下チャンバーボックス５２４内を減圧状態（真空に近い極低圧の状態）とする。
【００１１】
その後、図２４に示すように、ヒーター５２８を用いて装飾用シート１０を加熱する。この加熱は、装飾用シート１０が十分に軟化し、装飾用シート１０表面に塗布された接着剤が十分な接着力を発揮するように行われる。
【００１２】
次に、図２５に示すように、下チャンバーボックス５２４内のテーブル５０９を上昇させ、装飾用シート１０に基材１６を接触させる。
【００１３】
続いて、図２６に示すように、上チャンバーボックス５２２内を大気圧状態に戻す（下チャンバーボックス５２４内は依然減圧状態である）ことにより、上チャンバーボックス５２２内と下チャンバーボックス５２４内との圧力差を利用して、装飾用シート１０を基材１６に押圧し、基材１６の表面形状に沿うように成形する。
【００１４】
なお、このとき、図２７に示すように、上チャンバーボックス５２２を圧空タンク５０８と連通させて上チャンバーボックス５２２に圧縮空気を導入することにより、装飾用シート１０を基材１６に対してさらに強く押圧することができる。
【００１５】
最後に、図２８に示すように、下チャンバーボックス５２４内も大気圧状態に戻して上チャンバーボックス５２２を上昇させ、装飾用シート１０によって被覆された基材１６を取り出す。このようにして、基材１６およびその表面に貼り付けられた装飾用シート１０から構成される真空成形品を製造することができる。
【００１６】
上述したような真空成形により、表面に大きな起伏を有する基材に対しても、簡便に美麗な装飾を施すことができる。
【００１７】
なお、特許文献１の真空成形機５００では、基材１６が中空構造を有している場合にチャンバーボックス５２１内の圧力変動に伴って基材１６が膨張して破裂したり、押し潰されたりすることを防止するために、基材１６内部と上チャンバーボックス５２２とを連通させる連通孔５０４が設けられている。基材１６が中空構造でない場合には、このような連通孔５０４を機能させることなく真空成形を行えばよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００６−７４２２号公報
【特許文献２】特開昭６３−２１４４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、特許文献１の真空成形機５００では、装飾用シート１０を加熱したときに、軟化した装飾用シート１０が図２４中に破線で示しているように垂れてしまう。このように装飾用シート１０が垂れたまま成形を行うと、装飾用シート１０の垂れ下がった部分が他の部分よりも早く基材１６に接触してしまうことがある。その場合、接触部分の接着剤が硬化し、その後装飾用シート１０が引き伸ばされる際に十分に伸びずに他の部分の接着剤に比べてふくらんでしまう。つまり、凸状の外観不良が発生し、そのため、完成した真空成形品の外観が悪化してしまう。特許文献２に開示されている真空成形機（絵付装置）においても、同様の問題が発生する。
【００２０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装飾用シートを用いた真空成形において、外観の悪化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明による真空成形機は、装飾用シートを減圧下で基材に貼り付けるための真空成形機であって、前記基材および前記装飾用シートを収容するチャンバーと、前記チャンバー内に収容された前記基材を囲む枠体と、前記チャンバー内を減圧する減圧装置と、前記枠体の内側と大気圧にある外部空間 とを連通させる連通路と、を備える。
【００２２】
ある好適な実施形態において、本発明による真空成形機は、前記連通路に設けられたバルブと、前記バルブの開閉状態を制御する制御装置と、をさらに備える。
【００２３】
ある好適な実施形態において、本発明による真空成形機は、前記装飾用シートを前記枠体に対して相対的に昇降させる昇降機構をさらに備え、前記制御装置は、前記昇降機構によって前記装飾用シートと前記枠体とが所定の距離まで近付いたときに、前記バルブが所定時間開くように制御を行う。
【００２４】
ある好適な実施形態において、前記所定時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下である。
【００２５】
ある好適な実施形態において、前記所定の距離は、５０ｍｍ以下である。
【００２６】
ある好適な実施形態において、本発明による真空成形機は、前記装飾用シートと前記枠体との距離に関する情報を検出するセンサをさらに備え、前記制御装置は、前記センサの検出結果に基づいて前記バルブの開閉状態を制御する。
【００２７】
ある好適な実施形態において、前記制御装置は、前記昇降機構の動作開始から一定期間経過後に、前記バルブが所定時間開くように制御を行う。
【００２８】
ある好適な実施形態において、前記減圧装置は、前記枠体の内側から外部に空気を排出し得る。
【００２９】
本発明による真空成形品の製造方法は、装飾用シートおよび基材を用意する準備工程と、チャンバー内で前記装飾用シートを基材に貼り付ける貼付工程と、を包含する真空成形品の製造方法であって、前記貼付工程は、前記チャンバー内に設けられた枠体の内側に前記基材を載置する工程（ａ）と、前記基材が載置された前記チャンバー内を減圧する工程（ｂ）と、減圧された前記チャンバー内で前記装飾用シートと前記枠体とを近付ける工程（ｃ）と、前記装飾用シートと前記枠体とが所定の距離まで近付いたときに、前記枠体の内側と大気圧にある外部空間とを所定時間連通させる工程（ｄ）と、を含む。
【００３０】
ある好適な実施形態において、前記所定時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下である。
【００３１】
ある好適な実施形態において、前記貼付工程は、前記工程（ｄ）の後に、前記装飾用シートに対して前記枠体とは反対側に広がる空間を加圧する工程（ｅ）をさらに含む。
【００３２】
本発明による真空成形機は、チャンバー内に収容された基材を囲む枠体と、枠体の内側と大気圧にある外部空間とを連通させる連通路とを備える。そのため、装飾用シートと枠体とが近付いたときに、減圧状態にある枠体の内側と大気圧にある外部空間とを連通させることにより、枠体の内側に連通路を介して空気を供給することができる。これにより、装飾用シートと基材との間の空間の圧力が高くなるので、装飾用シートを基材とは反対側に（つまり上側に）膨らませることができ、加熱によって軟化した装飾用シートの垂れを抑制することができる。従って、外観の悪化を抑制することができる。枠体の内側への空気の供給は、減圧状態にある枠体の内側と大気圧にある外部空間とを連通させることにより行われるので、短時間で、且つ、簡便に枠体の内側の圧力を高くすることができる。また、本発明による真空成形機では、枠体によって基材が囲まれているので、チャンバー内の全体ではなく、枠体の内側にのみ空気を供給すれば、装飾用シートの垂れを抑制できる。そのため、供給される空気の量は比較的少なくてよく、装飾用シートが空気によって過度に冷却されて装飾用シートの成形性が悪化することを防止できる。さらに、連通路を介した空気の供給後、再度減圧装置による減圧を行う際にも、短時間で圧力を低くでき、速やかに装飾用シートの貼り付けを行うことができる。
【００３３】
本発明による真空成形機は、連通路に設けられたバルブと、バルブの開閉状態を制御する制御装置とをさらに備えていることが好ましい。バルブの開閉状態を制御装置で制御することにより、連通路の開放および閉塞を簡単に切り替えることができる。
【００３４】
また、本発明による真空成形機は、典型的には、装飾用シートを枠体に対して相対的に昇降させる昇降機構をさらに備えている。この場合、制御装置は、例えば、昇降機構によって装飾用シートと枠体とが所定の距離まで近付いたときに、バルブが所定時間開くように制御を行う。
【００３５】
少量の空気で効果的に装飾用シートの垂れを抑制する観点からは、装飾用シートと枠体とが十分に近付いてからバルブを開くことが好ましく、上記所定の距離は、具体的には、５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
本発明による真空成形機は、装飾用シートと枠体との距離に関する情報を検出するセンサをさらに備えていてもよく、その場合、制御装置は、このセンサの検出結果に基づいてバルブの開閉状態を制御する。
【００３７】
あるいは、制御装置は、昇降機構の動作開始から一定期間経過後に、バルブが所定時間開くように制御を行ってもよい。
【００３８】
バルブを開く時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。バルブを開く時間が１ｍｓｅｃ未満である場合、装飾用シートの垂れを抑制するのに十分な量の空気を供給できないことがある。一方、バルブを開く時間が１００ｍｓｅｃを超える場合、装飾用シートが膨らみすぎて外観が悪化することがある。また、バルブを開く時間が１００ｍｓｅｃを超える場合、再度減圧を行う際に多くの時間を要するために装飾用シートの温度が低下するおそれがある。
【００３９】
本発明による真空成形品の製造方法では、チャンバー内で装飾用シートを基材に貼り付ける貼付工程が、チャンバー内に設けられた枠体の内側に基材を載置する工程（ａ）と、基材が載置されたチャンバー内を減圧する工程（ｂ）と、減圧されたチャンバー内で装飾用シートと枠体とを近付ける工程（ｃ）とを含んでいる。本発明による真空成形品の製造方法の貼付工程は、さらに、装飾用シートと枠体とが所定の距離まで近付いたときに、枠体の内側と大気圧にある外部空間とを所定時間連通させる工程（ｄ）を含んでいる。この工程（ｄ）により、枠体の内側に空気を供給して、短時間で、且つ、簡便に、装飾用シートと基材との間の空間の圧力を高くすることができる。従って、装飾用シートを基材とは反対側に（つまり上側に）膨らませることができる。そのため、加熱によって軟化した装飾用シートの垂れを抑制することができ、外観の悪化を抑制することができる。また、本発明による真空成形品の製造方法では、枠体によって基材が囲まれているので、チャンバー内の全体ではなく、枠体の内側にのみ空気を供給すれば、装飾用シートの垂れを抑制できる。そのため、供給される空気の量は比較的少なくてよく、装飾用シートが空気によって過度に冷却されて装飾用シートの成形性が悪化することを防止できる。さらに、工程（ｄ）を行うことによる空気の供給後、再度減圧装置による減圧を行う際にも、短時間で圧力を低くでき、速やかに装飾用シートの貼り付けを行うことができる。
【００４０】
工程（ｄ）において、枠体の内側と大気圧にある外部空間とを連通させる時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。１ｍｓｅｃ未満の場合、装飾用シートの垂れを抑制するのに十分な量の空気を供給できないことがある。一方、１００ｍｓｅｃを超える場合、装飾用シートが膨らみすぎて外観が悪化することがある。また、１００ｍｓｅｃを超える場合、再度減圧を行う際に多くの時間を要するために装飾用シートの温度が低下するおそれがある。
【００４１】
貼付工程は、工程（ｄ）の後に、装飾用シートに対して枠体とは反対側に広がる空間を加圧する工程（ｅ）をさらに含むことが好ましい。このような工程（ｅ）を行うことにより、装飾用シートを基材に対して押圧するための圧力差をより高くすることができるので、いっそう速やかに装飾用シートの貼り付けを行うことができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によると、装飾用シートを用いた真空成形において、外観の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図２】真空成形機１００が備える枠体を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図４】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図５】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図６】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図７】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図８】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図９】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図１０】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図１１】真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図１２】貼付工程における減圧開始後の時間と、上側ボックス内の圧力および枠体の内側の圧力との関係を示すグラフである。
【図１３】貼付工程を詳細に示すフローチャートである。
【図１４】貼付工程を詳細に示すフローチャートである。
【図１５】ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチルおよびポリカーボネートについて、動的粘弾性測定により測定される貯蔵弾性率Ｅ’の温度依存性を示すグラフである。
【図１６】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図１７】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図１８】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図１９】本発明の好適な実施形態における真空成形機１００を模式的に示す図である。
【図２０】装飾用シート１０の一例を示す図である。
【図２１】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２２】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２３】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２４】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２５】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２６】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２７】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【図２８】従来の真空成形機５００を用いた真空成形品の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
図１に、本実施形態における真空成形機１００を示す。なお、図１には、説明のわかりやすさのために、装飾用シート１０および基材１６を併せて示している。真空成形機１００は、装飾用シート（以下では単に「シート」とも呼ぶ。）１０を減圧下で基材１６に成形しながら貼り付けるための機器である。つまり、真空成形機１００は、基材１６およびその表面に貼り付けられた装飾用シート１０から構成される真空成形品を製造するための装置である。
【００４６】
装飾用シート１０は、図２０を参照しながら既に説明したように、装飾層１と、装飾層１を支持する支持層２とを有する。装飾層１は、例えば、印刷によって形成されたインク層や、金属を蒸着することによって形成された金属層である。支持層２は、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレートなどの樹脂材料から形成されている。シート１０を基材１６に貼り付ける際には、シート１０の表面には接着剤が塗布される。なお、以下では、シート１０の本体とも言うべき支持層２を「シート基材」とも呼ぶ。基材１６（真空成形品の本体）は、樹脂材料から形成されたものであってもよいし、金属材料から形成されたものであってもよく、他の材料から形成されたものであってもよい。
【００４７】
本実施形態における真空成形機１００は、図１に示すように、基材１６およびシート１０を収容するチャンバー（真空容器）２０と、チャンバー２０内に収容された基材１６を囲む枠体３０と、チャンバー２０内を減圧する減圧装置４０と、枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを連通させる連通路５０とを備える。真空成形機１００は、さらに、チャンバー２０内でシート１０を保持する保持部材６０を備える。
【００４８】
チャンバー２０は、シート１０および保持部材６０によって互いに区画される上側ボックス２１および下側ボックス２２を有する。上側ボックス２１は、その底面が開口している。これに対し、下側ボックス２２は、その上面が開口している。下側ボックス２２の底面上に、基材１６が載置される。
【００４９】
本実施形態におけるチャンバー２０は、さらに、シート１０を加熱するための加熱装置（ヒーター）７０を収容するヒーターボックス２３を有する。ヒーター７０は、例えば、遠赤外線ヒーターである。ヒーターボックス２３は、下側ボックス２２に隣接するように設けられている。ヒーター７０は、シート１０を加熱する際には下側ボックス２２内に導入される。
【００５０】
枠体３０は、下側ボックス２２内に設けられている。より具体的には、枠体３０は、下側ボックス２２の底面上に設けられている。枠体３０は、図２に示すように、筒状（ここでは四角筒状）であり、枠体３０の内側の空間３０Ａに基材１６が配置される。枠体３０は、図１に示されているように、下側ボックス２２の底面から、基材１６の頂部よりも高い位置まで延びている。つまり、枠体３０の頂部は、基材１６の頂部よりも高い位置にある。枠体３０は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂材料や、アルミニウムなどの金属材料から形成されている。枠体３０の頂部は、基材１６の頂部よりも１０ｍｍ以上高い位置（例えば２０ｍｍ程度高い位置）にあることが好ましい。枠体３０の頂部と、基材１６の頂部との高さの差が１０ｍｍ未満であると、基材１６へのシート１０の貼付が好適に行えず、完成した真空成形品の外観に影響することがある。
【００５１】
減圧装置４０は、典型的には、真空ポンプである。減圧装置４０と上側ボックス２１との間には、上側ボックス２１内の減圧状態を調整するための第１バルブ４１が設けられている。第１バルブ４１を介し、上側ボックス２１内の空気が外部に排出される。また、減圧装置４０と下側ボックス２２との間には、下側ボックス２２内の減圧状態を調整するための第２バルブ４２が設けられている。第２バルブ４２を介し、下側ボックス２２内の空気が外部に排出される。より具体的には、枠体３０の内側から外部に空気が排出される。
【００５２】
連通路５０は、枠体３０の内側と外部空間とを結ぶ連通管５１の内部空間である。連通路５０には、第３バルブ５２が設けられている。第３バルブ５２が開いている状態では、連通路５０によって枠体３０の内側と外部空間とが連通する。第３バルブ５２が閉まっている状態では、枠体３０の内側は外部空間と隔絶する。本実施形態では、第３バルブ５２の開閉状態は、制御装置５４によって制御される。つまり、真空成形機１００は、第３バルブ５２の開閉状態を制御する制御装置５４を備えている。
【００５３】
本実施形態における制御装置５４は、連通路５０に設けられた第３バルブ５２だけでなく、減圧装置４０と上側ボックス２１との間の第１バルブ４１や、減圧装置４０と下側ボックス２２との間の第２バルブ４２の開閉状態も制御する。制御装置５４は、例えば、マイクロコンピュータである。
【００５４】
保持部材６０は、シート１０の外周部分を把持することが可能な環状（例えば四角環状）の部材である。保持部材６０は、シート１０を保持した状態で上下に移動可能である。つまり、保持部材６０は、シート１０を枠体３０に対して（あるいは基材１６に対して）相対的に昇降させる昇降機構として機能する。
【００５５】
上述したように、本実施形態における真空成形機１００は、チャンバー２０内に収容された基材１６を囲む枠体３０と、枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを連通させる連通路５０とを備える。そのため、シート１０と枠体３０とが近付いたときに、減圧状態にある枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを連通させることにより、枠体３０の内側に連通路５０を介して空気を供給することができる。これにより、シート１０と基材１６との間の空間の圧力が高くなるので、シート１０を基材１６とは反対側に（つまり上側に）膨らませることができ、加熱によって軟化したシート１０の垂れを抑制することができる。従って、外観の悪化や貼り付け不良の発生を抑制することができる。
【００５６】
なお、下側ボックス２２と減圧装置４０との間の第２バルブ４２の開閉状態を制御することによっても、枠体３０の内側の圧力を高くする（つまり枠体３０の内側を常圧に戻す）ことは可能である。しかしながら、その場合、短時間で十分に圧力を高くすることは難しく、シート１０の垂れを十分に抑制することは難しい。本実施形態における真空成形機１００では、枠体３０の内側への空気の供給は、減圧状態にある枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを連通させることにより行われるので、短時間で、且つ、簡便に枠体３０の内側の圧力を高くすることができる。
【００５７】
また、本実施形態における真空成形機１００では、枠体３０によって基材１６が囲まれているので、チャンバー２０内の全体ではなく、枠体３０の内側にのみ空気を供給すれば、シート１０の垂れを抑制できる。そのため、供給される空気の量は比較的少なくてよく、シート１０が空気によって過度に冷却されてシート１０の成形性が悪化することを防止できる。さらに、連通路５０を介した空気の供給後、再度減圧装置４０による減圧を行う際にも、短時間で圧力を低くでき、速やかにシート１０の貼り付けを行うことができる。
【００５８】
真空成形機１００は、本実施形態のように、連通路５０に設けられた第３バルブ５２と、第３バルブ５２の開閉状態を制御する制御装置５４とを備えていることが好ましい。第３バルブ５２の開閉状態を制御装置５４で制御することにより、連通路５０の開放および閉塞を簡単に切り替えることができる。
【００５９】
また、本実施形態では、真空成形機１００は、シート１０を枠体３０に対して相対的に昇降させる昇降機構（保持部材６０）を備えており、制御装置５４は、昇降機構である保持部材６０の下降によってシート１０と枠体３０とが所定の距離まで近付いたときに、第３バルブ５２が所定時間開くように制御を行う。少量の空気で効果的にシート１０の垂れを抑制する観点からは、シート１０と枠体３０とが十分に近付いてから第３バルブ５２を開くことが好ましい。具体的には、第３バルブ５２を開くときのシート１０と枠体３０との距離は５０ｍｍ以下であることが好ましく、３０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００６０】
シート１０と枠体３０との距離に関する情報は、例えば、図３に示すようにチャンバー２０内に設けられたセンサ２８によって検出され、制御装置５４は、このセンサ２８の検出結果に基づいて、第３バルブ５２の開閉状態を制御する。つまり、制御装置５４は、センサ２８の検出結果に基づいてシート１０と枠体３０とが所定の距離まで近付いたと判断されたときに、第３バルブ５２が所定時間開くように制御を行う。
【００６１】
センサ２８としては、具体的には、各種の距離センサや近接センサを用いることができる。また、光電管式センサを用いてもよい。センサ２８として光電管式センサを用いる場合、図４に示すように、所定の高さに送信機２８ａとそれに対向する受信機２８ｂとが設置され、送信機２８ａから送信される信号が途絶えたら（つまり受信機２８ｂで受信されなくなったら）、シート１０および保持部材６０が所定の高さに達したと（すなわち送信機２８ａと受信機２８ｂとの間に位置すると）判断される。光電管式センサとしては、例えば、サンクス株式会社製のビームセンサＮＸ５−Ｍ１０ＲＡを用いることができる。
【００６２】
なお、制御装置５４は、シート１０と枠体３０との距離ではなく、保持部材６０の下降（つまりシート１０の下降）を開始してからの経過時間に基づいて第３バルブ５２の開閉状態を制御してもよい。言い換えると、制御装置５４は、昇降機構（ここでは保持部材６０）の動作開始から一定期間経過後に、第３バルブ５２が所定時間開くように制御を行ってもよい。例えば、制御装置５４は、保持部材６０の下降開始から１秒後に第３バルブ５２を開くような制御を行ってもよい。
【００６３】
第３バルブ５２を開く時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。第３バルブ５２を開く時間が１ｍｓｅｃ未満である場合、シート１０の垂れを抑制するのに十分な量の空気を供給できないことがある。一方、第３バルブ５２を開く時間が１００ｍｓｅｃを超える場合、シート１０が膨らみすぎて外観が悪化することがある。また、１００ｍｓｅｃを超える場合、再度減圧を行う際に多くの時間を要するためにシート１０の温度が低下し、成形性が低下するおそれがある。
【００６４】
続いて、上述した真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法を説明する。本実施形態における製造方法は、シート１０および基材１６を用意する準備工程と、チャンバー２０内でシート１０を基材１６に成形しながら貼り付ける貼付工程とを少なくとも包含する。
【００６５】
以下、図５〜図１１を参照しながら、より具体的な説明を行う。図５〜図１１は、真空成形品の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、図５〜図１１では、真空成形機１００の構成要素の一部を省略して示している。
【００６６】
まず、シート１０および基材１６を用意する（準備工程）。シート１０は、既に述べたように、装飾層１と、装飾層１を支持するシート基材（支持層）２とを有する。装飾層１は、例えば、印刷によって形成されたインク層や、金属を蒸着することによって形成された金属層である。装飾層１は、単層である必要はなく、インク層や金属層などが積層された多層構造を有していてもよい。シート基材２は、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレートなどの樹脂材料から形成されている。基材１６は、既に述べたように、樹脂材料から形成されたものであってもよいし、金属材料から形成されたものであってもよく、他の材料から形成されたものであってもよい。基材１６は、公知の手法を用いて作製することができ、例えば、樹脂材料を用いて射出成形により作製することができる。樹脂材料としては、一般的にはＡＢＳ樹脂やＡＥＳ樹脂を用いることが好ましく、耐熱性の点ではナイロンを用いることが好ましい。また、環境対応の点では、オレフィン系リサイクル材やポリエチレンを用いることが好ましい。
【００６７】
次に、シート１０を基材に延ばしながら（つまり成形しながら）貼り付ける（貼付工程）。具体的には、まず、図５に示すように、チャンバー２０内に設けられた枠体３０の内側に基材１６を載置する。基材１６は、より具体的には、下側ボックス２２の底面上に枠体３０に囲まれるように載置される。このとき、枠体３０の頂部は、載置された基材１６の頂部よりも高い位置にある。
【００６８】
次に、図６に示すように、シート１０を保持部材６０に固定する。このとき、シート１０の２つの表面のうちの一方には、接着剤が塗布されている。
【００６９】
続いて、図７に示すように、ヒーター７０を用いてシート１０を加熱する。シート１０は、十分に軟化するように、シート基材２の荷重たわみ温度をＴAとしたとき、（ＴA−４０）℃以上（ＴA＋５０）℃以下の範囲内の温度に加熱されることが好ましく、（ＴA＋３０）℃以上（ＴA＋５０）℃以下の範囲内の温度に加熱されることがより好ましい。また、このとき、チャンバー２０内、すなわち、上側ボックス２１内および下側ボックス２２内を減圧する。
【００７０】
次に、図８に示すように、保持部材６０をシート１０ごと下降させることによって、シート１０と枠体３０とを近付ける。そして、シート１０と枠体３０とが所定の距離まで近付いたときに、図９に示すように、枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを所定時間連通させる。枠体３０の内側と外部空間とが連通することにより、外部空間から枠体３０の内側に空気が供給される。これにより、枠体３０の内側の空間（シート１０と基材１６との間の空間）の圧力が高くなり、図９に示しているように、シート１０は基材１６とは反対側に膨らむ。
【００７１】
その後、シート１０が枠体３０に当接する位置まで降下する（これと相前後して枠体３０の内側と外部空間との連通は終了する）と、減圧が引き続いて行われているため、図１０に示すように、シート１０が基材１６に対して押圧され、基材１６に接合される。この接合の際、シート１０は、基材１６の表面に沿うように成形されながら貼り付けられる。
【００７２】
続いて、シート１０の不要な部分（基材１６からはみ出た部分）を回転刃などの切断手段を用いて切断（トリミング）することにより、図１１に示すように、基材１６およびその表面に貼り付けられた装飾用シート１０から構成される真空成形品１９が完成する。
【００７３】
本実施形態における製造方法では、上述したように、貼付工程が、チャンバー２０内に設けられた枠体３０の内側に基材１６を載置する工程（ａ）と、基材１６が載置されたチャンバー２０内を減圧する工程（ｂ）と、減圧されたチャンバー２０内でシート１０と枠体３０とを近付ける工程（ｃ）とを含んでいる。本実施形態における製造方法の貼付工程は、さらに、シート１０と枠体３０とが所定の距離まで近付いたときに、枠体３０の内側と大気圧にある外部空間とを所定時間連通させる工程（ｄ）を含んでいる。
【００７４】
この工程（ｄ）により、枠体３０の内側に空気を供給して、短時間で、且つ、簡便に、シート１０と基材１６との間の空間の圧力を高くすることができる。従って、シート１０を基材１６とは反対側に（つまり上側に）膨らませることができる。そのため、加熱によって軟化したシート１０の垂れを抑制することができ、外観の悪化を抑制することができる。
【００７５】
また、本実施形態における製造方法では、枠体３０によって基材１６が囲まれているので、チャンバー２０内の全体ではなく、枠体３０の内側にのみ空気を供給すれば、シート１０の垂れを抑制できる。そのため、供給される空気の量は比較的少なくてよく、シート１０が空気によって過度に冷却されてシート１０の成形性が悪化することを防止できる。さらに、工程（ｄ）を行うことによる空気の供給後、再度減圧装置４０による減圧を行う際にも、短時間で圧力を低くでき、速やかにシート１０の貼り付けを行うことができる。
【００７６】
なお、貼付工程は、工程（ｄ）の後に、シート１０に対して枠体３０とは反対側に広がる空間を加圧する工程（ｅ）をさらに含むことが好ましい。このような工程（ｅ）を行うことにより、シート１０を基材１６に対して押圧するための圧力差をより高くすることができるので、いっそう速やかにシート１０の貼り付けを行うことができる。この工程（ｅ）は、例えば、上側ボックス２１内に不図示の圧縮機（コンプレッサ）を用いて圧縮空気を供給することによって行うことができる。
【００７７】
図１２に、貼付工程における減圧開始後の時間とチャンバー２０内の圧力との関係の一例を示す。図１２には、上側ボックス２１内の圧力が実線で示されており、枠体３０の内側の圧力が点線で示されている。
【００７８】
図１２に示されているように、減圧開始後、まず、上側ボックス２１内の圧力および枠体３０の内側の圧力は同じ様に減少する。上側ボックス２１内の圧力および枠体３０の内側の圧力は、具体的には、ゲージ圧（大気圧との差圧）で−９０ｋＰａ〜−１００ｋＰａ程度まで減少する。
【００７９】
次に、シート１０の下降が開始され、シート１０と枠体３０とが所定の距離まで近付いたタイミングで、枠体３０の内側と外部空間との連通が行われることにより、枠体３０の内側の圧力が、上側ボックス２１内の圧力よりも高くなる。このとき、枠体３０の内側の圧力は、具体的には、上側ボックス２１内の圧力よりも０を超え０．１ｋＰａ以下高くなることが好ましい。圧力差が０．１ｋＰａを超えると、シート１０が膨らみすぎ、それによって外観が悪化することがある。
【００８０】
その後、シート１０が枠体３０に対して当接した後に、上側ボックス２１内の圧力が枠体３０の内側の圧力よりも高くなる。これにより、シート１０が基材１６に対して強く押圧され、シート１０の基材１６への接合が速やかに行われる。
【００８１】
以下、図１３を参照しながら、貼付工程をより詳しく説明する。図１３は、貼付工程をより詳細に示すフローチャートである。
【００８２】
真空成形機１００のスイッチをオンすることにより、貼付工程がスタートする。スタート後、まず、減圧装置（典型的には真空ポンプ）４０を駆動する（ステップＳ１）。
【００８３】
次に、減圧（真空引き）が完了したか否かを判定する（ステップＳ２）。この判定は、例えば、上側ボックス２１内および下側ボックス２２内の圧力を検出する複数の圧力センサの検出結果に基づいて行われる。圧力センサによって検出された圧力の値が所定値（例えばー９５ｋＰａ）以下であれば、減圧が完了したと判断される。
【００８４】
減圧が完了するまでは、第１バルブ４１および第２バルブ４２のそれぞれを制御装置５４に記憶されている所定の動作で駆動する（ステップＳ３）。具体的には、第１バルブ４１および第２バルブ４２をそれぞれ所定の速度で目標開度まで開き、その後は、目標開度を維持するように制御する。第１バルブ４１および第２バルブ４２を開く速度および目標開度は、上側ボックス２１内と下側ボックス２２内との圧力差が所定範囲（例えば３ｋＰａ以下）となるように予め設定されている。
【００８５】
減圧が完了するまでは、ステップＳ３を繰り返し実行する。ステップＳ３の開始により、第１バルブ４１および第２バルブ４２の開度が増加し始め、上側ボックス２１内および下側ボックス２２内の圧力が減少する。上側ボックス２１内および下側ボックス２２内の圧力は、具体的には、−９０ｋＰａ〜−１００ｋＰａ程度まで減少する。なお、二回目以降のステップＳ３では、圧力センサの検出結果に基づいて、第１バルブ４１および第２バルブ４２を開く速度や目標開度を調整するようにしてもよい。
【００８６】
減圧が完了すると、ヒーター７０をオンし、ヒーター７０によるシート１０の加熱を開始する（ステップＳ４）。これにより、シート１０の温度が上昇し始める。
【００８７】
次に、シート１０の温度が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。この判定は、シート１０の温度を検出する温度センサ（例えば赤外線温度センサ）の検出結果に基づいて行われる。ここでの「所定値」は、シート１０が十分に軟化するような好ましい成形温度であり、例えばシート基材２がポリカーボネートから形成されている場合、１９０℃程度である。
【００８８】
シート１０の温度が所定値に達するまでは、ステップＳ３と同様に、第１バルブ４１および第２バルブ４２のそれぞれを制御装置５４に記憶されている所定の動作で駆動する（ステップＳ６）。
【００８９】
シート１０の温度が所定値以上になると、ヒーター７０をオフし、ヒーター７０による加熱を終了する（ステップＳ７）。
【００９０】
その後、保持部材６０を所定量降下させ（ステップＳ８）、シート１０の降下を行う。保持部材６０は、例えば、シート１０と枠体３０とが接触するまで降下される。
【００９１】
保持部材６０の降下開始後、所定時間（例えば１秒）経過したか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００９２】
所定時間経過後、第３バルブ５２を所定時間（好ましくは１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下）開く（ステップＳ１０）。これにより、枠体３０の内側に連通路５０を介して外部空間から空気が供給され、枠体３０の内側の圧力が上昇する。また、このとき、第２バルブ４２を介した減圧（真空引き）は継続されているため、供給された空気はすぐに外部に排出され、一時的に上昇した枠体３０の内側の圧力は速やかに低下する。そのため、貼付後にシート１０と基材１６との間に空気が残ってしまうことが防止される。
【００９３】
次に、第１バルブ４１を全閉し（ステップＳ１１）、上側ボックス２１内に圧縮機（コンプレッサ）を用いて圧縮空気を供給する（ステップＳ１２）。これにより上側ボックス２１内の圧力が枠体３０の内側の圧力よりも高くなる。
【００９４】
上側ボックス２１内の圧力を例えば２００ｋＰａ程度まで上昇させた後、貼付を確実に行うために所定時間待機する。このため、圧力上昇後に所定時間（例えば２秒）経過したか否かの判定を行う（ステップＳ１３）。
【００９５】
所定時間経過後、第２バルブ４２を全閉し（ステップＳ１４）、減圧装置４０を停止する（ステップＳ１５）。
【００９６】
その後、上側ボックス２１および下側ボックス２２を大気開放する（ステップＳ１６）。これにより、上側ボックス２１内および下側ボックス２２内の圧力は、大気圧となる。このようにして、貼付工程が終了する。
【００９７】
なお、図１３には、制御装置５４が、保持部材６０の降下開始後の経過時間に基づいて第３バルブ５２の開閉状態を制御する場合のフローチャートを示しており、ステップＳ９では、保持部材６０の降下開始後所定時間経過したか否かを判定している。既に説明したように、制御装置５４は、シート１０と枠体３０との距離（距離に関する情報）に基づいて第３バルブ５２の開閉状態を制御してもよい。その場合、図１４に示すように、ステップＳ９では、シート１０と枠体３０との距離が所定値（例えば５０ｍｍ）以下か否かの判定が行われる。
【００９８】
上述したように、本発明によれば、装飾用シート１０を用いた真空成形において、外観の悪化を抑制することができる。本発明は、種々の装飾用シート１０を用いた真空成形に用いることができる。特に、比較的高温で、且つ、狭い温度範囲で成形を行う必要がある装飾用シート１０を用いる場合に好適に用いられる。
【００９９】
装飾用シート１０を成形するための好ましい温度範囲は、シート基材２を構成する樹脂材料によって異なる。図１５に、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）およびポリカーボネート（ＰＣ）について、動的粘弾性測定により測定される貯蔵弾性率Ｅ’（弾性に相当する）の温度依存性を示す。
【０１００】
装飾用シート１０は、シート基材２の貯蔵弾性率Ｅ’が１００ＭＰａ以下となるような温度で成形を行うことが好ましい。つまり、図１５に示されている弾性曲線は、１００ＭＰａ以下の部分（成形可能領域）が広い温度域にわたっている（つまり傾きが小さい）ほど、また、低温側に位置しているほど、成形がし易いことを意味している。図１５からわかるように、ＰＶＣの成形可能領域が５０℃〜９０℃であるのに対し、ＰＭＭＡの成形可能領域は１２０℃〜１７０℃であり、ＰＣの成形可能領域は１７０℃〜２００℃である。このことからもわかるように、真空成形は、シート基材２がＰＶＣから形成されている場合よりもＰＭＭＡから形成されている場合の方が難しく、ＰＣから形成されている場合はさらに難しい。つまり、本発明は、成形可能領域の下限が比較的高温である材料からシート基材２が形成されている場合に用いる意義が大きく、具体的には、成形可能領域の下限が１５０℃以上である材料（例えばＰＣ）からシート基材２が形成されている場合に用いる意義が大きい。
【０１０１】
従来の真空成形機では、シート１０と基材１６とが所定の距離まで近付いたときにシート１０と基材１６との間の空間の圧力を瞬間的に高くする制御は行われていなかった。これは、シート基材２が成形の容易なＰＶＣから形成されている場合を想定していたためである。これに対し、本発明では、シート基材２が成形の困難なＰＣから形成されている場合であっても、真空成形を好適に行うことができる。
【０１０２】
なお、枠体３０の内側と外部空間とを連通するための構成は、図１に例示したものに限定されない。図１６に、本実施形態における真空成形機１００の他の構成を示す。図１に示した構成では、枠体３０の内側と外部空間とを連通するための連通路５０は、下側ボックス２２内を減圧するための真空経路とは全く独立に設けられている。これに対し、図１６に示す構成では、下側ボックス２２内と減圧装置４０とを連通する連通路４３の一部４３ａが、枠体３０の内側と外部空間とを連通するための連通路５０の一部としても機能する。このような構成を採用しても、枠体３０の内側への空気の供給を行うことができ、シート１０の垂れを抑制することができる。
【０１０３】
また、本実施形態では、保持部材６０が昇降機構として機能する構成、つまり、シート１０を保持部材６０ごと下降させる構成を例示したが、これとは逆に、基材１６および枠体３０を上昇させてもよい。例えば、図１７に示すように、下側ボックス２２内に、基材１６および枠体３０を支持するテーブル（支持台）８０を設け、このテーブル８０ごと基材１６および枠体３０を油圧シリンダ８１により上昇させてもよい。
【０１０４】
さらに、図１などには、枠体３０内に１つの基材１６が載置される構成を例示したが、図１８に示すように、枠体３０内に複数の基材１６を載置してもよい。枠体３０内に複数の基材１６を載置することにより、一回の貼付工程でより多くの真空成形品１９を製造することができるので、製造コストの低減を図ることができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、チャンバー２０がヒーターボックス２３を有する構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１９に示すように、ヒーター７０を上側ボックス２１内に配置し、ヒーターボックス２３を省略してもよい。
【０１０６】
本実施形態における製造方法により製造された真空成形品１９は、美しい外観を有しているので、種々の輸送機器の外装部材として好適に用いられる。例えば、自動二輪車のタンクカバーやフロントフェンダー、テールカウルとして好適に用いられる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明によると、装飾用シートを用いた真空成形において、外観の悪化や貼り付け不良の発生を抑制することができる。
【０１０８】
本発明による真空成形機あるいは真空成形品の製造方法を用いて製造された真空成形品は、美しい外観を有しているので、乗用車、バス、トラック、オートバイ、トラクター、飛行機、モーターボート、土木車両などの種々の輸送機器の外装部材に好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 装飾層
２ シート基材（支持層）
１０ 装飾用シート
１６ 基材
２０ チャンバー
２１ 上側ボックス
２２ 下側ボックス
２３ ヒーターボックス
３０ 枠体
４０ 減圧装置
４１ 第１バルブ
４２ 第２バルブ
５０ 連通路
５１ 連通管
５２ 第３バルブ
５４ 制御装置
６０ 保持部材
７０ 加熱装置（ヒーター）
１００ 真空成形機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装飾用シートを減圧下で基材に貼り付けるための真空成形機であって、
前記基材および前記装飾用シートを収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に収容された前記基材を囲む枠体と、
前記チャンバー内を減圧する減圧装置と、
前記枠体の内側と大気圧にある外部空間とを連通させる連通路と、を備える真空成形機。
【請求項２】
前記連通路に設けられたバルブと、
前記バルブの開閉状態を制御する制御装置と、をさらに備える請求項１に記載の真空成形機。
【請求項３】
前記装飾用シートを前記枠体に対して相対的に昇降させる昇降機構をさらに備え、
前記制御装置は、前記昇降機構によって前記装飾用シートと前記枠体とが所定の距離まで近付いたときに、前記バルブが所定時間開くように制御を行う請求項２に記載の真空成形機。
【請求項４】
前記所定時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下である請求項３に記載の真空成形機。
【請求項５】
前記所定の距離は、５０ｍｍ以下である請求項３または４に記載の真空成形機。
【請求項６】
前記装飾用シートと前記枠体との距離に関する情報を検出するセンサをさらに備え、
前記制御装置は、前記センサの検出結果に基づいて前記バルブの開閉状態を制御する請求項３から５のいずれかに記載の真空成形機。
【請求項７】
前記制御装置は、前記昇降機構の動作開始から一定期間経過後に、前記バルブが所定時間開くように制御を行う請求項３から５のいずれかに記載の真空成形機。
【請求項８】
前記減圧装置は、前記枠体の内側から外部に空気を排出し得る請求項１から７のいずれかに記載の真空成形機。
【請求項９】
装飾用シートおよび基材を用意する準備工程と、
チャンバー内で前記装飾用シートを基材に貼り付ける貼付工程と、を包含する真空成形品の製造方法であって、
前記貼付工程は、
前記チャンバー内に設けられた枠体の内側に前記基材を載置する工程（ａ）と、
前記基材が載置された前記チャンバー内を減圧する工程（ｂ）と、
減圧された前記チャンバー内で前記装飾用シートと前記枠体とを近付ける工程（ｃ）と、
前記装飾用シートと前記枠体とが所定の距離まで近付いたときに、前記枠体の内側と大気圧にある外部空間とを所定時間連通させる工程（ｄ）と、を含む真空成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記所定時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下である請求項９に記載の真空成形品の製造方法。
【請求項１１】
前記貼付工程は、前記工程（ｄ）の後に、前記装飾用シートに対して前記枠体とは反対側に広がる空間を加圧する工程（ｅ）をさらに含む請求項９または１０に記載の真空成形品の製造方法。
【請求項１】
装飾用シートを減圧下で基材に貼り付けるための真空成形機であって、
前記基材および前記装飾用シートを収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に収容された前記基材を囲む枠体と、
前記チャンバー内を減圧する減圧装置と、
前記枠体の内側と大気圧にある外部空間とを連通させる連通路と、を備える真空成形機。
【請求項２】
前記連通路に設けられたバルブと、
前記バルブの開閉状態を制御する制御装置と、をさらに備える請求項１に記載の真空成形機。
【請求項３】
前記装飾用シートを前記枠体に対して相対的に昇降させる昇降機構をさらに備え、
前記制御装置は、前記昇降機構によって前記装飾用シートと前記枠体とが所定の距離まで近付いたときに、前記バルブが所定時間開くように制御を行う請求項２に記載の真空成形機。
【請求項４】
前記所定時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下である請求項３に記載の真空成形機。
【請求項５】
前記所定の距離は、５０ｍｍ以下である請求項３または４に記載の真空成形機。
【請求項６】
前記装飾用シートと前記枠体との距離に関する情報を検出するセンサをさらに備え、
前記制御装置は、前記センサの検出結果に基づいて前記バルブの開閉状態を制御する請求項３から５のいずれかに記載の真空成形機。
【請求項７】
前記制御装置は、前記昇降機構の動作開始から一定期間経過後に、前記バルブが所定時間開くように制御を行う請求項３から５のいずれかに記載の真空成形機。
【請求項８】
前記減圧装置は、前記枠体の内側から外部に空気を排出し得る請求項１から７のいずれかに記載の真空成形機。
【請求項９】
装飾用シートおよび基材を用意する準備工程と、
チャンバー内で前記装飾用シートを基材に貼り付ける貼付工程と、を包含する真空成形品の製造方法であって、
前記貼付工程は、
前記チャンバー内に設けられた枠体の内側に前記基材を載置する工程（ａ）と、
前記基材が載置された前記チャンバー内を減圧する工程（ｂ）と、
減圧された前記チャンバー内で前記装飾用シートと前記枠体とを近付ける工程（ｃ）と、
前記装飾用シートと前記枠体とが所定の距離まで近付いたときに、前記枠体の内側と大気圧にある外部空間とを所定時間連通させる工程（ｄ）と、を含む真空成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記所定時間は、１ｍｓｅｃ以上１００ｍｓｅｃ以下である請求項９に記載の真空成形品の製造方法。
【請求項１１】
前記貼付工程は、前記工程（ｄ）の後に、前記装飾用シートに対して前記枠体とは反対側に広がる空間を加圧する工程（ｅ）をさらに含む請求項９または１０に記載の真空成形品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１０−１６７７７４（Ｐ２０１０−１６７７７４Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８５１７３（Ｐ２００９−２８５１７３）
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]