(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-25
(45)【発行日】2023-05-08
(54)【発明の名称】熱成形方法
(51)【国際特許分類】
B29C 51/10 20060101AFI20230426BHJP
B29C 51/26 20060101ALI20230426BHJP
【ＦＩ】
B29C51/10
B29C51/26
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2019125431
(22)【出願日】2019-07-04
(65)【公開番号】P2021011048
(43)【公開日】2021-02-04
【審査請求日】2022-04-28
(73)【特許権者】
【識別番号】304050369
【氏名又は名称】株式会社浅野研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100139686
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 史朗
(74)【代理人】
【識別番号】100207789
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 良平
(72)【発明者】
【氏名】寺本 一典
【審査官】酒井 英夫
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－２０３４６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６０－８５９１３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平５－３１７４３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ５１／００－５１／４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基台と、該基台を収容可能な型枠と、該型枠の枠上縁部に対して加熱面を密接可能な熱板と、を有し、前記型枠と前記熱板との間にシートを配置させ、該シートに対して上方から加熱し、前記基台に保持された成形基材に対して前記熱板で加熱されて軟化した前記シートを金型賦形する、又は接着する熱成形装置を用いた熱成形方法であって、前記熱成形装置は、前記熱板に第１接続管によって接続され、前記加熱面から吸引可能な第１真空ポンプと、前記型枠に第２接続管によって接続され、前記型枠内を減圧可能な第２真空ポンプと、前記第１接続管及び前記第２接続管を連通可能に切り換える切換弁と、を備え、
前記熱板によって前記シートを加熱する際に、前記切換弁によって前記第１接続管及び前記第２接続管を連通し、前記第１真空ポンプ及び前記第２真空ポンプによって前記熱板の前記加熱面から真空吸引して、前記シートと前記熱板との間の上空間を減圧する工程と、
前記熱板で加熱されて軟化した前記シートを金型賦形する、又は接着する際に、前記切換弁によって前記第１接続管及び前記第２接続管の連通部分を遮断し、前記第２真空ポンプによって前記型枠から真空吸引して、前記シートの下側の下空間を減圧する工程と、
を有することを特徴とする熱成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱成形装置を用いた熱成形方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、シート（表皮シート）を成形基材の外表面に接着する装置として、真空プレス積層成形装置や熱板加熱による熱成形装置等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１に開示されている真空プレス積層成形装置は、上下のチャンバーを備えている。下部チャンバーは、成形基材を収容するとともに上部チャンバー側の周縁部にシートをセットすることが可能である。上部チャンバーは、上方にヒーターを備えた熱板を有し、真空タンク及び加圧タンクに接続されて上下のチャンバーからなるチャンバー内を真空及び加圧可能に設けられている。下部チャンバーは、真空タンクに接続され、チャンバー内が真空可能に設けられている。
例えば、特許文献１に開示されている真空プレス積層成形装置は、上下のチャンバーを備えている。下部チャンバーは、成形基材を収容するとともに上部チャンバー側の周縁部にシートをセットすることが可能である。上部チャンバーは、上方にヒーターを備えた熱板を有し、真空タンク及び加圧タンクに接続されて上下のチャンバーからなるチャンバー内を真空及び加圧可能に設けられている。下部チャンバーは、真空タンクに接続され、チャンバー内が真空可能に設けられている。
【0003】
そして、特許文献１に記載の真空プレス積層成形装置では、中間チャンバーを減圧してシートを基材より引き離した状態にて、下部チャンバーを減圧する。これにより、基材とシートとの間の空気がシートにより阻害されることなく充分に排除され、この後に上部チャンバーが加圧される。そのため、上部チャンバーと下部チャンバーとの差圧によりシートが真空状態にて基材に密着するようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第３１０２９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来の熱成形方法では、シートの接着面（下面）が被覆に必要な状態まで軟化するまで加熱する必要があった。そのため、熱板の加熱面において真空ポンプによる真空吸引を行ってシートを加熱面に吸着せることで、シートの加熱効率を高め、効率的に加熱している。ところが、真空ポンプでは目標真空度に到達させるまでに時間を要し、熱成形にかかるサイクルタイムが長くなるという問題があり、その点で改善の余地があった。
【0006】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、動作効率の向上を図ることが可能となり、熱成形にかかるサイクルタイムを短くすることができる熱成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明に係る熱成形方法は、基台と、該基台を収容可能な型枠と、該型枠の枠上縁部に対して加熱面を密接可能な熱板と、を有し、前記型枠と前記熱板との間にシートを配置させ、該シートに対して上方から加熱し、前記基台に保持された成形基材に対して前記熱板で加熱されて軟化した前記シートを金型賦形する、又は接着する熱成形装置を用いた熱成形方法であって、前記熱成形装置は、前記熱板に第１接続管によって接続され、前記加熱面から吸引可能な第１真空ポンプと、前記型枠に第２接続管によって接続され、前記型枠内を減圧可能な第２真空ポンプと、前記第１接続管及び前記第２接続管を連通可能に切り換える切換弁と、を備え、前記熱板によって前記シートを加熱する際に、前記切換弁によって前記第１接続管及び前記第２接続管を連通し、前記第１真空ポンプ及び前記第２真空ポンプによって前記熱板の前記加熱面から真空吸引して、前記シートと前記熱板との間の上空間を減圧する工程と、前記熱板で加熱されて軟化した前記シートを金型賦形する、又は接着する際に、前記切換弁によって前記第１接続管及び前記第２接続管の連通部分を遮断し、前記第２真空ポンプによって前記型枠から真空吸引して、前記シートの下側の下空間を減圧する工程と、を有することを特徴としている。
【0008】
本発明では、熱板の加熱面によって加熱されて軟化したシートを、型枠内に収容される基台に保持された成形基材の表面に全体にわたって一様に金型賦形、又は被覆することができる。熱板の加熱面にシートを吸着させて加熱する際に、切換弁によって第１接続管及び第２接続管を連通し、第１真空ポンプと第２真空ポンプの２台のポンプを使用して加熱面から真空吸引させてシートの上側の上空間を減圧することができる。そのため、このときの上空間における目標とする真空度に到達する上昇時間を短縮することができ、動作効率の向上を図ることが可能となり、熱成形にかかるサイクルを短くすることができる。また一定時間における真空度を高くすることも可能である。
【0009】
また、本発明では、熱板の加熱面における吸引時に２台の真空ポンプを使用できるので、熱板に第１接続管によって接続される第１真空ポンプの容量を小さくすることが可能となる。
一方で、シートの下側となる型枠内の下空間を減圧する際には、切換弁によって第１接続管及び第２接続管の連通部分を遮断し、第１真空ポンプでシートの熱板側を減圧し、第２真空ポンプで下空間を減圧することができる。
一方で、シートの下側となる型枠内の下空間を減圧する際には、切換弁によって第１接続管及び第２接続管の連通部分を遮断し、第１真空ポンプでシートの熱板側を減圧し、第２真空ポンプで下空間を減圧することができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明の熱成形方法によれば、動作効率の向上を図ることが可能となり、熱成形にかかるサイクルタイムを短くすることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態による熱成形装置の構成を示す縦断面図である。
【図2】真空ポンプの接続系統の概略構成を示す図である。
【図8】実施例による熱成形装置の概略構成を示す側面図である。
【図9】実施例の結果を示す図であって、時間ｔと真空圧Ｐａとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態による熱成形方法について、図面に基づいて説明する。
【0013】
図１に示すように、本実施形態による熱成形方法は、熱板加熱方式を採用した熱成形装置１を用い、熱板３の加熱によって軟化したシート４を、型枠２のチャンバー２Ａ内に配置された基台５に保持された成形基材６の表面６ａに被覆する方法である。
【0014】
ここで、熱成形品６Ａ（図５参照）は、例えば自動車部品等で表裏面を有する部品が採用され、樹脂製の成形基材６の表面６ａに加熱により軟化したシート４を吸着させて被覆することにより熱成形された成形品である。なお、成形基材６は、本実施形態においては概略で有頂筒状をなす形状となっているが、基台５に保持可能であればとくに限定されるものではない。
【0015】
熱成形装置１は、シート４を被覆させる成形基材６を保持する基台５と、基台５及び成形基材６を収容可能な空間（チャンバー２Ａ）を有する型枠２と、型枠２の枠上縁部２１ａに対して加熱面３ａを密接可能な熱板３と、を備えている。この熱成形装置１は、型枠２と熱板３との間にシート４を配置させ、このシート４に対して上方から加熱し、加熱により軟化したシート４を基台５に保持された成形基材６に接着する構成となっている。
【0016】
シート４は、印刷層と、該印刷層の表面側に設けられた不図示の保護フィルムまたはキャリアフィルムと、を有し、印刷層の裏面側に接着層を有した公知の多層シートである。シート４の材質は、熱板３によって加熱及び成形され、且つ冷却された際に固化し得るものである。なお、シート４として、ロール状に巻き取られたロールシートを採用してもよい。
なお、シート４は、図示しないシート巻出装置によって順次巻き出され、図示しないシート切断部によって切断されて、各熱成形品６Ａの成形毎に加熱面３ａに沿って連続的に供給することができる。
なお、シート４は、図示しないシート巻出装置によって順次巻き出され、図示しないシート切断部によって切断されて、各熱成形品６Ａの成形毎に加熱面３ａに沿って連続的に供給することができる。
【0017】
成形基材６は、シート４が被覆・接着され、例えばポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂からなる成形品の本体である。但し、成形基材６の材質は、前記樹脂に限定されるものではない。
【0018】
型枠２は、上面視で矩形状のステンレス等の金属製の部材からなり、底盤２０と、底盤２０の外周部から上方に向けて立設された側壁２１と、を有している。底盤２０と四方の側壁２１によって囲まれる内側のチャンバー２Ａ内には、成形基材６を保持させるための基台５が底盤２０上に固定されている。
【0019】
型枠２は、スライド可能な枠架台２３上に載置され、熱板３の下側の成形位置と、その成形位置から離れた所定の退避位置（図示省略）との間で移動可能となっている。つまり、型枠２が前記退避位置のときに、型枠２のチャンバー２Ａ内の基台５に対して成形基材６が着脱される。なお、型枠２自体が上記のように移動可能な構成であれば、枠架台２３は省略することも可能である。
ここで、型枠２の横移動の動作や後述する第２真空ポンプ７Ｂや加圧ポンプの駆動は、不図示の制御部によって制御される。
ここで、型枠２の横移動の動作や後述する第２真空ポンプ７Ｂや加圧ポンプの駆動は、不図示の制御部によって制御される。
【0020】
底盤２０の側壁２１寄りの位置には、多数の型枠通気孔２２、２２、…が形成されている。これら型枠通気孔２２は、第２接続管７２を介して真空タンク（図示省略）を備えた第２真空ポンプ７Ｂに接続されている。本実施形態の熱成形装置１による熱成形時には、第２真空ポンプ７Ｂを駆動させて真空吸引することでチャンバー２Ａ内を減圧することができる。
【0021】
側壁２１は、枠上縁部２１ａの位置がチャンバー２Ａ内に収容される基台５及びこの基台５に保持される成形基材６よりも上方となる高さを有している。枠上縁部２１ａは、熱板３との間でシート４を挟持する部分である。すなわち、枠上縁部２１ａにおいて、熱板３Ａがシート４を挟んで気密な状態で当接し、これにより型枠２と熱板３とが閉止状態となってチャンバー２Ａ内が密閉空間となる。そのため、シート４が枠上縁部２１ａと熱板３との間に挟持された状態において、シート４を挟んだ上下に気密な空間が画成される。
【0022】
型枠２に収容される基台５は、金属等からなり、底盤２０上に配設されている。成形基材６は、基台５の中央で上方に向けて凸状に形成された保持部５ａに被着されて保持される。保持部５ａは、成形基材６の裏面（シート４の被覆面４ａの反対面）に沿った形状に形成されている。
【0023】
そして、基台５に保持された成形基材６は、不図示の加圧タンク等によって熱板３からチャンバー２Ａ側に圧縮空気が導入されることで、底盤２０側に向けて下降したシート４によって被覆・接着される。
【0024】
熱板３は、図１に示すように、所定の成形位置に配置される型枠２の上方に位置し、その型枠２に対して不図示の伸縮装置によって上下移動可能に設けられている。熱板３は、下面側に滑らかな平面からなる加熱面３ａを有し、シート４を吸着して加熱することで軟化させる構成となっている。具体的に熱板３は、下方に移動した状態で、成形位置に配置される型枠２の枠上縁部２１ａに上方から密接した状態で配置される。
ここで、熱板３の上下移動の動作や後述する第１真空ポンプ７Ａや加圧ポンプの駆動は、不図示の制御部によって制御される。
ここで、熱板３の上下移動の動作や後述する第１真空ポンプ７Ａや加圧ポンプの駆動は、不図示の制御部によって制御される。
【0025】
熱板３の上面３ｂには、複数のヒーター３１，３１，…が所定の間隔をあけて設けられている。
熱板３の加熱面３ａには、この加熱面３ａに開口する複数の熱板通気孔３２，３２，…が所定の間隔をあけて形成されている。これら熱板通気孔３２は、図２に示すように、第１接続管７１を介して真空タンク（図示省略）を備えた第１真空ポンプ７Ａに接続されている。成形時には、第１真空ポンプ７Ａを駆動させて真空吸引することでチャンバー２Ａ内を減圧することができる。
熱板３の加熱面３ａには、この加熱面３ａに開口する複数の熱板通気孔３２，３２，…が所定の間隔をあけて形成されている。これら熱板通気孔３２は、図２に示すように、第１接続管７１を介して真空タンク（図示省略）を備えた第１真空ポンプ７Ａに接続されている。成形時には、第１真空ポンプ７Ａを駆動させて真空吸引することでチャンバー２Ａ内を減圧することができる。
【0026】
また、熱板３の熱板通気孔３２は、コンプレッサによって圧縮空気を貯める加圧タンクを備えた加圧ポンプ（図示省略）に接続されている。この加圧ポンプは、上述した第１真空ポンプ７Ａと切り替え可能に設けられている。
このような構成により、熱成形時には、適宜、第１真空ポンプ７Ａと加圧ポンプとの接続を切り替え、真空状態に維持された真空タンクを開放し、シート４を熱板通気孔３２より真空吸引させて加熱面３ａに密着させたり、加圧ポンプより熱板通気孔３２より圧縮空気を加熱面３ａからチャンバー２Ａ内に向けて供給して加圧し、シート４を成形基材６側に向けて下降させることが可能となっている。なお、本実施形態のように真空タンクを設けずに、第１真空ポンプ７Ａのみの駆動によって直接吸引させることで真空度を高めるようにしてもよい。
このような構成により、熱成形時には、適宜、第１真空ポンプ７Ａと加圧ポンプとの接続を切り替え、真空状態に維持された真空タンクを開放し、シート４を熱板通気孔３２より真空吸引させて加熱面３ａに密着させたり、加圧ポンプより熱板通気孔３２より圧縮空気を加熱面３ａからチャンバー２Ａ内に向けて供給して加圧し、シート４を成形基材６側に向けて下降させることが可能となっている。なお、本実施形態のように真空タンクを設けずに、第１真空ポンプ７Ａのみの駆動によって直接吸引させることで真空度を高めるようにしてもよい。
【0027】
上述したように、本実施形態の熱成形装置１では、熱板３と第１真空ポンプ７Ａとを接続する第１接続管７１には流路を開閉する第１切換弁７３が設けられ、型枠２と第２真空ポンプ７Ｂとを接続する第２接続管７２には流路を開閉する第２切換弁７４が設けられている。そして、第１接続管７１における第１切換弁７３より第１真空ポンプ７Ａ側の位置と、第２接続管７２における第２切換弁７４より第２真空ポンプ７Ｂ側の位置と、を接続する連結管７５が設けられている。連結管７５には、流路を開閉する第３切換弁７６が設けられている。
例えば、熱板３の熱板通気孔３２においてシート４の上側の上空間Ｋ１を減圧する際には、第２切換弁７４を閉じ、第１切換弁７３及び第３切換弁７６を開いた状態で、第１真空ポンプ７Ａと第２真空ポンプ７Ｂとの２台を駆動して真空吸引することが可能である。
例えば、熱板３の熱板通気孔３２においてシート４の上側の上空間Ｋ１を減圧する際には、第２切換弁７４を閉じ、第１切換弁７３及び第３切換弁７６を開いた状態で、第１真空ポンプ７Ａと第２真空ポンプ７Ｂとの２台を駆動して真空吸引することが可能である。
【0028】
なお、本実施形態の熱成形装置１には、とくに図示しないが、成形基材６に被覆されたシート４の不要部分をトリミングする切断治具が設けられている。この切断治具は、例えば型枠２の底盤２０に設けられ、刃部を上方に向けて配置し、基台５に保持されている成形基材６に対して所定の間隔をあけて上下方向に対向する位置に配置されている。このように切断治具が構成され、切断治具の刃部が成形基材６に被覆したシート４に当たってカットし、トリミングすることができる。
【0029】
次に、上述した熱成形装置１を使用して熱成形品６Ａを成形する際の熱成形方法について、図３の動作フロー等を用いて説明する。ここで、図４に示す型枠２の位置を熱成形が行われる初期位置とする。なお、図３は、熱成形装置１を使用した熱成形方法の一例であって、各動作の時間や、開始時間、終了時間、各動作のタイミング等は適宜変更することができる。
【0030】
先ず、型枠２が上述した初期位置から退避した退避位置に位置している状態で、型枠２の底盤２０上に配置された基台５の保持部５ａに成形基材６が保持される（図４参照）。その後、図４に示すように、型枠２を初期位置に移動させ、上昇位置にある熱板３の下方に配置する。続いて、型枠２の枠上縁部２１ａに沿って延在し、かつ面方向に張った状態でシート４を供給する。このとき熱板３の加熱面３ａは、シート４の上方に所定の間隔をあけて対向した状態となる。
【0031】
次に、図１に示すように、熱板３によってシート４を加熱する工程が行われる。具体的には、熱板３を下降し、加熱面３ａの外周部をシート４を介して型枠２の枠上縁部２１ａに上方から当接させる。これにより、シート４は、枠上縁部２１ａと熱板３とによって全周にわたって隙間なく挟持された状態となる。また、型枠２の上部開口が塞がれることでチャンバー２Ａ内が密閉状態となる。これによりシート４は、熱板３の加熱面３ａに接触した状態となる。そして、シート４を挟んだ上下の空間（上空間Ｋ１、下空間Ｋ２）が互いに隔離された状態となる。
なお、シート４は、ロール状のシート４を枠上縁部２１ａ上に巻き出して、熱板３で挟持した後に不図示の切断手段により所定の大きさに切断するようにしてもよい。あるいは、予め設定された大きさのシート４を枠上縁部２１ａ上に配置させて熱板３で挟持するようにしてもよい。
なお、シート４は、ロール状のシート４を枠上縁部２１ａ上に巻き出して、熱板３で挟持した後に不図示の切断手段により所定の大きさに切断するようにしてもよい。あるいは、予め設定された大きさのシート４を枠上縁部２１ａ上に配置させて熱板３で挟持するようにしてもよい。
【0032】
熱板３の下降した後、熱板３の熱板通気孔３２より吸引することによりシート４の上側の空間（上空間Ｋ１）を真空にする（上真空動作Ｓ１：ＯＮ）。熱板３の加熱面３ａは、ヒーター３１によって加熱されており、熱板３において図２に示す両真空ポンプ７Ａ、７Ｂを作動させて複数の熱板通気孔３２、３２、…を通じて加熱面３ａとシート４との間の上空間Ｋ１を真空吸引して減圧し、その加熱面３ａにシート４を吸着させて加熱する。このとき、シート４は、加熱面３ａに接触することにより加熱される。
【0033】
具体的に上真空動作Ｓ１は、図７（ａ）に示すように、第１切換弁７３を開き、第２切換弁７４を閉じ、第３切換弁７６を開くことで、第１真空ポンプ７Ａと第２真空ポンプ７Ｂの２台（図３の「熱板真空２台」と示す範囲の時間）を使用して第１接続管７１及び連結管７５を介して所定時間（これを上真空時間Ｔ１とする）だけ吸引する。これにより、シート４は加熱面３ａに吸着して加熱される。ここで、図７（ａ）～（ｃ）の第１接続管７１、第２接続管７２、及び連結管７５において、太線は真空ポンプ７Ａ、７Ｂに対して連通状態であることを示している。
【0034】
そして、上真空動作Ｓ１を開始（ＯＮ）した後のタイミングで、シート４の下側の空間（下空間Ｋ２）を不図示の圧空ポンプを使用して所定時間（これを下圧空時間Ｔ２とする）だけ圧空する（下圧空動作Ｓ２：ＯＮ）。下圧空動作Ｓ２は、下圧空時間Ｔ２が上真空時間Ｔ１よりも短く、かつ上真空動作Ｓ１の終了前よりも早く終了となる。下圧空動作Ｓ２で下圧空を行うことで、シート４は下側からも上方に向けて押圧されてさらに加熱面３ａに対して確実に密着することになる。そして、所定の下圧空時間Ｔ２が経過したときに真空ポンプ７Ａ、７Ｂを停止する、又は真空ポンプ７Ａ、７Ｂを大気圧にすることで、シート４の下空間Ｋ２内を排気し、下圧空動作Ｓ２が終了する（下圧空動作Ｓ２：ＯＦＦ）。
【0035】
次に、下圧空動作Ｓ２が終了したタイミングで、図７（ｂ）に示すように、上真空動作Ｓ１で使用した２台の真空ポンプ７Ａ、７Ｂを第１真空ポンプ７Ａの１台（図３の「熱板真空１台」と示す範囲の時間）に切り替える。つまり、第３切換弁７６を閉じ、加熱面３ａによる真空吸引を第１接続管７１を介して第１真空ポンプ７Ａのみで行うようにする（上直引き真空動作Ｓ１１：ＯＮ）。このとき第２真空ポンプ７Ｂから型枠２に繋がる第２接続管７２は第２切換弁７４が閉じているので、第２真空ポンプ７Ｂによる真空吸引の動作は行われない状態となる。
【0036】
次に、熱板３による加熱によって軟化したシート４を成形基材６の表面６ａに被覆する工程が行われる。
先ず、上述したようにシート４の下側の下空間Ｋ２を排気する（下排気動作Ｓ３：ＯＮ）を行うことにより、下空間Ｋ２が圧空開放となる。さらに、図５及び図７（ｃ）に示すように、第２切換弁７４を開くことで第２真空ポンプ７Ｂにより型枠２の底盤２０に形成されている複数の型枠通気孔２２、２２、…から真空吸引して減圧することで高真空度状態とする（下真空動作Ｓ４：ＯＮ、下直引き真空動作Ｓ４１：ＯＮ）。このときの下真空動作Ｓ４が動作する時間を下真空時間Ｔ３とする。このときは、図３の「熱板真空１台、型枠真空１台」と示す範囲の時間となる。
先ず、上述したようにシート４の下側の下空間Ｋ２を排気する（下排気動作Ｓ３：ＯＮ）を行うことにより、下空間Ｋ２が圧空開放となる。さらに、図５及び図７（ｃ）に示すように、第２切換弁７４を開くことで第２真空ポンプ７Ｂにより型枠２の底盤２０に形成されている複数の型枠通気孔２２、２２、…から真空吸引して減圧することで高真空度状態とする（下真空動作Ｓ４：ＯＮ、下直引き真空動作Ｓ４１：ＯＮ）。このときの下真空動作Ｓ４が動作する時間を下真空時間Ｔ３とする。このときは、図３の「熱板真空１台、型枠真空１台」と示す範囲の時間となる。
【0037】
そして、上真空時間Ｔ１が経過したときに、第１切換弁７３を閉じて上空間Ｋ１を排気することにより真空開放する（上排気動作Ｓ５：ＯＮ、上真空開放動作Ｓ６：ＯＮ）。これにより、熱板３による真空吸引が停止される。つまり、下真空動作Ｓ４の減圧動作を維持した状態で、シート４の吸着動作を停止させ、熱板３とシート４との間の上空間Ｋ１を大気開放する。
【0038】
さらに、下真空時間Ｔ３の経過後に上空間Ｋ１を圧空する（上圧空動作Ｓ７：ＯＮ）。このときの上圧空動作Ｓ７が動作する時間を上圧空時間Ｔ４とする。
このように下空間Ｋ２を減圧するとともに上空間Ｋ１を真空開放することで、下空間Ｋ２が高真空度状態となり、図５に示すように、熱板３の加熱面３ａに吸着していたシート４が加熱面３ａから離れ、さらに下方に移動することになる。つまり、熱板３の加熱面３ａに吸着されたシート４が所定温度に加熱され、所定時間（上真空時間Ｔ１）が経過した後に、熱板３の熱板通気孔３２による真空吸引を停止させてシート４の吸着動作を停止する。これにより、熱板３とシート４との間が大気開放されるので、シート４を挟んだ上空間Ｋ１と下空間Ｋ２とに圧力差が生じる。そして、加熱によって軟化したシート４が熱板３の加熱面３ａから離れて底盤２０（成形基材６）側に向かって移動し、成形基材６の表面６ａを覆うように密着して押し付けられ、シート４が成形基材６の表面６ａを被覆して接着される。
このように下空間Ｋ２を減圧するとともに上空間Ｋ１を真空開放することで、下空間Ｋ２が高真空度状態となり、図５に示すように、熱板３の加熱面３ａに吸着していたシート４が加熱面３ａから離れ、さらに下方に移動することになる。つまり、熱板３の加熱面３ａに吸着されたシート４が所定温度に加熱され、所定時間（上真空時間Ｔ１）が経過した後に、熱板３の熱板通気孔３２による真空吸引を停止させてシート４の吸着動作を停止する。これにより、熱板３とシート４との間が大気開放されるので、シート４を挟んだ上空間Ｋ１と下空間Ｋ２とに圧力差が生じる。そして、加熱によって軟化したシート４が熱板３の加熱面３ａから離れて底盤２０（成形基材６）側に向かって移動し、成形基材６の表面６ａを覆うように密着して押し付けられ、シート４が成形基材６の表面６ａを被覆して接着される。
【0039】
その後、被覆されたシート４に対して不図示の切断治具を用いて適宜なカットラインでカットすることでシート４のトリミングが行われる。ここで、圧空（上圧空動作Ｓ７：ＯＮ）において成形基材６を切断治具の刃に押し当てる際には、基材保持がＯＮからＯＦＦの状態に切り替えられる。
なお、熱板３とシート４との間を大気開放する際には、真空ポンプ７Ａ、７Ｂの各々に接続されている真空タンクを加圧タンクに切り替えることで、熱板３の熱板通気孔３２より圧縮空気を送り出して上空間を加圧するようにしてもよい。
なお、熱板３とシート４との間を大気開放する際には、真空ポンプ７Ａ、７Ｂの各々に接続されている真空タンクを加圧タンクに切り替えることで、熱板３の熱板通気孔３２より圧縮空気を送り出して上空間を加圧するようにしてもよい。
【0040】
次いで、図６に示すように、成形基材６にシート４が被覆されて熱成形された熱成形品６Ａを基台５から取り外す工程を行う。具体的には、熱板３を上昇させて型枠２の上方へ移動させ、かつ平面視で型枠２を成形位置から退避位置へ移動させる。そして、退避位置に位置する型枠２において熱成形品６Ａを基台５から分離させて取り外す。
以上の動作によって熱成形品６Ａが完成し、１つの熱成形品６Ａを熱成形する一連の成形動作が完了する。
以上の動作によって熱成形品６Ａが完成し、１つの熱成形品６Ａを熱成形する一連の成形動作が完了する。
【0041】
次に、上述した熱成形方法による作用について、図面に基づいて説明する。
本実施形態では、図１及び図５に示すように、熱板３の加熱面３ａによって加熱されて軟化したシート４を、型枠２内に収容される基台５に保持された成形基材６の表面６ａに全体にわたって一様に被覆することができる。
熱板３の加熱面３ａにシート４を吸着させて加熱する際に、図７（ａ）に示すように、第１切換弁７３を開き、第２切換弁７４を閉じ、第３切換弁７６を開くことによって第１接続管７１及び第２接続管７２を連結管７５を介して連通し、第１真空ポンプ７Ａと第２真空ポンプ７Ｂの２台のポンプを使用して加熱面３ａから真空吸引させてシート４の上側の上空間Ｋ１を減圧することができる。そのため、このときの上空間Ｋ１における目標とする真空度に到達する上昇時間を短縮することができ、動作効率の向上を図ることが可能となり、熱成形にかかるサイクルを短くすることができる。また一定時間における真空度を高くすることも可能である。
本実施形態では、図１及び図５に示すように、熱板３の加熱面３ａによって加熱されて軟化したシート４を、型枠２内に収容される基台５に保持された成形基材６の表面６ａに全体にわたって一様に被覆することができる。
熱板３の加熱面３ａにシート４を吸着させて加熱する際に、図７（ａ）に示すように、第１切換弁７３を開き、第２切換弁７４を閉じ、第３切換弁７６を開くことによって第１接続管７１及び第２接続管７２を連結管７５を介して連通し、第１真空ポンプ７Ａと第２真空ポンプ７Ｂの２台のポンプを使用して加熱面３ａから真空吸引させてシート４の上側の上空間Ｋ１を減圧することができる。そのため、このときの上空間Ｋ１における目標とする真空度に到達する上昇時間を短縮することができ、動作効率の向上を図ることが可能となり、熱成形にかかるサイクルを短くすることができる。また一定時間における真空度を高くすることも可能である。
【0042】
また、本実施形態では、熱板３の加熱面３ａにおける吸引時に２台の真空ポンプ７Ａ、７Ｂを使用できるので、熱板３に第１接続管７１によって接続される第１真空ポンプ７Ａの容量を小さくすることが可能となる。
【0043】
一方で、シート４の下側となる型枠２内の下空間Ｋ２を減圧する際には、第１切換弁７３及び第２切換弁７４を開き、第３切換弁７６を閉じることによって第１接続管７１及び第２接続管７２の連通部分（連結管７５）を遮断し、第１真空ポンプ７Ａでシート４の熱板側を減圧し、第２真空ポンプ７Ｂで下空間Ｋ２を減圧することができる。
【0044】
上述のように本実施形態による熱成形方法では、動作効率の向上を図ることが可能となり、熱成形にかかるサイクルタイムを短くすることができる。
【0045】
次に、上述した本実施形態による熱成形方法による効果を裏付けるための実施例について、以下説明する。
【0046】
（実施例）
本実施例では、上述した図８に示す熱成形装置１００を使用し、真空ポンプ１台を使用したケースと、真空ポンプ２台を使用したケースで真空吸引し、熱板側真空度（図９に示す実線）における目標真空度に到達したときの真空ポンプの真空圧Ｐ０と、時間ｔを測定し、上述した実施形態の効果を確認した。
図８に示す熱成形装置１００は、熱板１０１の加熱面における平面形状で縦２００ｍｍ、横２００ｍｍのものを採用し、型枠１０２として縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、高さ５０ｍｍのものを採用している。図８に示す符号１０３は、シートである。
本実施例では、上述した図８に示す熱成形装置１００を使用し、真空ポンプ１台を使用したケースと、真空ポンプ２台を使用したケースで真空吸引し、熱板側真空度（図９に示す実線）における目標真空度に到達したときの真空ポンプの真空圧Ｐ０と、時間ｔを測定し、上述した実施形態の効果を確認した。
図８に示す熱成形装置１００は、熱板１０１の加熱面における平面形状で縦２００ｍｍ、横２００ｍｍのものを採用し、型枠１０２として縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、高さ５０ｍｍのものを採用している。図８に示す符号１０３は、シートである。
【0047】
図９は、シート１０３を型枠１０２と熱板１０１との間に挟持させた状態でシート１０３の熱板１０１側を真空吸引するとともに、型枠１０２側を真空吸引しときの熱板側真空度を実線で示し、型枠側真空度を破線で示している。そして、熱板側真空度において、目標真空度に達するまでの時間ｔ（秒）と、真空ポンプの真空圧Ｐ０（Ｐａ）を測定した。
図９のグラフにおいて、縦軸の真空圧Ｐ０は、紙面上側において１０００Ｐａであり、紙面下方に向かうほど真空圧Ｐ０が上昇することを示している。本実施例で使用する２台の真空ポンプは、熱板１０１側に接続される熱板用真空ポンプＡは容量３００Ｌ／ｍｉｎのものを使用し、型枠用真空ポンプＢは容量１０００Ｌ／ｍｉｎのものを使用している。
図９のグラフにおいて、縦軸の真空圧Ｐ０は、紙面上側において１０００Ｐａであり、紙面下方に向かうほど真空圧Ｐ０が上昇することを示している。本実施例で使用する２台の真空ポンプは、熱板１０１側に接続される熱板用真空ポンプＡは容量３００Ｌ／ｍｉｎのものを使用し、型枠用真空ポンプＢは容量１０００Ｌ／ｍｉｎのものを使用している。
【0048】
熱板１０１の真空吸引方法としては、２台の真空ポンプＡ、Ｂの使用状態を変えた２ケースで行った。
第１ケースは、熱板１０１が目標真空圧（熱板真空到達圧Ｐ１１）に到達するまで、熱板１０１に接続される熱板用真空ポンプＡと型枠１０２に接続される型枠用真空ポンプＢの２台の真空ポンプを熱板１０１に接続して真空吸引を行い、熱板真空到達圧Ｐ１１に達した後は、型枠側真空ポンプＢの接続を熱板１０１から型枠１０２に切り替えて行うケースである。
第２ケースは、熱板側真空ポンプＡのみを熱板１０１に接続し、型枠側真空ポンプＢは型枠１０２のみに接続してそれぞれ真空吸引を行うケースである。すなわち、熱板１０１が目標真空圧（熱板真空到達圧Ｐ１１）に到達するまでの間も、熱板１０１には熱板用真空ポンプＡの１台のみが接続されたものである。
第１ケースは、熱板１０１が目標真空圧（熱板真空到達圧Ｐ１１）に到達するまで、熱板１０１に接続される熱板用真空ポンプＡと型枠１０２に接続される型枠用真空ポンプＢの２台の真空ポンプを熱板１０１に接続して真空吸引を行い、熱板真空到達圧Ｐ１１に達した後は、型枠側真空ポンプＢの接続を熱板１０１から型枠１０２に切り替えて行うケースである。
第２ケースは、熱板側真空ポンプＡのみを熱板１０１に接続し、型枠側真空ポンプＢは型枠１０２のみに接続してそれぞれ真空吸引を行うケースである。すなわち、熱板１０１が目標真空圧（熱板真空到達圧Ｐ１１）に到達するまでの間も、熱板１０１には熱板用真空ポンプＡの１台のみが接続されたものである。
【0049】
図９の結果では、第１ケース及び第２ケースの熱板側真空度において、真空ポンプを駆動し、熱板１０１に対して真空吸引してから時間ｔ１１で熱板１０１の真空圧Ｐ０が上昇し始め、時間ｔ１２で熱板１０１が目標真空度に達した。２台の真空ポンプＡ、Ｂを使用する第１ケースでは、目標真空度に達したときの熱板真空到達圧Ｐ１１は４００Ｐａとなった。また真空圧上昇開始の時間ｔ１１から目標真空度に達した真空度到達時間Ｔ１１（ｔ１２－ｔ１１）は４秒であった。一方、１台の真空ポンプＡを使用する第２ケースでは、目標真空度に達したときの熱板真空到達圧Ｐ１１は５００Ｐａとなった。また真空圧上昇開始の時間ｔ１１から目標真空度に達した真空度到達時間Ｔ１１（ｔ１２－ｔ１１）は５秒であった。
【0050】
なお、熱板側真空度において、目標真空度に達した後、所定時間が経過したタイミングで成形が開始される。第１ケースの場合には、熱板用真空ポンプＡで熱板１０１に対して真空吸引を継続するとともに、型枠用真空ポンプＢの接続を熱板１０１側から型枠１０２側に切替えて型枠１０２に対して真空吸引を行うことを所定時間まで行ってから成形が開始される。
【0051】
このように、熱板側真空度における真空度到達時間Ｔ１１は、２台の真空ポンプＡ、Ｂを使用する第１ケースが１台の真空ポンプＡの第２ケースより１秒短縮されていることを確認できた。つまり、熱板１０１側における目標真空度に到達するまでは、２台の真空ポンプＡ、Ｂを使用することで上昇時間を短縮することができ、動作効率を向上できることがわかった。
さらに、上述したような熱板１０１側の真空度に到達する上昇時間を短縮できる効果より、熱板用真空ポンプの容量を型枠用真空ポンプの容量よりも小さくできることも確認することができた。
さらに、上述したような熱板１０１側の真空度に到達する上昇時間を短縮できる効果より、熱板用真空ポンプの容量を型枠用真空ポンプの容量よりも小さくできることも確認することができた。
【0052】
以上、本発明による熱成形方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【0053】
例えば、本実施形態では、熱板３が上下移動する構成としているが、これに限定されることはなく、型枠２と熱板３とが上下方向に相対的に近接可能であればよく、熱板３の位置を固定とし、その熱板３に対して型枠２が上下移動可能に設けられていてもよい。或いは、型枠２と熱板３とがそれぞれ上下方向に移動できる構成であっても勿論かまわない。したがって、型枠２の位置が限定されるものではなく、熱成形時において、熱板３と型枠２とが平面視で重なるように設けられていればよい。
【0054】
また、本実施形態の熱成形方法において、各動作（上真空動作Ｓ１、下圧空動作Ｓ２、下排気動作Ｓ３、下真空動作Ｓ４、上排気動作Ｓ５、上真空開放動作Ｓ６、上圧空動作Ｓ７、上直引き真空動作Ｓ１１、下直引き真空動作Ｓ４１）の時間、タイミング等は、シート４の材質、厚さ、接着剤の種類、成形基材６の材質等の条件に応じて設定することができる。
【0055】
なお、本実施形態では、シート４を成形基材６に被覆接着する熱成形方法を対象としているが、このような貼り合わせ成形の場合のみならず、転写トリムレスによりシート最上層のキャリアフィルムを剥離させて加飾層のみ（本発明のシートに相当する）を成形基材に転写させる場合も含んでいる。
【0056】
さらに、本実施形態では、熱板３によって軟化させたシート４を成形基材６に被覆する熱成形方法を対象としているが、シート被覆に限らない。例えば、熱板３の加熱によって軟化したシート４を基台５を金型として賦形する金型賦形を対象とした熱成形品を成形することも可能である。この金型賦形の場合も、熱成形方法は、上述した実施形態と同様の方法により行うことができる。
【0057】
また、型枠２（基台５、枠架台２３を含む）、熱板３の形状、大きさ、及びシートの切断手段などの構成は、適宜、設定することができる。
【0058】
さらに、シート４のトリミングの工程は、本実施形態のように成形時と同時でもよいし、成形後、別工程で行うようにしてもよい。
【0059】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【0060】
１ 熱成形装置
２ 型枠
２Ａ チャンバー
３ 熱板
３ａ 加熱面
４ シート
５ 基台
６ 成形基材
６Ａ 熱成形品
６ａ 表面
７Ａ 第１真空ポンプ
７Ｂ 第２真空ポンプ
２０ 底盤
２１ 側壁
２１ａ 枠上縁部
２２ 型枠通気孔
３２ 熱板通気孔
７１ 第１接続管
７２ 第２接続管
７３ 第１切換弁
７４ 第２切換弁
７５ 連結管
７６ 第３切換弁
Ｋ１ 上空間
Ｋ２ 下空間
２ 型枠
２Ａ チャンバー
３ 熱板
３ａ 加熱面
４ シート
５ 基台
６ 成形基材
６Ａ 熱成形品
６ａ 表面
７Ａ 第１真空ポンプ
７Ｂ 第２真空ポンプ
２０ 底盤
２１ 側壁
２１ａ 枠上縁部
２２ 型枠通気孔
３２ 熱板通気孔
７１ 第１接続管
７２ 第２接続管
７３ 第１切換弁
７４ 第２切換弁
７５ 連結管
７６ 第３切換弁
Ｋ１ 上空間
Ｋ２ 下空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】