特開 2024-13486 シート保持体および成形装置

(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】P2024013486

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】シート保持体および成形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 43/34 20060101AFI20240125BHJP

   B29K 101/12 20060101ALN20240125BHJP

【ＦＩ】

B29C43/34

B29K101:12

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022115603

(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】小島 豊

(72)【発明者】

【氏名】新井 俊信

【テーマコード（参考）】

4F204

【Ｆターム（参考）】

4F204AC03

4F204AD16

4F204AJ08

4F204AM32

4F204FA01

4F204FB01

4F204FF36

4F204FJ14

4F204FN11

4F204FN15

4F204FQ40

(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シート保持体を提供すること。
【解決手段】対向する２つの型の型締めにより成形されるシート状樹脂を保持するシート保持体であって、前記シート状樹脂を、前記２つの型の間で保持する保持部材と、前記保持されたシート状樹脂に張力を付与する張力付与部材と、を有し、前記保持部材は、型締め時の前記シート状樹脂の変形に応じて移動して、前記張力を付与されたシート状樹脂を前記２つの型の間に送り込む、シート保持体。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向する２つの型の型締めにより成形されるシート状樹脂を保持するシート保持体であって、
前記シート状樹脂を、前記２つの型の間で保持する保持部材と、
前記保持されたシート状樹脂に張力を付与する張力付与部材と、を有し、
前記保持部材は、型締め時の前記シート状樹脂の変形に応じて移動して、前記張力を付与されたシート状樹脂を前記２つの型の間に送り込む、
シート保持体。

【請求項2】

前記張力付与部材は、前記保持部材を前記シート状樹脂の端部方向に付勢して、前記送り込まれるシート状樹脂に前記張力を付与する、請求項１に記載のシート保持体。

【請求項3】

前記保持部材は、前記シート状樹脂の端部を着脱可能に把持する、請求項１または２に記載のシート保持体。

【請求項4】

前記保持部材は、棒状部材の周囲を回動して、前記シート状樹脂を前記２つの型の間に送り込む、請求項１または２に記載のシート保持体。

【請求項5】

前記保持部材は、前記シート状樹脂の内側方向にスライドして、前記シート状樹脂を前記２つの型の間に送り込む、請求項１または２に記載のシート保持体。

【請求項6】

対向する２つの型と、
前記２つの型の間で樹脂を保持する請求項１または２に記載のシート保持体と、
を有する成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シート保持体および成形装置に関する。

【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】

上記成形方法によるシート状樹脂の成形時に、シート状樹脂を保持して位置固定する技術が、知られている。たとえば、特許文献１には、上型のスライドブロックを下型の支持ピンに挿入し、成形するシート状樹脂をこれらで挟んで保持することで、シート状樹脂を金型中央に安定的に保持し、かつ成型時の樹脂の流れによる成形体の変形を抑制できる、と記載されている。

【0004】

また、特許文献２には、クランプフレームまたは真空によりシート状樹脂を固定することで、滑りや移動を防いで、所望の位置決め状態を維持することができる、と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開昭６２－２５９８２１号公報

【特許文献2】特開２０１８－５１８４０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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に、シート状樹脂を固定して位置決めする方法が知られている。

【0007】

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。

【0008】

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、シート保持体および成形装置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】

【0009】

上記の課題を解決するための本発明の一態様に関するシート保持体は、以下の［１］～［５］に関する。
［１］対向する２つの型の型締めにより成形されるシート状樹脂を保持するシート保持体であって、
前記シート状樹脂を、前記２つの型の間で保持する保持部材と、
前記保持されたシート状樹脂に張力を付与する張力付与部材と、を有し、
前記保持部材は、型締め時の前記シート状樹脂の変形に応じて移動して、前記張力を付与されたシート状樹脂を前記２つの型の間に送り込む、
シート保持体。
［２］ 前記張力付与部材は、前記保持部材を前記シート状樹脂の端部方向に付勢して、前記送り込まれるシート状樹脂に前記張力を付与する、［１］に記載のシート保持体。
［３］前記保持部材は、前記シート状樹脂の端部を着脱可能に把持する、［１］または［２］に記載のシート保持体。
［４］前記保持部材は、棒状部材の周囲を回動して、前記シート状樹脂を前記２つの型の間に送り込む、［１］～「３］のいずれかに記載のシート保持体。
［５］前記保持部材は、シート状樹脂の内側方向にスライドして、前記シート状樹脂を前記２つの型の間に送り込む、［１］～「３］のいずれかに記載のシート保持体。

【0010】

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装置は、以下の［６］に関する。
［６］対向する２つの型と、
前記２つの型の間で樹脂を保持する［１］～「５］のいずれかに記載のシート保持体と、
を有する成形装置。

【発明の効果】

【0011】

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、シート保持体および成形装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【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の実施形態において使用するシート保持体の構成を示す模式図である。

【図4】図４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5】図５は、シート状樹脂の端部を対向する把持板に挿通する様子を示す模式図である。

【図6】図６は、把持板によりシート状樹脂の端部を挟み込み、シート状樹脂を把持する様子を示す模式図である。

【図7】図７は、回動ハンドルを回動させて、把持部がシート状樹脂を回動軸に巻回して保持する様子を示す模式図である。

【図8】図８Ａは、シート保持体をガイドレールに嵌め込んで予備加熱する様子を示す模式図であり、図８Ｂは、予備加熱後のシート保持体をガイドレールに沿って移動させて取り出し可能とする様子を示す模式図である。

【図9】図９は、成形体を成形するときに、シート状樹脂がダイに接触する様子を示す模式図である。

【図10】図１０は、シート状樹脂がダイの形状に変化していき、このときシート状樹脂が両端から内側へと向かう方向に引張られていく様子を示す模式図である。

【図11】図１１は、下型および上型により、シート状樹脂を加熱および加圧して変形させる様子を示す模式図である。

【図12】図１２は、第２の実施形態において使用するシート保持体の構成を示す模式図である。

【図13】図１３は、第２の実施形態において使用するシート保持体の、把持部の部分構成を示す模式図である。

【図14】図１４は、第２の実施形態において、把持部がシート状樹脂を把持する様子を示す模式図である。

【図15】図１５は、シート状樹脂がダイの形状に変化していき、このときシート状樹脂が両端から内側へと向かう方向に引張られていく様子を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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（図２は上型２２０を省略している。）、成形されるシート状樹脂を保持するシート保持体２３０を有する。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

上型２２０（図２には不図示）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。

【0022】

シート保持体２３０は、Ｙ方向両端の把持部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。シート保持体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。シート保持体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方向上方に配置されている。

【0023】

１－３．シート保持体
図３は、本実施形態で使用するシート保持体２３０の構成を示す模式図である。

【0024】

シート保持体２３０は、シート状樹脂３００の端部を把持する、保持部材としての把持部２３２と、把持部２３２に把持されたシート状樹脂３００に張力を付与する、張力付与部材としてのバネ部材２３４と、把持部２３２に把持されたシート状樹脂３００を取り囲む枠体２３６と、を有する。

【0025】

成形体の製造方法に関する図５～図７に示すように、把持部２３２は、対向する面がいずれも平面状であり、いずれもシート状樹脂３００の幅よりも大きい長さを有する、上下一対の把持板２３２ａおよび把持板２３２ｂを有する。把持板２３２ａおよび把持板２３２ｂは、保持ねじ２３２ｃにより上下方向（Ｚ方向）への距離を変更可能である。また、把持板２３２ａおよび把持板２３２ｂは、回動ハンドル２３２ｄに接続されている。そして、把持板２３２ａおよび把持板２３２ｂは、回動ハンドル２３２ｄを回動させたときに、棒状部材である回動軸２３２ｅの周囲を一体的に回動可能に構成されている。

【0026】

またバネ部材２３４は、一方の端部が回動ハンドル２３２ｄに固定され、他方の端部が枠体２３６に固定された、引張コイルバネである。

【0027】

１－４．成形体の製造方法
図４は、金型２００およびシート保持体２３０を用いた成形体１００の製造方法のフロー図である。図４に示すように、成形体１００は、シート状樹脂３００をシート保持体２３０により保持する工程（工程Ｓ１１０）と、上記保持されたシート状樹脂３００を予備加熱する工程（工程Ｓ１２０）と、上記予備加熱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。

【0028】

１－４－１．シート状樹脂の保持：工程Ｓ１１０
図５～図７は、本実施形態においてシート保持体２３０がシート状樹脂３００を保持する様子を示す模式図である。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

本工程では、図５に示すように、シート状樹脂３００の端部を、対向する把持板２３２ａと把持板２３２ｂとの間に挿通する。そして、図６に示すように保持ねじ２３２ｃをねじ締めして把持板の間隔を閉じることで、把持板２３２ａおよび把持板２３２ｂによりシート状樹脂３００の端部を挟み込み、シート状樹脂３００を把持することができる。

【0033】

この状態で、回動ハンドル２３２ｄを外側（シート状樹脂３００の端部側、図中Ｙ方向の反対方向）に１８０°回動させる。このとき、シート状樹脂３００を把持した把持板２３２ａおよび把持板２３２ｂも、回動軸２３２ｅの周囲を外側に回動する。図７は、回動ハンドル２３２ｄを回動させた状態を示す模式図である。図７に示すように、保持部材としての把持部２３２は、シート状樹脂３００を回動軸２３２ｅに巻回して保持する。

【0034】

このとき、バネ部材２３４は、回動ハンドル２３２ｄの回動により引き延ばされる。そして、回動ハンドル２３２ｄが１８０°回動した図７の状態では、引き延ばされたバネ部材２３４は、元の形状に戻ろうとする弾性力により、回動ハンドル２３２ｄに接続された把持板２３２ａおよび把持板２３２ｂを、内側（シート状樹脂３００の端部側、図中Ｙ方向）に付勢する。そして、回動軸２３２ｅに巻回されたシート状樹脂３００は、バネ部材２３４により端部方向に引き延ばすように付勢され、張力を付与される。このときの張力は、シート状樹脂３００がたわまず平面状となる程度であればよい。

【0035】

なお、本実施形態では、シート状樹脂３００の他方の端部も、他方の把持部２３２により回動軸２３２ｅに巻回して保持され、他方のバネ部材２３４により端部方向に付勢されて張力を付与される。

【0036】

１－４－２．シート状樹脂の予備加熱：工程Ｓ１２０
次に、シート保持体２３０により保持されたシート状樹脂３００を予備加熱する（図８Ａおよび図８Ｂ）。

【0037】

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。なお、シート状樹脂３００の成形が可能である限りにおいて、本工程による予備加熱を行わなくてもよい。

【0038】

図８Ａは、本工程において、シート保持体２３０を予備加熱炉に配置されたガイドレール８１０に嵌め込んで予備加熱する様子を示す模式図である。図８Ｂは、予備加熱後のシート保持体２３０をガイドレール８１０に沿って移動させて取り出し可能とする様子を示す模式図である。本実施形態では、シート状樹脂３００を保持するシート保持体２３０を、ガイドレール８１０に沿って移動させて予備加熱炉の内部に導入し、シート状樹脂３００を予備加熱する（図８Ａ）。そして、予備加熱後のシート状樹脂３００を保持するシート保持体２３０を、ガイドレール８１０に沿って移動させて、予備加熱炉の外部に取り出す（図８Ｂ）。このようにして、予備加熱されたシート状樹脂３００をより安全に予備加熱炉から取り出すことができる。また、張力を付与したままシート状樹脂３００を予備加熱できるので、予備加熱により軟化したシート状樹脂３００の変形による成形体１００へのしわの発生をより効率的に抑制することができる。

【0039】

１－４－３．シート状樹脂の成形：工程Ｓ１３０
図２、図９～図１１は、本実施形態において、成形体１００を成形する様子を示す、模式的な斜視図である。

【0040】

初期状態において、図２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体２３０を、ダイ２１４のＺ方向上方に配置する。

【0041】

その後、上型２２０を下型２１０に向けてＺ方向下方に移動させる、このとき、シート保持体２３０も、張力を付与したシート状樹脂３００を保持したまま、上型２２０に押されてＺ方向下方に移動する。やがて、図９に示すように、シート状樹脂３００の下面（裏面）にダイ２１４が当接し、図１０に示すように、シート状樹脂３００がダイ２１４の形状に変化していく。

【0042】

このとき、図１０に示すように、上記三次元形状への変化に伴い、シート状樹脂３００は、両端から内側へと向かう方向に引張られていく。この引張により、回動軸２３２ｅに巻回して保持されているシート状樹脂３００は、回動軸２３２ｅへの巻回を解除する方向に巻き戻されていく。このとき、シート状樹脂３００の端部を把持する把持板２３２ａおよび把持板２３２ｂも、回動軸２３２ｅの周囲を、シート状樹脂を保持するときとは逆方向に回動する。また、回動ハンドル２３２ｄも、把持板２３２ａおよび把持板２３２ｂと一体的に回動する。

【0043】

上記シート状樹脂３００の変形に伴う回動の開始直後は、回動ハンドル２３２ｄの回動によりバネ部材２３４は引き伸ばされていく。このとき、シート状樹脂３００の変形に伴い回動ハンドル２３２ｄが回動する方向と、引き伸ばされたバネ部材２３４が元の形状に戻ろうとする方向とは、互いに逆向きの方向である。そのため、回動ハンドル２３２ｄ、把持板２３２ａおよび把持板２３２ｂには、回動開始前の保持状態に戻る方向への応力が、バネ部材２３４から付与される。バネ部材２３４は、上記応力により、シート状樹脂３００を端部方向に引き延ばすように付勢して、シート状樹脂３００に張力を付与する。そのため、シート状樹脂３００は、張力を付与されたまま巻き戻されていき、下型２１０と上型２２０との間に送り込まれていく。

【0044】

把持板２３２ａおよび把持板２３２ｂがさらに回動されていき、シート状樹脂３００が十分に巻き戻されると、回動ハンドル２３２ｄが回動する方向と、引き伸ばされたバネ部材２３４が元の形状に戻ろうとする方向とが、一致するようになる。このとき、三次元形状への変化に伴う内側への引張と、バネ部材２３４が元の形状に戻ろうとする引張と、の作用により、より多量のシート状樹脂が、下型２１０と上型２２０との間に送り込まれていく。

【0045】

本発明者らの知見によると、成形体１００に形成されるしわは、シート状樹脂３００を三次元形状に変形するときに、特に垂直方向に変形する部位でシート状樹脂３００がしわが生じたり、折れまがったりすることにより生じると考えられる。また、シート状樹脂３００が垂直方向に変形する部位では、樹脂が局所的に不足し、当該部位で樹脂が大きく流動することがあり、これによっても成形体１００にしわが生じると考えられる。また、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は、上記樹脂の大きな流動により強化繊維がヨレたり、折り畳まれたりすることにより、しわが形成されやすくなると考えられる。

【0046】

これに対し、本実施形態では、シート状樹脂３００が変形するとき、変形に応じた量のシート状樹脂３００を下型２１０と上型２２０との間に送り込む。上記シート状樹脂３００の送り込みにより、シート状樹脂３００にしわが生じたり、局所的に不足した樹脂が大きく流動したりすることによる、しわの形成が抑制されると考えられる。

【0047】

また、本実施形態では、下型２１０と上型２２０との間に送り込まれるシート状樹脂３００は、送り込み初期にはバネ部材２３４により端部方向に引き延ばすように付勢される。これにより、送り込まれるシート状樹脂３００がたわむことによる、しわの形成も、生じにくい。一方で、本実施形態では、変形が進んだ後には、より多量のシート状樹脂を下型２１０と上型２２０との間に送り込み、シート状樹脂３００を十分に三次元形状へと変形させることができる。

【0048】

本実施形態では、これらの作用により、しわの形成を抑制しながら、成形前のシート状樹脂３００を三次元形状に変形させることができる。

【0049】

このようにしてシート状樹脂３００を変形させつつ、上型２２０がＺ方向下方にさらに移動すると、上型２２０がディスタンスブロック２１２ｂをに当接する。このとき、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、下型２１０と上型２２０とは位置合わせされる。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、シート状樹脂の上面（表面）に当接する（図１１）。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。

【0050】

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。

【0051】

このように、本実施形態では、成形する前の変形量に応じた量のシート状樹脂３００を、張力を付与しながら下型２１０と上型２２０との間（キャビティ）に送り込むことにより、成形体１００へのしわの発生を抑制することができる。

【0052】

２．第２の実施形態
図１２は、本発明の別の実施形態に関するシート保持体の構成を示す模式図である。

【0053】

シート保持体４３０は、シート状樹脂３００の端部を把持する、保持部材としての把持部４３２と、把持部４３２に把持されたシート状樹脂３００に張力を付与する、張力付与部材としてのバネ部材４３４と、把持部４３２をスライド可能に保持するスライド台座４３６と、を有する。スライド台座４３６は、ダイセット型２１２に固定されている。

【0054】

図１３は、把持部４３２の部分構成を示す模式図である。図１３に示すように、把持部４３２は、いずれもシート状樹脂３００の幅よりも大きい長さを有する、平板状の把持板４３２ａと、中空筒状のパイプ４３２ｂと、を有する。把持板４３２ａおよびパイプ４３２ｂは、保持ねじ４３２ｃにより上下方向（Ｚ方向）への距離を変更可能である。

【0055】

また、図１２に示すように、パイプ４３２ｂは、スライドブロック４３２ｄに両端を保持されており、スライドブロック４３２ｄは、スライド台座４３６上をスライド可能に、スライド台座４３６にはめ込まれている。なお、スライドブロック４３２ｄのパイプ４３２ｂを保持する部位には、ワンウェイクラッチが配置されており、保持されたパイプ４３２ｂを、シート状樹脂を巻回する方向（図１２および図１３では、Ｚ方向下方）に回動し、回動された状態で保持可能である。

【0056】

バネ部材４３４は、一方の端部がスライドブロック４３２ｄに固定され、他方の端部がスライド台座４３６に固定された、引張コイルバネである。バネ部材４３４は、スライドブロック４３２ｄに対して、シート状樹脂３００よりも外側となる位置に、シート状樹脂の送り込み方向（図中Ｙ方向）と平行に配置されている。

【0057】

図１４は、本実施形態において、把持部４３２がシート状樹脂３００を把持する様子（工程Ｓ１１０）を示す模式図である。図１４に示すように、シート状樹脂３００の端部を、対向する把持板４３２ａとパイプ４３２ｂとの間に挿通する。保持ねじ４３２ｃをねじ締めして把持板４３２ａとパイプ４３２ｂとの間隔を閉じることで、把持板４３２ａおよびパイプ４３２ｂによりシート状樹脂３００の端部を挟み込み、シート状樹脂３００を把持することができる。

【0058】

この状態で、スライドブロック４３２ｄに保持されているパイプ４３２ｂを、シート状樹脂３００を巻回する方向に９０°回動させる。そして、ワンウェイクラッチにより、この回動した状態が維持される。上記回動により、シート状樹脂３００は端部方向に引き延ばすように付勢され、張力を付与される。このときの張力は、シート状樹脂３００がたわまず平面状となる程度であればよい。なお、このとき、バネ部材４３４はわずかに引き伸ばされてスライドブロック４３２ｄに固定されており、元の形状に戻ろうとする弾性力により、スライドブロック４３２ｄを外側に付勢している。シート状樹脂３００は、上記バネ部材４３４によるスライドブロック４３２ｄの付勢によっても、端部方向に引き延ばすように付勢され、張力を付与されている。

【0059】

このようにしてシート状樹脂３００を保持したシート保持体は、予備加熱炉に配置されたガイドレールに嵌め込んで予備加熱することが可能である（工程Ｓ１２０）。ガイドレールを用いた予備加熱については、第１の実施形態と共通するので、重複する説明を省略する。

【0060】

その後、第１の実施形態と同様に、予備加熱したシート状樹脂３００を保持するシート保持体４３０を、ダイプレート２１２ｃのＺ方向上方に配置する。そして、上型２２０を下型２１０に向けてＺ方向下方に移動させる、このとき、シート保持体４３０も、張力を付与したシート状樹脂３００を保持したまま、上型２２０に押されてＺ方向下方に移動する。やがて、シート状樹脂３００の下面（裏面）にダイ２１４が当接し、図１５に示すように、シート状樹脂３００がダイ２１４の形状に変化していく。

【0061】

図１５に示すように、上記三次元形状への変化に伴い、シート状樹脂３００は、両端から内側へと向かう方向に引張られていく。この引張により、シート状樹脂３００の端部を把持する把持部４３２（把持板４３２ａおよびパイプ４３２ｂ）も内側に引張られ、パイプ４３２ｂを保持するスライドブロック４３２ｄごと、スライド台座４３６上を内側方向に移動していく。

【0062】

上記スライドブロック４３２ｄの移動により、バネ部材４３４は引き伸ばされていく。そして、スライドブロック４３２ｄ、把持板４３２ａおよびパイプ４３２ｂには、回動開始前の保持状態に戻る方向（外側）への応力が、バネ部材４３４から付与される。バネ部材４３４は、上記応力により、シート状樹脂３００を端部方向に引き延ばすように付勢して、シート状樹脂３００に張力を付与する。そのため、シート状樹脂３００は、張力を付与されたまま巻き戻されていき、下型２１０と上型２２０との間に送り込まれていく。

【0063】

このように、本実施形態でも、シート状樹脂３００が変形するとき、変形に応じた量のシート状樹脂３００を下型２１０と上型２２０との間に送り込む。上記シート状樹脂３００の送り込みにより、局所的に不足した樹脂が大きく流動することによるしわの形成が抑制されると考えられる。

【0064】

また、本実施形態でも、下型２１０と上型２２０との間に送り込まれるシート状樹脂３００は、バネ部材４３４により端部方向に引き延ばすように付勢される。これにより、送り込まれるシート状樹脂３００がたわむことによる、しわの形成も、生じにくい。

【0065】

本実施形態でも、しわの形成を抑制しながら、成形前のシート状樹脂３００を三次元形状に変形させることができる。

【0066】

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。

【0067】

たとえば、上述の各実施形態では、送り込まれるシート状樹脂に対してバネ部材により張力を付与していたが、張力を付与する手段はバネ部材に限定されることはなく、たとえば電力や、その他の弾性力等によりシート状樹脂の端部方向に保持部材を移動させる機構により、シート状樹脂に張力を付与してもよい。

【0068】

また、上述の各実施形態では、シート状樹脂の端部を保持部材により保持していたが、保持する位置はシート状樹脂の端部に限られず、成形を阻害しない限り、いかなる位置であってもよい。また、上述の各実施形態では、保持部材はシート状樹脂の幅方向全域に接触して保持していたが、幅方向の一部のみ接触する保持部材によりシート状樹脂を保持してもよい。

【0069】

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】

【0070】

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】

【0071】

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
２１２ｃ ダイプレート
２１４ ダイ
２２０ 上型
２３０ シート保持体
２３２ 把持部
２３２ａ、２３２ｂ 把持板
２３２ｃ 保持ねじ
２３２ｄ 回動ハンドル
２３２ｅ 回動軸
２３４ バネ部材
２３６ 枠体
４３０ シート保持体
４３２ 把持部
４３２ａ 把持板
４３２ｂ パイプ
４３２ｃ 保持ねじ
４３２ｄ スライドブロック
４３４ バネ部材
４３６ スライド台座
３００ シート状樹脂
８１０ ガイドレール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】