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樹脂成形の基礎知識!成形加工の方法と概要について

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 樹脂製品の加工って、形状、材料などによって様々な加工方法が異なってきます。そもそも、成形とはどんなものなのでしょうか?加工の方法についてお話していきたいと思います。

 

 

成形加工とは

成形加工とは、素材に熱や圧力を加えて一定の形状にすることを言います。プラスチックの成形は、一言で表現すると立体を作ることを表します。今回は、この立体を作る成形についてご説明していきます。プラスチックの成形加工には多くの方法があります。形状複雑で寸法などの品質を重視され、大量生産を行う場合には、射出成形が適用され、逆に小ロット生産の場合などには簡易金型を用いての、真空成型や注型成形などが適用されます。また、同一断面の長い部材が大量に必要な場合は押出成形が適しています。このように、作るものによって成形方法は異なってきます。

 

射出成形(インジェクション)

射出成形は、英語で『injecshon Molding』とよばれており、『injecshon』=注入と言う意味があります。

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引用:プラスチック加工の基礎知識(2)~射出成形の種類、原理、特徴について

https://minsaku.com/category01/post217/

成形材料をホッパーに入れておき、シリンダー内を駆動装置で推し進めながら熱を加えて、流動状態になったらプラスチックを高圧で金型に一定量ずつ射出し、冷却、硬化させた後で金型を開いて成形品をとりだします。成形速度が速く、原料の投入から成形品の取り出しまで完全自動化が可能です。成形方法の中でも最も技術的に高い水準にあり、幅広く使用されています。成形品の取り出し方法には、半自動と呼ばれる人の手によって取りだす方法と、取り出し機を使用しての取り出し方法があります。

射出成形は、他の成形方法に比べて大量生産に適しており、極めて複雑な形状のものや制度の高いものまで作ることが可能です。射出成型の欠点としては、射出成形機が高価であり、金型費用も高くて設計的な知識が必要となります。

主に、日常で目にするプラスチック製品の約9割が射出成形で作られております。

 

押出成形(エクストリュージョン)

押出成形は、加熱硬化された熱可塑性プラスチックを回転しているスクリューによって断面形状した金属ノズルを通じて、連続的に同一断面の部材を作る成形方法です。複雑な断面形状を持つものの異型押出は、押し出しをした後に部材の形を整えるためのフォーミングダイと呼ばれる部分が重要視されています。押し出し口の形状でフィルム・棒・パイプ・板などを作ることができます。

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引用:プラスチック加工の基礎知識(3)~押出成形の原理、特徴、用途について解説

https://minsaku.com/category01/post219/

真空成形

真空成形は、イチゴやたまごの容器またサラダが入っている透明の梱包容器・商品を梱包しているブリスターパックなどで使われている薄肉の成形品に適しています。プラスチックシートを加熱硬化させて、成形型にセットし、型とシートの間に真空にして密着させて成形を行います。この加工方法は、雄型を使用するストレート法と、雌型を使用するドレープ方の2つの成形方法があります。型は、大量生産の場合にはアルミを使用しますが、少量生産の場合には木型・石膏型・樹脂型が用いられます。真空成形の欠点として、複雑な形状や制度の高いものや肉厚のコントロールが必要なものにはてきしていません。 

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引用:プラスチック加工の基礎知識(6)~発泡成形、真空・圧空成形

https://minsaku.com/category01/post222/

ブロー(中空)成形

 ブロー成形は、金型の中でプラスチックフィルムや薄型のシートに空気を吹き込んで膨らませて中空品をつくる成形方法です。直接吹き込む法(ダイレクトブロー成形法)は、押し出し機からパイプを押し出してやわらかいうちに外から金型で挟み込みパイプの芯から空気を入れて膨らませる方法です。ホットパリソン法ともいいます。2軸延伸ブロー(ストレッチブロー)は、射出成形で作った半製品の胴壁部のみを再加熱して、ブロー用金型内の内部に延伸ロットを突き出し、高圧空気を吹き込んで中空品を成形する方法です。これをコールドパリソン法といいます。間接法は、2枚のシートを加熱硬化させて型に挟み、空気を吹き込んで中空品を作る方法です。ブロー成形は、哺乳瓶くらいの小さなものから1~2mくらいの農薬タンクなどの大きなものまで幅広く作ることができる製造方法です。

 

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引用:プラスチック加工の基礎知識(4)~ブロー成形と圧縮成形について解説

※押出ブロー成形

https://minsaku.com/category01/post220/

圧縮成形

 圧縮成形は、熱硬化性プラスチックに使われる成形方法です。加熱された金型のキャビ側にあらかじめ軽量された成形材料を入れて、圧縮成形機によって加圧して成形する方法です。成形品を取り出した後に、バリ取りをし仕上げて完成します。射出成形に比べて設備投資が少ない金額ですみますが、成形のスピード時間が遅いのが欠点です。

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引用:プラスチック加工の基礎知識(4)~ブロー成形と圧縮成形について解説

https://minsaku.com/category01/post220/

トランスファー成形

 トランスファー成形は、圧縮成形の進化版で、金型の一方を兼ねた材料室に成形材料を入れ加熱します。圧力をかけて流動状態にした材料を注入口から密閉した金型の中に押し出し、金型内で硬化させ、冷却後に成形品を取り出します。射出成形との違いとしては、1ショット毎に1ショット分の材料を材料室に投入し成形することです。硬化時間が短いため成形サイクルを短くすることができます。欠点としては、材料ロスが多くなり、圧縮成形の2~3倍の圧力が必要になるので、金型費用がアップするデメリットがあります。

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引用:プラスチック加工の基礎知識(5)~トランスファ成形、積層成形、注型成形、粉末成形、カレンダー成形

https://minsaku.com/category01/post221/


発砲成形

発砲成形は、プラスチックに発砲剤を混入させ、空気を含んだやわらかいプラスチックを成形する方法です。材料に気泡を混入させることで、体積を2~50倍くらいまでにすることができます。発砲直後はやわらかいので、乾燥などの工程を経て硬度を増していきます。通常の射出成形や押出成形でも対応可能です。発砲成形に使用する金型には蒸気の圧入穴が多数あいており、表面に圧入穴の丸い模様が多数くきます。製品として、代表的には発泡スチロールです。

 

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引用:プラスチック加工の基礎知識(6)~発泡成形、真空・圧空成形

※射出成形機を使用したコアバック方式でも発砲成形です。

https://minsaku.com/category01/post222/

回転成形

回転成形は、別名粉末成形とも呼び、熱可塑性プラスチックの粉を金型に入れた後に、金型を外から加熱しながら縦・横の2軸方向で回転させます。回転の遠心力を利用して積層硬化させる成形方法です。大型製品を作ることができ、複雑な形状の中空品が得られるメリットがある、一方で使用できるプラスチックが限定されます。主に、ポリエチレン、ポリカーボネートなどがつかわれます。

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引用:プラスチック加工の基礎知識(5)~トランスファ成形、積層成形、注型成形、粉末成形、カレンダー成形

https://minsaku.com/category01/post221/



 注型成形

注型成形は、液体状の材料を型や面に注ぎ込み固化させた成形方法です。肉厚の成形品が得られる簡単な成形方法であり、液体状の熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂やメタクリル樹脂などの成形に用いられています。

 

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引用:プラスチック加工の基礎知識(5)~トランスファ成形、積層成形、注型成形、粉末成形、カレンダー成形

https://minsaku.com/category01/post221/

 

 

成形加工の方法と概要についてまとめ

これまで、数々の成形方法をご紹介してきましたが、実際には射出成形を行っている企業が一番おおいのではないでしょうか?生産の小ロットや大量生産などでもだいぶコストなどにもかわってきます。製品の形状などや使用する材料などにもかなり生産する補法にも変化があります。

最後までご覧いただきありがとうございました。