(57)【要約】【課題】空気中に浮遊する異物の混入を防止することで、成形品の外観不良を低減するプレス成形装置を得ることを課題とする。【解決手段】上部金型１４を下降させて、凹型部１４ＡがＳＭＣ２４に接触する前に、上部金型１４と下部金型１２の間に、空気孔２６から空気を噴射させる。これにより、上部金型１４と下部金型１２の間には、内側から外側へ向かって気流が発生する。したがって、上部金型１４と下部金型１２の間の浮遊物質Ｐが、上部金型１４と下部金型１２の外側に吹き飛ばされるので、ＳＭＣ２４がプレスされる際に、浮遊物質ＰがＳＭＣ２４に付着することがないので、ＦＲＰ成形品２２に外観不良が発生するのを防止できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側金型と可動側金型を型締めして被成形材料をプレスすることにより、所望の成形品を得るプレス成形装置において、
前記固定側金型又は前記可動側金型の少なくとも一方には、気体を噴射して該固定側金型と該可動側金型の間に、内側から外側へ向かって気流を発生させる噴射手段が設けられていることを特徴とするプレス成形装置。
【請求項２】
前記可動側金型が型締めを開始して前記被成形材料に接触する前に、前記噴射手段から気体を噴射することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形装置。
【請求項３】
前記噴射手段は、前記被成形材料の周囲に気体を噴射することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレス成形装置。
【請求項４】
前記噴射手段は、前記固定側金型又は前記可動側金型の成形面に形成された噴射孔を備え、前記噴射孔は、前記可動側金型が前記被成形部材をプレスし該被成形部材が該噴射孔に至る前に該噴射孔を閉鎖する閉鎖機構を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプレス成形装置。
【請求項５】
前記被成形材料が、ＳＭＣであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプレス成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被成形材料を圧縮成形するプレス成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂と強化材（繊維）の複合材をシート状としたもの（ＳＭＣ）を必要寸法にカットし、プレス成形によって加熱加圧して得られるＦＲＰ成形品は、金属板に比べ、意匠的に特徴のある３次元凹凸形状を容易に成形できる。このため、例えば、自動車、住宅設備用水関連製品、ブレーカ、配電ボックス等の電気製品、水タンクパネル、浄化槽、パイプライニング等の耐薬品製品などあらゆる工業製品に利用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、浴槽等を成形する際、図４（Ａ）に示すように、下部金型１０２（図４（Ａ）の下側の金型）上にＳＭＣ１０６を載置し、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように、上部金型１０４を下降させ、ＳＭＣ１０６をプレスする。このとき、空気中の浮遊物質Ｐを上部金型１０４と下部金型１０２のキャビティ内に巻き込んだ状態でＳＭＣ１０６をプレスすると、図４（Ｄ）に示すように、下部金型１０２に浮遊物質Ｐを付着した状態でＳＭＣ１０６が引き伸ばされ、図４（Ｅ）に示すように、浴槽１０８（ＦＲＰ成形品）の意匠面に外観不良が発生する。
【０００４】
キャビティ内に浮遊物質Ｐを巻き込まないようにするためには、例えばプレス成形装置をクリーンルーム内に設置して成形を行う方法が考えられるが、浴槽等の大型製品を成形するプレス成形装置は大型のため、大きなクリーニングルームを用意しなければならず、コストが掛りすぎて実用的ではない。
【特許文献１】特開２００２−１９２５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、空気中に浮遊する異物の混入を防止することで、成形品の外観不良を低減するプレス成形装置を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、固定側金型と可動側金型を型締めして被成形材料をプレスすることにより、所望の成形品を得るプレス成形装置において、前記固定側金型又は前記可動側金型の少なくとも一方には、気体を噴射して該固定側金型と該可動側金型の間に、内側から外側へ向かって気流を発生させる噴射手段が設けられていることを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載のプレス装置では、固定側金型又は可動側金型の少なくとも一方に設けられた噴射手段から、固定側金型と可動側金型の間に気体が噴射されて、固定側金型と可動側金型の間には、内側から外側へ向かって気流が発生する。
【０００８】
これにより、固定側金型と可動側金型の間の浮遊物質が、固定側金型と可動側金型の外側に吹き飛ばされる。したがって、固定側金型と可動側金型の間に装填された被成形材料がプレスされる際に、浮遊物質が被成形材料に付着することがないので、成形品に外観不良が発生するのを防止できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記可動側金型が型締めを開始して前記被成形材料に接触する前に、前記噴射手段から気体を噴射することを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載のプレス装置では、可動側金型が被成形材料に接触する前に、噴射手段から気体を噴射する。つまり、可動側金型と固定側金型の間の隙間を十分に小さくしてから、噴射手段から気体を噴射する。これにより、噴射手段から噴射された気体が、可動側金型と固定側金型の間を漂うことなく、内側から外側に向かって流れるので、内側から外側に向かう気流を発生させやすい。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記噴射手段は、前記被成形材料の周囲に気体を噴射することを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載のプレス装置では、被成形材料の周囲に気体が噴射されるので、この気体が被成形材料に邪魔されず、可動側金型又は固定側金型に直接かかる。このため、可動側金型、固定側金型に付着した浮遊物質は、噴射手段から吹き出された気体によって可動側金型、固定側金型から剥離され、可動側金型と固定側金型の間で、内側から外側に向かって発生する気流に乗って、可動側金型と固定側金型の外に吹き出される。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記噴射手段は、前記固定側金型又は前記可動側金型の成形面に形成された噴射孔を備え、前記噴射孔は、前記可動側金型が前記被成形部材をプレスし該被成形部材が該噴射孔に至る前に該噴射孔を閉鎖する閉鎖機構を備えていることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載のプレス装置では、可動側金型又は固定側金型の成形面に形成された噴射孔は、可動側金型にプレスされた被成形部材が噴射孔に至る前に、閉鎖機構に閉鎖される。これにより、被成形材料が噴射孔に入り込むのを防止できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記被成形材料が、ＳＭＣであることを特徴としている。
【００１６】
請求項５に記載のプレス装置では、被成形材料としてＳＭＣを用いることで、成形しやすく低コストの成形品を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上記構成としたので、塑性流動材料と硬質充填材の混合物片を混練して混練物中の気体を除去することで、性能が安定した成型品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係るプレス成形装置１０について説明する。
【００１９】
図１に示すように、プレス成形装置１０は、下部金型１２と上部金型１４で構成されている。上部金型１４は、下部金型１２に対して接近又は離間するように、上下方向に移動するようになっている。
【００２０】
上部金型１４は支持板１６、１８を介し、下部金型１２は支持板２０を介して、図示しないプレス機に取り付けられている。
【００２１】
プレス機は、上部金型１４を下降させて（以下、この動作を「型締め」と言うことがある）、上部金型１４と下部金型１２の間に装填された成形材料を加熱加圧して成形する。
【００２２】
図１に示す本実施形態のプレス成形装置１０は、例えば、浴槽のような容器形状のＦＲＰ成形品２２（図２参照）を成形するためのものであり、下部金型１２には、容器形状の内側の意匠面を成形するための、上方に向けて突出された突型部１２Ａが形成されている。この突型部１２Ａの基部周囲には、水平方向に張り出したフランジ形成部１２Ｂが形成されている。
【００２３】
一方、上部金型１４の下部金型１２に対向する面（下面）には、下部金型１２の突型部１２Ａが嵌合可能な凹状の凹型部１４Ａが形成されており、容器形状の外側の面を成形する。この凹型部１４Ａの基部周囲には、水平方向に張り出したフランジ部１４Ｂが形成されている。
【００２４】
上記構成のプレス成形装置１０において、成形材料から成形品を得る工程を簡単に説明する。本実施形態では、成形材料として強化繊維、樹脂、硬化剤、充填剤等を配合してシート状にしたＳＭＣ２４（シートモールドコンパウンド）を用い、耐候性、耐熱性、耐薬品性にすぐれたＦＲＰ成形品２２を成形する。
【００２５】
まず、上部金型１４を上昇させた状態（以下、この動作を「型開き」ということがある）で、下部金型１２の突型部１２Ａ上に、所定のサイズに裁断されたＳＭＣ２４を載置する。そして、プレス機を駆動させ、上部金型１４を下降させて型締めする。これにより、上部金型１４の凹型部１４Ａと下部金型１２の突型部１２Ａに挟まれてＳＭＣ２４が加熱加圧され、上部金型１４の凹型部１４Ａと下部金型１２の突型部１２Ａで形成されるキャビティ内の形状に沿って流動することで、ＦＲＰ成形品２２が成形される。
【００２６】
一方、上部金型１４には、下部金型１２上のＳＭＣ２４の周囲に対応する位置に、複数の空気孔２６が形成されている。空気孔２６は、支持板１６、１８に形成された孔２８、３０及びパイプ３２を介して、制御装置３４が接続されたコンプレッサー３６に連結されている。
【００２７】
パイプ３２には、制御装置３４によって開閉動作を行う電磁弁３８が設けられている。この電磁弁３８を開放すると、コンプレッサー３６によって圧縮された空気が、パイプ３２、孔３０、２８を介して空気孔２６へ供給される。また、電磁弁３８を閉鎖すると、空気孔２６への空気の供給が遮断される。
【００２８】
また、図２に示すように、上部金型１４には、空気孔２６の先端を取り囲むように、ザグリ４０が形成されている。このザグリ４０には、ザグリ４０内を水平方向（空気孔２６と直交する方向）に沿って移動可能とされた薄板状のシャッター部材４２が設けられている。
【００２９】
シャッター部材４２の裏面（下部金型１２に対向する側と反対側の面）には、ソレノイド４４の可動鉄心４４Ａが固定されている。ソレノイド４４は制御装置３４に接続されており、制御装置３４からの信号によってソレノイド４４に通電されると、可動鉄心４４Ａが突出して、シャッター部材４２を水平方向へ移動させるようになっている。
【００３０】
制御装置３４は、型締め開始時からの経過時間をカウントすることで、上部金型１４によってプレスされたＳＭＣ２４が空気孔２６に至るまでのタイミングを検出する。そして、制御装置３４からの信号によって、上部金型１４でプレスされたＳＭＣ２４が空気孔２６に至る前のタイミングで、シャッター部材４２が移動し、空気孔２６を閉鎖するようになっている。
【００３１】
次に、本発明のプレス成形装置１０の動作について説明する。
【００３２】
図３（Ａ）に示すように、まず、載置台４６上に用意されたＳＭＣ２４を、下部金型１２の突型部１２Ａ上に載置する。この突型部１２Ａの表面は、ＳＭＣ２４を載置する前の段階で、エアーを吹きかけたりすることによって汚れが除去されている。
【００３３】
ＳＭＣ２４が用意された載置台４６上から、下部金型１２の突型部１２Ａ上にＳＭＣ２４を移動させるとき、プレス成形装置１０の周囲に気流が発生して、突型部１２Ａ周囲の空気中（大気中）に浮遊する浮遊物質Ｐ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）が、プレス成形装置１０の周囲に漂う。この状態で上部金型１４を下降させると、上部金型１４と下部金型１２の間に浮遊物質Ｐを巻き込んだ状態でＳＭＣ２４を加熱加圧することになってしまう。
【００３４】
また、下部金型１２と上部金型１４の間に巻き込まれた浮遊物質Ｐは、上部金型１４の下降によって発生する下側に向かう気流によって、下部金型１２側に移動して突型部１２Ａ表面に付着する。この状態で上部金型１４でＳＭＣ２４を加熱加圧すると、突型部１２Ａ表面の浮遊物質ＰはＳＭＣ２４によって引き伸ばされ、ＦＲＰ成形品２２の表面には引き伸ばされた状態の浮遊物質Ｐが付着してしまう。これが、ＦＲＰ成形品２２の表面に現れる汚れや異物混入である。
【００３５】
そこで、上部金型１４の型締めを開始して、凹型部１４Ａが下部金型１２上のＳＭＣ２４に接触する前（ＳＭＣ２４を加圧する直前）に電磁弁３８（図１参照）を開放し、コンプレッサー３６から供給される空気を空気孔２６から噴射させる。
【００３６】
なお、本実施形態では、型締め開始時からの経過時間をカウントすることで、上部金型１４の凹型部１４Ａが、下部金型１２上のＳＭＣ２４に接触する前のタイミングを検出するようになっている。つまり、型開き時の上部金型１４と下部金型１２間の距離とＳＭＣ２４の厚さから、上部金型１４の凹型部１４ＡがＳＭＣ２４に接触するまでの距離が算出され、型締め速度に応じて型締め開始時から電磁弁３８を開放するまでの時間が決定される。
【００３７】
ここで、空気孔２６から空気が噴射されると、上部金型１４と下部金型１２の間のスペースはＳＭＣ２４の厚さよりも少し大きい程度とされているため、下部金型１２の突型部１２Ａ表面に空気がぶつかり、上部金型１４と下部金型１２の間の細いスペースに沿って空気が移動する。これにより、上部金型１４と下部金型１２の間には、内側から外側に向かって気流が発生する。
【００３８】
この気流によって、下部金型１２の突型部１２Ａ表面に付着している浮遊物質Ｐが、下部金型１２及び上部金型１４の外側に向かって吹き出され、下部金型１２及び上部金型１４の間から浮遊物質Ｐが除去される。
【００３９】
この状態で、上部金型１４と下部金型１２でＳＭＣ２４を加熱加圧したとき、ＳＭＣ２４は浮遊物質Ｐを巻き込むことがないので、ＦＲＰ成形品２２の意匠面に汚れや異物混入が現れない。つまり、ＦＲＰ成形品２２に外観不良が発生するのを防止できる。
【００４０】
また、上部金型１４と下部金型１２の間の隙間を十分に小さくしてから、空気孔２６から空気を噴射する構成としている。これにより、空気孔２６から噴射された空気が、上部金型１４と下部金型１２の間を漂うことなく、内側から外側に向かって流れるので、内側から外側に向かう気流を発生させやすい。
【００４１】
さらに、上部金型１４には、下部金型１２上のＳＭＣ２４（プレスされる前の状態のＳＭＣ）の周囲に対応する位置に空気孔２６を形成している。これにより、空気孔２６から噴射された空気は、ＳＭＣ２４に邪魔されず、下部金型１２に直接かかる。このため、下部金型１２に付着した浮遊物質Ｐは、空気孔２６から噴射された空気によって下部金型１２から剥離され、上部金型１４と下部金型１２の間で内側から外側に向かって発生する気流に乗って、プレス成形装置１０の外に吹き出される。
【００４２】
また、上部金型１４でプレスされたＳＭＣ２４が空気孔２６に至る前のタイミングで、シャッター部材４２によって空気孔２６が閉鎖されるようになっている。これにより、ＳＭＣ２４が空気孔２６に入り込むのを防止できる。
【００４３】
なお、本実施形態では、空気孔２６をＳＭＣ２４の周囲に対応する位置に設けているが、ＳＭＣ２４の内側となる位置に空気孔２６を形成してもよい。また、空気孔２６は上部金型１４にのみ形成された構成に限定されるものではなく、下部金型１２や、上部金型１４と下部金型１２の両方に形成された構成としてもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、型締め開始時からの経過時間をカウントすることで、電磁弁３８を開放する構成で説明したが、例えば、プレス成形装置１０の外側に設けたセンサで、上部金型１４が所定位置まで下降したのを検知して、電磁弁３８を開放させてもよい。
【００４５】
また、上部金型１４のＳＭＣ２４に接触する領域内にセンサを取り付け、このセンサにＳＭＣ２４が接触したのを検知して、電磁弁３８を開放させてもよい。なお、上部金型１４がＳＭＣ２４に接触しても、完全に型が締まっていないため、上部金型１４と下部金型１２の間には隙間が形成される。このため、上部金型１４がＳＭＣ２４に接触したタイミングで電磁弁３８を開放させ、空気孔２６から空気を噴射させれば、上部金型１４と下部金型１２の間に、内側から外側に向かう気流を発生させることができる。
【００４６】
さらに、本実施形態では、上部金型１４の凹型部１４Ａが、下部金型１２に載置されたＳＭＣ２４に接触する前に、電磁弁３８を開放させる構成としているが、電磁弁３８を開放させるタイミングは上記に限定されるものではなく、上部金型１４と下部金型１２の間に、内側から外側に向かう気流を発生させることができれば、例えば、型締め開始直後に電磁弁３８を開放してもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、シャッター部材４２をスライドさせることで、型締め時に空気孔２６を閉鎖する構成としているが、空気孔２６を閉鎖する構成は、上記形態に限定されるものではない。例えば、型締め時に空気孔２６内にピンが挿入されることで空気孔２６を閉鎖する構成としてもよい。また、空気孔２６の先端（送風側）に、空気の送風方向へのみ開放される弁を設け、電磁弁３８が開放されて空気孔２６へ空気が噴射されると弁が開放されて、型締め時に弁にＳＭＣ２４が接触すると、弁によって空気孔２６が閉鎖される構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係るプレス成形装置の概略を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプレス成形装置に設けられた空気孔を閉鎖するシャッター部材を示す側面図であり、（Ａ）はシャッター部材が退避位置にある状態を示す図であり、（Ｂ）はシャッター部材で空気孔を閉鎖している状態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るプレス成形装置の動作を示す断面図である。
【図４】従来のプレス成形装置の動作を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  プレス成形装置
１２  下部金型（固定側金型）
１４  上部金型（可動側金型）
２４  ＳＭＣ（被成形材料）
２６  空気孔（噴射手段、噴射孔）
４２  シャッター部材（開閉機構）
４４  ソレノイド（開閉機構）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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