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圧縮成形は、熱硬化性樹脂またはエラストマー樹脂を含む成形コンパウンド（チャージと呼ばれる）を加熱された金型キャビティの下半分に正確に配置し、金型の両側を押し合わせると、コンパウンドがキャビティに流れ込んで充填される成形方法です。熱によって材料が重合して固化し、その後、固体部品として取り出すことができます。[ 1 ]このプロセスでは、通常、高強度油圧シリンダーを使用して、数百トンの力で金型の両側を押し合わせます。圧縮成形は、射出成形などの代替方法と比較して、金型コストが低く、材料の無駄も少ないですが、より単純な形状に限定され、生産速度が遅くなります。[ 1 ]
圧縮成形は、繊維強化ポリマーの加工に非常に適しています。ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維などの強化材を充填材に加えることで、より高い剛性と強度を持つ部品を製造できます。[ 2 ]また、ハニカムやポリマーフォームなどの低密度コアを組み込んだサンドイッチ構造の製造にも広く使用されています。[ 3 ]
圧縮成形において、エンジニアが留意すべき重要な点が6つあります。
圧縮成形とは、プラスチック材料を加熱された金属金型に直接投入し、熱によって軟化させた後、金型が閉じる際に金型の形状に押し出す成形プロセスです。成形が完了したら、余分なバリを取り除くことができます。一般的に、圧縮成形機は垂直軸に沿って開きます。
この成形プロセスは、他の多くの成形プロセスとは異なり、熱硬化性プラスチック化合物を使用するのが特徴です。これらの熱硬化性樹脂は、プリフォームまたは顆粒状のいずれの形状でも使用できます。他のプロセスとは異なり、材料は通常、成形前に予熱され、測定されます。これにより、余分なバリを減らすことができます。通常金属製のインサートも、プラスチックと一緒に成形できます。補足として、形状にアンダーカットが生じないように注意してください。アンダーカットがあると、特に取り出しが困難になります。保存期間が無期限で、サイクル成形時間が短い熱可塑性マトリックスが広く使用されており、その例が参考文献3に示されています。
圧縮成形は、ゴム成形の最も古い製造技術の 1 つです。プロセス パラメータには、成形時間、温度、圧力が含まれます。通常、300 ～ 400 トンの型締め圧力が使用されます。典型的な金型は、底が金型キャビティとなる貝殻のような形をしています。成形プレスは、アルミニウムの鋳造に使用される取鍋充填垂直プレスによく似ています。圧縮成形では、押出機とウィンク カッター (2 つのブレードが中央で合わさって押出物を長さに切断する) またはローラー ダイとダイ カッターによって作られたプリフォームを使用します。
圧縮成形されたウォーターボトルは、3インチ×6インチの型抜きシートから作られます。1枚のシートをコアの下に置き、同じサイズのシートをコアの上に置き、次に金型の上部を手動またはホイストでほぼ閉じるまで下げます。次に金型をプレス機に押し込み、プレス機を油圧で全圧まで閉じます。金型の温度は約350度です。サイクルが終了すると（約3.5～4.0分後）、プレス機が開き、金型が作業者の方に引き出されます。作業者はクラムシェル型の金型上部を開き、金型上部をプレス機に立てかけます。コアがまだ中に入ったボトルが現れます。ボトルがまだ熱いうちに、作業者は爪をボトルとスチールコアの間に差し込み、ボトルの首の部分を伸ばしてコアからボトルを外します。
圧縮成形ゴルフボールセンター用のプリフォームは押出成形されます。プリフォームは、金型キャビティ内で立ち上がる1インチ×1インチの円形のスラグです。成形サイクル中、オペレーターはスラグを治具にセットし、治具を金型の上に置きます。スライドトレイが引かれると、プリフォームが金型キャビティ内に放出されます。金型が開かれると、下部プラテンが下がり、金型が油圧でオペレーターの方へ押し出されます。その後、ヒートシート（そのサイクルで成形されたすべての部品がパーティングラインの縁（バリ）で接合されたもの）が、ダイカットのためにトランスファーカートに載せられます。
使用される金型には、フラッシュプランジャー型、ストレートプランジャー型、および「ランド付き」プランジャー型の3種類があります。フラッシュ型金型は、プラスチックの充填量を正確に行う必要があり、水平方向のバリ（金型から突き出た余分な材料）が発生します。ストレートプランジャー型金型は、プラスチックの充填量に多少の誤差があっても許容され、垂直方向のバリが発生します。ランド付きプランジャー型金型は、プラスチックの充填量を正確に行う必要があり、バリは発生しません。詳細については、参考文献3を参照してください。