WO2006016609A1

WO2006016609A1 - 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

Info

Publication number: WO2006016609A1
Application number: PCT/JP2005/014662
Authority: WO
Inventors: Masaki Takahashi; Hiroyuki Nishioka
Original assignee: Japan Gmt Co., Ltd.
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2006-02-16
Also published as: JP4402114B2; JPWO2006016609A1

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

明細書

スタンビング成形金型、スタンビング成形装置、スタンビング成形品の製造方法およびスタンビング成形品

技術分野

[0001] 本発明は、熱可塑性榭脂であるスタンビング成形材料を成形カ卩ェするためのスタンビング成形金型、スタンビング成形装置およびスタンビング成形品の製造方法に関する。また、熱可塑性榭脂であるスタンビング成形材料を成型加工することで得られるスタンビング成形品に関する。

背景技術

[0002] 従来のスタンビング成形品の製造方法について説明する。図 19A〜図 19Cは、従来のスタンビ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、従来のスタンビ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。従来のスタンビング成形品の製造方法は、まず図 19Aに示すように、スタンビング成形材料 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が設置されていな力つた残りの 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ビング成形品 105 (以下、成形品 105という）が作製される。このように、従来のスタンビ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、スタンビング成形材料としては、長繊維強化熱可塑性榭脂スタンパブルシートを用いて、る。長繊維強化熱可塑性榭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榭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、ァ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榭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 (スタンバブルシート）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、従来のスタンビ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。

[0003] 従来のスタンビ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、とされて、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、成形材料の可塑ィ匕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ぐ強度の高い成形品を得ることができる。

[0004] しかし、従来のスタンビ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 2 ODを用いて説明する。図 20Aはスタンビ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はスタンビ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はスタンビ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はスタンビ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。

[0005] 図 20Aに示されてヽるように、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、榭脂 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、溶融軟ィ匕により繊維 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。

[0006] 加熱溶融されて!ヽる成形材料 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)と接触した部分力も冷却固化が始まる。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の表面部の温度が榭脂 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の一部は榭脂 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。

[0007] 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。

[0008] 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〖こ、上型 102および下型 103に深いエンボス力卩ェを施す。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。

[0009] また、従来のスタンビング成形品の製造方法にぉヽては、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、従来のスタンビング成形品の製造方法にお、て、成形材料の設置位置および投入量のバランスが悪!、場合を説明するための各工程断面図である。図 21Dは従来のスタンビ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!、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、自動化が難しぐまた作業者にも熟練度が要求される。 [0010] 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が崩れてしまヽ、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。

[0011] また、従来のスタンビ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。スタンビ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、従来のスタンビング成形品の製造方法にぉ、ては、細形状を持つ製品や小型製品を作製できなかった。

[0012] また、従来のスタンビ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、加熱炉カも成形材料を取り出して力もの、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力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)の比率が高ぐかつ成形材料 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。

[0013] また、従来のスタンビ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つていくため、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。

[0014] また、従来のスタンビ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、従来のスタンビ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。

[0015] また、従来のスタンビ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ぐ成形金型 101が均等に閉型されにくぐ欠肉や製品厚み不良を生じやすい。

[0016] 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)。し力しながらこの成形法は専ら熱硬化性榭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。

[0017] 熱硬化性榭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。

特許文献 1 :特開平 10— 193350号公報

特許文献 2：特開 2003— 80519号公報

特許文献 3：特開 2003 - 286328号公報

特許文献 4：特開 2001— 205662号公報

特許文献 5：特開 2000 - 334766号公報

特許文献 6：特開 2000— 037746号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0018] 本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、外観品質が良ぐかつ寸法精度の高ヽ成形品を製造できるスタンビング成形金型、スタンビング成形装置およびスタンビ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、外観品質が良ぐかつ寸法精度の高いスタンビング成形品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

[0019] 本発明のスタンビング成形金型は、熱可塑性スタンビ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ビ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ビ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ビング成形材料を前記型部に充填させる。

[0020] また、本発明のスタンビング成形装置は、上記本発明のスタンビング成形金型を備えている。

[0021] また、本発明のスタンビング成形品の製造方法は、熱可塑性スタンビ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ビ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ビング成形材料を成形する。

[0022] また、本発明のスタンビング成形品は、上記本発明の成形金型により、成形される。

発明の効果

[0023] 本発明のスタンビング成形金型、スタンビング成形装置およびスタンビング成形品の製造方法を用いることで、外観品質が良ぐかつ寸法精度の高い成形品を製造できる。また、本発明のスタンビング成形品は、外観品質が良ぐかつ寸法精度が高い図面の簡単な説明

[0024] [図 1]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]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]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]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]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]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]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]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]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]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]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]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]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]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]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!/、る状態の成形金型の構成を示す側面図である。

[図 8A]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]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。

圆 9]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]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]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]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]図 11は実施の形態 2の成形金型を用、て形成された成形品の構成を示す斜視図である。

[図 12A]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]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]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]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]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]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]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]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。

圆 16A]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。

圆 16B]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。

圆 16C]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。

圆 16D]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]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]図 17Aは実施例 1および 2に用ヽた成形金型の下型の構成を示す斜視図である。

[図 17B]図 17Bは実施例 1および 2に用、た成形金型の中間型の構成を示す斜視図である。

[図 17C]図 17Cは実施例 1および 2に用、た成形金型の上型の構成を示す斜視図である。

[図 18A]図 18 Aは比較例 1および 2に用、た成形金型の下型の構成を示す斜視図である。

[図 18B]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。

圆 19A]図 19Aは従来のスタンビング成形品の製造方法を示す断面工程図である。圆 19B]図 19Bは従来のスタンビング成形品の製造方法を示す断面工程図である。圆 19C]図 19Cは従来のスタンビング成形品の製造方法を示す断面工程図である。

[図 19D]図 19Dは従来のスタンビ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]図 20Aはスタンビ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]図 20Bはスタンビ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]図 20Cはスタンビ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]図 20Dはスタンビ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]図 21Aは従来のスタンビ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]図 21Bは従来のスタンビ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]図 21Cは従来のスタンビ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]図 21Dは従来のスタンビ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]図 22は加熱炉カゝら成形材料を取り出してカゝらの、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。

発明を実施するための最良の形態

[0025] 本発明のスタンビング成形金型は、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ぐ外観品質が優れた成形品を製造できる。

[0026] また、好ましくは、本発明のスタンビング成形金型は、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。

[0027] また、好ましくは、本発明のスタンビング成形金型は、 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、成形品を容易に製造することができる。

[0028] また、好ましくは、本発明のスタンビング成形金型は、 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。

[0029] また、好ましくは、本発明のスタンビング成形金型は、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ぐさらに開型も容易に行うことができる。

[0030] また、好ましくは、本発明のスタンビング成形金型は、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。

[0031] また、本発明のスタンビング成形装置は、前記本発明のスタンビ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ぐ外観品質が優れた成形品を製造できる。

[0032] また、本発明のスタンビ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ビ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ぐ外観品質が優れた成形品を製造できる。

[0033] また、好ましくは、本発明のスタンビ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ビング成形材料カゝ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ビ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、る前記熱可塑性スタンビ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。 [0034] また、好ましくは、本発明のスタンビング成形品の製造方法にお!、て、前記投入部に残っている前記熱可塑性スタンビ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、新しいスタンビ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。

[0035] また、好ましくは、本発明のスタンビング成形品の製造方法にぉ、て、前記熱可塑性スタンビング成形材料には、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。

[0036] また、本発明のスタンビ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、前記スタンビ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。

[0037] また、本発明のスタンビング成形品は、前記本発明の成形金型により、成形される。

それにより、外観品質が良ぐかつ寸法精度が高い。

[0038] 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。

[0039] (実施の形態 1)

本発明の実施の形態 1に係るスタンビング成形金型（以下、成形金型と、う）およびそれを備えたスタンビング成形装置 (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。

[0040] 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。

[0041] 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 1 laを有して、る。

[0042] 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、スタンビング成形品 (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、 1 6は図面上には表れな、はずであるが、見易さを考慮して図示した。

[0043] 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。

[0044] 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にはェジエタターピン 18が設置されていることが好ましい。ェジエタターピン 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。

[0045] 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榭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榭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榭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、ァ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 8m m以上のものを指す。長繊維強化熱可塑性榭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、う。

[0046] 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。

[0047] 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を通つて型部 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、 lOmmZs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。

[0048] 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。

[0049] 次に、図 4Eに示すように、一体ィ匕された上型 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、ェジエタターピン 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。 [0050] 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。

[0051] 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の榭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ぐ美しい外観の成形品 21を得ることができる。

[0052] 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ぐ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。

[0053] 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よりわ力るように、榭脂 28と繊維 29により構成される成形品 27 において、繊維 29が榭脂 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、榭脂リッチである。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。

[0054] 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 1 2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。

[0055] 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。

[0056] 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、従来のスタンビング成形の面圧は、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。

[0057] 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ビング材料の厚さの最低が 2. Ommであり、成形品の厚さは 1. 8mm程度にしか薄くならな力つた。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力実験で確認されている。

[0058] 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。

[0059] 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。

[0060] 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。

[0061] 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!/ヽて用いればよ!ヽ。

[0062] 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ヽても、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。

[0063] 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。

[0064] 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が固定されて一体ィ匕する。図 7Aでは、中間型 2および下型 3の 1つの面しか見えて!/、な!/、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。

[0065] 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。

[0066] 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。

[0067] 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!/、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 1 la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がー体ィ匕されているため、これらを容易に下型 3と分離することができる。

[0068] 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！ヽて説明する。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。

[0069] 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 4 3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。

[0070] 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の底部で引つかかり、連結棒 45が空間 46から抜けないようになつている。

[0071] 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 4 laを備えている。

[0072] 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、る。

[0073] 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の底部ではなぐ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 力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力かつているため、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。 [0074] 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との一体ィ匕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とを一体ィ匕することもできる。

[0075] 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 3 3、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。

[0076] 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を下方に動力して、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。

[0077] 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。

[0078] (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。 [0079] 図 10Aに示すように、上型（注入部） la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。

[0080] 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。

[0081] 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。

[0082] なお、下型 3a、中間型 2aおよび上型 la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が嵌るようになつている。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。

[0083] これら、上型 la、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力図示および説明は省略する。また、同様に、上型 laおよび中間型 2aを一体ィ匕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バ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 la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。

[0084] 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。

[0085] 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、。

[0086] (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。

[0087] 図 12Aに示すように、上型（注入部） lb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。

[0088] 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。

[0089] 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。

[0090] なお、下型 3b、中間型 2bおよび上型 lb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。

[0091] これら、上型 lb、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!、る力図示および説明は省略する。また、同様に、上型 lbおよび中間型 2bを一体ィ匕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バ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 lb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 23 bが完成する。なお、成形品 21bの外観品質は良ぐ厚さ方向の寸法精度も良好である。

[0092] 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。

[0093] 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、。

[0094] (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。

[0095] 図 14Aに示すように、上型 lc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。

[0096] 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。

[0097] 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。

[0098] なお、下型 3c、中間型 2cおよび上型 lc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〖こは凸型成形部 13cが嵌り、型部を形成するような配置とされる。

[0099] これら、上型 lc、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 1 cおよび中間型 2cを一体ィ匕するための締結部が実際には設置されている力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バ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 lc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ぐ厚さ方向の寸法精度も良好である。また、複数の個所力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。

[0100] 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、成形品を作製することができると、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ぐその他の数でもかまわない。

[0101] 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、。

[0102] (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 16 A〜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。

[0103] 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。

[0104] 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。

[0105] 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 1 2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〖こは、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、ァ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。

[0106] 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。

[0107] 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。 [0108] 次に、図 16Dに示すように、一体ィ匕された上型 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。

[0109] 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。

[0110] 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 2 Idを容易に作製することができる。なお、成形品 21dの外観品質は良ぐ厚さ方向の寸法精度も良好である。

[0111] 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。

[0112] 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、榭脂、繊維布を熱可塑性榭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ょ、。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。

[0113] 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、う効果を奏する。

[0114] 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、。

[0115] 以上、実施の形態 1〜5について説明した力具体的に示した、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榭脂スタンパブルシートを用いたが、長繊維が複合されて、な、シート状の熱可塑性スタンビング成形材料を用いてもょ、。

[0116] 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。

[0117] (実施例 1)

図 17Aは実施例 1および 2に用ヽ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に用ヽ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。

[0118] 実施例 1の製品は、図 17A〜図 17Cに示す成形金型（上型 le、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榭脂スタンパブルシートは、 L (縦）： 126mm XW (横）：60mm XT (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 25mmZsとし、プレス圧力（型締め力）を 196 X 10⁴Nとして、実施例 1の製品を作製した。

[0119] (実施例 2)

実施例 2の製品は、図 17A〜図 17Cに示す成形金型（上型 le、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榭脂スタンパブルシートは、 L: 126mm XW: 60mm XT: 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 25mmZsとし、プレス圧力（型締め力）を 196 X 10⁴Nとして、実施例 2の製品を作製した。

[0120] (比較例 1)

図 18 Aは比較例 1および 2に用、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。

[0121] 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 1 02e)を用いて作製した。成形材料である長繊維強化熱可塑性榭脂スタンパブルシートは、 L: 150mm XW: 100mm XT: 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 18 Aおよび図 18Bに示した成形金型を用いて、型締め速度を 25mmZsとし、プレス圧力（型締め力）を 196 X 10⁴Nとして、比較例 1 の製品を作製した。

[0122] (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榭脂スタンパブルシートは、 L : 125mm XW: 100 mm XT: 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 25mmZsとし、プレス圧力（型締め力）を 196 X 10⁴Nとして、比較例 2の製品を作製した。

[0123] 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。

[0124] [表 1]

陚形性：良 1 0 0 %陚形。不良大幅欠肉。

外観性：優非常に良好。繊維浮きなし。不良繊維浮き大。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、るが、実施例 1の製品は外観性にぉ、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。

[0126] 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。

[0127] 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。

産業上の利用可能性

[0128] 本発明によるスタンビング成形金型、スタンビング成形装置およびスタンビング成形品の製造方法を用いることで、外観品質が良ぐかつ寸法精度が高いスタンビング成形を行えるので、さらに幅広い分野でスタンビ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ビング成形品は、外観品質が良ぐ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

請求の範囲

[1] 熱可塑性スタンビ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ビ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ビ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ビング成形材料を前記型部に充填させるスタンビング成形金型。

[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！/、る請求項 1に記載のスタンビング成形金型。

[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に記載のスタンビング成形金型。

[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に記載のスタンビング成形金型。

[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、る請求項 1に記載のスタンビング成形金型。

[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ヽる請求項 1に記載のスタンビング成形金型。

[7] 請求項 1な、し請求項 6の、ずれかに記載のスタンビング成形金型を備えたスタンビング成形装置。

[8] 熱可塑性スタンビ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ビ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ビ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ビング成形材料を成形するスタンビ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ビング成形材料カゝ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ビング成形材料を前記投入部カゝ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ヽる前記熱可塑性スタンビング成形材料はシート状である請求項 8に記載のスタンビ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ビ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に記載のスタンビング成形品の製造方法。

[11] 前記熱可塑性スタンビング成形材料には、長繊維が複合されてヽる請求項 8に記載のスタンビ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ビング成形材料を前記型部内に注入する請求項 8に記載のスタンビ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ビング成形金型により、成形されたスタンビング成形品。