JP2010167773A - 真空成形機および真空成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【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は、装飾用シート１０を保持する保持部材２０と、装飾用シート１０および保持部材２０によって互いに区画される上側ボックス２２および下側ボックス２４と、上側ボックス２２内および下側ボックス２４内を減圧する減圧装置２６と、上側ボックス２２内の減圧状態を調整するための第１バルブ２７ａと、下側ボックス２４内の減圧状態を調整するための第２バルブ２７ｂと、装飾用シート１０を加熱する加熱装置２８と、装飾用シート１０の温度に関する情報である温度情報を取得する温度情報取得装置３２と、減圧装置２６の駆動時に、温度情報に基づいて第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの開閉動作を制御する制御装置４０とを備える。
【選択図】図１

Description

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。

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。

装飾用シートの一例を図１７に示す。図１７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。

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。

図１８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。

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。

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。

まず、図１８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。

次に、図１９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。

続いて、図２０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。

その後、図２１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。

次に、図２２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。

続いて、図２３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。

なお、このとき、図２４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。

最後に、図２５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。

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。

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。

特開２００６−７４２２号公報 特開昭６３−２１４４２４号公報

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２１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の貼り付け位置がずれることにより、外観が悪化する（例えば装飾層１の模様がずれる）ことがある。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。

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。

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、前記装飾用シートを保持する保持部材と、前記装飾用シートおよび前記保持部材によって互いに区画される上側ボックスおよび下側ボックスと、前記上側ボックス内および前記下側ボックス内を減圧する減圧装置と、前記上側ボックス内の減圧状態を調整するための第１バルブと、前記下側ボックス内の減圧状態を調整するための第２バルブと、前記装飾用シートを加熱する加熱装置と、前記装飾用シートの温度に関する情報である温度情報を取得する温度情報取得装置と、前記減圧装置の駆動時に、前記温度情報に基づいて前記第１バルブおよび前記第２バルブの開閉動作を制御する制御装置と、を備える。

ある好適な実施形態において、前記温度情報取得装置は、前記装飾用シートの温度を検出する温度センサである。

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、前記上側ボックス内および前記下側ボックス内の圧力に関する情報である圧力情報を取得する圧力情報取得装置をさらに備え、前記制御装置は、前記減圧装置の駆動時に、前記温度情報および前記圧力情報に基づいて前記第１バルブおよび前記第２バルブの開閉動作を制御する。

ある好適な実施形態において、前記圧力情報取得装置は、前記上側ボックス内および前記下側ボックス内の圧力を検出する複数の圧力センサである。

ある好適な実施形態において、前記制御装置は、前記下側ボックス内の圧力が前記上側ボックス内の圧力よりも高くなるような第１の制御を実行することができ、前記制御装置は、前記減圧装置による減圧によって前記上側ボックス内および前記下側ボックス内の圧力の少なくとも一方が所定の圧力よりも小さくなった後であって、前記加熱装置による加熱によって前記装飾用シートの温度が所定の第１の温度に達した時またはそれ以前に前記第１の制御を開始し、さらに、前記装飾用シートの温度が前記第１の温度よりも高い所定の第２の温度に達するまで前記第１の制御を続行する。

ある好適な実施形態において、前記制御装置は、前記第１バルブの開度を前記第１の制御の開始前よりも大きくするこことおよび／または前記第２バルブの開度を前記第１の制御の開始前よりも小さくすることによって、前記第１の制御を実行する。

ある好適な実施形態において、前記制御装置は、前記下側ボックス内の圧力が前記上側ボックス内の圧力よりも０．０５ｋＰａ以上０．３ｋＰａ以下高くなるように前記第１の制御を実行する。

ある好適な実施形態において、前記制御装置は、前記減圧装置による減圧の開始後から前記第１の制御が開始されるまで、前記上側ボックス内の圧力と前記下側ボックス内の圧力との差が所定値以下となるような第２の制御を実行する。

ある好適な実施形態において、前記制御装置は、前記上側ボックス内の圧力と前記下側ボックス内の圧力との差が３ｋＰａ以下となるように前記第２の制御を実行する。

ある好適な実施形態において、前記装飾用シートは、装飾層と、前記装飾層を支持するシート基材とを含み、前記第１の温度は、示差熱分析法により測定される前記シート基材のガラス転移温度をＴｇ℃としたとき、２０℃以上（Ｔｇ＋２０）℃以下であるか、または、ＩＳＯ６７２１に規定される動的粘弾性測定により測定される前記シート基材の貯蔵弾性率をＥ’としたとき、Ｅ’が１０ｋＰａとなる温度以上でＥ’が１００ＭＰａとなる温度以下である。

ある好適な実施形態において、前記制御装置は、前記第１の制御の終了後、前記上側ボックス内の圧力が前記下側ボックス内の圧力よりも高くなるような第３の制御を実行する。

ある好適な実施形態において、前記装飾用シートは、装飾層と、前記装飾層を支持するシート基材とを含み、前記第２の温度は、示差熱分析法により測定される前記シート基材のガラス転移温度をＴｇ℃としたとき、（Ｔｇ＋２５）℃以上（Ｔｇ＋７０）℃以下である。

ある好適な実施形態において、前記第１バルブおよび前記第２バルブのそれぞれは、モーターバルブである。

本発明による真空成形品の製造方法は、装飾用シートを用意するシート準備工程と、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、前記装飾用シートを加熱する加熱工程と、前記装飾用シートおよび前記基材の間の第１の空間と、前記装飾用シートに対して前記第１の空間とは反対側に広がる第２の空間とを減圧する減圧工程と、を含み、前記貼付工程は、さらに、前記装飾用シートの温度に関する情報である温度情報を取得する温度情報取得工程を含み、前記減圧工程は、前記温度情報取得工程において取得された温度情報に基づいて、前記第１の空間の減圧状態と前記第２の空間の減圧状態とを個別に調整するように実行される。

ある好適な実施形態において、前記温度情報取得工程では、前記装飾用シートの温度が検出される。

ある好適な実施形態において、前記貼付工程は、さらに、前記第１の空間の圧力および前記第２の空間の圧力に関する情報である圧力情報を取得する圧力情報取得工程を含み、前記減圧工程は、前記温度情報取得工程において取得された温度情報および前記圧力情報取得工程において取得された圧力情報に基づいて、前記第１の空間の減圧状態と前記第２の空間の減圧状態とを個別に調整するように実行される。

ある好適な実施形態において、前記圧力情報取得工程では、前記第１の空間の圧力および前記第２の空間の圧力が検出される。

ある好適な実施形態において、前記減圧工程は、前記第１の空間の圧力が前記第２の空間の圧力よりも高くなるように前記第１の空間の減圧状態と前記第２の空間の減圧状態とを調整する第１調整工程を含み、前記第１調整工程は、前記減圧工程の開始によって前記第１の空間の圧力および前記第２の空間の圧力の少なくとも一方が所定の圧力よりも小さくなった後であって、前記加熱工程の開始によって前記装飾用シートの温度が所定の第１の温度に達した時またはそれ以前に開始され、さらに、前記装飾用シートの温度が前記第１の温度よりも高い所定の第２の温度に達するまで続行される。

ある好適な実施形態において、前記第１調整工程は、前記第１の空間の圧力が前記第２の空間の圧力よりも０．０５ｋＰａ以上０．３ｋＰａ以下高くなるように実行される。

ある好適な実施形態において、前記減圧工程は、前記減圧工程の開始後から前記第１調整工程が開始されるまで、前記第１の空間の圧力と前記第２の空間の圧力との差が所定値以下となるように前記第１の空間の減圧状態と前記第２の空間の減圧状態とを調整する第２調整工程を含む。

ある好適な実施形態において、前記第２調整工程は、前記第１の空間の圧力と前記第２の空間の圧力との差が３ｋＰａ以下となるように実行される。

ある好適な実施形態において、前記装飾用シートは、装飾層と、前記装飾層を支持するシート基材とを含み、前記第１の温度は、示差熱分析法により測定される前記シート基材のガラス転移温度をＴｇ℃としたとき、２０℃以上（Ｔｇ＋２０）℃以下である。

ある好適な実施形態において、前記装飾用シートは、装飾層と、前記装飾層を支持するシート基材とを含み、前記第２の温度は、示差熱分析法により測定される前記シート基材のガラス転移温度をＴｇ℃としたとき、（Ｔｇ＋２５）℃以上（Ｔｇ＋７０）℃以下である。

本発明による真空成形機は、装飾用シートの温度に関する情報である温度情報を取得する温度情報取得装置を備える。本発明による真空成形機は、さらに、減圧装置の駆動時に、温度情報取得装置によって取得された温度情報に基づいて第１バルブおよび第２バルブの開閉動作を制御する制御装置を備える。従って、装飾用シートの温度に応じて、第１バルブおよび第２バルブの開閉動作を制御し、それによって、上側ボックス内の圧力および下側ボックス内の圧力を個別に調整することができる。そのため、装飾用シートの垂れに起因する外観の悪化の発生を抑制することができる。また、上側ボックス内の圧力および下側ボックス内の圧力は個別に調整され得るので、上側ボックスの容積と下側ボックスの容積とが互いに異なっていてもよい。つまり、上側ボックスの容積と下側ボックスの容積とを同じにする必要がない。そのため、真空成形機全体を小型化することができる。また、上側ボックスと下側ボックスのそれぞれに対応するような別個の減圧装置を設ける必要がない（減圧装置は例えばただ１つの真空ポンプであってよい）ので、さらなる小型化を図ることができる。

装飾用シートの温度は、温度情報取得装置によって取得された温度情報に基づいて決定される。温度情報取得装置は、例えば、装飾用シートの温度を検出する温度センサである。

本発明による真空成形機は、上側ボックス内および下側ボックス内の圧力に関する情報である圧力情報を取得する圧力情報取得装置をさらに備えることが好ましい。制御装置が、減圧装置の駆動時に、温度情報だけでなく圧力情報にも基づいて第１バルブおよび第２バルブの開閉動作を制御することにより、上側ボックス内および下側ボックス内の実際の圧力に応じて、第１バルブおよび第２バルブの開閉動作を制御することができる。そのため、上側ボックス内の圧力および下側ボックス内の圧力の調整をより好適に行うことができるので、装飾用シートの垂れに起因する外観の悪化の発生をより確実に抑制することができる。

上側ボックス内および下側ボックス内の圧力は、圧力情報取得装置によって取得された圧力情報に基づいて決定される。圧力情報取得装置は、例えば、上側ボックス内および下側ボックス内の圧力を検出する複数の圧力センサである。

制御装置は、典型的には、下側ボックス内の圧力が上側ボックス内の圧力よりも高くなるような第１の制御を実行することができる。下側ボックス内の圧力を上側ボックス内の圧力よりも高くすることにより、加熱によって軟化した装飾用シートを水平に近い状態に保つことができるので、装飾用シートの垂れを抑制することができる。この第１の制御は、上側ボックス内および下側ボックス内の圧力の少なくとも一方が所定の圧力よりも小さくなった後であって、装飾用シートの温度が所定の第１の温度に達した時またはそれ以前に開始され、装飾用シートの温度が第１の温度よりも高い所定の第２の温度に達するまで続行されることが好ましい。上側ボックス内および／または下側ボックス内の圧力が十分に小さくなった後に第１の制御を開始することにより、上側ボックス内と下側ボックス内とでの圧力差を適切に設定することが容易となる。

制御装置は、第１バルブの開度を第１の制御の開始前よりも大きくすることによって第１の制御を実行してもよいし、第２バルブの開度を第１の制御の開始前よりも小さくすることによって第１の制御を実行してもよい。あるいは、制御装置は、第１バルブの開度を第１の制御の開始前よりも大きくするとともに第２バルブの開度を第１の制御の開始前よりも小さくすることによって第１の制御を実行してもよい。

上記第１の温度は、真空成形に最適な温度よりも幾分低い温度である。示差熱分析法により測定されるシート基材のガラス転移温度をＴｇ℃としたとき、第１の温度は、例えば２０℃以上（Ｔｇ＋２０）℃以下である。あるいは、ＩＳＯ６７２１に規定される動的粘弾性測定により測定されるシート基材の貯蔵弾性率をＥ’としたとき、第１の温度は、Ｅ’が１０ｋＰａとなる温度以上でＥ’が１００ＭＰａとなる温度以下である。

制御装置は、下側ボックス内の圧力が上側ボックス内の圧力よりも０．０５ｋＰａ以上０．３ｋＰａ以下高くなるように第１の制御を実行することが好ましい。下側ボックスと上側ボックスとの圧力差が０．０５ｋＰａ未満であると、装飾用シートの垂れを十分に抑制できないことがある。また、圧力差が０．３ｋＰａを超えると、装飾用シートが膨れ、それによって外観が悪化することがある。

制御装置は、減圧装置による減圧の開始後から第１の制御が開始されるまで、上側ボックス内の圧力と下側ボックス内の圧力との差ができるだけ小さく、つまり、所定値以下となるような第２の制御を実行することが好ましい。

具体的には、制御装置は、上側ボックス内の圧力と下側ボックス内の圧力との差が３ｋＰａ以下となるように第２の制御を実行することが好ましい。圧力差を３ｋＰａ以下とすることによって、圧力差に起因する脈動を十分に抑制することができる。

さらに、制御装置は、第１の制御の終了後、上側ボックス内の圧力が下側ボックス内の圧力よりも高くなるような第３の制御を実行することが好ましい。上側ボックス内の圧力を下側ボックス内の圧力よりも高くすることにより、装飾用シートを基材に対して強く押圧することができる。

上記第２の温度は、真空成形に最適な温度である。第２の温度は、例えば、（Ｔｇ＋２５）℃以上（Ｔｇ＋７０）℃である。

第１バルブおよび第２バルブのそれぞれは、モーターによって開閉されるタイプのバルブ（モーターバルブ）であることが好ましい。第１バルブおよび第２バルブがモーターバルブであることにより、上側ボックス内および下側ボックス内の圧力を精度良く調整することができる。

本発明による真空成形品の製造方法では、装飾用シートを基材に貼り付ける貼付工程が、装飾用シートを加熱する加熱工程と、装飾用シートおよび基材の間の第１の空間と、装飾用シートに対して第１の空間とは反対側に広がる第２の空間とを減圧する減圧工程とを含んでいる。貼付工程は、さらに、装飾用シートの温度に関する情報である温度情報を取得する温度情報取得工程を含んでいる。本発明による真空成形品の製造方法における減圧工程は、温度情報取得工程において取得された温度情報に基づいて、第１の空間の減圧状態と第２の空間の減圧状態とを個別に調整するように実行される。そのため、装飾用シートの垂れに起因する外観の悪化の発生を抑制することができる。

装飾用シートの温度は、温度情報取得工程において取得された温度情報に基づいて決定される。温度情報取得工程では、例えば、装飾用シートの温度が検出される。

貼付工程は、さらに、第１の空間の圧力および第２の空間の圧力に関する情報である圧力情報を取得する圧力情報取得工程を含むことが好ましい。減圧工程が、温度情報だけでなく圧力情報にも基づいて、第１の空間の減圧状態と第２の空間の減圧状態とを個別に調整するように実行されることにより、装飾用シートの垂れに起因する外観の悪化の発生をより確実に抑制することができる。

第１の空間の圧力および第２の空間の圧力は、圧力情報取得工程において取得された圧力情報に基づいて決定される。圧力情報取得工程では、例えば、第１の空間の圧力および第２の空間の圧力が検出される。

減圧工程は、典型的には、第１の空間の圧力が第２の空間の圧力よりも高くなるように第１の空間の減圧状態と第２の空間の減圧状態とを調整する第１調整工程を含む。第１の空間の圧力を第２の空間の圧力よりも高くすることにより、加熱によって軟化した装飾用シートを水平に近い状態に保つことができるので、装飾用シートの垂れを抑制することができる。この第１調整工程は、第１の空間の圧力および第２の空間の圧力の少なくとも一方が所定の圧力よりも小さくなった後であって、装飾用シートの温度が所定の第１の温度に達した時またはそれ以前に開始され、装飾用シートの温度が第１の温度よりも高い所定の第２の温度に達するまで続行されることが好ましい。第１の空間および／または第２の空間の圧力が十分に小さくなった後に第１調整工程を開始することにより、第１の空間と第２の空間とでの圧力差を適切に設定することが容易となる。

上記第１の温度は、真空成形に最適な温度よりも幾分低い温度である。示差熱分析法により測定されるシート基材のガラス転移温度をＴｇ℃としたとき、第１の温度は、例えば２０℃以上（Ｔｇ＋２０）℃以下である。あるいは、ＩＳＯ６７２１に規定される動的粘弾性測定により測定されるシート基材の貯蔵弾性率をＥ’としたとき、第１の温度は、Ｅ’が１０ｋＰａとなる温度以上でＥ’が１００ＭＰａとなる温度以下である。

第１調整工程は、第１の空間の圧力が第２の空間の圧力よりも０．０５ｋＰａ以上０．３ｋＰａ以下高くなるように実行されることが好ましい。第１の空間と第２の空間との圧力差が０．０５ｋＰａ未満であると、装飾用シートの垂れを十分に抑制できないことがある。また、圧力差が０．３ｋＰａを超えると、装飾用シートが膨れ、それによって外観が悪化することがある。

減圧工程は、減圧工程の開始後から第１調整工程が開始されるまで、第１の空間の圧力と第２の空間の圧力との差ができるだけ小さく、つまり、所定値以下となるように第１の空間の減圧状態と第２の空間の減圧状態とを調整する第２調整工程を含むことが好ましい。

具体的には、前記第２調製工程は、第１の空間の圧力と前記第２の空間の圧力との差が３ｋＰａ以下となるように実行されることが好ましい。圧力差を３ｋＰａとすることによって、圧力差に起因する脈動を十分に抑制することができる。

上記第２の温度は、真空成形に最適な温度である。第２の温度は、例えば、（Ｔｇ＋２５）℃以上（Ｔｇ＋７０）℃以下である。

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。

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。 真空成形機１００が備える制御装置、第１圧力センサ、第２圧力センサ、大気圧センサ、温度センサ、第１バルブおよび第２バルブを模式的に示すブロック図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法における貼付工程を示すフローチャートである。 貼付工程におけるタイミングチャートの一例である。 真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法における貼付工程を示すフローチャートである。 貼付工程におけるタイミングチャートの一例である。 真空成形機１００を用いた真空成形品の製造方法における貼付工程を示すフローチャートである。 貼付工程におけるタイミングチャートの一例である。 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。 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。 装飾用シート１０の一例を示す図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

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。

装飾用シート１０は、図１７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。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。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。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。

本実施形態における真空成形機１００は、図１に示すように、シート１０を保持する保持部材２０と、シート１０および保持部材２０によって互いに区画される上側ボックス２２および下側ボックス２４とを備えている。

保持部材２０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。上側ボックス２２は、その底面が開口している。これに対し、下側ボックス２４は、その上面が開口している。下側ボックス２４の底面上に、基材１６が載置される。なお、本実施形態では、下側ボックス２４の内部には、基材１６を包囲するように設けられた枠体２５が設けられているが、この枠体２５を省略してもよい。

また、真空成形機１００は、上側ボックス２２内および下側ボックス２４内を減圧する減圧装置２６と、上側ボックス２２内の減圧状態を調整するための第１バルブ２７ａと、下側ボックス２４内の減圧状態を調整するための第２バルブ２７ｂと、シート１０を加熱する加熱装置（ヒーター）２８とを備えている。

減圧装置２６は、典型的には、真空ポンプである。第１バルブ２７ａは、上側ボックス２２と減圧装置２６との間に設けられている。第２バルブ２７ｂは、下側ボックス２４と減圧装置２６との間に設けられている。

ヒーター２８は、例えば、遠赤外線ヒーターである。本実施形態では、ヒーター２８を収容するためのヒーターボックス２９が下側ボックス２４に隣接するように設けられている。ヒーター２８は、シート１０を加熱する際に下側ボックス２４内に導入される。

真空成形機１００は、さらに、上側ボックス２２内および下側ボックス２４内の圧力に関する情報である圧力情報を取得する圧力情報取得装置と、シート１０の温度に関する情報である温度情報を取得する温度情報取得装置と、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの開閉動作を制御する制御装置４０とを備える。

本実施形態における圧力情報取得装置は、上側ボックス２２内および下側ボックス２４内の圧力を検出する複数の圧力センサ３１ａおよび３１ｂである。複数の圧力センサ３１ａおよび３１ｂは、具体的には、上側ボックス２２内の圧力を検出する第１圧力センサ３１ａと、下側ボックス２４内の圧力を検出する第２圧力センサ３１ｂである。第１圧力センサ３１ａは、上側ボックス２２に取り付けられており、第２圧力センサ３１ｂは、下側ボックス２４に取り付けられている。

また、本実施形態における温度情報取得装置は、シート１０の温度を検出する温度センサ３２である。温度センサ３２は、例えば、非接触で温度測定が可能な赤外線温度センサである。温度センサ３２は、上側ボックス２２内に設けられている。

本実施形態における真空成形機１００は、さらに、大気圧を検出するための大気圧センサ３３を備える。図１では、大気圧センサ３３は下側ボックス２４の外側に取り付けられているが、大気圧センサ３３を取り付ける箇所はこれに限定されるものではない。

制御装置４０は、減圧装置２６の駆動時に、圧力情報取得装置によって取得された圧力情報および温度情報取得装置によって取得された温度情報に基づいて、すなわち、複数の圧力センサ３１ａ、３１ｂおよび温度センサ３２の検出結果に基づいて、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの開閉動作を制御する。図２は、制御装置４０、圧力センサ３１ａ、３１ｂ、大気圧センサ３３、温度センサ３２、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂを模式的に示すブロック図である。

図２に示すように、第１圧力センサ３１ａ、第２圧力センサ３１ｂ、大気圧センサ３３および温度センサ３２は、それぞれ上側ボックス２２内の圧力、下側ボックス２４内の圧力、大気圧およびシート１０の温度を検出し、検出結果に応じた信号を出力する。制御装置４０は、第１圧力センサ３１ａ、第２圧力センサ３１ｂ、大気圧センサ３３および温度センサ３２から検出信号を受け取り、それらの信号によって示される圧力・温度の大きさに応じて、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの開度を変化させる。制御装置４０は、例えば、マイクロコンピュータである。

上述したように、本実施形態における真空成形機１００は、複数の圧力センサ３１ａ、３１ｂおよび温度センサ３２を備え、さらに、減圧装置２６の駆動時にこれらの圧力センサ３１ａ、３１ｂおよび温度センサ３２の検出結果に基づいて第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの開閉動作を制御する制御装置４０を備える。従って、上側ボックス２２内および下側ボックス２４内の実際の圧力とシート１０の温度とに応じて、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの開閉動作を制御し、それによって、上側ボックス２２内の圧力および下側ボックス２４内の圧力を個別に調整することができる。そのため、後述するように、シート１０の垂れに起因する外観の悪化を抑制することができる。

また、本実施形態における真空成形機１００では、上側ボックス２２内の圧力および下側ボックス２４内の圧力が個別に調整され得るので、上側ボックス２２の容積と下側ボックス２４の容積とが互いに異なっていてもよい。つまり、上側ボックス２２の容積と下側ボックス２４の容積とを同じにする必要がない。そのため、真空成形機１００全体を小型化することができる。また、上側ボックス２２と下側ボックス２４のそれぞれに対応するような別個の減圧装置を設ける必要がない（減圧装置２６は例えばただ１つの真空ポンプであってよい）ので、さらなる小型化を図ることができる。

制御装置４０は、具体的には、下側ボックス２４内の圧力が上側ボックス２２内の圧力よりも高くなるような制御（以下「第１の制御」と呼ぶ。）を実行することができる。下側ボックス２４内の圧力を上側ボックス２２内の圧力よりも高くすることにより、加熱によって軟化したシート１０を水平に近い状態に保つことができるので、シート１０の垂れを抑制することができる。

この第１の制御は、上側ボックス２２内および下側ボックス２４内の圧力の少なくとも一方（好ましくは両方）が所定の圧力Ｐ₁よりも小さくなった後であって、シート１０の温度が所定の温度（以下では「第１の温度」と呼ぶ。）Ｔ₁に達した時またはそれ以前に開始される。上側ボックス２２内および／または下側ボックス２４内の圧力が十分に小さくなった後に第１の制御を開始することにより、上側ボックス２２内と下側ボックス２４内とでの圧力差を適切に設定することが容易となる。これに対し、上側ボックス２２内および下側ボックス２４内の圧力が十分に小さくなる前に第１の制御を開始すると、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの開度を変化させることによって微小な圧力差を生み出すことが難しいことがある。また、第１の制御は、シート１０の温度が第１の温度Ｔ₁よりも高い所定の温度（以下「第２の温度」と呼ぶ。）Ｔ₂に達するまで続行される。

制御装置４０は、第１バルブ２７ａの開度を第１の制御の開始前よりも大きくすることによって第１の制御を実行してもよいし、第２バルブ２７ｂの開度を第１の制御の開始前よりも小さくすることによって第１の制御を実行してもよい。あるいは、制御装置４０は、第１バルブ２７ａの開度を第１の制御の開始前よりも大きくするとともに第２バルブ２７ｂの開度を第１の制御の開始前よりも小さくすることによって第１の制御を実行してもよい。

上記第１の温度Ｔ₁は、真空成形に最適な温度よりも幾分低い温度である。示差熱分析法（ＤＴＡ法）により測定されるシート基材２のガラス転移温度をＴｇ℃としたとき、第１の温度Ｔ₁は、例えば２０℃以上（Ｔｇ＋２０）℃以下である。あるいは、シート基材２の貯蔵弾性率をＥ’としたとき、第１の温度Ｔ₁は、Ｅ’が１０ｋＰａとなる温度以上でＥ’が１００ＭＰａとなる温度以下である。貯蔵弾性率Ｅ’は、ＩＳＯ６７２１に規定される動的粘弾性測定により測定される。

また、上記第２の温度Ｔ₂は、真空成形に最適な温度である。第２の温度Ｔ₂は、例えば（Ｔｇ＋２５）℃以上（Ｔｇ＋７０）℃以下である。シート１０の温度が真空成形に最適な温度である第２の温度Ｔ₂に達するまで第１の制御が続行されることにより、外観の悪化をより確実に抑制することができる。

また、上記所定の圧力Ｐ₁は、上側ボックス２２内と下側ボックス２４内とでの圧力差を適切（例えば後述するような０．０５ｋＰａ〜０．３ｋＰａ）に設定することが容易となるような圧力であり、具体的には、−９０ｋＰａ以下であることが好ましい。圧力Ｐ₁が−９０ｋＰａよりも大きい場合、圧力差が大きくなってシート１０が変形してしまうことがある。また、圧力Ｐ₁が−９９ｋＰａ未満の場合、減圧に要する時間が長くなりすぎることがあるので、製造工程の短時間化という観点からは、圧力Ｐ₁は−９９ｋＰａ以上であることが好ましい。勿論、時間に対する要請が厳しくない場合には、圧力Ｐ₁は−９９ｋＰａ未満であってもよい。また、圧力Ｐ₁は、必ずしも減圧完了時の圧力である必要はなく、減圧完了前の圧力であってもよい。

制御装置４０は、下側ボックス２４内の圧力が上側ボックス２２内の圧力よりも０．０５ｋＰａ以上０．３ｋＰａ以下高くなるように第１の制御を実行することが好ましい。下側ボックス２４と上側ボックス２２との圧力差が０．０５ｋＰａ未満であると、シート１０の垂れを十分に抑制できないことがある。また、圧力差が０．３ｋＰａを超えると、シート１０が膨れ、それによって外観が悪化することがある。

また、制御装置４０は、減圧装置２６による減圧の開始後から第１の制御が開始されるまで、上側ボックス２２内の圧力と下側ボックス２４内の圧力との差ができるだけ小さく、つまり、所定値以下となるような制御（以下では「第２の制御」と呼ぶ。）を実行することが好ましい。具体的には、制御装置４０は、上側ボックス２２内の圧力と下側ボックス２４内の圧力との差が３ｋＰａ以下となるように第２の制御を実行することが好ましい。圧力差を３ｋＰａ以下とすることにより、圧力差に起因する脈動を十分に抑制することができる。

さらに、制御装置４０は、第１の制御の終了後（つまりシート１０の温度が第２の温度Ｔ₂以上であるとき）、上側ボックス２２内の圧力が下側ボックス２４内の圧力よりも高くなるような制御（以下では「第３の制御」と呼ぶ。）を実行することが好ましい。上側ボックス２２内の圧力を下側ボックス２４内の圧力よりも高くすることにより、シート１０を基材１６に対して強く押圧することができる。

第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂのそれぞれは、モーターによって開閉されるタイプのバルブ（モーターバルブ）であることが好ましい。モーターバルブは、弁体と、弁体を回動させるモーターとを備えており、モーターによって弁体の角度を調整することにより、バルブ開度を変化させることができる。第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂがモーターバルブであることにより、上側ボックス２２内および下側ボックス２４内の圧力を簡単に精度良く調整することができる。勿論、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂはモーターバルブに限定されるものではなく、任意のバルブ開度を実現し得るバルブであればよい。例えば、ソレノイドバルブや油圧バルブ、空気圧バルブを用いてもよい。なお、従来の真空成形機では、圧力センサや温度センサの検出結果に基づく圧力制御を行わないため、中間的な開度を実現することができないオンオフバルブが用いられていた。

なお、本実施形態では、圧力情報取得装置として、上側ボックス２２内および下側ボックス２４内の圧力を検出する複数の圧力センサ３１ａおよび３１ｂを例示しているが、圧力情報取得装置は、上側ボックス２２内および下側ボックス２４内の圧力に関する情報を取得し得るものであればよく、ここで例示したものには限定されない。つまり、必ずしも上側ボックス２２内および下側ボックス２４内の圧力を直接検出する必要はない。例えば、上側ボックス２２と第１バルブ２７ａとの間の流路および下側ボックス２４と第２バルブ２７ｂとの間の流路のそれぞれに圧力センサを設けてもよい。このような位置に配置された圧力センサによって検出される圧力の値は、上側ボックス２２内の圧力値および下側ボックス２４内の圧力値にほぼ等しいので、これらの圧力センサは、圧力情報取得装置として好適に機能し得る。

また、本実施形態では、温度情報取得装置として、シート１０の温度を検出する温度センサ３２を例示しているが、温度情報取得装置は、シート１０の温度に関する情報を取得し得るものであればよく、ここで例示したものに限定されない。つまり、必ずしもシート１０の温度を直接検出する必要はない。例えば、上側ボックス２２内および下側ボックス２４内の空間の温度を測定する温度センサ（例えば熱電対のような接触式の温度センサ）を設け、この温度センサによって測定された温度から、シート１０の温度を推定してもよい。あるいは、ヒーター２８による加熱開始後の経過時間から、シート１０の温度を推定してもよい。つまり、加熱開始後の経過時間を温度情報として用いてもよい。この場合の温度情報取得装置は、例えば、加熱開始後の経過時間を測定するタイマーである。制御装置４０としてマイクロコンピュータを用いる場合、このタイマーはマイクロコンピュータに内蔵されていてもよい。

また、必ずしも圧力情報取得装置を設ける必要もない。圧力情報取得装置を省略し、制御装置４０が、温度情報取得装置によって取得された温度情報のみに基づいて第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの開閉動作を制御してもよい。少なくとも温度情報に基づいて制御が行われれば、上側ボックス２２内の圧力および下側ボックス２４内の圧力を個別に調整することができるので、外観の悪化を抑制することができる。なお、より確実に外観の悪化を抑制するためには、本実施形態のように、制御装置４０が、温度情報だけでなく圧力情報にも基づいて第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの開閉動作を制御することが好ましい。

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、装飾用シート１０を用意するシート準備工程と、装飾用シート１０を基材１６に貼り付ける貼付工程とを少なくとも包含する。以下、図３〜図８を参照しながら、より具体的な説明を行う。図３〜図８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３〜図８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。

まず、図３に示すように、基材１６を用意し、この基材１６を下側ボックス２４内に配置する。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。

次に、図４に示すように、装飾用シート１０を用意し（シート準備工程）、このシート１０を保持部材２０に固定する。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。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。

続いて、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、下側ボックス２４内および上側ボックス２２内を減圧する。つまり、シート１０および基材１６の間の第１の空間（以下では「下側空間」と呼ぶ。）と、シート１０に対して下側空間とは反対側に広がる第２の空間（以下では「上側空間」と呼ぶ。）とを減圧する（減圧工程）。また、このとき、ヒーター２８を用いてシート１０を加熱する（加熱工程）。

次に、図６に示すように、シート１０を枠体２５に当接する位置まで降下させた後、図７に示すように、シート１０を基材１６に接合する。この接合の際、シート１０は、基材１６の表面に沿うように延ばされながら貼り付けられる。

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８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。

本実施形態における製造方法では、図５〜図７に示した工程において、温度センサ３２によるシート１０の温度の検出や、第１圧力センサ３１ａおよび第２圧力センサ３１ｂによる圧力の検出が行われる。つまり、貼付工程が、加熱工程および減圧工程に加えて、シート１０の温度に関する情報である温度情報を取得する温度情報取得工程と、下側空間の圧力および上側空間の圧力に関する情報である圧力情報を取得する圧力情報取得工程とを含んでいる。

そして、本実施形態における減圧工程は、温度情報取得工程において取得された温度情報と、圧力情報取得工程において取得された圧力情報とに基づいて、下側空間の減圧状態と上側空間の減圧状態とを個別に調整するように実行される。そのため、シート１０の垂れに起因する外観の悪化を抑制することができる。

また、減圧工程は、下側空間の圧力が上側空間の圧力よりも高くなるように下側空間の減圧状態と上側空間の減圧状態とを調整する工程を含む。この工程（以下では「第１調整工程」と呼ぶ。）は、制御装置４０が既に説明した「第１の制御」を行っている期間に相当する。下側空間の圧力を上側空間の圧力よりも高くすることにより、加熱によって軟化したシート１０を水平に近い状態に保つことができるので、シート１０の垂れを抑制することができる。この第１調整工程は、下側空間の圧力および上側空間の圧力の少なくとも一方が所定の圧力Ｐ₁よりも小さくなった後であって、シート１０の温度が第１の温度Ｔ₁に達した時またはそれ以前に開始され、シート１０の温度が第２の温度Ｔ₂に達するまで続行されることが好ましい。下側空間および／または上側空間の圧力が十分に小さくなった後に第１調整工程を開始することにより、下側空間と上側空間とでの圧力差を適切に設定することが容易となる。

減圧工程は、減圧工程の開始後から第１調整工程が開始されるまで、下側空間の圧力と上側空間の圧力との差ができるだけ小さく、つまり、所定値以下となるように下側空間の減圧状態と上側空間の減圧状態とを調整する工程を含むことが好ましい。この工程（「第２調整工程」と呼ぶ。）は、制御装置４０が既に説明した「第２の制御」を行っている期間に相当する。

図９に、貼付工程をより詳細に表すフローチャートを示し、図１０に、貼付工程におけるタイミングチャートの一例を示す。図１０に示すタイミングチャートは、下側空間（第１の空間）および上側空間（第２の空間）の圧力と、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの開度と、シート１０の温度の時間変化を示している。なお、図１０は、シート１０のシート基材２がポリカーボネートから形成されており、そのガラス転移温度Ｔｇが１５０℃である場合の例である。また、図１０に示している下側空間および上側空間の圧力は、大気圧との差圧（つまりゲージ圧）である。つまり、大気圧よりも小さい圧力は、負の値で示されている。

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）２６を駆動する（ステップＳ１）。

次に、圧力センサ３１ａおよび３１ｂの検出結果に基づいて、減圧（真空引き）が完了したか否かを判定する（ステップＳ２）。圧力センサ３１ａおよび３１ｂによって検出された圧力の値がいずれも所定値（例えば−９５ｋＰａ）以下であれば、減圧が完了したと判断される。なお、判定基準となる圧力値（既に説明した所定の圧力Ｐ₁）は、ここで例示した−９５ｋＰａに限定されるものではなく、これより大きな値、あるいは小さな値であってもよい。また、ここでいう「減圧の完了」は、減圧工程の終了を意味しない。減圧工程は、減圧装置２６の駆動開始直後の大きく圧力を低下させる期間（減圧状態を作り出す期間）のみを指すわけではなく、その後に真空度の高い状態を維持する期間（減圧状態を維持する期間）も減圧工程に含まれる。

減圧が完了するまでは、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂのそれぞれを制御装置４０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２７ａおよび第２バルブ２７ｂ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２７ａおよび第２バルブ２７ｂを開く速度および目標開度は、上側ボックス２２内と下側ボックス２４内との圧力差が３ｋＰａ以下となるように予め設定されている。

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、図１０の中段に示しているように、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの開度が増加し始める。本例では、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの目標開度がそれぞれ５０％、１００％に設定されているので、第１バルブ２７ａの開度は０％から５０％まで増加し、第２バルブ２７ｂの開度は０％から１００％まで増加する。これにより、図１０の上段に示すように、下側空間および上側空間の圧力が減少する。下側空間および上側空間の圧力は、具体的には、−９０ｋＰａ〜−１００ｋＰａ程度まで減少する。

なお、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの目標開度が大きく異なっている（第１バルブ２７ａの目標開度が５０％であるのに対し、第２バルブ２７ｂの目標開度は１００％である）のは、本例では上側ボックス２２と下側ボックス２４とで容積が大きく異なっているからである。減圧開始時の第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂの目標開度は、例示している値に限定されるものではなく、上側ボックス２２および下側ボックス２４の容積によってはほぼ同じであってもよい。また、二回目以降のステップＳ３では、圧力センサ３１ａおよび３１ｂの検出結果に基づいて、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂを開く速度や目標開度を調整するようにしてもよい。

減圧が完了すると、ヒーター２８をオンし、ヒーター２８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、図１０の下段に示しているように、シート１０の温度が上昇し始める。

次に、温度センサ３２の検出結果に基づいて、シート１０の温度が第１の温度Ｔ₁以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。本例では、第１の温度Ｔ₁は、１７０℃（シート基材２のガラス転移温度Ｔｇよりも２０℃高い温度）である。

シート１０の温度が１７０℃に達するまでは、ステップＳ３と同様に、第１バルブ２７ａおよび第２バルブ２７ｂのそれぞれを制御装置４０に記憶されている所定の動作で駆動する（ステップＳ６）。

シート１０の温度が１７０℃以上になると、温度センサ３２の検出結果に基づいて、シート１０の温度が第２の温度Ｔ₂以上であるか否かを判定する（ステップＳ７）。本例では、第２の温度Ｔ₂は、１９０℃（シート基材２のガラス転移温度Ｔｇよりも４０℃高い温度）である。

シート１０の温度が１７０℃以上で１９０℃未満である場合、下側空間の圧力を上側空間の圧力よりも高くするために、第２バルブ２７ｂの開度を当初の目標開度（ステップＳ３およびＳ６における目標開度）よりも小さい所定の開度になるように制御する（ステップＳ８）。つまり、第１の空間の圧力が第２の空間の圧力よりも所定値だけ高くなるよう、予め設定されている量だけ閉じた開度に第２バルブ２７ｂの目標開度が設定される。このときの目標開度も、制御装置４０に記憶されている。

ステップＳ８の開始により、第２バルブ２７ｂの開度は、シート１０の温度が１７０℃に到達した時から減少し始める。本例では、下側空間の圧力が、上側空間の圧力よりも０．０５ｋＰａ以上０．３ｋＰａ以下高くなるように、ステップＳ８における第２バルブ２７ｂの目標開度が９０％に設定されているので、第２バルブ２７ｂの開度は、１００％から９０％まで減少する。なお、図１０では、下側空間の圧力が上側空間の圧力よりも高くなっていることが一見してわかりやすいように、このときの圧力差を誇張して示している（そのために圧力差が０．３ｋＰａを超えている）。

シート１０の温度が１９０℃以上になると、ヒーター２８をオフし、ヒーター２８による加熱を終了する（ステップＳ９）。

その後、適当なタイミングで（ここではシートの温度が１９０℃になったとき）、保持部材２０を所定量降下させ（ステップＳ１０）、シート１０の降下（図６に示す工程）を行う。

シート１０の降下が完了すると、第１バルブ２７ａを全閉、つまり第１バルブ２７ａの目標開度を０％に設定し、駆動する（ステップＳ１１）。第１バルブ２７ａが完全に閉まると、上側空間に不図示の圧縮機（コンプレッサ）を用いて圧縮空気を供給する（ステップＳ１２）。これにより、上側空間の圧力が下側空間の圧力よりも高くなる。なお、必ずしも圧縮空気を供給する必要はない。例えば、上側ボックス２２を外部と連通させることによって、上側空間の圧力を大気圧にしてもよい。

上側空間の圧力を例えば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）。

所定時間経過後、第２バルブ２７ｂを全閉、つまり第２バルブ２７ｂの目標開度を０％に設定し（ステップＳ１４）、減圧装置２６を停止する（ステップＳ１５）。

その後、上側ボックス２２および下側ボックス２４を大気開放する（ステップＳ１６）。これにより、上側空間および下側空間の圧力は、大気圧となる。このようにして、貼付工程が終了する。

なお、図９および図１０には、シート１０の温度が第１の温度Ｔ₁（ここでは１７０℃）に達した時に第２バルブ２７ｂの開度を小さくし始める例を示しているが、第２バルブ２７ｂの開度の減少を開始する時期は、これに限定されるものではない。上側ボックス２２内および／または下側ボックス２４内の（つまり下側空間および／または上側空間の）の圧力が所定値（ここでは−９５ｋＰａ）以下になった後で、シート１０の温度が第１の温度Ｔ₁に達する以前の任意のタイミングで、第２バルブ２７ｂの開度の減少を開始してもよい。図１０のタイミングチャートに即していえば、Ｓ４〜Ｓ８の間の任意のタイミングで第２バルブ２７ｂの開度の減少を開始してもよい。勿論、第２バルブ２７ｂの開度の減少に代えて第１バルブ２７ａの開度の増加を開始してもよい。あるいは、第２バルブ２７ｂの開度の減少と第１バルブ２７ａの開度の増加の両方を開始してもよい。

例えば、図１１に示すように、ステップＳ４においてヒーター２８をオンするのとほぼ同時に、第２バルブ２７ｂの開度の減少を開始してもよい。図１１に示すフローチャートでは、ヒーター２８によるシート１０の加熱を開始（ステップＳ４）した後、温度センサ３２の検出結果に基づいて、シート１０の温度が第２の温度Ｔ₂以上であるか否かを判定する（ステップＳ７）。シート１０の温度が１７０℃以上で１９０℃未満である場合、下側空間の圧力を上側空間の圧力よりも高くするために、第２バルブ２７ｂの開度を当初の目標開度（ステップＳ３）よりも小さい所定の開度になるように制御する（ステップＳ８）。そして、シート１０の温度が１９０℃以上になると、ヒーター２８をオフし、ヒーター２８による加熱を終了する（ステップＳ９）。このように、図１１に示すフローチャートでは、図９に示したフローチャートにおけるステップＳ５およびＳ６が省略されている。

図１２に、図１１に示したフローチャートに対応するタイミングチャートの一例を示す。図１０に示したタイミングチャートでは、シート１０の温度が１７０℃に到達した時点から第２バルブ２７ｂの開度の減少が開始する。これに対し、図１２に示すタイミングチャートでは、シート１０の温度上昇の開始とほぼ同時に第２バルブ２７ｂの開度が減少し始める。そのため、第１の空間の圧力の増加も、シート１０の温度上昇とほぼ同時に開始する。

あるいは、図１３および図１４に示すように、第２バルブ２７ｂの開度を減少させる代わりに、第１バルブ２７ａの開度を増加させてもよい。図１３および図１４に示す例では、ステップＳ８において、下側空間の圧力を上側空間の圧力よりも高くするために、第１バルブ２７ａの開度を当初の目標開度（ステップＳ３）よりも大きい所定の開度にする制御が行われる。

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、外観の悪化の発生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。

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。

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。

従来の真空成形機では、圧力センサや温度センサの検出結果に基づいて上下のボックス内の圧力を細かく制御すること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。しかしながら、加熱終了から貼付が終了するまでの間、シート１０の温度は、成形可能領域内に留まっていなければならない。そのため、シート１０は、成形可能領域の下限よりも高い温度まで（例えば２０℃高い温度まで）加熱されるのが一般的である。ところが、ＰＣのように成形可能領域が狭い材料を用いた場合、シート１０が柔らかくなりすぎて従来の真空成形機では、外観の悪化を防止することが難しかった。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。

また、本発明とは異なるアプローチとして、光学式のセンサ等でシートの垂れを直接検出し、その検出結果に基づいてボックス内の圧力を調整することも考えられる。しかしながら、ＰＣのように成形可能領域が狭い材料を用いた場合、シート１０が柔らかくなりすぎるので垂れが速く、垂れが検出された後に圧力を変化させても間に合わないことがある。本発明によれば、加熱によって柔らかくなりすぎやすいシート１０を用いた場合であっても、シート１０の垂れを好適に抑制することができる。

なお、本実施形態では、ヒーターボックス２９が設けられている構成を例示したが、ヒーターボックス２９が設けられていなくてもよい。例えば、ヒーター２８を上側ボックス２２内に配置し、ヒーターボックス２９を省略してもよい。ヒーターボックス２９が設けられている構成においては、図１６に示すように、ヒーターボックス２９内の圧力を検出する第３圧力センサ３１ｃと、ヒーターボックス２９内の減圧状態を調整するための第３バルブ２７ｃとを設けてもよい。

また、本実施形態では、成形工程において、シート１０を保持部材２０ごと降下させる構成を例示したが、これとは逆に、基材１６を上昇させてもよい。例えば、下側ボックス２４内に、基材１６が載置されるテーブル（支持台）を設け、このテーブルごと基材１６を上昇させてもよい。

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。

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。

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。

１ 装飾層
２ シート基材（支持層）
１０ 装飾用シート
１６ 基材
２０ 保持部材
２２ 上側ボックス
２４ 下側ボックス
２６ 減圧装置
２７ａ 第１バルブ
２７ｂ 第２バルブ
２８ 加熱装置（ヒーター）
３１ａ 第１圧力センサ
３１ｂ 第２圧力センサ
３２ 温度センサ
４０ 制御装置
１００ 真空成形機

Claims (15)

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、
   前記装飾用シートを保持する保持部材と、
   前記装飾用シートおよび前記保持部材によって互いに区画される上側ボックスおよび下側ボックスと、
   前記上側ボックス内および前記下側ボックス内を減圧する減圧装置と、
   前記上側ボックス内の減圧状態を調整するための第１バルブと、
   前記下側ボックス内の減圧状態を調整するための第２バルブと、
   前記装飾用シートを加熱する加熱装置と、
   前記装飾用シートの温度に関する情報である温度情報を取得する温度情報取得装置と、
   前記減圧装置の駆動時に、前記温度情報に基づいて前記第１バルブおよび前記第２バルブの開閉動作を制御する制御装置と、を備える真空成形機。
2. 前記上側ボックス内および前記下側ボックス内の圧力に関する情報である圧力情報を取得する圧力情報取得装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記減圧装置の駆動時に、前記温度情報および前記圧力情報に基づいて前記第１バルブおよび前記第２バルブの開閉動作を制御する請求項１に記載の真空成形機。
3. 前記制御装置は、前記下側ボックス内の圧力が前記上側ボックス内の圧力よりも高くなるような第１の制御を実行することができ、
   前記制御装置は、前記減圧装置による減圧によって前記上側ボックス内および前記下側ボックス内の圧力の少なくとも一方が所定の圧力よりも小さくなった後であって、前記加熱装置による加熱によって前記装飾用シートの温度が所定の第１の温度に達した時またはそれ以前に前記第１の制御を開始し、さらに、前記装飾用シートの温度が前記第１の温度よりも高い所定の第２の温度に達するまで前記第１の制御を続行する請求項１または２に記載の真空成形機。
4. 前記制御装置は、前記第１バルブの開度を前記第１の制御の開始前よりも大きくすることおよび／または前記第２バルブの開度を前記第１の制御の開始前よりも小さくすることによって、前記第１の制御を実行する請求項３に記載の真空成形機。
5. 前記制御装置は、前記下側ボックス内の圧力が前記上側ボックス内の圧力よりも０．０５ｋＰａ以上０．３ｋＰａ以下高くなるように前記第１の制御を実行する請求項３または４に記載の真空成形機。
6. 前記制御装置は、前記減圧装置による減圧の開始後から前記第１の制御が開始されるまで、前記上側ボックス内の圧力と前記下側ボックス内の圧力との差が所定値以下となるような第２の制御を実行する請求項３から５のいずれかに記載の真空成形機。
7. 前記制御装置は、前記上側ボックス内の圧力と前記下側ボックス内の圧力との差が３ｋＰａ以下となるように前記第２の制御を実行する請求項６に記載の真空成形機。
8. 前記装飾用シートは、装飾層と、前記装飾層を支持するシート基材とを含み、
   前記第１の温度は、示差熱分析法により測定される前記シート基材のガラス転移温度をＴｇ℃としたとき、２０℃以上（Ｔｇ＋２０）℃以下であるか、または、ＩＳＯ６７２１に規定される動的粘弾性測定により測定される前記シート基材の貯蔵弾性率をＥ’としたとき、Ｅ’が１０ｋＰａとなる温度以上でＥ’が１００ＭＰａとなる温度以下である請求項３から７のいずれかに記載の真空成形機。
9. 前記制御装置は、前記第１の制御の終了後、前記上側ボックス内の圧力が前記下側ボックス内の圧力よりも高くなるような第３の制御を実行する請求項３から８のいずれかに記載の真空成形機。
10. 前記装飾用シートは、装飾層と、前記装飾層を支持するシート基材とを含み、
    前記第２の温度は、示差熱分析法により測定される前記シート基材のガラス転移温度をＴｇ℃としたとき、（Ｔｇ＋２５）℃以上（Ｔｇ＋７０）℃以下である請求項３から９のいずれかに記載の真空成形機。
11. 前記第１バルブおよび前記第２バルブのそれぞれは、モーターバルブである請求項１から１０のいずれかに記載の真空成形機。
12. 装飾用シートを用意するシート準備工程と、
    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、
    前記装飾用シートを加熱する加熱工程と、
    前記装飾用シートおよび前記基材の間の第１の空間と、前記装飾用シートに対して前記第１の空間とは反対側に広がる第２の空間とを減圧する減圧工程と、を含み、
    前記貼付工程は、さらに、
    前記装飾用シートの温度に関する情報である温度情報を取得する温度情報取得工程を含み、
    前記減圧工程は、前記温度情報取得工程において取得された温度情報に基づいて、前記第１の空間の減圧状態と前記第２の空間の減圧状態とを個別に調整するように実行される真空成形品の製造方法。
13. 前記貼付工程は、さらに、
    前記第１の空間の圧力および前記第２の空間の圧力に関する情報である圧力情報を取得する圧力情報取得工程を含み、
    前記減圧工程は、前記温度情報取得工程において取得された温度情報および前記圧力情報取得工程において取得された圧力情報に基づいて、前記第１の空間の減圧状態と前記第２の空間の減圧状態とを個別に調整するように実行される請求項１２に記載の真空成形品の製造方法。
14. 前記減圧工程は、前記第１の空間の圧力が前記第２の空間の圧力よりも高くなるように前記第１の空間の減圧状態と前記第２の空間の減圧状態とを調整する第１調整工程を含み、
    前記第１調整工程は、前記減圧工程の開始によって前記第１の空間の圧力および前記第２の空間の圧力の少なくとも一方が所定の圧力よりも小さくなった後であって、前記加熱工程の開始によって前記装飾用シートの温度が所定の第１の温度に達した時またはそれ以前に開始され、さらに、前記装飾用シートの温度が前記第１の温度よりも高い所定の第２の温度に達するまで続行される請求項１２または１３に記載の真空成形品の製造方法。
15. 前記減圧工程は、前記減圧工程の開始後から前記第１調整工程が開始されるまで、前記第１の空間の圧力と前記第２の空間の圧力との差が所定値以下となるように前記第１の空間の減圧状態と前記第２の空間の減圧状態とを調整する第２調整工程を含む請求項１４に記載の真空成形品の製造方法。

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