(57)【要約】【課題】金型面板に積層された樹脂を均一かつ短時間に熱処理温度まで加熱し、狭い熱処理温度範囲内に精度良く収めて熱処理を行い、熱処理終了後は速やかに成型体を冷却することができる金型および成型方法を提供する。【解決手段】熱処理を要する樹脂の成型用金型であって、樹脂を積層する面板と、面板を支持する構造部材と、面板の温度調整手段とを備え、温度調整手段は、面板の裏面に配置されたパイプと、パイプに流通させる加熱用媒体および冷却用媒体と、加熱用媒体および冷却用媒体をそれぞれ保持する加熱用媒体タンクおよび冷却用媒体タンクと、加熱用媒体および冷却用媒体の流通を切り替える切替バルブとからなり、加熱用媒体タンクからパイプに加熱用媒体を流通させて加熱を行い、熱処理を行った後、切替バルブの切り替えによってパイプに流通させる媒体を切り替え、冷却用媒体タンクからパイプに冷却用媒体を流通させて冷却を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理を必要とする樹脂の成型に用いる金型であって、上記金型は、上記樹脂を積層する金型面板と、上記金型面板を支持する金型構造部材と、上記金型面板の温度調整手段とを備え、
上記温度調整手段は、上記金型面板の裏面に配置されたパイプと、上記パイプに流通させる加熱用媒体および冷却用媒体と、上記加熱用媒体および冷却用媒体をそれぞれ保持する加熱用媒体タンクおよび冷却用媒体タンクと、上記加熱用媒体および冷却用媒体の流通を切り替える切替バルブとからなり、
上記加熱用媒体タンクから上記パイプに上記加熱用媒体を流通させて上記樹脂の加熱を行い、上記樹脂に熱処理を行った後、上記切替バルブの切り替えによって上記パイプに流通させる媒体を切り替え、上記冷却用媒体タンクから上記パイプに上記冷却用媒体を流通させて上記樹脂の冷却を行うことを特徴とする樹脂成型用金型。
【請求項２】
前記加熱用媒体は、昇温用媒体および均熱用媒体からなり、前記加熱用媒体タンクは、昇温用媒体タンクおよび均熱用媒体タンクからなり、
上記昇温用媒体タンクから前記パイプに上記昇温用媒体を流通させて上記樹脂の熱処理温度近傍まで上記樹脂に予熱を行い、前記切替バルブの切り替えによって上記パイプに流通させる媒体を切り替え、上記均熱用媒体タンクから上記パイプに上記均熱用媒体を流通させて上記樹脂を上記予熱温度から上記熱処理温度まで加熱し、上記熱処理温度に保持して樹脂の熱処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の樹脂成型用金型。
【請求項３】
前記パイプの断面形状を角状とし、その一辺を前記金型面板の裏面に接触させたことを特徴とする請求項２に記載の樹脂成型用金型。
【請求項４】
前記角状パイプの断面形状は、正方形であるか、または、前記金型面板の裏面に接触する辺が長辺である長方形であり、肉厚が０．５ｍｍ〜３ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の樹脂成型用金型。
【請求項５】
前記角状パイプの断面形状は、前記金型面板の裏面に接触する辺が長辺であり、長辺と短辺の比が２：１の長方形であることを特徴とする請求項４に記載の樹脂成型用金型。
【請求項６】
前記面板と前記パイプの熱膨張係数が等しくなるように、上記面板と上記パイプが同じ材質からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂成型用金型。
【請求項７】
前記金型面板および前記パイプの材質は、成型する樹脂の熱膨張係数に極めて近いインバー相当材であることを特徴とする請求項６に記載の樹脂成型用金型。
【請求項８】
前記インバー相当材は、質量％で、Ｓｉ：０．０１〜０．３％、Ｍｎ：０．０１〜０．８％、Ｎｉ：２８〜４５％、Ｃｏ：０．００１〜１７．０％、Ａｌ：０．２％以下を含有し、残部が実質的にＦｅおよび不可避的不純物の化学組成を示すことを特徴とする請求項７に記載の樹脂成型用金型。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の樹脂成型用金型を用いた樹脂成型方法であって、前記金型面板上に前記樹脂を積層し、前記加熱用媒体タンク内で目的の加熱設定温度に保持された前記加熱用媒体を前記パイプに流通させて上記樹脂に熱処理を行い、前記切替バルブの切り替えによって上記パイプに流通させる媒体を切り替え、前記冷却用媒体タンクから上記パイプに前記冷却用媒体を流通させて上記樹脂の冷却を行うことを特徴とする樹脂成型方法。
【請求項１０】
前記加熱用媒体は、昇温用媒体および均熱用媒体からなり、前記加熱用媒体タンクは、昇温用媒体タンクおよび均熱用媒体タンクからなり、
上記昇温用媒体タンクから前記パイプに上記昇温用媒体を流通させて上記樹脂の熱処理温度近傍まで上記樹脂に予熱を行い、前記切替バルブの切り替えによって上記パイプに流通させる媒体を切り替え、上記均熱用媒体タンクから上記パイプに上記均熱用媒体を流通させて上記樹脂を上記予熱温度から上記熱処理温度まで加熱し、上記熱処理温度に保持して樹脂の熱処理を行うことを特徴とする請求項９に記載の樹脂成型方法。
【請求項１１】
前記加熱用媒体および前記冷却用媒体を、温度制御プログラムに従って切り替えて流通させることを特徴とする請求項９に記載の樹脂成型方法。
【請求項１２】
前記昇温用媒体および前記均熱用媒体を、温度制御プログラムに従って切り替えて流通させることを特徴とする請求項１０に記載の樹脂成型方法。
【請求項１３】
前記金型面板の下面および前記樹脂の上面を断熱材で覆い、流通させる媒体による加熱および冷却のみによって加熱および冷却を行い、前記樹脂の熱処理を行うことを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の樹脂成型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、熱硬化性樹脂材単体または強化繊維との複合樹脂材（繊維強化プラスチック）の成型に用いる金型およびその成型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱硬化性樹脂と炭素繊維とを交互に積層した複合樹脂材は、軽量でありながら非常に高い比強度を有していることから、例えば、自動車や飛行機の一部を構成する材料として採用されている。このような複合樹脂材は、レジンを含んで柔軟性のあるプリプレグの状態で最終製品の三次元的形状に加工された成型用金型の上に積層され、金型に積層したままの状態で加圧・加熱装置内に搬入され、真空を利用してプレスされながら、熱硬化反応によって成型される。
【０００３】
従来、この成型金型の加熱工程においては、熱風を吹き付けて加熱する熱風炉や、加熱および加圧を同時に行うオートクレーブ等が用いられている。しかしながら、成型用金型においては、プリプレグを積層している面板は、金型構造部材によって裏面から支持されていて、金型構造部材は、面板の変形を防ぎ剛性を与えるべく縦リブおよび横リブから構成されていて形状が複雑であり、この複雑な形状に遮られて熱風が面板の裏面の隅々まで十分に行き渡らず、速やかに加熱が行われないばかりか、面板の両面からの均一な温度上昇を行うことも困難であった。このように均一に温度上昇が行われないと、加熱対象のプリプレグ内で部分的に温度差が生じ、熱処理が偏って進行し、最終製品の歪み等の不具合の発生原因となっていた。熱処理を均一に進行させるには、面板及び積層されたプリプレグ全体の温度を均一に加熱保持しなければならないだけではなく、熱処理温度における±５〜１０℃程度の狭い温度範囲内に収めて保持しなければならない。
【０００４】
上記の問題を解決する技術として、金型に電熱線を内蔵させるか、あるいは電熱線からなる加熱パッドを取り付けて金型全体を均一に加熱する方法や、金型に配管を内蔵させて加熱したオイルを循環させる加熱方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、これらの方法では、加熱制御は容易で均一な加熱は可能であるものの、均一な冷却を行うには熱処理後に自然放熱を行うしかなく、工程に数時間を要し、生産効率が低いという問題があった。
【０００５】
上記の冷却の問題を解決する技術として、金型に電熱線を内蔵させ、さらにその外側に冷却プレートを設ける方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この方法では、電熱線の外側に冷却プレートを設けているために、冷却対象の成型体からの距離があり、冷却効率が十分ではなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−９４４４９２号公報
【特許文献２】特開２００４−２４９６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、金型の面板に積層されたプリプレグを均一にかつ短時間に熱処理温度まで加熱することができ、熱処理においては上述した狭い熱処理温度範囲内に精度良く収めて温度を保持することができ、さらに、熱処理の終了後は速やかに成型体を冷却することができる樹脂成型用金型および樹脂成型方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の樹脂成型用金型は、熱処理を必要とする樹脂の成型に用いる金型であって、金型は、樹脂を積層する金型面板と、金型面板を支持する金型構造部材と、金型面板の温度調整手段とを備え、温度調整手段は、金型面板の裏面に配置されたパイプと、パイプに流通させる加熱用媒体および冷却用媒体と、加熱用媒体および冷却用媒体をそれぞれ保持する加熱用媒体タンクおよび冷却用媒体タンクと、加熱用媒体および冷却用媒体の流通を切り替える切替バルブとからなり、加熱用媒体タンクからパイプに加熱用媒体を流通させて樹脂の加熱を行い、樹脂に熱処理を行った後、切替バルブの切り替えによってパイプに流通させる媒体を切り替え、冷却用媒体タンクからパイプに冷却用媒体を流通させて樹脂の冷却を行うことを特徴としている。
【０００９】
本発明においては、加熱用媒体は、昇温用媒体および均熱用媒体からなり、加熱用媒体タンクは、昇温用媒体タンクおよび均熱用媒体タンクからなり、昇温用媒体タンクからパイプに昇温用媒体を流通させて樹脂の熱処理温度近傍まで樹脂に予熱を行い、切替バルブの切り替えによってパイプに流通させる媒体を切り替え、均熱用媒体タンクからパイプに均熱用媒体を流通させて樹脂を予熱温度から熱処理温度まで加熱し、熱処理温度に保持して樹脂の熱処理を行うことを好ましい態様としている。
【００１０】
また、前記のパイプの断面形状を角状とし、その一辺を前記面板の裏面に接触させたことを好ましい態様としており、さらに、角状パイプの断面形状は、正方形であるか、または、前記面板の裏面に接触する辺が長辺である長方形であり、長辺と短辺の比が２：１の長方形であり、肉厚が０．５ｍｍ〜３ｍｍであることをさらに好ましい態様としている。
【００１１】
さらに、面板とパイプの熱膨張係数が等しくなるように、面板とパイプが同じ材質からなることを好ましい態様としており、さらに、面板およびパイプの材質は、成型する樹脂の熱膨張係数に極めて近いインバー相当材であることをさらに好ましい態様としている。
【００１２】
本発明の樹脂成型方法は、上述の樹脂成型用金型を用いた樹脂成型方法であって、金型面板上に樹脂を積層し、加熱用媒体タンク内で目的の加熱設定温度に保持された加熱用媒体をパイプに流通させて樹脂に熱処理を行い、切替バルブの切り替えによってパイプに流通させる媒体を切り替え、冷却用媒体タンクからパイプに冷却用媒体を流通させて樹脂の冷却を行うことを特徴としている。
【００１３】
本発明においては、加熱用媒体は、昇温用媒体および均熱用媒体からなり、加熱用媒体タンクは、昇温用媒体タンクおよび均熱用媒体タンクからなり、昇温用媒体タンクからパイプに昇温用媒体を流通させて樹脂の熱処理温度近傍まで樹脂に予熱を行い、切替バルブの切り替えによってパイプに流通させる媒体を切り替え、均熱用媒体タンクからパイプに均熱用媒体を流通させて樹脂を予熱温度から熱処理温度まで加熱し、熱処理温度に保持して樹脂の熱処理を行うことを好ましい態様としている。
【００１４】
また、加熱用媒体、昇温用媒体、均熱用媒体および冷却用媒体を、温度制御プログラムに従って切り替えて流通させることを好ましい態様としている。
【００１５】
さらに、金型面板の下面および樹脂の上面を断熱材で覆い、流通させる媒体による加熱および冷却のみによって加熱および冷却を行い、樹脂の熱処理を行うことを好ましい態様としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、面板裏面に加熱用媒体の流路を具備しているので、加熱を均一にかつ短時間で行うことができ、熱処理においては精度良く熱処理温度範囲に保持することができる。また、熱処理の終了後は、切替バルブの切り替えによって媒体を速やかに冷却用媒体に変更できるので、成型材の冷却を速やかに行うことができる。このようにして、複合樹脂材の生産性を高めることが可能になった。さらに、予め媒体自体の温度を所定の温度に設定したものを複数用意して、その設定温度を変動させないことによって、熱ロスを抑えてエネルギー効率を向上させることが出来た。
【００１７】
また、本発明は、加熱および冷却機能を内蔵させた専用の金型を新規に製造する必要がなく、従来の金型の面板と構造部材の間に媒体流通用の配管を設けることによって導入できるので、安価なオイルシステムにて高精度かつ高速な加熱および冷却を行うことができる。また、金型自体で加熱を行うことができるので、加熱炉に金型を装入して加熱することが不要となり、高価な熱処理炉の初期投資を低減できる。さらに、加熱炉に金型を装入する必要がなくなるだけでなく、加熱後の均熱工程および冷却工程を個々の金型で切り替えられるので、これらの工程を並列操業することが可能となり全体の熱処理時間を短縮することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態についてさらに詳細に説明する。
１．加熱用媒体および冷却用媒体を備えた樹脂成型用金型（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態である樹脂成型用金型Ｍを示す図である。符号１０は、金型に剛性を与えて金型の変形を抑制するための金型構造部材である。金型構造部材１１の上部には、積層された樹脂を所望の形状に成型するための形状に表面が加工された金型面板１１が保持されている。なお、金型面板１１上に積層する対象は、加熱して硬化する材料であれば特に限定されず、熱硬化性樹脂単体を積層して加熱成型を行うことや、強化繊維と熱可塑性樹脂が組み合わされた繊維強化樹脂プリプレグを積層して加熱成型を行うこともできるので、本発明では、樹脂成型用金型と称している。金型面板１１の裏面には、パイプ１２が密着配置されている。パイプ１２は、図示しない加熱用媒体タンクおよび冷却用媒体タンクと切替バルブを介して接続されており、切替バルブによって選択された加熱用媒体または冷却用媒体の一方を図１において矢印で示す方向に流通させ、成型体の加熱および冷却を行うことができる。
【００１９】
図２は、図１の斜視図のＡ−Ａ線断面図である。図２に示すように、パイプ１２は、断面が角状であると好ましく、さらに、金型面板１１との接触側が長辺である長方形形状であればさらに好ましく、長辺と短辺の比が２：１であると加熱および冷却効果が最適化されて最も好ましい。
【００２０】
図４は、本発明の樹脂成型用金型を用いた樹脂成型方法を説明する模式図である。ここでは、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の成型を例にして説明する。図４（ａ）は、ＦＲＰの積層前の状態を示す樹脂成型用金型である。まず、図４（ｂ）に示すように、ＦＲＰのプリプレグを手作業または機械化工程によって貼り付ける。プリプレグとは、強化繊維が、レジンを含有する未硬化の熱硬化性樹脂に含浸されたものであり、通常、テープ状である。このテープ状プリプレグを並列に貼り付けることによって、強化繊維が特定の方向性を持った平面状プリプレグ２０とすることができる。また、テープ状プリプレグを重ねて貼ることで複数層の平面状プリプレグとすることもでき、その際に強化繊維の方向性が互いに異なる向きになるようにテープを互いに交差させて貼り付けることもできる。
【００２１】
次に、図４（ｃ）に示すように、プリプレグ２０の上から真空バック２１を被せる。このとき、真空バック２１の周縁部には図示しないシール材を用いて、金型面板１１と密着させて、プリプレグ２０を密封する。真空バック２１には、減圧用の空気抜き出し孔が設けられているので、ここに減圧ポンプを接続して、真空バック２１内を減圧すると共に、図示しない加熱用媒体タンクからパイプ１２に加熱用媒体を流通させ、プリプレグ２０の加熱を開始する。
【００２２】
真空バック２１が減圧されると、大気圧で真空バック２１の上面が押圧され、これによりプリプレグ２０の成型を行う。また、同時に、加熱用媒体の流通によって、プリプレグ２０全体が均一に加熱され、プリプレグ２０が含有するレジンが揮発する。さらに、所定の熱処理温度に到達した後は、熱硬化性樹脂の硬化反応が進行し、プリプレグ２０の成型が行われる。
【００２３】
続いて、切替バルブによって、パイプ１２に流通させる媒体を、加熱用媒体から冷却用媒体に切り替える。図示しない冷却用媒体タンクからパイプ１２に冷却用媒体を流通させ、樹脂成型体２０の冷却が開始される。熱処理を終えた樹脂成型体２０は、高温のためにすぐに次工程のための取り扱いを行うことができないが、冷却用媒体を流通させることによって速やかに常温まで冷却を行うことができる。冷却後、図４（ｄ）に示すように、真空バック２１を除去した後、樹脂成型体２０を剥ぎ取り、トリミング、検査を行い、出荷される。
【００２４】
なお、図３に示すように、金型面板１１およびパイプ１２の下側と、真空バック２１の上側に断熱材３０を設け、上記の加熱および冷却を行うと、エネルギー損失が軽減されて、より好ましく樹脂成型を行うことができる。
【００２５】
２．昇温用媒体、均熱用媒体および冷却用媒体を備えた樹脂成型用金型（第２実施形態）
本実施形態においては、上述した第１実施形態の加熱用媒体および冷却用媒体を備えた樹脂成型用金型における加熱用媒体を、さらに、昇温用媒体と均熱用媒体の２種類から構成し、冷却媒体を併せて３種類の媒体によって、昇温、均熱および冷却を行うことができる。この実施形態では、図示しない昇温用媒体タンク、均熱用媒体タンクおよび冷却用媒体タンクにそれぞれ保持された昇温用媒体、均熱用媒体および冷却用媒体を使用する。
【００２６】
上述した第１実施形態においては、積層されたプリプレグ２０を、加熱用媒体によって一気に熱処理温度領域まで加熱するのに対し、この第２実施形態においては、まず昇温用媒体をパイプに流通させることによってプリプレグ２０を熱処理が開始される温度を僅かに下回る温度領域まで昇温して保持し、その後に切替バルブによってパイプに流通させる媒体を均熱用媒体に切り替え、当該温度から熱処理温度領域まで加熱を行う。
【００２７】
面板においてパイプ直上領域（パイプに近い領域）と、それ以外の周縁部領域（パイプに遠い領域）では、僅かに温度差が生じるので、加熱用媒体のみによって一気に熱処理温度まで到達させた場合、周縁部の昇温がパイプ直上領域の昇温に追い付かず、温度差が拡大する場合があり、熱処理の開始にムラが生じる懸念がある。しかしながら、第２実施形態においては、まず昇温用媒体で熱処理温度に僅かに満たない温度まで昇温しているので、熱処理開始前にパイプ直上領域の昇温に対して周縁部領域の昇温を追い付かせ、全体の温度が均一になったことを確認した上で、次に均熱用媒体で熱処理温度まで全体を加熱することができるという特徴がある。
【００２８】
さらに、常温から熱処理温度直前まで全体の大部分の昇温を行う昇温用媒体と、そこから熱処理温度まで僅かに昇温して保持する均熱用媒体と分けることによって、より精度良い制御が要求される熱処理温度近傍における均熱媒体の制御が容易になる。１種類の加熱用媒体で常温から熱処理温度までの加熱を一気に行うと、加熱中に多くの熱量を取られ、樹脂にも温度のムラが生じるため、最終段階の熱処理における制御が困難である。
【００２９】
この第２実施形態における一実測例のグラフを図５に示す。図に示すように、加熱開始から４０分までは昇温用媒体を流通させて金型面板表面を所定の温度まで昇温させ、４０分近傍にて温度変化率が下がってきた頃を見計らって昇温用媒体を均熱用媒体に切り替え、金型面板表面を熱処理に必要な制御範囲下限から制御範囲上限の範囲内に到達させて保持している。熱処理後（開始後１００分経過後）は、第１実施形態と同様にして均熱用媒体を冷却用媒体に切り替え、常温まで冷却を行う。
【００３０】
３．媒体（油）制御装置
次に、本発明の樹脂成型用金型における加熱用および冷却用媒体供給手段の好適な実施形態を、図６を用いて説明する。図６に示す媒体制御装置（油制御装置）は、第１実施形態の樹脂成型用金型に加熱用および冷却用媒体を供給するものであり、それら加熱用媒体および冷却用媒体として、オイルを用いている。また、図において、破線で示す矢印は、データまたは制御の流れを示し、実線で示す矢印は、オイルの流れを示す。
【００３１】
符合５０〜５２は、それぞれ常温油、加熱油、冷却油を格納するタンクである。また、符号９０は、金型選択バルブ切替手段であり、金型選択バルブ切替手段９０には、複数の金型Ｍ１〜Ｍｎが接続され、加熱・冷却の必要に応じてそれら金型への供給するオイルのバルブを切り替える。金型選択バルブ切替手段９０の切替動作は、制御器９１によって制御されている。温調三方弁８２および８３においても、オイルの流れる方向は、制御器９１によって制御されている。符号７０〜７３は、矢印の方向にオイルを汲み上げるオイルポンプ、符号７４〜７７は、ヘッダ、符号７８〜８１は、オイルの逆流を防止する逆止弁である。
【００３２】
また、本発明の油制御装置には、凝集器６０、減圧器６１、蒸発器６２、圧縮器６３およびこれらの間を循環する冷媒からなる、オイルの温度調整手段が備えられている。この温度調整手段にはヒートポンプとして機能する冷媒が循環しており、凝集器６０においてはオイルの加熱を行い、蒸発器６２においてはオイルの冷却を行う。この温度調整手段は、温度計４０および４１にて加熱オイルおよび冷却オイルの温度を制御器９１が検知することによって制御され、オイルの加熱および冷却が行われる。
【００３３】
本発明の油制御装置の初期状態においては、常温油タンク５０に、常温のオイルを外部から注入して格納する。この常温のオイルは、制御器９１に制御されている温調三方弁８２にて、加熱工程における加熱オイルとして必要とされていると判断された場合は、ヘッダ７５を経由してオイルポンプ７３によって汲み上げられ、さらにヘッダ７４を経由してオイルポンプ７０に汲み上げられて、凝集器６０にて加熱されて加熱オイルとして加熱油タンク５１に格納される。また、冷却工程における冷却オイルとして必要とされていると判断された場合は、ヘッダ７７を経由してオイルポンプ７１によって汲み上げられて、蒸発器６２にて冷却されて冷却オイルとして冷却油タンク５２に格納される。
【００３４】
油制御装置に接続された複数の金型のうちの１つが加熱工程にある場合、加熱油タンク５１から加熱オイルが金型に供給され、金型に熱を与えた後、油制御装置に戻される。この熱を奪われたオイルは、ヘッダ７４を経由し、オイルポンプ７０によって汲み上げられて凝集器６０にて再加熱され、加熱油タンク５１に再び格納される。
【００３５】
一方、複数の金型のうちの１つが冷却工程にある場合、冷却油タンク５２から冷却オイルが金型に供給され、金型の熱を奪った後、油制御装置に戻される。このオイルは、制御器９１に制御されている温調三方弁８３にて、さらに冷却工程に供するために冷却を要すると判断された場合はヘッダ７７を経由してオイルポンプ７１によって汲み上げられて蒸発器６２にて再冷却され、冷却油タンク５２に戻される。一方、他の金型の加熱工程における加熱オイルとして必要とされていると判断された場合は、ヘッダ７５を経由してオイルポンプ７３によって汲み上げられ、さらにヘッダ７４を経由してオイルポンプ７０に汲み上げられて、凝集器６０にて加熱されて加熱オイルとして加熱油タンク５１に格納される。
【００３６】
また、凝集器６０で加熱されたオイルおよび蒸発器６２で冷却されたオイルは、必要に応じてヘッダ７６を経由してオイルポンプ７２に汲み上げられて、常温油タンク５０に戻して格納することも可能である。
【００３７】
さらに、上記の加熱油タンクを２つのタンクとし、相対的に低温（熱処理温度に満たない温度）の加熱オイルを格納する昇温油タンクと、相対的に高温（熱処理温度）の加熱オイルを格納する均熱油タンクを設け、昇温油タンク、均熱油タンク、常温油タンクおよび冷却油タンクから構成された以外は上記の油制御装置と同様にして油制御装置を構成することで、本発明の第２実施形態である、昇温用媒体、均熱用媒体および冷却用媒体を供給する樹脂成型用金型の媒体供給手段とすることができる。
【００３８】
本発明における加熱用媒体（昇温用媒体、均熱用媒体）および冷却用媒体としては、比熱、媒体の安定性、コストを考慮して、水系・非水系等、特に限定されずに選択できるが、鉱物油、エチレングリコール、フロリナート、ガルデン等が好ましく、特にエチレングリコールが好ましい。
【００３９】
本発明の対象となる樹脂のマトリックスとしては、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂を使用することが多く、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂を使用する場合もある。
【００４０】
また、本発明でいう複合樹脂成型物とは、カーボン繊維のＦＲＰであるＣＦＲＰの製造においては、あらかじめカーボン繊維に樹脂をしみこませたプリプレグというシートを必要な枚数重ねてから、容器の中で温度と圧力を加えて焼き固めるオートクレーブ成型法やハンドレイアップ法（型に繊維骨材を敷き、硬化剤を混合した樹脂を脱泡しながら多重積層していく方法）による樹脂成型物をいい、さらに、ガラス繊維のＦＲＰの製造方法では、スプレーアップ法（ストランド長さが約２５ｍｍのガラスチョップを吹き付ける成型法）やハンドレイアップ法による樹脂成型物をいう。
【００４１】
また、その他の成型方法で、あらかじめ骨材と樹脂を混合したシート状のものを金型で圧縮成型するＳＭＣプレス法や、インジェクション成型の様に繊維を敷き詰めた合わせ型に樹脂を注入するＲＴＭ法で成型された樹脂成型物も本発明に含まれる。
【００４２】
本発明の金型面板としては、熱処理の温度において樹脂成型体に変形を与えないよう熱膨張係数が小さく、加工が容易であり、製造コストが低い材質が用いられる。好ましくは、インバー相当材が使用され、具体的には、質量％で、Ｓｉ：０．０１〜０．３％、Ｍｎ：０．０１〜０．８％、Ｎｉ：２８〜４５％、Ｃｏ：０．００１〜１７．０％、Ａｌ：０．２％以下を含有し、残部が実質的にＦｅおよび不可避的不純物の化学組成を示すインバー相当材が挙げられる。また、このインバー相当材の熱膨張係数は、８．０×１０−６／℃以下が好ましく、より好ましくは、５．０×１０−６／℃以下で、さらに好ましくは、２．０×１０−６／℃以下である。
【００４３】
本発明のパイプとしては、上記面板に求められる性能に加え、熱処理温度において流通させる媒体と反応せず、耐食性を有することが求められ、好ましくは、インバー相当材が使用され、具体的には、質量％で、Ｓｉ：０．０１〜０．３％、Ｍｎ：０．０１〜０．８％、Ｎｉ：２８〜４５％、Ｃｏ：０．００１〜１７．０％、Ａｌ：０．２％以下を含有し、残部が実質的にＦｅおよび不可避的不純物の化学組成を示すインバー相当材が挙げられる。また、パイプの構成材料は、上記の面板の構成材料と熱膨張係数が同じであると、熱膨張した際に互いに剥離せずに好ましく、両者が同じ材料であると特に好ましい。また、パイプは、断面形状が角状であると、面板とパイプの１つの側面が密着して接触面積が広く、効率良く加熱および冷却ができ、好ましく、さらに好ましくは、断面形状が長方形であって長辺側が面板に接する態様であり、短辺に対する長辺の比が２であると好ましい。長辺比が２を超える場合は、媒体とパイプの摩擦が増大して流通が阻害され、逆に２に満たない場合は、接触面積が小さくなり、好ましくない。
【００４４】
金型構造部材は、金属板を縦に複数一定の間隔を空けてリブ状に用い、その一枚一枚の頂端が製品の形状に一致した高さになっている。また、一つの金型で必要となる金属板の枚数は、面板およびパイプを含めた金型の自重、材料の重量、上型を用いる場合にはその重量を、十分に支えるだけの強度を備えた枚数である。
【００４５】
さらに、この金属板の頂端には上記パイプを埋め込むための切り欠き加工が施されており、上記パイプが埋め込まれた後、上記面板が接合される。構造上上記金属板と構造用のパイプを組み合わせた物、構造用パイプだけで作られる物も含まれる。
【００４６】
本発明の樹脂成型用金型は、金型自体が加熱および冷却機能を具備しているので、金型を炉に入れる必要が無く、単独で熱処理を行うことができるが、従来使用されている熱風炉やオートクレーブ等に装入して補助的に使用してもよい。
【００４７】
本発明の樹脂成型用金型は、他の樹脂成型体の製造方法、例えばＲＴＭ法（ＲｅｓｉｎＴｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）等に適用することもできる。ＲＴＭ法においては、上金型と下金型とからなる金型を使用し、下金型の上に繊維のみを敷き、その上に上金型を載せ、上金型と下金型の隙間に注入口からレジンおよび樹脂の溶液を注入し、真空に引きながら加熱、均熱および冷却を行うが、この加熱工程、均熱工程および冷却工程に本発明を適用することができる。
【００４８】
以上説明したように、本発明によれば、樹脂成型体の加熱および冷却を速やかに行い、かつ熱処理を均一に行うことができ、加熱および冷却のそれぞれにおいてエネルギー効率も改善することができる。特に、従来は加熱および冷却にそれぞれ数時間程度要していたが、本発明によれば、それぞれ数十分程度で完了させることができる。また、複数の金型を媒体供給システムに接続して、加熱および冷却を並行させることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
熱硬化性樹脂や繊維強化樹脂の成型体の製造効率およびエネルギー効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の樹脂成型用金型を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】樹脂成型工程において、図１および２の樹脂成型用金型に樹脂を保持させ、断熱材を設けた状態を示す模式断面図である。
【図４】本発明の樹脂成型工程を示す模式図であり、（ａ）はプリプレグ積層前の金型、（ｂ）はプリプレグの載置状態、（ｃ）はさらに真空バックを被せた状態、（ｄ）は熱処理工程、（ｅ）は成型樹脂の離型工程を示す。
【図５】本発明の熱処理工程における熱処理時間と、媒体温度および金型表面温度の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の油制御装置の回路図である。
【符号の説明】
【００５１】
Ｍ、Ｍ１〜Ｍｎ  樹脂成型用金型
１０    金型構造部材
１１    金型面板
１２    パイプ（温度調節配管）
２０    樹脂成型体（プリプレグ）
２１    真空バック
３０    断熱材
４０、４１  温度計
５０    常温油タンク
５１    加熱油タンク
５２    冷却油タンク
６０    凝集器
６１    減圧器
６２    蒸発器
６３    圧縮器
７０〜７３  オイルポンプ
７４〜７７  ヘッダ
７８〜８１  逆止弁
８２、８３  温度調節三方弁
９０    金型選択バルブ切替器
９１    制御器
【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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