(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の強化繊維束を含む織物基材の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料が付着された成形原反材を裁断し積層した積層成形材を成形型に投入配置し、加圧、加熱して複数本の強化繊維束を含む織物基材に付着している樹脂材料を溶融して繊維間及び成形原反材の層間を接着する賦形成形方法において、上型と下型とからなる成形型を溶融温度に昇温する工程と、積層成形材を予熱して成形型へ投入配置する予熱工程と、成形型を型締し加圧する工程と、成形型を前記熱可塑性樹脂の固化温度に冷却して型を開き離型する工程とを有し、前記成形型を型締し加圧する工程で上下型の分割線近傍領域で成形型へ投入配置した積層成形材の縁部外側の領域の上下型のうち少なくとも1方を前記熱可塑性樹脂の固化温度に冷却する工程を行うと共に、前記上型が外側面に型締方向と一致する方向の縦押し切り面と、型締方向と交差する方向の横押し切り面とを有することを特徴とする賦形成形方法。
【請求項２】
複数本の強化繊維束を含む織物基材の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料が付着された成形原反材を裁断し積層した積層成形材を成形型に投入配置し、加圧、加熱して複数本の強化繊維束を含む織物基材に付着している樹脂材料を溶融して繊維間及び成形原反材の層間を接着する賦形成形方法において、上型と下型とからなる成形型を溶融温度に昇温する工程と、積層成形材を予熱して成形型へ投入配置する予熱工程と、成形型を型締し加圧する工程と、成形型を前記熱可塑性樹脂の固化温度に冷却して型を開き離型する工程と、を行い平板形状の平板積層成形品を成形する工程と、前記平板積層成形品を所定の形状に裁断する工程と、上型と下型とからなる成形型を溶融温度に昇温する工程と、前記平板積層成形品を予熱して成形型へ投入配置する予熱工程と、成形型を型締し加圧する工程と、成形型を前記熱可塑性樹脂の固化温度に冷却して型を開き離型する工程とを有し、前記成形型を型締し加圧する工程で上下型の分割線近傍領域で成形型へ投入配置した積層成形材の縁部外側の領域の上下型のうち少なくとも1方を前記熱可塑性樹脂の固化温度に冷却する工程を行うと共に、前記上型が外側面に型締方向と一致する方向の縦押し切り面と、型締方向と交差する方向の横押し切り面とを有することを特徴とする賦形成形方法。
【請求項３】
前記上型が、第一の縦押し切り面と、その第一の縦押し切り面に連続する横押し切り面と、その横押し切り面と連続する第二の縦押し切り面とを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の賦形成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維とマトリクス樹脂とからなり、例えば、自動車や航空機などの繊維強化樹脂製部材を賦形型を使用して３次元形状に賦形する賦形成形方法、繊維強化樹脂成形品及び賦形成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、繊維強化樹脂の成形法として平板状の積層成形品を型上に配置し、金型内部を真空状態にして樹脂を注入し、前記平板状の積層成形品に樹脂を拡散、含浸させるレジントランスファーモールディング成形法が知られている。
【０００３】
特許文献１には、このレジントランスファーモールディング成形法に用いるのに好適な３次元形状を有する平板状の積層成形品を、高精度、かつ自動的に製造することのできる賦形成形方法が開示された。
【０００４】
しかしこの特許文献１に開示された賦形成形方法は強化繊維と熱硬化性樹脂からなる平板状の積層成形品を用いるものであって、その成形性には限界があった。しかも一旦硬化後は熱で溶かすことも、溶剤に溶かすこともできずリサイクルできないという問題がある。
【０００５】
これに対し特許文献２には複数本の強化繊維束を含む織物基材の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂材料を付着させた後に、該織物基材を構成する複数本の強化繊維束の相対位置に変動を与えることで、変形性に優れ複雑な形状に追従させることができ、かつ、その形状の保持性に優れる強化繊維織物を用いた平板積層成形品、繊維強化樹脂成形品、ならびにそれらの製造方法が開示された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２１１４４７号公報
【特許文献２】特開２００７−５６４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に開示された強化繊維織物を成形原反材として積層してなる積層成形材を溶融温度に加熱後、固化温度の成形型で圧縮する成型法では、熱可塑性樹脂を強化繊維に完全に含侵させることが困難であり、十分な成形品強度が得られないという問題がある。
本発明は以上の従来技術における問題に鑑み、成形原反材を用い強度の強い成形品を形状自由度高くかつ効率よく３次元形状に賦形することができる賦形成形方法、繊維強化樹脂成形品及び賦形成形型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】
【０００８】
すなわち本発明の賦形成形方法は、複数本の強化繊維束を含む織物基材の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料が付着された成形原反材を裁断し積層した積層成形材を成形型に投入配置し、加圧、加熱して複数本の強化繊維束を含む織物基材に付着している樹脂材料を溶融して繊維間及び成形原反材の層間を接着する賦形成形方法において、上型と下型とからなる成形型を溶融温度に昇温する工程と、積層成形材を予熱して成形型へ投入配置する予熱工程と、成形型を型締し加圧する工程と、成形型を固化温度に冷却して型を開き離型する工程とを有し、前記上型が外側面に型締方向と一致する方向の縦押し切り面と、型締方向と交差する方向の横押し切り面とを有することを特徴とする。
この本発明の賦形成形方法によって、成形型を熱可塑性樹脂材の溶融温度に加熱することによって熱可塑性樹脂を強化繊維に完全に含侵させて繊維積層によって強化して十分な成形品強度の熱可塑性樹脂材を成形することが可能となる。しかも長い昇温時間によってサイクルタイムが過長になることを予熱することによって防止することができる。
【０００９】
また上型と下型とからなる成形型による賦形成形工程では、温度上昇による膨張圧で上型と下型の分割部分から樹脂材料がはみ出しを起こす。積層成形材の樹脂材料は表面が先に溶融し、内部からの熱膨張によって、その表面の溶融部分の一部が金型合わせ目部分にはみ出す。このはみ出しは、フラッシュ、バリ、スピューとも呼ばれ、分割部分のはみ出し部に生じる線はパーティングライン、フラッシュラインと呼称される。
本発明の賦形成形方法でも、対策しない場合には、強化繊維と熱可塑性樹脂成形材料の積層品を溶融温度で圧縮成形すると、型分割面より熱可塑性樹脂のみ流出し、肉厚が薄くなる問題が生じ得る。
【００１０】
そこで本発明の賦形成形方法によれば前記上型が外側面に型締方向と一致する方向の縦押し切り面と、型締方向と交差する方向の横押し切り面とを有する。
この様に上型が縦押し切り面と横押し切り面とを有することによって、成形過程で縦押し切り面部位及び横押し切り面部位で樹脂流出を確実に阻止して、樹脂圧を逃がさなくして、バリ発生を少なくして、得られる成形品の強度を高くすることができる。
【００１１】
また本発明の賦形成形方法は、複数本の強化繊維束を含む織物基材の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料が付着された成形原反材を裁断し積層した積層成形材を成形型に投入配置し、加圧、加熱して複数本の強化繊維束を含む織物基材に付着している樹脂材料を溶融して繊維間及び成形原反材の層間を接着する賦形成形方法において、賦形をする上型と下型とからなる成形型を溶融温度に昇温する工程と、積層成形材を予熱して成形型へ投入配置する予熱工程と、成形型を型締し加圧する工程と、成形型を固化温度に冷却して型を開き離型する工程と、を行い平板形状の平板積層成形品を成形する工程と、前記平板積層成形品を所定の形状に裁断する工程と、賦形をする成形型を溶融温度に昇温する工程と、前記平板積層成形品を予熱して成形型へ投入配置する予熱工程と、成形型を型締し加圧する工程と、成形型を固化温度に冷却して型を開き離型する工程とを有し、前記上型が外側面に型締方向と一致する方向の縦押し切り面と、型締方向と交差する方向の横押し切り面とを有することを特徴とする。
強化繊維間への熱可塑性樹脂の含浸には通常約５〜３０分の時間を要する。
しかし、本発明の賦形成形方法によって、事前に平板形状の積層成形材を準備することによって、その時間を削減して賦形成形の成形サイクルタイムを短縮することができる。
【００１２】
以上の本発明の賦形成形方法では前記上型が第一の縦押し切り面と、その第一の縦押し切り面に連続する横押し切り面と、その横押し切り面と連続する第二の縦押し切り面とよりなるようにすることができる。
【００１３】
また以上の本発明の賦形成形方法では上下型の分割線近傍領域の上下型のうち少なくとも一方を前記熱可塑性樹脂の固化温度に冷却する工程を備える様にすることができる。
この上下型のうち少なくとも一方を前記熱可塑性樹脂の固化温度に冷却する工程によって冷却した部分のはみ出した熱可塑性樹脂が固化されることによって、さらに確実に樹脂のはみ出しが阻止され、樹脂流出をふせぐことができる。
【００１４】
成形型が製品部型と、製品部型の背面に蓄熱盤を備え、製品部型のヒ−タ−と、蓄熱盤からの熱伝導で製品部型の型温を昇温させることによって、蓄熱盤の存在により、製品部型の昇温が早くなり、製品部型のヒ−タ−の容量を低減することができる。
【００１５】
成形型をエア−と蒸気を含む水冷却によって急冷することができ、成形型を熱可塑性樹脂材の固化温度に冷却する冷却時間を要して、サイクルタイムが過長になることを防止することができる。また成形型の冷却後にエア−で水を抜き取り、成形型の昇温を開始することによって、エア−で水を除去することで、再度の昇温開始を早めることができ、さらに成形サイクルタイムを短縮することができる。
【００１６】
積層成形材及び／又は平板積層成形品を予熱すると共に予成型した後に成形型へ投入配置することにより、簡易に効率よく成形型へ投入配置することが可能となる。また積層成形材又は平板積層成形品を予成型した予成型品を準備しておくことによって、さらに成形効率を向上することができる。予成型の態様としては、例えば成形型への積層成形材又は平板積層成形品の投入配置部分の内側形状に沿う形状に積層成形材又は平板積層成形品を予熱すると共に絞り加工を行う。
【００１７】
予熱工程を、近赤外線で加熱し、遠赤外線温度センサ−で温度を検知し、近赤外線の強度を調整し所定の温度に昇温させる工程とすることによって、近赤外線で、予熱対象の分子を加熱し中芯まで加熱でき、また遠赤外線センサ−によって非接触で正確な温度を検知することができる。
【００１８】
予熱工程が、溶融温度に昇温過程の成形型へ積層成形材を投入配置して近赤外線で加熱し、遠赤外線温度センサ−で温度を検知し、近赤外線の強度を調整し所定の温度に昇温させる工程であることによって、近赤外線で、予熱対象の分子を加熱し中芯まで加熱でき、また遠赤外線センサ−によって非接触で正確な温度を検知することができる。しかも溶融温度に昇温過程の積層成形材を昇温した成形型へ投入配置することによって効率よく時間短縮して予熱することができる。
【００１９】
上型のブロックを下降し、下型のブロックを押し上げて積層成形材又は平板積層成形品を挟持することによって、型移動の相対速度を向上して、成形サイクルタイムの更なる短縮が可能となる。
【００２０】
以上の本発明の賦形成形方法によって製造された繊維強化樹脂成形品は、高強度軽量で効率よく安価に製造でき、しかも複雑形状の附形も可能であることから、各種用途に適用が可能となる。
【００２１】
本発明の賦形成形型は賦形をする上型と下型とからなる成形型と、成形型を型締し加圧する手段と、成形型を固化温度に冷却して型を開き離型する手段とを有し、上型が外側面に型締方向の所定長さに設けた第一の縦押し切り面と、その第一の縦押し切り面に連続する横押し切り面と、その横押し切り面と連続し型締方向の所定長さに設けた第二の縦押し切り面とよりなることを特徴とする。
【００２２】
上下型の分割線近傍領域の上下型のうち少なくとも一方を冷却する冷却手段を設けることができ、その冷却手段を入れ駒とすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る賦形成形方法、繊維強化樹脂成形品及び賦形成形型によれば、成形原反材を用い強度の強い成形品を形状自由度高くかつ効率よく３次元形状に賦形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）本発明の賦形成形方法で用いる成形原反材の概念図である。（ｂ）図１（ａ）に示す成形原反材を構成する織物基材の概念図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態の賦形成形方法で用いる賦形成形装置の説明図である。
【図３】（ａ）本発明の賦形成形方法で用いる型構造の説明図である。（ｂ）本発明の賦形成形方法で用いる型構造の他の説明図である。
【図４】（ａ）本発明の賦形成形方法で用いる型構造の斜視図である。（ｂ）本発明の賦形成形方法で用いる型構造の他の斜視図である。
【図５】（ａ）本発明の第二の実施の形態の賦形成形方法の一工程を示す説明図である。（ｂ）本発明の第二の実施の形態の賦形成形方法の他の工程を示す説明図である。（ｃ）本発明の第二の実施の形態の賦形成形方法のさらに他の工程を示す説明図である。
【図６】本発明の第三の実施の形態の賦形成形方法で用いる賦形成形装置の説明図である。
【図７】本発明の実施例で製造した製品の写真である。
【図８】本発明の実施例で製造した他の製品の写真である。
【図９】本発明の実施例の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の賦形成形方法は、図１（ａ）に示す成形原反材１を用いて行う。図１（ａ）に示すように、成形原反材１は、複数本の強化繊維束２を含む織物基材３の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料４が付着してなる。
【００２６】
織物基材３は、図１（ｂ）に示すように互いに平行となるよう一方向に引き揃えられた複数本の強化繊維束２を直交する二方向に織成してなる二方向性織物である。二方向性織物は、強化繊維束２間の相対位置の変化による変形がしやすく立体形状に変形しやすいこと、少ない枚数で力学的に擬似等方性を有する積層成形材を得やすい利点がある。
強化繊維束２を用いることにより、最終製品である繊維強化樹脂成形品の力学特性を高いものとすることができる。
強化繊維束２は、炭素繊維束、黒鉛繊維束、ガラス繊維束、または、アラミド繊維束などを用いることができ、炭素繊維束であることが好ましい。炭素繊維束を用いることにより、最終製品である繊維強化樹脂成形品の力学特性を高いものとすることができる。
【００２７】
織物基材３の表面に付着している樹脂材料４は、織物基材３の層間を接着する作用を得ることができる熱可塑性樹脂を主成分とする。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、アクリル、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリフェニレンサルファイドなどがある。樹脂材料４が熱可塑性樹脂を主成分とするものとすることによって成形原反材１を積層して、立体形状へと変形させた後に織物基材３の層間を接着させる場合の取り扱い性が向上し、生産性が向上する。なお、主成分とは樹脂材料４を構成する成分の中で、その割合が最も多い成分である。
【００２８】
以下に本発明の第一の実施の形態の賦形成形方法を図２を参照して詳述する。
先ず成形原反材１を積層し、予備積層成形型（図示せず）で予備圧縮成形した積層成形材５を予備加熱型６で予備加熱する。
予備加熱にあたっては上部より近赤外線放射装置７によって近赤外線で予備加熱型６内の熱盤８上に載置された積層成形材５を加熱する。遠赤外線温度センサ−（図示せず）で積層成形材５の温度を検知し、近赤外線放射装置７による近赤外線の強度を調整し所定の温度に積層成形材５を昇温させる。
一方３次元形状を有する賦形型である成形型９を予熱して成形原反材１の溶融温度に昇温する。次に積層成形材５を予熱された成形型９に収納し、成形型９によって積層成形材５を圧縮する。これによって織物基材３に付着している樹脂材料４を軟化して積層成形材５の層間を接着し、形状を保持させる。
その後成形型９を固化温度に急冷して型を開き離型する。以上の各工程によって成形原反材１を積層して３次元形状に賦形する。
以上のように予熱工程が、溶融温度に昇温過程の積層成形材５を昇温した成形型９へ投入配置して近赤外線放射装置７によって近赤外線で加熱し、遠赤外線温度センサ−で温度を検知し、近赤外線の強度を調整し所定の温度に昇温させる工程とすることによって、近赤外線で、予熱対象の分子を加熱し中芯まで加熱できる。また遠赤外線センサ−によって非接触で正確な温度を検知することができる。しかも溶融温度に昇温過程の積層成形材５を昇温した成形型９へ投入配置することによって効率よく時間短縮して予熱することができる。
【００２９】
積層成形材５を加熱する温度は、樹脂材料４が軟化して積層成形材５の層間を接着させる温度である。積層成形材５が加圧されながら加熱されることで、積層成形材５を構成する複数本の強化繊維束２を含む織物基材３が互いに強く押付けられ、軟化した樹脂材料４が対向する複数本の強化繊維束を含む織物基材を構成する強化繊維束の単糸の間に浸透する。次いで積層成形材５が冷却されることにより、樹脂材料４は対向する複数本の強化繊維束を含む織物基材に付着し、積層成形材５の層間を接着する。
【００３０】
この様に積層成形材５を立体形状に変形させ層間を接着することにより、シワが無い立体形状の成形体を製造することができる。またこの成形体は積層成形材５の層間が接着されているために、剛性が高く形状保持性に優れており、取り扱いが効率よく行える。
【００３１】
成形型９は製品部型１０と、蓄熱盤１１とからなり、製品部型１０に備えたヒ−タ−１２と蓄熱盤１１よりの熱伝導で成形型９の型温を昇温させる。製品部型１０は上型１０ａと下型１０ｂとからなり上型１０ａが下型１０ｂに嵌入して型合わせされることによって製品の成型が行われる。また成形型９はエア−と蒸気を含む水冷のための冷却通水経路１３を備え、成形型９は冷却通水経路１３に通水することによって急冷される。冷却通水経路１３はエア−を印加することによって効率的に水を抜き取り降下させることができる。すなわち成形型９の型温が所定の冷却温度に達した後、冷却通水経路１３における通水を止めエア−を印加することによって、成形型９の冷却を終了し、成形型９内の製品を取り出した後に、成形型９の再度の昇温を効率的に開始することができる。
【００３２】
図３（ａ）（ｂ）及び図４（ａ）（ｂ）に示すように上型１０ａはその外側面に型締方向の所定長さに設けた第一の縦押し切り面１０ａ−１と、その第一の縦押し切り面１０ａ−１に連続する横押し切り面１０ａ−２と、その横押し切り面１０ａ−２と連続し型締方向の所定長さに設けた第二の縦押し切り面１０ａ−３とを有する。
【００３３】
また、成形型９は上型１０ａの縁部にのみ対向して下型１０ｂに載置した積層成形材５の縁部外側の下型１０ｂ上に入れ駒型として配置される冷却手段ＰＭを有する。入れ駒型ＰＭは上型１０ａと下型１０ｂとの型合わせ面の形状もしくは下型１０ｂに載置する積層成形材５外形と一致する内側形状を有して形成される。その入れ駒型ＰＭの内側に上型１０ａが嵌入して上型１０ａと下型１０ｂとが型合わせされることによって下型１０ｂに載置する積層成形材５の成形が行われる。
【００３４】
上型１０ａと下型１０ｂとが型合わせされる過程で、上型１０ａと下型１０ｂとの型合わせ面から第二の縦押し切り面１０ａ−３、横押し切り面１０ａ−２、第一の縦押し切り面１０ａ−１の順に外部へ流出する流出圧力が溶融樹脂に加わる。しかし第一の縦押し切り面１０ａ−１と第二の縦押し切り面１０ａ−３との間に横押し切り面１０ａ−２を有することによって、横押し切り面１０ａ−２部位で樹脂流出は阻止される。
【００３５】
また上型１０ａと下型１０ｂとの型合わせによる圧縮成型と同時に上型１０ａと下型１０ｂの分割線近傍領域の上型１０ａと下型１０ｂを熱可塑性樹脂の固化温度に冷却する冷却工程が入れ駒型ＰＭを用いて行われる。この様に入れ駒型ＰＭを用いた冷却工程を行うことによって積層成形材５の表面の樹脂の溶融部分は、金型合わせ目部分において冷却固化する。その結果、樹脂流出が抑止されてバリの形成が最小化される。
【００３６】
下型１０ｂはその上面に入れ駒型ＰＭを載置するための凹部ＰＭ１を有する。凹部ＰＭ１は積層成形材５を収納するキャビテイの四側を囲って形成される。この凹部ＰＭ１に入れ駒型ＰＭを断熱層ＰＭ２を介して収納し、下型１０ｂとの点接触部（図示せず）によって下型１０ｂ上に支持する。一方、図４（ａ）に示す上型１０ａと下型１０ｂとを型合わせした状態で入れ駒型ＰＭの上面部と上型１０ａの下面には間隙が形成され、相互の接触はない。
その結果、積層成形材５の予熱温度に保持される上型１０ａ及び下型１０ｂと入れ駒型ＰＭとの間の熱伝導は最小限とされる。入れ駒型ＰＭによる冷却領域は専ら上型１０ａと下型１０ｂとの型合わせ時における積層成形材５を収納するキャビテイ周囲の、上型１０ａと下型１０ｂの分割線近傍領域の上型１０ａとなる。
【００３７】
次に本発明の第二の実施の形態の賦形成形方法を図５（ａ）〜（ｃ）を参照して詳述する。
第二の実施の形態の賦形成形方法では正方形若しくは直方形の成形原反材１を複数用い、この各成形原反材１を、最上面の成形原反材１のみ織物基材３を上側として樹脂材料４が付着した面を下側にする。それ以外は織物基材３を下側として樹脂材料４が付着した面を上側にして積層する。その積層された積層成形材１４を第一の実施の形態と同様に圧縮成形して平板状の平板積層成形品１５とする。
この第二の実施の形態は成形型９が正方形平板状若しくは直方形平板状の平板積層成形品１５を成形する点で第一の実施の形態の賦形成形方法と異なる。
図５（ｂ）、（ｃ）に示すようにこの第二の実施の形態でも積層成形材１４を予熱して成形型９へ投入配置する予熱工程の後に、上型１０ａと下型１０ｂとが型合わせされることによって製品の成型が行われる。その成形型を型締し加圧する過程で上型１０ａと下型１０ｂとの型合わせ面から第二の縦押し切り面１０ａ−３、横押し切り面１０ａ−２、第一の縦押し切り面１０ａ−１の順に外部へ流出する流出圧力が溶融樹脂に加わる。しかし第二の縦押し切り面１０ａ−３に連続する第一の縦押し切り面１０ａ−１部位で樹脂流出は阻止される。また上型１０ａと下型１０ｂとの型合わせによる圧縮成型と同時に上型１０ａと下型１０ｂの分割線近傍領域の上型１０ａと下型１０ｂを熱可塑性樹脂の固化温度に冷却する冷却工程が入れ駒型ＰＭを用いて行われる。
【００３８】
次に本発明の第三の実施の形態の賦形成形方法を説明する。
第三の実施の形態の賦形成形方法では、図６に示すように積層成形材１４又は平板積層成形品１５の投入配置部分の成形型９内側形状に沿う形状に積層成形材１４又は平板積層成形品１５を予熱すると共に予成型として絞り加工を行う点で第一の実施の形態及び第二の実施の形態と異なる。第三の実施の形態の賦形成形方法では、積層成形材１４又は平板積層成形品１５を成形型９へ簡易に効率よく投入配置することが可能となる。
【００３９】
次に本発明の第四の実施の形態の賦形成形方法を図２、図６を参照して詳述する。
この第四の実施の形態の賦形成形方法では、平板積層成形品１５を用いて最終製品の成形を行う点で第一の実施の形態の賦形成形方法と異なる。
先ず平板積層成形品１５を成形型９に収納する前に予備加熱型６で予熱する。
予備加熱にあたっては上部より近赤外線放射装置７から放射される近赤外線によって平板積層成形品１５を加熱する。遠赤外線温度センサ−で平板積層成形品１５の温度を検知し、近赤外線放射装置７による近赤外線の強度を調整し所定の温度に平板積層成形品１５を昇温させる。
この第四の実施の形態でも平板積層成形品１５を予熱して成形型９へ投入配置する予熱工程の後に、上型１０ａと下型１０ｂとが型合わせされることによって製品の成型が行われる。その成形型を型締し加圧する過程で上型１０ａと下型１０ｂとの型合わせによる圧縮成型と同時に上型１０ａと下型１０ｂの分割線近傍領域の上型１０ａと下型１０ｂを熱可塑性樹脂の固化温度に冷却する冷却工程が入れ駒型ＰＭを用いて行われる。
【００４０】
以上の近赤外線の強度は、近赤外線放射装置７への通電圧の連続降下で調整する。通電圧のＯＮ−ＯＦＦで近赤外線による加熱及びその停止を反復した場合には加熱対象の温度変化の脈動が大きく安定しない。これに対して近赤外線の強度を通電圧のＯＮ−ＯＦＦではなく電圧の連続降下で調整することによって、近赤外線が連続して照射されて温度変化に脈動が生じることはない。そのため加熱対象の温度を効率的に設定温度で安定させることができる。
【実施例１】
【００４１】
二方向性織物基材３の一方の表面に、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）を主成分とする樹脂材料４が表面に付着した１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさの正方形の成形原反材１を複数用意した。この各成形原反材１は正方形の辺の方向をそれぞれ０°、９０°方向としたときに、繊維軸方向が概ね０°、９０°方向となるものとした。
この各成形原反材１を、最上面の強化繊維織物のみ樹脂材料４が付着した面を下側にし、それ以外は樹脂材料４が付着した面を上側にして積層した積層成形材１４を得た。
【００４２】
その積層成形材１４を熱盤８上に配置し、上部より近赤外線放射装置７によって近赤外線で積層成形材１４を加熱した。遠赤外線温度センサ−で積層成形材１４の温度を検知し、近赤外線放射装置７による近赤外線の強度を調整し積層成形材１４を昇温させ予熱した。
近赤外線の強度は、近赤外線放射装置７への通電圧の連続降下で調整した。
【００４３】
一方、製品部型１０と、蓄熱盤１１とからなり、製品部型１０に備えたヒ−タ−１２と蓄熱盤１１よりの熱伝導で成形型９の型温を昇温させて予熱した。この予熱された成形型９に予熱した積層成形材１４を収納し、上型１０ａと下型１０ｂの分割線近傍領域の上型１０ａと下型１０ｂを熱可塑性樹脂の固化温度に入れ駒型ＰＭを用いて冷却した。次に加圧しながら成形型９の提供する平板状の平板積層成形品形状に変形させた。その後、成形型９を冷却通水経路１３に通水することによって急冷した。さらに冷却通水経路１３にエア−を印加することによって効率的に水を抜き取り降下させ、冷却によって固化した平板積層成形品１５を得た。
表１に以上の各工程における温度、圧力、所要時間を示す。
【表１】
0005909062.tif 000002
【実施例２】
【００４４】
他は実施例１と同様にして、アクリル樹脂を主成分とする樹脂材料４が表面に付着した１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさの正方形の成形原反材１を用いて、実施例１と同様の賦形成形を行った。
表２にその各工程における温度、圧力、所要時間を示す。
【表２】
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【実施例３】
【００４５】
平板積層成形品１５を熱盤８上に配置し、上部より近赤外線放射装置７によって近赤外線で平板積層成形品１５を加熱した。遠赤外線温度センサ−で平板積層成形品１５の温度を検知し、近赤外線放射装置７による近赤外線の強度を調整し所定の温度に平板積層成形品１５を昇温させ予熱した。近赤外線の強度は、近赤外線放射装置７への通電圧の連続降下で調整した。
また上型１６と下型１７とからなる製品部型１０内側形状に沿う形状に平板積層成形品１５の絞り加工を行なった。
【００４６】
一方、上型１６と下型１７とからなる製品部型１０に備えたヒ−タ−１２と蓄熱盤１１よりの熱伝導で上型１６と下型１７の型温を昇温させて予熱した。この予熱された上型１６と下型１７内側に予熱した平板積層成形品１５を収納した。さらに上型１０ａと下型１０ｂの分割線近傍領域の上型１０ａと下型１０ｂを熱可塑性樹脂の固化温度に入れ駒型ＰＭを用いて冷却した。次いで上型１６の中央部ブロック１６ａと下型１７の中央部ブロック１７ａとによって平板積層成形品１５を挟持し、上型１６の中央部ブロック１６ａと下型１７の中央部ブロック１７ａとによって挟持した平板積層成形品１５を凹型１９へ移動して平板積層成形品１５を絞り変形させた。さらにその絞り変形させた平板積層成形品１５を圧縮成形した。その後、成形型９を冷却通水経路１３に通水することによって急冷した。さらに冷却通水経路１３にエア−を印加することによって効率的に水を抜き取り降下させ、冷却によって固化し、図７に示す製品を得た。
【００４７】
また同様の工程をアクリル樹脂を主成分とする樹脂材料４が表面に付着した１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさの正方形の成形原反材１を用いて行った。得られた製品を図８に示す。
各製品は図７、図８に示す様に何れの場合も表面性状が良好な３次元形状の皿状製品が得られた。
図９に実施例３の各工程及び使用／設備及び使用／型と、各工程における所要時間を示す。
図に示されるようにアクリル樹脂を主成分とする樹脂材料４を用いた場合で１１．５分、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）を主成分とする樹脂材料４を用いた場合で１３．５分のサイクルタイムでの製造が可能となった。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・成形原反材、２・・・強化繊維束、３・・・織物基材、４・・・樹脂材料、５，１４・・・積層成形材、６・・・予備加熱型、７・・・近赤外線放射装置、９・・・成形型、１０・・・製品部型、１１・・・蓄熱盤、１３・・・冷却通水経路、１２・・・ヒ−タ−、１５・・・平板積層成形品、１７・・・下型、１７ａ・・・下型中央部ブロック、１６・・・上型、１６ａ・・・上型中央部ブロック、１８・・・対抗型、１９・・・凹型。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図７】
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【図８】
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