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(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】5920775
(24)【登録日】2016年4月22日
(45)【発行日】2016年5月18日
(54)【発明の名称】繊維強化複合板の成形方法
(51)【国際特許分類】
B29C 53/04 20060101AFI20160428BHJP
B29C 43/34 20060101ALI20160428BHJP
B29C 43/52 20060101ALI20160428BHJP
B29K 105/08 20060101ALN20160428BHJP
【ＦＩ】
B29C53/04
B29C43/34
B29C43/52
B29K105:08
【請求項の数】5
【全頁数】41
(21)【出願番号】特願2012-69470(P2012-69470)
(22)【出願日】2012年3月26日
(65)【公開番号】特開2013-52670(P2013-52670A)
(43)【公開日】2013年3月21日
【審査請求日】2015年2月2日
(31)【優先権主張番号】特願2011-173682(P2011-173682)
(32)【優先日】2011年8月9日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】801000049
【氏名又は名称】一般財団法人生産技術研究奨励会
(74)【代理人】
【識別番号】100116207
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 俊明
(74)【代理人】
【識別番号】100089635
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 守
(74)【代理人】
【識別番号】100096426
【弁理士】
【氏名又は名称】川合 誠
(72)【発明者】
【氏名】柳本 潤
(72)【発明者】
【氏名】池内 健義
【審査官】
山本 雄一
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０１−３１４１１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０７−０４７５９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０１−１７８４１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０９−２７７３８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−２０６５０４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２９Ｃ ４３／００−４３／５８
Ｂ２９Ｃ ５３／００−５３／８４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ａ）繊維強化複合材から成る平板状の繊維強化複合板を一対の金型を備える成形装置によって成形する成形方法であって、
（ｂ）前記繊維強化複合板を、その表面又は裏面の少なくとも一方に平板状の金属板を当接させた状態で、該金属板を誘導加熱によって加熱することにより間接的に加熱し、前記一対の金型の間に挟み込んで成形を行い、
（ｃ）成形後に前記金属板を前記繊維強化複合板から取り外すことを特徴とする繊維強化複合板の成形方法。
（ｂ）前記繊維強化複合板を、その表面又は裏面の少なくとも一方に平板状の金属板を当接させた状態で、該金属板を誘導加熱によって加熱することにより間接的に加熱し、前記一対の金型の間に挟み込んで成形を行い、
（ｃ）成形後に前記金属板を前記繊維強化複合板から取り外すことを特徴とする繊維強化複合板の成形方法。
【請求項2】
前記繊維強化複合板を所定の温度にまで加熱した後に、前記金型を作動させて型締めを行い、該型締めを継続しながら前記繊維強化複合板を冷却する請求項１に記載の繊維強化複合板の成形方法。
【請求項3】
前記繊維強化複合板の温度を前記所定の温度に上昇させた後、前記型締めの初期までは、前記所定の温度を維持するように前記繊維強化複合板を加熱する請求項２に記載の繊維強化複合板の成形方法。
【請求項4】
前記繊維強化複合板は、強化材としての繊維に母材としての樹脂を含浸させた板状の複合材である請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維強化複合板の成形方法。
【請求項5】
前記繊維強化複合板の成形は、曲げ成形又は絞り成形である請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維強化複合板の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、繊維強化複合板の成形方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、プリプレグ等の強化繊維の布に樹脂を含浸させた繊維強化複合板を金型の上に載置し、オートクレーブ装置内で減圧又は真空下で加熱成形することによって所望の形状の成形品を得る成形方法が広く採用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【0003】
これにより、軽量でありながら強度の高い繊維強化プラスチックから成る成形品であって、複雑な形状を備えた種々の成形品を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９−１８４２３９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、前記従来の成形方法においては、金型の上に載置された繊維強化複合板を高温に加熱し、かつ、減圧又は真空下で型締めする必要があるので、オートクレーブ装置のような大型で高価な装置が必要となり、かつ、工程が複雑になってしまう。そのため、成形品の大量生産が困難であり、コストも高くなってしまう。
【0006】
本発明は、前記従来の成形方法の問題点を解決して、繊維強化複合板の少なくとも一方の面に金属板を当接させた状態で成形を行うことによって、繊維強化複合板の一部が破断したり、繊維強化複合板の一部にくびれ等の局所的不規則変形が生じたりすることがなく、繊維強化複合板を容易に、短時間で、かつ、低コストで安定的に変形させることができ、種々の形状の良質な成形品を安価で大量に生産することができる繊維強化複合板の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】
そのために、本発明の繊維強化複合板の成形方法においては、繊維強化複合材から成る平板状の繊維強化複合板を一対の金型を備える成形装置によって成形する成形方法であって、前記繊維強化複合板を、その表面又は裏面の少なくとも一方に平板状の金属板を当接させた状態で、該金属板を誘導加熱によって加熱することにより間接的に加熱し、前記一対の金型の間に挟み込んで成形を行い、成形後に前記金属板を前記繊維強化複合板から取り外す。
【0010】
本発明の更に他の繊維強化複合板の成形方法においては、さらに、前記繊維強化複合板を所定の温度にまで加熱した後に、前記金型を作動させて型締めを行い、該型締めを継続しながら前記繊維強化複合板を冷却する。
【0011】
本発明の更に他の繊維強化複合板の成形方法においては、さらに、前記繊維強化複合板の温度を前記所定の温度に上昇させた後、前記型締めの初期までは、前記所定の温度を維持するように前記繊維強化複合板を加熱する。
【0012】
本発明の更に他の繊維強化複合板の成形方法においては、さらに、前記繊維強化複合板は、強化材としての繊維に母材としての樹脂を含浸させた板状の複合材である。
【0013】
本発明の更に他の繊維強化複合板の成形方法においては、さらに、前記繊維強化複合板の成形は、曲げ成形又は絞り成形である。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、繊維強化複合板の成形方法においては、繊維強化複合板の少なくとも一方の面に金属板を当接させた状態で成形を行う。これにより、繊維強化複合板の一部が破断したり、繊維強化複合板の一部にくびれ等の局所的不規則変形が生じたりすることがなく、繊維強化複合板を容易に、短時間で、かつ、低コストで安定的に変形させることができ、種々の形状の良質な成形品を安価で大量に生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第１の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に使用する成形装置を示す図である。
【図2】本発明の第１の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に使用する金型の例を示す図である。
【図3】本発明の第１の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法を示す概略図である。
【図4】本発明の第１の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に使用する金型の具体例を示す図である。
【図5】本発明の第１の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法で成形された繊維強化複合板の具体例を示す図である。
【図6】本発明の第１の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法での温度及び金型ストロークの変化を示す図である。
【図7】本発明の第１の実施の形態における成形例１の成形温度とスプリングバック量との関係を示す図である。
【図8】本発明の第１の実施の形態における成形例１の成形温度が常温である場合の写真である。
【図9】本発明の第１の実施の形態における成形例１の成形温度が常温である場合の側面の状態を示す写真である。
【図10】本発明の第１の実施の形態における成形例１の成形温度が２００〔℃〕である場合の写真である。
【図11】本発明の第１の実施の形態における成形例１の成形温度が２００〔℃〕である場合の側面の状態を示す写真である。
【図12】本発明の第１の実施の形態における成形例２の成形温度とスプリングバック量との関係を示す図である。
【図13】本発明の第１の実施の形態における成形例２の成形温度が常温である場合の写真である。
【図14】本発明の第１の実施の形態における成形例２の成形温度が２００〔℃〕である場合の写真である。
【図15】本発明の第１の実施の形態における成形例２の成形温度が２００〔℃〕である場合の側面の状態を示す写真である。
【図16】本発明の第１の実施の形態における成形例３の成形に使用した布の拡大写真である。
【図17】本発明の第１の実施の形態における成形例３及び４の成形温度とスプリングバック量との関係を示す図である。
【図18】本発明の第１の実施の形態における成形例４を成形温度２００〔℃〕で成形する場合の温度及び金型ストロークの変化を示す図である。
【図19】本発明の第１の実施の形態における成形例３の写真である。
【図20】本発明の第１の実施の形態における成形例４の写真である。
【図21】本発明の第１の実施の形態における成形例３の側面の状態を示す写真である。
【図22】本発明の第２の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法の概略を説明する図である。
【図23】本発明の第２の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に使用する金型の具体例を示す図である。
【図24】本発明の第２の実施の形態における成形例５及び６を説明する図である。
【図25】本発明の第２の実施の形態における成形例５の写真である。
【図26】本発明の第２の実施の形態における成形例６の写真である。
【図27】本発明の第２の実施の形態における成形例５及び６の成形温度と絞り高さとの関係を示す図である。
【図28】本発明の第２の実施の形態における成形性が良好になるメカニズムを説明する図である。
【図29】本発明の第２の実施の形態における成形例６の断面の状態を示す写真である。
【図30】本発明の第３の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に上金型のストローク及び成形荷重の変化の計測結果を示す第１の図である。
【図31】本発明の第３の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法における金型の模式断面図である。
【図32】本発明の第３の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に上金型のストローク及び成形荷重の変化の計測結果を示す第２の図である。
【図33】本発明の第３の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に上金型のストローク及び成形荷重の変化の計測結果を示す第３の図である。
【図34】本発明の第４の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に使用する成形装置を示す図である。
【図35】本発明の第４の実施の形態における成形例の写真である。
【図36】本発明の第５の実施の形態における被成形部材を説明する図である。
【図37】本発明の第５の実施の形態における第１簡略被成形部材を使用して絞り成形を行った場合の成形例の写真である。
【図38】本発明の第５の実施の形態における第２簡略被成形部材を使用して絞り成形を行った場合の成形例の写真である。
【図39】本発明の第５の実施の形態における金属板を使用せずに絞り成形を行った参考例の写真である。
【図40】本発明の第５の実施の形態における第１簡略被成形部材を使用して曲げ成形を行った場合の成形例の写真である。
【図41】本発明の第５の実施の形態における第２簡略被成形部材を使用して曲げ成形を行った場合の成形例の写真である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0017】
図１は本発明の第１の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に使用する成形装置を示す図、図２は本発明の第１の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に使用する金型の例を示す図である。なお、図２において、（ａ）は第１の例を示す図、（ｂ）は第２の例を示す図である。
【0018】
図において、１０は本実施の形態における成形装置であり、固定金型であるダイとしての下金型１１と、可動金型であるパンチとしての上金型１２とを有する。ここで、前記下金型１１は、成形装置１０の図示されない装置本体等に固定されている。一方、前記上金型１２は、上下動可能に取り付けられ、油圧シリンダ等のアクチュエータによって上下方向に変位させられることにより、前記下金型１１と接離する。
【0019】
また、２０は前記下金型１１と上金型１２とによって表裏両側から挟持されて成形される被成形部材であって、後述される繊維強化複合板２１と、該繊維強化複合板２１の表裏両面に当接する金属板２２とを有する。
【0020】
本実施の形態において、繊維強化複合板２１は、強化材としての繊維に母材（マトリクス）としての樹脂を含浸させた板状の複合材である。前記強化材としての繊維は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維等の繊維であるが、いかなる種類の繊維であってもよい。なお、前記繊維は、あらかじめ織られて布（クロス）状になっていることが望ましい。一方、前記母材としての樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂であってもよいし、エポキシ、フェノール、メラミン、不飽和ポリエステル等の熱硬化樹脂であってもよい。
【0021】
また、金属板２２は、アルミニウム合金、ステンレス鋼、軟鋼、銅等の金属から成る板材であるが、いかなる種類の金属から成る板材であってもよい。
【0022】
さらに、前記成形装置１０は、加熱装置としての誘導加熱コイル１３と、該誘導加熱コイル１３に電力を供給するエネルギ供給源としての電源装置１４と、該電源装置１４の動作を制御する加熱制御装置１５とを有する。
【0023】
本実施の形態において、繊維強化複合板２１を加熱する加熱装置は、シーズヒータ等の電気ヒータや、赤外線ヒータによって繊維強化複合板２１に直接熱を付与し、繊維強化複合板２１を直接的に加熱する直接加熱装置であってもよいが、金属板２２を加熱し、該金属板２２からの熱伝導によって繊維強化複合板２１を間接的に加熱する間接加熱装置であることが望ましい。繊維強化複合板２１を間接的に加熱する方が、直接的に加熱するよりも、繊維強化複合板２１を均一に加熱することができる。そこで、本実施の形態においては、誘導加熱コイル１３を、繊維強化複合板２１を間接的に加熱する間接加熱装置として採用し、典型的には、前記下金型１１及び上金型１２の側方に配設したものである。
【0024】
そして、前記下金型１１と上金型１２とによって挟持される被成形部材２０の金属板２２は、前記誘導加熱コイル１３によって誘導加熱される。そのため、該誘導加熱コイル１３は、被成形部材２０からあまり遠くならない位置、すなわち、前記下金型１１及び上金型１２の近傍に配設されることが望ましい。
【0025】
なお、前記誘導加熱コイル１３は、図１に示されるように、前記下金型１１及び上金型１２の左右両側に配設されることが望ましいが、片側だけに配設されていてもよいし、他の場所に配設されていてもよい。また、金属板２２を加熱するためには、誘導加熱コイル１３に代えて、シーズヒータ等の電気ヒータや、赤外線ヒータを加熱装置として使用することもできる。なお、誘導加熱コイル１３を使用した方が、金属板２２をより均一に、かつ、より迅速に加熱することができ、加熱時間を短縮することができる。
【0026】
そして、前記加熱制御装置１５は、温度検出装置１６の検出信号と、入力された目標温度１７とに基づいて、繊維強化複合板２１の温度が目標温度１７となるように、電源装置１４の動作を制御して、誘導加熱コイル１３に供給される電力量を制御する。
【0027】
ここで、前記温度検出装置１６は、繊維強化複合板２１の温度を検出するための装置であり、繊維強化複合板２１の温度を検出するものであることが望ましいが、金属板２２の温度を検出することによって繊維強化複合板２１の温度を検出したものとしてもよい。すなわち、被成形部材２０のどの部位の温度を検出するものであってもよい。また、前記温度検出装置１６は、被成形部材２０、すなわち、検出対象の色、検出対象からの赤外線等に基づいて非接触で温度を検出する装置であることが望ましいが、検出対象に接触して温度を検出する装置であってもよい。また、前記目標温度１７は、図１に示されるように、時間の推移とともに値が変化するものであることが望ましいが、値が一定のものであってもよい。
【0028】
そして、前記加熱制御装置１５は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、キーボード等の入力手段、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等の表示手段、通信インターフェイス等を備える一種のコンピュータであって、例えば、ＰＩＤ制御を行うことによって、繊維強化複合板２１の温度が目標温度１７となるように電源装置１４の動作を制御する。なお、前記加熱制御装置１５は、成形装置１０の全体の動作を制御する図示されない成形装置用制御装置と一体的に構成されたものであってもよいし、成形装置用制御装置とは別個に構成されたものであってもよい。
【0029】
また、前記下金型１１及び上金型１２の金型面の形状は、例えば、図２（ａ）及び（ｂ）に示されるようなものであるが、いかなる形状であってもよく、被成形部材２０の所望の成形後の形状に応じて適宜変更することができる。図２（ａ）に示される例は、被成形部材２０を所望の角度（例えば、９０度）に折り曲げる場合の例である。また、図２（ｂ）に示される例は、被成形部材２０をＵ字状、又は、ハット（Ｈａｔ）状に折り曲げる場合の例である。
【0030】
なお、図１及び２に示される例では、下金型１１が金型面の窪（くぼ）んだ雌型であって上金型１２が金型面が突出する雄型であるが、下金型１１が雄型であって上金型１２が雌型であってもよい。また、下金型１１が可動金型であって上金型１２が固定金型であってもよいし、下金型１１及び上金型１２の両者が可動金型であってもよい。
【0031】
次に、本発明の実施の形態における繊維強化複合板２１の成形方法について説明する。
【0032】
図３は本発明の第１の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法を示す概略図である。なお、図において、（ａ）〜（ｃ）は繊維強化複合板を用意する方法における各工程を示す図、（ｄ）〜（ｆ）は繊維強化複合板を成形する方法における各工程を示す図である。
【0033】
まず、一次成形品である繊維強化複合板２１を用意する方法について説明する。
【0034】
図３（ａ）に示されるように、複合板成形用下金型３１の金型面上に、繊維を織って形成された布２５を載置する。この場合、複数枚の布２５を積層して載置することが望ましいが、布２５は１枚であってもよい。なお、該布２５は、母材としての樹脂を含むものである。また、前記複合板成形用下金型３１の金型面は平面であり、複合板成形用上金型３２の金型面も、同様に、平面である。
【0035】
続いて、図示されないアクチュエータを作動させて前記複合板成形用上金型３２を下方向に変位させ、図３（ｂ）に示されるように、１枚の、又は、積層された複数枚の布２５を複合板成形用下金型３１と複合板成形用上金型３２とによって上下から挟み込み、型締めを行う。この場合、オートクレーブ装置等の装置を使用して、高温に加熱し、かつ、減圧又は真空下で型締めを行う。これにより、母材としての樹脂が溶融して積層された布２５の繊維の隙（すき）間に入り込み、万遍なく含浸する。
【0036】
そして、樹脂が万遍なく含浸した布２５を常温（又は室温）程度にまで冷却すると、一次成形品として、図３（ｃ）に示されるように、繊維と樹脂とが一体化された複合材である平板状の繊維強化複合板２１を得ることができる。
【0037】
なお、繊維強化複合板２１としては、市販されているプリプレグ、スタンパブルシート等と称される製品を使用することもできる。この場合には、図３（ａ）〜（ｃ）に示される工程は、省略される。
【0038】
次に、前記繊維強化複合板２１を所望の形状に成形する方法について説明する。
【0039】
図３（ｄ）に示されるように、繊維強化複合板２１の表裏両面に金属板２２をそれぞれ当接させて、被成形部材２０を得る。そして、該被成形部材２０を成形装置１０の下金型１１の金型面上に載置し、誘導加熱コイル１３に通電して金属板２２を誘導加熱することによって、繊維強化複合板２１を間接的に加熱する。この場合、加熱制御装置１５が誘導加熱コイル１３に供給される電力量を制御することによって、繊維強化複合板２１の温度が、所定の目標温度１７となるように加熱する。該目標温度１７は、繊維強化複合板２１の温度が樹脂の融点近傍となるような温度に対応することが望ましい。
【0040】
なお、繊維強化複合板２１を間接的に加熱する際に、被成形部材２０を必ずしも下金型１１の金型面上に載置する必要はなく、下金型１１から離れた場所に載置してもよい。つまり、誘導加熱コイル１３に通電して金属板２２を誘導加熱することによって繊維強化複合板２１を間接的に加熱することができるのであれば、被成形部材２０をどこに配設してもよい。
【0041】
続いて、成形装置１０の図示されないアクチュエータを作動させて上金型１２を下方向に変位させ、図３（ｅ）に示されるように、１枚の板状の被成形部材２０を下金型１１と上金型１２とによって上下から挟み込み、型締めを行う。なお、図３（ｅ）に示される例において、下金型１１及び上金型１２の金型面の形状は、図２（ｂ）に示されるようなものとなっている。
【0042】
なお、下金型１１と上金型１２とによる型締めの初期又は中期に、繊維強化複合板２１の間接的な加熱を継続してもよい。一般的に、下金型１１及び上金型１２の熱容量は、被成形部材２０の熱容量よりもかなり大きいので、型締めを行っている間に下金型１１及び上金型１２によって熱が奪われ、繊維強化複合板２１の温度が所望の値よりも大きく低下する可能性がある。そこで、必要に応じて、型締めを行っている間にも、誘導加熱コイル１３への通電を継続し、繊維強化複合板２１の間接的な加熱を継続することによって、繊維強化複合板２１の温度を所定の値に維持してもよい。
【0043】
続いて、型締めを継続しながら被成形部材２０の冷却を行う。前述のように、下金型１１及び上金型１２の熱容量は、被成形部材２０の熱容量よりもかなり大きいので、被成形部材２０は、下金型１１及び上金型１２によって熱が奪われ、自然に冷却される。なお、型締めの初期又は中期に繊維強化複合板２１の間接的な加熱を継続した場合であっても、冷却の間は、誘導加熱コイル１３への通電を停止して加熱を停止する。
【0044】
そして、被成形部材２０が常温（又は室温）程度にまで冷却されると、成形装置１０の図示されないアクチュエータを作動させて上金型１２を上方向に変位させて下金型１１と上金型１２との間隔を広げ、型開きを行って、被成形部材２０を下金型１１と上金型１２との間から取り出す。
【0045】
これにより、下金型１１及び上金型１２の金型面の形状に対応した形状に成形された被成形部材２０を得ることができる。そして、上下両面の金属板２２を取り除くことによって、図３（ｆ）に示されるように、所望の形状に成形された最終成形品としての繊維強化複合板２１を得ることができる。
【0046】
なお、ここでは、繊維強化複合板２１を所望の形状に成形する際に、繊維強化複合板２１を間接的に加熱する場合について説明したが、繊維強化複合板２１の間接的な加熱を省略することもできる。つまり、繊維強化複合板２１の温度を上昇させることなく、常温（又は室温）に保ったままで、被成形部材２０を下金型１１と上金型１２とによる型締めを行い、下金型１１及び上金型１２の金型面の形状に対応した形状に成形された被成形部材２０を得ることもできる。この場合、間接的な加熱によって繊維強化複合板２１の温度を上昇させる時間、及び、冷却によって繊維強化複合板２１の温度を低下させる時間が不要となるので、成形時間の前後に必要な時間を短縮することができる。また、誘導加熱コイル１３、電源装置１４、加熱制御装置１５等を省略することができるので、コストを低減することができる。
【0047】
次に、本実施の形態における具体例を説明する。
【0048】
図４は本発明の第１の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に使用する金型の具体例を示す図、図５は本発明の第１の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法で成形された繊維強化複合板の具体例を示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法での温度及び金型ストロークの変化を示す図である。
【0049】
本発明の発明者は、図４に示されるような金型を使用して実際に被成形部材２０の成形を行った。この場合、下金型１１及び上金型１２の金型面の形状は、図２（ａ）に示されるものと同様であって、板材を曲げ角９０度に曲げ加工するために使用されるものである。そのため、下金型１１の金型面には、角度が９０度の断面Ｖ字状の凹溝部が形成され、該凹溝部の幅は８〔ｍｍ〕である。また、上金型１２は、全体の幅が３０〔ｍｍ〕であり、その金型面は角度が９０度の断面Ｖ字状の凸条であり、該凸条の頂部、すなわち、峰部の断面は半径１〔ｍｍ〕の曲面となっている。
【0050】
そして、被成形部材２０は、長さが３０〔ｍｍ〕及び幅が１０〔ｍｍ〕の長方形の板材である。なお、厚さは、繊維強化複合板２１の厚さによって変化する。また、被成形部材２０は、その長手方向が図４における左右方向、すなわち、下金型１１及び上金型１２の幅方向と一致するような姿勢で下金型１１の金型面上に載置されて成形される。
【0051】
繊維強化複合板２１の表裏両面に当接する金属板２２は、長さが３０〔ｍｍ〕、幅が１０〔ｍｍ〕及び厚さが１〔ｍｍ〕の長方形の板材である。具体的には、軟鋼から成り、ＳＰＣＣと称される鋼板であって、ＪＩＳＧ３１４１で規定される冷間圧延鋼板、又は、アルミニウム合金の一種であって、ＪＩＳＨ４０００等で規定されるＪＩＳ呼称Ａ２０２４の超ジュラルミンの板である。次の表１は、前記冷間圧延鋼板及び超ジュラルミンの性質を示している。
【0052】
【表1】
【0053】
繊維強化複合板２１は、長さが３０〔ｍｍ〕及び幅が１０〔ｍｍ〕の長方形の板材であり、その厚さは、後述されるように、種類によって変化する。そして、成形による繊維強化複合板２１の曲げ半径は、上金型１２との間に厚さが１〔ｍｍ〕の金属板２２が介在するので、２〔ｍｍ〕となる。
【0054】
また、温度検出装置１６によって繊維強化複合板２１の温度が検出される実際の部位、すなわち、温度制御点１６ａは、図４に示されるように、下側の金属板２２における長手方向中心近傍である。
【0055】
そして、成形後には、図５に示されるように、Ｖ字状に曲げ成形された最終成形品としての繊維強化複合板２１の曲げ角を計測し、計測した曲げ角と上金型１２の金型面の角度（９０度）との差θを最終成形品のスプリングバック量とした。
【0056】
被成形部材２０の成形においては、繊維強化複合板２１の温度、及び、アクチュエータによって変位させる上金型１２のストロークを、図６に示されるように制御した。図６において、横軸は時間（単位〔秒〕）を示す時間軸であり、縦軸における横軸より上側は温度（単位〔℃〕）を示す温度軸であり、縦軸における横軸より下側は上金型１２のストローク（単位〔ｍｍ〕）、すなわち、上金型１２の下方向への変位量を示すストローク軸である。そして、横軸より上側において実線で示される折れ線が繊維強化複合板２１の温度変化を示す温度変化線であり、横軸より下側において実線で示される折れ線が上金型１２のストロークを示すストローク変化線である。なお、図６において、温度軸の原点（０点）は、常温（又は室温）に相当する。
【0057】
また、Ｔは、入力された目標温度１７によって指定された成形温度であり、具体的には、後述されるように、常温（又は室温）、５０〔℃〕、１００〔℃〕、１５０〔℃〕、２００〔℃〕及び２５０〔℃〕の６種類の温度である。なお、常温（又は室温）は、約２０〔℃〕である。また、Ｔが常温（又は室温）の場合には、前述のように、繊維強化複合板２１の間接的な加熱を省略するので、温度制御を行わない。
【0058】
そして、繊維強化複合板２１の間接的な加熱は、被成形部材２０を成形装置１０の下金型１１の金型面上に載置し、誘導加熱コイル１３に通電して金属板２２を誘導加熱することによって行った。図６における期間１では、５０〔℃／秒〕の加熱速度で、常温（又は室温）から指定された所定の成形温度Ｔまで上昇するように温度制御を実行した。
【0059】
続いて、図６における期間２及び３では、指定された成形温度Ｔを維持するように温度制御を実行した。なお、前記期間１及び２では、上金型１２は、その上死点において停止している。また、前記期間２の長さは約１０〔秒〕である。
【0060】
そして、前記期間３では、１〔ｍｍ／秒〕の移動速度で、アクチュエータによって上金型１２を下方向へ変位させた。これにより、被成形部材２０は下金型１１と上金型１２とによって上下から挟み込まれ、被成形部材２０における長手方向中心近傍の部分が上金型１２の金型面の凸条によって下方に押され、曲げられる。そして、上金型１２のストロークが最大値Ｓになると、上金型１２は、その下死点に到達して停止する。これにより、被成形部材２０は、下金型１１の金型面における断面Ｖ字状の凹溝部及び上金型１２の金型面における断面Ｖ字状の凸条に沿って、角度が９０度のＶ字状に折り曲げられる。
【0061】
続いて、図６における期間４では、繊維強化複合板２１の間接的な加熱を停止した。そのため、繊維強化複合板２１の温度は、点線で示されるように低下した。すなわち、繊維強化複合板２１を含む被成形部材２０は、自然に冷却された。また、前記期間４では、その初期の３０〔秒〕の間、上金型１２の位置を下死点で維持した。したがって、前記期間４における初期の３０〔秒〕の間、被成形部材２０は、上下から下金型１１及び上金型１２によって型締めされた状態で冷却されることとなる。この場合、被成形部材２０の上下両面が下金型１１及び上金型１２の金型面に接触しているので、被成形部材２０は、下金型１１及び上金型１２によって熱が奪われ、効果的に冷却される。
【0062】
そして、前記初期の３０〔秒〕が経過すると、１〔ｍｍ／秒〕の移動速度で、アクチュエータによって上金型１２を上方向へ変位させ、上死点に復帰させた。これにより、下金型１１と上金型１２との間隔が広がり、被成形部材２０を下金型１１と上金型１２との間から取り出すことができた。そして、取り出した被成形部材２０から金属板２２を取り外すと、図５に示されるように、Ｖ字状に曲げ成形された最終成形品としての繊維強化複合板２１を得ることができた。
【0063】
仮に、前記期間４における初期の３０〔秒〕の間に上金型１２の位置を下死点で維持しないとすると、すなわち、上金型１２が下死点に到達した直後に上金型１２を上方向へ変位させて上死点に復帰させるとすると、良好な状態の繊維強化複合板２１を得ることができない。これは、繊維強化複合板２１が加熱されると母材としての樹脂が軟化溶融した状態となり、その状態で曲げ成形された直後に上金型１２を上方向へ変位させると、樹脂が軟化溶融したままで荷重が除去されるので、繊維強化複合板２１の表面が剥（はく）離して変形してしまう。そして、繊維強化複合板２１が自然に冷却されると樹脂が固化するので、変形した状態が保持されることになる。
【0064】
そこで、具体例においては、前述のように、前記期間４における初期の３０〔秒〕の間、上金型１２の位置を下死点で維持したままで、被成形部材２０を冷却した。これにより、繊維強化複合板２１の樹脂が十分に冷却された後に、上金型１２を上方向へ変位させて荷重を除去することとなるので、Ｖ字状に曲げ成形された良好な状態の繊維強化複合板２１を得ることができた。
【0065】
次に、前記具体例に沿って実際に成形した繊維強化複合板２１について説明する。まず、成形例１及び２について説明する。
【0066】
図７は本発明の第１の実施の形態における成形例１の成形温度とスプリングバック量との関係を示す図、図８は本発明の第１の実施の形態における成形例１の成形温度が常温である場合の写真、図９は本発明の第１の実施の形態における成形例１の成形温度が常温である場合の側面の状態を示す写真、図１０は本発明の第１の実施の形態における成形例１の成形温度が２００〔℃〕である場合の写真、図１１は本発明の第１の実施の形態における成形例１の成形温度が２００〔℃〕である場合の側面の状態を示す写真、図１２は本発明の第１の実施の形態における成形例２の成形温度とスプリングバック量との関係を示す図、図１３は本発明の第１の実施の形態における成形例２の成形温度が常温である場合の写真、図１４は本発明の第１の実施の形態における成形例２の成形温度が２００〔℃〕である場合の写真、図１５は本発明の第１の実施の形態における成形例２の成形温度が２００〔℃〕である場合の側面の状態を示す写真である。なお、図８において、（ａ）は金属板を使用した場合の写真、（ｂ）は金属板を省略した場合の写真であり、図９において、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、切断方向が０度、９０度及び４５度の場合の写真であり、図１１において、（ａ）及び（ｂ）は、切断方向が０度及び９０度の場合の写真であり、図１３において、（ａ）は金属板を使用した場合の写真、（ｂ）は金属板を省略した場合の写真であり、図１５において、（ａ）及び（ｂ）は、切断方向が０度及び４５度の場合の写真である。
【0067】
成形例１及び２は、繊維が炭素繊維から成り、母材としての樹脂が熱硬化性樹脂のエポキシから成る、いわゆる、ＣＦＲＰを繊維強化複合板２１として使用した例であり、具体的には、市販されているプリプレグと称される製品を使用した例である。前記プリプレグは、次の表２に示される内容のものであって、東レ株式会社から商品名「トレカプリプレグ」、製品番号「３２５２Ｓ−１０」として販売されている製品である。
【0068】
【表2】
【0069】
前記表２に示されるように、樹脂は、製品番号「２５９２」のエポキシ樹脂であり、その硬化温度は１３０〔℃〕である。また、繊維は、製品番号「Ｔ７００ＳＣ」の炭素繊維であり、プリプレグにおける繊維含有率は６７〔％〕である。１枚ずつのプリプレグは、炭素繊維を１方向に配列して樹脂を含有させたシートである。なお、１枚のプリプレグの厚さｔは、ｔ＝０．１〔ｍｍ〕であるが、成形例１の繊維強化複合板２１はプリプレグを３枚積層したものであり、成形例２の繊維強化複合板２１はプリプレグを４枚積層したものである。積層方向は、積層されたプリプレグのうちの基準となるものの炭素繊維の配列方向を０とし、それと直交する炭素繊維の配列方向を９０として表したものである。また、切断方向は、０度、４５度及び９０度の３種類であり、切断方向と、繊維強化複合板２１内の炭素繊維の配列方向との関係は、次の表３に示されるようになっている。
【0070】
【表3】
【0071】
前記表２に示される熱容量は、１枚の繊維強化複合板２１における繊維及び樹脂の比熱に重量の和を乗じることによって算出された値である。なお、成形例１及び２の繊維強化複合板２１は、ともに、長さが３０〔ｍｍ〕及び幅が１０〔ｍｍ〕の長方形の板材であるが、その厚さはプリプレグの積層枚数に応じて異なっている。
【0072】
前記具体例に沿って成形例１の繊維強化複合板２１を成形した結果が図７に示されている。図７において、横軸は成形温度〔℃〕を表し、縦軸は最終成形品のスプリングバック量、すなわち、計測した繊維強化複合板２１の曲げ角と上金型１２の金型面の角度（９０度）との差θを表している。また、○は切断方向が０度の繊維強化複合板２１、△は切断方向が４５度の繊維強化複合板２１、及び、□は切断方向が９０度の繊維強化複合板２１を表している。なお、いずれの場合も、金属板２２として、長さが３０〔ｍｍ〕、幅が１０〔ｍｍ〕及び厚さが１〔ｍｍ〕のＪＩＳＧ３１４１で規定される冷間圧延鋼板から成る板材を使用した。
【0073】
成形例１は、プリプレグの積層枚数が３枚と少なく、かつ、すべてのプリプレグの積層方向が０であるので、剛性が低く、異方性が高い、と言える。図７の結果から、成形温度が常温（又は室温）、すなわち、約２０〔℃〕及び５０〔℃〕の場合には、冷間成形とも呼ぶべき低温域での成形であるので、スプリングバック量が大きくなっているが、成形温度が２００〔℃〕及び２５０〔℃〕の場合には、スプリングバック量が１０度前後と小さく、成形性が良好であることが分かる。また、切断方向が０度の場合には、前記表３に示されるように、炭素繊維の配列方向と曲げ方向とが同一であるので、スプリングバック量が小さく、成形性が良好であることが分かる。
【0074】
図８（ａ）には、前記具体例に沿って成形例１の繊維強化複合板２１を常温（又は室温）で成形した例が示されている。なお、図８（ａ）に示される例は、左から順に、切断方向が０度、９０度及び４５度となっている。そして、図８（ｂ）は、比較のために、繊維強化複合板２１の表裏両面に金属板２２を当接させずに成形した例である。図８（ｂ）に示される例も、左から順に、切断方向が０度、９０度及び４５度となっている。また、図９には、前記具体例に沿って成形例１の繊維強化複合板２１を常温（又は室温）で成形した例の側面が示されている。なお、図９（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示される例は、それぞれ、切断方向が０度、９０度及び４５度となっている。
【0075】
図８（ａ）及び９（ａ）〜（ｃ）に示される例からは、常温（又は室温）での成形の場合にも、繊維強化複合板２１の一部が破断したり、くびれ等の局所的不規則変形が生じたりすることがないことが分かる。このことから、繊維強化複合板２１の表裏両面に金属板２２を当接させた状態で成形を行えば、常温（又は室温）のような低い温度で成形しても、最終成形品として良好な繊維強化複合板２１を得ることができる、と言える。
【0076】
成形によって繊維強化複合板２１に破断やくびれが生じる場合、当該部分が他の部分に比べてより伸張することとなるが、繊維強化複合板２１の表裏両面に当接する金属板２２の存在によって、繊維強化複合板２１及び金属板２２の内部に付加的な引張応力及び圧縮応力が発生して当該部分の伸張が防止される、と推測される。
【0077】
図１０には、前記具体例に沿って成形例１の繊維強化複合板２１を２００〔℃〕で成形した例が示されている。なお、図１０に示される例は、左から順に、切断方向が０度、９０度及び４５度となっている。図１０に示される例を図８（ａ）に示される例と比較すると、成形温度を２００〔℃〕とすると、スプリングバック量がより小さく、成形性がより良好になることが分かる。
【0078】
図１１には、前記具体例に沿って成形例１の繊維強化複合板２１を２００〔℃〕で成形した例の側面の状態が示されている。なお、図１１（ａ）及び（ｂ）に示される例は、それぞれ、切断方向が０度及び９０度となっている。また、図１１（ａ−１）は、図１１（ａ）に示される例の要部拡大写真であり、図１１（ｂ−１）及び（ｂ−２）は、図１１（ｂ）に示される例の要部拡大写真である。図１１に示される例からは、切断方向が９０度の場合には、成形性が良好ではあるものの、曲げ部分に剥離や炭素繊維の欠陥がわずかに観察されるが、切断方向が０度の場合には、曲げ部分に剥離や炭素繊維の欠陥が全く観察されず、成形性が極めて良好であることが分かる。
【0079】
また、前記具体例に沿って成形例２の繊維強化複合板２１を成形した結果が図１２に示されている。図７と同様に、図１２において、横軸は成形温度〔℃〕を表し、縦軸は最終成形品のスプリングバック量、すなわち、計測した繊維強化複合板２１の曲げ角と上金型１２の金型面の角度（９０度）との差θを表している。また、○は切断方向が０度の繊維強化複合板２１、△は切断方向が４５度の繊維強化複合板２１、及び、□は切断方向が９０度の繊維強化複合板２１を表している。なお、いずれの場合も、金属板２２として、長さが３０〔ｍｍ〕、幅が１０〔ｍｍ〕及び厚さが１〔ｍｍ〕のＪＩＳＧ３１４１で規定される冷間圧延鋼板から成る板材を使用した。
【0080】
さらに、◇は、切断方向が９０度の繊維強化複合板２１であるが、金属板２２として、長さが３０〔ｍｍ〕、幅が１０〔ｍｍ〕及び厚さが１〔ｍｍ〕のＪＩＳ呼称Ａ２０２４の超ジュラルミンから成る板材を使用した場合を表している。
【0081】
成形例２は、プリプレグの積層枚数が４枚と少なく、かつ、プリプレグの積層方向が０及び９０と交差しているので、剛性が高く、異方性が低い、と言える。図１２の結果から、成形温度が常温（又は室温）、すなわち、約２０〔℃〕及び５０〔℃〕の場合には、冷間成形とも呼ぶべき低温域での成形であるので、スプリングバック量が大きくなっているが、成形温度を上昇させると、スプリングバック量が小さくなることが分かる。成形温度が２００〔℃〕の場合には、スプリングバック量が１０度前後と小さく、成形性が最も良好であることが分かる。また、金属板２２として超ジュラルミンから成る板材を使用した場合には、成形温度が低いと、金属板２２自体のスプリングバックが繊維強化複合板２１のスプリングバックとして反映されてしまう。
【0082】
図１３（ａ）には、前記具体例に沿って成形例２の繊維強化複合板２１を常温（又は室温）で成形した例（金属板２２として冷間圧延鋼板から成る板材を使用した例）が示されている。なお、図１３（ａ−１）には、図１３（ａ）に示されている例の裏面が示されている。そして、図１３（ａ）及び（ａ−１）に示される例は、左から順に、切断方向が０度、９０度及び４５度となっている。また、図１３（ｂ）は、比較のために、繊維強化複合板２１の表裏両面に金属板２２を当接させずに成形した例である。なお、図１３（ｂ−１）には、図１３（ｂ）に示されている例の裏面が示されている。図１３（ｂ）及び（ｂ−１）に示される例も、左から順に、切断方向が０度、９０度及び４５度となっている。
【0083】
図１３（ａ）及び（ａ−１）に示される例からは、常温（又は室温）での成形の場合にも、繊維強化複合板２１の一部が破断したり、くびれ等の局所的不規則変形が生じたりすることがないことが分かる。このことから、繊維強化複合板２１の表裏両面に金属板２２を当接させた状態で成形を行えば、常温（又は室温）のような低い温度で成形しても、最終成形品として良好な繊維強化複合板２１を得ることができる、と言える。
【0084】
図１４には、前記具体例に沿って成形例２の繊維強化複合板２１を２００〔℃〕で成形した例が示されている。なお、図１４に示される例は、左から順に、切断方向が０度、９０度及び４５度となっている。図１４に示される例を図１３（ａ）に示される例と比較すると、成形温度を２００〔℃〕とすると、スプリングバック量がより小さく、成形性がより良好になることが分かる。
【0085】
図１５には、前記具体例に沿って成形例２の繊維強化複合板２１を２００〔℃〕で成形した例の側面の状態が示されている。なお、図１５（ａ）及び（ｂ）に示される例は、それぞれ、切断方向が０度及び４５度となっている。また、図１５（ａ−１）及び（ａ−２）は、図１５（ａ）に示される例の要部拡大写真であり、図１５（ｂ−１）及び（ｂ−２）は、図１５（ｂ）に示される例の要部拡大写真である。図１５に示される例からは、切断方向が４５度の場合には、成形性が良好ではあるものの、曲げ部分に炭素繊維の欠陥がわずかに観察され、切断方向が０度の場合には、曲げ部分に層間の剥離がわずかに観察されるが、炭素繊維の欠陥が全く観察されず、成形性が極めて良好であることが分かる。
【0086】
次に、成形例３及び４について説明する。
【0087】
図１６は本発明の第１の実施の形態における成形例３の成形に使用した布の拡大写真、図１７は本発明の第１の実施の形態における成形例３及び４の成形温度とスプリングバック量との関係を示す図、図１８は本発明の第１の実施の形態における成形例４を成形温度２００〔℃〕で成形する場合の温度及び金型ストロークの変化を示す図、図１９は本発明の第１の実施の形態における成形例３の写真、図２０は本発明の第１の実施の形態における成形例４の写真、図２１は本発明の第１の実施の形態における成形例３の側面の状態を示す写真である。なお、図１９において、（ａ）は正面の状態を示す写真、（ｂ）は側面の状態を示す写真であり、図２１において、（ａ）及び（ｂ）は、切断方向が０度及び４５度の場合の写真である。
【0088】
成形例３は、繊維がガラス繊維から成り、母材としての樹脂が熱硬化性樹脂の不飽和ポリエステルから成る、いわゆる、ＧＦＲＰを繊維強化複合板２１として使用した例であり、具体的には、図３（ａ）〜（ｃ）に示される工程に従って、本発明の発明者が成形した繊維強化複合板２１を使用した例である。該繊維強化複合板２１は、次の表４に示される内容のものであって、布２５としては、図１６に示されるように、ガラス繊維を平織りすることによって製造されたガラス繊維布であって、株式会社エポックから商品名「マイクロクロス」として販売されているガラス繊維布を使用し、また、母材としては、カンキ化工材有限会社から販売されている不飽和ポリエステルを使用して、本発明の発明者が成形したものである。
【0089】
【表4】
【0090】
前記表４に示されるように、樹脂は、スチレンを４０〜５０〔％〕含むＦＲＰの製造に一般的に使用される不飽和ポリエステルであり、その融点、すなわち、耐熱温度は約１２０〔℃〕である。また、繊維は、ガラス繊維であり、繊維強化複合板２１における繊維含有率は４７〔％〕である。なお、布２５としての１枚のガラス繊維布の厚さｔは、ｔ＝０．０３〔ｍｍ〕であるが、繊維強化複合板２１は、前記ガラス繊維布を同一方向に１０枚積層し、硬化剤を混合した樹脂を含浸させたものである。そのため、積層方向は０のみである。また、切断方向は、０度及び４５度の２種類であり、切断方向と、繊維強化複合板２１内のガラス繊維の配列方向との関係は、次の表５に示されるようになっている。
【0091】
【表5】
【0092】
前記表４に示される熱容量は、１枚の繊維強化複合板２１における繊維及び樹脂の比熱に重量の和を乗じることによって算出された値である。なお、成形例３の繊維強化複合板２１は、長さが３０〔ｍｍ〕及び幅が１０〔ｍｍ〕の長方形の板材である。
【0093】
また、成形例４は、繊維がガラス繊維から成り、母材としての樹脂が熱可塑性樹脂のポリプロピレンから成る、いわゆる、ＧＦＲＰを繊維強化複合板２１として使用した例であり、具体的には、市販されているスタンパブルシートと称される製品を使用した例である。前記スタンパブルシートは、次の表６に示される内容のものであって、東洋紡績株式会社から商品名「ＱＦ（クイックフォーム）−ランダムシート」として販売されている製品である。
【0094】
【表6】
【0095】
前記表６に示されるように、樹脂は、ポリプロピレンであり、その融点は約１８０〔℃〕である。また、繊維は、ガラス長繊維であり、樹脂中に均一に、ランダムに、かつ、繊維同士が絡むことなく分散して含有されている。スタンパブルシートにおける繊維含有率は５０〔％〕である。前記スタンパブルシートの厚さｔは、ｔ＝０．８〔ｍｍ〕であり、積層することなく、１枚で使用した。なお、前記表６に示される熱容量は、１枚の繊維強化複合板２１における繊維及び樹脂の比熱に重量の和を乗じることによって算出された値である。
【0096】
前記具体例に沿って成形例３及び４の繊維強化複合板２１を成形した結果が図１７に示されている。図７と同様に、図１７において、横軸は成形温度〔℃〕を表し、縦軸は最終成形品のスプリングバック量、すなわち、計測した繊維強化複合板２１の曲げ角と上金型１２の金型面の角度（９０度）との差θを表している。また、○は成形例３の切断方向が０度の繊維強化複合板２１、△は成形例３の切断方向が４５度の繊維強化複合板２１、及び、□は成形例４の繊維強化複合板２１を表している。なお、いずれの場合も、金属板２２として、長さが３０〔ｍｍ〕、幅が１０〔ｍｍ〕及び厚さが１〔ｍｍ〕のＪＩＳＧ３１４１で規定される冷間圧延鋼板から成る板材を使用した。
【0097】
成形例３は、図１７の結果から、成形温度が常温（又は室温）、すなわち、約２０〔℃〕及び５０〔℃〕の場合には、冷間成形とも呼ぶべき低温域での成形であるので、スプリングバック量が大きくなっているが、成形温度が１００〔℃〕以上の場合には、スプリングバック量が小さくなり、成形性が良好であることが分かる。もっとも、成形温度が２００〔℃〕でも、スプリングバック量は、２０度程度であり、やや大きめである。成形例３の異方性は、高温になると小さくなることが分かる。
【0098】
また、成形例４は、成形温度が高温になるほど、スプリングバック量が一定量ずつ減少していくことが分かる。
【0099】
なお、成形例４として使用したスタンパブルシートは、２００〔℃〕以上の温度で成形すると、破壊されてしまう。そこで、成形例４を成形温度２００〔℃〕で成形した場合には、図１８に示されるような温度制御を行った。つまり、期間１では、５０〔℃／秒〕の加熱速度で、常温（又は室温）から２００〔℃〕まで上昇させ、期間２では、２００〔℃〕に維持した。そして、期間２と期間３との間に期間５を設定し、該期間５では、自然冷却によって、２００〔℃〕から１００〔℃〕まで温度を低下させた。そして、期間３では、１００〔℃〕を維持するようにした。なお、その他の点については、図６に示される例と同様に、温度及び金型ストロークの制御を行った。
【0100】
図１９には、前記具体例に沿って成形例３の繊維強化複合板２１を成形した例が示されている。なお、図１９（ａ）に示される例は、正面の状態を示し、左から順に、成形温度が常温（又は室温）、５０〔℃〕、１００〔℃〕、１５０〔℃〕、２００〔℃〕及び２５０〔℃〕となっている。そして、図１９（ｂ）は、側面の状態を示している。図１９に示される例からは、成形温度が高温になるほど、スプリングバック量が減少していくことが分かる。
【0101】
図２０には、前記具体例に沿って成形例４の繊維強化複合板２１を成形した例が示されている。そして、図２０に示される例では、左から順に、成形温度が常温（又は室温）、１００〔℃〕、２００〔℃〕及び２００〔℃〕となっている。なお、左から３番目の例は、図６に示される例と同様に温度及び金型ストロークの制御を行い、２００〔℃〕から１００〔℃〕まで温度を低下させる期間５を設定することなく、成形を行った場合を示している。これに対して、左から４番目の例、すなわち、１番右側の例は、図１８に示されるような温度制御を行い、２００〔℃〕から１００〔℃〕まで温度を低下させる期間５を設定して成形を行った場合を示している。このことから、成形例４は、２００〔℃〕以上の温度で成形すると、破壊されてしまうことが分かる。
【0102】
図２１には、前記具体例に沿って成形例３の繊維強化複合板２１を２００〔℃〕で成形した例の側面の状態が示されている。なお、図２１（ａ）及び（ｂ）に示される例は、それぞれ、切断方向が０度及び４５度となっている。また、図２１（ａ−１）及び（ａ−２）は、図２１（ａ）に示される例の要部拡大写真であり、図２１（ｂ−１）及び（ｂ−２）は、図２１（ｂ）に示される例の要部拡大写真である。図２１に示される例からは、切断方向が４５度の場合には、成形性が良好であるものの、小さな剥離がわずかに観察されるが、切断方向が０度の場合には、繊維が不規則であることが観察されるが、成形性が極めて良好であることが分かる。
【0103】
なお、本実施の形態においては、曲げ成形を行い、繊維強化複合板２１を断面がＶ字状、Ｕ字状又はハット状となるように折り曲げる場合についてのみ説明したが、本発明の成形方法によれば、金型の金型面の形状を変更することによって、繊維強化複合板２１を、断面が波状その他の種々の形状となるように折り曲げることが可能である。
【0104】
このように、本実施の形態においては、繊維強化複合板２１を、その表裏両面の各々に金属板２２を当接させた状態で、一対の金型の間に挟み込んで曲げ成形を行い、成形後に金属板２２を繊維強化複合板２１の両面から取り外すようになっている。
【0105】
これにより、成形によって繊維強化複合板２１の一部が破断したり、繊維強化複合板２１の一部にくびれ等の局所的不規則変形が生じたりすることが確実に防止される。したがって、繊維強化複合板２１を容易に、短時間で、かつ、低コストで安定的に変形させることができ、種々の形状の良質な成形品を安価で大量に生産することができる。
【0106】
また、金属板２２を加熱することによって繊維強化複合板２１を間接的に加熱することもできる。この場合、繊維強化複合板２１を常温（又は室温）で成形した場合よりもスプリングバック量が小さく、成形性がより良好になる。
【0107】
さらに、金属板２２を誘導加熱によって加熱する。これにより、金属板２２を均一に加熱することができ、成形性がより良好になる。
【0108】
さらに、繊維強化複合板２１を所定の温度にまで加熱した後に、金型を作動させて型締めを行い、型締めを継続しながら繊維強化複合板２１を冷却する。これにより、繊維強化複合板２１の両面が金属板２２を介して金型に接触した状態で冷却されるので、金型によって熱が奪われ、効果的に冷却される。
【0109】
さらに、繊維強化複合板２１の温度を所定の温度に上昇させた後、型締めの初期までは、所定の温度を維持するように繊維強化複合板２１を加熱する。これにより、金型によって熱が奪われても繊維強化複合板２１の温度を維持することができるので、繊維強化複合板２１の温度が必要以上に低下して成形性が悪化することがない。
【0110】
さらに、繊維強化複合板２１は、強化材としての繊維に母材としての樹脂を含浸させた板状の複合材である。この場合、樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂であってもよいし、エポキシ、フェノール、メラミン、不飽和ポリエステル等の熱硬化樹脂であってもよいし、いかなる種類の樹脂であってもよい。また、繊維も炭素繊維であってもよいし、ガラス繊維であってもよいし、いかなる種類の繊維であってもよい。
【0111】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【0112】
図２２は本発明の第２の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法の概略を説明する図である。なお、図において、（ａ）は成形前の被成形部材を示す図、（ｂ）は作動前の成形装置を示す図、（ｃ）は作動後の成形装置を示す図、（ｄ）は成形後の被成形部材を示す図、（ｅ）は成形後の繊維強化複合板を示す図である。
【0113】
前記第１の実施の形態においては、繊維強化複合板２１を断面がＶ字状、Ｕ字状又はハット状となるように曲げ成形を行う場合について説明したが、本実施の形態においては、繊維強化複合板２１の一部を突出乃至凹入させて容器状乃至有底筒状に成形する絞り成形を行う場合について説明する。
【0114】
本実施の形態における成形装置１０は、固定金型であるダイとしての下金型１１、及び、可動金型であるパンチとしての上金型１２に加えて、しわ押さえとして機能するブランクホルダとしての補助金型１８を有する。前記下金型１１は、金型面が楕（だ）円乃至小判型断面の筒状に窪んだ雌型であり、前記上金型１２は、金型面が楕円乃至小判型断面の柱状を形成するように突出する雄型である。
【0115】
そして、被成形部材２０を成形する場合には、まず、図２２（ｂ）に示されるように、該被成形部材２０を、その中心部が下金型１１の窪みの上に位置するように下金型１１の金型面上に載置し、その周辺部を下金型１１と補助金型１８とによって挟持する。続いて、誘導加熱コイル１３に通電して金属板２２を誘導加熱することによって、繊維強化複合板２１を間接的に加熱する。
【0116】
続いて、成形装置１０の図示されないアクチュエータを作動させて上金型１２を下方向に変位させ、図２２（ｃ）に示されるように、下金型１１の窪み内に挿入する。これにより、被成形部材２０は、その中心部が上金型１２によって下金型１１の窪み内に押し込まれ、図２２（ｄ）に示されるような形状となるように絞り成形される。
【0117】
続いて、型締めを継続しながら被成形部材２０の冷却を行う。そして、被成形部材２０が常温（又は室温）程度にまで冷却されると、成形装置１０の図示されないアクチュエータを作動させて上金型１２を上方向に変位させて下金型１１と上金型１２との間隔を広げ、さらに、下金型１１と補助金型１８との間隔を広げて、被成形部材２０を下金型１１と補助金型１８との間から取り出す。
【0118】
これにより、図２２（ｄ）に示されるように、下金型１１及び上金型１２の金型面の形状に対応した形状に成形された被成形部材２０を得ることができる。そして、上下両面の金属板２２を取り除くことによって、図２２（ｅ）に示されるように、所望の形状に成形された最終成形品としての繊維強化複合板２１を得ることができる。
【0119】
なお、成形装置１０及び被成形部材２０におけるその他の点の構成、並びに、成形方法におけるその他の点の成形条件及び動作については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【0120】
次に、本実施の形態における具体例を説明する。
【0121】
図２３は本発明の第２の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に使用する金型の具体例を示す図である。なお、図において、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【0122】
本発明の発明者は、図２３に示されるような金型を使用して実際に被成形部材２０の成形を行った。下金型１１の金型面には、楕円乃至小判型断面の筒状の窪み乃至凹部が形成され、前記窪みは、深さが２０〔ｍｍ〕、断面の長さ及び幅が２０〔ｍｍ〕及び８〔ｍｍ〕であり、底部の周縁は断面が半径４〔ｍｍ〕の曲面となっている。また、上金型１２は、楕円乃至小判型断面の柱状の突起であり、該突起の高さが２５〔ｍｍ〕、断面の長さ及び幅が１６〔ｍｍ〕及び４〔ｍｍ〕であり、頂部の周縁は断面が半径２〔ｍｍ〕の曲面となっている。
【0123】
そして、被成形部材２０は、長さが３０〔ｍｍ〕及び幅が３０〔ｍｍ〕の正方形の板材である。なお、厚さは、繊維強化複合板２１の厚さによって変化する。また、被成形部材２０は、その幅方向が下金型１１及び上金型１２の幅方向と一致するような姿勢で下金型１１の金型面上に載置され、下金型１１と補助金型１８とによって挟持されて成形される。
【0124】
繊維強化複合板２１の表裏両面に当接する金属板２２は、長さが３０〔ｍｍ〕、幅が３０〔ｍｍ〕及び厚さが０．３〔ｍｍ〕又は１．０〔ｍｍ〕の正方形の板材である。具体的には、軟鋼から成り、前記第１の実施の形態で説明したようなＳＰＣＣと称される鋼板であって、ＪＩＳＧ３１４１で規定される冷間圧延鋼板である。
【0125】
繊維強化複合板２１は、長さが３０〔ｍｍ〕及び幅が３０〔ｍｍ〕の長方形の板材であり、その厚さは、後述されるように、種類によって変化する。
【0126】
また、温度検出装置１６によって繊維強化複合板２１の温度が検出される実際の部位、すなわち、温度制御点１６ａは、下側の金属板２２における長手方向中心近傍である。
【0127】
さらに、成形温度は、常温（又は室温）である２０〔℃〕及び１００〔℃〕の２種類である。
【0128】
そして、繊維強化複合板２１の間接的な加熱は、被成形部材２０を成形装置１０の下金型１１の金型面上に載置して下金型１１と補助金型１８とによって挟持し、誘導加熱コイル１３に通電して金属板２２を誘導加熱することによって行った。具体的な温度制御については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。なお、成形温度が常温（又は室温）の場合には、繊維強化複合板２１の間接的な加熱を省略するので、温度制御を行わない。
【0129】
次に、前記具体例に沿って実際に成形した繊維強化複合板２１について説明する。まず、成形例５及び６について説明する。
【0130】
図２４は本発明の第２の実施の形態における成形例５及び６を説明する図、図２５は本発明の第２の実施の形態における成形例５の写真、図２６は本発明の第２の実施の形態における成形例６の写真、図２７は本発明の第２の実施の形態における成形例５及び６の成形温度と絞り高さとの関係を示す図、図２８は本発明の第２の実施の形態における成形性が良好になるメカニズムを説明する図、図２９は本発明の第２の実施の形態における成形例６の断面の状態を示す写真である。なお、図２４において、（ａ）はプリプレグの積層方向を示す図、（ｂ）は積層されて固化されたプリプレグを示す図、（ｃ）はプリプレグの切断方向を示す図であり、図２７において、（ａ）は成形例５の成形温度と絞り高さとの関係を示す図、（ｂ）は成形例６の成形温度と絞り高さとの関係を示す図であり、図２９において、（ａ）は突出部分の周囲に位置する平板部分の断面を示す写真、（ｂ）は突出部分の周縁と平板部分との境界部分の断面を示す写真、（ｃ）は突出部分の頂部の断面を示す写真である。
【0131】
成形例５及び６は、前記第１の実施の形態における成形例１及び２と同様に、繊維が炭素繊維から成り、母材としての樹脂が熱硬化性樹脂のエポキシから成る、いわゆる、ＣＦＲＰを繊維強化複合板２１として使用した例であり、具体的には、市販されているプリプレグと称される製品を使用した例である。前記プリプレグは、次の表７に示される内容のものであって、東レ株式会社から商品名「トレカプリプレグ」、製品番号「３２５２Ｓ−１０」として販売されている製品であり、成形例１及び２のプリプレグと同様の内容である。
【0132】
【表7】
【0133】
前記表７に示される熱容量は、１枚の繊維強化複合板２１における繊維及び樹脂の比熱に重量の和を乗じることによって算出された値である。なお、成形例５及び６の繊維強化複合板２１は、ともに、長さが３０〔ｍｍ〕及び幅が３０〔ｍｍ〕の正方形の板材であるが、その厚さはプリプレグの積層枚数に応じて異なっている。図２４（ａ）に示されるように、成形例５の繊維強化複合板２１はプリプレグを３枚積層したものであり、成形例６の繊維強化複合板２１はプリプレグを５枚積層したものである。したがって、図２４（ｂ）に示されるように、成形例５の繊維強化複合板２１の厚さは０．３〔ｍｍ〕であり、成形例６の繊維強化複合板２１の厚さは０．５〔ｍｍ〕である。
【0134】
また、積層方向は、積層されたプリプレグのうちの基準となるものの炭素繊維の配列方向を０とし、それと直交する炭素繊維の配列方向を９０として表したものである。図２４（ａ）に示されるように、成形例５の繊維強化複合板２１は、すべてのプリプレグの炭素繊維の配列方向が同一となるように積層され、成形例６の繊維強化複合板２１は、隣接するプリプレグの炭素繊維の配列方向が互いに直交するように積層されている。
【0135】
さらに、切断方向は、０度、４５度及び９０度の３種類であり、切断方向と、繊維強化複合板２１内の炭素繊維の配列方向との関係は、図２４（ｃ）に示されるようになっている。ここでは、切断方向と繊維強化複合板２１内の炭素繊維の配列方向との関係に基づいて、各成形例を、必要に応じて、成形例５−０、成形例５−４５、成形例５−９０、成形例６−０／９０、及び、成形例６−４５／１３５と称することとする。
【0137】
図２５には、前記具体例に沿って成形例５の繊維強化複合板２１を２０〔℃〕及び１００〔℃〕で成形した例が示されている。なお、図２５に示される例では、各列（Ｃｏｌｕｍｎ）は、金属板２２の厚さ及び成形温度が、左から順に、１．０〔ｍｍ〕及び２０〔℃〕、１．０〔ｍｍ〕及び１００〔℃〕、０．３〔ｍｍ〕及び１００〔℃〕であり、各行（Ｌｉｎｅ）は、成形例が、上から順に、成形例５−０、成形例５−４５、成形例５−９０である。
【0138】
また、図２６には、前記具体例に沿って成形例６の繊維強化複合板２１を成形温度２０〔℃〕及び１００〔℃〕で成形した例が示されている。なお、図２６に示される例では、各列は、金属板２２の厚さ及び成形温度が、左から順に、１．０〔ｍｍ〕及び２０〔℃〕、１．０〔ｍｍ〕及び１００〔℃〕、０．３〔ｍｍ〕及び１００〔℃〕であり、各行は、成形例が、上から順に、成形例６−０／９０、成形例６−４５／１３５である。
【0140】
図２５に示される例からは、成形例５の繊維強化複合板２１を成形温度２０〔℃〕、すなわち、常温（又は室温）で成形した場合には、割れ（Ｆｒａｃｔｕｒｅ）が発生することが分かる。つまり、成形例５の繊維強化複合板２１は、炭素繊維の配列方向に関わらず、常温（又は室温）では、絞り成形が不可能であることが分かる。しかし、成形温度を１００〔℃〕にすると、絞り成形が可能となることが分かる。
【0141】
一方、図２６に示される例からは、成形例６の繊維強化複合板２１は、常温（又は室温）でも、絞り成形が可能であることが分かる。
【0142】
また、図２７からは、成形温度を上昇させると、繊維強化複合板２１のスプリングバック量が小さくなるので、絞り高さが増加することが分かる。
【0143】
さらに、図２７からは、金属板２２の厚さを増加させると、絞り高さは減少することが分かる。これは、成形直後に発生する上下両面の金属板２２のスプリングバック量が大きいためである。
【0144】
図２５及び２６に示される例からは、成形例５の繊維強化複合板２１を常温（又は室温）で成形した場合を除き、繊維強化複合板２１の表裏両面に金属板２２を当接させた状態で成形を行えば、最終成形品として良好な形状及び表面状態を備える繊維強化複合板２１を得ることができる、と言える。すなわち、成形性が良好である、と言える。
【0145】
本実施の形態において、繊維強化複合板２１の成形性が良好になるメカニズムは、図２８に示されるようなものであると考えることができる。
【0146】
表面における曲げひずみεmax は、総計厚さ（Ｔｏｔａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）ｔの薄板の場合、次の式（１）を満足する。
【0147】
【数1】
【0148】
なお、Ｒn 及びρは、それぞれ、中立面の半径及び曲率である。
【0149】
厚さ方向のひずみ勾（こう）配は、次の式（２）で表される。
【0150】
【数2】
【0151】
なお、ｙは厚さ方向座標値である。
【0152】
図２８において太線で示されるように、厚さ方向のひずみ勾配は、厚さ方向に均等に分布する。点Ｂにおいて繊維強化複合板２１にくびれが発生するとき、当該くびれは、厚さ方向に圧縮ひずみを増加させ、曲げ方向に引っ張りひずみをΔεb B だけ増加させる。くびれが発生しても中立面の曲率ρは不変であり、繊維強化複合板２１の表面における周方向のひずみも不変である。そして、隣接する点Ａにおいて、Δεb B を打ち消すために、曲げ方向に圧縮ひずみがΔεb A だけ増加する傾向があるが、このような不静定のひずみの増加Δεb A は、前記式（２）で表されるひずみ勾配の均等性によって抑制される。したがって、繊維強化複合板２１の表面におけるくびれの発生はひずみ勾配の均等性によって抑制され、繊維強化複合板２１の成形性は、本実施の形態における成形方法によって、良好なものとなる。
【0153】
また、図２９からも、最終成形品として良好な繊維強化複合板２１を得ることができる、と言える。図２９は、成形例６−４５／１３５の繊維強化複合板２１を１００〔℃〕で成形して得られた最終成形品の断面の拡大写真である。なお、図２９において、（ａ）は突出部分の周囲に位置する平板部分の断面を示し、（ｂ）は突出部分の周縁と平板部分との境界部分の断面を示し、（ｃ）は突出部分の頂部の断面を示している。また、（ａ−１）、（ｂ−１）及び（ｃ−１）は、前記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）が最終成形品の断面のどの部分に該当するかを模式的に示した図である。
【0154】
図２９（ａ）〜（ｃ）に示される例では、炭素繊維の損傷がわずかに観察されるが、最終成形品である繊維強化複合板２１の微細構造は、欠陥も見当たらず、比較的良好であることが分かる。
【0155】
なお、本実施の形態においては、絞り成形によって、繊維強化複合板２１を、楕円乃至小判型断面の容器状に成形する場合についてのみ説明したが、本実施の形態の成形方法によれば、金型の金型面の形状を変更することによって、繊維強化複合板２１を皿、椀（わん）、カップ等の種々の形状の容器状に成形することが可能である。
【0156】
このように、本実施の形態においては、繊維強化複合板２１を、その表裏両面の各々に金属板２２を当接させた状態で、金型によって絞り成形を行い、成形後に金属板２２を繊維強化複合板２１の両面から取り外すようになっている。
【0157】
これにより、絞り成形を行っても、繊維強化複合板２１の一部が破断したり、繊維強化複合板２１の一部にくびれ等の局所的不規則変形が生じたりすることが確実に防止される。したがって、絞り成形によって、繊維強化複合板２１を容易に、短時間で、かつ、低コストで安定的に複雑な形状に変形させることができ、種々の複雑な形状の良質な成形品を安価で大量に生産することができる。
【0158】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【0159】
図３０は本発明の第３の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に上金型のストローク及び成形荷重の変化の計測結果を示す第１の図、図３１は本発明の第３の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法における金型の模式断面図、図３２は本発明の第３の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に上金型のストローク及び成形荷重の変化の計測結果を示す第２の図、図３３は本発明の第３の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に上金型のストローク及び成形荷重の変化の計測結果を示す第３の図である。なお、図３０において、（ａ）は成形温度を変化させた場合を示す図、（ｂ）は下金型の窪み周縁の形状を変化させた場合を示す図であり、図３１において、（ａ）は下金型の窪み周縁にアールが付与されていない図、（ｂ）は下金型の窪み周縁にアールが付与されている図である。
【0160】
前記第２の実施の形態においては、絞り成形を行う場合について説明したが、本実施の形態においては、絞り成形における絞り限界を向上させる、すなわち、より深い絞りを達成する方法について説明する。
【0161】
本実施の形態においては、絞り限界を見出すことを目的とし、前記第２の実施の形態と同様の成形装置１０を使用して絞り成形を行い、被成形部材２０が破断した後も、アクチュエータの作動を継続して上金型１２を下降させた。被成形部材２０が破断しなければ、被成形部材２０の変形量が増加するのに伴って下金型１１を下降させるために必要な荷重、すなわち、成形荷重が増加するが、被成形部材２０が破断すると、成形荷重が急減すると考えられる。そこで、上金型１２の下降量、すなわち、ストロークと成形荷重とを計測し、その結果をグラフ上にプロットすることによって、図３０を得ることができた。
【0162】
図３０（ａ）は、成形温度を変化させた場合のストロークと成形荷重との関係を比較したものである。成形温度は、２０〔℃〕及び１００〔℃〕の２種類である。また、繊維強化複合板２１は、前記第２の実施の形態において説明した成形例６−０／９０である。
【0163】
なお、繊維強化複合板２１の表裏両面に当接する金属板２２は、前記第２の実施の形態において使用したＳＰＣＣと称される鋼板に代えて、ＳＵＳ３０４と称されるオーステナイト系のステンレス鋼の板材を使用した。これは、オーステナイト系のステンレス鋼は、展性乃至延性が高く、絞り成形における成形性が高いので、繊維強化複合板２１が破断しても、オーステナイト系のステンレス鋼から成る金属板２２は、破断することがない、と考えられるからである。つまり、オーステナイト系のステンレス鋼から成る金属板２２を使用すると、図３０（ａ）に示される成形荷重の急減はもっぱら繊維強化複合板２１の破断に起因するものであることが明確になる、と考えられる。なお、本実施の形態における金属板２２は、長さが３０〔ｍｍ〕、幅が３０〔ｍｍ〕及び厚さが０．３〔ｍｍ〕の正方形の板材である。
【0164】
図３０（ａ）に示される計測結果から、２０〔℃〕、すなわち、常温（又は室温）での絞り成形では、ストロークが３．７〔ｍｍ〕で繊維強化複合板２１が破断すること、すなわち、繊維強化複合板２１の絞り限界は３．７〔ｍｍ〕であることが分かる。また、１００〔℃〕での絞り成形では、繊維強化複合板２１の絞り限界は４．０〔ｍｍ〕であることが分かる。つまり、成形温度を２０〔℃〕から１００〔℃〕に上昇させると、繊維強化複合板２１の絞り限界が向上することが分かる。
【0165】
また、図３０（ａ）において矢印で示されるように、成形温度を２０〔℃〕から１００〔℃〕に上昇させると、成形荷重のピーク値も低下することが分かる。さらに、絞り成形後の繊維強化複合板２１を目視観察したところ、成形温度を２０〔℃〕から１００〔℃〕に上昇させると、繊維強化複合板２１の破断の程度も低下していることが分かった。
【0166】
図３０（ｂ）は、下金型１１の窪み周縁の形状を変化させた場合、具体的には、図３１（ａ）に示されるような下金型１１を使用した場合と、図３１（ｂ）に示されるような下金型１１を使用した場合とにおけるストロークと成形荷重との関係を比較したものである。図３１（ａ）に示されるような下金型１１では、下金型１１の窪み周縁にアール（Ｒ）が付与されていない。すなわち、ダイ成形肩Ｒがない。一方、図３１（ｂ）に示されるような下金型１１では、下金型１１の窪み周縁にＲ＝２〔ｍｍ〕のアールが付与されている。すなわち、ダイ成形肩Ｒが２〔ｍｍ〕である。
【0167】
なお、成形温度は２０〔℃〕であり、繊維強化複合板２１は、前記第２の実施の形態において説明した成形例６−４５／１３５である。金属板２２を含むその他の点については、図３０（ａ）に示される場合と同様である。
【0168】
図３０（ｂ）に示される計測結果から、下金型１１の窪み周縁にアールを付与すると、すなわち、ダイ成形肩Ｒを付与すると、絞り限界が５０〔％〕向上することが分かる。
【0169】
そこで、図３１（ｂ）に示されるような下金型１１を使用して、すなわち、ダイ成形肩Ｒが２〔ｍｍ〕である下金型１１を使用して、成形を行うことによって、図３２及び３３を得ることができた。図３２は、上金型１２の下降量、すなわち、ストロークが、それぞれ、３〔ｍｍ〕、４〔ｍｍ〕、５〔ｍｍ〕及び６〔ｍｍ〕に到達した時点で、上金型１２を停止させた結果を示すものである。また、図３３は、ストロークが、それぞれ、４〔ｍｍ〕、５〔ｍｍ〕及び６〔ｍｍ〕に到達した時点で、上金型１２を停止させた結果を示すものである。なお、成形温度は、図３２の場合が２０〔℃〕であり、図３３の場合が１００〔℃〕である。繊維強化複合板２１及び金属板２２を含むその他の点については、図３０（ａ）に示される場合と同様である。
【0170】
図３２に示される計測結果から、成形温度が２０〔℃〕であると、ストロークが５〔ｍｍ〕になると繊維強化複合板２１にひびが入り始め、ストロークが６〔ｍｍ〕になると金属板２２とともに破断することが分かる。
【0171】
一方、図３３に示される計測結果から、成形温度が１００〔℃〕であると、ストロークが６〔ｍｍ〕になっても、繊維強化複合板２１が破断しないことが分かる。ちなみに、この場合、成形された繊維強化複合板２１における突出部分の最大幅は８〔ｍｍ〕、絞り高さは６〔ｍｍ〕であった。
【0172】
このように、本実施の形態においては、成形温度を変化させ、また、下金型１１の窪み周縁の形状を変化させてストロークと成形荷重との関係を計測したことによって、成形温度を１００〔℃〕に上昇させると絞り限界が向上すること、及び、ダイ成形肩Ｒを付与すると絞り限界が向上することが明らかとなった。
【0173】
したがって、成形温度を上昇させ、ダイ成形肩Ｒを付与することによって、深絞り成形が可能となり、繊維強化複合板２１をより複雑な形状に変形させることができる。
【0174】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１〜第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第３の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【0175】
図３４は本発明の第４の実施の形態における繊維強化複合板の成形方法に使用する成形装置を示す図である。なお、図において、（ａ）は成形装置の概念図、（ｂ）は金型の具体例を示す図である。
【0176】
前記第１の実施の形態においては、繊維強化複合板２１を断面がＶ字状等になるように曲げ成形を行う場合について説明したが、本実施の形態においては、長尺の繊維強化複合板２１を断面がＶ字状となるように曲げ成形を行う場合について説明する。
【0177】
本実施の形態における成形装置１０は、固定金型であるダイとしての下金型１１、及び、可動金型であるパンチとしての上金型１２を有する。そして、前記下金型１１及び上金型１２の金型面の形状は、図３４（ｂ）に示されるようなものであって、前記第１の実施の形態における図４に示されるものと同様に、板材を曲げ角９０度に曲げ加工するために使用されるものである。
【0178】
しかしながら、本実施の形態においては、長尺の細長い板材を曲げるようになっている。そのため、下金型１１の金型面は全長が３００〔ｍｍ〕であり、かつ、全長に亘（わた）って延在するように、金型面には角度が９０度の断面Ｖ字状の凹溝部が形成されている。なお、該凹溝部の幅は１５〔ｍｍ〕である。また、上金型１２は、全体の幅が５０〔ｍｍ〕であり、その金型面は角度が９０度の断面Ｖ字状の凸条であり、全長は下金型１１の金型面と同寸である。
【0179】
また、繊維強化複合板２１を加熱する加熱装置は、前記第１の実施の形態と同様に、前記下金型１１及び上金型１２の側方に配設された誘導加熱コイル１３であってもよいが、全長が３００〔ｍｍ〕もある下金型１１及び上金型１２の側方全体に亘って誘導加熱コイル１３を配設するのは、スペースの観点から困難である。そこで、本実施の形態においては、セラミックヒータ、シーズヒータ等の電気ヒータ１３ａを下金型１１の内部に埋設し、下金型１１を加熱し、該下金型１１及び金属板２２からの熱伝導によって繊維強化複合板２１を間接的に加熱するようになっている。典型的には、図３４（ａ）に示されるように、下金型１１における凹溝部の両側の位置に、各々、下金型１１の全長に亘って長手方向に延在する細長い電気ヒータ１３ａを１本ずつ埋設することが望ましいが、前記電気ヒータ１３ａは、繊維強化複合板２１を加熱することができるものであれば、どのような形態のものであってもよく、いくつであってもよく、どのような箇所に配設されていてもよい。
【0180】
なお、成形装置１０のその他の点の構成及び動作、並びに、成形方法については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【0181】
次に、本実施の形態において実際に成形した繊維強化複合板２１について説明する。
【0182】
図３５は本発明の第４の実施の形態における成形例の写真である。
【0183】
本実施の形態において使用した繊維強化複合板２１は、前記第２の実施の形態において説明した成形例５−０、成形例５−９０、及び、成形例６−０／９０である。ただし、前記繊維強化複合板２１は、長さが３００〔ｍｍ〕及び幅が５０〔ｍｍ〕の長尺の帯板状部材である。また、金属板２２は、前記第１の実施の形態と同様に、ＳＰＣＣと称される鋼板であって、ＪＩＳＧ３１４１で規定される冷間圧延鋼板から成る厚さ１．０〔ｍｍ〕の板材であるが、長さが３００〔ｍｍ〕及び幅が５０〔ｍｍ〕の長尺の帯板状部材である。そして、前記繊維強化複合板２１は、図２４（ｃ）における横方向が下金型１１及び上金型１２の幅方向（図３４（ｂ）における横方向）と一致するように下金型１１の金型面上に載置されて成形される。
【0184】
図３５には、本実施の形態において成形例５−０、成形例５−９０、及び、成形例６−０／９０の繊維強化複合板２１を成形温度２０〔℃〕及び１００〔℃〕で成形した例が示されている。なお、図３５に示される例では、各列は、成形例が、左から順に、成形例５−０、成形例５−９０、成形例６−０／９０であり、各行は、金属板２２の厚さ及び成形温度が、上から順に、１．０〔ｍｍ〕及び２０〔℃〕、１．０〔ｍｍ〕及び１００〔℃〕である。
【0185】
図３５に示される例からは、成形例５−９０の繊維強化複合板２１を２０〔℃〕、すなわち、常温（又は室温）で成形した場合には、断裂してしまうことが分かる。これは、上金型１２の金型面における断面Ｖの凸条の峰部と直交する方向に配列された炭素繊維が破断するためであると考えられる。これに対し、成形例５−０及び成形例６−０／９０の繊維強化複合板２１は、スプリングバック量が大きいものの、破断することなく、成形することができた。
【0186】
一方、成形温度を１００〔℃〕に上昇させると、成形例５−０、成形例５−９０、及び、成形例６−０／９０のすべての繊維強化複合板２１を成形することができた。
【0187】
なお、本実施の形態においては、繊維強化複合板２１を断面がＶ字状となるように曲げ成形を行う場合についてのみ説明したが、本実施の形態の成形方法によれば、金型の金型面の形状を変更することによって、繊維強化複合板２１を断面がＵ字状、ハット状、波状等の種々の形状となるように曲げ成形を行うことが可能である。
【0188】
このように、本実施の形態においては、細長い金型面に長手方向に延在する断面Ｖ字状の凹溝部が形成された下金型１１を使用する。これにより、繊維強化複合板２１が細長い長尺部材であっても、その全長に亘って幅方向に折り曲げることができる。
【0189】
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、第１〜第４の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第４の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【0190】
図３６は本発明の第５の実施の形態における被成形部材を説明する図である。なお、図において、（ａ）は繊維強化複合板の両面に金属板を当接した被成形部材の斜視図、（ｂ）は繊維強化複合板の下面に金属板を当接した被成形部材の斜視図、（ｃ）は繊維強化複合板の上面に金属板を当接した被成形部材の斜視図、（ｄ）は繊維強化複合板に金属板を当接しない被成形部材の斜視図である。
【0191】
前記第１〜第４の実施の形態においては、繊維強化複合板２１の表裏両面の各々に金属板２２を当接させた状態で成形を行う場合について説明したが、本実施の形態においては、繊維強化複合板２１の表面又は裏面のいずれか一方にのみ金属板２２を当接させた状態で成形を行う場合について説明する。
【0192】
前記第１〜第４の実施の形態においては、図３６（ａ）に示されるように、繊維強化複合板２１と、該繊維強化複合板２１の表裏両面に当接する金属板２２とを有する被成形部材２０を使用して、曲げ成形及び絞り成形を行った。これにより、成形によって繊維強化複合板２１の一部が破断したり、繊維強化複合板２１の一部にくびれ等の局所的不規則変形が生じたりすることが確実に防止されることが明らかになった。
【0193】
本実施の形態においては、図３６（ｂ）に示されるように、繊維強化複合板２１と、該繊維強化複合板２１の裏面、すなわち、下面（下金型１１側の面）に当接する金属板２２のみとを有する第１簡略被成形部材２０ａ、及び、図３６（ｃ）に示されるように、繊維強化複合板２１と、該繊維強化複合板２１の表面、すなわち、上面（上金型１２側の面）に当接する金属板２２のみとを有する第２簡略被成形部材２０ｂを使用して成形を行った。すなわち、一方の金属板２２を省略し、繊維強化複合板２１のいずれか一方の面にのみ金属板２２を当接させた状態で成形を行った。なお、参考のために、図３６（ｄ）に示されるように、いずれの面にも金属板２２を当接させない繊維強化複合板２１を使用した成形も行った。
【0194】
まず、絞り成形を行った場合について説明する。
【0195】
図３７は本発明の第５の実施の形態における第１簡略被成形部材を使用して絞り成形を行った場合の成形例の写真、図３８は本発明の第５の実施の形態における第２簡略被成形部材を使用して絞り成形を行った場合の成形例の写真、図３９は本発明の第５の実施の形態における金属板を使用せずに絞り成形を行った参考例の写真である。
【0196】
この場合、前記第２の実施の形態と同様の成形装置１０を使用し、同様の成形方法で絞り成形を行った。そして、使用した繊維強化複合板２１は、前記第２の実施の形態において説明した成形例５−０、成形例５−４５、成形例５−９０、成形例６−０／９０、及び、成形例６−４５／１３５である。また、金属板２２は、前記第２の実施の形態と同様に、長さが３０〔ｍｍ〕、幅が３０〔ｍｍ〕及び厚さが１．０〔ｍｍ〕の正方形の板材であり、ＳＰＣＣと称される鋼板であって、ＪＩＳＧ３１４１で規定される冷間圧延鋼板である。
【0197】
図３７には、図３６（ｂ）に示されるような第１簡略被成形部材２０ａを使用して、成形温度２０〔℃〕及び１００〔℃〕で成形を行った例が示されている。また、図３８には、図３６（ｃ）に示されるような第２簡略被成形部材２０ｂを使用して、成形温度２０〔℃〕及び１００〔℃〕で成形を行った例が示されている。さらに、図３９には、参考のために、図３６（ｄ）に示されるように、いずれの面にも金属板２２を当接させない繊維強化複合板２１を使用して、成形温度１００〔℃〕で成形を行った例が示されている。
【0198】
なお、図３７及び３８に示される例では、各列は、成形温度が、左から順に、２０〔℃〕、１００〔℃〕であり、各行は、成形例が、上から順に、成形例５−０、成形例５−４５、成形例５−９０、成形例６−０／９０、成形例６−４５／１３５である。また、図３９に示される例では、成形例が、左から順に、成形例５−０、成形例５−４５、成形例５−９０、成形例６−０／９０、成形例６−４５／１３５である。
【0199】
図３７に示される例からは、成形例６−０／９０及び成形例６−４５／１３５の繊維強化複合板２１を成形温度１００〔℃〕で成形した場合には、成形が成功であったことが分かる。すなわち、成形例６の繊維強化複合板２１を使用すれば、その下面のみに金属板２２を当接させた状態であっても、成形温度１００〔℃〕で絞り成形が可能であることが分かる。
【0200】
また、図３８に示される例からは、成形例５−４５、成形例６−０／９０、及び、成形例６−４５／１３５の繊維強化複合板２１を成形温度１００〔℃〕で成形した場合には、成形が成功であったことが分かる。すなわち、成形例５−４５又は成形例６の繊維強化複合板２１を使用すれば、その上面のみに金属板２２を当接させた状態であっても、成形温度１００〔℃〕で絞り成形が可能であることが分かる。
【0201】
なお、図３９に示される例からは、成形例５−０、成形例５−４５、成形例５−９０、成形例６−０／９０、及び、成形例６−４５／１３５のすべての場合に、破断してしまうことが分かる。すなわち、金属板２２を当接させなければ、成形温度１００〔℃〕での繊維強化複合板２１の絞り成形が不可能であることが分かる。
【0202】
次に、曲げ成形を行った場合について説明する。
【0203】
図４０は本発明の第５の実施の形態における第１簡略被成形部材を使用して曲げ成形を行った場合の成形例の写真、図４１は本発明の第５の実施の形態における第２簡略被成形部材を使用して曲げ成形を行った場合の成形例の写真である。
【0204】
この場合、前記第４の実施の形態と同様の成形装置１０を使用し、同様の成形方法で曲げ成形を行った。そして、使用した繊維強化複合板２１は、前記第４の実施の形態と同様に、成形例５−０、成形例５−９０、及び、成形例６−０／９０であって、長さが３００〔ｍｍ〕及び幅が５０〔ｍｍ〕の長尺の帯板状部材である。また、金属板２２は、前記第４の実施の形態と同様に、長さが３００〔ｍｍ〕、幅が５０〔ｍｍ〕及び厚さが１．０〔ｍｍ〕の帯板状部材であり、ＳＰＣＣと称される鋼板であって、ＪＩＳＧ３１４１で規定される冷間圧延鋼板である。
【0205】
図４０には、図３６（ｂ）に示されるような第１簡略被成形部材２０ａを使用して、成形温度２０〔℃〕及び１００〔℃〕で成形を行った例が示されている。また、図４１には、図３６（ｃ）に示されるような第２簡略被成形部材２０ｂを使用して、成形温度２０〔℃〕及び１００〔℃〕で成形を行った例が示されている。
【0206】
図４０に示される例からは、成形例６−０／９０の繊維強化複合板２１を成形温度１００〔℃〕で成形した場合には、成形が成功であったことが分かる。すなわち、成形例６の繊維強化複合板２１を使用すれば、その下面のみに金属板２２を当接させた状態であっても、成形温度１００〔℃〕で曲げ成形が可能であることが分かる。
【0207】
また、図４１に示される例からは、成形例６−０／９０の繊維強化複合板２１を成形温度１００〔℃〕で成形した場合には、成形が成功であったことが分かる。すなわち、成形例６の繊維強化複合板２１を使用すれば、その上面のみに金属板２２を当接させた状態であっても、成形温度１００〔℃〕で曲げ成形が可能であることが分かる。
【0208】
このように、本実施の形態においては、繊維強化複合板２１のいずれか一方の面にのみ金属板２２を当接させた状態で成形を行えば、成形温度１００〔℃〕で曲げ成形及び絞り成形が可能であることが明らかとなった。
【0209】
したがって、必要な金属板２２が１枚となり、繊維強化複合板２１を、より低コストで安定的に変形させることができ、種々の形状の良質な成形品を安価で大量に生産することができる。
【0210】
なお、前記第１〜第５の実施の形態においては、繊維強化複合板２１を曲げ成形によって断面がＶ字状、Ｕ字状又はハット状となるように折り曲げる場合、及び、絞り成形によって容器状に成形することについてのみ説明したが、本発明の成形方法によれば、金型の金型面の形状を変更することによって、繊維強化複合板２１をその他の種々の形状に成形することが可能である。
【0211】
また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【0212】
本発明は、繊維強化複合板の成形方法に適用することができる。
【符号の説明】
【0213】
１０ 成形装置１１ 下金型
１２ 上金型
１８ 補助金型
２１ 繊維強化複合板
２２ 金属板