(57)【要約】【課題】熱可塑性ＦＲＰを用いて、ボスやリブの凸形状形成を可能にしながら、加飾シートにより外装意匠面を加飾し、外観品位を損なうことがなく、加飾されたＦＲＰ成形品を提供することを目的とする。【解決手段】この加飾成形装置は、第一金型（１）と第二金型（２）で構成される金型内に、第一金型（１）側から、加飾シート（４）と、強化繊維と熱可塑性マトリクス樹脂からなる熱可塑性ＦＲＰ（５）が配置され、金型は、加熱回路（６）と冷却回路（７）と、加熱回路（６）と冷却回路（７）を制御して第一金型（１）の温度より第二金型（２）の温度を高くした状態で、熱可塑性ＦＲＰ（５）を加熱、加圧、冷却する制御部（５０）とを有していることを特徴とし、第二金型（２）側のＦＲＰ流動を、外装意匠面（３）を持つ第一金型（１）側のＦＲＰ流動よりも活発にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一金型と第二金型で構成される金型内に、前記第一金型側から、加飾シートと、強化繊維と熱可塑性マトリクス樹脂からなる熱可塑性ＦＲＰが配置され、
前記金型は、加熱回路と冷却回路と、
前記加熱回路と冷却回路を制御して前記第一金型の温度より前記第二金型の温度を高くした状態で、前記熱可塑性ＦＲＰを加熱、加圧、冷却する制御部とを有している、
熱可塑性ＦＲＰの加飾成形装置。
【請求項２】
前記第二金型のキャビティ形成部に凹部を設け、前記熱可塑性ＦＲＰによる凸形状を隆起させてボスやリブ形状を形成する、
請求項１に記載の熱可塑性ＦＲＰの加飾成形装置。
【請求項３】
加飾成形品の外装意匠面を有する前記第一金型に、微小な凸凹が形成されている、
請求項１または２に記載の熱可塑性ＦＲＰの加飾成形装置。
【請求項４】
“ 第一金型の材質の熱膨張係数” ＜ “第二金型の材質の熱膨張係数 ”である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の熱可塑性ＦＲＰの加飾成形装置。
【請求項５】
前記第一金型と前記第二金型の型締め状態の際に接地し、前記熱可塑性ＦＲＰにおける熱可塑性マトリクス樹脂の流出を防止する樹脂封止面が、“ 第一金型の第一封止面の角度 ” ＞ “ 第二金型の第二封止面の角度 ”であり、前記樹脂封止面の前記第一金型と前記第二金型のクリアランスが前記熱可塑性ＦＲＰの近傍から遠くなるにつれて大きくなる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の熱可塑性ＦＲＰの加飾成形装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の加飾成形装置により成形する熱可塑性ＦＲＰの加飾成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性ＦＲＰ成形品の加飾成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
強化繊維とマトリクス樹脂を含むＦＲＰは、比強度、比弾性率が高く、力学特性に優れることから、商品の強度向上や強度を維持したままでの薄肉化や軽量化が可能であり、特に運送機器やスポーツ分野等で採用が進んできた。ここでＦＲＰとは、Fiber Reinforced Plastics の略で、繊維強化樹脂のことである。
【０００３】
ＦＲＰは外装成形品にも用いられ、強度向上の他に意匠性向上にもニーズがあり、ＳＭＣ基材やＢＭＣ基材を加飾シートと共にプレス成形し、加熱・加圧することで加飾シートの模様をＦＲＰに転写し、エンボス調などの特殊な意匠をＦＲＰの成形品表面に表現することができる。ここで、ＳＭＣとは、Sheet Molding Compounds の略で、樹脂、充填材、その他の添加物の混合物を強化繊維に含浸させたシート状材料のことであり、ＢＭＣとは、Bulk Molding Compounds の略で、樹脂、充填材、補強材を混錬した塊状材料のことである。
【０００４】
図１４は特許文献１に記載された成形方法を示す。
この従来の成形方法は、金型が、意匠面側の成形品表面を有する上型４０と、上型４０と対をなす下型４１で形成されている。この金型を加熱した後、上型４０側から加飾シート４２、ＳＭＣ又はＢＭＣ４３の順番で金型内に配置し、プレス動作により加圧を行う。
【０００５】
これによって、ＳＭＣ又はＢＭＣ４３が金型により加熱される。ＳＭＣ又はＢＭＣ４３には熱硬化性樹脂が含浸されているため、加熱により固化し、金型形状を転写した成形品を得ることができる。加飾シート４２も金型により加熱され、加飾シート４２の印刷部が熱により成形品に転写することで、成形品を加飾することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９８３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＳＭＣ又はＢＭＣ４３を含浸させた熱硬化性樹脂は溶融粘度が低く、例えばポリウレタンの場合３Ｐａ・ｓ以下である。よって、成形時に加圧をしても、強化繊維への圧力伝播が小さく、強化繊維の流動が起きない。そのため均一な肉厚のまま形状を曲げることでシート状の形状形成は可能であるが、ボスやリブといったシート状の材料から新たに凸形状を隆起させ、肉厚の変化をもたらす様な形状を形成することができない。よって、ボスやリブ等の複雑な形状が必要なデジタル機器や家電商品等に利用する成形品へＦＲＰを適用することが困難である。
【０００８】
ボスやリブといった凸形状をシート状のＦＲＰに形成させるためには、熱可塑性樹脂を含浸させたＦＲＰを使用すれば可能である。例えばその樹脂がナイロン樹脂の場合、その粘度は１００Ｐａ・ｓ以上であり、成形時の加圧により、強化繊維に圧力が伝播し、樹脂の流動に伴い強化繊維が流動することで、ＦＲＰに凸形状を隆起させボスやリブを形成できる。
【０００９】
しかし、先行文献１の様に、加飾シート４２を金型内に配置し、プレス動作により加圧した場合には、ＦＲＰの凸形状隆起に伴い、加飾シート４２に負荷がかかり、加飾シート４２の印刷部や基材シートに破れや割れが生じ、それが成形品に転写されてしまうため、外装成形品としての外観品位を損なってしまう。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題を解決するもので、熱可塑性ＦＲＰを用いて、ボスやリブの凸形状形成を可能にしながら、加飾シートにより外装意匠面を加飾し、外観品位を損なうことがなく、加飾されたＦＲＰ成形品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】
【００１１】
本発明の熱可塑性ＦＲＰの加飾成形装置は、第一金型と第二金型で構成される金型内に、前記第一金型側から、加飾シートと、強化繊維と熱可塑性マトリクス樹脂からなる熱可塑性ＦＲＰが配置され、前記金型は、加熱回路と冷却回路と、前記加熱回路と冷却回路を制御して前記第一金型の温度より前記第二金型の温度を高くした状態で、前記熱可塑性ＦＲＰを加熱、加圧、冷却する制御部とを有している、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この構成によれば、第二金型側のＦＲＰ流動を、外装意匠面を持つ第一金型側のＦＲＰ流動よりも活発にすることができ、外観品位を損なうことなく、ＦＲＰに新たな凸形状を隆起させ、肉厚の変化をもたらす様な、ボスやリブ等の凸形状を有した成形品の外装表面を加飾することができるため、デジタル機器や家電商品等の商品の構成上、複雑形状が必要な外装成形品を熱可塑性ＦＲＰに置き換えることが可能となる。
【００１３】
そして、比強度に優れる熱可塑性ＦＲＰを使用することによって、部材の高強度化や、強度を維持したままの薄肉化や部品点数の削減ができ、商品の薄型化や軽量化が可能になる。
【００１４】
また、熱硬化性ＦＲＰと比較し、熱可塑性ＦＲＰは成形時間が短時間でプレス機等の設備が小型であるため生産性に優れており、また、熱で溶ける性質を利用することで、部材のリサイクルが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の加飾成形装置の構成図
【図２】同実施の形態における加飾シートの構成図
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の実施の形態の１における型締め工程図
【図４】同実施の形態における型開き工程の断面図
【図５】同実施の形態における突き出し工程の断面図
【図６】同実施の形態における制御部の構成を示すフローチャート
【図７】同実施の形態における別の加飾成形装置を示す断面図
【図８Ａ】本発明の実施の形態２における（ａ）加飾成形品の断面図と（ｂ）加飾成形装置の断面図
【図８Ｂ】同実施の形態における別の加飾成形装置の断面図
【図９】同実施の形態における外装成形品の要部の拡大断面図
【図１０】本発明の実施の形態３における別の加飾成形装置の断面図
【図１１】同実施の形態における微小凸凹２７の転写状態を示した拡大断面図
【図１２】本発明の実施の形態４における（ａ）型締め初期の加圧状態の加飾成形装置の断面図と（ｂ）冷却が少し進んだ保圧状態の加飾成形装置の断面図
【図１３】本発明の実施の形態５における（ａ）型締め状態の加飾成形装置の断面図と（ｂ）その要部の拡大図
【図１４】従来の加飾成形装置の要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図６は本発明の実施の形態１を示す。
【００１７】
図１は実施の形態１の加飾成形装置を示す。
金型は、成形品の外装意匠面３を有する第一金型１と、もう一方の第二金型２で構成されている。第一金型１と第二金型２はそれぞれ、キャビティ空間の近傍にカートリッジヒータ６を、カートリッジヒータ６よりもキャビティ空間から遠い位置に冷却回路７を有している。５０は制御部で、金型の型締め、型開き突き出し動作、ならびに加熱回路としてのカートリッジヒータ６と冷却回路７を制御して、第一金型１の温度と第二金型２の温度を、それぞれの設定温度に温度調節している。
【００１８】
なお、図１の状態は、第一金型１と第二金型２の間に、外装意匠面３の近傍から順に加飾シート４と熱可塑性ＦＲＰ５を配置した途中の工程を示している。
図６はこの加飾成形装置を使用した成形方法の一例を示す全体フローチャートである。このステップＳ１〜ステップＳ８の工程に従って、制御部５０による第一金型１の温度と第二金型２の温度制御を具体的に説明する。
【００１９】
ステップＳ１では、制御部５０が第一金型１と第二金型２のカートリッジヒータ６を温度制御して第一金型１と第二金型２をそれぞれの設定温度に加熱する。
ステップＳ２では、図１に示したように加飾シート４と熱可塑性ＦＲＰ５を金型に搬送し、配置する。ここで、加飾シート４はパッド１４の表面に接触するように配置し、また、熱可塑性ＦＰＲシート５は第二金型２の表面に接触するように配置する。
【００２０】
ステップＳ３では、熱可塑性ＦＲＰ５を第二金型２により加熱し、熱可塑性マトリクス樹脂が溶融することで、熱可塑性ＦＲＰ５が成形可能な状態になる。
加飾シート４の層構成と熱可塑性ＦＲＰ５の位置関係を図２に示す。
【００２１】
加飾シート４は、基材シート８と、剥離層９と、剥離層９を介して基材シート８に張り付いている転写層１０で構成されている。転写層１０は、基材シート８側からハードコート層１１、絵柄層１２、接着層１３で形成されている。
【００２２】
熱可塑性ＦＲＰ５は、例えば、連続炭素強化繊維と熱可塑性ポリウレタンで形成されている。
この場合、ステップＳ１では制御部５０が、第一金型１と第二金型２の温度を次のようにコントロールする。
【００２３】
熱可塑性ＦＲＰ５の熱可塑性ポリウレタンの融点は１９０℃であり、その温度以上に金型を加熱する必要がある。しかしながら、加飾シート４の基材シート８の材料にポリエチレンテレフタラートを用いた場合には、その耐熱温度が２１０℃であることから、それ以上に金型を加熱してしまうと、加飾シート４の機械的物性の低下による破れや、転写層１０の劣化による変色で成形品の外観品位を損なってしまう。
【００２４】
よって、第二金型２をポリエチレンテレフタラートの耐熱温度（２１０℃）以下、且つ、熱可塑性ポリウレタンの融点（１９０℃）以上である２００℃に設定し、図１の様に第二金型２の上面に熱可塑性ＦＲＰ５を配置し、加熱することで成形可能な溶融した状態にできる。また、成形時に第一金型１の外装意匠面３近傍の熱可塑性ＦＲＰ５が流動するとその摩擦抵抗により、転写層１０の流動が生じ一部が薄くなり、外観品位を損なう可能性があるため、熱可塑性ポリウレタンの荷重たわみ点温度の１８５℃以下にすることが望ましく、本願実施の形態においては第一金型１の金型温度を１７０℃に設定した、つまり第一金型１の温度を第二金型２の温度より低くコントロールする。
【００２５】
ステップＳ４では、図３（ａ）に示すように型締めを開始すると、パッド１４がスプリング１５により第一金型１へ押し付けられ、その力で加飾シート４を第一金型１とパッド１４で挟み込んでいる状態である。
【００２６】
スプリング１５の反発力により、加飾シート４をクランプする力が発生するが、完全にグリップしてしまうと、後述のプレス時に第二金型２と熱可塑性ＦＲＰ５により、加飾シート４を第一金型１に引き込む際に、引張り応力が発生し、加飾シート４の伸びによりシートの薄肉化や限界以上の伸びによる破れが生じてしまう。しかし、逆にパッド１４によるクランプが無ければ、プレス動作による引き込み時にシワが加飾シート４に発生し、そのまま成形品に転写されてしまい、外観品位を損なう恐れがある。よって、この実施の形態においてはスプリング１５による押し付け力を０．２ｋｇｆ／ｃｍ２とした。なお、図３（ａ）に示す様に、加飾シート４のプリクランプ後にエアー回路１６により、金型のキャビティ内部を吸引することで、加飾シート４を第一金型１に沿わせた後、プレス動作に移行しても良い。
【００２７】
ステップＳ５では、図３（ｂ）（ｃ）のように第一金型１と第二金型２をプレス動作により加圧し、加飾シート４と熱可塑性ＦＲＰ５を挟み込む。そして、熱可塑性ＦＲＰ５をキャビティ空間と同形状に転写し、また、加飾シート４の転写層１０が溶融した熱可塑性マトリクス樹脂と接触し、接着層１３の溶融固化により、熱可塑性ＦＲＰ５に転写され、加飾される。また、金型内部で熱可塑性ＦＲＰに十分な圧力がかかり、外装意匠面３が高品位に転写される。
【００２８】
図３（ｂ）（ｃ）を詳しく説明する。
図３（ｂ）はプレス動作により、熱可塑性ＦＲＰ５の外郭が曲げられた状態を示している。溶融した熱可塑性ＦＲＰ５の端部と第一金型１が接触し、熱可塑性ＦＲＰ５の外郭が曲げられている。外郭が曲げられたことにより、熱可塑性ＦＲＰ５と第二金型２の接触面積が徐々に増加し、さらに熱可塑性ＦＲＰ５の軟化範囲が増加、そしてさらに接触面積が増加する。その繰り返しにより熱可塑性ＦＲＰ５の溶融を促進させながら、プレス動作を続け、キャビティ空間と同一形状になるまで、プレスを行う。
【００２９】
そして、図３（ｃ）はプレス動作の下死点に到達した状態を示している。この図３（ｃ）の状態で、第一金型１と第二金型２を加圧しキャビティ内部に圧力を加えることで、金型表面が熱可塑性ＦＲＰ５に十分に転写され、高品位な外装意匠面３を得ることができる。この実施の形態においては、キャビティ内部に圧力を加えるためのプレス力を６００ｋｇｆ／ｃｍ２と設定した。また、図３（ｃ）の状態で、第一金型１と第二金型２の樹脂封止面１７が隙間なく接地し、熱可塑性マトリクス樹脂の流出を防止し、成形品のバリを抑制することができる。ここで、樹脂封止面１７は例えば３°の角度を持っており、第一金型１と第二金型２がプレス動作により合わさる前までは樹脂封止面クリアランス１８が大きく、カジリや焼きつきが発生しない様になっており、第一金型１が下死点に到達した時点で斜面同士が合わさり、樹脂を確実に封止することができる。
【００３０】
この樹脂封止面クリアランス１８は０．０３ｍｍ程度が望ましく、樹脂封止面１７には加飾シート４が挟み込まれている状態であり、加飾シート４の厚みが０．０５ｍｍであった場合には、伸び限界の厚み０．０２ｍｍを超えて薄くなってしまうと破れが生じ、また、加飾シート４と第二金型２の一部の擦れにより、転写層１０が削れてしまい、成形品が一部加飾されない問題が生じてしまう。但し、樹脂封止面クリアランス１８が大き過ぎると樹脂バリが入ってしまうため、樹脂封止面クリアランス１８を０．０３ｍｍ程度に設定している。また、前述の通り、制御部５０が第一金型１の温度を１７０℃、第二金型２の温度を２００℃に設定しているため、樹脂封止面クリアランス１８は金型の熱膨張により加熱の前後で変動する。よって、常温状態の樹脂封止面クリアランス１８は加熱工程後の熱膨張を見込んで設定する必要がある。
【００３１】
加圧が終わった時点のステップＳ６では、カートリッジヒータ６をオフにして、冷却回路７に冷却水を循環させることで第一金型１と第二金型２を冷却させることで、熱可塑性ＦＲＰ５を冷却し、熱可塑性マトリクス樹脂を冷却固化することで、熱可塑性ＦＲＰ５を固化し、金型から取り出し可能な状態にする。
【００３２】
尚、カートリッジヒータ６をオフにするタイミングは冷却回路７に冷却水を循環させた後でも良い。また、第一金型１と第二金型２のカートリッジヒータ６をオフにするタイミングを、それぞれの位置で変えることで、第一金型１、第二金型２、及び熱可塑性ＦＲＰ５の冷却速度を部分的にコントロールすることができる。よって、成形品の形状として肉厚が大きく冷却しにくい部分を先に冷却し、他の部分を後に冷却することで、成形品全体の冷却、固化の状態を均一にして、密度差を緩和することで、成形品の内部応力を抑制し、成形後の反りや歪を低減することが可能である。
【００３３】
ステップＳ７では、図４に示すように第一金型１と第二金型２を型開きする。ここで、第一金型１から加飾シート４と加飾成形品１９が離別する。また、加飾成形品１９が第二金型２に保持されていることから、加飾シート４は図２の剥離層９を境界に、基材シート８と転写層１０に分離され、加飾シート４には基材シート８のみ残される。
【００３４】
ステップＳ８では、図５に示すようにプレス機の突き出し機構により、突き出しピン２０を突き出すことで、加飾成形品１９を押し出し、第二金型２から離型させている。本工程により、加飾成形品１９は第二金型２から離別し、取り出しが可能となり、成形工程が完了する。
【００３５】
なお、図１の第一金型１と第二金型２の配置を逆にしても、同様に実施できる。具体的には、図７に示すように、成形品の外装意匠面３を有する第二金型２と、もう一方の第一金型１で成形を行う。外装意匠面３の近傍から順に熱可塑性ＦＲＰ５と加飾シート４を配置しており、プレス動作により、熱可塑性ＦＲＰ５を第一金型１と第二金型２からなるキャビティ空間と同形状に転写し、加飾成形品１９の外装意匠面３と反対側の表面を加飾シート４により加飾している。前述と同様に第一金型１の温度を第二金型２の温度より低く設定している。
【００３６】
第二金型２は外装意匠面３を有しているが、例えば熱可塑性ＦＲＰ５に透明材料を選定すれば、外装意匠面３から加飾成形品１９を見た場合に、裏面側つまり第一金型１側が見える。よって、裏面側を加飾シート４で加飾し、絵柄層が加飾成形品１９を通して見えることで、より意匠性を高め、高品位な外観を持った加飾成形品が成形可能である。また、裏面の転写層１０に例えば銀ペースト等の導電性のある材料を用いて、回路状の模様を形成すれば、成形品に電気回路を形成することが可能であり、機能性加飾の成形品を成形することができる。
【００３７】
（実施の形態２）
実施の形態１の加飾成形装置にて成形した加飾成形品１９は、第２金型３のキャビティ形成部が平坦であったが、この実施の形態２では、図８Ａ（ａ）に示すように加飾成形品１９の裏面側にボスやリブといった凸部、この実施例ではリブ１９ｂを成形する場合を説明する。
【００３８】
この場合の加飾成形装置は、図８Ａ（ｂ）に示すように、第二金型２の表面にリブ１９ｂを形成するために必要なリブ空間２１が形成されている。その他は実施の形態１と同じである。
【００３９】
リブ１９ｂを成形するためには、熱可塑性ＦＲＰ５の面積と厚みを、“ リブ１９ｂを含むキャビティ容積 ” ≦“ 熱可塑性ＦＲＰ５の体積 ”となるように決定し、それを金型内に配置する。または、図８Ｂに示した別の具体例のように、熱可塑性ＦＲＰ５に第二熱可塑性ＦＲＰ５ｂを重ね合わせて金型に配置して、第二金型２のリブ空間２１の体積を補充するために第二熱可塑性ＦＲＰ５ｂを補填することによっても実現できる。その他は実施の形態１と同じである。
【００４０】
図８Ｂの様に第二熱可塑性ＦＲＰ５ｂを重ね合わせて配置する場合には、“ リブ１９ｂを含むキャビティ容積 ” ≦“ 熱可塑性ＦＲＰ５と第二熱可塑性ＦＲＰ５ｂとの層総体積 ”となるように、熱可塑性ＦＲＰ５と熱可塑性ＦＲＰ５ｂの面積と厚みを決定する。
【００４１】
図９は、図８Ａ（ｂ）のように単数の熱可塑性ＦＲＰ５を金型に配置してプレスするか、または図８Ｂのように複数枚の熱可塑性ＦＲＰ５，５ｂを重ねて金型に配置してプレスしている状態を示している。つまり、第一金型１と加飾シート４近傍の第一マトリクス樹脂範囲２３と、第二金型２とリブ１９ｂ近傍の第二マトリクス樹脂範囲２４で構成されている。
【００４２】
また、金型の加熱により熱可塑性ＦＲＰ５、及び第二熱可塑性ＦＲＰ５ｂの熱可塑性マトリクス樹脂を溶融させるが、前述の様に、第一金型１を熱可塑性マトリクス樹脂の荷重たわみ温度以下、第二金型２を熱可塑性マトリクス樹脂の融点以上に設定しているため、“ 第一金型１の温度” ＜ “第二金型２の温度 ”となる。
【００４３】
そして、図９に示した様に、第一金型１近傍の第一マトリクス樹脂範囲２３は温度が荷重たわみ温度以下となり、著しい粘度の低下が発生せず、熱可塑性マトリクス樹脂が流動しにくい状態になっている。
【００４４】
従って、加飾シート４付近の熱可塑性ＦＲＰ５、及び第二熱可塑性ＦＲＰ５ｂの流動が抑制され、成形し加圧しても、加飾シート４を引っ張る力や、転写層の摩擦による擦れを軽減し、加飾成形品への外観の影響を緩和することができる。
【００４５】
また、第二金型２近傍の第二マトリクス樹脂範囲２４は温度を融点以上に設定しているため、粘度が低下し、熱可塑性マトリクス樹脂が流動しやすい状態になっている。従って、第二金型２に位置するリブ１９ｂに樹脂が流動する際に、第二マトリクス樹脂範囲２４の熱可塑性ＦＲＰ５、及び第二熱可塑性ＦＲＰ５ｂの流動が活発になり、リブ１９ｂを容易に形状形成することができる。また、前述の様に、第一金型１近傍の熱可塑性ＦＲＰ５、及び第二熱可塑性ＦＲＰ５ｂの流動を抑制していることから、リブ１９ｂの形状を形成しても、外観には影響を与えず、加飾成形品としての外観品位を損なうことなく、リブ１９ｂを形成可能である。
【００４６】
なお、リブ１９ｂのリブ厚み２５が、成形完了後の加飾成形品１９の厚み２６より厚くなれば、リブ１９ｂと加飾成形品厚み２６の交差する箇所において厚肉となり、プレスにより加圧した場合の圧力の伝播がしにくくなり、また、熱可塑性マトリクス樹脂の冷却が不十分になり、ヒケ状の微小な凹みが発生し、加飾成形品１９の外観品位を損なってしまう。よって、リブ１９ｂの厚み２５は、加飾成形品厚み２６以下に設定することが望ましい。
【００４７】
なお、本実施の形態では、第二金型２の形状をリブと称したが、均一な肉厚をした熱可塑性ＦＲＰ５から新たに凸形状を隆起させる形状、例えばボス等でも同様の効果を得ることができ、外観には影響を与えず、外装成形品としての外観品位を損なうことなく、第二金型２に凸形状を形成可能である。
【００４８】
（実施の形態３）
図１０と図１１は実施の形態３を示す。
この実施の形態３の加飾成形装置には、図１０に示すように第一金型１の外装意匠面３に微小凸凹２７を形成している。その他は実施の形態１、および実施の形態２と同じである。
【００４９】
このように構成したため、成形時には図１１に示すように、第一金型１の微小凸凹２７が、加飾シート４の基材フィルム８と剥離層９と転写層１０を介して、熱可塑性ＦＲＰ５に転写されている。
【００５０】
第一金型１の微小凸凹２７は、この実施の形態においては、エッチングによるシボ加工で、深さ約２０μｍの凸凹形状としたが、凸凹形状により外装意匠面３の表面積が増加し、例えば前述の様に、熱可塑性ＦＲＰ５の熱可塑性マトリクス樹脂を熱可塑性ポリウレタンとした場合、融点１９０℃の樹脂に対し、第一金型１の温度を１７０℃としているため、熱可塑性ＦＲＰ５が第一金型１の外装意匠面３に触れた瞬間から、熱可塑性ＦＲＰ５の冷却、固化が開始する。その冷却、固化において、外装意匠面３に微小凸凹２７を形成していることから、外装意匠面３が平滑な鏡面だった場合と比較し、表面積が広く、冷却、固化の効率を向上させることができる。冷却、固化が促進されれば、図９に示す第一熱可塑性マトリクス樹脂範囲２３の粘度低下を抑え、加飾シート４への負荷を軽減し、外観品位をさらに向上することができる。
【００５１】
例えば、加飾シート４の基材シート８にポリエチレンテレフタレートを使用した場合に、その熱膨張係数は２０．０×Ｅ−６（１／Ｋ）であり、金型の材質に冷間ダイス鋼（ＳＫＤ１１）を使用すれば、その熱膨張係数は１１．７×Ｅ−６（１／Ｋ）である。この場合、金型を１７０℃まで一旦加熱し、加飾シート４と熱可塑性ＦＲＰ５を成形すれば、型締めした状態で加飾シート４も約１７０℃まで加熱されている。加飾シート４は図３（ｃ）の様に、樹脂封止面１７で保持されているが、そのまま冷却工程に入れば、金型との熱収縮差により、加飾シート４はより収縮する方向へ負荷がかかる。そのため、部分的に厚みが薄くなり、加飾シート４の転写層１０に微細なムラが発生し、外観品位を損なってしまう。
【００５２】
しかし、この実施の形態３のように第一金型１に微小凸凹２７があれば、図１１の様に成形による加圧後に加飾シート４にも、微小凸凹が転写されているため、微小凸凹２７が第一金型１と加飾シート４との摩擦抵抗を向上させ、外装意匠面３の全体が、加飾シート４を保持し、熱収縮差を緩和する役割を果たす。そのため、加飾シート４の収縮した際に発生する引張り応力が軽減し、加飾シート４の転写層１０への微細なムラの発生を抑制し、外観品位を損なうことなく、加飾成形品１９を得ることができる。
【００５３】
さらに、図１１に示す通り、転写層１０と熱可塑性ＦＲＰ５の界面にも微小凸凹２７が転写されており、熱可塑性ＦＲＰ５の熱可塑性マトリクス樹脂が微小凸凹２７ｂに入り込んだ状態で固化している。よって、樹脂が無数の凸凹面で固化し保持している状態、つまり、アンカー効果が見込め、熱可塑性ＦＲＰ５と転写層１０の密着性が向上し、外装成形品として用いた場合に、転写層１０を剥がれにくくすることができる。
【００５４】
（実施の形態４）
この実施の形態４では、上記の各実施の形態における第一金型１と第二金型２の熱膨張係数について詳しく説明する。
【００５５】
図１２（ａ）は第一金型１と第二金型２の型締め初期の加圧状態を示す。図１２（ｂ）は第一金型１が下死点に達して、第一金型１と第二金型２の冷却が少し進んだ保圧状態を示している。
【００５６】
実施の形態１から３の第一金型１と第二金型２の材質の特性は、“ 第一金型１の熱膨張係数” ＜ “第二金型２の熱膨張係数 ”の関係となっている。そのため、図１２（ｂ）の状態の第二金型２は、冷却に伴う熱収縮によって図１２（ａ）の状態の第二金型２に比べて小さくなっている。よって、樹脂封止面クリアランス１８が大きくなる方へ変動するが、プレス動作により、第一金型１と第二金型２は常に締められており、第二金型２は徐々に第一金型１側へ押し付けられる。それによって、キャビティ空間２８も徐々に小さくなり、キャビティ内部の圧力が徐々に上がり、熱可塑性ＦＲＰ５がキャビティ内部にある場合は十分な転写が可能になる。
【００５７】
本構成により、樹脂封止面１７が封止されたまま、徐々にキャビティ内圧を向上することが可能になり、樹脂バリを抑制しながら、十分な圧力を上げることで、バリの少ない、高品位な加飾成形品を得ることができる。
【００５８】
（実施の形態５）
この実施の形態５では、上記の各実施の形態における樹脂封止面１７における第一金型１の第一封止面の角度と、第二金型２の第二封止面の角度について詳しく説明する。
【００５９】
成形過程において、加飾シート４の転写層と第二金型２が接触することによる、転写層の擦れや、加飾シート４の基材シートを挟み込むことによる破れ等により、加飾成形品の外観品質が悪化することが懸念される。しかしながら、樹脂封止面クリアランス１８（図１２）を広げれば、バリによる、外観品位の低下やバリ取り等の２次加工作業が必要になってしまう。
【００６０】
そこでこの実施の形態５では、キャビティ空間２８近傍では前記実施の形態１に記載の通り、樹脂封止面クリアランス１８を０．０３ｍｍと設定し、キャビティ空間２８から遠ざかるにつれて樹脂封止面クリアランス１８が広がり、加飾シート４を挟み込まないように設定することで、転写層の擦れや、加飾シート４の基材シートの破れを緩和し、外観品位を損なわない状態での成形を可能にした。
【００６１】
図１３（ｂ）は図１３（ａ）における樹脂封止面１７の拡大を示している。
第一金型１と第二金型２の型締め状態の際に接地し、熱可塑性ＦＲＰ５における熱可塑性マトリクス樹脂の流出を防止する樹脂封止面１７は、第一金型１の第一封止面１ｂと第二金型２の第二封止面２ｂとで構成されている。
【００６２】
型締め、及び型開き方向と第一封止面１ｂとのなす角度を第一封止面角度２９とし、型締め、及び型開き方向と第二封止面２ｂとのなす角度を第二封止面角度３０とする。第一封止面角度２９は、第二封止面角度３０よりも大きく、キャビティ空間２８の近傍から第一封止面クリアランス３１と第二封止面クリアランス３２と位置しており、樹脂封止面１７のクリアランスが熱可塑性ＦＲＰ５の近傍から遠くなるにつれて徐々に広がって大きくなっている。
【００６３】
このように、“ 第一封止面角度２９” ＞ “第二封止面角度３０ ”とし、第一金型１と第二金型２の型締めによる加飾シート４の挟み込みを緩和する事で、転写層の擦れや、加飾シート４の基材シートの破れを抑制しながら、成形によるバリを抑制する事ができ、外装成形品としての外観品位を損なうことなく高品位な加飾成形品を得ることができる。
【００６４】
なお、上記の各実施の形態は、ほんの一例であって、各種の変形が可能である。本発明による成形金型とその成形方法を応用すれば、熱可塑性ＦＲＰを用いた外装成形品において、外観品位を損なうことなく、多様な加飾成形品を生産することが可能である。例えば、実施の形態１から５で示した金型構成によれば、生産性が良く外観品位の良好な熱可塑性ＦＲＰの加飾成形品を成形でき、リブ等の複雑な形状を形成可能であることから、様々な商品の部材へ採用が期待できる。
【００６５】
また、実施の形態１から５は同時に実施できる。
上述の様に本発明は加飾シートを片面に配置した熱可塑性ＦＲＰの加飾成形品において、成形時に加飾シートを配置した側の熱可塑性ＦＲＰの熱可塑性マトリクス樹脂の流動を、加飾シートを配置していない側の熱可塑性ＦＲＰの熱可塑性マトリクス樹脂の流動より小さくしている。具体的には加飾シートに近い第一金型のキャビティの温度を熱可塑性マトリクス樹脂の荷重たわみ温度より低く、また第二金型のキャビティの温度より低くしている。これにより、外観品位を損なうことなく、ＦＲＰに新たな凸形状を隆起させ、肉厚の変化をもたらす様な、ボスやリブ等の凸形状を有した成形品の外装表面を加飾することが実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、運送機器やモバイル、ウエアラブル機器等における外装部品の中でも、特に、薄肉軽量化が必要な成形品の実現に寄与する。
【符号の説明】
【００６７】
１    第一金型
１ｂ    第一金型１の第一封止面
２    第二金型
２ｂ    第二金型２の第二封止面
３    外装意匠面
４    加飾シート
５    熱可塑性ＦＲＰ
５ｂ    第二熱可塑性ＦＲＰ
６    カートリッジヒータ
７    冷却回路
８    基材シート
９    剥離層
１０   転写層
１１   ハードコート層
１２    絵柄層
１３    接着層
１４    パッド
１５    スプリング
１６    エアー回路
１７    樹脂封止面
１８    樹脂封止面クリアランス
１９    加飾成形品
１９ｂ    リブ
２０    突き出しピン
２１    リブ空間
２３    第一マトリクス樹脂範囲
２４    第二マトリクス樹脂範囲
２５    リブ厚み
２６    加飾成形品厚み
２７    微小凸凹
２８    キャビティ空間
２９    第一封止面角度
３０    第二封止面角度
３１    第一封止面クリアランス
３２    第二封止面クリアランス
５０    制御部
【図６】
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【図１４】
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【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７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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