導入
プラスチックとゴムの射出成形は、現代の製造業において重要な位置を占めています。日常生活でよく使われるプラスチック製品から、産業分野で広く使用されているゴム製品まで、射出成形技術は重要な役割を果たしています。この記事では、プラスチックとゴムの射出成形の違いを詳しく説明し、読者の皆様にこの2つの重要な製造プロセスについてより深く理解していただくことを目的としています。
プラスチック射出成形とは、溶融したプラスチックを金型に注入し、冷却・固化させることで特定の形状の製品を形成するプロセスです。統計によると、世界中で毎年膨大な数のプラスチック製品が射出成形によって製造されています。例えば、自動車メーカーが使用する内装部品やバンパーなど、多くのプラスチック製品は射出成形によって製造されています。
ゴム射出成形ゴム射出成形とは、ゴム材料を金型に注入し、加硫などの工程を経て、様々なゴム製品を製造することです。ゴム製品は、自動車、機械、電子機器などの分野でも広く利用されています。例えば、自動車のタイヤやシールなどは、ゴム射出成形の代表的な製品です。
これら2つの射出成形プロセスの重要性は、複雑な形状の製品を効率的に生産できるだけでなく、製品の精度と品質を保証できることにもあります。射出成形時の温度、圧力、時間などのパラメータを正確に制御することで、高い寸法精度と良好な表面品質を備えた製品を生産できます。同時に、これら2つのプロセスは生産効率が高く、コストが低いという利点もあり、大規模生産のニーズにも応えることができます。
プラスチック射出成形の概要
（１）プロセスの原理と流れ
プラスチック射出成形のプロセス原理は、粒状または粉末状のプラスチック原料を射出成形機のホッパーに投入し、原料が流動状態で加熱溶融され、射出成形機のスクリューまたはピストンによって駆動され、金型のノズルと注入システムを通って金型キャビティに注入され、金型キャビティ内で冷却されて固化することです。
具体的なプロセスは主に以下のステップで構成されています。まず、原料の準備です。製品要件に応じて、一般的なポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの適切なプラスチック原料を選択します。これらの原料は通常、強度、靭性、耐熱性など、さまざまな製品のニーズを満たすために異なる性能特性を持っています。次に、原料を射出成形機に投入して加熱溶融します。このプロセスでは、加熱温度を厳密に制御する必要があります。一般的に、異なるプラスチック原料はそれぞれ異なる溶融温度範囲を持っています。例えば、ポリエチレンの溶融温度は通常120℃～140℃ですが、ポリスチレンの溶融温度は約180℃～220℃です。
原料が溶融して流動すると、射出成形機のスクリューまたはピストンによって、金型のノズルと注湯システムを介して金型キャビティに押し込まれます。このプロセスにおいて、射出圧力は重要なパラメータであり、流動中の溶融樹脂の抵抗を克服し、金型キャビティへの溶融樹脂の充填を確実にするために十分な圧力が必要です。一般的に、射出圧力は数十から数百MPaの範囲です。
最後に、冷却段階では、金型の冷却システムによってプラスチックが金型キャビティ内で冷却・固化されます。冷却時間の長さは、プラスチックの種類、製品の厚さ、その他の要因によって異なります。一般的に、薄い製品の冷却時間は短く、数十秒から数分程度です。一方、厚い製品の冷却時間はそれに応じて長くなります。
（２）特徴と利点
プラスチック射出成形には多くの特徴と利点があります。まず、複雑な形状を成形できることです。プラスチックは溶融状態で良好な流動性を示すため、複雑な形状の金型キャビティに充填することができ、内部キャビティや反転構造を持つ製品など、様々な複雑な形状のプラスチック製品を製造できます。
第二に、精度が高いことです。射出成形工程における温度、圧力、時間などのパラメータを精密に制御することで、高い寸法精度の製品を製造でき、数本から数十本のワイヤー間の寸法公差を制御できます。例えば、一部の精密電子製品のシェルは、プラスチック射出成形によって高い寸法精度要件を満たすことができます。
さらに、プラスチック射出成形用金型は多様性に富み、様々な加工貿易形態に適しています。製品の形状、サイズ、性能要件に応じて、異なる射出成形用金型を設計できます。さらに、射出成形用金型は大量生産が可能で生産効率が高く、OEM（相手先ブランド製造）やODM（相手先ブランド設計製造）など、様々な加工貿易形態に適しています。
同時に、プラスチック射出成形は幅広い応用範囲を有しており、食器や玩具などの日用品から、電気筐体や自動車部品などの工業製品まで、様々なプラスチック製品の製造に用いられています。統計によると、世界のプラスチック製品の約70%は射出成形によって生産されています。
ゴム射出成形機の概要
（１）プロセスの原理と流れ
ゴム射出成形機高性能ゴム押出機を通して材料を成形金型に送り込み、一定の圧力と温度を経て、ゴム原料が金型内で必要な形状とサイズに成形される加工技術の一種です。
具体的な手順は以下のとおりです。
準備作業：ゴム原料の選別、乾燥、予熱などの工程に加え、金型の設計、製造、デバッグなどが含まれます。ゴム原料の選別は、原料の品質と性能が製品要求を満たすことを保証するために非常に重要です。例えば、自動車のタイヤ、シールなどの高性能ゴム製品では、製品の強度、耐摩耗性、耐老化性を確保するために、高品質のゴム原料を選択する必要があります。乾燥および予熱工程では、ゴム原料の過乾燥や予熱不足を避けるために、温度と時間を厳密に管理する必要があります。金型の設計と製造は、製品の形状、サイズ、性能要件に応じて慎重に設計し、金型の精度と品質を確保する必要があります。
材料製造：乾燥ゴム粒子をゴム押出機に投入し、加熱・押出などの一連の工程を経て前処理を行います。この工程では、ゴム押出機の性能とパラメータ設定が非常に重要です。例えば、押出機の温度、スクリュー回転数などのパラメータは、ゴム材料の可塑化効果と品質に直接影響します。一般的に、押出機の温度は100℃～150℃、スクリュー回転数は毎分数十回転～数百回転の範囲で設定できますが、具体的なパラメータはゴム材料の種類や性能要件に応じて調整する必要があります。
成形：前処理されたゴム材料は、射出成形機によって金型に供給され、成形工程に入ります。この際、ゴム原料を所望の形状とサイズの製品に成形するためには、一定の圧力と温度が必要です。成形工程における圧力と温度は重要なパラメータであり、圧力は一般的に数十～数百MPa、温度は150℃～200℃の範囲で制御されます。ゴム製品によって圧力と温度に対する要求は異なり、例えば、ゴムドラムスクリーン、橋梁用ショックアブソーバーなどの大型ゴム製品では、製品の成形品質を確保するために、より高い圧力と温度が必要となります。
圧縮脱型：成形が完了したら、ゴム製品を金型から取り出すために冷却と脱型が必要です。急激な温度変化による製品の変形や割れを防ぐため、冷却はゆっくりと行う必要があります。脱型時は、製品を損傷しないように注意してください。
（２）特徴と利点
単一生産能力：ゴム射出成形機の単一生産能力は、一般的に数十グラムから数キログラムの間であり、完成品の生産量が大幅に向上します。
高い製品精度：ゴム射出成形機は、成形プロセス中に材料の温度、圧力などのパラメータを正確に制御できるため、製品の精度が大幅に向上します。
成形サイクルが短い：ゴム射出成形は複数の製品を同時に成形でき、生産能力が大きいため、成形サイクルが比較的短くなります。例えば、一部の自動車部品の製造において、ゴム射出成形プロセスを採用することで、生産効率を大幅に向上させ、生産サイクルを短縮することができます。
完成品の高品質：ゴム射出成形は、成形ムラや気泡などの問題を軽減し、製品品質を大幅に向上させます。例えば、ゴム射出成形プロセスで製造された自動車用シールは、優れたシール性と耐摩耗性を備えており、自動車の性能と寿命を効果的に向上させます。
プラスチックとゴムの射出成形の違い
（１）原材料特性の違い
プラスチックの原料は通常、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂で、硬度と剛性が高く、原料の種類によって強度、靭性、耐熱性などの性能特性が異なります。例えば、ポリエチレンは耐薬品性と電気絶縁性に優れていますが、強度と耐熱性は比較的低く、ポリスチレンは透明性と硬度が高いですが、脆いという欠点があります。これらの特性により、射出成形時には原料が完全に溶融して金型キャビティに充填されるよう、特定の温度と圧力範囲で成形する必要があります。
ゴムの原料は天然ゴムまたは合成ゴムで、高い弾力性と柔軟性を備えています。ゴムは未加硫状態では通常柔らかく変形しやすいですが、加硫後は強度と耐摩耗性が向上します。ゴムの弾性特性のため、射出成形工程では材料の収縮率と弾力性を考慮し、製品の寸法精度と形状安定性を確保する必要があります。例えば、ゴム製品の金型設計では、ゴムの収縮率が大きく、通常1％～5％であるのに対し、プラスチックの収縮率は一般的に0.5％～2％であることを考慮する必要があります。
（２）プロセスパラメータの違い
温度に関して言えば、プラスチックの射出成形は通常より高温で、プラスチック原料によって融点範囲が異なります。例えば、ポリエチレンの融点は通常120℃～140℃、ポリスチレンの融点は約180℃～220℃です。ゴムの射出成形の温度は比較的低く、一般的に100℃～200℃ですが、具体的な温度はゴムの種類や性能要件によって異なります。例えば、天然ゴムの加硫温度は通常140℃～160℃ですが、合成ゴムの加硫温度は異なる場合があります。
圧力の観点から見ると、プラスチック射出成形では、流動過程における溶融樹脂の抵抗を克服し、金型キャビティへの溶融樹脂の充填を確実にするために、一般的に数十から数百MPaの高い射出圧力が必要です。ゴム射出成形の圧力は比較的低く、一般的に数十から数百MPaですが、一部の大型ゴム製品ではより高い圧力が必要になる場合があります。例えば、ゴムドラムスクリーンや橋梁用ショックアブソーバーなどの大型ゴム製品を製造する場合、製品の成形品質を確保するために高い圧力が必要となります。
（３）製品特性の違い
形状の面では、プラスチック射出成形は、内部に空洞や反転構造を持つプラスチック製品など、複雑な形状のさまざまな製品を生産できます。ゴム製品は高い弾力性と柔軟性があるため、通常は形状が比較的単純で、シールやタイヤなどがほとんどです。
精度面では、プラスチック射出成形は高い寸法精度の製品を生産することができ、寸法公差は数線から数十線の範囲で制御可能です。ゴム射出成形製品の精度は比較的低いですが、自動車用シールなどの一部の高性能ゴム製品では、より高い精度要件を満たすこともできます。
用途面では、プラスチック製品は日用品、工業製品、食器、玩具、電気シェル、自動車部品など、幅広い分野で使用されています。ゴム製品は主に自動車、機械、電子部品などの分野で使用されており、タイヤ、シール、ショックアブソーバーなどにも使用されています。
結論
プラスチックとゴムの射出成形には、原材料の特性、プロセスパラメータ、製品特性において明らかな違いがあります。
原料特性の観点から見ると、プラスチック原料は通常、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であり、硬度と剛性が高く、プラスチックの種類によって特性が異なります。ゴム原料は天然ゴムまたは合成ゴムであり、高い弾性と柔軟性を備えています。
プロセスパラメータの観点から見ると、プラスチックの射出成形温度は高く、プラスチックの種類によって溶融温度範囲が異なり、溶融樹脂が金型キャビティ内に確実に充填されるように、射出圧力は高くなります。ゴムの射出成形温度は比較的低く、圧力も比較的低くなりますが、大型のゴム製品ではより高い圧力が必要になる場合があります。
製品特性：プラスチック射出成形は、複雑な形状の製品を高精度に製造できるため、日常生活や産業分野で広く使用されています。ゴム製品は弾性が高いため、通常、形状が比較的単純で精度も比較的低くなりますが、高性能ゴム製品は高精度の要求にも応えることができ、主に自動車、機械、電子機器などの分野で使用されています。
これら2つの射出成形プロセスは、関連産業にとって極めて重要です。プラスチック製品業界において、プラスチック射出成形は効率が高く、コストが低く、大規模生産のニーズを満たすことができ、様々な分野に豊富な製品を提供しています。ゴム製品業界において、ゴム射出成形は単発生産能力が大きく、製品精度が高く、成形サイクルが短く、完成品の品質が高いため、自動車、機械などの産業にキーパーツやシールなどの製品を提供し、これらの産業の安定した発展を保証しています。つまり、プラスチックとゴムの射出成形は現代の製造業においてかけがえのない役割を果たしており、それぞれの特徴と利点は、さまざまな産業の発展にも力強い支えとなっています。
投稿日時: 2024年11月8日