JPWO2006016609A1 - スタンピング成形金型、スタンピング成形装置、スタンピング成形品の製造方法およびスタンピング成形品 - Google Patents

Abstract

スタンピング成形金型（７）は、熱可塑性スタンピング成形材料（２０）を成形する型部（１２）を内部に有し、熱可塑性スタンピング成形材料（２０）が投入される投入部（１９）と、型部（１２）と投入部（１９）とを連結する連結孔（１７）とを備えた成形部（２）、（３）と、投入部（１９）に挿入される凸部（４）を有する注入部（１）とを備え、凸部（４）は、投入部（１９）に投入された熱可塑性スタンピング成形材料（２０）に圧力をかけて、連結孔（１７）を介して熱可塑性スタンピング成形材料（２０）を型部（１２）に充填させる。それにより、このスタンピング成形金型は、外観品質が良く、かつ寸法精度の高い成形品を製造できる。

Description

本発明は、熱可塑性樹脂であるスタンピング成形材料を成形加工するためのスタンピング成形金型、スタンピング成形装置およびスタンピング成形品の製造方法に関する。また、熱可塑性樹脂であるスタンピング成形材料を成型加工することで得られるスタンピング成形品に関する。

従来のスタンピング成形品の製造方法について説明する。図１９Ａ〜図１９Ｃは、従来のスタンピング成形品の製造方法を示す各断面工程図である。また、図１９Ｄは、従来のスタンピング成形品の製造方法で成形された成形品を示す断面図である。従来のスタンピング成形品の製造方法は、まず図１９Ａに示すように、スタンピング成形材料１０４（以下、成形材料１０４という）を、上型１０２および下型１０３にて構成された成形金型１０１のうち、下型１０３の成形面１０３ａ上に投入する。具体的には、成形材料１０４は、遠赤外線加熱炉にて加熱溶融されていて、成形面１０３ａの約７割〜８割程度の面積を占めるように設置される。次に、図１９Ｂに示すように、下型１０３の上方から、上型１０２を設置して、成形材料１０４を下型１０３および上型１０２で挟む。次に、図１９Ｃに示すように、両型（上型１０２および下型１０３）をプレスによって閉型することで、成形材料１０４は押しつぶされる。成形材料１０４は、下型１０３の成形面１０３ａのうち、成形材料１０４が設置されていなかった残りの２〜３割程度の領域に流動していく。このようにして、図１９Ｄに示すようなスタンピング成形品１０５（以下、成形品１０５という）が作製される。このように、従来のスタンピング成形品の製造方法は、いわゆる圧縮成形による製造方法である。なお、スタンピング成形材料としては、長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートを用いている。長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートとは、一般的にガラス繊維等の長繊維で構成されたマットに熱可塑性樹脂を含浸させたシート状の複合材料である。この長繊維とは、ガラス繊維や炭素繊維などの無機繊維、アラミド繊維やナイロンなどの有機繊維またはケナフなどの天然繊維であって、平均繊維長が８ｍｍ以上のものを指す。長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートのことを、以下では単にスタンパブルシートという。このようなスタンピング成形材料（スタンパブルシート）については、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている。また、従来のスタンピング成形品の製造方法については、例えば、特許文献１に開示されている。

従来のスタンピング成形品の製造方法は、射出成形による製造方法に比べ成形圧力が低くすむため、金型費を含めた設備費が比較的安い。また、他の成形品の製造方法では比較的難しいとされている大型成形品を容易に成形することができる。さらに、一般的に成形材料として繊維強化ペレットを用いる射出成形のように、成形材料の可塑化工程におけるスクリューによるせん断過程がないため、繊維の残留繊維長は非常に長く、強度の高い成形品を得ることができる。

しかし、従来のスタンピング成形品の製造方法は、以下に示すような欠点を有している。まず、成形品の外観性が悪いということである。この理由について図２０Ａ〜図２０Ｄを用いて説明する。図２０Ａはスタンピング成形品の製造方法において、外観性が悪くなる理由を説明するための図であり、加熱溶融された成形材料を示す側断面図である。また、図２０Ｂはスタンピング成形品の製造方法において、外観性が悪くなる理由を説明するための図であり、成形材料を成形金型に投入した状態を示す側断面図である。また、図２０Ｃはスタンピング成形品の製造方法において、外観性が悪くなる理由を説明するための図であり、成形材料を型締めしている状態を示す側断面図である。また、図２０Ｄはスタンピング成形品の製造方法において、外観性が悪くなる理由を説明するための図であり、成形品を示す側断面図である。

図２０Ａに示されているように、遠赤外線加熱炉等で加熱溶融されたスタンパブルシートである成形材料１０４の表面には、樹脂１１２によって拘束されていた繊維１１３が無数に現れる。これは、溶融軟化により繊維１１３がスプリングバックと呼ばれる現象によって復元化し、元の２〜３倍に膨張するためである。

加熱溶融されている成形材料１０４を遠赤外線加熱炉から取り出すと、放熱により急激に温度が低下する。図２０Ｂに示すように、成形材料１０４を成形金型１０１に投入すると、金型（下型１０３）と接触した部分から冷却固化が始まる。さらに、図２０Ｃに示すように、型締めすることで、成形材料１０４は下型１０３および上型１０２と接触して急激に冷却される。そのため、成形材料１０４の表面部の温度が樹脂１１２の結晶化温度付近まで低下して、剥き出しになった繊維１１３の一部は樹脂１１２に再度覆われることなく表面へ現れる。そのため、成形材料１０４の外観が大きく損なわれる。

図２０Ｄに示しているように、得られた型締め後の成形品１０５は、繊維１１３が表面に多く現れ、外観性が悪い。

このため、外観性を要求される成形品１０５を作製する場合には、成形金型１０１との接触による冷却を遅らせるために上型１０２および下型１０３の金型温度を上昇させるとともに、上型１０２および下型１０３に深いエンボス加工を施す。これにより、表面に現れる繊維１１３の量は減少する。しかし、この方法では、長い冷却時間を必要とするため、製造時間が長くなる。さらに、後収縮による変形対策も必要になる。

また、従来のスタンピング成形品の製造方法においては、成形材料１０４を成形金型１０１に投入する際に、常にその設置位置および投入量のバランスに注意する必要があるという問題もある。図２１Ａ〜図２１Ｃは、従来のスタンピング成形品の製造方法において、成形材料の設置位置および投入量のバランスが悪い場合を説明するための各工程断面図である。図２１Ｄは従来のスタンピング成形品の製造方法において、成形材料の設置位置および投入量のバランスが悪い場合の成形品を示す断面図である。図２１Ａに示すように、成形材料１０４を下型１０３上に設置する際に、成形面１０３ａの中央ではなく周辺に配置すると、図２１Ｂに示しているように、閉型時のバランスが崩れ、成形金型１０１のクリアランスが影響を受ける。なお、クリアランスとは、成形品１０５の板厚に相当する、成形金型１０１の内部の空間の厚さ方向の距離のことである。すなわち、図２１Ｃに示すように、下型１０３と上型１０２とが傾いた状態でプレスされる。したがって、成形材料１０４の流動性や繊維の分散性にバラツキが生じたり、欠肉を生じたりするため、図２１Ｄに示すように、粗悪な成形品１０５ａが作製される。これを防ぐためには、成形面１０３ａの所定の個所に所定の量の成形材料１０４を設置してから、成形金型１０１を閉型しなければならない。そのため、成形材料１０４の設置においては、自動化が難しく、また作業者にも熟練度が要求される。

また、成形材料１０４を複数枚一箇所に積層して、下型１０３に設置すると、閉型時に複数枚の成形材料１０４が崩れてしまい、成形材料１０４のガラス繊維の流動状態に乱れを生じたり、成形金型１０１から材料がはみ出し欠肉を生じたり、時には成形金型１０１を破損させてしまう場合もある。

また、従来のスタンピング成形品の製造方法においては、細形状を持つ製品や小型製品を作製できない。その理由を以下に示す。スタンピング成形品の製造方法においては、成形金型１０１に、成形材料１０４であるスタンパブルシートを設置できる空間が必要である。そのため、スタンパブルシートを設置できないような、細形状を持つ製品や小型製品向けの成形金型を用いることができない。したがって、従来のスタンピング成形品の製造方法においては、細形状を持つ製品や小型製品を作製できなかった。

また、従来のスタンピング成形品の製造方法においては、薄物成形品の作製が困難であり、成形品の厚さには限界があった。これは、薄物成形品を作製する場合には、成形材料１０４が少なくてすむため、一般的には成形材料１０４を積層せずに投入するが、その場合、成形材料１０４が急激に放熱されて温度が低下し大きな成形圧力が必要となるためである。図２２は、加熱炉から成形材料を取り出してからの、時間経過に対する成形材料の温度変化を示した図である。図２２には、成形材料１０４を積層５枚、積層２枚および積層１枚としたときの成形材料１０４の内部温度の時間経過に対する温度変化と、成形材料１０４の表面温度の時間経過に対する温度変化とが示されている。なお、成形材料１０４の表面温度の変化は、積層枚数に関係なくどれも等しい。また、図２２中、範囲１１４は、成形金型１０１をプレスした後、上型１０２および下型１０３を固定させるまでにかかる時間の範囲であり、範囲１１５は、成形材料１０４の結晶化が始まる温度の範囲である。図２２に示すように、成形材料１０４の積層枚数が減少するほど温度低下が著しい。特に、成形品１０５が薄物成形品の場合は、成形面１０３ａに成形材料１０４が設置される面積に比べて、残りの面積（流動により埋まる面積）の比率が高く、かつ成形材料１０４を積層せずに設置する場合が多い。このような場合、成形材料１０４は、放熱により温度が大きく低下し、成形材料１０４がいわゆる半溶融半固化した状態で成形されることになり、成形材料１０４の流動性が低い。したがって、成形圧力は過大に必要になり、特に１．５ｍｍ以下の厚さの薄物成形品を製造することは困難である。

また、従来のスタンピング成形品の製造方法は、一般的な圧縮成形と同様に、下型１０３に設置される成形材料１０４の体積により、得られる成形品１０５の厚さ方向の寸法が変動しやすいという欠点がある。つまり、成形材料１０４を下型１０４に設置すると急速に冷却されて流動性が低くなっていくため、成形材料１０４を設置した個所と、プレスにより成形材料１０４が流動して広がっていく個所では、成形品１０５の厚みが異なるという不具合が生じる。

また、従来のスタンピング成形品の製造方法では、穴形状を持つ成形品１０５の作製も困難である。その理由を以下に示す。穴形状部分にも成形材料１０４を設置して、型締めすると、上型１０２および下型１０３の穴形状に対応する嵌合部で材料が挟み込まれてしまうため、成形金型１０１の閉型が阻害されたり、成形金型１０１に破損が生じたりする可能性がある。また、穴形状部を避けた位置を複数選んで成形材料１０４を設置すると、成形材料１０４の設置枚数が増えるとともに投入位置が複雑になる。それにより、前述したような閉型時のバランス異常が生じて、不具合が生じる。そこで、従来のスタンピング成形品の製造方法においては、成形品を作製後に、打ち抜き加工により、穴形状を作製している。したがって、２次加工による打ち抜きロスが発生するとともに打ち抜き用の金型を別途作製しなければならず、製造コストが高くなる。

また、従来のスタンピング成形品の製造方法では、製造コストを低減するために、複数個の成形品を得る構造の型が形成された成形金型１０１により、一度のプレスで複数の成形品を製造していた。しかし、この方法は、成形材料１０４の設置量および配置のバラツキが生じやすく、成形金型１０１が均等に閉型されにくく、欠肉や製品厚み不良を生じやすい。

一方、材料を成形部へ直接投入せずに成形を行う成形品の製造方法として、トランスファー成形法が一般的に知られている（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５および特許文献６参照）。しかしながらこの成形法は専ら熱硬化性樹脂に適用されているものである。また、この成形法には、以下の欠点がある。

熱硬化性樹脂を成形材料として用いるため、金型内部に充填した残りの成形材料を再利用することができず、これらは材料ロスとなる。そのため、大型製品のように、金型内部に充填する材料が多く必要な場合は、材料ロスも多量に発生するという問題がある。
特開平１０−１９３３５０号公報 特開２００３−８０５１９号公報 特開２００３−２８６３２８号公報 特開２００１−２０５６６２号公報 特開２０００−３３４７６６号公報 特開２０００−０３７７４６号公報

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、外観品質が良く、かつ寸法精度の高い成形品を製造できるスタンピング成形金型、スタンピング成形装置およびスタンピング成形品の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、外観品質が良く、かつ寸法精度の高いスタンピング成形品を提供することを目的とする。

本発明のスタンピング成形金型は、熱可塑性スタンピング成形材料を成形する型部を内部に有し、前記熱可塑性スタンピング成形材料が投入される投入部と、前記型部と前記投入部とを連結する連結孔とを備えた成形部と、前記投入部に挿入される凸部を有する注入部とを備え、前記凸部は、前記投入部に投入された前記熱可塑性スタンピング成形材料に圧力をかけて、前記連結孔を介して前記熱可塑性スタンピング成形材料を前記型部に充填させる。

また、本発明のスタンピング成形装置は、上記本発明のスタンピング成形金型を備えている。

また、本発明のスタンピング成形品の製造方法は、熱可塑性スタンピング成形材料を成形するための型部と連結孔により連結された投入部に、加熱溶融された前記熱可塑性スタンピング成形材料を投入し、前記連結孔を介して、前記熱可塑性スタンピング成形材料を前記投入部から前記型部内に注入して、前記熱可塑性スタンピング成形材料を成形する。

また、本発明のスタンピング成形品は、上記本発明の成形金型により、成形される。

本発明のスタンピング成形金型、スタンピング成形装置およびスタンピング成形品の製造方法を用いることで、外観品質が良く、かつ寸法精度の高い成形品を製造できる。また、本発明のスタンピング成形品は、外観品質が良く、かつ寸法精度が高い。

図１は実施の形態１に係る成形金型の上型の構成を示す斜視図である。 図２は実施の形態１に係る成形金型の中間型の構成を示す斜視図である。 図３は実施の形態１に係る成形金型の下型の構成を示す斜視図である。 図４Ａは実施の形態１の成形品の製造方法を説明するための断面工程図である。 図４Ｂは実施の形態１の成形品の製造方法を説明するための断面工程図である。 図４Ｃは実施の形態１の成形品の製造方法を説明するための断面工程図である。 図４Ｄは実施の形態１の成形品の製造方法を説明するための断面工程図である。 図４Ｅは実施の形態１の成形品の製造方法を説明するための断面工程図である。 図４Ｆは実施の形態１の成形品の製造方法で成形された成形品を示す断面図である。 図５は実施の形態１の成形金型を用いて形成された成形品の構成を示す側断面図である。 図６は実施の形態１で用いる成形材料の加熱回数に対する引張物性変化率の関係を示す図である。 図７Ａは実施の形態１の締結部であるスライド機構を説明するための図であり、下型と中間型とを固定した場合の成形金型の構成を示す側面図である。 図７Ｂは実施の形態１の締結部であるスライド機構を説明するための図であり、成形を行っている状態の成形金型の構成を示す側面図である。 図７Ｃは実施の形態１の締結部であるスライド機構を説明するための図であり、開型を行う直前の成形金型の構成を示す側面図である。 図７Ｄは実施の形態１の締結部であるスライド機構を説明するための図であり、開型を行っている状態の成形金型の構成を示す側面図である。 図８Ａは実施の形態１に係る他の成形金型の締結部を説明するための図であり、各型が離れている状態を示す成形金型の正面断面図である。 図８Ｂは実施の形態１に係る他の成形金型の締結部を説明するための図であり、下型と上型が閉型され、締結部によりそれらが固定された状態を示す成形金型の正面断面図である。 図９は実施の形態１に係る成形装置の構成を示す側断面図である。 図１０Ａは実施の形態２に係る成形金型の上型の構成を示す斜視図である。 図１０Ｂは実施の形態２に係る成形金型の中間型の構成を示す斜視図である。 図１０Ｃは実施の形態２に係る成形金型の下型の構成を示す斜視図である。 図１１は実施の形態２の成形金型を用いて形成された成形品の構成を示す斜視図である。 図１２Ａは実施の形態３に係る成形金型の上型の構成を示す斜視図である。 図１２Ｂは実施の形態３に係る成形金型の中間型の構成を示す斜視図である。 図１２Ｃは実施の形態３に係る成形金型の下型の構成を示す斜視図である。 図１３は実施の形態３の成形金型を用いて形成された成形品の構成を示す斜視図である。 図１４Ａは実施の形態４に係る成形金型の上型の構成を示す斜視図である。 図１４Ｂは実施の形態４に係る成形金型の中間型の構成を示す斜視図である。 図１４Ｃは実施の形態４に係る成形金型の下型の構成を示す斜視図である。 図１５は実施の形態５に係る成形金型の構成を示す断面図である。 図１６Ａは実施の形態５の成形品の製造方法を説明するための断面工程図である。 図１６Ｂは実施の形態５の成形品の製造方法を説明するための断面工程図である。 図１６Ｃは実施の形態５の成形品の製造方法を説明するための断面工程図である。 図１６Ｄは実施の形態５の成形品の製造方法を説明するための断面工程図である。 図１６Ｅは実施の形態５の成形品の製造方法で成形された成形品を示す断面図である。 図１７Ａは実施例１および２に用いた成形金型の下型の構成を示す斜視図である。 図１７Ｂは実施例１および２に用いた成形金型の中間型の構成を示す斜視図である。 図１７Ｃは実施例１および２に用いた成形金型の上型の構成を示す斜視図である。 図１８Ａは比較例１および２に用いた成形金型の下型の構成を示す斜視図である。 図１８Ｂは比較例１および２に用いた成形金型の上型の構成を示す斜視図である。 図１９Ａは従来のスタンピング成形品の製造方法を示す断面工程図である。 図１９Ｂは従来のスタンピング成形品の製造方法を示す断面工程図である。 図１９Ｃは従来のスタンピング成形品の製造方法を示す断面工程図である。 図１９Ｄは従来のスタンピング成形品の製造方法で成形された成形品を示す断面図である。 図２０Ａはスタンピング成形品の製造方法において、外観性が悪くなる理由を説明するための図であり、加熱溶融された成形材料を示す側断面図である。 図２０Ｂはスタンピング成形品の製造方法において、外観性が悪くなる理由を説明するための図であり、成形材料を成形金型に投入した状態を示す側断面図である。 図２０Ｃはスタンピング成形品の製造方法において、外観性が悪くなる理由を説明するための図であり、成形材料を型締めしている状態を示す側断面図である。 図２０Ｄはスタンピング成形品の製造方法において、外観性が悪くなる理由を説明するための図であり、成形品を示す側断面図である。 図２１Ａは従来のスタンピング成形品の製造方法において、成形材料の設置位置および投入量のバランスが悪い場合を説明するための断面工程図である。 図２１Ｂは従来のスタンピング成形品の製造方法において、成形材料の設置位置および投入量のバランスが悪い場合を説明するための断面工程図である。 図２１Ｃは従来のスタンピング成形品の製造方法において、成形材料の設置位置および投入量のバランスが悪い場合を説明するための断面工程図である。 図２１Ｄは従来のスタンピング成形品の製造方法において、成形材料の設置位置および投入量のバランスが悪い場合の成形品を示す断面図である。 図２２は加熱炉から成形材料を取り出してからの、時間経過に対する成形材料の温度変化を示した図である。

本発明のスタンピング成形金型は、予め閉型された型部に、成形材料を流動的に充填して成形品を成形する構造である。そのため、寸法精度が高い成形品を製造でき、さらに、薄物成形も可能である。また、成形材料における繊維の露出が極めて少なく、外観品質が優れた成形品を製造できる。

また、好ましくは、本発明のスタンピング成形金型は、前記凸部と前記凸部が挿入されている前記投入部とが、前記型部とは異なる型部を構成している。それにより、投入部においても成形品を製造することができる。

また、好ましくは、本発明のスタンピング成形金型は、１つの前記型部と複数の前記投入部とが、複数の前記連結孔により連結されている。それにより、成形材料が型部に均等に充填される。したがって、欠損等が生じにくい。また、成形品が大型である場合にも、精度の高い成形品を容易に製造することができる。

また、好ましくは、本発明のスタンピング成形金型は、１つの前記投入部と複数の前記型部とが、複数の前記連結孔により連結されている。それにより、一度に複数の成形品を製造することができる。

また、好ましくは、本発明のスタンピング成形金型は、前記成形部は複数の部材で構成され、前記各部材同士を固定する締結部を有している。それにより、型部に成形材料を充填している際に型部が開くことはなく、さらに開型も容易に行うことができる。

また、好ましくは、本発明のスタンピング成形金型は、前記成形部が、前記型部内において、補強材を固定させるための出し入れ可能なピンを備えている。それにより、補強材を内蔵した、強度の高い成形品を容易に製造することができる。また、所定の形状または所定の模様等を有する補強材を用いることで、模様等が形成された成形品を製造することができる。

また、本発明のスタンピング成形装置は、前記本発明のスタンピング成形金型を備えている。そのため、寸法精度が高い成形品を製造でき、さらに、薄物成形も可能である。また、成形材料における繊維の露出が極めて少なく、外観品質が優れた成形品を製造できる。

また、本発明のスタンピング成形品の製造方法は、予め閉型された型部に熱可塑性スタンピング成形材料を注入することで成形品を製造する。そのため、寸法精度が高い成形品を製造でき、さらに、薄物成形も可能である。また、成形材料における繊維の露出が極めて少なく、外観品質が優れた成形品を製造できる。

また、好ましくは、本発明のスタンピング成形品の製造方法は、前記投入部に前記熱可塑性スタンピング成形材料からなる複数のシートを積層し、前記投入部に凸部を挿入し、前記凸部により前記複数のシートに圧力をかけて、前記連結孔を介して前記熱可塑性スタンピング成形材料を前記投入部から前記型部に注入し成形した場合に、前記投入部に残っている前記熱可塑性スタンピング成形材料はシート状である。それにより、成形品を製造した際に投入部に残った成形材料を、次の成形の際に使用することが容易である。そのため、成形材料を無駄なく使用することができる。

また、好ましくは、本発明のスタンピング成形品の製造方法において、前記投入部に残っている前記熱可塑性スタンピング成形材料の厚さは、前記シートの１つの厚さと同一である。それにより、投入部に残った成形材料を、新しいスタンピング成形材料と同じように扱うことができるため、再利用しやすい。

また、好ましくは、本発明のスタンピング成形品の製造方法において、前記熱可塑性スタンピング成形材料には、長繊維が複合されている。それにより、長繊維が複合された成形品を製造でき、それら成形品は、高い寸法精度であり、優れた外観品質を有する。

また、本発明のスタンピング成形品の製造方法は、好ましくは、前記型部内に予め補強材を設置してから、前記スタンピング成形材料を前記型部内に注入する。それにより、補強材を内蔵した、強度の高い成形品を容易に製造することができる。また、所定の形状または所定の模様等を有する補強材を用いることで、模様等が形成された成形品を製造することができる。

また、本発明のスタンピング成形品は、前記本発明の成形金型により、成形される。それにより、外観品質が良く、かつ寸法精度が高い。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るスタンピング成形金型（以下、成形金型という）およびそれを備えたスタンピング成形装置（以下、成形装置という）について説明する。図１は、実施の形態１に係る成形金型の上型の構成を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る成形金型の中間型の構成を示す斜視図である。図３は、実施の形態１に係る成形金型の下型の構成を示す斜視図である。実施の形態１の成形金型は、図１、図２および図３に示している、上型１、中間型２および下型３から構成される。

図１に示すように、上型（注入部）１は、凸部４を有している。図２に示すように、中間型２は、凹型成形部８と、中間型貫通孔１０と、凹型成形部８と中間型貫通孔１０とを接続するように形成された溝９とを有している。図３に示すように、下型３は、凸型成形部１３と、凸型成形部１３と接続される凸部１４と、下型投入部１５とを有している。

なお、下型３、中間型２および上型１は、順次重ねて設置することで型締めされる。これらを設置した状態で、中間型貫通孔１０と下型投入部１５とは一体となり、投入部を形成し、この投入部に凸部４が嵌る。また、凹型成形部８には凸型成形部１３が嵌り、型部を形成するような配置とされる。また、図１〜図３に示しているように、上型１、中間型２および下型３はそれぞれ締結部６、１１、１６を備えている。さらに、締結部１１は移動可能なスライド棒１１ａを有している。

これら、上型１、中間型２および下型３からなる成形金型を用いて、スタンピング成形品（以下、成形品という）を作製する成形品の製造方法について、図を用いて説明する。図４Ａ〜図４Ｅは、実施の形態１の成形品の製造方法を説明するための各断面工程図である。また、図４Ｆは、実施の形態１の成形品の製造方法で成形された成形品を示す断面図である。なお、図４Ａ〜図４Ｅは断面図であるため、締結部６、１１、１６は図面上には表れないはずであるが、見易さを考慮して図示した。

図４Ａに示すように、中間型２を下型３上に設置する。なお、図２に示している中間型２は、下型３上に設置する際は上下を逆にする。すなわち、凹型成形部８が下を向き、凸型成形部１３に嵌るようにする。なお、中間型２が下型３に設置されたものが成形部である。凸型成形部１３と凹型成形部８との間には空間である型部１２が形成されていて、この型部１２に成形材料が充填されて、所望の形に成形される。中間型２を下型３上に設置することで、下型３の凸部１４が中間型２の溝９に嵌る。凸部１４と溝９との間には、空間である連結孔１７が形成される。連結孔１７は、凸型成形部１３と凹型成形部８との間に形成された型部１２とつながっている。また、中間型２を下型３上に設置することで、下型投入部１５と中間型貫通孔１０とがつながり一体となって、投入部１９を形成する。投入部１９と型部１２とは連結孔１７によって連結されている。

中間型２を下型３上に設置した後、締結部１１および１６を用いて、中間型２と下型３とを締結して固定する（型締め）。なお、図３には図示されていなかったが、下型３にはエジェクターピン１８が設置されていることが好ましい。エジェクターピン１８は凸型成形部１３および下型投入部１５から突出することが可能であり、成形された成形品を取り外すために用いる。

次に、図４Ｂに示すように、投入部１９に、積層設置されるように成形材料２０を投入する。なお、成形材料２０としては、長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートを用いている。長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートとは、一般的にガラス繊維等の長繊維で構成されたマットに熱可塑性樹脂を含浸させたシート状の複合材料である。この長繊維とは、例えば、ガラス繊維や炭素繊維などの無機繊維、アラミド繊維やナイロンなどの有機繊維またはケナフなどの天然繊維であって、平均繊維長が８ｍｍ以上のものを指す。長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートのことを、以下では単にスタンパブルシートという。

投入部１９は下記に示すように、凸部４のガイドの機能を有する。また、積層された成形材料２０が倒れないようにするための役割も有する。そのため、積層された成形材料２０の上部が、投入部１９より上に出ないように、投入部１９は十分な深さを有している。なお、実施の形態１の成形金型７は、上型１、中間型２および下型３からなる。

さらに、図４Ｃに示すように、下型３および中間型２上に上型１を設置する。なお、図１に示している上型１は、下型３および中間型２上に設置する際は、上下を逆にして用いる。すなわち、上型１の凸部４が、投入部１９に嵌り込むようにする。その状態で、上型１と、下型３および中間型２とが接近するように、両者に圧力をかけていく。それにより、投入部１９に設置された成形材料２０が凸部４により押されて、連結孔１７を通って型部１２に流動的に充填される。なお、この際上型１と、下型３および中間型２とが接近する速度（型締め速度）は、１０ｍｍ／ｓ以上が好ましい。これ以下の速度であると、投入部１９から流動される成形材料２０の流動性が著しく低下し、欠肉等の問題が発生する場合がある。

図４Ｄに示すように、型部１２に成形材料２０が完全に充填された状態で、締結部６および締結部１１（図２参照）により、上型１と中間型２とを固定する。それにより、上型１と中間型２とが一体化される。

次に、図４Ｅに示すように、一体化された上型１および中間型２を、下型３より取り外す（開型）。なお、この際、締結部１１（図２参照）および締結部１６は開放されていて、中間型２と下型３とは分離される。一体化された上型１および中間型２をはずした後の下型３の、凸型成形部１３、凸部１４および投入部１５上には、成形品２１が残っている。ここで、エジェクターピン１８を上方に押し上げることで、下型３より容易に成形品２１を離型することができる。

図４Ｆには、成形品２１が示されている。成形品２１の内、投入部１９と連結孔１７により成形された不要な成形品２２は、切断個所２４で切断されて、製品２３が完成する。

このように、実施の形態１の成形金型７において、成形材料２０は、投入部１９へ投入された後に、上型１の凸部４により圧力がかけられ、予め閉型された型部１２へ流動充填される。成形材料２０は、複数枚重なった状態で投入部１９に充填される。そのため、成形材料２０が凸部４により圧力がかけられて型部１２へ流動充填される際に、成形材料２０の内部温度はほとんど低下せずに、高い温度の状態で型部１２へ流動充填される。それにより、型部１２の表面が、成形材料２０の樹脂により覆われた後に繊維が型部１２内に充填される。そのため、従来問題になっていた繊維が成形品２１の外部表面にほとんど現れることがなく、美しい外観の成形品２１を得ることができる。

また、型部１２内のすべてに成形材料２０が確実に充填されるため、成形品２１に欠損が生じない。また、成形材料２０を流し込む型部１２は、中間型２および下型３で形成されていて、これらが型締めされた状態で成形材料２０が流し込まれる。つまり、凹型成形部８および凸型成形部１３が正しく配置された状態で、成形材料２０が流し込まれる。そのため、型部１２の形状がずれることはなく、不良品ができる可能性が低い。したがって、成形品２１の体積は常に一定であり、厚さ方向の寸法精度も良好である。

ここで、図５は実施の形態１の成形金型を用いて形成された成形品の構成を示す側断面図である。図５よりわかるように、樹脂２８と繊維２９により構成される成形品２７において、繊維２９が樹脂２８の内部に存在していて、外部にほとんど露出していない。つまり、成形品２７の表層（スキン層）は、樹脂リッチである。したがって、成形品２７の外観品質は良い。また、厚さ方向の寸法精度も良好である。

さらに、型部１２とは別の場所である投入部１９に成形材料２０を投入し、そこから成形材料２０を流動的に型部１２に充填させることで、成形品２１を成形するので、型部１２内に成形材料２０が均等に充填され、穴形状を有する成形品や、細形状の成形品や、小型の成形品等も容易に成形できる。

また、投入部１９は成形材料２０を積層しなければ投入できないような大きさとしておくことが好ましい。それにより、成形材料２０を積層して投入することになり、成形材料２０の温度低下が少ない（図２２参照）。そのため、成形材料２０の流動性が高い。したがって、小さいプレス圧力でも成形が可能である。なお、プレス圧力とは、成形材料を成形する際にプレス方向にかける力のことである。また、このプレス圧力をプレス圧力がかかる面積で除したものを、面圧という。

ここで、実施の形態１の成形金型２０における面圧は、成形する際のプレス圧力を投入部１９の底面の面積で除した値である。また、従来のスタンピング成形の面圧は、成形する際のプレス圧力を、図１９Ｃにおいて上型１０２の成形材料１０４と接触する個所の内、プレス方向に対して垂直な面の面積で除した値である。実施の形態１において、投入部１９の底面の面積は型部１２の面積に比べて小さく設計されているので、実施の形態１および従来の成形において、同一の型を成形する際に同一のプレス圧力をかけた場合は、実施の形態１における面圧の方が高くなる。つまり、実施の形態１の成形金型７は、小さいプレス圧力で大きな面圧を実現することができる。そのため、成形の際に成形材料２０の流動性が高い。

薄物成形においては、大きな面圧が必要である。従来の成形においては、例えば、一般的には、成形する前のスタンピング材料の厚さの最低が２．０ｍｍであり、成形品の厚さは１．８ｍｍ程度にしか薄くならなかった。しかし、実施の形態１においては、成形材料２０の温度低下が少ないこと、および面圧が高いことにより、成形材料２０の流動性が高いため、薄物品であっても容易に成形することができる。具体的には、成形品の厚さを１．２ｍｍまで薄くできることが、実験で確認されている。

また、穴形状を有する成形品を製造する場合には、穴形状を形成するための穴を型部１２に形成し、投入部１９が、その穴内に配置されるような構造とすればよい。それにより、成形金型７の全体の大きさを小さくすることができ、成形金型７の材料費を低減することができる。

また、成形材料２０の投入個所が投入部１９に特定されているため、成形材料２０の投入作業も単純化され、作業者の熟練度も不要であり自動化も可能となる。

また、投入部１９と、凸部４で形成される不要な成形品２２が、成形材料２０であるスタンパブルシートと同様の平板形状（シート状）となるように投入部１９および凸部４を設計することが好ましい。また、その平板形状の厚みＴ（図４Ｄ参照）が、元の加熱前のスタンパブルシートと同じになるように設計することがさらに好ましい。言い換えると、図４Ｄに示しているように、上型１と中間型２とが固定された状態で、投入部１９を形成する面（投入部１９の底面および側面）と凸部４とで囲まれている領域は、平板形状（シート状）とすることが好ましい。さらに、この領域の厚みが、元の加熱前のスタンパブルシートと同じとすることがさらに好ましい。

それにより、不要な成形品２２を再び次の成形材料２０として用いることが容易である。つまり、この不要な成形品２２を再度、遠赤外線加熱炉により、バージンのスタンパブルシートとともに加熱溶融して、投入部１９に設置して、成形品２１を作製すればよい。不要な成形品２２とバージンのスタンパブルシートとの大きさが同一であるため、不要な成形品２２をバージンのスタンパブルシートと同様に扱うことができる。このように、成形の際に生じる成形材料のロスを再度成形に用いることができるので、効率よく成形を行うことができる。なお、不要な成形品２２のうち、連結孔１７によって形成された個所は取り除いて用いればよい。

図６は、実施の形態１で用いる成形材料の加熱回数に対する引張物性変化率の関係を示す図である。引張物性変化率とは、加熱処理を施していない成形材料の引張強度を基準として、加熱後の成形材料の引張強度を指数で示したものである。図６に示すように、実施の形態１で用いている成形材料２０であるスタンパブルシートは、繰り返し加熱による引張物性の低下は見られない。つまり、上述のように、成形後に生じた不要な成形品２２を再度成形材料として用いても、成形品２１の質が劣化することはない。また、不要な成形品２２が、成形材料２０であるバージンのスタンパブルシートと同じ板厚であるため、同一加熱条件にて加熱溶融させることが可能であり、扱いやすい。

次に、上型１および中間型２と、中間型２および下型３とをそれぞれ固定する締結部６、１１および１６について説明する。量産性を考量すると、締結部６、１１および１６としてはスライドロック機構を用いることが好ましい。なお、スライドロック機構以外でもボルトによる固定や、ばねを利用したロック機構等を用いて、上型１および中間型２と、中間型２および下型３とをそれぞれ固定できる機構であればよい。

図７Ａは実施の形態１の締結部であるスライド機構を説明するための図であり、下型と中間型とを固定した場合の成形金型の構成を示す側面図である。図７Ａに示されるように、下型３上に中間型２が設置されている。中間型２の締結部１１は、左右に移動可能なスライド棒１１ａを備えている。下型３の締結部１６は、下型３上に中間型２が設置された状態において、スライド棒１１ａと同じ高さ位置に貫通孔を有しており、スライド棒１１ａを締結部１６側にスライドさせて、締結部１６の貫通孔に貫通させる。これにより、中間型２および下型３が固定されて一体化する。図７Ａでは、中間型２および下型３の１つの面しか見えていないが、この面と対向する面にも締結部１１および１６は設置されているので、中間型２および下型３は２箇所で固定される。

図７Ｂは実施の形態１の締結部であるスライド機構を説明するための図であり、成形を行っている状態の成形金型の構成を示す側面図である。すなわち、上型１を中間型２および下型３上に設置して、圧力をかけている状態である。このときは、中間型２および下型３が固定されていればよいので、締結部１１および１６は上記図７Ａで示した状態である。なお、上型１が中間型２上に完全に設置された場合に、上型１の締結部６は、スライド棒１１ａと同じ高さ位置に貫通孔を有している。

図７Ｃは実施の形態１の締結部であるスライド機構を説明するための図であり、開型を行う直前の成形金型の構成を示す側面図である。このときには、締結部１６の貫通孔に貫通されているスライド棒１１ａを、締結部６側にスライドさせて、締結部６の貫通孔にスライド棒１１ａが貫通するようにする。これにより、上型１と中間型２とが固定されて一体化する。同時に、中間型２と下型３とは固定されなくなる。

図７Ｄは実施の形態１の締結部であるスライド機構を説明するための図であり、開型を行っている状態の成形金型の構成を示す側面図である。スライド棒１１ａが締結部６の貫通孔を貫通しているため、上型１および中間型２が一体化されているため、これらを容易に下型３と分離することができる。

次に、図７Ａ〜図７Ｄに示した成形金型とは締結部が異なる構造である実施の形態１に係る他の成形金型について説明する。図８Ａは実施の形態１に係る他の成形金型の締結部を説明するための図であり、各型が離れている状態を示す成形金型の正面断面図である。図８Ｂは実施の形態１に係る他の成形金型の締結部を説明するための図であり、下型と上型が閉型され、締結部によりそれらが固定された状態を示す成形金型の正面断面図である。なお、図８Ａおよび図８Ｂにおいては見易さを考慮して、上型４１、中間型４２および下型４３のみ断面図とし、他は正面図としている。

図８Ａおよび図８Ｂに示すように、成形金型４７は、上型４１、中間型４２および下型４３を備えている。下型４３には、可動ロッド４４ａを備えている締結部４４が設置されている。可動ロッド４４ａは、図８Ａに対して左右に移動が可能であり、先端が楔形である。また、可動ロッド４４ａには切欠き４４ｂが形成されている。

中間型４２には窪み４２ａが形成されている。窪み４２ａは、中間型４２が下型４３上に設置された状態で可動ロッド４４ａの先端が嵌るような位置に形成されている。また、中間型４２は、その上側に突出した連結棒４５と接続されていて、連結棒４５の上端は上型４１に形成された空間４６に配置されている。連結棒４５の上端は空間４６の底部で引っかかり、連結棒４５が空間４６から抜けないようになっている。

上型４１は、可動ロッド４４ａの切欠き４４ａに挿入されることで可動ロッド４４ａを左右に動かないように固定するための固定具４１ｂと固定具４１ｂの上端に配置された弾性体４１ａを備えている。

この成形金型４７の動きについて説明する。図８Ａに示しているように、中間型４２と下型４３とが閉型していない状態では、中間型４２は、連結棒４５を介して上型４１に吊り下げられている。上型４１が徐々に下りてきて、中間型４２が下型４３上に設置される。この状態では、中間型４２が下型４３上に設置されるのを阻害しないように、可動ロッド４４ａは下型４３内部に収納されている。

図８Ｂに示しているように、中間型４２が下型４３上に設置されてから、上型４１はさらに３０ｍｍ程度下りてくる。それにより、連結棒４５の上端は、空間４６の底部ではなく、中間付近に位置している。このように、中間型４２が下型４３上に設置された状態で可動ロッド４４ａが移動し、その先端が中間型４２に形成された窪み４２ａに嵌り込む。これにより、可動ロッド４４ａによって、下型４３および中間型４２とが固定（閉型）される。さらに、可動ロッド４４ａの切欠き４４ｂに固定具４１ｂが嵌り込み、可動ロッド４４ａが窪み４２ａから抜けないようにする。固定具４１ｂは、弾性体４１ａにより下方に向けて力がかかっているため、切欠き４４ｂから容易に抜けることはない。なお、可動ロッド４４ａの移動は、例えば油圧により行われることとすればよい。

以上のように、実施の形態１に係る他の成形金型４７においては、中間型４２と下型４３とが固定される。なお、中間型４２と下型４３との一体化について説明したが、例えば、同様の機構で上型４１と中間型４２とを一体化することもできる。

以上、実施の形態１の成形金型およびそれを用いた成形品の製造方法について説明した。次に、成形金型を用いて成形を実現するための、実施の形態１の成形装置について説明する。図９は、実施の形態１に係る成形装置の構成を示す側断面図である。実施の形態１の成形装置３０は、本体台座３１、下型プレート３２、可動台座３３、上型プレート３４、プレス本体３５および実施の形態１の成形金型７を備えている。プレス本体３５内に、本体台座３１、下型プレート３２、可動台座３３および上型プレート３４が設置されている。本体台座３１上に下型プレート３２が設置されていて、その上に、下型３が設置される。

可動台座３３は、上下に可動であり、プレス本体３５内の上方に設置されている。プレス本体３５の下部には上型プレート３４が設置されている。上型プレート３４には、上型１が設置されている。実施の形態１に係る成形装置３０は、可動台座３３を上下させることにより、上型１を上下動させる。図９に示すように、下型３の上には中間型２が設置されて閉型され、成形材料２０が投入部１９に投入されている。この状態で、可動台座３３を下方に動かして、図４Ｄに示すように、上型１を中間型２に密着させていき、凸部４にて成形材料２０に所定のプレス圧力をかけ成形する。これにより、上述した成形品が作製される。

実施の形態１の成形装置３０は、実施の形態１の成形金型７を備えているので、外観品質および精度の高い成形品を作製することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る成形金型について図を用いて説明する。図１０Ａは実施の形態２に係る成形金型の上型の構成を示す斜視図である。また、図１０Ｂは実施の形態２に係る成形金型の中間型の構成を示す斜視図である。また、図１０Ｃは実施の形態２に係る成形金型の下型の構成を示す斜視図である。実施の形態２の成形金型は、成形材料を押し出す投入部（中間型貫通孔１０ａおよび下型投入部１５ａ）においても、製品である成形品を成形することができる。

図１０Ａに示すように、上型（注入部）１ａは、凸部４ａを有している。成形品作製の際に、凸部４ａにより成形材料に圧力をかける。

図１０Ｂに示すように、中間型２ａは、凹型成形部８ａと、中間型貫通孔１０ａと、凹型成形部８ａと中間型貫通孔１０ａとを接続するように形成された溝９ａとを有している。

図１０Ｃに示すように、下型３ａは、凸型成形部１３ａと、下型投入部１５ａとを有している。

なお、下型３ａ、中間型２ａおよび上型１ａは、順次重ねて設置することで型締めされる。これらを設置した状態で、中間型貫通孔１０ａと下型投入部１５ａとは一体となり、投入部を形成する。この投入部に凸部４ａが嵌るようになっている。また、凹型成形部８ａには凸型成形部１３ａが嵌り、第１の型部を形成するような配置とされる。また、投入部に凸部４ａが嵌った状態で、投入部と凸部４ａとは第２の型部を形成している。

これら、上型１ａ、中間型２ａおよび下型３ａからなる成形金型を用いて、成形品を製造する方法について説明する。凹型成形部８ａに凸型成形部１３ａが嵌るように、下型３ａ上に中間型２ａを設置して型締めする。なお、実施の形態１と同様に、下型３ａおよび中間型２ａを型締めするための締結部が実際には設置されているが、図示および説明は省略する。また、同様に、上型１ａおよび中間型２ａを一体化するための締結部が実際には設置されているが、図示および説明は省略する。中間型貫通孔１０ａおよび下型投入部１５ａで形成された投入部に、加熱溶融させたスタンパブルシートである成形材料を積層設置する。次に、投入部に凸部４ａが嵌るように、中間型２ａおよび下型３ａ上に上型１ａを設置し、凸部４ａにより投入部内の成形材料に圧力をかける。成形材料は、溝９ａにより形成された連結孔を通って凹型成形部８ａおよび凸型成形部１３ａにより形成されている第１の型部内に充填されて、成形品が形成される。同時に、凸部４ａと投入部（中間型投入部および下型投入部１５ａ）とによって形成された第２の型部により成形品が形成される。図１１は、実施の形態２の成形金型を用いて形成された成形品の構成を示す斜視図である。図１１に示す成形品２１ａを、切断個所２４ａで切断して、２つの製品２３ａが完成する。なお、成形品２１ａの外観品質は良く、厚さ方向の寸法精度も良好である。

実施の形態２の成形金型は、実施の形態１の成形金型と同様の効果に加え、このように、同時に２つの製品２３ａを作製することができるという効果を奏する。

なお、実施の形態１の成形装置において、実施の形態１の成形金型の代わりに実施の形態２の成形金型を設置してもよい。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る成形金型について図を用いて説明する。図１２Ａは実施の形態３に係る成形金型の上型の構成を示す斜視図である。また、図１２Ｂは実施の形態３に係る成形金型の中間型の構成を示す斜視図である。また、図１２Ｃは実施の形態３に係る成形金型の下型の構成を示す斜視図である。実施の形態３の成形金型は、１つの投入部に２つの型部が連結されている。

図１２Ａに示すように、上型（注入部）１ｂは、凸部４ｂを有している。成形の際に、凸部４ｂにより成形材料に圧力をかける。

図１２Ｂに示すように、中間型２ｂは、２つの凹型成形部８ｂと、中間型貫通孔１０ｂと、各凹型成形部８ｂと中間型貫通孔１０ｂとを接続するように形成された２つの溝９ｂとを有している。

図１２Ｃに示すように、下型３ｂは、２つの凸型成形部１３ｂと、下型投入部１５ｂを有している。

なお、下型３ｂ、中間型２ｂおよび上型１ｂは、順次重ねて設置することで型締めされる。これらを設置した状態で、中間型貫通孔１０ｂと下型投入部１５ｂとは一体となり、投入部を形成し、この投入部に、凸部４ｂが嵌る。また、２つの凹型成形部８ｂにはそれぞれ２つの凸型成形部１３ｂが嵌り、それぞれが２つの型部を形成するような配置とされる。

これら、上型１ｂ、中間型２ｂおよび下型３ｂからなる成形金型を用いて、成形品を製造する方法について説明する。各凹型成形部８ｂに各凸型成形部１３ｂが嵌るように、下型３ｂ上に中間型２ｂを設置して型締めする。なお、実施の形態１と同様に、下型３ｂおよび中間型２ｂを型締めするための締結部が実際には設置されているが、図示および説明は省略する。また、同様に、上型１ｂおよび中間型２ｂを一体化するための締結部が実際には設置されているが、図示および説明は省略する。中間型貫通孔１０ｂおよび下型投入部１５ｂで形成された投入部に、加熱溶融させたスタンパブルシートである成形材料を積層設置する。次に、投入部に凸部４ｂが嵌るように、中間型２ｂおよび下型３ｂ上に上型１ｂを設置し、凸部４ｂにより投入部内の成形材料に圧力をかける。成形材料は、各溝９ｂにより形成された連結孔を通って各凹型成形部８ｂおよび各凸型成形部１３ｂにより形成されている２つの型部内に充填されて、成形品が形成される。図１３は、実施の形態３の成形金型を用いて形成された成形品の構成を示す斜視図である。図１３に示す成形品２１ｂを、切断個所２４ｂで切断して、２つの製品２３ｂが完成する。なお、成形品２１ｂの外観品質は良く、厚さ方向の寸法精度も良好である。

実施の形態３の成形金型は、実施の形態１の成形金型と同様の効果に加え、このように、同時に２つの製品２３ｂを作製することができるという効果を奏する。なお、凹型成形部８ｂおよび凸型成形部１３ｂをそれぞれ２つ以上としてもよい。それにより、一度の成形工程において、一度に複数の製品を作成することができる。

なお、実施の形態１の成形装置において、実施の形態１の成形金型の代わりに実施の形態３の成形金型を設置してもよい。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る成形金型について図を用いて説明する。図１４Ａは実施の形態４に係る成形金型の上型の構成を示す斜視図である。また、図１４Ｂは実施の形態４に係る成形金型の中間型の構成を示す斜視図である。また、図１４Ｃは実施の形態４に係る成形金型の下型の構成を示す斜視図である。実施の形態４の成形金型は、１つの型部に３つの投入部が連結されている。

図１４Ａに示すように、上型１ｃは、３つの凸部４ｃを有している。成形の際に、凸部４ｃにより成形材料に圧力をかける。

図１４Ｂに示すように、中間型２ｃは、凹型成形部８ｃと、３つの中間型貫通孔１０ｃと、各中間型貫通孔１０ｃと凹型成形部８ｃとを接続するように形成された３つの溝９ｃとを有している。

図１４Ｃに示すように、下型３ｃは、凸型成形部１３ｃと、凸型成形部１３ｃとを接続する３つの凸部１４ｃと、３つの下型投入部１５ｃを有している。

なお、下型３ｃ、中間型２ｃおよび上型１ｃは、順次重ねて設置することで型締めされる。これらを設置した状態で、各中間型貫通孔１０ｃと各下型投入部１５ｃとは一体となり、３つの投入部を形成し、この投入部に、各凸部４ｃが嵌る。また、凹型成形部８ｃには凸型成形部１３ｃが嵌り、型部を形成するような配置とされる。

これら、上型１ｃ、中間型２ｃおよび下型３ｃからなる成形金型を用いて、成形品を製造する方法について説明する。凹型成形部８ｃに凸型成形部１３ｃが嵌るように、下型３ｃ上に中間型２ｃを設置して型締めする。なお、このとき各溝９ｃには各凸部１４ｃが嵌る。なお、実施の形態１と同様に、下型３ｃおよび中間型２ｃを型締めするための締結部が実際には設置されているが、図示および説明は省略する。また、同様に、上型１ｃおよび中間型２ｃを一体化するための締結部が実際には設置されているが、図示および説明は省略する。各中間型貫通孔１０ｃおよび各下型投入部１５ｃで形成された３つの投入部に、加熱溶融させたスタンパブルシートである成形材料をそれぞれ積層設置する。次に、各投入部に各凸部４ｃが嵌るように、中間型２ｃおよび下型３ｃ上に上型１ｃを設置し、各凸部４ｃにより各投入部内の成形材料に圧力をかける。成形材料は、各溝９ｃと各凸部１４ｃとによって形成された連結孔を通って凹型成形部８ｃおよび凸型成形部１３ｃにより形成されている型部内に充填されて、成形品が形成される。なお、この成形品の外観品質は良く、厚さ方向の寸法精度も良好である。また、複数の個所から型部に成形材料が充填されるため、均等に充填される。したがって、欠損等が生じにくい。

実施の形態４の成形金型は、複数個の個所から成形材料が型部に充填されるような構造であるため、実施の形態１の成形金型と同様の効果に加え、成形品が大型である場合に特に精度の高い成形品を作製することができるという効果を奏する。なお、投入部および凸部４ｃの数は３個に限られるわけではなく、その他の数でもかまわない。

なお、実施の形態１の成形装置において、実施の形態１の成形金型の代わりに実施の形態４の成形金型を設置してもよい。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る成形金型および成形品の製造方法について説明する。図１５は、実施の形態５に係る成形金型の構成を示す断面図である。また、図１６Ａ〜図１６Ｄは、実施の形態５に係る成形品の製造方法を示す各断面工程図である。また、図１６Ｅは、実施の形態５の成形品の製造方法で成形された成形品を示す断面図である。実施の形態５に係る成形金型は補強材を内部に備えた成形品を作製するための成形金型である。

実施の形態５の成形金型７ｄは、図１、図２および図３で示した実施の形態１の成形金型に、繊維布２５を固定するためのピン２６が追加された構成である。そこで、図１５においては、図１、図２および図３で示した実施の形態１の成形金型と同一の部材については同一の符号を付し、説明を省略する。

図１５に示すように、実施の形態５の成形金型７ｄの内、中間型２は、繊維布（補強材）２５を固定するためのピン２６を備えている。ピン２６は、通常は中間型２中に収納されているが、例えば油圧等の機構により凹型成形部８から突出することができる。

図１６Ａに示すように、中間型２を下型３上に凹型成形部８が凸型成形部１３に嵌るように設置する。凸型成形部１３と凹型成形部８との間に形成された空間である型部１２に成形材料が充填されて、成形材料は所望の形に成形される。さらに、型部１２には、繊維布２５を予め設置しておく。繊維布２５は、例えば、不織布やクロス布等である。また、その繊維の形態は、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等とすればよい。ピン２６が突出した状態として、繊維布２５を定位置に固定している。この状態で、締結部１１および１６を用いて、中間型２と下型３とを締結して固定する（型締め）。さらに、投入部１９に、成形材料２０を積層して設置する。

次に、図１６Ｂに示すように、下型３および中間型２上に上型１を、上型１の凸部４が、投入部１９に嵌り込むように設置する。その状態で、凸部４が成形材料２０を押すように、下型３および中間型２と、上型１とに圧力をかけていく。それにより、投入部１９に設置された成形材料２０が凸部４により押されて、凸部１４と溝９との間に形成された空間である連結孔１７を通って、型部１２に流動的に充填される。

図１６Ｃに示すように、型部１２に成形材料２０が完全に充填された状態まで、圧力をかける。なお、ピン２６は、型部１２内に成形材料２０が充填されると、中間型２内に収納すればよい（図示せず）。それにより、繊維布２５は所定の位置に固定され、かつピン２６による欠損も生じない。

次に、図１６Ｄに示すように、一体化された上型１および中間型２を、下型３より取り外す（開型）。一体化された上型１および中間型２をはずした後の下側３上には、繊維布２５を内蔵した成形品２１ｄが残っている。

図１６Ｅには、成形品２１ｄが示されている。成形品２１ｄの内、投入部１９と凸部４により成形された不要な成形品２２は、切断個所２４で切断されて、繊維布２５を内蔵した製品２３ｄが完成する。

このように、型部１２内に予め繊維布２５を設置しておき、投入部１９より連結孔１７を介して、成形材料２０を型部１２内部に注入することで、繊維布２５を内蔵した成形品２１ｄを容易に作製することができる。なお、成形品２１ｄの外観品質は良く、厚さ方向の寸法精度も良好である。

なお、繊維布２５は、補強用として製品２３ｄの内部に設置したが、意匠用として繊維布２５を製品２３ｄに内蔵させてもよい。

実施の形態５では、不織布やクロス布等の繊維布２５を補強材として用いたが、繊維布２５の代わりに、金属、樹脂、繊維布を熱可塑性樹脂に含浸させたものを加熱溶融したシート材および加熱溶融したスタンパブルシート材等を用いてもよい。これにより、補強材を内蔵した、強度の高い成形品を容易に製造することができる。また、所定の形状または所定の模様等を有する補強材を用いることで、模様等が形成された成形品を製造することができる。

実施の形態５の成形金型は、実施の形態１の成形金型と同様の効果に加え、このように、繊維布を内蔵した成形品を成形することができるという効果を奏する。

なお、実施の形態１の成形装置において、実施の形態１の成形金型の代わりに実施の形態５の成形金型を設置してもよい。

以上、実施の形態１〜５について説明したが、具体的に示した、部品の構造は、あくまでも一例であり、本発明はこれらの具体例のみに限定されるものではない。例えば、成形材料としては、長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートを用いたが、長繊維が複合されていないシート状の熱可塑性スタンピング成形材料を用いてもよい。

以下に、本発明に係る成形金型を用いて実際に作製した製品（実施例１および２）と、従来の成形金型を用いて作製した製品（比較例１および２）とを比較した結果をまとめた。

図１７Ａは実施例１および２に用いた成形金型の下型の構成を示す斜視図である。また、図１７Ｂは実施例１および２に用いた成形金型の中間型の構成を示す斜視図である。また、図１７Ｃは実施例１および２に用いた成形金型の上型の構成を示す斜視図である。

実施例１の製品は、図１７Ａ〜図１７Ｃに示す成形金型（上型１ｅ、中間型２ｅおよび下型３ｅ）を用いて作製した。成形材料である長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートは、Ｌ（縦）：１２６ｍｍ×Ｗ（横）：６０ｍｍ×Ｔ（厚さ）：３．８ｍｍの大きさのものを５枚用いた。これらを遠赤外線加熱炉にて加熱後、図１７Ａ〜図１７Ｃに示した成形金型を用いて、型締め速度を２５ｍｍ／ｓとし、プレス圧力（型締め力）を１９６×１０^４Ｎとして、実施例１の製品を作製した。

実施例２の製品は、図１７Ａ〜図１７Ｃに示す成形金型（上型１ｅ、中間型２ｅおよび下型３ｅ）を用いて作製した。成形材料である長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートは、Ｌ：１２６ｍｍ×Ｗ：６０ｍｍ×Ｔ：３．８ｍｍの大きさのものを４枚用いた。これらを遠赤外線加熱炉にて加熱後、図１７Ａ〜図１７Ｃに示した成形金型を用いて、型締め速度を２５ｍｍ／ｓとし、プレス圧力（型締め力）を１９６×１０^４Ｎとして、実施例２の製品を作製した。

（比較例１）
図１８Ａは比較例１および２に用いた成形金型の下型の構成を示す斜視図である。また、図１８Ｂは比較例１および２に用いた成形金型の上型の構成を示す斜視図である。

比較例１の製品は、図１８Ａおよび図１８Ｂに示す成形金型（上型１０３ｅおよび下型１０２ｅ）を用いて作製した。成形材料である長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートは、Ｌ：１５０ｍｍ×Ｗ：１００ｍｍ×Ｔ：３．８ｍｍの大きさのものを２枚用いた。これらを遠赤外線加熱炉にて加熱後、図１８Ａおよび図１８Ｂに示した成形金型を用いて、型締め速度を２５ｍｍ／ｓとし、プレス圧力（型締め力）を１９６×１０^４Ｎとして、比較例１の製品を作製した。

（比較例２）
比較例２の製品は、図１８Ａおよび図１８Ｂに示す成形金型を用いて作製した。成形材料である長繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートは、Ｌ：１２５ｍｍ×Ｗ：１００ｍｍ×Ｔ：３．８ｍｍの大きさのものを２枚用いた。これらを遠赤外線加熱炉にて加熱後、図１８Ａおよび図１８Ｂに示した成形金型を用いて、型締め速度を２５ｍｍ／ｓとし、プレス圧力（型締め力）を１９６×１０^４Ｎとして、比較例２の製品を作製した。

以上、実施例１および２、比較例１および２の製品についての評価結果を表１にまとめた。

表１から、以下のことが分かる。実施例１および比較例１ともに板厚１．８ｍｍの製品を得ているが、実施例１の製品は外観性において繊維浮き出しがなく良好であるのに対し、比較例１の製品は繊維の浮き出しが著しく外観性に劣る。また、実施例２は、比較例２と同じプレス圧力であるにも関わらず、板厚で１．３ｍｍの製品を得ており、かつ、実施例２の製品は外観性において繊維浮き出しがなく良好であるのに対し、比較例２の製品は繊維の浮き出しが著しく外観性に劣る。なお、比較例２の製品は、大幅な欠肉が見られた。

このような、実施例１および２の製品と比較例１および２の製品との賦形性の違いは、面圧が大きく異なることに起因すると考えられる。なお、面圧とは上述のように、プレス圧力をプレス圧力がかかる面積で除したものである。表１に示しているように、実施例１および２において面圧が比較例１および２の３．８倍にも達している。

また、このような、実施例１および２の製品と比較例１および２の製品との外観の違いは、実施例１および２の製品では成形材料が流動的に型内に充填され成形されているにもかかわらず、比較例１および２の製品では成形材料が流動することなく成形されていることにより生じていると考えられる。つまり、比較例１および２の製品は、成形材料表面に現れた繊維が再被膜されず、そのまま成形部表面に現れるため、外観性が損なわれている。

本発明によるスタンピング成形金型、スタンピング成形装置およびスタンピング成形品の製造方法を用いることで、外観品質が良く、かつ寸法精度が高いスタンピング成形を行えるので、さらに幅広い分野でスタンピング成形品を利用することができる。また、本発明によるスタンピング成形品は、外観品質が良く、かつ寸法精度が高いため、幅広い分野で利用することができる。

Claims (13)

1. 熱可塑性スタンピング成形材料を成形する型部を内部に有し、前記熱可塑性スタンピング成形材料が投入される投入部と、前記型部と前記投入部とを連結する連結孔とを備えた成形部と、
   前記投入部に挿入される凸部を有する注入部とを備え、
   前記凸部は、前記投入部に投入された前記熱可塑性スタンピング成形材料に圧力をかけて、前記連結孔を介して前記熱可塑性スタンピング成形材料を前記型部に充填させるスタンピング成形金型。
2. 前記凸部と前記凸部が挿入されている前記投入部とが、前記型部とは異なる型部を構成している請求項１に記載のスタンピング成形金型。
3. １つの前記型部と複数の前記投入部とが、複数の前記連結孔により連結されている請求項１に記載のスタンピング成形金型。
4. １つの前記投入部と複数の前記型部とが、複数の前記連結孔により連結されている請求項１に記載のスタンピング成形金型。
5. 前記成形部は複数の部材で構成され、前記各部材同士を固定する締結部を有している請求項１に記載のスタンピング成形金型。
6. 前記成形部は、前記型部内において、補強材を固定させるための出し入れ可能なピンを備えている請求項１に記載のスタンピング成形金型。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のスタンピング成形金型を備えたスタンピング成形装置。
8. 熱可塑性スタンピング成形材料を成形するための型部と連結孔により連結された投入部に、加熱溶融された前記熱可塑性スタンピング成形材料を投入し、
   前記連結孔を介して、前記熱可塑性スタンピング成形材料を前記投入部から前記型部内に注入して、前記熱可塑性スタンピング成形材料を成形するスタンピング成形品の製造方法。
9. 前記投入部に前記熱可塑性スタンピング成形材料からなる複数のシートを積層し、前記投入部に凸部を挿入し、前記凸部により前記複数のシートに圧力をかけて、前記連結孔を介して前記熱可塑性スタンピング成形材料を前記投入部から前記型部に注入し成形した場合に、
   前記投入部に残っている前記熱可塑性スタンピング成形材料はシート状である請求項８に記載のスタンピング成形品の製造方法。
10. 前記投入部に残っている前記熱可塑性スタンピング成形材料の厚さは、前記シートの１つの厚さと同一である請求項９に記載のスタンピング成形品の製造方法。
11. 前記熱可塑性スタンピング成形材料には、長繊維が複合されている請求項８に記載のスタンピング成形品の製造方法。
12. 前記型部内に予め補強材を設置してから、前記熱可塑性スタンピング成形材料を前記型部内に注入する請求項８に記載のスタンピング成形品の製造方法。
13. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のスタンピング成形金型により、成形されたスタンピング成形品。

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