(57)【要約】【課題】成形性を向上でき、良好な外観特性を有する角型成形品を成形できるアルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法を提供する。【解決手段】ブランク材を加熱する加熱工程と、加熱された前記ブランク材にパンチとダイとを備えるプレス成形金型を用いて絞り成形を施す成形工程とを備え、前記加熱工程において、前記ブランク材を前記発泡合成樹脂層の耐熱温度よりも低い温度で、かつ該発泡合成樹脂層の耐熱温度との温度差を１０℃を超えて２２℃以下とする温度に加熱しておくとともに、前記ブランク材のうちの前記角型成形品の凸面となる予定の外面の温度よりも、前記角型成形品の凹面となる予定の内面の温度を３℃以上高い温度に加熱しておく。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡合成樹脂層の両面にアルミニウム板材が接合されてなるアルミニウム樹脂複合積層板からなるブランク材を有底矩形の角型成形品に絞り成形するためのプレス成形方法であって、
前記ブランク材を加熱する加熱工程と、
加熱された前記ブランク材にパンチとダイとを備えるプレス成形金型を用いて絞り成形を施す成形工程とを備え、
前記加熱工程において、前記ブランク材を前記発泡合成樹脂層の耐熱温度よりも低い温度で、かつ該発泡合成樹脂層の耐熱温度との温度差を１０℃を超えて２２℃以下とする温度に加熱しておくとともに、前記ブランク材のうちの前記角型成形品の凸面となる予定の外面の温度よりも、前記角型成形品の凹面となる予定の内面の温度を３℃以上高い温度に加熱しておくことを特徴とするアルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法。
【請求項２】
前記成形工程において、
前記ダイの温度を、前記ブランク材の温度よりも５℃以上２０℃以下の範囲内で低い温度に加熱しておくことを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法。
【請求項３】
前記加熱工程は、一対の熱伝達板を用いて行われ、
前記一対の熱伝達板の各熱伝達板をそれぞれ別々の加熱手段により加熱しておき、
前記一対の熱伝達板の間に前記ブランク材の前記外面及び前記内面を挟むことにより、各熱伝達板を介して前記ブランク材の前記外面及び前記内面のそれぞれの加熱を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法。
【請求項４】
前記熱伝達板は、アルミニウム材で形成されていることを特徴とする請求項３に記載のアルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法。
【請求項５】
前記加熱手段は、遠赤外線ヒータであることを特徴とする請求項３又は４に記載のアルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法。
【請求項６】
前記ブランク材に、前記発泡合成樹脂層の発泡倍率が１．５倍以上１０倍以下で、かつ、板厚が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とされるアルミニウム樹脂複合積層板を用いることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のアルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム板と発泡合成樹脂層とを積層してなるアルミニウム樹脂複合積層板をプレス成形して角型成形品を成形するためのプレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な用途に用いられている板状部材においては、素材の軽量化が大きな課題であり、自動車分野に留まらず鉄道車両、航空機、船舶及びその他輸送機材、家電製品、ＩＴ関連部材、及び住宅からビル等の外内壁材までもが軽量化を求められている。一例として、自動車では、車両部品に用いられる鋼板の一部をアルミニウム板や樹脂板、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）板に置換することが検討されている。更に、用途によっては軽量性だけでなく、制振性や遮音性、断熱性など付加的性能が求められることが多く、そのような要求に応えるための板材料の一つとして、二枚のアルミニウム板の間に合成樹脂層を挟んで積層したアルミニウム樹脂複合積層板を用いることが提案されている。そして、この種の積層板は、通常、プレス成形によって加工される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、二枚のアルミニウム合金板の間に発泡性樹脂層が設けられた積層板が開示されている。また、特許文献２には、特許文献１で挙げられた積層板をヒートインシュレータなど、三次元形状で、かつ熱線遮蔽性に優れた軽量な熱線遮蔽カバーに適用した例が開示されている。さらに、特許文献２には、積層板に対する成形加工の方法としては、張出成形、絞り成形、曲げ成形等のプレス成形や曲げ加工が可能であり、成形加工の後に加熱して樹脂層を発泡させることが記載されている。
【０００４】
また、特許文献３には、熱可塑性樹脂層とアルミニウム材とが積層され、そのアルミニウム材の表層において、表面側に小径が形成された多孔性アルミニウム酸化被膜層が設けられ、素地側にバリア型アルミニウム酸化被膜層が設けられ、アルミニウム材と熱可塑性発泡樹脂層との接合部に、熱可塑性発泡樹脂層と同一成分の非発泡樹脂層が、多孔性アルミニウム酸化被膜層上に、かつその表面から小孔内部に向かって形成されたアルミニウム材／熱可塑性発泡樹脂層の複合材が開示されている。特許文献３には、このような構成とすることにより、密着性と成形性に優れる複合材になると記載されている。
【０００５】
また、特許文献４には、プレス成形時に外側となるアルミニウム板に内側となるアルミニウム板よりも高い強度の材料を用い、しかも外側のアルミニウム板厚を内側のアルミニウム板厚と同等若しくは厚くしたアルミニウム及びアルミニウム合金製プレス成型用複合板が開示されている。特許文献４には、外側及び内側のアルミニウム板の強度を相対的に見た場合、外側に高強度材を用い、内側に低強度材を用いるとともに、外側の板厚を内側の板厚と同等若しくは厚くすることで、プレス成形時に割れの発生を防止でき、プレス成形性に優れたアルミニウム製複合板となると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０２９９５５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／０２９９４６号公報
【特許文献３】特開２０１２−２５１４５号公報
【特許文献４】特開平４‐４３０２７号公報
【特許文献５】特開２０１３‐１１６４７５号公報
【特許文献６】特開２０１４‐１８８５４号公報
【特許文献７】特開２００９‐２４２２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、例えば特許文献５〜７に開示されているように、従来から金属単体で形成された金属板を成形する際に、しわや割れ等の発生を防止し、さらには成形後のスプリングバックを低減させるための成形方法が提案されている。ところが、特許文献５〜７と同様の方法により特許文献１〜４に記載されるような複合積層板を成形した場合では、二次元形状あるいは若干の深さの三次元形状の製品にプレス成形する場合は有用であるが、より深く複雑な形状（角型成形品等）に成形すると、アルミニウム板材の表面に微細な凹凸を含む肌荒れやしわ、割れ等の発生を防止することができず、外観不良を引きおこすことが問題となっている。また、特許文献４に記載されている複合積層板としても、難易度の高い三次元形状を成形する際には、割れ等の発生を防止することが難しく、安定した成形を行うことができない。特に車両の外板に用いられる複合板の場合は、肌荒れ等のない良好な表面であることが求められ、さらなる改善が望まれる。また特許文献１又は２のように成形後に芯材樹脂を発泡させることによって成形性を確保しようとする試みもあるが、成形後の樹脂発泡において積層板寸法の変化や歪みが生じやすく、他部品との組立て時の障害になるおそれが大きい。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、アルミニウム樹脂複合積層板を用いた角型成形品をプレス成形によって製造する際の成形性を向上でき、良好な外観特性を有する角型成形品を成形できるアルミニウム樹脂複合積層板のプレス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】
【０００９】
本発明のアルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法は、発泡合成樹脂層の両面にアルミニウム板材が接合されてなるアルミニウム樹脂複合積層板からなるブランク材を有底矩形の角型成形品に絞り成形するためのプレス成形方法であって、前記ブランク材を加熱する加熱工程と、加熱された前記ブランク材にパンチとダイとを備えるプレス成形金型を用いて絞り成形を施す成形工程とを備え、前記加熱工程において、前記ブランク材を前記発泡合成樹脂層の耐熱温度よりも低い温度で、かつ該発泡合成樹脂層の耐熱温度との温度差を１０℃を超えて２２℃以下とする温度に加熱しておくとともに、前記ブランク材のうちの前記角型成形品の凸面となる予定の外面の温度よりも、前記角型成形品の凹面となる予定の内面の温度を３℃以上高い温度に加熱しておく。
【００１０】
アルミニウム樹脂複合積層板は、金属単体で形成された金属板を成形する場合に比べて、絞り成形を施すことが非常に難しい。つまり、発泡合成樹脂とアルミニウムとで適正な成形条件が異なることから、芯材である発泡合成樹脂により形成される発泡合成樹脂層と、その両面に配置されるアルミニウム板材との変形量の差によってアルミニウム板材の表面に微細な凹凸を含む肌荒れやしわ、割れ等が発生することで、外観不良を引き起こしやすい。また、成形される角型成形品の凸面側と凹面側との変形量の差によっても、アルミニウム板材の表面に生じる外観不良の発生を助長するおそれがある。このため、発泡合成樹脂層の両面にアルミニウム板材が積層された三層からなるアルミニウム樹脂複合積層板においては、これらの材料毎の成形条件や変形量を考慮して成形を行わなければならず、工程が煩雑になっている。
この点、本発明のプレス成形方法においては、アルミニウム樹脂複合積層板のブランク材に対し、芯材である発泡合成樹脂が溶出しない耐熱温度付近まで加熱することにより、安定した温間成形を行えるとともに、ブランク材の外面と内面との温度差を３℃以上設けて、外面と内面とに変形能差を設けることにより、その外面と内面との変形量（成形量）の差により角型成形品の表面にしわやしわによる割れが生じることを防止できる。このようにブランク材の温度を制御することにより、アルミニウム樹脂複合積層板を用いた角型成形品をプレス成形によって製造する際の成形性を向上できるので、良好な外観特性を有する深い形状の角型成形品を製造できる。
なお、ブランク材の温度と発泡合成樹脂の耐熱温度との温度差を１０℃以下とすると発泡合成樹脂層の発泡合成樹脂が溶出するおそれがある。また、２２℃を超える温度差とした場合は、発泡合成樹脂層が変形しにくく、温間成形の効果が十分に得られないことで、成形性が低下する。また、ブランク材の外面と内面との温度差が３℃未満では、変形能差を付与することができず、しわ等の発生を防止できない。なお、外面と内面との温度差は、１２℃以下とすることが望ましい。外面と内面との温度差が１２℃を超える場合は、温度差が大き過ぎて、特に外面側の変形能が劣り、成形が困難となる。また、内面側の熱が外面側に急激に奪われることにより、内外面の温度が安定しにくい。
【００１１】
本発明のアルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法の前記成形工程において、前記ダイの温度を、前記ブランク材の温度よりも５℃以上２０℃以下の範囲内で低い温度に加熱しておくとよい。
【００１２】
プレス成形金型のうち、少なくともブランク材の外面と接するダイを、ブランク材の温度に近い温度に加熱しておくことで、ブランク材の温度低下を防止でき、安定した温間成形を行うことができる。また、プレス成形金型の温度を、ブランク材の温度よりも５℃以上２０℃以下の範囲内で低い温度としておくことで、ブランク材の外面と内面との温度差を維持したまま成形できる。
【００１３】
本発明のアルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法において、前記加熱工程は、一対の熱伝達板を用いて行われ、前記一対の熱伝達板の各熱伝達板をそれぞれ別々の加熱手段により加熱しておき、前記一対の熱伝達板の間に前記ブランク材の前記外面及び前記内面を挟むことにより、各熱伝達板を介して前記ブランク材の前記外面及び前記内面のそれぞれの加熱を行うとよい。
【００１４】
一対の熱伝達板の間にブランク材を挟んで、ブランク材の外面と内面とに各熱伝達板を接触させて加熱することにより、ブランク材の内面と外面とを、それぞれが接する熱伝達板により面方向に速やかに加熱できる。そして、ブランク材の内面と外面とを各熱伝達板の温度に合わせて均一に温度差を有した温度に加熱できるので、ブランク材の内面と外面との温度差を小さくしながらも、芯材である発泡合成樹脂が溶出しない耐熱温度付近まで加熱した高温域での温度制御を実現でき、安定した温間成形を行うことができる。
【００１５】
また、前記熱伝達板は、アルミニウム材で形成されているとよい。
アルミニウムは、アルミニウム以外の材料と比較して加熱温度が安定しやすく、熱伝達板をアルミニウム材で形成することで、ブランク材の内面と外面の温度コントロールが容易となる。
【００１６】
そして、前記加熱手段は、遠赤外線ヒータであるとよい。
遠赤外線ヒータは、急速加熱が可能であり、温度保持性能の安定性に優れるため、加熱手段に遠赤外線ヒータを用いることで、ブランク材の外面と内面とを速やかに加熱できる。
【００１７】
本発明のアルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法において、前記ブランク材に、前記発泡合成樹脂層の発泡倍率が１．５倍以上１０倍以下で、かつ、板厚が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とされるアルミニウム樹脂複合積層板を用いるとよい。
【００１８】
発泡倍率が１．５倍未満で、板厚が１ｍｍ未満の発泡合成樹脂層では、ブランク材の外内面間の遮熱性が低下するため、外面と内面との温度差をつけることが難しくなる。一方で、発泡倍率が１０倍を超え、板厚が１０ｍｍを超える発泡合成樹脂層では、均一な加工性が低下する。また、発泡倍率が１０倍を超えると均一安定な発泡状態が得られなくなり、アルミニウム樹脂複合積層板の加工において局部変形による割れ、しわなどの不具合を引き起こしやすくなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、芯材である発泡合成樹脂が溶出しない耐熱温度付近の高温域まで加熱しながらも、ブランク材の外面と内面との変形量を考慮した温度差を設けて、ブランク材に安定した温間成形を施すことができるので、角型成形品をプレス成形によって製造する際の成形性を向上でき、良好な外観特性を有する深い形状の角型成形品を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態のプレス成形方法のフローチャートである。
【図２】第１実施形態のプレス成形方法の加熱工程に用いられる加熱装置の模式断面図である。
【図３】第１実施形態のプレス成形方法の成形工程に用いられるプレス成形金型の模式斜視図である。
【図４】本発明に用いられるアルミニウム樹脂複合積層板の要部断面図である。
【図５】本発明で成形される角型成形品の例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態のプレス成形方法のフローチャートである。
【図７】第２実施形態のプレス成形方法の第一成形工程に用いられるプレス成形金型の模式斜視図である。
【図８】第２実施形態のプレス成形方法の第二加熱工程に用いられる加熱装置の模式断面図である。
【図９】第２実施形態のプレス成形方法の第二成形工程に用いられるプレス成形金型の模式斜視図である。
【図１０】本発明で成形される角型成形品の中間成形品の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るアルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法の実施形態を説明する。
本発明の第１実施形態のアルミニウム樹脂複合積層板のプレス成形方法により成形される角型成形品６０は、図５に示すように、有底で全体が矩形状に形成され、一方を開放した箱状成形品とされるものである。具体的には、角型成形品６０は、矩形状の底部６１の上に複数の角部６２とこれら角部６２間を連結する側面部６３とが形成された、有底角筒等の筒状成形品であり、その一方、（外面側）が凸面となり、他方（内面側）が凹面となっている。
【００２２】
［アルミニウム樹脂複合積層板の構造］
本発明に用いられるアルミニウム樹脂複合積層板１０は、図４に模式的に示したように、発泡合成樹脂層１３の両面に、アルミニウム板材１１，１２が積層状態で接合された構成である。そして、角型成形品６０における凸面６０ａとなる予定のアルミニウム板材１１の表面を外面１０ａ、角型成形品６０における凹面６０ｂとなる予定のアルミニウム板材１２の表面を内面１０ｂとする。
【００２３】
外面側のアルミニウム板材１１、内面側のアルミニウム板材１２の種類は、特に限定されるものではないが、アルミニウム樹脂複合積層板１０をより深く成形するために、外面側のアルミニウム板材１１の機械的特性（引張強さ、耐力等）を内面側のアルミニウム板材１２より大きいものとするとよい。
【００２４】
各アルミニウム板材１１，１２の板厚も、特に限定されるものではないが、アルミニウム樹脂複合積層板１０に、所望の強度、剛性を持たせることが可能な板厚とすることが好ましい。そのためには、アルミニウム樹脂複合積層板１０の板厚を２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とし、両面のアルミニウム板材１１，１２の板厚を、０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下とするとよく、内面１０ｂ側のアルミニウム板材１２が、外面１０ａ側のアルミニウム板材１１よりも薄いとよい。
【００２５】
なお、以上のようなアルミニウム板材１１，１２は、常法による半連続鋳造、均質化処理、熱間圧延、冷間圧延、また必要に応じ中間焼鈍を施すことにより所望の板厚、金属組織および機械的性質の板材を製造することができる。また冷間圧延素材として連続鋳造圧延のような溶湯圧延法を用いることもできる。
【００２６】
一方、発泡合成樹脂層１３は、耐熱温度が１００℃以上２００℃以下の範囲の熱可塑性樹脂であり、具体的には、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ１２等）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）のいずれかを用いることができる。
例えば、発泡合成樹脂層１３がポリプロピレンの場合は、その融点は１７０℃付近であって、耐熱温度が１４０℃前後である。また、荷重たわみ温度は７７℃前後であり、後述するように、アルミニウム樹脂複合積層板１０は、この荷重たわみ温度以上の温度でプレス成形される。
【００２７】
ここで、樹脂の耐熱温度、荷重たわみ温度は、樹脂試験片を一定の温度中に所定時間置き、その時の外観変化や力学的特性の低下の有無で判定する。
ＪＩＳ（日本工業規格）においては、プラスチック−荷重たわみ温度の求め方（ＪＩＳ  Ｋ  ７１９１）に規定された試験方法（Ａ法、フラットワイズ）により得られる温度であり、発泡合成樹脂層１３を形成する発泡合成樹脂が一定の荷重を受けた際に変形する温度（熱変形温度ともいう）のことを表している。例えば温度範囲が１１０〜１８０℃で時間が２時間での判定となる。この条件下で、耐熱温度は、樹脂容器等の製品が力を受けない状態で変質変形することなくその機能を維持できる温度であり、荷重たわみ温度は、樹脂容器等の製品がある力を受けた状態で変形を起こす温度となる。ポリプロピレンの場合、上記の各温度となり、その関係は耐熱温度＞荷重たわみ温度になっている。
【００２８】
また、発泡合成樹脂層１３は、板厚が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下のフィルム状又は板状に形成され、遮音性、遮熱性を付与するために、発泡倍率が１．５倍以上１０倍以下のものが用いられる。発泡倍率が１．５倍未満では制振性、遮音性、断熱性の面で不十分であり、逆に１０倍を超えると均一安定な発泡状態が得られなくなり、アルミニウム樹脂複合積層板の加工において局部変形による割れ、しわなどの不具合を引き起こす。
発泡合成樹脂層１３とアルミニウム板材１１，１２とは接着により接合することがよく、この場合、接着剤は、芯材である発泡合成樹脂層１３の材質と同系樹脂の主成分を選定することが好ましく、発泡合成樹脂層１３がポリプロピレンの場合、ポリプロピレンが主成分の接着剤等が好適である。
【００２９】
そして、この接着剤を発泡合成樹脂層１３の両面又はアルミニウム板材１１，１２の片面に塗布し、両アルミニウム板材１１，１２の間に発泡合成樹脂層１３を挟み、これらをホットプレスやホットロールにより加圧・加熱することにより、発泡合成樹脂層１３の両面にアルミニウム板材１１，１２を一体に積層してアルミニウム樹脂複合積層板を設ける。
【００３０】
このように形成したアルミニウム樹脂複合積層板１０を適宜の形状のブランク材に打ち抜き、本発明のプレス成形方法により、深さ１０ｍｍ以上の角型成形品６０を製造する。以下、ブランク材にも、アルミニウム樹脂複合積層板と同様の符号１０を付して説明を行う。
【００３１】
第１実施形態のプレス成形方法は、図１に示すように、加熱工程、成形工程の順に行われる。そして、本実施形態のプレス成形方法の加熱工程では、図２に示す加熱装置２０を用い、成形工程では、図３に示すプレス成形金型３０を用いる。
【００３２】
加熱装置２０は、図２に示すように、一対の熱伝達板２１，２２と、各熱伝達板２１，２２を加熱する加熱手段２３，２４とを有する。本実施形態では、各熱伝達板２１，２２は、アルミニウム材により平板状に形成されている。また、加熱手段２３，２４には、遠赤外線ヒータを用いている。
加熱装置２０の上側に配置された熱伝達板２１は、下面２１ｂがブランク材１０の外面１０ａの加熱面とされており、平面状に形成されている。そして、熱伝達板２１の上面２１ｔに加熱手段２３が設置されている。一方、加熱装置２０の下側に配置された熱伝達板２２は、その上面２２ｔがブランク材１０の内面１０ｂの加熱面とされ、平面状に形成されている。そして、熱伝達板２２の下面２２ｂに加熱手段２４が設置されている。
【００３３】
また、各熱伝達板２１，２２には、温度計測手段（例えば、熱電対タイプの計測器）２５Ａ，２５Ｂが埋め込まれて（内蔵されて）おり、それぞれの温度計測手段２５Ａ，２５Ｂにより各熱伝達板２１，２２の温度を計測して、その値に基づき、各加熱手段２３，２４を制御することにより、上側の熱伝達板２１と下側の熱伝達板２２とが独立して温度調節可能に設けられている。また、加熱装置２０の上側の熱伝達板２１は、下側の熱伝達板２２に対して上下移動可能に保持されており、上側の熱伝達板２１を上下移動することにより、熱伝達板２１，２２同士の間が開閉可能に設けられている。そして、一対の熱伝達板２１，２２の間にブランク材１０を配置し、外面１０ａ及び内面１０ｂを一対の熱伝達板２１，２２で挟むことにより、ブランク材１０の外面１０ａと内面１０ｂとを熱伝達板２１，２２を介して個別に、そして同時に加熱できるようになっている。
【００３４】
プレス成形金型３０は、図３に示すように、成形される角型成形品６０の底部６１と略同形状の成形角孔３１ｈを有するダイ３１と、ダイ３１の成形角孔３１ｈと略同形状の貫通角孔３２ｈを有してダイ３１表面との間でブランク材１０を押さえるブランクホルダー３２と、成形角孔３１ｈ及び貫通角孔３２ｈに挿通されてブランク材１０を絞り成形する、すなわち角型成形品６０の底部６１を絞ることが可能な角柱状のパンチ３３とを備える。
【００３５】
ダイ３１とブランクホルダー３２には、図示は省略するが、成形に先立って予め加熱しておくための複数の棒状のヒータが内蔵されている。また、ダイ３１とブランクホルダー３２には温度計測手段３５Ａ，３５Ｂが内蔵されており、ダイ３１とブランクホルダー３２とは、それぞれ独立して温度調整が可能に設けられている。温度計測手段３５Ａ，３５Ｂには、例えば先端が棒状に形成された熱電対タイプの計測器が用いられる。なお、ダイ３１とブランクホルダー３２と同様に、パンチ３３を加熱しておいてもよい。
また、ダイ３１のプレス機本体１０１との取付面３１ｍには、断熱材１０２が設けられている。断熱材１０２により、プレス機本体１０１にダイ３１やブランクホルダー３２の熱が伝わることを防止できるので、ダイ３１やブランクホルダー３２の温度低下を防止できる。
【００３６】
なお、図示は省略するが、ブランクホルダー３２には、ブランクホルダー３２の本体部分を上下移動自在に支持するガイドロッドを挿通するガイド孔が設けられるとともに、ブランクホルダー３２を下方に向けて付勢するばね等の弾性部材が設けられる。
【００３７】
［角型成形品のプレス成形方法］
そして、本実施形態のプレス成形方法では、加熱装置２０を用いた加熱工程と、プレス成形金型３０を用いた成形工程とを経て、ブランク材１０に深絞り成形を施し、角型成形品６０を製造する。
【００３８】
［加熱工程］
加熱工程では、ブランク材１０を発泡合成樹脂層１３の耐熱温度よりも低い温度で、かつ発泡合成樹脂層１３の耐熱温度との温度差を１０℃を超えて２２℃以下とする温度に加熱するとともに、外面１０ａの温度よりも内面１０ｂの温度を３℃以上高い温度に加熱しておく。なお、外面１０ａと内面１０ｂとの温度差は、成形性の観点から、１２℃以下とすることが望ましい。
加熱工程は、上述したように、図２に示した加熱装置２０を用いて行う。加熱装置２０の各熱伝達板２１，２２をそれぞれ別々の加熱手段２３，２４により加熱して、予め各熱伝達板２１，２２に温度差を設けてブランク材１０の加熱予定温度で加温しておく。そして、加温された一対の熱伝達板２１，２２の間にブランク材１０を配置し、外面１０ａ及び内面１０ｂを一対の熱伝達板２１，２２で挟むことにより、各熱伝達板２１，２２を介してブランク材１０の外面１０ａ及び内面１０ｂのそれぞれの加熱を行う。すなわち、ブランク材１０の外面１０ａを予め加温された熱伝達板２１に接触させることで加熱し、内面１０ｂを熱伝達板２２に接触させることで別々に加熱するが、ブランク材１０の外面１０ａと内面１０ｂとを一対の熱伝達板２１，２２の間に挟むことで、熱伝達板２１，２２を介して外面１０ａと内面１０ｂとを同時に加熱することができる。
【００３９】
このように、一対の熱伝達板２１，２２の間にブランク材１０を挟んで、ブランク材１０の外面１０ａに熱伝達板２１を接触させ、内面１０ｂに熱伝達板２２を接触させて加熱することにより、ブランク材１０の外面１０ａと内面１０ｂとを、それぞれが接する熱伝達板２１，２２により面方向に速やかに加熱できる。そして、ブランク材１０の外面１０ａと内面１０ｂとを各熱伝達板２１，２２の温度に合わせて均一に温度差を有した温度に加熱できるので、ブランク材１０の外面１０ａと内面１０ｂとに３℃以上の小さな温度差を設けて、芯材である発泡合成樹脂が溶出しない耐熱温度付近まで加熱した高温域での温度制御を実現できる。
【００４０】
［成形工程］
成形工程では、加熱工程において加熱されたブランク材１０に、プレス成形金型３０を用いて絞り成形を施す。
プレス成形金型３０のダイ３１とブランクホルダー３２は、ブランク材１０の成形開始前に、それぞれに設けられた各ヒータ（図示略）を加熱することにより、加熱工程で加熱されたブランク材１０の温度よりも５℃以上２０℃以下の範囲内で低い温度に加熱して、その温度で加温しておく。そして、図３に示すように、ブランク材１０の外周部（周辺部）をダイ３１とブランクホルダー３２との間で押さえて挟持した状態とし、この状態でブランク材１０を下降移動させ、パンチ３３をブランクホルダー３２の貫通角孔３２ｈ及びダイ３１の成形角孔３１ｈに挿通し、ダイ３１とパンチ３３との間でブランク材１０に絞り成形を施して、図５に示す角型成形品６０を成形する。
【００４１】
この際、ダイ３１とブランクホルダー３２は予め加温されているので、ブランク材１０の外周部をダイ３１とブランクホルダー３２との間で挟持した際に、ブランク材１０の温度低下を防止できる。また、ダイ３１及びブランクホルダー３２の温度を、ブランク材１０の温度に近い温度、すなわちブランク材１０の温度よりも５℃以上２０℃以下の範囲内で低い温度で加熱しているので、ブランク材１０の外面１０ａと内面１０ｂとの温度差を維持したまま成形できる。
【００４２】
このように、成形工程では、芯材である発泡合成樹脂層１３の発泡合成樹脂が溶出しない耐熱温度付近まで加熱されており、さらに、ブランク材１０の外面１０ａと内面１０ｂとに温度差を設け、すなわち外面１０ａと内面１０ｂとに変形能差を設けているので、ブランク材１０の成形性を向上でき、安定した温間成形を行うことができる。したがって、しわ等の発生を防止して良好な外観特性を得ながらも、深く成形された角型成形品６０を製造できる。
また、ブランク材１０には、発泡倍率が１．５倍以上１０倍以下で、板厚が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の発泡合成樹脂層１３を有するアルミニウム樹脂複合積層板を用いているので、良好な成形性を維持できる。
【００４３】
なお、ブランク材１０の加熱温度と発泡合成樹脂の耐熱温度との温度差を１０℃以下とすると発泡合成樹脂層１３の発泡合成樹脂が溶出するおそれがある。また、２２℃を超える温度差とした場合は、発泡合成樹脂層１３が変形し難くなり、温間成形の効果が十分に得られないことで、成形性が低下する。また、ブランク材１０の外面１０ａと内面１０ｂとの温度差が３℃未満では、外面１０ａと内面１０ｂとに変形能差を付与することができず、しわ等の発生を防止できない。
【００４４】
また、発泡倍率が１．５倍未満で、板厚が１ｍｍ未満の発泡合成樹脂層１３では、ブランク材１０の外内面間の遮熱性が低下するため、外面１０ａと内面１０ｂとの温度差をつけることが難しくなる。一方で、発泡倍率が１０倍を超え、板厚が１０ｍｍを超える発泡合成樹脂層１３では、均一な加工性が低下する。また、発泡倍率が１０倍を超えると均一安定な発泡状態が得られなくなり、アルミニウム樹脂複合積層板の加工において局部変形による割れ、しわなどの不具合を引き起こしやすくなるため、加工性が低下するからである。
【００４５】
上記の第１実施形態のプレス成形方法では、一度の成形工程により、角型成形品６０を成形することとしていたが、複数回の加熱工程と成形工程とを経て、角型成形品６０を成形することとしてもよい。
例えば、図６に第２実施形態のプレス成形方法のフロー図を示すように、第一加熱工程、第一成形工程、第二加熱工程、第二加熱工程の順に、加熱工程と成形工程とを交互に２回繰り返すことにより、ブランク材１０に段階的に絞り成形を施して、角型成形品６０を成形することもできる。この場合、第一加熱工程と第一成形工程とを経て、図７に示す中間成形品５０を成形した後、さらに第二加熱工程と第二成形工程とを経て、中間成形品５０（本発明でいうブランク材に相当）に絞り加工を施して略角柱形状の最終の角型成形品６０（図５）に成形する。
【００４６】
具体的には、第一加熱工程では、第１実施形態のプレス成形方法の加熱工程と同じ図１に示す加熱装置２０を用いて、平板状のブランク材１０を加熱する。そして、第一成形工程では図８に示すプレス成形金型７０を用いて、ブランク材１０に主として折り曲げ加工を施し、図７示す中間成形品５０を成形する。また、第二加熱工程では、図９に示す加熱装置８０を用いて、中間成形品５０を加熱する。そして、第二成形工程では図１０に示すプレス成形金型９０を用いて、第二加熱工程で加熱された中間成形品５０に絞り加工を施し、最終の角型成形品６０を成形する。
このように、第２実施形態のプレス成形方法では、それぞれの成形工程（第一成形工程又は第二成形工程）の前に行われる第一加熱工程又は第二加熱工程により、ブランク材１０を所定温度に加熱した後、各成形工程で加工が施される。
【００４７】
第一加熱工程で用いる加熱装置２０は、第１実施形態で用いた加熱装置２０と同じものを用いるため、説明を省略する。
第二加熱工程で用いる加熱装置８０は、図９に示すように、第一加熱工程で用いる加熱装置２０（図２）と同様に、一対の熱伝達板８１，８２と、各熱伝達板８１，８２を加熱する加熱手段（本実施形態では、遠赤外線ヒータ）８３，８４とを有するが、上側の熱伝達板８１の下面８１ｂに凸部８１ｄ、下側の熱伝達板８２に凹部８２ｃが設けられ、第一成形工程において加工された後の中間成形品５０を、凸部８１ｄと凹部８２ｃとの間に挟むことで、中間成形品５０の外面５０ａと内面５０ｂとを熱伝達板８１，８２を介して個別に、そして同時に加熱できるようになっている。
【００４８】
この第二加熱工程の加熱装置８０も、第一加熱工程の加熱装置２０と同様に、上側の熱伝達板８１が下側の熱伝達板８２に対して上下移動可能に保持されている。また、各熱伝達板８１，８２には、個別の温度計測手段８５Ａ，８５Ｂが埋め込まれており、各温度計測手段８５Ａ，８５Ｂの値に基づき、各加熱手段８３，８４を制御することにより、上側の熱伝達板８１と下側の熱伝達板８２とが独立して温度調節可能に設けられている。
【００４９】
第一成形工程で用いるプレス成形金型７０は、上型（パンチ）７１と下型（ダイ）７２とを備え、上型７１に凸部７１ｄ、下型７２に凹部７２ｃが設けられる。凸部７１ｄは、成形面が緩やかなテーパ面に形成されている。凹部７２ｃも、その凸部７１ｄと係合する緩やかなテーパ面を有している。そして、凸部７１ｄと凹部７２ｃとの間に、ブランク材１０を配置し、このブランク材１０を凸部７１ｄと凹部７２ｃとで折り曲げることで、図７に示した中間成形品５０を成形できる。
【００５０】
上型７１と下型７２には、図示は省略するが、これら上型７１及び下型７２を成形に先立って予め加熱しておくための複数の棒状のヒータが内蔵されている。また、上型７１と下型７２には、それぞれに温度計測手段７５Ａ，７５Ｂが内蔵されており、上型７１と下型７２とは、独立して温度調整が可能に設けられている。そして、下型７２のプレス機本体１０３との取付面７２ｍには、断熱材１０４が設けられている。断熱材１０４により、プレス機本体１０３に下型７２の熱が伝わることを防止でき、上型７１及び下型７２の温度低下を防止できる。
【００５１】
一方、図１０に示す第二成形工程のプレス成形金型９０も、第一成形工程のプレス成形金型７０と同様に、上型（パンチ）９１と下型（ダイ）９２とを備え、上型９１の凸部９１ｄと下型９２の凹部９２ｃとの間で成形するが、凸部９１ｄの成形面がほぼ垂直に形成され、角型成形品６０の底部６１と略同形状に設けられている。また、これに合せて凹部９２ｃもほぼ垂直な成形面に形成されており、これら凸部９１ｄと凹部９２ｃとで中間成形品５０を絞り加工し、角型成形品６０を成形する。また、第一成形工程のプレス成形金型７０と同様に、上型９１と下型９２には、ヒータ（図示略）と温度計測手段９５Ａ，９５Ｂとが内蔵されており、上型９１と下型９２とは、独立して温度調整が可能に設けられている。そして、下型９２のプレス機本体１０５との取付面９２ｍには、断熱材１０６が設けられている。断熱材１０６により、プレス機本体１０５に下型９２の熱が伝わることを防止でき、上型９１及び下型９２の温度低下を防止できる。
【００５２】
［角型成形品のプレス成形方法］
そして、第２実施形態のプレス成形方法では、このように構成される加熱装置２０，８０を用いた第一加熱工程及び第二加熱工程と、プレス成形金型７０，９０を用いた第一成形工程及び第二成形工程とを、第一加熱工程、第一成形工程、第二加熱工程、第二加熱工程の順に経て、ブランク材１０に絞り成形を施して、角型成形品６０を製造する。
【００５３】
［第一加熱工程］
第一加熱工程では、ブランク材１０を発泡合成樹脂層１３の耐熱温度よりも低い温度で、かつ発泡合成樹脂層１３の耐熱温度との温度差を１０℃を超えて２２℃以下とする温度に加熱するとともに、外面１０ａの温度よりも内面１０ｂの温度を３℃以上高い温度に加熱する。なお、外面１０ａと内面１０ｂとの温度差は、１２℃以下が望ましい。
具体的には、図２に示すように、加熱装置２０の各熱伝達板２１，２２をそれぞれ別々の加熱手段２３，２４により加熱しておき、これら一対の熱伝達板２１，２２の間にブランク材１０を配置し、外面１０ａ及び内面１０ｂを一対の熱伝達板２１，２２で挟むことにより、各熱伝達板２１，２２を介してブランク材１０の外面１０ａ及び内面１０ｂのそれぞれの加熱を行う。
【００５４】
［第一成形工程］
第一成形工程では、第一加熱工程において加熱されたブランク材１０に、プレス成形金型７０を用いて絞り成形を施し、最終絞り深さよりも浅い絞り深さ（例えば１／２以上３／４以下の絞り深さ）を有する中間成形品５０を成形する。
この際、ブランク材１０の成形開始前に、上型７１及び下型７２に設けられた各ヒータ（図示略）を加熱し、上型７１及び下型７２の温度を、ブランク材１０の温度よりも５℃以上２０℃以下の範囲内で低い温度に加熱して、その温度で加温しておく。このように、上型７１と下型７２とは第一加熱工程で加熱されたブランク材１０の温度に近い温度に予め加温されているので、ブランク材１０の成形時における温度低下を防止でき、ブランク材１０の外面１０ａと内面１０ｂとの温度差を維持したまま温間成形できる。
【００５５】
そして、この加温状態で上型７１を下降させると、凸部７１ｄが下型７２の凹部７２ｃとの間でブランク材１０を挟み込むようにしながら凹部７２ｃ内に係合し、その際に、ブランク材１０を折り曲げ、中間成形品５０が成形される。この中間成形品５０は、角型成形品６０よりも深さが小さいとともに、図７に示すように、側面部５３が上方の開口端に向かうにしたがって広がるようにテーパ状に形成されており、また、角部５２の曲率半径も大きく形成される。
この中間成形品５０を成形した後、プレス成形金型７０から取り外して、第二加熱工程を実施する。
【００５６】
［第二加熱工程］
第二加熱工程では、第一加熱工程と同様に、中間成形品５０を発泡合成樹脂層１３の耐熱温度よりも低い温度で、かつ発泡合成樹脂層１３の耐熱温度との温度差を１０℃を超えて２２℃以下とする温度に加熱するとともに、外面５０ａの温度よりも内面５０ｂの温度を３℃以上高い温度に加熱する。なお、外面５０ａと内面５０ｂとの温度差は、１２℃以下が望ましい。
具体的には、図９に示すように、加熱装置８０の各熱伝達板８１，８２をそれぞれ別々の加熱手段８３，８４により加熱しておき、これら一対の熱伝達板８１，８２の間に中間成形品５０を配置し、外面５０ａ及び内面５０ｂを一対の熱伝達板８１，８２で挟むことにより、各熱伝達板８１，８２を介して中間成形品５０の外面５０ａ及び内面５０ｂのそれぞれの加熱を行う。
【００５７】
［第二成形工程］
最後に、第二成形工程において、第二加熱工程で加熱された中間成形品５０に、図１０に示したプレス成形金型９０により絞り加工を施す。
この第二成形工程では、中間成形品５０を、上型９１の凸部９１ｄと下型９２の凹部９２ｃとの間で挟み込むように、中間成形品５０の底部５１から絞り加工し、底部５１と側面部５３とがおよそ９０°に近い角度になるまで加工して、角部５２を第一成形工程よりも大きい曲率で形成する。
【００５８】
このとき、成形開始前に、上型９１及び下型９２に設けられた各ヒータ（図示略）を加熱し、上型９１及び下型９２の温度を、中間成形品５０の温度よりも５℃以上２０℃以下の範囲内で低い温度に加熱して、その温度で加温しておく。このように、上型９１と下型９２とは第二加熱工程で加熱された中間成形品５０の温度に近い温度に予め加温されているので、成形時における温度低下を防止でき、外面５０ａと内面５０ｂとの温度差を維持したまま温間成形できる。
【００５９】
また、第二成形工程では、成形時にプレス成形金型９０の下死点で２０秒間以上保持するのが好ましい。この保持時間を確保することで、形状を安定させ、より深い加工を施すことができる。保持時間が２０秒未満では、絞り深さを大きくすると、スプリングバックが大きくなって形状を安定させにくい。保持時間が長すぎるのは非効率である。
そして、この第二成形工程により、図７に示す角型成形品（最終成形品）６０が成形される。
【００６０】
以上説明したように、第２実施形態のプレス成形方法によれば、第一成形工程と第二成形工程とに分けて加工することにより、第一成形工程にて最終の角型成形品６０よりも浅い中間成形品５０を成形し、この中間成形品５０に熱処理工程を施して加工歪みを除去してから、第二成形工程にて角型成形品６０を成形できる。このため、一度に連続して深絞り成形する場合に起こりやすい割れやしわ等の発生を回避して、より深い形状の三次元成形品（角型成形品６０）を成形することができる。また、このように第一成形工程と第二成形工程とに分けて加工する場合にも、各成形工程前に、ブランク材１０の外面１０ａと内面１０ｂ、又は中間成形品５０の外面５０ａと内面５０ｂとに温度差を設けて加熱しておくことで、これら外面と内面とに変形能差が設けられるので、ブランク材１０（中間成形品５０）の成形性を向上でき、安定した温間成形を行うことができる。したがって、しわ等の発生を防止して良好な外観特性を得ながらも、深く成形された角型成形品６０を製造できる。
【００６１】
なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、加熱手段に遠赤外線ヒータを用いたが、加熱手段はこれに限定されず、ハロゲンヒータやセラミックヒータ等を用いることができる。
また、プレス成形金型の上型と下型、パンチとダイとの構成は、上記構成に限定されるものではない。例えば、図３に示したプレス成形金型３０において、パンチ３３を上側に配置し、ダイ３１を下側に配置して、天地を逆とした構成をとることも可能である。
【実施例】
【００６２】
ブランク材として、引張強さが４０ＭＰａ、耐力が２５ＭＰａ、伸びが１７．２％で厚み３．５ｍｍのアルミニウム樹脂複合積層板を用いて、第１実施形態のプレス成形方法による加熱工程と成形工程とを経て、底面が９８ｍｍ×１７０ｍｍ（底面積が１６６６０ｍｍ２）で深さが３０ｍｍの角筒絞り容器（角型成形品）を製造した。外面側アルミニウム板材には、一般的な半連続鋳造、熱間圧延及び冷間圧延（中間焼鈍を含む）を経て５０００系合金のＨ２２調質材で形成された引張強さが１９０ＭＰａ、耐力が１４０ＭＰａ、伸びが１６％の厚み０．３５ｍｍの板材を用い、内面側アルミニウム板材には、外面側アルミニウム板材と同様の方法により１０００系合金のＨ２４調質材で形成された引張強さが１２０ＭＰａ、耐力が１１０ＭＰａ、伸びが２７％の厚み０．１５ｍｍの板材を用いた。また、発泡合成樹脂層は、ポリプロピレン（融点１７０℃、耐熱温度１４０℃）を選び、発泡倍率は２．５倍とした。なお、耐熱温度とは、例えば外力を受けない状態で樹脂製品が変形・変質しないでその機能が保てる温度である。また、ポリプロピレンの荷重たわみ温度は、７７℃である。また、接着剤には、ポリプロピレンが主成分の接着剤を用いた。なお、ブランク材の機械的特性は、ＪＩＳ‐Ｚ２２４１の５号試験片を作製して引張試験を行い、引張強さ、０．２％耐力及び伸びを測定した。
【００６３】
本実施例では、図２に表されるように、予め加熱された一対の熱伝達板２１，２２の間にブランク材１０を挟んで、ブランク材１０を表１の「加熱ブランク温度」まで加熱した後、ブランク材１０をプレス成形金型３０（図３）に設置した。また、各熱伝達板２１，２２の加熱は、表１の「加熱方式」に記載したように、加熱手段２３、２４として「遠赤外線」ヒータ、又は「ハロゲン」ヒータを用いて行った。
成形工程では、予め表１の「金型温度」に加温されたプレス成形金型３０を用いて、ダイ３１とパンチ３３との間でブランク材１０に絞り成形を施して、図５に示すような角筒絞り容器（角型成形品）の成形を行った。「金型温度」は、ダイ３１の成形角孔３１ｈの四隅の角部において、その角部の内側表面から１０ｍｍ外側までの範囲内に、熱電対の先端が配置されるように配置して、その位置の温度を測定した値である。また、「成形開始ブランク温度」は、ブランクホルダー３２上にブランク材１０を設置し、ブランクホルダー３２とダイ３１との間でブランク材１０の外周部を挟持した状態とし、この状態で、成形開始直前に、放射温度計でブランク材１０の外面１０ａの中央部の温度を測定した値である。そして、ブランク材１０の外面１０ａの温度計測後、直ちにブランク材１０を下降移動させ、ダイ３１とパンチ３３との間でブランク材１０に絞り成形を施した。
【００６４】
そして、このようにして得られた角筒絞り容器について外観を観察し、「割れ」、「しわ」、「肌荒れ」、「樹脂漏れ」の有無について評価した。
各評価については、目視（測定室の天井の白色灯のみ）および手元に白色灯をかざしての目視検査と１０倍以上の光学レンズによる検査のいずれでも外観に「割れ」、「しわ」、「肌荒れ」、「樹脂漏れ」が認められない場合を「◎」、目視では観察できないが１０倍以上の光学レンズで確認できる場合を「○」、目視では確認できないが１０倍未満の光学レンズで確認できる場合を「△」、目視でも確認できる場合を「×」とした。
これらの評価結果を表２に示す。
【００６５】
【表１】
2018012108.tif 000003
【００６６】
【表２】
2018012108.tif 000004
【００６７】
表２からわかるように、実施れのＮｏ．１〜７では、割れ、しわ、肌荒れ、樹脂漏れがほとんどなく、概ね良好な成形を示している。これに対して、比較例のＮｏ．８〜１２では、割れ、しわ、肌荒れ、樹脂漏れのいずれかの発生が認められ、十分な成形性が得られず、絞り加工による三次元成形が困難であることがわかる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  アルミニウム樹脂複合積層板（ブランク材）
１１，１２  アルミニウム板材
１３  発泡合成樹脂層
２０  加熱装置
２１，２２  熱伝達板
２３，２４  加熱手段
２５Ａ，２５Ｂ  温度計測手段
３０  プレス成形金型
３１  ダイ
３２  ブランクホルダー
３３  パンチ
３５Ａ，３５Ｂ  温度計測手段
５０  中間成形品（ブランク材）
６０  角型成形品
７０  プレス成形金型
７１  上型
７２  下型
７５Ａ，７５Ｂ  温度計測手段
８０  加熱手段
８１，８２  熱伝達板
８３，８４  加熱手段
９０  プレス成形金型
９１  上型
９２  下型
９５Ａ，９５Ｂ  温度計測手段
１０１，１０３，１０５  プレス機本体
１０２，１０４，１０６  断熱材
【図１】
2018012108.tif 000005
【図２】
2018012108.tif 000006
【図３】
2018012108.tif 000007
【図４】
2018012108.tif 000008
【図５】
2018012108.tif 000009
【図６】
2018012108.tif 000010
【図７】
2018012108.tif 000011
【図８】
2018012108.tif 000012
【図９】
2018012108.tif 000013
【図１０】
2018012108.tif 000014