(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂、又は熱可塑性樹脂と強化繊維とを含む複合材料の成形体をハイサイクルで製造することが可能な金型の温度制御方法及び温度制御装置を提供する。【解決手段】複数の金型部材からなる成形用金型のキャビティ内で成形体を形成する成形プロセスにおいて、成形用金型の温度を制御する方法であって、成形用金型内を、キャビティを含む温度変動領域と、蓄熱領域とに分割し、成形プロセスの間、蓄熱領域の少なくとも一部の温度を、成形プロセスにおける成型用金型のキャビティ面の最高到達温度以上に維持するか、最低到達温度以下に維持することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金型部材からなる成形用金型のキャビティ内で成形体を形成する成形プロセスにおいて、前記成形用金型の温度を制御する方法であって、
前記成形用金型内を、前記キャビティを含む温度変動領域と、蓄熱領域とに分割し、
前記成形プロセスの間、前記蓄熱領域の少なくとも一部の温度を、前記成形プロセスにおける前記成型用金型のキャビティ面の最高到達温度以上に維持するか、最低到達温度以下に維持することを特徴とする金型の温度制御方法。
【請求項２】
前記成形プロセスの間、前記蓄熱領域の温度を、前記成形プロセスにおける前記成型用金型のキャビティ面の最高到達温度よりも高く維持する、請求項１に記載の金型の温度制御方法。
【請求項３】
前記成形プロセスの加熱過程において、前記蓄熱領域内の温度を、前記キャビティ面から離れるほど高く維持する、請求項２に記載の金型の温度制御方法。
【請求項４】
前記成形プロセスの加熱過程において、前記温度変動領域を加熱する、請求項２又は３に記載の金型の温度制御方法。
【請求項５】
前記成形プロセスの間、前記蓄熱領域を冷却し、前記蓄熱領域の温度を、前記成形プロセスにおける前記成型用金型のキャビティ面の最低到達温度よりも低く維持する、請求項１に記載の金型の温度制御方法。
【請求項６】
前記成形プロセスの冷却過程において、前記蓄熱領域内の温度を、前記キャビティ面から離れるほど低く維持する、請求項５に記載の金型の温度制御方法。
【請求項７】
前記成形プロセスの冷却過程において、前記温度変動領域を冷却する、請求項５又は６に記載の金型の温度制御方法。
【請求項８】
前記成形用金型内の前記温度変動領域と前記蓄熱領域とへの分割は、前記金型部材単位で行う、請求項１〜８のいずれか一項に記載の金型の温度制御方法。
【請求項９】
前記成形プロセスの冷却過程において、前記温度変動領域と前記蓄熱領域とを離間する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の金型の温度制御方法。
【請求項１０】
複数の金型部材からなる成形用金型のキャビティ内で成形体を形成する成形プロセスにおいて、前記成形用金型の温度を制御する装置であって、
前記成形用金型が、該成形用金型のキャビティ面を少なくとも冷却することができる第一の温度調節手段を有する温度変動領域と、前記第一の温度調節手段の前記キャビティ面とは反対側に、前記キャビティ面を少なくとも加熱することができる第二の温度調節手段を有する蓄熱領域とを有し、
前記蓄熱領域の温度を測定する温度センサーを備えることを特徴とする金型の温度制御装置。
【請求項１１】
複数の金型部材からなる成形用金型のキャビティ内で成形体を形成する成形プロセスにおいて、前記成形用金型の温度を制御する装置であって、
前記成形用金型が、該成形用金型のキャビティ面を少なくとも加熱することができる第一の温度調節手段を有する温度変動領域と、前記第一の温度調節手段の前記キャビティ面とは反対側に、前記キャビティ面を少なくとも冷却することができる第二の温度調節手段を有する蓄熱領域とを有し、
前記蓄熱領域の温度を測定する温度センサーを備えることを特徴とする金型の温度制御装置。
【請求項１２】
前記蓄熱領域が複数の金型部材で構成されている、請求項１０又は１１に記載の金型の温度制御装置。
【請求項１３】
前記温度変動領域と前記蓄熱領域とが離間可能に構成されている、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の金型の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型の温度制御方法及び温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種機械及び自動車等の構造部品、圧力容器、及び管状の構造物等に使用される複合材料成形体の材料として、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とが連続して均一に混じり合った複合糸、及び複合糸からなる布帛が提案されている。このような布帛を用いた成形体の成型方法として、例えば、特許文献１には、布帛を２８０℃に加熱した金型のキャビティ内に配置し、布帛の熱可塑性樹脂部分を溶融した後に、金型を５０℃に冷却して固化することにより成形体を獲る方法が提案されている。
【０００３】
また、特許文献２及び特許文献３には、熱可塑性樹脂材料を射出成型する場合に用いる金型であって、金型内に冷却通路と加熱通路とを設けて、金型を加熱及び冷却する成形型が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０１７９４号公報
【特許文献２】特許第４３３４４６９号公報
【特許文献３】特開２０１４−２２６８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複合糸からなる布帛を加熱して成形する場合、布帛の網目の間に熱可塑性樹脂を十分含浸させるには、例えば、熱可塑性樹脂がポリアミド６６の場合、加熱温度を従来よりも高い３００℃前後にする必要がある。さらに、生産性を上げるために、金型の加熱及び冷却を短い時間で行う、いわゆるハイサイクルで行う必要がある。しかしながら、上記特許文献１〜３に記載された技術では、温度差の大きな金型の加熱及び冷却をハイサイクルで行うことはできない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱可塑性樹脂、又は熱可塑性樹脂と強化繊維とを含む複合材料の成形体をハイサイクルで製造することが可能な金型の温度制御方法及び温度制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は、以下の通りである。
【０００８】
［１］
複数の金型部材からなる成形用金型のキャビティ内で成形体を形成する成形プロセスにおいて、前記成形用金型の温度を制御する方法であって、
前記成形用金型内を、前記キャビティを含む温度変動領域と、蓄熱領域とに分割し、
前記成形プロセスの間、前記蓄熱領域の少なくとも一部の温度を、前記成形プロセスにおける前記成型用金型のキャビティ面の最高到達温度以上に維持するか、最低到達温度以下に維持することを特徴とする金型の温度制御方法。
【０００９】
［２］
前記成形プロセスの間、前記蓄熱領域の温度を、前記成形プロセスにおける前記成型用金型のキャビティ面の最高到達温度よりも高く維持する、前記［１］に記載の金型の温度制御方法。
【００１０】
［３］
前記成形プロセスの加熱過程において、前記蓄熱領域内の温度を、前記キャビティ面から離れるほど高く維持する、前記［２］に記載の金型の温度制御方法。
【００１１】
［４］
前記成形プロセスの加熱過程において、前記温度変動領域を加熱する、前記［２］又は［３］に記載の金型の温度制御方法。
【００１２】
［５］
前記成形プロセスの間、前記蓄熱領域を冷却し、前記蓄熱領域の温度を、前記成形プロセスにおける前記成型用金型のキャビティ面の最低到達温度よりも低く維持する、前記［１］に記載の金型の温度制御方法。
【００１３】
［６］
前記成形プロセスの冷却過程において、前記蓄熱領域内の温度を、前記キャビティ面から離れるほど低く維持する、前記［５］に記載の金型の温度制御方法。
【００１４】
［７］
前記成形プロセスの冷却過程において、前記温度変動領域を冷却する、前記［５］又は［６］に記載の金型の温度制御方法。
【００１５】
［８］
前記成形用金型内の前記温度変動領域と前記蓄熱領域とへの分割は、前記金型部材単位で行う、前記［１］〜［８］のいずれか一項に記載の金型の温度制御方法。
【００１６】
［９］
前記成形プロセスの冷却過程において、前記温度変動領域と前記蓄熱領域とを離間する、前記［１］〜［８］のいずれか一項に記載の金型の温度制御方法。
【００１７】
［１０］
複数の金型部材からなる成形用金型のキャビティ内で成形体を形成する成形プロセスにおいて、前記成形用金型の温度を制御する装置であって、
前記成形用金型が、該成形用金型のキャビティ面を少なくとも冷却することができる第一の温度調節手段を有する温度変動領域と、前記第一の温度調節手段の前記キャビティ面とは反対側に、前記キャビティ面を少なくとも加熱することができる第二の温度調節手段を有する蓄熱領域とを有し、
前記蓄熱領域の温度を測定する温度センサーを備えることを特徴とする金型の温度制御装置。
【００１８】
［１１］
複数の金型部材からなる成形用金型のキャビティ内で成形体を形成する成形プロセスにおいて、前記成形用金型の温度を制御する装置であって、
前記成形用金型が、該成形用金型のキャビティ面を少なくとも加熱することができる第一の温度調節手段を有する温度変動領域と、前記第一の温度調節手段の前記キャビティ面とは反対側に、前記キャビティ面を少なくとも冷却することができる第二の温度調節手段を有する蓄熱領域とを有し、
前記蓄熱領域の温度を測定する温度センサーを備えることを特徴とする金型の温度制御装置。
【００１９】
［１２］
前記蓄熱領域が複数の金型部材で構成されている、前記［１０］又は［１１］に記載の金型の温度制御装置。
【００２０】
［１３］
前記温度変動領域と前記蓄熱領域とが離間可能に構成されている、請求項［１０］〜［１２］のいずれか一項に記載の金型の温度制御装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、熱可塑性樹脂、又は熱可塑性樹脂と強化繊維とを含む複合材料の成形体をハイサイクルで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明により温度を制御する成形用金型の一例を示す図である。
【図２】図１に示した成形用金型の詳細を説明するための概略断面図である。
【図３】本発明による金型の温度制御装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（金型の温度制御方法）
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【００２４】
本発明による金型の温度制御方法は、複数の金型部材からなる成形用金型のキャビティ内で成形体を形成する成形プロセスにおいて、上記成形用金型の温度を制御する方法である。ここで、成形用金型内を、キャビティを含む温度変動領域と蓄熱領域とに分割し、成形プロセスの間、蓄熱領域の少なくとも一部の温度を、成形プロセスにおける成型用金型のキャビティ面の最高到達温度以上に維持するか、最低到達温度以下に維持することを特徴とする。
【００２５】
本発明者らは、成形プロセスのサイクル時間を短縮して、成形体をハイサイクルで製造できる方途について鋭意検討した。従来の金型の温度制御方法においては、キャビティ面近傍の複数箇所で温度を測定し、測定された温度に基づいて金型の温度制御が行われてきた。
【００２６】
しかしながら、このような方法では、冷却された金型のキャビティ面を再度加熱する際に、キャビティ面から離れた周辺領域の温度が下がりすぎているために、上記周辺領域も加熱する必要が生じ、その結果、キャビティ面を急速に加熱できないことが分かった。つまり、冷却された金型のキャビティ面を急速に加熱するためには、キャビティ面から離れた周辺領域の温度制御が肝要となる。
【００２７】
そこで、本発明者らは、キャビティ面の温度を急速に加熱することができる金型の温度制御方法について鋭意検討した。その結果、成形用金型内を、キャビティを含む温度変動領域と、該温度変動領域の周囲に存在する蓄熱領域とに分割し、成形プロセスの間、上記蓄熱領域の少なくとも一部の温度を、成形プロセスにおける成型用金型のキャビティ面の最高到達温度以上に維持することが極めて有効であることを見出したのである。
【００２８】
このような構成とすることにより、冷却された金型のキャビティ面を再加熱する際に、成形プロセスにおける成型用金型のキャビティ面の最高到達温度よりも高く維持された蓄熱領域の部分からキャビティ面に速やかに熱が伝えられ、キャビティ面を急速に加熱することができる。これにより、成形プロセスのサイクル時間を短縮して、成形体をハイサイクルで形成できるようになる。
【００２９】
なお、本発明において、「温度変動領域」とは、キャビティを含む領域であり、少なくとも直接冷却することができる手段を含み、キャビティ面に対して成形体の形成に必要な加熱及び冷却を行う領域を意味している。これに対して、「蓄熱領域」とは、少なくとも直接加熱することができる手段を含むものの、直接冷却する手段は含まず、積極的な冷却はしない領域を意味している。ここで、「直接」とは、領域内でヒーター、蒸気、圧縮空気、水等によって直接的に金型領域部分の温度を変更することのできることを指す。
【００３０】
また、「成形用金型内を、キャビティを含む温度変動領域と蓄熱領域とに分割」するとは、成形用金型を温度変動領域と蓄熱領域とに物理的に分割することを意味しているわけではなく、単一の部材内に温度変動領域及び蓄熱領域を設けることができる。
【００３１】
図１は、本発明により温度を制御する金型の一例を示している。図１に示した成形用金型（以下、単に「金型」とも言う。）１００は、上金型である金型部分１０と、下金型である金型部分２０と、断熱板１５、２５とを備えている。そして、金型部分１０と金型部分２０とにより、キャビティ面３１及び３２を含むキャビティ３０が形成されている。このキャビティ３０内に熱可塑性樹脂又は複合材料等を配置し、金型を加熱及び冷却することにより、成形体を形成することができる。
【００３２】
金型部分１０は、キャビティ面３１近傍にキャビティ面３１を少なくとも冷却することができる複数の冷却媒体通路からなる第一の温度調節手段１３と、該第一の温度調節手段１３のキャビティ面３１とは反対側に、キャビティ面３１を少なくとも加熱することができる複数の棒状カートリッジヒーターからなる第二の温度調節手段１４とを備える。
【００３３】
また、金型部分２０も同様に、キャビティ面３２近傍にキャビティ面３２を少なくとも冷却することができる複数の冷却媒体通路からなる第一の温度調節手段２３と、該第一の温度調節手段２３のキャビティ面３２とは反対側に、キャビティ面３２を少なくとも加熱することができる複数の棒状カートリッジヒーターからなる第二の温度調節手段２４とを備える。
【００３４】
金型部分１０は、第一の温度調節手段１３を有する第一部分１１と、第二の温度調節手段１４を有する第二部分１２とに分割された構造を有しており、第一部分１１と第二部分１２とが、ばね４０によって離間可能に構成されている。
【００３５】
また、金型部分２０も同様に、第一の温度調節手段２３を有する第一部分２１と、第二の温度調節手段２４を有する第二部分２２とに分割された構造を有しており、第一部分２１と第二部分２２とが、ばね４０によって離間可能に構成されている。
【００３６】
金型部分２０には、型締め時にキャビティ３０を減圧するための減圧流路３３が設けられており、この減圧流路３３は、真空ライン６０によって成形用金型１００の外部に設置された減圧手段（図示せず）に連結されている。金型部分１０と２０との間には、シール用パッキング５０が設けられている。
【００３７】
図１に示した成形用金型１００において、金型部分１０の第一部分１１及び金型部分２０の第一部分２１を温度変動領域とし、金型部分１０の第二部分１２及び金型部分２０の第二部分２２を蓄熱領域とし、成形プロセスの間、上記蓄熱領域１２（２２）の少なくとも一部の温度を、成形プロセスにおける成型用金型１００のキャビティ面３１（３２）の最高到達温度よりも高く維持する。
【００３８】
これにより、冷却された金型１００のキャビティ面３１（３２）を加熱する際に、蓄熱領域３１（３２）に蓄積された熱をキャビティ面３１（３２）に速やかに伝えることができ、キャビティ面３１（３２）を急速に加熱することができる。その結果、成形プロセスにおけるサイクル時間を短縮して、成形体をハイサイクルで形成することができる。
【００３９】
なお、図１に示した金型１００においては、温度変動領域及び蓄熱領域が、物理的に分割された金型部分１０（２０）の第一部分１１（２１）及び第二部分１２（２２）でそれぞれ構成されているが、例えば金型部分１０（２０）の材料が熱伝導率の低い材料で構成されている場合には、第一部分１１（２１）及び第二部分１２（２２）を一体で構成し、単一部材内において温度変動領域及び蓄熱領域を設けてもよい。
【００４０】
しかし、温度制御の容易さや緻密に温度制御できる観点からは、金型１００内の温度変動領域と蓄熱領域とへの分割は、金型部材単位で行うことが好ましい。また、温度変動領域及び／又は蓄熱領域を複数に分割してもよい。例えば、温度変動領域を１つの部材で、蓄熱領域を２つの部材でそれぞれ構成することができ、２つの蓄熱領域のうち、温度変動領域から離れた方の領域を、成形プロセスにおける金型のキャビティ面の最高到達温度以上に維持すればよい。分割数を増やすことにより、金型１００の温度制御をより緻密に行うことができる。
【００４１】
また、成形プロセスの加熱過程において、蓄熱領域内の温度は、キャビティ面３１（３２）から離れるほど高く維持することが好ましい。これにより、蓄熱領域に蓄積された熱をキャビティ面３１（３２）により速やかに伝えることができるようになり、成形プロセスのサイクル時間をより短縮することができる。
【００４２】
また、成形プロセスの加熱過程において、金型部分１０（２０）の温度変動領域である第一部分１１（２１）を加熱することが好ましい。これにより、金型１００の加熱過程において、キャビティ面３１（３２）の加熱時間を短縮して、成形プロセスのサイクル時間をより短縮することができる。これは、第一の温度調節手段１２は、少なくともキャビティ面３１を少なくとも冷却することができる複数の冷却媒体通路からなるが、この冷却媒体通路に加熱媒体を流通させるか、あるいは別途ヒーターを設け、ヒーターの電電をオンにすることにより行うことができる。
【００４３】
さらに、成形プロセスの冷却過程において、温度変動領域と蓄熱領域とを離間することが好ましい。上述のように、図１に示した金型１００においては、温度変動領域である第一部分１１（２１）と、蓄熱領域である第二部分１２（２２）とが離間可能に構成されているが、成形プロセスの冷却過程において、第一部分１１（２１）と第二部分１２（２２）とを離間することにより、キャビティ面３１（３２）の冷却を促進して冷却時間を短縮し、成形プロセスのサイクル時間をより短縮することができる。
【００４４】
以上の説明から明らかなように、本発明は、成形用金型内を、キャビティを含む温度変動領域と蓄熱領域とに分割し、成形プロセスの間、蓄熱領域の温度を、成形プロセスにおける成型用金型のキャビティ面の最高到達温度よりも高く維持するか、最低到達温度よりも低く維持することにより、成形プロセスのサイクル時間を短縮して、熱可塑性樹脂、又は熱可塑性樹脂と強化繊維とを含む複合材料の成形体をハイサイクルで製造するものである。よって、その他の構成については、従来公知のものを好適に使用することができる。
【００４５】
［成形用金型］
本発明により、温度を制御する金型は特に限定されず、図１に例示した金型１００のように、上金型である金型部分１０と、下金型である金型部分２０と、断熱板１５，２５とを備えてなり、金型部分１０と金型部分２０とによりキャビティ３０を形成する金型の温度を好適に制御することができる。第一部分１１（２１）及び第二部分１２（２２）は、それぞれ複数の部材で構成してもよい。
【００４６】
図１の金型１００において、第一の温度調節手段１３（２３）の位置は、キャビティ面３１（３２）に近いほど好ましいが、金型の強度、設計上の制約から、一定の距離に設ける必要がある。キャビティ面３１（３２）から第一の温度調節手段１３（２３）までの距離Ｌ０は、第一の温度調節手段１３（２３）の寸法にもよるが、３０ｍｍ以下が好ましく、２０ｍｍ以下がより好ましく、１０ｍｍ以下がさらに好ましい。Ｌ０の下限値に特に制限はないが、第一の温度制御手段１３（２３）の寸法にもよるが、金型の強度上の制約から、第一の温度制御手段１３（２３）の端部からキャビティ面３１（３２）までの距離は、３ｍｍ以上が好ましく、６ｍｍ以上がより好ましい。
【００４７】
本発明に用いる金型１００では、キャビティ面３１（３２）から第一の温度調節手段１３（２３）までの距離Ｌ０と、キャビティ面３１（３２）からキャビティ面３１（３２）とは反対側の面までの距離Ｌ１との関係は、（Ｌ１／Ｌ０）≧３であることが好ましい。上限は特に制限はないが、過剰な大気への放熱と設備の大型化を防止するよう適宜選択することが好ましい。
【００４８】
（Ｌ１／Ｌ０）≧３とすることにより、温度変動領域に比して蓄熱領域の容量が大きくなり、金型加熱時の急加熱を効率よく、かつ、加熱時の温度プロファイルの繰り返し精度を向上させることができる．さらに、冷却を行う第一の温度調節手段１３（２３）がキャビティ面３１（３２）に近いほど、冷却時に素早く成形体を冷却できる。また、温度変動領域が小さいほど、金型加熱時に金型を素早く加熱することができる。
【００４９】
第一の温度調節手段１３（２３）から第二の温度調節手段１４（２４）までの距離Ｌ２は、Ｌ２＞Ｌ０である。これにより、冷却時に第二の温度調節手段１４（２４）まで冷却してしまうのを良好に防ぐことができ、一方、加熱時には、第二の温度調節手段１４（２４）の制御パワーの乱れを防ぐことができる。好ましくは、２＜Ｌ２／Ｌ０＜１０である。
なお、第一部分１１（２１）及び第二部分１２（２２）が複数の部材で構成されている場合には、上記距離Ｌ２は、第二部分１２（２２）に最も近い第一部分１１（２１）における第一の温度調節手段１３（２３）と、第一部分１１（２１）に最も近い第二部分１２（２２）における第２の温度調節手段１４（２４）との間の距離である。
【００５０】
なお、第一部分１１（２１）及び／又は第二部分１２（２２）が複数の部材で構成されている場合には、上記距離Ｌ０は、キャビティ面３１（３２）に最も近い第一部分１１（２１）の部材内の第一の温度調節手段１３（２３）に関するものであり、Ｌ２は、第一部分１１（２１）における、キャビティ面３１（３２）から最も離れた部材内の第一の温度調節手段１３（２３）及び第二部分１２（２２）における、キャビティ面３１（３２）に最も近い部材内の第二の温度調節手段１４（２４）に関するものである。
【００５１】
キャビティ面３１（３２）の温度制御において、キャビティ温度の上下温度がわずかな場合、Ｌ０とＬ２はできるだけ近い方がよい。しかし、金型キャビティ温度の上限値（最高到達温度）と下限値（最低到達温度）との差が、例えば５０℃以上、好ましくは１００℃以上、さらに好ましくは１５０℃以上と大きいため、上記範囲とすることが好ましい。
【００５２】
第一部分１１（２１）と第二部分１２（２２）とは、同じ材質の材料を用いてもよいが、より好ましくは、第一部分１１（２１）の材料に、第二部分１２（２２）の材料よりも熱伝導率の高いものを用いる。第一部分１１（２１）に熱伝導率のよい材質の材料を用いることによって、冷却時に第一部分１１（２１）を急速に冷却することができる。さらに第一部分１１（２１）の第一の温度調節手段１３（２３）の冷却を止めて加熱する時にも、第二の温度調節手段１４（２４）を有する第二部分１２（２２）に蓄熱された熱を素早く伝導することが可能となる。
【００５３】
また、金型部分１０（２０）が第一の温度調節手段１３（２３）を有する第一部分１１（２１）と、第二の温度調節手段１４（２４）を有する第二部分１２（２２）とを備える場合、図２に示すように、第一部分１１（２１）の体積をＶ（Ｉ）とし、第二部分１２（２２）の体積をＶ（ＩＩ）とし、金型部分１０（２０）の体積をＶ０と規定すると、第一部分１１（２１）の体積Ｖ（Ｉ）と金型部分の体積Ｖ０との関係は、好ましくは、（Ｖ０／Ｖ（Ｉ））＞３であり、より好ましくは、（Ｖ０／Ｖ（Ｉ））＞５であり、最も好ましくは（Ｖ０／Ｖ（Ｉ））＞１０である。
【００５４】
すなわち、キャビティ面３１（３２）の加熱は、熱を一定量蓄熱した蓄熱領域の役割を有する第二部分１２（２２）からの熱の供給により、キャビティ面３１（３２）を急加熱してキャビティ３０に配置された材料の熱可塑性樹脂を加熱溶融できる。ここで、蓄熱領域の容量が大きいほど、キャビティ面３１（３２）を効果的に加熱することができる。ただし、蓄熱領域の容量の大きさには、設備状、加熱に伴う消費エネルギー量の観点から、金型や成形設備の大きさに応じて適宜決定することができる。
【００５５】
一方、キャビティ面３１（３２）の冷却は、例えば、第一の温度調節手段１３（２３）を複数の冷却媒体通路とした場合には、キャビティ面近傍の冷却媒体通路に、冷却水や蒸気、エア等の冷却媒体を流通させることにより、キャビティ面３１（３２）を急冷却し、溶融した熱可塑性樹脂を冷却固化することが可能となる。この際、キャビティ面近傍のみを冷却（加熱）するためには、冷却媒体通路を有する部分の金型容量が小さいほど好ましく、冷却媒体通路の位置は、よりキャビティ面３１（３２）に近い方が好ましい。
【００５６】
第一部分１１（２１）と第二部分１２（２２）の材質は、同じものを用いてもよいが、熱伝導率の異なる材料を用いてもよい。第一部分１１（２１）の体積Ｖ（Ｉ）（ｃｍ3）及び第一部分１１（２１）の材質の熱伝導率Ｃ（Ｉ）（Ｊ／ｓ・ｍ・Ｋ）と、第二部分１２（２２）の体積Ｖ（ＩＩ）（ｃｍ3）及び第二部分１２（２２）の材質の熱伝導率Ｃ（ＩＩ）（Ｊ／ｓ・ｍ・Ｋ）とは、以下の関係を満たすことが好ましい。
[Ｖ（ＩＩ）×（１／Ｃ（ＩＩ））]／[Ｖ（Ｉ）×（１／Ｃ（Ｉ））]＞３
これにより、冷却時には、キャビティ面３１（３２）を迅速に冷却することができ、加熱時には、第二部分１２（２２）の蓄熱によって、キャビティ面３１（３２）を迅速に昇温することができる。さらに好ましくは、
[Ｖ（ＩＩ）×（１／Ｃ（ＩＩ））]／[Ｖ（Ｉ）×（１／Ｃ（Ｉ））]＞５
であり、最も好ましくは、
[Ｖ（ＩＩ）×（１／Ｃ（ＩＩ））]／[Ｖ（Ｉ）×（１／Ｃ（Ｉ））]＞１０
である。
【００５７】
また、第一部分１１（２１）の材質の熱伝導率Ｃ（Ｉ）（Ｊ／ｓ・ｍ・Ｋ）は、第二の温度調節手段１４（２４）を有する第二部分１２（２２）の材質の熱伝導率Ｃ（ＩＩ）（Ｊ／ｓ・ｍ・Ｋ）の３．５倍以上であり、及び／又は第二部分１２（２２）の材質の熱拡散率（ｍ2／ｓ）の３．５倍以上であることが好ましい。
【００５８】
すなわち、冷却時には、熱伝導率が高い方が、キャビティ面３１（３２）を早く冷却することができ、加熱時には、熱伝導率が高い方が、蓄熱領域から素早く熱を奪ってキャビティ面３１（３２）を加熱することができる。これは、特に第一部分１１（２１）と第二部分１２（２２）とを、冷却する際に分離することにより、より高い効果を得ることができる。冷却時に分離しない場合には、第一部分１１（２１）の熱伝導率が高いと冷却時に蓄熱領域の機能を有する第二の温度調節手段１４（２４）を有する第二部分１２（２２）を冷却することもあり、材料を適宜最適化する必要がある。
【００５９】
第一部分１１（２１）と第二部分１２（２２）とは、分離できる構造とすることがさらに好ましい。これにより、金型を冷却する際に冷却効率を高めて、冷却時間を短縮することができる。具体的な方法としては、図１に示したように、第一部分１１（２１）と第二部分１２（２２）との間にばね４０を挿入し、金型１００をわずかに解放することにより、キャビティ３０を閉鎖したまま第一部分１１（２１）と第二部分１２（２２）とを分離することができる。この分離は、複数の金型部分のそれぞれで、第一部分と第二部分とを分離できるように、バネを挿入しておくことが好ましい。また、バネを使わず油圧シリンダー等によって、第一部分１１（２１）と第二部分１２（２２）とを移動させて分離してもよい。
【００６０】
第一部分１１（２１）の冷却は、第一の温度調節手段１３（２３）を複数の冷却媒体通路で構成した場合には、冷却媒体を流通させることによって達成することができるが、冷却媒体を以下に素早く多量に流通させるかが、キャビティ面３１（３２）の急冷却を可能にするか否かを左右する。そのため、核冷却媒体通路に単独で冷却媒体を流通させることができるような構造とすることが好ましい。具体例として、同温度の冷却媒体を同時に流通させることができるマニホールドが挙げられる、マニホールドを金型外部の冷却媒体通路の流入側に設置し、マニホールドから同時に冷却媒体を核冷却媒体通路に流通させてもよく、さらに冷却媒体の排出側にもマニホールドを設置して排出すれば、より効率的である。
【００６１】
本発明に用いる金型を用いて、複合材料をキャビティ３０内に配置してキャビティ３０内で加熱圧縮成形して複合材料の熱可塑性樹脂を溶融固化して成形体を得る場合、繊維への熱可塑性樹脂の含浸性が、得られる成形体の特性に大きく影響する。金型内に空気が存在すると、空気が熱可塑性樹脂の溶融時に、成形体の中にボイドとなって残り、連続繊維内に微細な未含浸部分を形成する原因となる。これらの空気や樹脂から発生するガス体を金型内で除去することにより、より素早く熱可塑性樹脂が含浸した複合材料成形体を得ることができる。型締め時にキャビティ３０内を真空に減圧できる減圧流路３３を設けることが好ましい。
【００６２】
本発明において使用する金型の一つの使用形態として、複合材料を金型内で加熱し、熱可塑性樹脂を溶融することが求められる。熱可塑性樹脂の種類のもよるが、第二の温度調節手段１４（２４）は、第二部分１２（２２）の平均温度を、非結晶製樹脂の場合には、キャビティ３０内に配置する熱可塑性樹脂材料のガラス転移温度以上、好ましくはガラス転移温度＋３０℃以上、最も好ましくはガラス転移温度＋５０℃以上とする。
【００６３】
これに対して、結晶性樹脂の場合には、キャビティ３０内の配置する熱可塑性樹脂材料の融点以上、好ましくは融点＋３０℃以上、最も好ましくは融点＋５０℃以上に設定する。っこで、第二部分１２（２２）の平均温度とは、金型の第二部分１２（２２）の平均温度であり、測定法の一例としては、第二の温度調節手段１４（２４）の近傍、１０ｍｍ〜３０ｍｍ離れた位置の金型内部に温度計を入れて温度を測定する方法が用いられる。第二の温度調節手段１４（２４）として棒状カートリッジヒーターを用いる場合、温度制御は、前述の温度を検知して電源の入、切制御をしたり、ＰＩＤ制御（Proportional Integral Differential Controller）をしたりして、電源の容量を調整する方法等がある。
【００６４】
また、第二の温度調節手段１４（２４）は、上記複数の棒状カートリッジヒーターからなる場合について説明したが、特段の制約はなく、加熱オイル、水蒸気のような加熱媒体、及び電気抵抗を利用したヒーター等を用いることができる。金型を熱可塑性樹脂の融点以上である高温に保持するには、汎用性、性能の面から加熱ヒーターであることが好ましい。ヒーターの種類としては、セラミックスヒーター、シーズヒーター等があるが、棒状カートリッジヒーターが簡便性、性能上好ましく使用される。
【００６５】
[成形体材料]
熱可塑性樹脂繊維複合材料は、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなる。強化繊維は、通常の繊維強化複合材料として使用されるものを用いることができ、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、超高強力ポリエチレン繊維、液晶ポリエステル繊維、ポリケトン繊維、金属繊維、セラミックス繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。これらのうち、機械的特性、熱的特性、汎用性の観点から、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維が好ましく、経済性の面からは、ガラス繊維が好ましい。
【００６６】
ここで、強化繊維としてガラス繊維を選択した場合、集束剤を用いてもよく、集束剤は、シランカップリング剤、潤滑剤及び結束剤からなることが好ましい。上記ガラス繊維及び集束剤については、特許文献１に記載されたものを適宜用いることができる。
【００６７】
＜強化繊維の形態＞
強化繊維の単糸数は、混繊工程における開繊性及び取り扱い性の観点から、３０〜５０００本であることが好ましい。
【００６８】
強化繊維として炭素繊維を選択した場合、集束剤は潤滑剤、結束剤からなることが好ましい。集束剤、潤滑剤、結束剤の種類については、特に制限はなく、公知のものを使用できる。具体的な材料は、特許文献１に記載のものを適宜用いることができる。
【００６９】
その他の強化繊維を用いる場合、強化繊維の特性に応じて、ガラス繊維、炭素繊維に用いる集束剤の種類、付与量を適宜選択すれば浴、炭素繊維に用いる集束剤に準じた集束剤の種類、付与量とすることが好ましい。
【００７０】
＜熱可塑性樹脂＞
本発明に用いる熱可塑性樹脂に特に制限はなく、通常のものを使用することができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６等のポリアミド系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリオキシメチレン等のポリアセタール系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリエーテルケトン；ポリエーテルエーテルケトン；ポリエーテルスルフォン；ポリフェニレンサルファイド；熱可塑性ポリエーテルイミド；テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体等の熱可塑性フッ素系樹脂、及びこれらを変性させた変性熱可塑性樹脂から選ばれた少なくとも１種の熱可塑性樹脂を溶融紡糸して得られた連続繊維であることが好ましい。これらの熱可塑性樹脂の中でも、結晶性樹脂が好ましく、例えばポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリエーテルイミド、及び熱可塑性フッ素系樹脂が好ましく、ポリオレフィン系樹脂、変性ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂及びポリエステル系樹脂が、機械的物性、汎用性の観点からより好ましく、熱的物性の観点を加えると、ポリアミド系樹脂及びポリエステル系樹脂がさらに好ましい。また、繰り返し荷重負荷に対する耐久性の観点からポリアミド系樹脂がよりさらに好ましく、ポリアミド６６を好適に用いることができる。
【００７１】
−ポリエステル系樹脂−
ポリエステル系樹脂とは、主鎖に−ＣＯ−Ｏ−（エステル結合）を有する高分子化合物を意味する。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリ−１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。その他のポリエステル系樹脂については、特許文献１に記載のものを適宜用いることができる。
【００７２】
−ポリアミド系樹脂−
ポリアミド系樹脂とは、主鎖に−ＣＯ−ＮＨ−（アミド）結合を有する高分子化合物を意味する。例えば、ラクタムの開環重合で得られるポリアミド、ω−アミノカルボン酸の自己縮合で得られるポリアミド、ジアミン及びジカルボン酸を縮合することにより得られるポリアミド、並びにこれらの共重合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ポリアミドとしては、１種を単独で用いてもよく、２種以上の混合物として用いてもよい。その他の上記のラクタム、ジアミン（単量体）、ジカルボン酸（単量体）については、特許文献１に記載にものを適宜用いることができる。
【００７３】
ポリアミドの具体例としては、例えば、ポリアミド４（ポリα−ピロリドン）、ポリアミド６（ポリカプロアミド）、ポリアミド１１（ポリウンデカンアミド）、ポリアミド１２（ポリドデカンアミド）、ポリアミド４６（ポリテトラメチレンアジパミド）、ポリアミド６６（ポリヘキサメチレンアジパミド）、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２、ポリアミド６Ｔ（ポリヘキサメチレンテレフタルアミド）、ポリアミド９Ｔ（ポリノナンメチレンテレフタルアミド）、及びポリアミド６Ｉ（ポリヘキサメチレンイソフタルアミド）、並びにこれらを構成成分として含む共重合ポリアミドが挙げられる。
【００７４】
共重合ポリアミドとしては、例えば、ヘキサメチレンアジパミド及びヘキサメチレンテレフタルアミドの共重合物、ヘキサメチレンアジパミド及びヘキサメチレンイソフタルアミドの共重合物、並びにヘキサメチレンテレフタルアミド及び２−メチルペンタンジアミンテレフタルアミドの共重合物が挙げられる。
【００７５】
上記熱可塑性樹脂繊維複合材料混繊糸の具体的な製造方法は、特に制限されず、混繊する方法は公知の方法を利用できる。例えば、静電気力や流体噴霧による圧力、ローラー等に押し付ける圧力等による外力によって開繊した後、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維を開繊したままの状態で合糸・引き揃える開繊合糸法、又は流体交絡（インターレース）法が挙げられる。中でも、強化繊維の損傷を抑制でき、開繊性に優れ、かつ均一に混合可能な流体交絡（インターレース）法が好ましい。流体交絡（インターレース）法としては、空気、窒素ガス及び水蒸気等の流体による渦流乱流帯域を糸軸とほぼ平行に２個又はその以上に作り、この帯域に繊維を導いて、ループや捲縮を生じない程度の張力下で非嵩高性の糸条とする方法や、強化繊維のみ開繊した後、又は強化繊維と熱可塑性樹脂繊維とを共に開繊した後に流体交絡（インターレース）させる方法（開繊後流体交絡法）等が挙げられる。特に、熱可塑性樹脂繊維に単独で熱加工を含む工程で仮撚加工を施した後、同一の装置で連続して、流体交絡法で混繊することが好ましい。その他、混繊法については、特許文献１に記載の方法を適宜用いることができる。
【００７６】
熱可塑性樹脂繊維複合材料を構成する熱可塑性樹脂は、強化繊維にコーティングして複合糸としたものでもよく、強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させた物でもよい。熱可塑性樹脂のコーティングや含浸は、強化繊維の製造時に行ってもよいし、強化繊維を製造した後に別工程で行ってもよい。
【００７７】
熱可塑性樹脂繊維複合材料の形態に特に制限はなく、シート状、フィルム状、ペレット状でも構わないが、操作性、形状柔軟性の観点から布帛状が好ましい。
【００７８】
布帛を得る方法は特に限定されず、用途、目的に応じて選定した適切な布帛を作製する公知の方法を用いることができる。例えば、織物は、シャトル織機、レピア織機、エアジェット織機、ウォータージェット織機等の製織機を用い、少なくとも一部に複合糸を含んでいればよい。好ましくは、複合糸を含む繊維を配列させた経糸に、緯糸を打ち込むことによって得てもよい。編物は、丸編み機、横編み機、トリコット編み機、ラッシェル編み機等の編み機を用い、少なくとも一部に複合糸を含む繊維を編成することによって得られる。不織布は、少なくとも一部に複合糸を含む繊維をウェブと呼ばれるシート状の繊維集合体とした後、ニードルパンチ機、ステッチボンド機、柱状流機等の物理作用やエンボスロール等による熱作用や接着剤によって繊維同士を結合させることによって得られる。その他の布帛の形態等については、特許文献１に記載の方法を適宜用いることができる。
【００７９】
以上、成形用金型１００内を、キャビティ３０を含む温度変動領域と、それ以外の蓄熱領域とに分割し、成形プロセスの間、上記蓄熱領域の少なくとも一部の温度を、成形プロセスにおける成型用金型のキャビティ面の最高到達温度よりも高く維持することにより、成形プロセスのプロセス時間を短縮して、成形体をハイサイクルで形成できることを説明した。
【００８０】
本発明者らがさらに検討を進めた結果、成形プロセスのサイクル時間の短縮は、上述のように、成形プロセスの間、蓄熱領域の少なくとも一部の温度を、成形プロセスにおける成型用金型のキャビティ面の最高到達温度以上に維持することだけでなく、最低到達温度以下に維持することによっても達成できることを見出した。
【００８１】
すなわち、上述の説明においては、成形プロセスのサイクル時間の短縮は、冷却された金型１００のキャビティ面３１（３２）を加熱する際の加熱時間を短縮することによって実現しているが、これとは反対に、加熱された金型１００のキャビティ面３１（３２）を冷却する際の冷却時間を短縮して、成形プロセスのサイクル時間を短縮する。
【００８２】
この場合、「温度変動領域」は、キャビティを含み、少なくとも直接加熱することができる手段を含み、キャビティ面に対して形成体の形成に必要な加熱及び冷却を行う領域とする。また、「蓄熱領域」は「蓄冷領域」であり、少なくとも直接冷却することができる手段を含むものの、直接加熱する手段は含まず、積極的な加熱はしない領域とする。ここで、「直接」とは、領域内でヒーター、蒸気、圧縮空気、水等によって直接的に金型領域部分の温度を変更することのできることを指す。すなわち、蓄熱領域をキャビティ面の最高到達温度以上に維持する場合に対して、加熱と冷却が逆になる。
【００８３】
そして、成形プロセスの間、蓄熱領域（蓄冷領域）の温度を、成形プロセスにおける成型用金型のキャビティ面の最低到達温度以下に維持する。これにより、加熱された金型１００のキャビティ面３１（３２）を冷却する際に、キャビティ面３１（３２）の熱を蓄熱領域（蓄冷領域）に速やかに伝えることができ、キャビティ面３１（３２）を急速に冷却することができる。その結果、金型１００の冷却時間、ひいては成形プロセスのサイクル時間を短縮して、成形体をハイサイクルで形成できるのである。
【００８４】
このような金型１００内に蓄熱領域（蓄冷領域）を設ける場合、成形プロセスの冷却過程において、蓄熱領域（蓄冷領域）内の温度を、キャビティ面から離れるほど低く維持することが好ましい。これにより、キャビティ面３１（３２）の熱を蓄熱領域（蓄冷領域）に速やかに伝えることができるようになり、金型１００の冷却時間をより短縮して、成形サイクルのサイクル時間をより短縮することができる。
【００８５】
また、成形プロセスの冷却過程において、金型部分１０（２０）の温度変動領域である第一部分１１（２１）を冷却することが好ましい。これにより、金型１００の冷却過程において、キャビティ面３１（３２）の冷却時間を短縮して、成形プロセスのサイクル時間をより短縮することができる。これは、第一部分１１（２１）に複数の冷却媒体通路を設け、この冷却媒体通路に冷却媒体を流通させることにより行うことができる。
【００８６】
なお、温度制御に供する金型や成形体材料の要件に関しては、蓄熱領域を最高到達温度以上に維持する場合と同じであり、上述した金型や成形体材料を好適に使用することができる。
【００８７】
（金型の温度制御装置）
本発明による金型の温度制御装置は、複数の金型部材からなる成形用金型のキャビティ内で成形体を形成する成形プロセスにおいて、成形用金型の温度を制御する装置である。ここで、上記成形用金型が、該成形用金型のキャビティ面を少なくとも冷却することができる第一の温度調節手段を有する温度変動領域と、第一の温度調節手段のキャビティ面とは反対側に、上記キャビティ面を少なくとも加熱することができる第二の温度調節手段を有する蓄熱領域とを有し、上記蓄熱領域の温度を測定する温度センサーを備えることを特徴とする。
【００８８】
図３は、本発明による金型の温度制御装置の模式図を示している。従来の金型の温度制御装置においては、温度変動領域にのみ、温度を測定するセンサーが設けられており、測定された温度変動領域の温度に基づいて金型の温度制御が行われていた。これに対して、本発明による金型の温度制御装置においては、温度変動領域の温度を測定する温度センサー（図においては熱電対）に加えて、蓄熱領域に対しても、その温度を測定する温度センサー（図においては熱電対）が設けられている。
【００８９】
上述のように、本発明者らは、成形用金型内を、キャビティを含む温度変動領域と、該温度変動領域の周囲に存在する蓄熱領域とに分割し、成形プロセスの間、上記蓄熱領域の少なくとも一部の温度を、成形プロセスにおける成型用金型のキャビティ面の最高到達温度以上に維持することにより、キャビティ面を急速に加熱して成形プロセスのサイクル時間を短縮し、成形体をハイサイクルで形成できることを見出した。上記蓄熱領域に設けられた温度センサーにより、上記蓄熱領域の温度を測定し、成形プロセスの間、蓄熱領域の温度を、成形プロセスにおける成型用金型のキャビティ面の最高到達温度以上に維持することにより、成形体プロセスのサイクル時間を短縮して、成形体をハイサイクルで形成することができる。
【００９０】
具体的には、上記金型の温度制御装置には、外気温、上金型と下金型との間の型締め圧Ｐ、金型の上金型及び下金型の温度（すなわち、温度変動領域及び蓄熱領域の温度）、冷却水温度、蒸気温度等が入力される。そして、これらの入力と、蓄熱領域の温度に基づいて、蓄熱領域を加熱するヒーターの出力、及び／又は、温度変動領域を冷却する冷却水、蒸気又はエアの弁の開閉を制御することにより、金型内の温度分布を制御する。
【００９１】
このように、本発明による金型の温度制御装置は、金型の蓄熱領域の温度を測定する温度センサーを備えることを特徴とするものであり、その他の構成については従来公知の構成を適宜適用することができ、限定されない。
【００９２】
なお、上記した本発明による金型の温度制御方法で説明したように、成形プロセスのサイクル時間の短縮は、成形プロセスの間、上記蓄熱領域の少なくとも一部の温度を、成形プロセスにおける成型用金型のキャビティ面の最低到達温度以下に維持することによっても実現することができる。この場合、金型の温度制御装置の構成自体に変更は必要ないが、金型については、温度変動領域に金型のキャビティ面を少なくとも加熱することができる第一の温度調節手段を設け、蓄熱領域に上記キャビティ面を少なくとも冷却することができる第二の温度調節手段を設けたものとする。
【００９３】
このような金型に対して、成形プロセスの間、上記蓄熱領域の少なくとも一部の温度を、成形プロセスにおける成型用金型のキャビティ面の最低到達温度以上に維持すると、加熱された金型のキャビティ面を冷却する際に、キャビティ面の熱を蓄熱領域（蓄冷領域）に速やかに伝えることができ、キャビティ面を急速に冷却することができる。その結果、金型の冷却時間、ひいては成形プロセスのサイクル時間を短縮して、成形体をハイサイクルで形成することができる。
【００９４】
蓄熱領域が複数の金型部材で構成されていてもよいこと、温度変動領域と蓄熱領域とが離間可能に構成されていることが好ましいことは既述の通りである。
【実施例】
【００９５】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００９６】
（実施例１）
金型は、図３に示した金型を用いた。冷却配管（冷却媒体通路）を有する温度変動領域（第一部分）は、熱伝導率１６５Ｊ／ｓ・ｍ・Ｋのコルソン合金（マテリオン  ブラッシュ社製、商品名「モールドマックスーＶ」）を用い、棒状カートリッジヒーターを有する蓄熱領域（第二部分）は、熱伝導率４０Ｊ／ｓ・ｍ・Ｋの炭素鋼（Ｓ５５Ｃ）を用いた。
冷却配管は、内径８ｍｍで中心部からキャビティ面までの距離Ｌ０が１０ｍｍの位置に２０ｍｍ間隔（Ｌ）で設置したものである。
冷却配管の中心から、蓄熱領域１、３における棒状カートリッジヒーターの中心までの距離Ｌ２は４０ｍｍである。
棒状カートリッジヒーターは、１０００Ｗ（１０ｍｍΦ×４００ｍｍ、ワット密度８．３Ｗ／ｃｍ2、株式会社八光電機製、商品名「ＧＬＥ４１０３」）を用いた。
【００９７】
下記集束剤Ａを１．０質量％付着させた繊度６８５ｄｔｅｘで単糸数４００本のガラス繊維を連続強化繊維として用いた。
（集束剤Ａの組成（固形分換算））
・シランカップリング剤：γ−アミノプロピルトリエトキシシラン０．６質量％〔商品名：ＫＢＥ−９０３（信越化学工業（株）製）〕
・潤滑剤：ワックス０．１質量％〔商品名：カルナウバワックス（（株）加藤洋行製）〕
・結束剤：アクリル酸／マレイン酸共重合体塩５質量％〔商品名：アクアリックＴＬ（日本触媒（株）製）〕
【００９８】
熱可塑性樹脂繊維として、交絡処理を施していないポリアミド６６繊維〔商品名：レオナ（登録商標）４７０／１４４ＢＡＵ（旭化成せんい（株）製）、繊度４７０ｄｔｅｘ、単糸数１４４本〕を用いた。
【００９９】
繊度６８５ｄｔｅｘで単糸数４００本のガラス繊維２束と繊度４７０ｄｔｅｘのＰＡ繊維２束を合糸し、引き揃えた後、流体交絡ノズルに実質的に垂直に供給し、下記条件で流体交絡させて、複合糸を得た。
・流体交絡ノズル：京セラ  ＫＣ−ＡＪＩ−Ｌ（１．５ｍｍ径、推進型）
・空気圧：２ｋｇ／ｃｍ2
・加工速度：３０ｍ／分
【０１００】
複合糸を経糸及び緯糸として用い、経糸密度が６本／５ｍｍ及び緯糸密度が６本／５ｍｍの織物（布帛）を製織した。製織時に毛羽やフィブリル状物の発生はなく、織機にも糸くずや毛玉の付着は観察されず、製織性は良好であった。
【０１０１】
布帛は、７枚重ねにして所望の圧縮成形体の形状に適するように裁断した。切断面は、融着し、取り扱いに優れた基材が得られた。
【０１０２】
成形体を、以下に示す成形工程に沿って作製した。ここで、成形機は、最大型締め力３００トンの東芝機械製（Ｓ１００Ｖ−８Ａ）を用いた。
【０１０３】
［工程１］（金型予備加熱）金型を型締めした状態で、蓄熱領域２、４を３８０℃、蓄熱領域１、３を３５０℃、温度変動領域１、２を３００℃まで、それぞれ加熱した。その際の昇温速度は２００℃／分とした。
［工程２］（金型予備冷却１）飽和蒸気弁を開いて１３０℃の飽和蒸気を冷却配管内に流通させ、温度変動領域の温度を２２０℃まで冷却した。その際、冷却速度は２８０℃／分とした。また、蓄熱領域２、４が３４０℃、蓄熱領域１、３が２９０℃となるように、棒状カートリッジヒーターの出力を調整した。
［工程３］（金型予備冷却２）飽和蒸気弁を閉じた後、冷却水弁を開いて冷却配管内に２５℃の冷却水を流通させ、温度変動領域の温度を１５０℃まで冷却した。その際、蓄熱領域２、４が３００℃、蓄熱領域１、３が２２０℃となるように、棒状カートリッジヒーターの出力を調整した。温度変動領域の温度が１５０℃に達したら、５秒後に通水を停止し、通水停止後１０秒後に金型を解放し、同時に冷却配管の水を圧縮空気により排出した。
［工程４］（布帛のセット及び金型型締め）金型を解放し、上記所望の形状に裁断した布帛７枚を金型内の所定の位置にセットし、次いで型締め力３０ＭＰで型締めした。
［工程５］（金型加熱１及びガス抜き）金型を型締めした状態で、蓄熱領域２、４を３８０℃、蓄熱領域１、３を３５０℃に、温度変動領域１、２を３００℃まで、それぞれ加熱した。その際の昇温速度は１８０℃／分とした。昇温中、温度変動領域の温度が２００℃を超えた時点で、金型を一旦解放して、キャビティ内で発生したガスを放出し、再度型締め力２５ＭＰａで型締めした。
［工程６］（金型加熱２、成形体形成）金型を型締め力２５ＭＰで型締めした後、その状態で、蓄熱領域２、４を３８０℃、蓄熱領域１、３を３５０℃、温度変動領域１、２を３００℃まで、それぞれ加熱して、布帛を構成するポリアミド樹脂を金型内で溶融させ、連続ガラス繊維内に含浸させた。その際の昇温速度は２００℃／分とした。
［工程７］（金型冷却１）飽和蒸気弁を開いて１３０℃の飽和蒸気を冷却配管内に流通させ、温度変動領域の温度を２２０℃まで冷却した。その際、蓄熱領域２、４が３４０℃、蓄熱領域１、３が３５０℃となるように、ヒーターの出力を調整した。
［工程８］（金型冷却２、金型分離）飽和蒸気弁を閉じた後、冷却水弁を開いて冷却配管内に２５℃の冷却水を流通させ、温度変動領域の温度を１５０℃まで冷却した。その際、蓄熱領域２、４が３００℃、蓄熱領域１、３が２２０℃となるように、ヒーターの出力を調整した。温度変動領域の温度が１５０℃に達したら、５秒後に通水を停止し、通水停止後１０秒後に金型を解放し、同時に冷却媒体通路の水を圧縮空気により排出した。
［工程９］（離型）金型離型後、直ちに成形体を取り出し、工程４に戻した。
以上の工程４〜９を繰り返し行い、成形体を連続的に製造した。
【０１０４】
実施例１における成形プロセスのサイクル時間は９０秒であった。得られた成形体の寸法は、２５０ｍｍ×２５０ｍｍ、肉厚２ｍｍであった。
【０１０５】
（比較例１）
実施例１と同様に成形体を製造した。ただし、上記工程３及び工程８において、蓄熱領域２、４が２９０℃、蓄熱領域１、３が２８０℃となるように、ヒーターの出力を調整した。その他の条件は同じである。その結果、成形プロセスのサイクル時間は３２０秒であった。
【０１０６】
（実施例２）
実施例１と同様に成形体を製造した。ただし、金型として、図３に示した金型の冷却配管と棒状カートリッジヒーターとを互いに入れ替えたものを用いた。金型のその他の構成は実施例１で用いたものと全て同じである。また、成形体は以下の工程で製造した。
［工程１］（金型予備加熱）金型を型締めした状態で、温度変動領域１，２を３００℃まで加熱した。その際、蓄熱領域は温度変動領域からの伝熱で加熱されるため、適時、飽和蒸気弁を開いて１３０℃の飽和蒸気を冷却配管内に流通させ、蓄熱領域２、４を１３０℃程度、蓄熱領域１、３を１４０℃程度になるよう制御した。
［工程２］（金型予備冷却）飽和蒸気弁を閉じた後、冷却水弁を開いて冷却配管内に２５℃の冷却水を流通させ、蓄熱領域２、４を８０℃、蓄熱領域１、３を１３０℃まで、それぞれ冷却した。その際、温度変動領域１、２が１５０℃となるように、棒状カートリッジヒーターの出力を調整した。蓄熱領域２、４が１００℃、蓄熱領域１、３が１５０℃に達したら、５秒後に通水を停止し、通水停止後１０秒後に金型を解放し、同時に冷却配管の水を圧縮空気により排出した。上記蓄熱領域２、４を８０℃への冷却及び蓄熱領域１、３を１３０℃への冷却は、金型内に残存する水及び圧縮空気により行った。
［工程３］（布帛のセット及び金型型締め）金型を解放し、上記所望の形状に裁断した布帛７枚を金型内の所定の位置にセットし、次いで型締め力３０ＭＰで型締めした。
［工程４］（金型加熱１及びガス抜き）金型を型締めした状態で、棒状カートリッジヒーターにより温度変動領域１、２を２００℃まで加熱した。その際の昇温速度は１５０℃／分とした。これにより、蓄熱領域２、４は１３０℃程度、蓄熱領域１、３は１４０℃程度に、それぞれ加熱された。その後、金型を解放して、キャビティ内で発生したガスを放出した。再度型締め力２５ＭＰａで型締めした。
［工程５］（金型加熱２、成形体形成）金型を型締め力３０ＭＰで型締めした後、その状態で、温度変動領域１、２を３００℃に加熱し、適時、飽和蒸気弁を開いて１３０℃の飽和蒸気を冷却配管内に流通させ、蓄熱領域２、４を１３０℃、蓄熱領域１、３を１４０℃に制御を行い、布帛を構成するポリアミド樹脂を金型内で溶融させ、連続ガラス繊維内に含浸させた。その際の昇温速度は１６０℃／分とした。
［工程６］（金型冷却、金型分離）飽和蒸気弁を閉じた後、冷却水弁を開いて冷却配管内に２５℃の冷却水を流通させ蓄熱領域２、４を８０℃、蓄熱領域１、３を１３０℃まで、それぞれ冷却した。その際、温度変動領域１、２が１５０℃となるように、棒状カートリッジヒーターの出力を調整した。温度変動領域の温度が１５０℃に達したら、５秒後に通水を停止し、通水停止後１０秒後に金型を解放し、同時に冷却媒体通路の水を圧縮空気により排出した。
［工程７］（離型）金型離型後、直ちに成形体を取り出し、工程４に戻した。
以上の工程３〜７を繰り返し行い、成形体を連続的に製造した。
【０１０７】
実施例２における成形プロセスのサイクル時間は１２０秒であった。得られた成形体の寸法は、２５０ｍｍ×２５０ｍｍ、肉厚２ｍｍであった。
【０１０８】
（比較例２）
実施例２と同様に成形体を製造した。ただし、上記工程２及び工程６において、蓄熱領域２、４が２３０℃、蓄熱領域１、３が２５０℃となるように、冷却配管内の冷却水を調整した。その他の条件は同じである。その結果、成形プロセスのサイクル時間は４６０秒であった。
【０１０９】
＜サイクル時間の評価＞
上記実施例１と比較例１との比較、及び実施例２と比較例２との比較により、成形プロセスの間、蓄熱領域の少なくとも一部の温度を、成形プロセスにおける成型用金型のキャビティ面の最高到達温度以上に維持するか、最低到達温度以下に維持することにより、成形プロセスのサイクル時間を大きく短縮できることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明によれば、熱可塑性樹脂、又は熱可塑性樹脂と強化繊維とを含む複合材料の成形体をハイサイクルで製造することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１００  成形用金型
１０，２０  金型部分
１１，２１  第一部分
１２，２２  第二部分
１３，２３  第一の温度調節手段（冷却媒体通路）
１４，２４  第二の温度調節手段（棒状カートリッジヒーター）
１５，２５  断熱板
１６，２６  キャビティ面とは反対側の面
３０  キャビティ
３１，３２  キャビティ面
３３  減圧流路
４０  バネ
５０  シール用パッキング
６０  真空ライン
Ｌ０  キャビティ面から第一の温度調節手段までの距離
Ｌ１  キャビティ面からキャビティ面とは反対側の面までの距離
Ｌ２  第一の温度調節手段から第二の温度調節手段までの距離
Ｖ０  金型部分の体積
Ｖ（Ｉ）  第一部分の体積
Ｖ（ＩＩ）  第二部分の体積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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