(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強繊維を熱可塑性樹脂組成物に分散した熱可塑性樹脂複合素材を上型及び下型を有する金型内で減圧しながらプレス成形する樹脂成形部材の成形方法であって、
前記金型内の下型上に前記熱可塑性樹脂複合素材を装填した後、型締めを開始する工程と、
前記型締めの進行により、前記金型の上型と下型の嵌合面に設けられたシール部材によってキャビティが閉塞された状態にあると共に、前記金型内の下型上に装填された前記熱可塑性樹脂複合素材が前記金型の上型と接触する前に、第１減圧回路によって前記キャビティ内の減圧が開始される工程と、
さらに前記型締めが進行し、前記金型内に装填された前記熱可塑性樹脂複合素材が前記金型の上型に接触した後、第２減圧回路によって前記キャビティ内の減圧を開始して前記型締めを完了させる工程と、
を有することを特徴とする樹脂成形部材の成形方法。
【請求項２】
請求項１記載の樹脂成形部材の成形方法において、
前記補強繊維は、ランダムに配向されていることを特徴とする樹脂成形部材の成形方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の樹脂成形部材の成形方法において、
前記補強繊維は、繊維長が５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下の炭素繊維を含むことを特徴とする樹脂成形部材の成形方法。
【請求項４】
相対的に接近及び離間可能に配置され、少なくとも、縦パーティングライン構造からなる上型及び下型を有する金型と、
前記金型のキャビティに接続される少なくとも２系統以上の通路を有する減圧回路と、
前記減圧回路の通路を切り換える切換弁と、
前記金型のキャビティ内の気密性を保持するシール部材と、
を備え、
前記上型と前記下型との間で前記シール部材が嵌合した後、速度制御による型締めと、その後の圧力制御による型締めとがそれぞれ遂行され、
速度制御による型締め速度は、圧力制御による型締め速度よりも高速であることを特徴とする樹脂成形部材の成形システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形部材の成形方法及び成形システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ２排出削減等の規制に対応するためには、鋼板よりも低密度で軽量化による燃費向上が期待される樹脂材料を自動車のボディ部品の一部に適用することが希求されている。なかでも、自動車ボディ部品をターゲットとした樹脂製の大型部品を比較的低圧で成形する方法として、「樹脂プレス成形方法」が知られている。その代表的な工法としては、油圧プレスマシンを用いたＳＭＣ（Sheet Molding Compound）が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。また、硬化反応を不要とする熱可塑性樹脂（PP PA）等をマトリクス樹脂とした熱可塑スタンピング材料（例えば、GMT(Glass-mat Reinforced thermoplastics)等）が存在する。
【０００３】
これらの多くは、ガラスファイバーを強化繊維としており、材料の弾性率が低いために比較的厚板で使用されることが多い。また、材料そのものの熱伝導率が低いため、プレヒート後の材料が冷めにくく、従来のＳＭＣ用油圧プレスマシンに対して、多少の型締め速度を改良して成形する必要がある。
【０００４】
このように、軽量化に対するニーズが極めて高く、なかでも炭素繊維（カーボン）を用いた熱可塑複合材料（例えば、炭素繊維強化熱可塑性樹脂（CFRTP））は、ガラスファイバーよりもさらに低密度、弾性率が高く軽量化のポテンシャルが高い。
【０００５】
しかしながら、弾性率の高いことによって軽量化を達成するためには、比較的「薄板」の状態で使用する必要がある。また、熱伝導率が高いことで冷めやすいという課題もあり、加熱溶融状態にある樹脂材料を高速で型締めしてプレス加工する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２５２０６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高速型締めプレス加工の問題点について検討する。
金型装置を高速で型締めすると金型のキャビティ内のエアが抜け切らず、結果として成形品の内部に大量のボイド（void）が残存して物性不良となる問題点がある。この問題を解決するために、例えば、横パーティングラインを有する金型構造を用いることで、エア抜けを改善することが可能である。しかしながら、横パーティングラインを有する金型構造は、キャビティの外部へ樹脂材料が流出するため、樹脂成形品の外周部にバリが発生すると共に、このバリを除去するためにトリム後工程が必要となって生産性が低下するおそれがある。
【０００８】
次に、単純に油圧プレスマシンを高速型締めに設定して動作させることは可能であるが、実際には、プレス下死点の上側の位置から油圧制御に切り替わるため、変位速度は低速下降となる。すなわち、上型が樹脂材料に接触した段階では低速下降となり、樹脂材料が比較的長時間、金型による冷却を伴った状態で賦形されるため、キャビティ形状に対応する成形品を得られないと共に、板厚が薄い成形品を得ることが困難である、という問題がある。
【０００９】
この成形性低下の問題は、溶融・軟化状態にある樹脂材料を形状凍結可能な低い金型温度によって成形されることに起因する。この金型温度は、使用される樹脂組成によって異なりが、おおむね１００〜２００℃程度である。生産性を向上させるためには、金型温度をなるべく低くして固化時間を短縮して成形サイクルを短縮することが望まれるが、下限温度については、成形品の表面外観品質等によって設定される。
【００１０】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、樹脂成形部材の成形速度を向上させることが可能な樹脂成形部材の成形方法及び成形システム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】
前記の目的を達成するために、本発明は、補強繊維を熱可塑性樹脂組成物に分散した熱可塑性樹脂複合素材を上型及び下型を有する金型内で減圧しながらプレス成形する樹脂成形部材の成形方法であって、前記金型内の下型上に前記熱可塑性樹脂複合素材を装填した後、型締めを開始する工程と、前記型締めの進行により、前記金型の上型と下型の嵌合面に設けられたシール部材によってキャビティが閉塞された状態にあると共に、前記金型内の下型上に装填された前記熱可塑性樹脂複合素材が前記金型の上型と接触する前に、第１減圧回路によって前記キャビティ内の減圧が開始される工程と、さらに前記型締めが進行し、前記金型内に装填された前記熱可塑性樹脂複合素材が前記金型の上型に接触した後、第２減圧回路によって前記キャビティ内の減圧を開始して前記型締めを完了させる工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、シール部材によってキャビティが閉塞された状態にあると共に、金型内に装填された熱可塑性樹脂複合素材が金型と接触する前、第１減圧回路によってキャビティ内の減圧が開始される。さらに、金型内に装填された熱可塑性樹脂複合素材が金型に接触した後、第２減圧回路によってキャビティ内の減圧を開始して型締めを完了させている。本発明では、このような成形工程を採用することで、炭素繊維を含有した熱可塑性樹脂組成物の流動性を高めると共に成形性を向上させることができる。この結果、本発明では、バリ等の発生を回避しながら、成形速度（プレス速度）を向上させることができる。なお、補強繊維は、ランダムに配向されていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、前記補強繊維の繊維長が、５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下の炭素繊維を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、繊維長が５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下の炭素繊維の弾性により、フトン状に大量にエアを含んだ多孔質・発泡体の状態にある熱可塑性樹脂複合素材を、金型内で好適に減圧しながらプレス成形することができる。
【００１５】
さらに、本発明は、相対的に接近及び離間可能に配置され、少なくとも、縦パーティングライン構造からなる上型及び下型を有する金型と、前記金型のキャビティに接続される少なくとも２系統以上の通路を有する減圧回路と、前記減圧回路の通路を切り換える切換弁と、前記金型のキャビティ内の気密性を保持するシール部材と、を備え、前記上型と前記下型との間で前記シール部材が嵌合した後、速度制御による型締めと、その後の圧力制御による型締めとがそれぞれ遂行され、速度制御による型締め速度は、圧力制御による型締め速度よりも高速であることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、縦パーティングライン構造からなる金型を用い、シール部材によって金型内のキャビティ内の気密性を保持することができる。また、減圧回路によって、金型のキャビティ内及び樹脂材料の内部に含有するエアを真空引きによって好適に脱気することができる。さらに、上型と下型との間でシール部材が嵌合した後、速度制御による型締めが遂行され、その後に圧力制御に型締めが遂行されることで、型締めの高速化を達成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、樹脂成形部材の成形速度を向上させることが可能な樹脂成形部材の成形方法及び成形システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る樹脂成形部材の成形方法を実施する成形プレスシステムの構造ブロック図である。
【図２】プレス装置の型締め工程を示すプロセスチャートである。
【図３】（ａ）は、第１減圧回路のみを用いた、プレス装置の上型の下降動作における時間とプレス位置との関係を示す特性図、（ｂ）は、第１減圧回路及び第２減圧回路の両方を用いた、プレス装置の上型の下降動作における時間とプレス位置との関係を示す特性図である。
【図４】（ａ）は、従来技術における金型の型締め段階を示す模式図、（ｂ）は、その型締め完了段階を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、本実施形態における金型の型締め段階を示す模式図、（ｂ）は、その型締め完了段階を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、本実施形態において、上型のプレス下降時間と、プレス位置と、プレス加圧力との関係を示す特性図、（ｂ）は、（ａ）の時刻Ｔ２からＴ３までの部分拡大特性図である。
【図７】成形条件とその結果とを、本実施形態及び比較例で比較した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る樹脂成形部材の成形方法を実施する成形プレスシステムの構造ブロック図である。
【００２０】
図１に示されるように、成形プレスシステム（成形システム）１０は、相対的に変位可能な上型１２ａ及び下型１２ｂを有するプレス装置１４と、金型平行制御装置１６と、型締め駆動装置１８と、２系統からなる第１減圧回路（減圧回路）２０ａ及び第２減圧回路（減圧回路）２０ｂとを備えて構成されている。
【００２１】
プレス装置１４は、可動型である上型１２ａと、固定型である下型１２ｂと、複数の脚部２２によって支持される支持部材２４とを備える。さらに、このプレス装置１４は、支持部材２４に懸吊され、上型１２ａを上下方向に沿って昇降可能に変位させる油圧シリンダ２６と、上型１２ａと下型１２ｂとの分割面（縦パーティング面）に装着されるリング状のシール部材（パッキン）２８とを備える。なお、本実施形態では、シール部材２８を下型１２に設けているが、これに限定されるものではなく、例えば、上型１２ａにシール部材２８を設け、あるいは、上型１２ａ及び下型１２ｂの両方にそれぞれシール部材２８を設けるようにしてもよい。
【００２２】
このシール部材２８は、下型１２ｂの上端部に位置する縮径外周面２９に装着されている。下型１２ｂの縮径外周面２９に装着されたシール部材２８は、型締め時に上型１２ａの環状内径面３１に沿って摺動することにより、シール機能が発揮される。上型１２ａの環状内径面３１がシール部材２８に嵌合することで、上型１２ａの環状凹部３３と、シール部材２８と、下型１２ｂの上端面３５との間で閉塞された環状空間部３７（図５（ａ）、図５（ｂ）参照）が形成される。この空間部３７は、後記する第２吸引通路４８ｂによって真空引きされる。なお、縦パーティング面は、上型１２ａの環状内径面３１と、下型１２ｂの縮径外周面２９とによって構成される。
【００２３】
第１減圧回路２０ａは、真空ポンプ３０と、真空タンク３２と、切換弁３４と、真空ポンプ３０と真空タンク３２とを連通させる第１連通路３６ａと、真空タンク３２と切換弁３４とを連通させる第２連通路３６ｂとを有する。第２減圧回路２０ｂは、真空ポンプ３０と、この真空ポンプ３０と切換弁３４とを直接的に連通させる連通路３８とを有する。切換弁３４は、通路４０を介して下型１２ｂに連通接続されている。
【００２４】
下型１２ｂの内部には、通路４０に連通して金型内を真空引きする吸引通路４８が形成されている。この吸引通路４８は、下型１２ｂの下部に沿って横方向に延在する第１吸引通路４８ａと、第１吸引通路４８ａから分岐し鉛直上方向に向かって立ち上がり下型１２ｂの上端面３５まで貫通する第２吸引通路４８ｂとから構成されている。
【００２５】
なお、本実施形態では、減圧回路として、第１減圧回路２０ａ及び第２減圧回路２０ｂを用いて説明しているが、これに限定されるものではなく、少なくとも２系統以上の通路を有する減圧回路を備えていればよい。
【００２６】
金型平行制御装置１６は、下型１２ｂに付設され、例えば、上型１２ａに対して下型１２ｂを平行乃至略平行に保持する図示しない複数の油圧アクチュエータ等から構成されている。
【００２７】
型締め駆動装置１８は、複数のアキュムレータ４２と、油圧ポンプ４４とを備えている。各アキュムレータ４２は、第１油圧通路４６ａを介して油圧シリンダ２６に接続されている。また、油圧ポンプ４４は、第２油圧通路４６ｂを介して油圧シリンダ２６に接続されていると共に、第３油圧通路４６ｃを介して金型平行制御装置１６に接続されている。
【００２８】
本実施形態に係る樹脂成形部材の成形方法を実施する成形プレスシステム１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
【００２９】
図２は、プレス装置の型締め工程を示すプロセスチャートである。
図２中において、横軸は、時間（sec）を、縦軸は、温度（℃）をそれぞれ示している。
なお、横軸の各時刻Ｔ０〜Ｔ４は、以下の通りである。
Ｔ０：樹脂材料（基材）が下型１２ｂに投入された段階の時刻を示している。
Ｔ１：下型１２ｂに装着されたシール部材２８が上型１２ａに嵌合し、キャビティが密封空間となった段階の時刻を示している。これ以後において、真空脱気が可能となる。
Ｔ２：上型１２ａが基材に接触した段階の時刻を示している。これ以後において、樹脂材料の温度が急速に冷却される。
Ｔ３：プレス装置１４の型締めが完了（プレス下死点まで上型１２ａが下降）した段階の時刻を示している。この段階における樹脂材料の温度は、流動停止温度以上でなければならない。すなわち、Ｔ３は、樹脂材料の流動が停止する時刻Ｔ４よりも早くなければ、所望の成形部材を得ることができないからである。
Ｔ４：樹脂材料の流動が停止した段階の時刻を示している。
また、図２中における「温度」には、時刻Ｔ０の金型への投入後の材料表面温度、時刻Ｔ４における流動停止温度等が含まれる。
【００３０】
プレス装置１４の型締め動作において、溶融・軟化状態にある樹脂材料は、時間の経過と共に冷えて固まる。この冷えて固まる時間を「流動停止温度」とすると、この流動停止温度は、樹脂材料を構成する組成によって決定される（物理的な定数：比熱、熱伝導率、密度、厚さ等）。
【００３１】
本実施形態において、熱可塑性樹脂複合材は、車両構成部材として使用するものを想定している。この車両構成部材としては、例えば、パネル部材や、サイドシル、センタピラー、フロアクロスメンバなどの主要骨格部材が挙げられる。但し、本実施形態での熱可塑性樹脂複合材の用途は、このような車両構成部材に限定されるものではない。この熱可塑性樹脂複合材は、船舶、航空機のような車両以外の移動体の構成部材のほか、例えば建築物、各種機器装置などの構成部材にも適用することができる。
【００３２】
樹脂材料である熱可塑性樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド樹脂、ポリアセタール、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、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトンなどの結晶性樹脂；ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテルなどの非結晶樹脂が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【００３３】
金型のキャビティ内に投入された樹脂材料の表面温度と型締め時間との関係については、上型１２ａが基材に接触する前の段階であるステージ１（Ｔ０→Ｔ２）と、上型１２ａが基材に接触した後の段階であるステージ２（Ｔ２→Ｔ３）との２つ段階に分けられる。
【００３４】
ステージ１における樹脂材料表面の冷却速度は、−２℃／sec程度である。これに対し、ステージ２における樹脂材料表面の冷却速度は、−２０℃／sec程度である。
【００３５】
このように、金型のキャビティ内で流動を伴った成形では、ステージ２が特に重要となる。すなわち、樹脂材料が上型１２ａに接触してから、金型の型締め完了までの時間をどれだけ短縮することができるかによって、樹脂成形部材の板厚や形状自由度が決定されるからである。
【００３６】
図３（ａ）は、第１減圧回路のみを用いた、プレス装置の上型の下降動作における時間とプレス位置との関係を示す特性図、図３（ｂ）は、第１減圧回路及び第２減圧回路の両方を用いた、プレス装置の上型の下降動作における時間とプレス位置との関係を示す特性図である。
【００３７】
従来のＳＭＣ材料やＧＭＴ材料は、金型投入段階においてその材料内部に大量のエアを含んでいないため、キャビティ内を真空引きするときの負圧がそれほど高くなかった。また、成形時において材料が冷めにくいためプレス下死点までの下降時間は、それほど速くなかった。従って、減圧回路も予め所望の負圧に保持した真空タンク３２を備えた第１減圧回路２０ａのみによって減圧することが可能であった（図３（ａ）参照）。なお、減圧回路は、一般的には、固定側である下型１２ｂに接続されている。なお、減圧開始タイミングは、上型１２ａが下型１２ｂのシール部材２８に接触して嵌合した状態（シール機能が発揮された状態）から開始される。
【００３８】
これに対し、本実施形態では、樹脂材料に炭素繊維をランダムに含んで（ランダムに配向して）いるため、樹脂材料が冷える前に短時間で型締めする必要がある。すなわち、短時間で負圧状態とする必要がある。このため、本実施形態では、図２に示されるようにステージ１の段階において第１減圧回路を駆動させる必要がある。
【００３９】
射出成形機での混練・可塑化した材料（例えば、ロングファイバープレット等）は、繊維長さが短く、金型投入段階で材料内部に大量のエアを含んでいないため、本実施形態の樹脂材料から除外されている。本実施形態では、射出機による樹脂材料可塑化・混合時間が不要となるため、高速樹脂成形が可能となり、例えば、１〜４shot／２minとすることが可能である。
【００４０】
本実施形態において対象となる樹脂材料は、金型投入段階で樹脂が溶融・軟化状態にあり、炭素繊維がランダムに分散し、且つ、繊維長が少なくとも５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下のものが含まれる。本実施形態の樹脂材料は、炭素繊維の弾性によりフトン状に大量にエアを含んだ多孔質・発泡体の状態にある。この樹脂材料は、エアを含んでいないコンポジットの状態（完成した成形品）では、樹脂材料密度が１．２５〜１．４ｇ／ｃｍ３であるのに対し、金型投入段階では、０．２５ｇ／ｃｍ３程度であり、約５倍の大量のエアを含んだ状態にあり、高い負圧による脱気が必要である。
【００４１】
この高い負圧を確保するため、本実施形態では、負圧開始タイミングにおいて、予め所望の負圧に保持した真空タンク３２を有する第１減圧回路２０ａを駆動し、一次的に金型内を真空引きする。また、負圧開始タイミングにおいて、真空タンク３２と同時に真空ポンプ３０を駆動させて、高い負圧（低真空）による脱気を行う。さらに時刻Ｔ２後において、切換弁３４によって第１減圧回路から第２減圧回路に切り換えることで、短時間で高い負圧（高真空）を得ることができる。
【００４２】
例えば、従来技術に係る特許文献１では、２つの系統からなる減圧回路を備えているが、例えば、第１減圧回路の負圧が−０．０１ＭＰａ程度と低く、その後に第２減圧回路に切り換えて高真空にすることが開示されている。ここでいう「真空圧力」とは、大気圧を零とした場合の負圧であり、いわゆるゲージ圧と呼ばれているものである。しかしながら、特許文献１では、その具体的な仕様や成形サイクル時間に対する適合性について、何ら開示乃至示唆されていない。さらに、特許文献１では、金型投入段階で樹脂が溶融・軟化状態にあり、炭素繊維がランダムに分散し、且つ、繊維長が少なくとも５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下のものが含まれる本実施形態の適用対象となる樹脂材料に対して、適合可能かどうか不明である。
【００４３】
本実施形態において、ゲージ圧を用いて説明すると、第１減圧回路２０ａの負圧は、例えば、−０．０４〜−０．０７ＭＰａ（低真空）程度とすることが好ましい。これ以下の負圧では、樹脂材料内部のエアを充分に脱気することが困難であるからである。また、これ以上の負圧とするためには、真空タンク３２の容量が２００Ｌ以上必要となり、成形サイクル間で、これだけの容量を再度−０．１ＭＰａ程度まで回復させることが困難であり、連続成形サイクルとすることができないからである。
【００４４】
また、第２減圧回路２０ｂの負圧は、−０．０７〜−０．１ＭＰａ（高真空≒絶対真空）程度とすることが好ましい。第２減圧回路２０ｂは、例えば、真空ポンプや複数の真空タンク等を備えて構成し、段階的に切り換えるようにしてもよい。その際、所望の負圧、現場スペース等に応じて適宜設定されるとよい。さらに、高真空により、溶融・軟化状態で樹脂が劣化し発生したガス成分を樹脂材料から除去することができ、材料物性の強度を向上させることができる利点がある。なお、図３（ｂ）に示されるように、本実施形態では、第１減圧回路２０ａ及び第２減圧回路２０ｂの両者を用い、且つ、第１減圧回路２０ａから第２減圧回路２０ｂへ切り換えることで、成形速度を増大させて急激に立ち下がる型締めカーブとすることができる。
【００４５】
図４（ａ）は、従来技術における金型の型締め段階を示す模式図、図４（ｂ）は、その型締め完了段階を示す模式図、図５（ａ）は、本実施形態における金型の型締め段階を示す模式図、図５（ｂ）は、その型締め完了段階を示す模式図である。
【００４６】
従来技術において、型締め完了まで継続的に金型外部へのエアを脱気する方法としては、上型と下型の分割面を型締め方向に対して交差する方向に設定した横割り（横パーティングライン）を採用するものがある。この従来技術では、型締め完了まで金型のキャビティ内と外部とが連通して大気開放状態となるため、横パーティングラインに沿って流動した樹脂材料がバリとして残存する不具合がある。また、従来技術では、例えば、樹脂材料がフトン状でその材料内部に大量のエアを含有する場合、その含有するエアを除去することが困難である。
【００４７】
これに対して本実施形態では、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように、上型１２ａと下型１２ｂとの縦分割面にシール部材２８を介装することで、金型のキャビティ内の気密性を確保し、第１減圧回路２０ａ及び第２減圧回路２０ｂの負圧作用によってエアの脱気を確実にしている。また、本実施形態では、金型の分割面を型締め方向に対して平行又は略平行な方向に設定した縦割り（縦パーティングライン）とすることで、流動した樹脂材料を金型外部へ流出させることを回避しながら迅速に型締めを完了することができる。
【００４８】
プロファイルに適合するタイミングは、ステージ１の「時刻Ｔ１」であり、縦パーティングラインの噛み合い前に上型１２ａとシール部材２８とによる嵌合状態を構成し、金型のキャビティ内を有効に真空脱気するための閉空間を確保することができる。
【００４９】
その際、第１減圧回路２０ａを駆動させることにより、金型のキャビティ内が低真空状態となり、高速脱気することができる。また、第２減圧回路２０ｂを駆動させることにより、高真空状態となり、樹脂材料の流動過程における材料内部のボイドを脱気することができる。なお、第１減圧回路２０ａと第２減圧回路２０ｂとは、図示しない制御装置から切換弁３４に対して出力される切換信号に基いて減圧回路の切り換えが遂行される。
【００５０】
図６（ａ）は、本実施形態において、上型のプレス下降時間と、プレス位置と、プレス加圧力との関係を示す特性図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の時刻Ｔ２からＴ３までの部分拡大特性図である。
【００５１】
時刻Ｔ０から時刻Ｔ１（上型１２ａがシール部材２８に嵌合する時刻）に至るまでの時間の短縮（高速化）は、プレス装置１４の構造に由来し、例えば、各アキュムレータ４２による上型１２ａの下降速度のアシストや、自重落下等による対応が可能である。この段階における型締め速度は、５００〜１５００ｍｍ／sec程度である。また、時刻Ｔ１に至る前に、上型１２ａのシール部材２８への摺動・変形負荷低減や、破損を防止するために上型１２ａの下降速度を減速する必要がある。
【００５２】
前記したように、本樹脂材料の成形においては、樹脂材料が金型に挟まれて冷却速度が速いステージ２における高速化（時間の短縮化）が重要となり、時刻Ｔ１以後の動作について説明する（図６（ａ）及び図６（ｂ）参照）。
【００５３】
時刻Ｔ１を経た後、プレス装置１４の金型（上型１２ａ、下型１２ｂ）は、縦パーティングラインの嵌合状態に到達する。縦パーティングラインは、キャビティ内に投入された樹脂材料が外部へ流出することを防止し、上型１２ａと下型１２ｂとの間には、所定のクリアランスが形成されている。このクリアランスは、例えば、０．０５ｍｍ以下に設定されており、金型の破損を防止するために時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間で、金型平行制御装置１６を用いた速度制御へ切り換えを行う必要がある。
【００５４】
従来では、時刻Ｔ２以後は、圧力制御によって制御していたが、本実施形態では、時刻Ｔ２以後においても金型平行制御装置１６による速度制御が望ましい（図２、図６（ｂ）参照）。本実施形態において、可能な限り速度制御から圧力制御への切り換えタイミングを遅延させることが、ステージ２以後の時間短縮に有効である。なぜなら、圧力制御は、金型のプレス加圧力の制御となるため、速度は「なりゆき」となり時間がかかるだけでなく、樹脂材料流動の再現性についても課題が生ずるからである。なお、速度制御による型締め速度は、圧力制御による型締め速度よりも高速であることが好ましい。図６（ｂ）に示されるように、例えば、プレス加圧力の立ち上がりを検知することで、速度制御から圧力制御に切り換えることが好ましい。
【００５５】
しかしながら、時刻Ｔ２以後も単純に速度制御で樹脂材料を加圧することは困難であり、課題も発生する。図４の部分拡大図に示されるように、時刻Ｔ２以後、樹脂材料の弾性反力により上型１２ａの下降速度は減速され、ひいては金型平行制御装置１６の速度についていけず、金型の平行状態を保持することが困難となり、例えば、金型の破損やプレス装置１２に不具合が発生するおそれがある。
【００５６】
時刻Ｔ２以後の上型１２ａの下降速度は、チャージした樹脂材料の大きさによって設定することが好ましい。
【００５７】
また、時刻Ｔ２を経過した後、切換弁３４を介して、第１減圧回路２０ａと第２減圧回路２０ｂとの切り換えを行って、金型のキャビティ内の脱気を遂行する。
【００５８】
図７は、成形条件とその結果とを、本実施形態及び比較例で比較した説明図である。
成形条件としては、プレス速度（プレス成形速度）（ｍｍ／sec）、減圧条件（第１減圧回路及び第２減圧回路の使用の有無）、成形圧力（ＭＰａ）、金型平行制御の有無をその比較対象としている。また、結果としては、成形品におけるボイドの有無、平均板厚（ｍｍ）をその比較対象としている。
【００５９】
比較例では、プレス速度が３（ｍｍ／sec）、減圧条件として第１減圧回路２０ａ及び第２減圧回路２０ｂの両方をそれぞれ使用し、成形圧力は、２０（ＭＰａ）であった。但し、比較例では、第１減圧回路２０ａを、金型の上型１２ａがキャビティ内に投入された樹脂材料と接触した後の段階で駆動している。
【００６０】
本実施形態では、プレス速度が２４．６（ｍｍ／sec）、減圧条件として第１減圧回路２０ａ及び第２減圧回路２０ｂの両方をそれぞれ使用し、成形圧力は、１０（ＭＰａ）であった。但し、本実施形態では、第１減圧回路２０ａを、金型の上型１２ａがキャビティ内に投入された樹脂材料と接触する前の段階で駆動している。
【００６１】
結果として、本実施形態及び比較例では、成形品にボイドの発生がないと共に、平均板厚が２．８５ｍｍ（比較例）、２．８ｍｍ（本実施形態）と、成形品を比較的薄肉に成形することができた点でそれぞれ共通している。
【００６２】
しかしながら、比較例では、プレス速度が３（ｍｍ／sec）で非常に遅いのに対し、本実施形態では、プレス速度が２４．６（ｍｍ／sec）と比較例に対して８倍以上の成形速度に向上させることができた。このように、本実施形態では、バリ等の発生を回避しつつ、樹脂成形部材のプレス速度（成形速度）を向上させることができた。
【符号の説明】
【００６３】
１０    成形プレスシステム（成形システム）
１２ａ  上型（金型）
１２ｂ  下型（金型）
１４    プレス装置
２０ａ  第１減圧回路（減圧回路）
２０ｂ  第２減圧回路（減圧回路）
２８    シール部材
３４    切換弁
【図１】
0006654971.tif 000002
【図２】
0006654971.tif 000003
【図３】
0006654971.tif 000004
【図４】
0006654971.tif 000005
【図５】
0006654971.tif 000006
【図６】
0006654971.tif 000007
【図７】
0006654971.tif 000008