特開 2024-13484 成形装置および成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024013484

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】成形装置および成形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 33/12 20060101AFI20240125BHJP

   B29C 43/36 20060101ALI20240125BHJP

   B29C 43/34 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

B29C33/12

B29C43/36

B29C43/34

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022115599

(22)【出願日】2022-07-20

(71)【出願人】

【識別番号】595014516

【氏名又は名称】株式会社アーク

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】新井 俊信

(72)【発明者】

【氏名】小島 豊

【テーマコード（参考）】

4F202

4F204

【Ｆターム（参考）】

4F202AC03

4F202AG01

4F202AR07

4F202CA09

4F202CB01

4F202CK25

4F202CK43

4F202CQ01

4F202CQ05

4F204AC03

4F204AG01

4F204AR07

4F204FA01

4F204FB01

4F204FN11

4F204FN15

4F204FQ15

(57)【要約】

【課題】シート状樹脂を金型により加熱および加圧して三次元形状の成形体を作製する際に、しわを生じにくくする成形装置を提供すること。
【解決手段】型締め時に成形体の形状を有するキャビティを形成する、対向する２つの型と、成形されるシート状樹脂を前記２つの型の間で保持する保持部と、前記保持部に保持された前記シート状樹脂を、前記２つの型の型締め前に、成形される形状に応じて変形させて先抑えする先抑え部と、を有する成形装置。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

型締め時に成形体の形状を有するキャビティを形成する、対向する２つの型と、
成形されるシート状樹脂を前記２つの型の間で保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記シート状樹脂を、前記２つの型の型締め前に、成形される形状に応じて変形させて先抑えする先抑え部と、
を有する成形装置。

【請求項2】

前記保持部は、張力を付与しながら前記シート状樹脂を保持し、
前記先抑え部は、前記張力を付与されたシート状樹脂を変形させる、
請求項１に記載の成形装置。

【請求項3】

前記先抑え部は、成形される成形体よりも外側で前記シート状樹脂に接触することにより、前記シート状樹脂を変形させる、
請求項１または２に記載の成形装置。

【請求項4】

前記先抑え部は、前記シート状樹脂の表裏両面に接触して、前記シート状樹脂を変形させる、
請求項１または２に記載の成形装置。

【請求項5】

前記先抑え部は、前記成形装置に着脱可能である、請求項１または２に記載の成形装置。

【請求項6】

前記保持部は、前記成形装置に着脱可能である、請求項１または２に記載の成形装置。

【請求項7】

シート状樹脂を保持する工程と、
前記保持されたシート状樹脂を、成形される形状に応じて変形させる工程と、
前記変形されたシート状樹脂を、対向する２つの型の型締めにより成形する工程と、
を有する、成形体の製造方法。

【請求項8】

前記保持する工程において、張力を付与しながら前記シート状樹脂を保持し、
前記変形させる工程において、前記張力を付与されたシート状樹脂を変形させる、
請求項７に記載の成形体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成形装置および成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シート状樹脂を金型により加熱および加圧して変形させ、三次元形状に成形する方法が公知である。

【0003】

上記成形方法により製造される成形品の形状精度を高める成形装置として、特許文献１および特許文献２には、下金型に対して昇降可能に設けられた複数のピンまたはロッドを有する成形装置が記載されている。特許文献１および特許文献２では、上記ピンまたはロッドの上に繊維強化樹脂シートを置くことで、繊維強化樹脂シートが型締め前に金型面に接触しないようにしている。これにより、予め加熱軟化させた繊維強化樹脂シートが金型面に接触して冷却されて樹脂の流動性が失われることによる、成形性の低下やフローマークの形成などを抑制できるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－０４３６３９号公報

【特許文献2】特開２０１７－１９６８６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１および特許文献２に記載のように、シート状樹脂を金型により加熱および加圧して三次元形状の成形体を作製する際の、成形性を高める方法が種々検討されている。ところで、シート状樹脂を三次元形状に変形させようとすると、成形体にしわが生じてしまうことがあった。特に、シート状樹脂が配列された長繊維を含むものであるとき、しわの形成が顕著であった。そして、本発明者らの知見によると、特許文献１および特許文献２に記載の方法では、しわの形成を十分には抑制できなかった。

【0006】

上記問題に鑑み、本発明は、シート状樹脂を金型により加熱および加圧して三次元形状の成形体を作製する際に、しわを生じにくくする、成形装置および成形方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するための本発明の一態様に関する成形装置は、以下の［１］～［６］に関する。
［１］型締め時に成形体の形状を有するキャビティを形成する、対向する２つの型と、
成形されるシート状樹脂を前記２つの型の間で保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記シート状樹脂を、前記２つの型の型締め前に、成形される形状に応じて変形させて先抑えする先抑え部と、
を有する成形装置。
［２］前記保持部は、張力を付与しながら前記シート状樹脂を保持し、
前記先抑え部は、前記張力を付与されたシート状樹脂を変形させる、
［１］に記載の成形装置。
［３］前記先抑え部は、成形される成形体よりも外側で前記シート状樹脂に接触することにより、前記シート状樹脂を変形させる、
［１］または［２］に記載の成形装置。
［４］前記先抑え部は、前記シート状樹脂の表裏両面に接触して、前記シート状樹脂を変形させる、
［１］～「３］のいずれかに記載の成形装置。
［５］前記先抑え部は、前記成形装置に着脱可能である、［１］～「３］のいずれかに記載の成形装置。
［６］前記保持部は、前記成形装置に着脱可能である、［１］～「３］のいずれかに記載の成形装置。

【0008】

また、上記の課題を解決するための本発明の一態様に関する成形体の製造方法は、以下の［７］および［８］に関する。
［７］シート状樹脂を保持する工程と、
前記保持されたシート状樹脂を、成形される形状に応じて変形させる工程と、
前記変形されたシート状樹脂を、対向する２つの型の型締めにより成形する工程と、
を有する、成形体の製造方法。
［８］前記保持する工程において、張力を付与しながら前記シート状樹脂を保持し、
前記変形させる工程において、前記張力を付与されたシート状樹脂を変形させる、
［７］に記載の成形体の製造方法。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、シート状樹脂を金型により加熱および加圧して三次元形状の成形体を作製する際に、しわを生じにくくする、成形装置および成形方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の各実施形態で成形しようとする成形体の形状を示す模式的な斜視図である。

【図2】図２は、第１の実施形態において成形体を作製するために使用する金型の、一部の構成を示す模式的な斜視図である。

【図3】図３は、第１の実施形態における金型を用いた成形体の製造方法のフロー図である。

【図4】図４Ａ～図４Ｃ、第１の実施形態において、成形体を成形する様子を示す、金型をＹ方向にみた側面図である。

【図5】図５は、従来の製造方法により製造された成形体にしわが生じる様子を示す、成形体の模式的な斜視図である。

【図6】図６Ａおよび図６Ｂは、従来の製造方法において先抑え部を設けずにシート状樹脂を成形する様子を示す、金型をＹ方向にみた側面図である。

【図7】図７Ａ～図７Ｃは、第２の実施形態において、成形体を成形する様子を示す、金型をＹ方向にみた側面図である。

【図8】図８は、変形例の金型を示す模式的な斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、複数の実施形態を用いて、本発明の実施形態に関する成形装置、および当該成形装置を用いた成形方法について、より詳細に説明する。

【0012】

１．第１の実施形態
１－１．成形体
図１は、本発明の各実施形態で成形しようとする成形体の形状を示す模式的な斜視図である。図１に示す成形体１００は、平面視が略長方形である天板部１１０と、天板部１１０を挟んだ両側に上記長方形の長辺に沿って設けられた一対のフランジ部１２０と、天板部１１０とそれぞれのフランジ部１２０とを略垂直に接続する壁部１３０と、を有する、いわゆるハット型の成形体である。成形体１００は、天板部１１０の高さ（フランジ部１２０から天板部１１０までの距離）が、上記長方形の長辺方向の一方の端部ではより低くなっており、他方の端部ではより高くなっている。

【0013】

なお、説明の便宜のため、本明細書において、天板部１１０が有する上記長方形形状の一方から他方へと向かう方向をＸ方向、Ｘ方向に直交し両側のフランジ部１２０を結ぶ方向をＹ方向、Ｘ方向およびＹ方向の双方と直行する成形体１００の高さ方向をＺ方向とする。

【0014】

そして、成形体１００は、Ｘ方向に連続して配置された、天板部１１０およびフランジ部１２０の傾きが異なる第１領域１４２、第２領域１４４および第３領域１４６を有する。第１領域１４２、第２領域１４４および第３領域１４６は、天板部１１０の傾きがこの順に大きくなる（Ｘ方向に沿って、天板部１１０が成形体１００に対してより外側を向くように傾きが変化する）形状となっている。そのため、第１領域１４２と第２領域１４４との境界部１４３、および第２領域１４４と第３領域１４６との境界部１４５は、いずれも成形体１００の内側に凸となっている。なお、第１領域１４２、第２領域１４４および第３領域１４６は、フランジ部１２０の傾きが、対応する天板部１１０の傾きとは一致していない。そのため、壁部１３０の高さ（Ｚ方向への高さ）は一定ではなく、特に第２領域１４４において、壁部１３０の高さは第１領域１４２から第３領域１４６に向かう方向に漸増している。

【0015】

成形体１００は、対向する２つの型（下型および上型）の型締め時に成形体１００の形状を有するキャビティを形成する金型により作製することができる。具体的には、上記下型および上型でシート状樹脂を挟み込み、加熱および加圧することで、当該シート状樹脂を変形させて、成形体１００の形状に成形することができる。

【0016】

１－２．金型
図２は、本実施形態において成形体１００を作製するために使用する金型２００の、一部の構成を示す模式的な斜視図である。金型２００は、シート状樹脂を加熱および加圧して成形するための下型２１０および上型２２０、およびシート状樹脂を成形前に変形させるための、先抑え部としての先抑えプレート２４４を有する。

【0017】

下型２１０は、ダイセット型２１２に複数のガイドピン２１２ａ、複数のディスタンスブロック２１２ｂ、および成形体１００と同一の三次元形状を有するダイ２１４が配置された構成である。

【0018】

ガイドピン２１２ａは、成形時に、上型２２０の対応する位置に配置されたガイドピンブッシュに挿入され、下型２１０と上型２２０とを位置あわせする。ディスタンスブロック２１２ｂは、成形時に上型２２０に当接して、下型２１０と上型２２０との高さ合わせをする。ダイ２１４は、作製しようとする成形体の形状に応じた形状を有しており、ダイセット型２１２の略中央部に着脱可能に、ダイセット型２１２の底面からＺ方向上方に突出して配置される。本実施形態では、上述した天板部１１０、フランジ部１２０および壁部１３０を有し、かつ天板部１１０およびフランジ部１２０の傾きが異なる第１領域１４２、第２領域１４４および第３領域１４６を有する形状のダイ２１４が、ダイセット型２１２に配置されている。

【0019】

上型２２０は、下型２１０のＺ方向上方に配置された、下型２１０に向かう方向（Ｚ方向）に移動可能な対向型である。上型２２０の下型２１０側の面には、ダイ２１４に対応する形状の窪み（図２には不図示）が形成されている。また、上型２２０の下型２１０側の面の、ガイドピン２１２ａと対応する位置には、ガイドピンブッシュ（不図示）が形成されており、型締め時にはガイドピンブッシュが対応するガイドピン２１２ａを受け入れることで、下型２１０と上型２２０とが位置あわせされる。

【0020】

シート保持枠２３０は、Ｙ方向両端の抑え部２３２によりシート状樹脂３００の両端を保持することにより、シート状樹脂３００に張力を付与しながらシート状樹脂３００を保持する。シート保持枠２３０は、Ｘ方向およびＹ方向のいずれもダイ２１４よりも大きい形状を有する、枠形状の部材である。シート保持枠２３０は金型２００に着脱可能である。そして、成形を開始する前の時点（以下、単に「初期状態」ともいう。）では、不図示の保持治具によりダイ２１４のＺ方向上方の、シート状樹脂３００がダイ２１４とは非接触となる高さに配置されている。ただし、シート保持枠２３０は、型締め時には上型２２０によりダイセット型２１２側に押し込まれてＺ方向下方に移動し、シート状樹脂３００をダイ２１４に当接させる。

【0021】

先抑えプレート２４４は、上型２２０のＹ方向両側に着脱可能に配置された、一対の板状部材である。先抑えプレート２４４は、板状部の下端部（Ｚ方向下端の縁部）が上型２２０の下端よりも下側（下型２１０側）に突出して、板状部の下端部の位置が上型２２０のシート状樹脂３００と接触する下面よりも低い位置となるように、上型２２０に取り付けられる。先抑えプレート２４４は、板状部の下端部の、Ｚ方向への高さ（上型２２０の下型２１０側面からの突き出し高さ）がＸ方向に沿って変化する形状を有する。そして、先抑えプレート２４４は、板状部の下端部のＸ方向に沿っての高さの変化が、ダイ２１４のＸ方向に沿っての高さの変化と略同様である。言い換えると、先抑えプレート２４４は、板状部の下端部の形状が、ダイ２１４のＸＺ方向断面における上面の形状と略同じ形状である。

【0022】

１－３．成形体の製造方法
図３は、金型２００を用いた成形体１００の製造方法のフロー図である。図３に示すように、成形体１００は、シート状樹脂３００を保持する工程（工程Ｓ１１０）と、上記保持されたシート状樹脂３００を、成形される形状に応じて変形させる工程（工程Ｓ１２０）と、上記変形されたシート状樹脂３００を、下型２１０および上型２２０により成形する工程（工程Ｓ１３０）と、を有する方法により、製造することができる。

【0023】

図４Ａ～図４Ｃは、本実施形態において、成形体１００を成形する様子を示す、金型２００をＹ方向にみた側面図である。

【0024】

１－３－１．シート状樹脂の保持：工程Ｓ１１０）
図４Ａは、上型２２０を移動させる前の初期状態における金型２００の様子を示す側面図である。なお、図４Ａは図２に示す状態に対応する。本工程では、図２および図４Ａに示すように、予備加熱したシート状樹脂３００を保持するシート保持枠２３０（図４には不図示）を、ダイ２１４のＺ方向上方に配置する。

【0025】

なお、シート状樹脂３００の材料は特に限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、およびポリ４－メチル－１－ペンテンなどを含むポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、アクリル系樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ならびにフッ素樹脂などの熱可塑性樹脂を広く使用することができる。

【0026】

また、シート状樹脂３００は繊維強化樹脂であってもよい。シート状樹脂３００が繊維強化樹脂であるときの強化繊維の種類は特に限定されず、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、および金属繊維など広く使用することができる。これらのうち、炭素繊維が好ましい。これらの強化繊維は、短繊維であってもよいし、長繊維であってもよい。本発明者らの知見によると、同じ方向に配向された複数の強化繊維を含むシート状樹脂を三次元形状に成形するときには、賦形の際に強化繊維がヨレてしわが生じやすい。これに対し、本実施形態では、上記強化繊維のヨレによるしわも抑制することができる。上記同じ方向に配向された複数の強化繊維は、一方向のみに配向されていてもよいし、シート状樹脂３００に含まれる複数の層ごとに異なる方向に配向されていてもよいし、異なる方向に配向された強化繊維が同じ層の中で編み込まれていてもよい。

【0027】

また、シート状樹脂３００は、これら以外の添加剤を含んでいてもよい。

【0028】

シート状樹脂３００の予備加熱は、上記樹脂が十分に軟化する程度に、樹脂種に応じた温度で行えばよい。また、予備加熱したシート状樹脂３００をシート保持枠２３０に設置してもよいし、シート保持枠２３０に保持させた後にシート状樹脂３００を予備加熱してもよいが、作業を容易にする観点からは、シート保持枠２３０に保持させた後にシート状樹脂３００を予備加熱することが好ましい。なお、シート状樹脂３００の成形が可能である限りにおいて、予備加熱を行わなくてもよい。

【0029】

本実施形態において、上記予備加熱されたシート状樹脂３００は、シート保持枠２３０両端の抑え部２３２により両端を保持され、張力を付与されながら保持されている。このときの張力は、シート状樹脂３００がたわまず、ダイセット型２１２に対して平行な平面状となり、かつ型締め時の温度および圧力でシートに破れ等の破損が生じない程度であればよい。

【0030】

１－３－２．シート状樹脂の変形：工程Ｓ１２０
本工程では、上型２２０を下型２１０に向けてＺ方向下方に移動させる（図４Ｂ）。このとき、上型２２０に取り付けられた先抑えプレート２４４も、上型２２０とともにＺ方向下方に移動する。

【0031】

上型２２０に取り付けられた先抑えプレート２４４は、上型２２０とともにＺ方向下方に移動する。そして、シート保持枠２３０と同じ高さに移動すると、先抑えプレート２４４は、シート状樹脂３００に当接して、シート状樹脂３００のＸ方向への高さを変化させる。このとき、シート状樹脂３００は、不図示のシート保持枠２３０により張力を付与されたまま、その全体の形状が先抑えプレート２４４の板状部の下端部の形状に変化する。

【0032】

図４Ｂは、本工程において上型２２０を下型２１０側に移動させて、先抑えプレート２４４をシート状樹脂３００に当接させた様子を示す側面図である。なお、先抑えプレート２４４の板状部の下端部の形状は、ダイ２１４のＸＺ方向断面における上面の形状と同じ形状と略同様であり、かつダイ２１４の形状は、成形体１００の三次元形状と同一である。そのため、図４Ｂに示す変形時に、シート状樹脂３００は、Ｘ方向への高さの変化が成形体１００の天板部１１０と同様の変化になるように、変形させられる。

【0033】

１－３－３．シート状樹脂の成形：工程Ｓ１３０
その後、上型２２０を下型２１０に向けてさらにＺ方向下方に移動させる（図４Ｃ）。このとき、シート保持枠２３０も、上型２２０に押されてＺ方向下方に移動する。また、シート保持枠２３０に保持されたシート状樹脂３００も、先抑えプレートに当接して上記変形させられた形状のまま、Ｚ方向下方に移動する。そして、ダイ２１４が、上記変形した形状のシート状樹脂３００の下面（裏面）に当接し、ダイ２１４に対応する形状の窪みが形成されている上型２２０の下型２１０側の面が、シート状樹脂の上面（表面）に当接する。このとき、上型２２０はディスタンスブロック２１２ｂに当接し、かつ、下型２１０のガイドピン２１２ａがそれぞれ対応する上型２２０のガイドピンブッシュに挿入されて、下型２１０と上型２２０とは所定の高さで位置合わせされている。

【0034】

この状態で、下型２１０および上型２２０により、ダイ２１４に当接したシート状樹脂３００を加熱および加圧してダイ２１４の形状に変形させる。このときの加熱および加圧の温度は、シート状樹脂がダイ２１４および下型２１０側の面の形状により十分に変形する程度であればよい。

【0035】

図４Ｃは、本工程において上型２２０を下型２１０側に移動させて、下型２１０および上型２２０によりシート状樹脂３００を加熱および加圧する様子を示す側面図である。

【0036】

ところで、成形体１００のような三次元形状を有する成形体を、従来の金型を用いて作製しようとすると、図５に示すように成形体にしわが形成されることがあった。図５に示すように、上記しわは、天板部１１０のうちの、第２領域１４４と第３領域１４６との境界部１４５のような、成形体１００の内側に凸となっている部位（図５に示す領域Ａ）に形成されやすかった。また、図５に示すように、上記しわは、壁部１３０のうちの、第２領域１４４のような高さが徐変する部位（図５に示す領域Ｂ）に形成されやすかった。

【0037】

本発明者らの知見によると、領域Ａに形成されるしわは、三次元形状の内側に凸となっている部分において、シート状樹脂３００とダイ２１４とが当接するタイミングが部位ごとに異なることにより生じると考えられる。

【0038】

図６Ａおよび図６Ｂは、先抑え部（本実施形態における先抑えプレート２４４）を設けずにシート状樹脂を成形する様子を示す、金型２００をＹ方向にみた側面図である。なお、図６Ａおよび図６Ｂでは、理解の用意のため、シート保持枠２３０を省略している。図６Ａに示すように平面状であるシート状樹脂３００を、ダイ２１４および下型２１０により成形する。このとき、図６Ｂに示すように、型締め時に折れ曲がったシート状樹脂３００は、ダイ２１４のうち外側に凸となる部分および平面状である部分に先に接触し、内側に凸となっている部位にはその後に接触することになる。そして、シート状樹脂３００の一部がダイ２１４に接触したときに、シート状樹脂３００のうちまだダイ２１４に接触していない部位（図６Ｂに示す領域Ａ’）にしわが生じたり、折れまがったりすることもある。これにより、成形された成形体１００にもしわが生じてしまうと考えられる。あるいは、シート状樹脂３００が先にダイ２１４に接触した部位から、シート状樹脂３００がまだダイ２１４に接触していない部位（図６Ｂに示す領域Ａ’）へと樹脂が流動する。この結果、領域Ａ’には過剰量の樹脂が入り込み、余分な樹脂によるしわが形成されると考えられる。

【0039】

これに対し、本実施形態では、図４Ｂに示すように先抑え部によってシート状樹脂を予めダイ２１４の形状に変形させている。これにより、図４Ｃに示すように、シート状樹脂３００の全体をダイ２１４に略同じタイミングで接触させて、上記成形体１００の内側に凸となっている領域Ａへのしわの形成を抑制することができる。

【0040】

また、本発明者らの知見によると、領域Ｂに形成されるしわは、シート状樹脂３００が繊維強化樹脂であるとき、特には同じ方向に配向された複数の強化繊維を含む繊維強化樹脂であるときに生じやすい。このしわは、壁部１３０の高さ（成形時の絞り深さ）が徐変する形状を成形するときに、壁部１３０をのうち高さが低い部位において、強化繊維の間隔がより大きく狭められるようにシート状樹脂３００が変形された結果、強化繊維がヨレたり、巻き込まれたり折り畳まれたりすることにより形成されると考えられる。

【0041】

これに対し、本実施形態では、図４Ｂに示すように先抑え部によってシート状樹脂を予めダイ２１４の形状に変形させている。これにより、図４Ｃに示す成形時（型締め後）に強化繊維が移動する距離を短くし、上記強化繊維のヨレや折り畳みを生じにくくして、壁部１３０のうちの高さが徐変する領域Ｂへのしわの形成を抑制することができる。

【0042】

所定時間の加熱および加圧を行った後、シート状樹脂３００を冷却して樹脂を固化させる。その後、上型２２０を下型２１０から離れる方向（Ｚ方向上方）に移動させて、成形された成形体１００を取り出すことができる。

【0043】

このように、本実施形態では、成形する前のシート状樹脂３００を成形体１００の形状に応じて変形させることにより、成形体１００へのしわの発生を抑制することができる。

【0044】

また、本実施形態では、シート保持枠２３０によりシート状樹脂３００に張力を付与しながらシート状樹脂３００を変形させるため、変形したシート状樹脂３００がたわむことによる成形体１００へのしわの発生も抑制することができる。

【0045】

２．第２の実施形態
図７Ａ～図７Ｃは、本発明の別の実施形態において、成形体１００を成形する様子を示す、金型７００をＹ方向にみた側面図である。なお、図７Ａ～図７Ｃでは、理解の用意のため、シート保持枠２３０を省略している。

【0046】

本実施形態では、先抑え部として、上型２２０に取り付けられてシート状樹脂３００のＺ方向上側に配置された先抑えプレート２４４（以下、シート状樹脂３００のＺ方向上側に配置された先抑えプレートを「第１の先抑えプレート」ともいう。）に加えて、先抑え枠７４２に取り付けられてシート状樹脂３００のＺ方向下側に配置された先抑えプレート７４４（（以下、シート状樹脂３００のＺ方向下側に配置された先抑えプレートを「第２の先抑えプレート」ともいう。））を用いて、シート状樹脂３００を表裏両面から変形させる点において、第１の実施形態と相違する。その他の、金型の構成および成形体の製造方法の各工程は第１の実施形態と共通する。共通する構成については、同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。

【0047】

本実施形態では、図７Ａに示すように、初期状態において、シート状樹脂３００のＺ方向下側（シート状樹脂３００とダイ２１４との間）に、先抑え枠７４２および先抑えプレート７４４を配置する。

【0048】

先抑え枠７４２は、Ｘ方向およびＹ方向のいずれにもダイ２１４より大きく、枠内にダイ２１４を収容可能な形状を有する、枠形状の部材である。初期状態において、先抑え枠７４２は、シリンダ２１６に保持されて、ダイ２１４のＺ方向上方に、ダイ２１４とは非接触に配置されている。ただし、先抑え枠７４２は、型締め時にはシリンダ２１６によりダイ２１４に移動されてＺ方向下方に移動して、Ｘ方向両側においてダイ２１４と当接する。なお、先抑え枠７４２は、シリンダ２１６への着脱により、下型２１０に着脱可能である。

【0049】

先抑えプレート７４４は、先抑え枠７４２の、Ｙ方向両側の枠体に沿って着脱可能に配置された、一対の板状部材である。先抑えプレート７４４は、Ｚ方向への高さがＸ方向に沿って変化する形状を有する。そして、先抑えプレート７４４は、Ｙ方向に見た形状が、ダイ２１４のＸＺ方向断面と略同じ形状であり、Ｘ方向に沿っての高さの変化が、ダイ２１４のＸ方向に沿っての高さの変化と略同様である。言い換えると、先抑えプレート７４４は、Ｚ方向上方の縁部の形状が、ダイ２１４のＸＺ方向断面における上面の形状と同じ形状である。そして、先抑えプレート７４４は、Ｚ方向上方の縁部の位置が、先抑え枠７４２のＹ方向両側の枠体よりも高い位置となるように、配置される。また、先抑えプレート７４４は、先抑え枠７４２がＺ方向下方に移動してダイ２１４に当接したときに、Ｚ方向上方の縁部の高さが各位置においてダイ２１４の上面の高さと同じ高さになる位置に、配置される。

【0050】

図７Ａは、上型２２０を移動させる前の初期状態（シート状樹脂３００を保持する工程（工程Ｓ１１０））における金型７００の様子を示す側面図である。図７Ａに示すように、金型７００は、上型２２０に着脱可能に配置された先抑えプレート２４４（第１の先抑えプレート）と、を先抑え枠７４２に着脱可能に配置された先抑えプレート７４４（第２の先抑えプレート）と、を有する。

【0051】

図７Ｂは、上型２２０を下型２１０側に移動させて、シート保持枠２３０を先抑え枠７４２と同じ高さまで移動させた様子を示す側面図である。図７Ｂに示すように、本実施形態では、第１の先抑えプレート２４４がシート状樹脂３００の上型２２０側（表側）に、第２の先抑えプレート７４４がシート状樹脂３００のダイ２１４側（裏側）に、それぞれ接触する。そして、第１の先抑えプレート２４４によってシート状樹脂３００の表側から、第２の先抑えプレート７４４によってシート状樹脂３００の表側から、それぞれシート状樹脂３００を変形させている。なお、先抑えプレート２４４および先抑えプレート７４４は、図７Ｂに示すように同時にシート状樹脂３００に接触してもよいし、いずれか一方が先にシート状樹脂３００に接触してもよい。

【0052】

図７Ｃは、この状態で上型２２０を下型２１０側にさらに移動させ、下型２１０および上型２２０によりシート状樹脂３００を加熱および加圧する様子を示す側面図である。第１の先抑えプレート２４４をシート状樹脂３００の表側に当接させたまま、上型２２０がシート保持枠２３０（不図示）をダイ２１４の方向に押し下げる。同時に、第２の先抑えプレート７４４をシート状樹脂３００の裏側に当接させたまま、シリンダ２１６が先抑え枠７４２をダイ２１４の方向に引き下げる。これらの、上型２２０によるシート保持枠２３０の移動と、シリンダ２１６による先抑え枠７４２の移動とは、同期して同じ速度に調整されており、シート保持枠２３０と先抑え枠７４２とはダイ２１４に向けて一体的に移動する。そのため、シート保持枠２３０に保持されたシート状樹脂３００は、表側に第１の先抑えプレート２４４が当接し、裏側に第２の先抑えプレート７４４が当接して、ダイ２１４の形状に変形されたままダイ２１４に向けて移動され、そのままダイ２１４に当接する。言い換えると、シート状樹脂３００は、表裏それぞれに先抑えプレートが接触したまま、ダイ２１４に移動する。そして、ダイ２１４に対応する形状の窪みが形成されている上型２２０の下型２１０側の面が、シート状樹脂３００の上面（表面）に当接する。

【0053】

この状態で、下型２１０および上型２２０により、ダイ２１４に当接したシート状樹脂３００を加熱および加圧してダイ２１４の形状に変形させる。

【0054】

所定時間の加熱および加圧を行った後、シート状樹脂３００を冷却して樹脂を固化させる。その後、上型２２０を下型２１０から離れる方向に移動させて、成形された成形体１００を取り出すことができる。

【0055】

本実施形態では、第１の先抑えプレート２４４および第２の先抑えプレート７４４がシート状樹脂３００の表裏両面に接触し、シート状樹脂３００を両側から抑えつつ変形させる。これにより、シート状樹脂３００の意図せぬ変形を抑制し、しわをより発生させにくくすることができる。

【0056】

３．その他の実施形態
なお、上述の各実施形態は本発明の一例を示すものであり、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において、他の種々多様な各実施形態も可能であることは言うまでもない。

【0057】

たとえば、図８に示すように、先抑えプレート２４４は、上型２２０の下型２１０側面からの突き出し高さを変更するための高さ変更プレート２４４ａ、２４４ｂ、２４４ｃ、２４４ｄ、および２４４ｅを有してもよい。これらの高さ変更プレートにより、シート状樹脂３００の変形量を微調整することで、しわがより生じにくい形状に成形前のシート状樹脂３００を変形させることができる。なお、図８では上型２２０に取り付けられた先抑えプレート２４４（第１の先抑えプレート）に５つの高さ変更プレートを取り付けた例を示すが、先抑え枠７４２に配置された先抑えプレート７４４（第２の先抑えプレート）に高さ変更プレートを取り付け可能としてもよい。また、先抑えプレートの高さを変更する手段はこれら高さ変更プレートには限られず、ねじ等により先抑えプレートの高さを変更可能としてもよい。

【0058】

また、第１の実施形態ではシート状樹脂３００に表側のみから先抑えプレート７４４を接触させてシート状樹脂３００を変形させていたが、シート状樹脂３００に裏側のみから先抑えプレート７４４を接触させてシート状樹脂３００を変形させてもよい。

【0059】

また、上述の実施形態では、シート保持枠によりシート状樹脂を保持していたが、ロール状のシート状樹脂を保持する保持部から、シート状樹脂を順次繰り出して成形する際にも、上述の先抑え部によりシート状樹脂を予め変形させてもよい。

【0060】

また、第２の実施形態ではシリンダにより先抑え枠（第２の先抑えプレート）を移動させていたが、ゴムやバネなどの弾性体を、先抑え枠とダイセット型との間に配置して、上型からの押圧によってシート保持体と先抑え枠とを一体的に移動させてもよい。

【0061】

また、上述の各実施形態では、ダイ２１４に対するＹ方向両側から先抑えプレートを接触させてシート状樹脂３００を変形させていたが、Ｘ方向両側から先抑えプレートを接触させてもよいし、Ｘ方向両側およびＹ方向両側などの複数の方向から先抑えプレートを接触させてもよい。

【0062】

また、シート状樹脂３００の変形方法は先抑えプレートを用いる方法に限られず、他の接触または非接触の方法で成形前のシート状樹脂３００を変形させてもよい。

【0063】

また、上述の各実施形態では、対向する上型と下型とを鉛直方向に型締めする構成について説明したが、型締めの方向は特に限定されず、たとえば水平方向等であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0064】

本発明によれば、シート状樹脂から三次元形状の成形体を成形するときにしわを生じにくくすることができる。本発明は、より複雑な形状の三次元成形体を精度よく成形可能とし、シート状樹脂から成形した成形体の利用の可能性をさらに広げると期待される。

【符号の説明】

【0065】

１００ 成形体
１１０ 天板部
１２０ フランジ部
１３０ 壁部
１４２ 第１領域
１４３ 境界部
１４４ 第２領域
１４５ 境界部
１４６ 第３領域
２００ 金型
２１０ 下型
２１２ ダイセット型
２１２ａ ガイドピン
２１２ｂ ディスタンスブロック
２１４ ダイ
２１６ シリンダ
２２０ 上型
２３０ シート保持枠
２３２ 抑え部
２４４ 先抑えプレート
３００ シート状樹脂
７００ 金型
７４２ 先抑え枠
７４４ 先抑えプレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】