(57)【要約】【課題】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さらに向上させて、成形後に良好な外観特性を得ながら、深く成形する。【解決手段】絞り成形金型のダイには、成形角孔の周辺部のうちの各角部に成形方向に沿って配置された垂直ヒータと、垂直ヒータよりも外周側で前記周辺部のうちの各辺部に水平方向に沿って配置されたダイ側水平ヒータとが内蔵されており、ブランクホルダーには、貫通角孔の周辺部のうちの各辺部の少なくとも長辺部に水平方向に沿って配置されたホルダー側水平ヒータが内蔵されており、複数の垂直ヒータ、ダイ側水平ヒータ及びホルダー側水平ヒータは、それぞれ独立して温度調整が可能に設けられている。【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積層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矩形状の角型成形品に深絞り成形するための絞り成形金型であって、
前記角型成形品の底面と略同形状の成形角孔を有するダイと、
前記成形角孔と略同形状の貫通角孔を有して前記ダイ表面との間で前記ブランク材を押さえるブランクホルダーと、
前記成形角孔及び前記貫通角孔に挿通されて前記ブランク材を絞り成形する角柱状のパンチとを備え、
前記ダイには、
前記成形角孔の周辺部のうちの各角部に成形方向に沿って配置された垂直ヒータと、
前記垂直ヒータよりも外周側で前記周辺部のうちの各辺部に水平方向に沿って配置されたダイ側水平ヒータとが内蔵されており、
前記ブランクホルダーには、
前記貫通角孔の周辺部のうちの各辺部の少なくとも長辺部に前記水平方向に沿って配置されたホルダー側水平ヒータが内蔵されており、
複数の前記垂直ヒータ、前記ダイ側水平ヒータ及び前記ホルダー側水平ヒータは、それぞれ独立して温度調整が可能に設けられていることを特徴とする絞り成形金型。
【請求項２】
前記ホルダー側水平ヒータは、前記ダイ側水平ヒーターに対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の絞り成形金型。
【請求項３】
前記ダイのプレス機本体との取付面に、断熱材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の絞り成形金型。
【請求項４】
発泡倍率が１．５倍以上１０倍以下の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厚さ１ｍｍ以上１０ｍｍ以下のアルミニウム樹脂複合積層板からなるブランク材を、深さ１０ｍｍ以上の角型成形品に深絞り成形するためのプレス成形方法であって、
請求項１から３のいずれか一項に記載の前記絞り成形金型を用いて、前記ブランク材の外周部を前記ダイと前記ブランクホルダーとの間に挟持した状態で前記ブランク材を移動させて前記ダイと前記パンチとの間で絞り成形を行う成形工程を有し、
前記成形工程において、前記ブランク材の成形開始前に、
前記成形角孔の前記辺部の温度と前記角部の温度とを、前記発泡合成樹脂層の耐熱温度よりも低い温度で、かつ前記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、
前記成形角孔の前記角部の平均温度を、前記成形角孔の前記辺部の平均温度よりも５℃以上高い温度に加熱しておくことを特徴とするプレス成形方法。
【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絞り成形金型及び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、前記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さらに向上させて、成形後に良好な外観特性を得ながら、深く成形することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の絞り成形金型は、発泡合成樹脂層の両面にアルミニウム板材が積層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矩形状の角型成形品に深絞り成形するための絞り成形金型であって、前記角型成形品の底面と略同形状の成形角孔を有するダイと、前記成形角孔と略同形状の貫通角孔を有して前記ダイ表面との間で前記ブランク材を押さえるブランクホルダーと、前記成形角孔及び前記貫通角孔に挿通されて前記ブランク材を絞り成形する角柱状のパンチとを備え、前記ダイには、前記成形角孔の周辺部のうちの各角部に成形方向に沿って配置された垂直ヒータと、前記垂直ヒータよりも外周側で前記周辺部のうちの各辺部に水平方向に沿って配置されたダイ側水平ヒータとが内蔵されており、前記ブランクホルダーには、前記貫通角孔の周辺部のうちの各辺部の少なくとも長辺部に前記水平方向に沿って配置されたホルダー側水平ヒータが内蔵されており、複数の前記垂直ヒータ、前記ダイ側水平ヒータ及び前記ホルダー側水平ヒータは、それぞれ独立して温度調整が可能に設けられている。
【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、角型成形品においては、角部が最も難成形となっており、加工条件次第では、発泡合成樹脂自体が加圧力により変形・収縮して、この影響をアルミニウム板材が受けることから、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を考慮して成形を行わなければならず、加工工程が煩雑になっている。
この点、本発明の絞り成形金型においては、ダイとブランクホルダーとに配置された複数のヒータの配置を適正化しているので、ブランク材の加熱温度管理を成形部ごとに適切な温度で行える。なお、成形角孔の内周部側と外周部側との温度差が大きすぎると、変形能差が大きくなりすぎて、しわやしわによる割れが生じるおそれがあるが、難成形とされる角部を成形するダイの成形角孔の角部には垂直ヒータを配置し、さらにその垂直ヒータよりも外周側に成形角孔の辺部に沿ってダイ側水平ヒータを配置するとともに、ブランクホルダーにもホルダー側水平ヒータを配置することで、他の部分よりも成形角孔の角部の温度を高く調整することができるとともに、成形角孔の内周側と外周側との温度差を小さくして角部を除く周辺部を均一に加熱することができる。
このように、適正化されたヒータ配置により、成形角孔の内周側と外周側との温度差を小さくしながらも、成形部ごとに適正な温度に制御でき、アルミニウム樹脂複合積層板のブランク板に対し、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。したがって、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させることができ、良好な外観特性を得ながら、深く成形できる。
【００１１】
本発明の絞り成形金型において、前記ホルダー側水平ヒータは、前記ダイ側水平ヒーターに対向する位置に配置されているとよい。
【００１２】
このように、ホルダー側水平ヒータをダイ側水平ヒータを対向する位置に配置することで、ブランク材を両面側から効率的に加熱することができる。したがって、各ヒータの配置による温度分布でブランク材を速やかに加熱でき、高精度な温度管理を行うことができる。
【００１３】
本発明の絞り成形金型において、前記ダイのプレス機本体との取付面に、断熱材が設けられているとよい。
【００１４】
ダイの取付面に断熱材を設けておくことで、プレス機本体にダイやブランクホルダーの熱が伝わることを防止できるので、ダイやブランクホルダーの温度低下を防止でき、ダイ及びブランクホルダーの高精度な温度管理が可能になる。
【００１５】
本発明のプレス成形方法は、発泡倍率が１．５倍以上１０倍以下の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厚さ１ｍｍ以上１０ｍｍ以下のアルミニウム樹脂複合積層板からなるブランク材を、深さ１０ｍｍ以上の角型成形品に深絞り成形するためのプレス成形方法であって、前記絞り成形金型を用いて、前記ブランク材の外周部を前記ダイと前記ブランクホルダーとの間に挟持した状態で前記ブランク材を移動させて前記ダイと前記パンチとの間で絞り成形を行う成形工程を有し、前記成形工程において、前記ブランク材の成形開始前に、前記成形角孔の前記辺部の温度と前記角部の温度とを、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、前記成形角孔の前記角部の平均温度を、前記成形角孔の前記辺部の平均温度よりも５℃以上高い温度に加熱しておく。
【００１６】
このプレス成形方法では、上記の絞り成形金型を用いることで、ダイ及びブランクホルダーに内蔵された各ヒータにより、ブランク材の加熱温度管理を成形部ごとに適切な温度に制御しながら絞り成形を施すことができる。
この場合、成形角孔の角部に配置された垂直ヒータにより、周辺部の他の部分よりも成形角孔の角部の温度を高く調整することができるとともに、垂直ヒータよりも外周側に配置されたダイ側水平ヒータにより、成形角孔の内周側と外周側との温度差を小さくしながらも、角部を除く周辺部を均一に加熱することができる。つまり、本発明のプレス成形方法のように、成形角孔の辺部の温度と角部の温度とを、ブランク材の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℃以下とする温度で加熱し、成形角孔の角部の平均温度を、成形角孔の辺部の平均温度よりも５℃以上高い温度に加熱することが可能となり、成形角孔の内周側と外周側との温度差を小さくしながらも、成形部ごとに適正な温度に制御でき、アルミニウム樹脂複合積層板のブランク板に対し、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した高温域での温度制御が実現でき、安定した温間成形を行うことができる。
したがって、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させることができ、良好な外観特性を得ながら、深く成形できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ブランク材の成形部ごとに適正な温度管理を行えるので、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さらに向上させることができ、成形後に良好な外観特性を得ながら、深く成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の絞り成形金型を示す模式断面図である。
【図２】図１の絞り成形金型を構成するダイを示す斜視図である。
【図３】図２に示すダイの平面図である。
【図４】図１の絞り成形金型を構成するブランクホルダーを示す斜視図である。
【図５】図４に示すブランクホルダーの平面図である。
【図６】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７】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８】その他の実施形態のヒータ配置を説明するダイの模式図である。
【図９】その他の実施形態のヒータ配置を説明するブランクホルダーの模式図である。
【図１０】その他の実施形態のヒータ配置を説明するブランクホルダーの模式図である。
【図１１】実施例の絞り成形金型におけるヒータ配置を説明する模式図であり、（ａ）がダイ、（ｂ）がブランクホルダーを示すものである。
【図１２】比較例の絞り成形金型におけるヒータ配置を説明する模式図であり、（ａ）がダイ、（ｂ）がブランクホルダーを示すものである。
【図１３】比較例の絞り成形金型におけるヒータ配置を説明する模式図であり、（ａ）がダイ、（ｂ）がブランクホルダーを示すものである。
【図１４】比較例の絞り成形金型におけるヒータ配置を説明する模式図であり、（ａ）がダイ、（ｂ）がブランクホルダーを示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るアルミニウム樹脂複合積層板の絞り成形金型及びプレス成形方法の実施形態を説明する。
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より成形される角型成形品６０は、図７に示すように、全体が矩形状に形成されたものである。具体的には、角型成形品６０は、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、（通常、外面側）が凸面となり、他方（内面側）が凹面となっている。
【００２０】
＜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６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。角型成形品６０における凸面となる側のアルミニウム板材１１を外面側、三次元成形品における凹面となる側のアルミニウム板材１２を内面側とする。
【００２１】
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。
【００２２】
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を１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とし、両面のアルミニウム板材１１、１２の厚さを、０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下とするとよく、内面側のアルミニウム板材１２が、外面側のアルミニウム板材１１よりも薄いとよい。
【００２３】
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。
【００２４】
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）、ポリアミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＦ）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１２０℃前後である。また、荷重たわみ温度は６０℃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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、発泡合成樹脂層１３は、厚さが１．８ｍｍ以上９．８ｍｍ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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
＜絞り成形金型の構成＞
本発明のプレス成形方法においては、例えば図１〜図３に示すように、本発明が適用される絞り成形金型１０１を用いる。絞り成形金型１０１は、図１に示すように、成形される角型成形品６０の底部６１の底面と略同形状の成形角孔２１を有するダイ２０と、ダイ２０の成形角孔２１と略同形状の貫通角孔３１を有してダイ２０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３０と、成形角孔２１及び貫通角孔３１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の底部を絞ることが可能な角柱状のパンチ４０とを備える。
【００２９】
ダイ２０とブランクホルダー３０には、図２〜図４に示すように、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２２，２３Ｓ，２３Ｌ，３３Ｓ，３３Ｌが内蔵されている。ダイ２０には、成形角孔２１の周辺部のうちの各角部に成形方向に沿って配置された４個の垂直ヒータ２２が内蔵され、またこれらの４個の垂直ヒータ２２よりも外周側に、成形角孔２１の周辺部のうちの各辺部（長辺部及び短辺部）に水平方向に沿って配置された４個のダイ側水平ヒータ２３Ｓ，２３Ｌが内蔵されている。なお、成形角孔２１の長辺部に水平方向に沿って配置されるダイ側水平ヒータを符号２３Ｌで、成形角孔２１の短辺部に水平方向に沿って配置されるダイ側水平ヒータを符号２３Ｓで表している。そして、成形角孔２１の各辺部に沿って配置されるダイ側水平ヒータ２３Ｓ，２３Ｌのそれぞれが深さ方向の上下に重なることがないように、ダイ２０の各側面部から１個ずつ挿入された配置とされている。
【００３０】
ブランクホルダー３０には、それぞれのダイ側水平ヒータ２３Ｓ，２３Ｌに対向する位置に、貫通角孔３１の周辺部のうちの各辺部（長辺部及び短辺部）に水平方向に沿って配置されたホルダー側水平ヒータ３３Ｓ，３３Ｌが内蔵されている。図４及び図５では、貫通角孔３１の長辺部に水平方向に沿って配置されるホルダー側水平ヒータを符号３３Ｌで表しており、この貫通角孔３１の長辺部に沿って配置されるホルダー側水平ヒータ３３Ｌが、ダイ側水平ヒータ２３Ｌに対向して配置されている。また、図４及び図５では、貫通角孔３１の短辺部に水平方向に沿って配置されるホルダー側水平ヒータを符号３３Ｓで表しており、この貫通角孔３１の短辺部に沿って配置されるホルダー側水平ヒータ３３Ｓが、ダイ側水平ヒータ２３Ｓに対向して配置されている。
そして、これらの垂直ヒータ２２、ダイ側水平ヒータ２３Ｓ，２３Ｌ及びホルダー側水平ヒータ３３Ｓ，３３Ｌは、それぞれ独立して温度調整が可能に設けられている。
【００３１】
なお、ダイ２０及びブランクホルダー３０には、各ヒータ２２，２３Ｓ，２３Ｌ，３３Ｓ，３３Ｌを埋め込むための取付孔が形成されており、これらの取付孔に各ヒータを埋め込むことにより、各ヒータ２２，２３Ｓ，２３Ｌ，３３Ｓ，３３Ｌがダイ２０及びブランクホルダー３０の内部に収容され、各ヒータ２２，２３Ｓ，２３Ｌ，３３Ｓ，３３Ｌがダイ２０又はブランクホルダー３０と一体に設けられている。なお、垂直ヒータ２２の取付孔には、ダイ２０の側面部に向かって延びる配線溝２４が接続されており、ダイ２０の内側に配置される垂直ヒータ２２の配線を配線溝２４を介して外部に取り出せるようになっている。
【００３２】
また、ダイ２０及びブランクホルダー３０には、温度センサ２８が内蔵されている。なお、本実施形態の絞り成形金型１０１においては、１個の温度センサ２８のみを表示し、後は省略している。温度センサ２８は、例えば先端が棒状に設けられる熱電対タイプとされ、ヒータ２２，２３Ｓ，２３Ｌ，３３Ｓ，３３Ｌと同様に、ダイ２０及びブランクホルダー３０に設けられた取付孔に埋め込むことにより、ダイ２０又はブランクホルダー３０に一体に設けられている。
さらに、ダイ２０のプレス機本体１０２との取付面には、断熱材２９が設けられている。断熱材２９により、プレス機本体１０２にダイ２０やブランクホルダー３０の熱が伝わることを防止できるので、ダイ２０やブランクホルダー３０の温度低下を防止できる。
【００３３】
なお、ブランクホルダー３０には、ブランクホルダー３０の本体部分を上下移動自在に支持するガイドロッド（図示略）を挿通するガイド孔３８が設けられるとともに、図示は省略するが、ブランクホルダー３０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。
【００３４】
このように、絞り成形金型１０１では、角型成形品６０の角部６２を成形するダイ２０の成形角孔２１の角部には垂直ヒータ２２を配置し、さらにその垂直ヒータ２２よりも外周側に成形角孔２１の各辺部に沿ってダイ側水平ヒータ２３Ｓ，２３Ｌを配置するとともに、ブランクホルダー３０にもダイ側水平ヒータ２３Ｓ，２３Ｌに対向する位置にホルダー側水平ヒータ３３Ｓ，３３Ｌを配置することで、他の部分よりも成形角孔２１の角部の温度を高く調整することができるとともに、成形角孔２１の内周側と外周側との温度差を小さくして角部を除く周辺部を均一に加熱することができるようになっている。そして、ダイ２０とブランクホルダー３０との間でブランク材１０の周辺部を挟持することにより、ブランク材１０の周辺部を、各ヒータ２２，２３Ｓ，２３Ｌ，３３Ｓ，３３Ｌの配置による温度分布で速やかに加熱できるようになっている。また、独立して温度調整が可能な各ヒータ２２，２３Ｓ，２３Ｌ，３３Ｓ，３３Ｌと各温度センサ２８とにより、ダイ２０とブランクホルダー３０との温度管理を高精度で行えるので、ブランク材１０を所定の温度分布で効率良く加熱できる。さらに、断熱材２９により、ダイ２０やブランクホルダー３０の温度低下を防止できるので、ダイ２０及びブランクホルダー３０の高精度な温度管理が可能になっている。
【００３５】
＜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、このように構成される絞り成形金型１０１を用いて、以下に説明する成形工程を経て、ブランク材１０に深絞り成形を施す。
【００３６】
成形工程では、ブランク材１０の外周部（周辺部）を、ダイ２０とブランクホルダー３０との間で押さえて挟持した状態でブランク材１０を移動させ、パンチ４０をブランクホルダー３０の貫通角孔３１及びダイ２０の成形角孔２１に挿通し、ダイ２０とパンチ４０との間でブランク材１０に絞り成形を施す。
この際、ブランク材１０の成形開始前に、ダイ２０及びブランクホルダー３０に設けられた各ヒータ２２，２３Ｓ，２３Ｌ，３３Ｓ，３３Ｌを加熱し、ダイ２０の成形角孔２１の各辺部（長辺部及び短辺部）の温度と角部（コーナー部）の温度とを、ブランク材１０の発泡合成樹脂層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しておくとともに、ダイ２０の成形角孔２１の角部の平均温度を、その成形角孔２１の各辺部の平均温度よりも５℃以上高い温度に加熱しておく。このように、ダイ２０とブランクホルダー３０とは予め加温されているので、ブランク材１０の外周部がダイ２０とブランクホルダー３０との間に挟まれることにより、これらダイ２０及びブランクホルダー３０の温度分布と同様の温度分布をもってブランク材１０の外周部も速やかに加熱される。すなわち、成形角孔２１の角部に対応する部分のブランク材１０の温度が他の部分よりも高く加熱されるとともに、その角部を除く周辺部に対応する部分が成形角孔２１の内周側と外周側との温度差を小さくしながらも均一に加熱される。
【００３７】
そして、これらダイ２０ブランクホルダー３０との間に挟まれたブランク材１０の外周部が成形角孔２１の周辺部の温度と同じ温度まで加熱された時点で、ブランク材１０の外周部をダイ２０とブランクホルダー３０との間に挟持した状態で、ブランク材１０を下降移動させて、ダイ２０とパンチ４０との間でブランク材１０に絞り成形を施して、図７に示す角型成形品６０を成形する。
このように、難成形とされる角型成形品６０の角部６２が成形される際には、成形角孔２１の周辺部に対応するブランク材１０の外周部は、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、さらにその中でも難成形とされる角部６２の成形部分にあっては、他の周辺部よりも高い温度に加熱されている。つまり、ブランク材１０は成形部ごとに適正な温度に制御されているので、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。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態のプレス成形方法では、最適化されたヒータ配置の絞り成形金型１０１を用いることで、ダイ２０及びブランクホルダー３０に内蔵された各ヒータ２２，２３Ｓ，２３Ｌ，３３Ｓ，３３Ｌにより、ブランク材１０の加熱温度管理を成形部ごとに適切な温度に制御しながら絞り成形を施すことができるので、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さらに向上させることができ、成形後に良好な外観特性を得ながら、角型成形品を深く成形することができる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施形態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、成形角孔２１の各辺部（長辺部及び短辺部）に沿って配置されるダイ側水平ヒータ２３Ｓ，２３Ｌのそれぞれが深さ方向の上下に重なることがないように、ダイ２０の各側面部から１個ずつヒータを挿入する構成としていたが、図８に示すダイ２５のように、対向する側面部のうちの一方側から２個のヒータを挿入する構成として、成形角孔２１の長辺部に沿って配置されるダイ側水平ヒータ２３Ｌと短辺部に沿って配置されるダイ側水平ヒータ２３Ｓとの一部を重ねて配置してもよい。この場合、２個のヒータの配線を一方側にまとめることができるので、配線の取り回しを簡素化できる。
【００４０】
また、絞り成形金型１０１では、ブランクホルダー３０の貫通角孔３１の各辺部に沿って、４個のホルダー側水平ヒータ３３Ｓ，３３Ｌを内蔵する構成としていたが、図９及び図１０に示すブランクホルダー３５，３６ように、少なくとも貫通角孔３１の長辺部に沿って配置される２個のホルダー側水平ヒータ３３Ｌを設けておけばよい。長辺部にのみホルダー側水平ヒータ３３Ｌを設ける構成であっても、ダイ２０に内蔵された垂直ヒータ２２及びダイ側水平ヒータ２３Ｓ，２３Ｌと組み合わされることにより、成形角孔２１の周辺部に対応するブランク材１０の周辺部を、温度差を小さくして均一に加熱することができる。なお、絞り成形金型１０１のように、貫通角孔３１の長辺部に沿って配置されるホルダー側水平ヒータ３３Ｌに加えて、貫通角孔３１の短辺部に沿って配置されるホルダー側水平ヒータ３３Ｓを組み合わせることで、さらに高精度の温度管理が可能となるので、温度差（バラツキ）をより小さくできる。
【実施例】
【００４１】
ブランク材として、引張強さが４０ＭＰａ、耐力が２５ＭＰａ、伸びが１７．２％の厚み３．５ｍｍのアルミニウム樹脂複合積層板を用いて、本実施形態のプレス成形方法により、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。
【００４２】
そして、プレス用金型を予め表１に示す加熱温度分布に加温しておき、角筒絞り容器（角型成形品）の成形を行った。
表１の「水平ヒータ配置」が「Ａ」とされるプレス用金型においては、図１１（ａ）に示すように、ダイ側水平ヒータ２３Ｓ，２３Ｌを、深さ方向に重ねることなくダイ２０Ａの各側面から各辺部に沿って水平方向に配置し、また図１１（ｂ）に示すように、ホルダー側水平ヒータ３３Ｓ，３３Ｌを、ダイ側水平ヒータ２３Ｓ，２３Ｌに対向させて配置した。
また、表１の「水平ヒータ配置」が「Ｂ」とされる絞り成形金型においては、図１２（ａ）に示すように、成形角孔２１の短辺部に沿って水平方向に配置されるダイ側水平ヒータ２３Ｓのみを配置し、また図１２（ｂ）に示すように、ブランクホルダー３０Ｂ側もホルダー側水平ヒータ３３Ｓのみを、ダイ側水平ヒータ２３Ｓに対向させて配置した。
【００４３】
さらに、表１の「水平ヒータ配置」が「Ｃ」とされる絞り成形金型においては、図１３（ａ）に示すように、成形角孔２１の長辺部の一方のみに沿って水平方向に配置されるダイ側水平ヒータ２３Ｌと、短辺部の双方に沿って水平方向に配置されるダイ側水平ヒータ２３Ｓとを配置し、また図１３（ｂ）に示すように、ブランクホルダー３０Ｃ側にもダイ側水平ヒータ２３Ｓ，２３Ｌに対向する位置に、ホルダー側水平ヒータ３３Ｓ，３３Ｌを配置した。
また、表１の「水平ヒータ配置」が「Ｄ」とされる絞り成形金型においては、図１４（ａ）に示すように、成形角孔２１の角部から対角線上に沿って、成形角孔２１から離れる方向に延びるダイ側水平ヒータ２３Ｄを配置し、また図１４（ｂ）に示すように、ブランクホルダー３０Ｄ側にもダイ側水平ヒータ２３Ｄに対向する位置に、ホルダー側水平ヒータ３３Ｄを配置した。
また、表１の「断熱材」が「有り」とされる絞り成形金型においては、断熱材としてセラミックファイバーとムライト粉末および結合剤からなる厚さ２０ｍｍのセラミックボードを使用した。
【００４４】
なお、垂直ヒータ２２は、設定温度１２０℃で加熱を行い、ダイ側水平ヒータ２３Ｓ，２３Ｌ，２３Ｄとホルダー側水平ヒータ３３Ｓ，３３Ｌ，３３Ｄとは設定温度１２５℃で加熱を行った。
表１のＤ１〜Ｄ４は、図１１〜図１４に鎖線の丸印で示すように、それぞれダイ２０Ａ〜２０Ｄにおける成形角孔２１の各四辺の中間位置（中央）で、かつ深さ方向の中間位置（中央）の、成形角孔２１の内側表面から５ｍｍ外側のダイ２０Ａ〜２０Ｄ内部の点Ｄ１〜Ｄ４に熱電対の先端が配置されるように設置して、それらの位置（Ｄ１〜Ｄ４）の温度（℃）を測定した値である。また、表１のＣ１〜Ｃ４は、図１１〜図１４に鎖線のバツ印で示すように、それぞれダイ２０Ａ〜２０Ｄにおける成形角孔２１の各四隅（角部）において、成形角孔２１の最深部から、さらに５ｍｍ深い位置のダイ２０Ａ〜２０Ｄ内部の点Ｃ１〜Ｃ４に熱電対の先端が配置されるように設置して、それらの位置（Ｃ１〜Ｃ４）の温度（℃）を測定した値である。
【００４５】
また、表１の「樹脂耐熱温度との差」は、アルミニウム樹脂複合積層板を構成する発泡合成樹脂層の耐熱温度（１４０℃）から各測定位置の温度Ｄ１〜Ｄ４、Ｃ１〜Ｃ４を引いた差分を算出し、各差分のうちの最小値を「最小」に、最大値を「最大」として記載した。そして、表１の「Ｃ平均−Ｄ平均」は、辺部測定温度Ｃ１〜Ｃ４の平均温度から角部測定温度Ｄ１〜Ｄ４の平均温度を引いた差分を算出したものである。
【００４６】
そして、このようにして得られた角筒絞り容器について、外観を観察した。結果を表２に示す。なお、表２のＮｏ．７及びＮｏ．９の「成形品の偏り」とは、ブランク材の加工性が位置によって変わることで、方向によって材料変形量が異なり、加工後の形状に不均一性が生ずることを示している。
【００４７】
【表１】
2017222069.tif 000003
【００４８】
【表２】
2017222069.tif 000004
【００４９】
表２からわかるように、ヒータの配置を最適化したプレス成形用金型を用いた実施例１〜４では、成形角孔の各辺部の温度（辺部測定温度）及び各角部の温度（角部測定温度）を、アルミニウム樹脂複合積層板を構成する発泡合成樹脂層の耐熱温度よりも低い温度で、かつ発泡合成樹脂層の耐熱温度との温度差を１０℃を超えて２２℃以下とする温度にでき、かつ、角部の平均温度を辺部の平均温度よりも５℃以上高い温度にできる。そして、このような加熱温度分布が最適化されたプレス用金型により成形した角筒絞り容器については、微小なしわの発生は認められたが、割れや軽度以上のしわ等の外観不良は生じず、難易度の高い角筒絞り成形においても、しわ等を発生させることなく、良好な成形性が得られた。
また、断熱材を設けることで、温度のバラツキを小さくでき、微小なしわに対しても抑制効果が期待できることがわかった。
【符号の説明】
【００５０】
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
２０，２０Ａ〜２０Ｄ，２５  ダイ
２１  成形角孔
２２  垂直ヒータ
２３Ｓ，２３Ｌ，２３Ｄ  ダイ側水平ヒータ
２４  配線溝
２８  温度センサ
２９  断熱材
３０，３０Ａ〜３０Ｄ，３５，３６  ブランクホルダー
３１  貫通角孔
３３Ｓ，３３Ｌ，３３Ｄ  ホルダー側水平ヒータ
３８  ガイド孔
４０  パンチ
６０  角型成形品
６１  底部
６２  角部
６３  側面部
１０１  絞り成形金型
１０２  プレス機本体
【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７】
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【図８】
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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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【図１４】
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