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(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】P2025006400
(43)【公開日】2025-01-17
(54)【発明の名称】プレス成形装置、及び、プレス成形体製造方法
(51)【国際特許分類】
B29C 43/36 20060101AFI20250109BHJP
B29C 43/34 20060101ALI20250109BHJP
【ＦＩ】
B29C43/36
B29C43/34
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023107179
(22)【出願日】2023-06-29
(71)【出願人】
【識別番号】000180885
【氏名又は名称】児玉化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000626
【氏名又は名称】弁理士法人英知国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】関山 政義
【テーマコード（参考）】
4F202
4F204
【Ｆターム（参考）】
4F202AB25
4F202AC03
4F202AK01
4F202AK02
4F202CA09
4F202CB01
4F202CK18
4F202CN01
4F202CN05
4F202CN12
4F202CN15
4F202CN22
4F204AC03
4F204AK01
4F204FA01
4F204FB01
4F204FN11
4F204FN15
4F204FQ15
(57)【要約】
【課題】繊維強化複合材のプレス成形において、加熱と冷却のサイクルを短縮し、かつ、別途の予熱装置がなくても品質の高いプレス成形体を製造可能なプレス成形装置を提供すること等を課題とする。
【解決手段】 固定金型（２）と、可動金型（３）を備え、前記固定金型（２）は、固定金型基部（２１）と、前記固定金型基部（２１）とともに固定金型間隙（２ｓ）を挟んで設けられる固定金型中間部（２２）を有し、前記可動金型（３）は、可動金型基部（３１）と、前記可動金型基部（３１）とともに可動金型間隙（３ｓ）を挟んで設けられる可動金型中間部（３２）を有する、プレス成形装置（１）。
【選択図】図１
【解決手段】 固定金型（２）と、可動金型（３）を備え、前記固定金型（２）は、固定金型基部（２１）と、前記固定金型基部（２１）とともに固定金型間隙（２ｓ）を挟んで設けられる固定金型中間部（２２）を有し、前記可動金型（３）は、可動金型基部（３１）と、前記可動金型基部（３１）とともに可動金型間隙（３ｓ）を挟んで設けられる可動金型中間部（３２）を有する、プレス成形装置（１）。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複合材のプレス成形体をプレス成形するプレス成形装置（１）であって、該プレス成形装置（１）は、
固定金型（２）と、可動金型（３）を備え、
前記固定金型（２）は、固定金型基部（２１）と、前記固定金型基部（２１）とともに固定金型間隙（２ｓ）を挟んで設けられる固定金型中間部（２２）を有し、
前記可動金型（３）は、可動金型基部（３１）と、前記可動金型基部（３１）とともに可動金型間隙（３ｓ）を挟んで設けられる可動金型中間部（３２）を有し、
前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）は、接触可能に対向するように配置され、
前記固定金型基部（２１）は、固定金型基部冷却流路（２１１）を有し、
前記可動金型基部（３１）は、可動金型基部冷却流路（３１１）を有し、
前記固定金型中間部（２２）は、前記固定金型間隙（２ｓ）側に固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）を有し、前記固定金型間隙（２ｓ）とは離れた側であって、前記可動金型（３）の側に固定金型中間部ヒータ（２２２）を有し、
前記可動金型中間部は（３２）、前記可動金型間隙（３ｓ）側に可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）を有し、前記可動金型間隙（３ｓ）とは離れた側であって、前記固定金型（２）の側に可動金型中間部ヒータ（３２２）を有し、
前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）には、予熱時及び加熱時は所定温度になるまで加熱流体が流れ、冷却時は冷却流体が流れ、
前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）には、予熱時及び加熱時は所定温度になるまで加熱流体が流れ、冷却時は冷却流体が流れ、
前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）は、間隙の幅を調整可能であり、かつ、間隙の幅を０にして間隙をなくして、前記固定金型基部（２１）と前記固定金型中間部（２２）同士、前記可動金型基部（３１）と前記可動金型中間部（３２）同士を接触させることが可能な、プレス成形装置（１）。
固定金型（２）と、可動金型（３）を備え、
前記固定金型（２）は、固定金型基部（２１）と、前記固定金型基部（２１）とともに固定金型間隙（２ｓ）を挟んで設けられる固定金型中間部（２２）を有し、
前記可動金型（３）は、可動金型基部（３１）と、前記可動金型基部（３１）とともに可動金型間隙（３ｓ）を挟んで設けられる可動金型中間部（３２）を有し、
前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）は、接触可能に対向するように配置され、
前記固定金型基部（２１）は、固定金型基部冷却流路（２１１）を有し、
前記可動金型基部（３１）は、可動金型基部冷却流路（３１１）を有し、
前記固定金型中間部（２２）は、前記固定金型間隙（２ｓ）側に固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）を有し、前記固定金型間隙（２ｓ）とは離れた側であって、前記可動金型（３）の側に固定金型中間部ヒータ（２２２）を有し、
前記可動金型中間部は（３２）、前記可動金型間隙（３ｓ）側に可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）を有し、前記可動金型間隙（３ｓ）とは離れた側であって、前記固定金型（２）の側に可動金型中間部ヒータ（３２２）を有し、
前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）には、予熱時及び加熱時は所定温度になるまで加熱流体が流れ、冷却時は冷却流体が流れ、
前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）には、予熱時及び加熱時は所定温度になるまで加熱流体が流れ、冷却時は冷却流体が流れ、
前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）は、間隙の幅を調整可能であり、かつ、間隙の幅を０にして間隙をなくして、前記固定金型基部（２１）と前記固定金型中間部（２２）同士、前記可動金型基部（３１）と前記可動金型中間部（３２）同士を接触させることが可能な、プレス成形装置（１）。
【請求項2】
請求項１記載のプレス成形装置（１）で複合材のプレス成形体を製造する方法であって、該製造方法は、Ａ工程、Ｂ工程と、Ｃ工程、Ｄ工程、Ｅ工程、Ｆ工程とを含み、
前記Ａ工程は、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を予熱する工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）を有するように構成し、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を接触させる金型中間閉めの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に加熱流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＮにして加熱する工程であり、
前記Ｂ工程は、プレス成形体の材料を可動金型（３）に塗布する工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）を有するように構成し、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）が非接触となるように金型開きの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に加熱流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＮにして加熱し、前記プレス成形体の材料を前記可動金型（３）側に塗布する工程であり、
Ｃ工程は、前記プレス成形体の材料を加熱する工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）を有するように構成し、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を接触させる金型中間閉めの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に加熱流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＮにして加熱する工程であり、
Ｄ工程は、前記プレス成形体をプレスする工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）の間隙の幅を０にして間隙をなくし、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を接触させ、前記固定金型基部（２１）と前記固定金型中間部（２２）同士、前記可動金型基部（３１）と前記可動金型中間部（３２）同士を接触させる金型閉めの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に加熱流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＮにする工程であり、
Ｅ工程は、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）、及び、前記プレス成形体を冷却する工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）の間隙の幅を０にして間隙をなくし、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を接触させ、前記固定金型基部（２１）と前記固定金型中間部（２２）同士、前記可動金型基部（３１）と前記可動金型中間部（３２）同士を接触させる金型閉めの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＦＦにする工程であり、
Ｆ工程は、前記プレス成形体を取り出す工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）を有するように構成し、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）が非接触となるように金型開きの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＦＦにし、前記プレス成形体を前記可動金型（３）から取り出す工程であり、
前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に流す加熱流体又は冷却流体は、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）が所定の温度に到達したら供給を停止することを特徴とする、プレス成形体製造方法。
前記Ａ工程は、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を予熱する工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）を有するように構成し、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を接触させる金型中間閉めの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に加熱流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＮにして加熱する工程であり、
前記Ｂ工程は、プレス成形体の材料を可動金型（３）に塗布する工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）を有するように構成し、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）が非接触となるように金型開きの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に加熱流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＮにして加熱し、前記プレス成形体の材料を前記可動金型（３）側に塗布する工程であり、
Ｃ工程は、前記プレス成形体の材料を加熱する工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）を有するように構成し、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を接触させる金型中間閉めの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に加熱流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＮにして加熱する工程であり、
Ｄ工程は、前記プレス成形体をプレスする工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）の間隙の幅を０にして間隙をなくし、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を接触させ、前記固定金型基部（２１）と前記固定金型中間部（２２）同士、前記可動金型基部（３１）と前記可動金型中間部（３２）同士を接触させる金型閉めの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に加熱流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＮにする工程であり、
Ｅ工程は、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）、及び、前記プレス成形体を冷却する工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）の間隙の幅を０にして間隙をなくし、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を接触させ、前記固定金型基部（２１）と前記固定金型中間部（２２）同士、前記可動金型基部（３１）と前記可動金型中間部（３２）同士を接触させる金型閉めの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＦＦにする工程であり、
Ｆ工程は、前記プレス成形体を取り出す工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）を有するように構成し、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）が非接触となるように金型開きの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＦＦにし、前記プレス成形体を前記可動金型（３）から取り出す工程であり、
前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に流す加熱流体又は冷却流体は、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）が所定の温度に到達したら供給を停止することを特徴とする、プレス成形体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
複合材等の複合材を材料とするプレス成形体のプレス成形装置及びプレス成形体製造方法に関する。特にプレス成形温度が１５０℃以上となる複合材のプレス成形装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動車部品、電動バイク、ＥＶ水素エンジンのセパレータ、航空機部材、ドローン部品、義足等を形成するための材料として、金属材料に変わる複合材が開発されており、特に近年では、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を用いた複合材は、プレス成形により大量生産が可能であり、複雑な形状にも対応できることから注目されている。
【0003】
プレス成形に用いる樹脂を用いた複合材として、例えばＧＭＴ（ガラスマット強化熱可塑性プラスチック）、炭素繊維強化複合材、天然繊維強化複合材、アラミド繊維強化複合材等がある。これらの複合材の成形には、特許文献１のようなプレス成形方法等が開示されている。
ところで、複合材のプレス成形温度は１５０℃以上と高く、加熱と冷却のサイクルが長くなり、製造効率が低く、製造コストが高くなるという課題があった。
ところで、複合材のプレス成形温度は１５０℃以上と高く、加熱と冷却のサイクルが長くなり、製造効率が低く、製造コストが高くなるという課題があった。
【0004】
また、品質の高いプレス成形体を製造するには、プレス成形体の材料をプレス成形装置にセットする前に予熱しておくことが望ましい（特許文献２等）。しかしながら、材料の形状や複合材に含まれる繊維等の種類によって、予熱が困難なもの（不織布やチョップ材等）、予熱が可能であっても予熱した材料を金型へセットするのが困難なものがあるため、予熱できずに品質の高いプレス成形体を得られないという課題があった。
【0005】
さらに、上下金型をガイドピン等に沿って全体を閉じる場合（金型全閉めの場合）、ガイドピンの調整、すなわち、金型の部品やプレス成形体の位置決めが困難となるという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１５－１１２８２７号公報
【特許文献2】国際公開２０１８／００３４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記の事情を鑑みたものであり、複合材のプレス成形において、加熱と冷却のサイクルを短縮し、かつ、別途の予熱装置がなくても品質の高いプレス成形体を製造可能なプレス成形装置を提供すること等を課題とする。
ここで、「品質の高いプレス成形体」とは、複合材の繊維等と樹脂が十分に混ざってプレス成形体の表面への繊維の露出が少ないものや、プレス成形体の形状が複雑（ボス、リブ、薄肉部、アンダーカット形状等が含まれる形状）であっても、また、材料の均質性に難点があっても精度よく成形されているもの等をいう。
ここで、「品質の高いプレス成形体」とは、複合材の繊維等と樹脂が十分に混ざってプレス成形体の表面への繊維の露出が少ないものや、プレス成形体の形状が複雑（ボス、リブ、薄肉部、アンダーカット形状等が含まれる形状）であっても、また、材料の均質性に難点があっても精度よく成形されているもの等をいう。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の複合材のプレス成形体をプレス成形するプレス成形装置（１）は、固定金型（２）と、可動金型（３）を備え、前記固定金型（２）は、固定金型基部（２１）と、前記固定金型基部（２１）とともに固定金型間隙（２ｓ）を挟んで設けられる固定金型中間部（２２）を有し、前記可動金型（３）は、可動金型基部（３１）と、前記可動金型基部（３１）とともに可動金型間隙（３ｓ）を挟んで設けられる可動金型中間部（３２）を有し、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）は、接触可能に対向するように配置され、前記固定金型基部（２１）は、固定金型基部冷却流路（２１１）を有し、前記可動金型基部（３１）は、可動金型基部冷却流路（３１１）を有し、前記固定金型中間部（２２）は、前記固定金型間隙（２ｓ）側に固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）を有し、前記固定金型間隙（２ｓ）とは離れた側であって、前記可動金型（３）の側に固定金型中間部ヒータ（２２２）を有し、前記可動金型中間部は（３２）、前記可動金型間隙（３ｓ）側に可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）を有し、前記可動金型間隙（３ｓ）とは離れた側であって、前記固定金型（２）の側に可動金型中間部ヒータ（３２２）を有し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）には、予熱時及び加熱時は所定温度になるまで加熱流体が流れ、冷却時は冷却流体が流れ、前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）には、予熱時及び加熱時は所定温度になるまで加熱流体が流れ、冷却時は冷却流体が流れ、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）は、間隙の幅を調整可能であり、かつ、間隙の幅を０にして間隙をなくして、前記固定金型基部（２１）と前記固定金型中間部（２２）同士、前記可動金型基部（３１）と前記可動金型中間部（３２）同士を接触させることが可能であることを特徴とする。
【0009】
本発明の上記のプレス成形装置（１）で複合材のプレス成形体を製造する方法は、Ａ工程、Ｂ工程と、Ｃ工程、Ｄ工程、Ｅ工程、Ｆ工程とを含み、前記Ａ工程は、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を予熱する工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）を有するように構成し、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を接触させる金型中間閉めの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に加熱流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＮにして加熱する工程であり、前記Ｂ工程は、プレス成形体の材料を可動金型（３）に塗布する工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）を有するように構成し、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）が非接触となるように金型開きの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に加熱流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＮにして加熱し、前記プレス成形体の材料を前記可動金型（３）側に塗布する工程であり、Ｃ工程は、前記プレス成形体の材料を加熱する工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）を有するように構成し、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を接触させる金型中間閉めの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に加熱流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＮにして加熱する工程であり、Ｄ工程は、前記プレス成形体をプレスする工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）の間隙の幅を０にして間隙をなくし、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を接触させ、前記固定金型基部（２１）と前記固定金型中間部（２２）同士、前記可動金型基部（３１）と前記可動金型中間部（３２）同士を接触させる金型閉めの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に加熱流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＮにする工程であり、Ｅ工程は、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）、及び、前記プレス成形体を冷却する工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）の間隙の幅を０にして間隙をなくし、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）を接触させ、前記固定金型基部（２１）と前記固定金型中間部（２２）同士、前記可動金型基部（３１）と前記可動金型中間部（３２）同士を接触させる金型閉めの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＦＦにする工程であり、Ｆ工程は、前記プレス成形体を取り出す工程であり、前記固定金型間隙（２ｓ）及び前記可動金型間隙（３ｓ）を有するように構成し、前記固定金型中間部（２２）と前記可動金型中間部（３２）が非接触となるように金型開きの状態にし、前記固定金型基部冷却流路（２１１）及び前記可動金型基部冷却流路（３１１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に冷却流体を流し、前記固定金型中間部ヒータ（２２２）及び前記可動金型中間部ヒータ（３２２）をＯＦＦにし、前記プレス成形体を前記可動金型（３）から取り出す工程であり、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）に流す加熱流体又は冷却流体は、前記固定金型中間部加熱冷却流路（２２１）及び前記可動金型中間部加熱冷却流路（３２１）が所定の温度に到達したら供給を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明のプレス成形体のプレス成形装置により、プレス成形の加熱と冷却のサイクルを短縮し、かつ、別途の予熱装置がなくても品質の高いプレス成形体を製造可能なプレス成形装置を提供することができる。
予熱が困難なもの（不織布やチョップ材等）、予熱した材料を金型へセットするのが困難なものであってもプレス成形が可能であり、また、プレス成形体の表面への繊維等の露出が少なく、プレス成形体の形状が複雑であっても精度よく成形することが可能である。
プレス成形の加熱と冷却のサイクルを短縮できるため、また、プレス時において位置決めが容易であるため、プレス成形体の製造効率を向上させると同時に、製造コストを抑制することができる。
さらに、固定金型中間部と可動金型中間部を接触させ、かつ、上下金型全体を閉じない状態（金型中間閉め）でプレス成形体の材料を加熱するため、金型全閉めの場合に比べ、金型の部品やプレス成形体の位置決めが容易となる。
予熱が困難なもの（不織布やチョップ材等）、予熱した材料を金型へセットするのが困難なものであってもプレス成形が可能であり、また、プレス成形体の表面への繊維等の露出が少なく、プレス成形体の形状が複雑であっても精度よく成形することが可能である。
プレス成形の加熱と冷却のサイクルを短縮できるため、また、プレス時において位置決めが容易であるため、プレス成形体の製造効率を向上させると同時に、製造コストを抑制することができる。
さらに、固定金型中間部と可動金型中間部を接触させ、かつ、上下金型全体を閉じない状態（金型中間閉め）でプレス成形体の材料を加熱するため、金型全閉めの場合に比べ、金型の部品やプレス成形体の位置決めが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明のプレス成形装置の一例であり、固定金型中間部と可動金型中間部が非接触の場合（金型開きの状態）を示す。
【図2】本発明のプレス成形装置の一例であり、固定金型中間部と可動金型中間部が接触する場合（金型中間閉めの状態）を示す。
【図3】本発明のプレス成形装置の一例であり、固定金型中間部と可動金型中間部、固定金型基部と固定金型中間部、及び、可動金型基部と可動金型中間部が接触する場合（金型閉めの状態）を示す。
【図4】プレス成形装置が金型開きの状態において、５０℃から１５０℃まで昇温させた場合の、温度の経時変化を示したグラフである。
【図5】プレス成形装置が金型開きの状態において、５０℃から２２０℃まで昇温させた場合の、温度の経時変化を示したグラフである。
【図6】プレス成形装置が金型開きの状態において、５０℃から３００℃まで昇温させた場合の、温度の経時変化を示したグラフである。
【図7】プレス成形装置が金型中間閉めの状態において、５０℃から１５０℃まで昇温させた場合の、温度の経時変化を示したグラフである。
【図8】プレス成形装置が金型中間閉めの状態において、５０℃から２２０℃まで昇温させた場合の、温度の経時変化を示したグラフである。
【図9】プレス成形装置が金型中間閉めの状態において、５０℃から３００℃まで昇温させた場合の、温度の経時変化を示したグラフである。
【図10】プレス成形装置の固定金型中間部加熱冷却流路及び可動金型中間部加熱冷却流路に蒸気を流した場合の、温度の経時変化を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
【0013】
（プレス成形装置）
本発明のプレス成形装置１は、繊維強化複合材等の複合材のプレス成形体をプレス成形するものである。
本発明のプレス成形装置１は、繊維強化複合材等の複合材のプレス成形体をプレス成形するものである。
【0014】
複合材が繊維強化複合材の場合、繊維等と合成樹脂を含む。
【0015】
繊維としては、ＧＭＴ（ガラスマット強化熱可塑性プラスチック）に含まれるガラス繊維、炭素繊維、天然繊維、アラミド繊維等が例示される。その他にも、アルミニウム等の金属繊維や、黒鉛繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、アクリル、ナイロン、ポリエチレンなどの有機繊維や、シリコンカーバイト、シリコンナイトライドなどの無機繊維を用いることができる。
【0016】
合成樹脂としては、熱可塑性樹脂であるポリプロピレン樹脂が例示される。その他の熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル等のポリエステルや、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブチレン等のポリオレフィンや、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などのポリアリーレンスルフィド、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの結晶性樹脂を用いることができる。
また、スチレン系樹脂の他、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート（ＰＡＲ）などの非晶性樹脂、その他、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、更にポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系樹脂、およびアクリロニトリル系等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体および変性体等から選ばれる熱可塑性樹脂を用いることができる。
また、スチレン系樹脂の他、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート（ＰＡＲ）などの非晶性樹脂、その他、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂、更にポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、ポリイソプレン系、フッ素系樹脂、およびアクリロニトリル系等の熱可塑エラストマー等や、これらの共重合体および変性体等から選ばれる熱可塑性樹脂を用いることができる。
【0017】
また、合成樹脂として、熱硬化性樹脂である、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＭＦ）、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン（ＰＵＰ）、熱硬化性ポリイミド、メラミン樹脂、ユリア樹脂等を用いることができる。
【0018】
繊維強化複合材（プレス成形前）に対する強化繊維含有量としては、２０質量％から７５質量％程度の範囲で適宜設定することができる。物理的な強度の高い成形品を成形するために、繊維強化複合材に対する強化繊維含有量を５０質量％以上、もしくは６０％質量以上とすることも可能である。
【0019】
複合材は、繊維強化複合材の他、スーパーエンプラと合成樹脂を含むものが挙げられる。
【0020】
（固定金型と可動金型）
図１、２に示すように、プレス成形装置１は、対向する固定金型２と可動金型３を備える。具体的には、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２が、接触可能なように対向するように配置される。
図１、２に示すように、プレス成形装置１は、対向する固定金型２と可動金型３を備える。具体的には、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２が、接触可能なように対向するように配置される。
【0021】
（固定金型）
固定金型２は、固定金型基部２１と、固定金型基部２１とともに固定金型間隙２ｓを挟んで設けられる固定金型中間部２２を有する。
固定金型２は、固定金型基部２１と、固定金型基部２１とともに固定金型間隙２ｓを挟んで設けられる固定金型中間部２２を有する。
【0022】
固定金型基部２１の材料は、Ｓ４５Ｃ等の炭素鋼が好ましい。
固定金型基部２１のサイズは、プレス成形体のサイズによるが、５０ｃｍ×７０ｃｍ×厚み１０ｃｍ程度が例示される。
固定金型中間部２２の材料は、各種炭素鋼が例示され、鏡面品質や硬度の観点からＰＸＡ３０（大同特殊鋼株式会社製、炭素鋼）等のプリハードン鋼が多く使われる。
固定金型中間部２２のサイズは、プレス成形体のサイズによるが、４０ｃｍ×５０ｃｍ×厚み９ｃｍ程度が例示される。
固定金型基部２１のサイズは、プレス成形体のサイズによるが、５０ｃｍ×７０ｃｍ×厚み１０ｃｍ程度が例示される。
固定金型中間部２２の材料は、各種炭素鋼が例示され、鏡面品質や硬度の観点からＰＸＡ３０（大同特殊鋼株式会社製、炭素鋼）等のプリハードン鋼が多く使われる。
固定金型中間部２２のサイズは、プレス成形体のサイズによるが、４０ｃｍ×５０ｃｍ×厚み９ｃｍ程度が例示される。
【0023】
固定金型基部２１と固定金型中間部２２の間に、固定金型間隙２ｓが設けられる。固定金型間隙２ｓは、固定金型基部２１と固定金型中間部２２の間に空気を挟むことにより断熱効果を奏する。固定金型間隙２ｓは、固定金型基部２１の側、及び／又は、固定金型中間部２２の側にバネやコイル等の固定金型弾性体２３を取り付けること等により、設けられる。固定金型弾性体２３は、常に冷却流体が流れる固定金型基部２１の側に取り付けられることが好ましい。
固定金型間隙２ｓの幅（固定金型基部２１と固定金型中間部２２の間の距離）は、０ｍｍ～１０ｍｍ程度が例示され、０ｍｍ～６ｍｍ程度がより好ましい。断熱効果を求めるときは、４ｍｍ～６ｍｍの範囲であることが好ましい。１０ｍｍ以上になると、金型部品の位置決めが難しくなりやすい。
固定金型間隙２ｓは、バネやコイル等の固定金型弾性体２３と厚み調整ボルト等により、間隙の幅を調整することができる。固定金型２と可動金型３の間に一定以上のプレス力をかけると、固定金型間隙２ｓは０ｍｍとなり、間隙はなくなり、固定金型基部２１と固定金型中間部２２同士が接触する（図３参照）。
固定金型間隙２ｓの幅（固定金型基部２１と固定金型中間部２２の間の距離）は、０ｍｍ～１０ｍｍ程度が例示され、０ｍｍ～６ｍｍ程度がより好ましい。断熱効果を求めるときは、４ｍｍ～６ｍｍの範囲であることが好ましい。１０ｍｍ以上になると、金型部品の位置決めが難しくなりやすい。
固定金型間隙２ｓは、バネやコイル等の固定金型弾性体２３と厚み調整ボルト等により、間隙の幅を調整することができる。固定金型２と可動金型３の間に一定以上のプレス力をかけると、固定金型間隙２ｓは０ｍｍとなり、間隙はなくなり、固定金型基部２１と固定金型中間部２２同士が接触する（図３参照）。
【0024】
固定金型中間部２２の、固定金型基部２１とは反対側に、固定金型入駒２４が設けることができる。固定金型入駒２４は、後述する可動金型入駒３４とともに、成形体金型４と合体し、平面部と横壁及びアンダーカット部を形成するのに用いられる。
【0025】
固定金型中間部２２には、金型温度を測定する熱電対２５を備えることができる。
【0026】
固定金型基部２１には、動作中、常に冷却流体が流れる固定金型基部冷却流路２１１が設けられる。冷却流体は、冷却の媒体となり得るものであればよいが、冷水等が例示される。
固定金型基部冷却流路２１１としては、固定金型基部２１の面内に直径１１ｍｍの管を２４本（１２本を２段に）並べる構成等が例示される。この場合、冷却流体の速度は、管径や所望の冷却温度、プレス成形体の面積等によるが、冷却効率の観点から、層流よりも乱流となるように設定することが好ましい。
固定金型基部冷却流路２１１としては、固定金型基部２１の面内に直径１１ｍｍの管を２４本（１２本を２段に）並べる構成等が例示される。この場合、冷却流体の速度は、管径や所望の冷却温度、プレス成形体の面積等によるが、冷却効率の観点から、層流よりも乱流となるように設定することが好ましい。
【0027】
固定金型中間部２２には、固定金型間隙２ｓの側に、加熱流体又は冷却流体が流れる固定金型中間部加熱冷却流路２２１が設けられる。固定金型中間部加熱冷却流路２２１には、予熱時及び加熱時は所定温度になるまで加熱流体が流すことができ、冷却時は冷却流体を流すことができる。
【0028】
加熱流体は、加熱の媒体となり得るものであればよいが、熱水、熱油、蒸気が例示される。冷却流体は、冷却の媒体となり得るものであればよいが、冷水等が例示される。
固定金型中間部加熱冷却流路２２１としては、固定金型中間部２２の固定金型間隙２ｓの側の面内に直径１１ｍｍの管を１０本（１０本を１段に）並べる構成等が例示される。加熱流体が蒸気の場合、流量は圧力によって調整される。冷却流体の速度は、管径や所望の冷却温度、プレス成形体の面積等によるが、冷却効率の観点から、層流よりも乱流となるように設定することが好ましい。
固定金型中間部加熱冷却流路２２１としては、固定金型中間部２２の固定金型間隙２ｓの側の面内に直径１１ｍｍの管を１０本（１０本を１段に）並べる構成等が例示される。加熱流体が蒸気の場合、流量は圧力によって調整される。冷却流体の速度は、管径や所望の冷却温度、プレス成形体の面積等によるが、冷却効率の観点から、層流よりも乱流となるように設定することが好ましい。
【0029】
固定金型中間部２２には、固定金型間隙２ｓとは離れた側であって可動金型３の側に固定金型中間部ヒータ２２２が備えられる。固定金型中間部ヒータ２２２は、所望の加熱が可能であるものであればよいが、固定金型中間部２２の固定金型間隙２ｓとは離れた側の面内に長さ４００ｍｍ、直径Φ８ｍｍ、１０Ａ、２２０Ｖ、２０００Wのヒータを１２本（１２本を１段に）並べる構成等が例示される。なお、固定金型中間部２２は、固定金型中間部ヒータ２２２の位置に穴があけられ、その中に固定金型中間部ヒータ２２２を配置することが例示される。
【0030】
（可動金型）
可動金型３は、可動金型基部３１と、可動金型基部３１とともに可動金型間隙３ｓを挟んで設けられる可動金型中間部３２を有する。
可動金型３は、可動金型基部３１と、可動金型基部３１とともに可動金型間隙３ｓを挟んで設けられる可動金型中間部３２を有する。
【0031】
可動金型基部３１の材料は、各種炭素鋼が例示され、機械構造用炭素鋼としてｊＩＳ規格で認められた材質Ｓ４５Ｃの炭素鋼が好ましい。
可動金型基部３１のサイズは、５０ｃｍ×７０ｃｍ×厚み１０ｃｍ程度が例示される。
可動金型中間部３２の材料は、各種炭素鋼が例示され、鏡面品質や硬度の観点からＰＸＡ３０（大同特殊鋼株式会社製、炭素鋼）等のプリハードン鋼が多く使われる。
可動金型中間部３２のサイズは、プレス成形体のサイズによるが、４０ｃｍ×５０ｃｍ×厚み９ｃｍ程度が例示される。
可動金型基部３１のサイズは、５０ｃｍ×７０ｃｍ×厚み１０ｃｍ程度が例示される。
可動金型中間部３２の材料は、各種炭素鋼が例示され、鏡面品質や硬度の観点からＰＸＡ３０（大同特殊鋼株式会社製、炭素鋼）等のプリハードン鋼が多く使われる。
可動金型中間部３２のサイズは、プレス成形体のサイズによるが、４０ｃｍ×５０ｃｍ×厚み９ｃｍ程度が例示される。
【0032】
可動金型基部３１と可動金型中間部３２の間に、可動金型間隙３ｓが設けられる。可動金型間隙３ｓは、可動金型基部３１と可動金型中間部３２の間に空気を挟むことにより断熱効果を奏する。可動金型間隙３ｓは、可動金型基部３１の側、及び／又は、可動金型中間部３２の側にバネやコイル等の可動金型弾性体３３を取り付けること等により、設けられる。可動金型弾性体３３は、常に冷却流体が流れる可動金型基部３１の側に取り付けられることが好ましい。
可動金型間隙３ｓの幅（可動金型基部３１と可動金型中間部３２の間の距離）は、０ｍｍ～１０ｍｍ程度が例示され、０ｍｍ～６ｍｍ程度がより好ましい。断熱効果を求めるときは、４ｍｍ～６ｍｍの範囲であることが好ましい。１０ｍｍ以上になると、金型部品の位置決めが難しくなりやすい。
可動金型間隙３ｓは、バネやコイル等の可動金型弾性体３３と厚み調整ボルト等により、間隙の幅を調整することができる。固定金型２と可動金型３の間に一定以上のプレス力をかけると、可動金型間隙３ｓは０ｍｍとなり、間隙はなくなり、可動金型基部３１と可動金型中間部３２同士が接触する（図３参照）。
可動金型間隙３ｓの幅（可動金型基部３１と可動金型中間部３２の間の距離）は、０ｍｍ～１０ｍｍ程度が例示され、０ｍｍ～６ｍｍ程度がより好ましい。断熱効果を求めるときは、４ｍｍ～６ｍｍの範囲であることが好ましい。１０ｍｍ以上になると、金型部品の位置決めが難しくなりやすい。
可動金型間隙３ｓは、バネやコイル等の可動金型弾性体３３と厚み調整ボルト等により、間隙の幅を調整することができる。固定金型２と可動金型３の間に一定以上のプレス力をかけると、可動金型間隙３ｓは０ｍｍとなり、間隙はなくなり、可動金型基部３１と可動金型中間部３２同士が接触する（図３参照）。
【0033】
可動金型中間部３２の、可動金型基部３１とは反対側に、可動金型入駒３４が設けることができる。可動金型入駒３４は、固定金型入駒２４とともに、成形体金型４と合体し、平面部と横壁及びアンダーカット部を形成するのに用いられる。
【0034】
可動金型基部３１には、動作中、常に冷却流体が流れる可動金型基部冷却流路３１１が設けられる。冷却流体は、冷却の媒体となり得るものであればよいが、冷水等が例示される。
可動金型基部冷却流路３１１としては、可動金型基部３１の面内に直径１１ｍｍの管を２４本（１２本を２段に）並べる構成等が例示される。この場合、冷却流体の速度は、管径や所望の冷却温度、プレス成形体の面積等によるが、冷却効率の観点から、層流よりも乱流となるように設定することが好ましい。
可動金型基部冷却流路３１１としては、可動金型基部３１の面内に直径１１ｍｍの管を２４本（１２本を２段に）並べる構成等が例示される。この場合、冷却流体の速度は、管径や所望の冷却温度、プレス成形体の面積等によるが、冷却効率の観点から、層流よりも乱流となるように設定することが好ましい。
【0035】
可動金型中間部３２には、可動金型間隙３ｓの側に、加熱流体又は冷却流体が流れる可動金型中間部加熱冷却流路３２１が設けられる。可動金型中間部加熱冷却流路３２１には、予熱時及び加熱時は所定温度になるまで加熱流体が流すことができ、冷却時は冷却流体を流すことができる。。
【0036】
加熱流体は、加熱の媒体となり得るものであればよいが、熱水、熱油、蒸気が例示される。冷却流体は、冷却の媒体となり得るものであればよいが、冷水等が例示される。
可動金型中間部加熱冷却流路３２１としては、可動金型中間部３２の可動金型間隙３ｓの側の面内に直径１１ｍｍの管を１０本（１０本を１段に）並べる構成等が例示される。加熱流体が蒸気の場合、流量は圧力によって調整される。冷却流体の速度は、管径や所望の冷却温度、プレス成形体の面積等によるが、冷却効率の観点から、層流よりも乱流となるように設定することが好ましい。
可動金型中間部加熱冷却流路３２１としては、可動金型中間部３２の可動金型間隙３ｓの側の面内に直径１１ｍｍの管を１０本（１０本を１段に）並べる構成等が例示される。加熱流体が蒸気の場合、流量は圧力によって調整される。冷却流体の速度は、管径や所望の冷却温度、プレス成形体の面積等によるが、冷却効率の観点から、層流よりも乱流となるように設定することが好ましい。
【0037】
（固定金型中間部と可動金型中間部）
固定金型中間部２２と可動金型中間部３２は、接触可能に対向するように配置される。後述する「金型中間閉め」及び「金型閉め」の状態のときには、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２は接触し、「金型開き」の状態のときには、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２は非接触となり、所定の距離を挟んで対向する。
固定金型中間部２２と可動金型中間部３２は、接触可能に対向するように配置される。後述する「金型中間閉め」及び「金型閉め」の状態のときには、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２は接触し、「金型開き」の状態のときには、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２は非接触となり、所定の距離を挟んで対向する。
【0038】
（プレス成形体製造方法）
本発明のプレス成形体は、Ａ工程、Ｂ工程、Ｃ工程、Ｄ工程、Ｅ工程、Ｆ工程を含むものである。
本発明のプレス成形体は、Ａ工程、Ｂ工程、Ｃ工程、Ｄ工程、Ｅ工程、Ｆ工程を含むものである。
【0039】
Ａ工程は、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２を予熱する工程である。Ａ工程は、固定金型間隙２ｓ及び可動金型間隙３ｓを有するように構成し、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２を接触させる金型中間閉めの状態で行う。固定金型基部冷却流路２１１及び可動金型基部冷却流路３１１に冷却流体を流し、固定金型中間部加熱冷却流路２２１及び可動金型中間部加熱冷却流路３２１に加熱流体を流し、固定金型中間部ヒータ２２２及び可動金型中間部ヒータ３２２をＯＮにして加熱する。
固定金型間隙２ｓ及び可動金型間隙３ｓを有するため、断熱効果で固定金型基部２１や可動金型基部３１が必要以上に昇温しない上、装置の形状安定性を保つために固定金型基部２１や可動金型基部３１に冷却流体を流しても、断熱効果で固定金型中間部２２と可動金型中間部３２の昇温効率を必要以上に低下させない。
固定金型間隙２ｓ及び可動金型間隙３ｓを有するため、断熱効果で固定金型基部２１や可動金型基部３１が必要以上に昇温しない上、装置の形状安定性を保つために固定金型基部２１や可動金型基部３１に冷却流体を流しても、断熱効果で固定金型中間部２２と可動金型中間部３２の昇温効率を必要以上に低下させない。
【0040】
Ｂ工程は、プレス成形体の材料を可動金型３に塗布する工程である。Ｂ工程は、固定金型間隙２ｓ及び可動金型間隙３ｓを有するように構成し、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２が非接触となるように金型開きの状態で行う。固定金型基部冷却流路２１１及び可動金型基部冷却流路３１１に冷却流体を流し、固定金型中間部加熱冷却流路２２１及び可動金型中間部加熱冷却流路３２１に加熱流体を流し、固定金型中間部ヒータ２２２及び可動金型中間部ヒータ３２２をＯＮにして加熱する。この状態で、プレス成形体の材料を可動金型３の可動金型中間部３２側に塗布する。
【0041】
Ｃ工程は、プレス成形体の材料を加熱する工程である。Ｃ工程は、固定金型間隙２ｓ及び可動金型間隙３ｓを有するように構成し、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２を接触させる金型中間閉めの状態で行う。固定金型基部冷却流路２１１及び可動金型基部冷却流路３１１に冷却流体を流し、固定金型中間部加熱冷却流路２２１及び可動金型中間部加熱冷却流路３２１に加熱流体を流し、固定金型中間部ヒータ２２２及び可動金型中間部ヒータ３２２をＯＮにして加熱する。
プレス成形体の材料は、たとえば繊維と合成樹脂といった異なる性質の材料を複合するものであるため、プレス成形の前に繊維の中に合成樹脂が十分に含浸するように、また、プレス成形品の場所（中心付近か端部付近か、厚みがある部分か薄い部分か等）によって合成樹脂の柔らかさや繊維への含浸の程度の差が少ないようにしておくことが望ましい。このため、Ａ工程のあとにＢ工程、Ｃ工程を行う。
プレス成形体の材料は、たとえば繊維と合成樹脂といった異なる性質の材料を複合するものであるため、プレス成形の前に繊維の中に合成樹脂が十分に含浸するように、また、プレス成形品の場所（中心付近か端部付近か、厚みがある部分か薄い部分か等）によって合成樹脂の柔らかさや繊維への含浸の程度の差が少ないようにしておくことが望ましい。このため、Ａ工程のあとにＢ工程、Ｃ工程を行う。
【0042】
Ｄ工程は、プレス成形体をプレスする工程である。Ｄ工程は、固定金型間隙２ｓ及び可動金型間隙３ｓの間隙の幅を０にして間隙をなくし、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２を接触させ、固定金型基部２１と固定金型中間部２２同士、可動金型基部３１と可動金型中間部３２同士を接触させる金型閉めの状態で行う。固定金型基部冷却流路２１１及び可動金型基部冷却流路３１１に冷却流体を流し、固定金型中間部加熱冷却流路２２１及び可動金型中間部加熱冷却流路３２１に加熱流体を流し、固定金型中間部ヒータ２２２及び可動金型中間部ヒータ３２２をＯＮにする。
なお、Ａ工程、Ｂ工程、Ｃ工程、Ｄ工程において、加熱流体に水（蒸気）を使用し、所定温度が１５０℃より高い場合は、加熱流体が１４０℃～１５０℃程度に到達したら、加熱流体の供給を停止することが望ましい。供給停止した場合、次の冷却工程に備えて、固定金型基部冷却流路２１１及び可動金型基部冷却流路３１１をパージしておくことが望ましい。
なお、Ａ工程、Ｂ工程、Ｃ工程、Ｄ工程において、加熱流体に水（蒸気）を使用し、所定温度が１５０℃より高い場合は、加熱流体が１４０℃～１５０℃程度に到達したら、加熱流体の供給を停止することが望ましい。供給停止した場合、次の冷却工程に備えて、固定金型基部冷却流路２１１及び可動金型基部冷却流路３１１をパージしておくことが望ましい。
【0043】
Ｅ工程は、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２、及び、プレス成形体を冷却する工程である。Ｅ工程は、固定金型間隙２ｓ及び可動金型間隙３ｓの間隙の幅を０にして間隙をなくし、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２を接触させ、固定金型基部２１と固定金型中間部２２同士、可動金型基部３１と可動金型中間部３２同士を接触させる金型閉めの状態で行う。固定金型基部冷却流路２１１及び可動金型基部冷却流路３１１に冷却流体を流し、固定金型中間部加熱冷却流路２２１及び可動金型中間部加熱冷却流路３２１に冷却流体を流し、固定金型中間部ヒータ２２２及び可動金型中間部ヒータ３２２をＯＦＦにする。
固定金型間隙２ｓ及び可動金型間隙３ｓの間隙の幅を０にして間隙をなくすことで、固定金型基部冷却流路２１１、可動金型基部冷却流路３１１を流れる冷却流体も、冷却に寄与させることができ、冷却効率が向上する。
なお、Ｅ工程において、所定温度に到達したら、冷却流体の供給を停止することが望ましい。
固定金型間隙２ｓ及び可動金型間隙３ｓの間隙の幅を０にして間隙をなくすことで、固定金型基部冷却流路２１１、可動金型基部冷却流路３１１を流れる冷却流体も、冷却に寄与させることができ、冷却効率が向上する。
なお、Ｅ工程において、所定温度に到達したら、冷却流体の供給を停止することが望ましい。
【0044】
Ｆ工程は、プレス成形体を取り出す工程である。Ｆ工程は、固定金型間隙２ｓ及び可動金型間隙３ｓを有するように構成し、固定金型中間部２２と可動金型中間部３２が非接触となるように金型開きの状態で行う。固定金型基部冷却流路２１１及び可動金型基部冷却流路３１１に冷却流体を流し、固定金型中間部加熱冷却流路２２１及び可動金型中間部加熱冷却流路３２１に冷却流体を流し、固定金型中間部ヒータ２２２及び可動金型中間部ヒータ３２２をＯＦＦにし、プレス成形体を可動金型３から取り出す。
【0045】
以上のように、本発明のプレス成形装置及びプレス成形体の製造方法は、固定金型中間部２２及び可動金型中間部３２により加熱するときに、ヒータをプレス成形品側に配置し、加熱冷却流路を金型基部側に配置して加熱流体を流し、かつ、固定金型基部２１及び可動金型基部３１から固定金型間隙２ｓ及び可動金型間隙３ｓそれぞれにより断熱することを、主な特徴の１つとしている。さらに、冷却するときには、固定金型間隙２ｓ及び可動金型間隙３ｓの幅を０にして、固定金型基部２１と固定金型中間部２２同士、可動金型基部３１と可動金型中間部３２同士を接触させ、固定金型基部冷却流路２１１、可動金型基部冷却流路３１１を流れる冷却流体も、冷却に寄与させることができることも特徴である。これらの特徴により、加熱と冷却のサイクルを短縮しつつ、かつ、複雑な形状や予熱に不適な複合体の材料であっても、品質の高いプレス成形体を得ることができる。
【0046】
（ヒータ及び加熱流体による加熱の評価試験）
本発明のプレス成形装置を用いて、所定温度に到達するまでの、ヒータ及び蒸気（加熱流体）による加熱時間を評価した。同様に、従来のヒータのみによる加熱時間を評価し、短縮時間を検証した。
本発明のプレス成形装置を用いて、所定温度に到達するまでの、ヒータ及び蒸気（加熱流体）による加熱時間を評価した。同様に、従来のヒータのみによる加熱時間を評価し、短縮時間を検証した。
【0047】
評価は、金型開きの状態と、金型中間閉めの状態で行い、５０℃から１５０℃まで到達する時間、５０℃から２２０℃まで到達する時間、５０℃から３００℃まで到達する時間を測定した。なお、蒸気は金型温度が１４０℃になった時点で供給を停止し、圧縮空気を１０秒流してパージし、バルブを閉めた。
評価結果を、図４～図９、表１に示した。
参照データとして、蒸気のみによる加熱時間を、金型開きの状態と、金型中間閉めの状態で行い、図１０に示した。
評価結果を、図４～図９、表１に示した。
参照データとして、蒸気のみによる加熱時間を、金型開きの状態と、金型中間閉めの状態で行い、図１０に示した。
【0048】
【表1】
【0049】
図４～図９、表１より、金型開きの状態では短縮時間が３４秒～１０１秒、金型中間閉めの状態では短縮時間が５３秒～１１５秒と大幅に短縮可能なことが分かった。
蒸気は金型温度が１４０℃になった時点で停止していることから、５０℃から２２０℃までや５０℃から３００℃まで加熱するときは１４０℃を超えるとヒータだけで加熱しているにもかかわらず、１分～２分の時間短縮が見られる。また、図１０より蒸気のみで１５０℃まで加熱すると、金型開きの状態では１１５５秒、金型中間閉めの状態では９１７秒と、ヒータのみの場合（それぞれ、図４より１７２秒、図７より１７３秒）に比べ、それぞれ６．７倍、５．３倍の加熱時間を要していることが分かる。
以上から、蒸気のみではヒータのみに比べて加熱効率が低いが、ヒータを併せて加熱初期に蒸気で加熱することにより、加熱時間の大幅な短縮が可能であることとともに、蒸気の供給が停止する後半のヒータ加熱の効率も高まることが分かった。特に、ヒータをプレス成形体側に、蒸気の流路をプレス成形体とは逆側に配置することにより、より熱効率が高められる。
蒸気は金型温度が１４０℃になった時点で停止していることから、５０℃から２２０℃までや５０℃から３００℃まで加熱するときは１４０℃を超えるとヒータだけで加熱しているにもかかわらず、１分～２分の時間短縮が見られる。また、図１０より蒸気のみで１５０℃まで加熱すると、金型開きの状態では１１５５秒、金型中間閉めの状態では９１７秒と、ヒータのみの場合（それぞれ、図４より１７２秒、図７より１７３秒）に比べ、それぞれ６．７倍、５．３倍の加熱時間を要していることが分かる。
以上から、蒸気のみではヒータのみに比べて加熱効率が低いが、ヒータを併せて加熱初期に蒸気で加熱することにより、加熱時間の大幅な短縮が可能であることとともに、蒸気の供給が停止する後半のヒータ加熱の効率も高まることが分かった。特に、ヒータをプレス成形体側に、蒸気の流路をプレス成形体とは逆側に配置することにより、より熱効率が高められる。
【0050】
一方で冷却時は、固定金型中間部加熱冷却流路２２１及び可動金型中間部加熱冷却流路３２１には冷却流体が流れるため、冷却時間の短縮となる。
【0051】
図１１に本発明のプレス成形装置で製造した、プレス成形体（ポリアミド樹脂とカーボンファイバー不織布の複合材を成形したもの、３２０ｍｍ×２３０ｍｍ）の例を示す。図１１（ａ）は裏側、図１１（ｂ）は表側の３Ｄイメージ画像であり、図１１（ｃ）は裏側、図１１（ｄ）は表側の写真である。
このように凹凸やリブ、厚い部分や薄い部分があっても、品質の高いプレス成形体を得ることができる。
このように凹凸やリブ、厚い部分や薄い部分があっても、品質の高いプレス成形体を得ることができる。
【0052】
【0053】
本明細書において、プレス成形装置の上側を「固定金型」、下側を「可動金型」として記載したが、上側を可動金型、下側を固定金型としてもよい。また、上下両方を可動金型としてもよい。
【符号の説明】
【0054】
１ プレス成形装置
２ 固定金型
２１ 固定金型基部
２１１ 固定金型基部冷却流路
２２ 固定金型中間部
２２１ 固定金型中間部加熱冷却流路
２２２ 固定金型中間部ヒータ
２３ 固定金型弾性体
２４ 固定金型入駒
２５ 熱電対
２ｓ 固定金型間隙
３ 可動金型
３１ 可動金型基部
３１１ 可動金型基部冷却流路
３２ 可動金型中間部
３２１ 可動金型中間部加熱冷却流路
３２２ 可動金型中間部ヒータ
３３ 可動金型弾性体
３４ 可動金型入駒
３ｓ 可動金型間隙
４ 成形体金型
５ 駆動部
２ 固定金型
２１ 固定金型基部
２１１ 固定金型基部冷却流路
２２ 固定金型中間部
２２１ 固定金型中間部加熱冷却流路
２２２ 固定金型中間部ヒータ
２３ 固定金型弾性体
２４ 固定金型入駒
２５ 熱電対
２ｓ 固定金型間隙
３ 可動金型
３１ 可動金型基部
３１１ 可動金型基部冷却流路
３２ 可動金型中間部
３２１ 可動金型中間部加熱冷却流路
３２２ 可動金型中間部ヒータ
３３ 可動金型弾性体
３４ 可動金型入駒
３ｓ 可動金型間隙
４ 成形体金型
５ 駆動部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】