【動画で勉強】樹脂成型とは？インジェクション,真空,ブロー,FRP,RIMを動画で知る！
現場・現物・現実！三現主義だ！！！といわれていますが、
・簡単に動画を見ることができる
というより、
・簡単に動画を撮影、投稿できることにより、
非常に有益な動画があふれている時代になりました。
特に、加工製品の現場に行っても、間近で見ることができなかったり、潤滑油で中まで見ることができなかったりと、実際にその加工の工程や内容を知るのには、youtubeの動画などを用いて確認した方がより理解が深まることになります。
そこで、今回は、インジェクション,真空,ブロー,FRP,RIMなどの樹脂の成型方法について説明していきたいと思います。
樹脂成型について
まずは、樹脂成型の種類について説明していきます。
樹脂成型の選び方は、大まかにいうと、中が詰まっているか、中が空洞か？によって分けることができ、その中から生産個数の大小によって選びます。
まずは、中が詰まっているものを作る場合です。
生産個数が大きいものから、
・インジェクション成形
・真空成型
・RIM
・FRP
となっております。
中が空洞のもので行くと、
・ブロー成型
・回転成型
などが用いられます。
では、それぞれの工法を見ていきましょう！
インジェクション成形
まずは大量生産に向いているインジェクション成形からです。
型費が高いので少量生産には向きませんが、加工時間短いので、大量生産に適しています。
まずは、↓の動画をご覧ください。
樹脂が充填されている様子を見ることができると思います。
このように、樹脂を押し出して、型に充填していく工法が、インジェクション成形です。
仕組みとしては、↓の動画の通り、
・パレットと呼ばれる素材のもとを温めて溶かす。
・押し出して型に入れる。
・冷却して固める
・型を離して製品を取り出す
工程になります。
下記動画のように、多数個どりすることも可能です。
ランナーと呼ばれる樹脂の通り道が必要になることが分かると思います。
プラモデルを組み立てるときに、ニッパーで切り取るあの部分は、このようにしてできるのです。
また、樹脂の中に、ねじなどをインサートすることも可能です。
↓の動画のように、ギザギザに切られたねじをはじめから仕込んでおくことで、一体で成型することができます。
真空成型
次は、真空成型です。
真空成型は、薄い樹脂しかできないこと、アンダーカットがしづらいなどの欠点がありますが、型は安く、高速に成形することができます。
下記動画が分かりやすいと思いますが、
・下側に金型をセットし、
・樹脂をセット
・温めて、
・型を上げて、下を真空にして成形
します。
工場でも同様に、作られます。
↓は成型後の加工になります。
いらない部分が出ますので、それを取り除いていく作業です。
真空成型自体はある程度早いのですが、ここまで含めると結構な工数になります。
真空成型の型は↓のように作られます。
金型製作のコストは、冷却が要らないこと、半面でいいことなどより、1/5～1/20の金型比で作ることが可能です。
また、↓の動画は、真空成型で、小物部品を大量生産しているものになります。
シート材の供給も自動で、一度に大量の製品を作成しトリミングもプレスで行います。
RIM成形
次はRIM成形です。
RIM成形とは、「混ぜると固くなる二つの樹脂」を用いて成型する方法です。
下記動画の通り、液剤①の上に、液剤②を入れて軽く圧力をかけて固まるまで待ちます。※動画は液剤②を入れているところからスタートします。
低圧で成形することができるので、大きな部品に向いている傾向があります。
FRP
つぎはFRPです。
FRPとは、Fiber Reinforced Plastics（ファイバー・レインフォースド・プラスチック）の略で、日本語で言うと繊維強化プラスチックとなります。
プラスチックを固めただけでは、強度が弱いのが弱点となりますが、下記動画のようにガラスマットなどとともに樹脂で固めることで、軽量かつ強い材料を作ることができます。
動画の通り、型は片側だけでいいですし、木型でも十分なため、簡単に型を作成することができます。ただし、職人技な部分もありますし、乾燥に時間がかかりますので、型費は安くても、製品単価は高いのが特徴です。
↓の動画は、CFRPの動画です。
よく航空業界などで、より軽量かつ高強度のものが求められる場合に使われます。
CFRPも先ほどのGFRPと同様、マットを樹脂で張っていく工法(ドライカーボン)もありますが、量産には向いていないため、車メーカーなどではカーボンシートに樹脂をしみこませた材料を圧力釜で焼き固める工法を用いています。子の工法であればある程度材料単価を抑えることができますが、設備の費用は高くなります。
ブロー成型
次は中空の樹脂製品を作る工法、ブロー成型です。
下記動画を見てもらえれば、イメージがつくと思いますが、
・樹脂で風船を作り(56秒～)
・型に入れて、膨らませ(1分～26秒)、
・そのまま固める
ことで、型に沿った製品が出来上がります。
燃料タンクなど、液体を入れることに使われることが多いですので、リークチェックを行います。
次は少し特殊ですが、3次元のブロー成型を行っている会社です。
↓の動画を見てもらえるとわかりやすいと思いますが、
パリソン(風船)を型に沿って作ってあげることで、左右対称でない製品にも使用することができます。また、この会社の場合は、樹脂の種類も途中で変更することができ、外側はゴム、中は固い樹脂などと作り分けることが可能になっています。
また、ブロー成型に特化した会社では、
・中空部分に発泡スチロールを入れるスーパーブロー(軽くて強度がある部品)
・左右対称ではない、深絞り形状のブロー成型(ダブルブロー成型)
など様々なブロー成型があるようです。
回転成型
次は、中空製品で型費の安い回転成型です。
残念ながら、いい動画がなかったのですが、
ホットケーキミックスをたい焼きの型に入れて、ぐるぐる回しながら加熱すると、中が空洞のたい焼きができるイメージです。
実際には、冷やすと固まるので、
・ペレットを型に入れる
・温め材料をとかしながら、型を回転させることで、
材料が型に付着する。
・その状態で、冷やして固める。
という工程になります。
下の動画を見てもらうと型が回転していることが分かると思います。
加飾技術、ウレタン加工など
樹脂製品には、加飾(木目調、カーボン調)などかっこよく見せる技術もいろいろと開発されております。
↓のTOM成形はその代表例です。
真空成型の樹脂の代わりに、フィルムを用いるイメージをしていただければわかりやすいと思います。
↓工程を模式図で確認
↓実際の工程を確認
また、製品に対して、ウレタンなどを装填して、
・耐衝撃性・断熱効果
などを追加する工法も存在します。
その他(粉末焼結積層造形、熱硬化樹脂など)
その他、樹脂成型にはいろいろな工法がありますのでざっと紹介していきます。
3Dプリンターみたいなものです。
粉末を少しずつ固めていくものになります。
樹脂というと、熱すると柔らかくなる、溶けるイメージがあるかと思いますが、温めると固くなる樹脂もあります。その性質を利用して、製品を作るやり方もあります。
下記の通り、圧力をかけながら過熱してやることで樹脂製品を作ることができます。
耐熱性に優れた製品を作ることが可能です。
金属版の樹脂成型もあります。
まとめ
樹脂成型は、本当にいろいろなやり方があるので、奥が深いです。
一つ一つの成型方法の特徴を把握し、設計段階から適正な工法を選んで図面を作成していく必要があると思います。
動画を見て、イメージを頭の中に持つだけで変わると思いますので、何かに迷ったら、このページに来ていろいろな成形法を確認してもらえたらと思います！
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