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薄壁射出成形は、従来の射出成形の特殊な形態であり、薄くて軽いプラスチック部品の大量生産に重点を置き、材料コストを節約し、サイクルタイムを可能な限り短くします。サイクルタイムが短いということは、生産性が向上し、部品あたりのコストが低くなることを意味します。[1]
薄壁の定義は、実際には部品のサイズと壁の厚さの比較です。特定のプラスチック部品の場合、壁の厚さが薄くなると、射出成形プロセスを使用して製造するのが難しくなります。部品のサイズによって、壁の厚さをどれだけ薄くできるかが制限されます。包装容器の場合、薄壁とは、壁の厚さが0.025インチ（0.62mm）未満で、壁の厚さに対する流動長が200を超えることを意味します。[1]
市場
プラスチック材料とエネルギーのコストが上昇し続け、納期が短縮されるにつれて、多くのプラスチック業界で薄肉成形の傾向が高まり続けています。[2]
薄肉成形は、以下の業界で利用されています。
利点
- 安価で安全、そして清潔なプラスチック部品。
- 薄壁成形は資源消費を削減し、重量を軽減し、輸送時の燃料使用量と二酸化炭素排出量を削減し、持続可能性への取り組みをさらにサポートします。[6]
- より厚い壁のプラスチック部品に比べてサイクルタイムが短縮されます。これにより、射出成形業者にとって納期と部品あたりのコストが削減されるため、メリットがあります。
- 部品の軽量化により自動車用途での燃料排出量が削減されます。[4]
- 食品包装に使用されるポリプロピレン（PP）などのリサイクル可能なプラスチックから作られています。 [3]
- 一部の薄壁部品は持続可能なプラスチックから作ることができます。[2]
デメリット
- 環境ゴミ。
- 射出成形業者にとって、資本投資コストは高額です。薄肉成形には、高い応力、短いサイクル時間、24 時間 365 日の生産スケジュールに耐えられる特殊な成形機、射出成形金型、ロボットが必要です。
- 薄壁部品の製造には高度な技術を持つ成形技術者が必要であり、そのような技術者を見つけて確保することは困難です。
例
薄肉成形に適したプラスチック樹脂は、高流動性、特に低い溶融粘度を備えている必要がある。さらに、高せん断速度（高射出速度）によって発生する熱による劣化を回避するのに十分な強度も必要である[5]。
プラスチック製造業者の中には、金型キャビティ内で優れた流動性を持つ薄壁用途に特化したプラスチックを製造しているところもあります。例えば、プラスチック製造業者のSabicは、薄壁マーガリン容器と蓋用に特別に設計されたポリプロピレン食品接触グレードのプラスチックを製造しています。[7]
別のプラスチックメーカーであるバイエルは、薄壁のモバイルハウジングの製造に特化して設計されたポリカーボネート（PC）とアクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）の混合物を製造しています。 [8]
装置
プラスチック射出成形機
従来の射出成形と比較すると、薄壁成形には、より高い応力と射出圧力に耐えられるように設計および製造された成形機が必要です。また、高品質の部品を製造するには、成形機のコンピューター制御も正確でなければなりません。このため、これらの成形機は汎用機よりも高価です。
薄壁対応機械には通常、高速サイクルタイムに対応するためにアキュムレータアシストクランプも備わっています。[9]
機械や部品の品質が損なわれないように、定期的なメンテナンススケジュールを完了する必要があります。これらの機械は通常24時間365日稼働するため、適切なメンテナンスが必要です。[10]
射出成形金型設計
射出成形機と同様に、射出成形用金型は高い応力と圧力に耐えられるほど頑丈である必要があります。[5]完全に硬化した工具鋼を使用した頑丈な金型構造により、金型の寿命が長くなります。
金型には、高温のプラスチック部品から熱を素早く除去してサイクル時間を短縮できるように、適切に設計された冷却システムも必要です。これを実現するには、冷却チャネルを成形面の近くに設計する必要があります。部品の品質を維持するためには、金型を毎日清掃することも重要な要件です。
ロボット工学
手作業の費用が高い国では、プラスチック部品を金型から取り出し、均等に積み重ねるためにロボットがよく使用されます。これらのロボットは成形機に固定されており、高速で信頼性が高くなければなりません。
プラスチック射出成形プロセス
薄肉成形部品に適用されるプロセスパラメータの範囲は、従来の射出成形よりもかなり狭くなります。これは、薄肉部品は厚い部品に比べて機械の射出ユニットで充填するのが難しいためです。最適に設計された部品と金型を使用しても、薄肉部品を製造することはさらに困難です。[8]
薄肉成形で製造される部品の品質を維持するには、一貫した射出速度と圧力が必要です。成形品の生産コスト効率が最適化される狭い処理ウィンドウの範囲内で機械を理解して操作する、適切に訓練された成形技術者は、生産中にプロセスによって高品質の部品が製造されることを保証します。
参考文献
- ^ ab [Evalene PHJ4501: 薄壁射出成形に最適な材料、Jums Belezza 著、JG Summit Petrochemical Corporation、2006 年]
- ^ ab [消費者向け製品: 薄壁と軽量設計を求める顧客の要求が金型メーカーに課題をもたらす、Mold Making Technology Magazine、2011 年 6 月 20 日]
- ^ ab [薄壁パッケージのユーザーは、少ないものでより多くのものを求めている、クリス・スミス著、Injection World Magazine、2012年4月]
- ^ ab [クリス・スミス著「自動車産業を明るくする」、インジェクション・ワールド・マガジン、2012年6月]
- ^ abc [薄い壁を使って医療機器を作る、クレア・フリッソラとグレッグ・トレンブレイ著、Medical Device and Diagnostic Magazine、2008年7月1日]
- ^ [SABIC の XENOY IQ* 樹脂がキヤノンエレクトロニクスの新たなスキャナハウジングで環境に配慮した製品を求める世界的顧客のニーズに応えるのに貢献、マサチューセッツ州ピッツフィールド/米国 -- 2012 年 4 月 2 日
- ^ [クリス・スミス著「硬質パッケージの限界に挑戦」、Injection world Magazine、2012 年 3 月]
- ^ ab [バイエルマテリアルサイエンス、「携帯電話業界における薄壁技術」ATI 978 d,e]1997年1月3日
- ^ [射出成形手帳、Mannesmann Demag、Kunststofftecknik、p131]
- ^ [コスト削減のためのメンテナンスルート、ジェリー・クランチ著、Injection World Magazine、2011 年 4 月]