回転成形はあなたに適していますか?

したがって、カスタムのプラスチック部品または製品が必要ですが、それを作成する方法がわかりません。

大きいですか、それとも小さいですか？柔軟性があるほうがいいのか、硬いほうがいいのか？丸いのか、四角いのか、それとも何か変わった形ですか？すでに金型をお持ちですか、それとも金型を作成する必要がありますか?

このガイドでは、製品に最適なプロセスを見つけるのに役立つ、現在利用可能なさまざまな種類の成形プロセスについて説明します。

プラスチック成形とは何ですか?

成形（モールディングとも綴られることもあります）は、モールドまたはマトリックスと呼ばれる硬いフレームを使用して液体または柔軟な材料を成形することによる製造プロセスです。

プラスチックを成形する場合、ポリエチレンやポリプロピレンなどの粉末または液体ポリマーを中空の型に入れて、ポリマーがその形状を形成できるようにします。使用されるプロセスの種類に応じて、最終製品を作成するためにさまざまな範囲の熱と圧力が使用されます。

プラスチック成形の歴史

プラスチック成形は、当時一般的に使用されていた象牙のビリヤード ボールとは対照的に、プラスチック ビリヤード ボールの需要を満たすために 1800 年代後半に始まりました。1868 年、ジョン ウェスリー ハイアットはセルロイドを型に注入してビリヤード ボールを作る方法を発明しました。4 年後、ハイアットと彼の兄弟はプロセスを自動化する機械を発明し、特許を取得しました。これは現存する最初のプラスチック射出成形機で、基本的なプランジャーを使用して、加熱されたシリンダーを通してプラスチックを金型に射出しました。

1946 年に、ジェームス ヘンドリーによってスクリュー射出成形機が発明され、プランジャー射出技術に取って代わりました。これは現在最も一般的に使用されているテクニックです。

現代の回転成形にも、1855 年に英国で回転と熱を使用して金属砲弾を製造したことに始まる豊かな歴史があります。

プラスチックは 1950 年代初頭に、人形の頭の製造に初めて回転成形が使用されたときにプロセスに導入されました。そして 1960 年代には、低密度ポリエチレンで大型の中空容器を製造できる最新の回転成形プロセスが開発されました。最近の歴史では、プロセスの改善、設備の改善、プラスチック粉末の開発により、完成品の作成プロセスがスピードアップされ、回転成形の人気が急速に高まりました。

プラスチック成形の種類

プラスチック成形で最も一般的な技術は、回転成形、射出成形、ブロー成形、圧縮成形、押出成形、および熱成形です。このガイドでは、部品や製品を製造するための最適なプロセスを見つけるのに役立つこれらのテクニックをすべて取り上げます。

回転成形

回転成形は、ロトモールディングとも呼ばれ、粉末または液体の樹脂を金型に入れ、オーブン内で樹脂が金型の内側を覆うまで回転させることによって、大きな中空の部品や製品を製造する製造プロセスです。金型を一定に回転させることで遠心力が発生し、均一な肉厚の製品が形成されます。金型が冷えたら、硬化したプラスチックを金型から取り外します。

プロセス中に廃棄される材料はほとんどなく、余分な材料は多くの場合再利用されるため、経済的で環境に優しい製品です。

回転成形の一般的な用途

回転成形は、ユーティリティカート、貯蔵タンク、自動車部品、海洋ブイ、ペットハウス、リサイクル箱、ロードコーン、カヤックの船体、遊び場の滑り台などの大型中空プラスチック製品の製造に一般的に使用されます。

回転金型は高度にカスタマイズ可能でコスト効率が高い

金型自体は、幅広い製品の成形を容易にするために非常に複雑なものにすることができます。金型には、インサート、曲線、輪郭だけでなく、製品の成形後に配置されるプラスチックまたは金属インサートのロゴやスロットも含めることができます。

回転金型の方が、射出成形やブロー金型よりも工具コストが低くなります。その結果、一度にわずか 25 個のアイテムを生産する場合でも、初期コストが削減され、コスト効率の高い生産が可能になります。

射出成形

射出成形は、溶融プラスチック材料を高圧で金型に射出することでカスタムのプラスチック部品を製造するプロセスです。他の形式のプラスチック成形と同様に、溶融プラスチックが金型に射出された後、金型が冷却され、開いて固体のプラスチック部品が現れます。

このプロセスは、充填してから冷却して最終製品を作成するゼリー型に似ています。

射出成形の一般的な用途

射出成形は、非常に大量のカスタム プラスチック部品を作成するために一般的に使用されます。大型の射出成形機では自動車部品の成形が可能です。小型の機械であれば、外科用途向けの非常に精密なプラスチック部品を製造できます。さらに、射出成形プロセスで使用できるプラスチック樹脂や添加剤の種類は数多くあるため、設計者やエンジニアの柔軟性が高まります。

射出成形金型は通常スチールまたはアルミニウムで作られており、高額なコストがかかります。ただし、年間数千個の部品が必要な場合、部品あたりのコストは非常に経済的です。

射出成形の場合、金型の製作には通常 12 ～ 16 週間かかり、生産にはさらに最大 4 週間かかります。

中空成形、吹込み成形

ブロー成形は、中空で薄肉のカスタム プラスチック部品を作成する方法です。主に、肉厚が均一で形状が重要な製品の製造に使用されます。このプロセスは吹きガラスと同じ原理に基づいています。

ブロー成形機はプラスチックを加熱し、空気を注入して熱したプラスチックを風船のように膨らませます。プラスチックは金型に吹き込まれ、膨張するにつれて金型の壁に押し付けられ、その形状が形成されます。プラスチックの「バルーン」が金型に充填された後、冷却されて硬化し、部品が取り出されます。プロセス全体にかかる時間は 2 分未満であるため、1 日平均 12 時間で約 1,440 個を生産できます。

ブロー成形の一般的な用途

ブロー成形プロセスでは、ほとんどの場合、ボトル、プラスチック ドラム、燃料タンクが生成されます。ペットボトルが 10 万本必要な場合は、このプロセスを実行します。ブロー成形は、金型自体のコストが射出成形よりも低く、回転成形よりも高く、場合によってはロト成形ツールの 6 ～ 7 倍もかかるため、迅速かつ経済的です。

圧縮成形

圧縮成形はその名の通り圧縮成形です。加熱したプラスチック材料を加熱した金型に配置し、特定の形状にプレスします。通常、プラスチックはシート状で提供されますが、バルク状の場合もあります。プラスチックが適切な形状に圧縮された後、加熱プロセスによりプラスチックが最大の強度を保持することが保証されます。このプロセスの最終ステップには、冷却、トリミング、および金型からのプラスチック部品の取り外しが含まれます。

圧縮成形の一般的な用途

圧縮成形の最も優れた用途は、金属部品をプラスチック部品に置き換えることです。主に小型部品や非常に大量生産される製品に使用されます。自動車業界では、最終製品が非常に強く耐久性があるため、圧縮成形が多用されています。

圧縮金型の初期コストは、キャビティの数、部品のサイズ、部品の複雑さ、表面仕上げなどのいくつかの要因によって異なります。ただし、個々の部品のコストは大量に安くなるため、この形式の成形には大量の部品が理想的です。

押出成形

押出成形は射出成形と似ていますが、長い連続形状が得られる点が異なります。押出成形のもう 1 つの違いは、プロセスが「金型」ではなく「金型」を使用することです。

押出部品は、カスタムの金型を通して高温の原材料を絞り出すことによって作られます。単純化して視覚化すると、Play Doh を成形された穴に押し込むようなものになります。

他の成形形式ではプラスチック樹脂を金型に入れるために押出成形が使用されますが、このプロセスでは、溶融したプラスチックを金型に直接押し出します。最終製品の形状を決めるのは金型ではなく、金型の形状です。

押出成形の一般的な用途

押し出し成形で作られた部品の断面プロファイルは一定です。押出成形品の例としては、塩ビ配管、ストロー、ホースなどが挙げられます。パーツは丸い必要はありませんが、パーツの長さに沿って同じ形状である必要があります。

押出成形のコストは、金型と機械自体が単純であるため、他の成形プロセスに比べて比較的安価です。

ただし、押出成形プロセスの性質により、この技術で製造できる製品の種類は制限されます。

熱成形

熱成形は、熱可塑性プラスチックと呼ばれるプラスチックシートを柔軟な成形温度まで加熱し、型内で特定の形状に成形し、トリミングして使用可能な製品を作成する製造プロセスです。熱可塑性プラスチックには、さまざまな材料、色、仕上げ、厚さがあります。

熱成形では、最終製品を完成させるために、いくつかの異なるタイプの金型とプロセスが使用されます。3D 製品を作成する場合、通常、金型はアルミニウムで作られた単一の 3D 形状です。熱成形では低圧力を使用するため、安価な材料を使用して低コストで金型を製造できます。

熱成形の一般的な用途

薄ゲージ熱成形は、食品および一般小売業界向けの使い捨てカップ、容器、蓋、トレイ、ブリスター、クラムシェル、その他の製品の製造に一般的に使用されます。厚肉ゲージの熱成形には、車両のドアやダッシュパネル、冷蔵庫のライナー、多用途車両のベッドなど、さまざまな部品が含まれます。

熱成形金型の生産準備が整うまでには、平均して約 8 週間かかります。熱成形金型のコストは、製造する必要がある部品のサイズによって決まります。小さな部品の金型のコストはわずか 20,000 ドルですが、より大きな金型のコストは 50,000 ドルを超える場合があります。