ディープダイブへようこそ。今日は射出成形について説明します。私たちはここで大量の研究を行っています。そして、このプロセスがどのようにして小さなプラスチックのペレットを電話から車の部品に至るまであらゆるものに変えることができるかは本当に驚くべきことです。
ええ、それはとても信じられないことです。つまり、原材料を取得し、圧力と温度を使用して、それを型に強制的に押し込んで特定のオブジェクトを作成することがすべてです。
おお。このように説明すると非常に単純に聞こえますが、実際にはもっとたくさんの意味があると思います。というか、どこから始めればいいのでしょうか？
そうですね、何かを料理する場合と同じように、その準備から始まります。
さて、準備作業です。私は工場をイメージしていますが、それは、たとえばケーキを焼くときのように、すべての材料を集めるのと同じくらい簡単でしょうか?
そうですね、確かにいくつかの類似点はあります。最も大きなことの 1 つは、プラスチックを適切に乾燥させる必要があることです。ポリカーボネートなど、一部のプラスチックは湿気に非常に敏感です。
まあ、本当に？
うん。 0.2% などの微量の水分でも、問題を引き起こす可能性があります。
はぁ。こんなに敏感だとは思いませんでした。そう、ある種のペストリーを作るときは、小麦粉が完全に乾いていることを確認したいのと同じでした。
その通り。
それでは、この段階でプラスチックを乾燥させる以外に、他に何を心配する必要があるのでしょうか?
もう 1 つの重要なステップは予熱です。プラスチックに成形されるインサート。
わかった。
これらは通常金属でできており、最終製品にさらなる強度を与えます。しかし、インサートを予熱すると、冷却時に生じる収縮などによる応力が軽減されます。
わかった。つまり、プラスチックと金属が確実に冷えて固まることになります。
うん。また、熱膨張率の高い金属を選択すると、実際にその結合をさらに強化することができます。
まあ、本当に？
そうです、金属は冷えるとプラスチックよりも早く収縮し、非常にしっかりと接続されます。
こういった細かい部分まで科学がどれほど深く研究されているかはとても素晴らしいことです。これは、プロセス全体がいかに正確であるかを実際に示しています。
うん。
では、実際の成形部分に到達する前に、他に何が必要でしょうか?
汚れたキッチンで料理をしたくないのと同じように、機械をよく掃除せずに射出成形を開始することもできません。ああ。
前回の実験で残った小さなプラスチック片が新しいバッチを汚染する可能性があるためです。
うん。したがって、不要なものを避けるためにクリーンな環境を維持することが重要です。
その通り。
先ほど離型剤について触れましたね。それらは何ですか？
離型剤はプラスチックが金型にくっつくのを防ぎます。パンを焼くときに使う油のようなものです。
わかった。
そして、レシピごとに異なる種類のオイルが必要になるのと同じように、プラスチックごとに特定の離型剤が必要になります。たとえば、ステアリン酸亜鉛は一般的なプラスチックによく使用されます。そして、ポリアミドには流動パラフィンが使われます。
つまり、それぞれのプラスチックには独自の好みがあるようで、最良の結果を得るには、プラスチックが何を望んでいるのかを知る必要があります。
素晴らしい言い方ですね。そして、私たちが話しているこの慎重な準備はすべて、生産プロセスがスムーズかつ効率的に実行され、最終的により良い製品が完成することを保証します。
つまり、メインイベントである注入プロセスの舞台を整えるようなものです。
はい、本当にそうです。そして今、ショーの主役となる準備が整いました。そう、あの溶けたプラスチックです。私はそれが好きです。さて、準備テーブルからセンターステージに移動しましょう。では、注射の準備ができたら何が起こるでしょうか?
注入プロセスでは、実際の変換が行われます。通常は 5 つの段階に分かれています。充電、可塑化、射出、冷却、脱型。
5段階。おお。最初に想像していたよりも少し複雑です。それでは、この最初の段階について教えてください。充電。
充電とは、適切な量のプラスチック原料を入手することです。私たちが話した小さなペレットのように。適切な量を射出成形機に入れる必要があります。レシピに従っているようなものです。
わかった。
ご存知のとおり、入力が多すぎたり少なすぎたりすると、最終結果が変わる可能性があります。
したがって、最初から正確に行う必要があります。
その通り。
では、可塑化とは何でしょうか？その名前にとても興味があります。
ここから事態はさらにヒートアップし始めます。文字通り。
わかった。
つまり、固体のプラスチックペレットを滑らかな液体に変える段階です。チョコレートを溶かすようなものだと考えてください。
わかった。
適切な温度が必要であり、適切な粘稠度を得るために慎重に混合する必要があります。
そこでプラスチックを溶かして液体にします。ここでは温度管理が非常に重要ですよね?
絶対に重要な、そして実に楽しい事実です。プラスチックが異なれば、適切に溶解するために必要な最低温度も異なります。
おお。
それはすべて、各材料の特性に依存します。
それは私が思っていた以上に重要なことなのです。これで、完全に溶けたプラスチックが完成しました。さて、次に何が起こるでしょうか？
さあ、メインイベントの時間です。溶融したプラスチックは、高圧下で金型キャビティに射出されます。これにより、金型が完全に充填され、デザインの細部がすべてキャプチャされることが保証されます。それを 2 つのフェーズに分けることができます。流動充填と圧力保持。
つまり、流動充填とは、溶融したプラスチックが金型に突入することです。
右。
そして、圧力をかけ続けます。小さな隅や隙間がすべて完全に埋まっていることを確認してください。
はい、それは良い言い方です。最終製品に適切な強度と密度を得るには、圧力を維持することが非常に重要です。
うわー、すごいですね。つまり、そこにどれだけの力が関わっているかを考えると驚くべきことです。それで、次に何が起こるでしょうか？
さて、事態を冷まさなければなりません。わかった。
したがって、この冷却段階では、内部にプラスチックが入った金型が冷却され、これによりプラスチックが最終形状に硬化します。
したがって、単にプラスチックを入れるだけではありません。適切に固まるように冷却方法を制御する必要があります。
うん。また、冷却にかかる時間は、プラスチックの種類や部品の大きさなど、いくつかの要因によって異なります。
わかった。
さまざまな種類のケーキを焼いているようなものだと考えてください。冷却に必要な時間はすべて異なります。
そうですね、素晴らしい比較ですね。では、その最後の段階では何が起こるのでしょうか?脱型。
それが一種のグランドフィナーレ、重大な発表です。冷却された部品が金型から慎重に押し出され、完成です。
完璧に形成された部分が残されました。それを見るのはとても満足できるはずです。
そうです。しかし、私たちが作成したものに興奮しすぎる前に、別の重要な段階があることを覚えておく必要があります。後処理。
わかった。
そして、それが実際に、ディープダイブのパート 2 で取り上げる場所です。ああ、待ちきれないよ。もうこれにはまってしまいました。パート 2 では、後処理について調査し、これらのプラスチックの背後にある科学をさらに詳しく見ていきますので、ぜひご参加ください。 Deep Dive へようこそ。中断したところから再開し、射出成形について話します。プラスチックを準備し、溶かして金型に注入しました。でもまだ終わってないですよね？
完全ではありません。まだ最後の仕上げを加える必要があります。後処理は、成形部品がすべての品質基準を満たしていることを確認する方法です。
ケーキを焼いたようなものですが、まだフロストする必要があります。
その通り。後処理にはさまざまな処理がありますが、最も一般的な 2 つはアニーリングと保湿です。
さて、アニーリングです。それは新しいものです。それには何が関係するのでしょうか？
成形品にスパトリートメントを施すようなものです。部品を特定の温度まで加熱し、一定時間その温度に保持します。これにより、プラスチック内の分子が動き回り、成形中に蓄積された可能性のある応力を取り除くことができます。
つまり、プラスチックのストレス軽減になります。
うん。これは重要です。なぜなら、その応力によって部品が脆くなり、時間の経過とともに歪みが生じる可能性があるためです。焼きなましはそれを防ぐのに役立ちます。
わかった。したがって、重要なのはその部分が長く続くことを確認することです。ここでテーマに気づきました。あらゆる段階での精度とコントロール。
ええ、絶対に。それはアニーリングにも当てはまります。温度とその温度を維持する時間には細心の注意を払う必要があります。
わかった。したがって、熱が高すぎると事態が悪化する可能性があります。
その通り。すべては正しく行うことが重要です。
では、保湿についてはどうでしょうか？どのような種類のプラスチックにそれが必要ですか?
ナイロンとも呼ばれるポリイミドなどの一部のプラスチックは、空気中の湿気を吸収する傾向があります。
ああ、わかった。
そしてそれが膨張して形を変える可能性があります。
つまり、基本的には、安定を保つために水を飲ませることになります。
そうですね、そのように考えることもできます。そこで、部品を熱湯に浸し、制御された量の水分を吸収します。そうすれば、後で空気からあまり吸収されなくなります。
つまり、どこか別の場所に水を探しに行かないように、喉の渇きを潤すようなものです。
右。そして、これらのプラスチックが乾燥すると、一部の食品と同じように、あまりにも長時間放置すると脆くなったり、ひび割れたりする可能性があります。
そのため、これらの部分を長持ちさせるためには保湿が重要です。
右。
ご存知のとおり、使用されている特定の種類のプラスチックについてはあまり話してきませんでした。
うん。そして、それはすべてに当てはまる状況ではありません。それぞれのタイプには独自の特性と長所と短所があり、それは成形時の温度、圧力、必要な後処理などに影響します。
つまり、パンを焼くときに適切な種類の小麦粉を選択するようなものです。うん。ケーキにはパンと同じ小麦粉を使いません。
その通り。それではABS樹脂を見てみましょう。これは非常に一般的な素材で、おもちゃから自動車の部品まで、さまざまなものに使用されています。
わかった。 ABSプラスチック。あのレゴブロックのように。
うん。丈夫で衝撃に強く、扱いやすいことで知られています。したがって、たとえば、通常は摂氏 220 ～ 250 度の溶融温度が必要です。
わかった。
これは、以前に説明したポリカーボネートよりも少し低いです。
したがって、それぞれのプラスチックには独自の理想的な温度範囲があります。
右。ポリカーボネートと同様に、湿気についても心配する必要があります。腹筋の場合、ペレットに水分が多すぎると、泡や空洞ができてしまいます。最終製品では。ああ。
そしてそれが弱くなるのです。そのため、通常は水分レベルを 0.1% 以下に抑えるように努めます。
したがって、多くのプラスチックにとって水分レベルは非常に重要であるようです。
そうです。
AB 用のリリース剤についてはどうですか?何か特別なことはありますか？
通常は亜鉛ステア。これは問題なく機能しますが、場合によっては金型や希望する表面仕上げの種類によって異なります。
さて、それにはいくつかのニュアンスがあります。
そうですね、少しだけ。
では、後処理はどうなるのでしょうか？ ABSにはアニーリングや保湿が必要ですか?
アニーリングは、特に部品が大きな応力や高温にさらされる場合に役立ちます。反りに対する耐性を高めるのに役立ちます。
つまり、スパトリートメントは腹筋にも良いのです。
うん。そして、通常は腹部に潤いを与える必要はありません。それほど水分を吸収しません。
ナイロンなので、心配することは一つありません。それぞれのプラスチックに独自のニーズがあり、それを処理するための完璧な方法があるのは驚くべきことです。
それは、射出成形と結びついたまったく別の科学の世界のようなものです。
本当にそうです。そしてテクノロジーが変化するにつれて、私たちはさらに特殊な特性を備えた新しいプラスチックを入手し続けるでしょう。右。そして、持続可能性とリサイクル素材や生分解性素材の使用がますます重視されています。
それは素晴らしいことです。つまり、私たちはこの世界全体のほんの表面をなぞっただけなのです。材料の準備、射出プロセス、後処理技術について説明してきました。このプロセスには、どれほど多くの変数が存在するのか、本当に信じられないほどです。
うん。
しかし、まだ実際に話していないことが 1 つあります。このサイクル全体にわたる温度と圧力の役割。それらは本当に重要なことのようです。
はい、その通りです。温度と圧力は、射出成形がうまく機能するかどうかの基礎となります。これらは、プラスチックの流れの良さからプロセス全体の品質に至るまで、あらゆることに影響します。
さて、パート 3 ではこれについて詳しく説明し、射出成形の探求を締めくくるのに参加しましょう。 Deep Dive へようこそ。今日は射出成形についての説明を終了します。私たちは、材料の準備から実際の射出、さらにその後の部品のさまざまな処理方法に至るまで、多くの分野をカバーしてきました。非常に多くのさまざまな要素がこのプロセスに影響を与えるのは非常に驚くべきことです。
うん。ここからは、射出成形の最も重要な 2 つの部分について詳しく説明します。温度と圧力。
面白いですね。私たちが話し合っている間、これらのことはよく話題になりましたが、それらは最終製品がどのようになるかに大きな影響を与えているようです。では、どこから始めればよいのでしょうか?
さて、温度から始めましょう。実際には、考慮する必要がある主な温度が 2 つあります。材料温度と金型温度。
さて、2つの異なる温度です。材料温度について詳しく教えてください。
つまり、プラスチックが射出中にスムーズに流れるためには、そのくらいの温度が必要です。そしてその温度は非常に注意深く管理されています。温度が低すぎるとプラスチックが十分に溶けずに流れなくなりますよね？そうですね、でも高すぎるとプラスチックが実際に壊れ始めて、最終部分が弱くなる可能性があります。
つまり、溶けるほど熱くはあるが、損傷するほど熱くはないスイートスポットを見つけようとしているようなものです。
その通り。
では、金型の温度はどうでしょうか？それがなぜ重要なのでしょうか?
したがって、金型の温度は、プラスチックが金型に入った後の冷却と硬化の速度に影響します。そして、その冷却速度によって、表面、冷却にかかる時間、さらには硬化時の収縮量など、最終部品に関する多くのことが変わります。
したがって、金型温度の小さな変化でも大きな違いが生じる可能性があります。
はい、本当にできます。
これらの一見単純なことがこれほど大きな効果をもたらすことができるのは驚くべきことです。では、圧力についてはどうでしょうか？それはどのように機能するのでしょうか?
射出成形では、実際に圧力がプロセス全体の原動力となります。これは、溶けたプラスチックを金型に押し込み、あらゆる細部が確実に充填されるようにするものです。そして、実際には、主に 3 種類の圧力があります。可塑化圧力、射出圧力、キャビティ圧力。
さて、３種類。それらを一度に一つずつ取り上げてみましょう。それでは、可塑化圧力とは何でしょうか?
可塑化圧力、または背圧と呼ばれることもありますが、射出成形機のバレル内の圧力です。そのため、プラスチック ペレットが射出される前にどの程度うまく溶けて混合されるかを制御します。また、可塑化圧力を上げると、溶解と混合が容易になります。ただし、圧力がかかりすぎると、プラスチックが流れにくくなる可能性があります。
繰り返しますが、完璧なバランスを見つけるようなものです。
はい、本当にそうです。
では、射出圧力はどうでしょうか？
射出圧力は、溶けたプラスチックを金型キャビティに押し込むために使用されます。そして、その圧力と温度のバランスを取る必要があります。はい。ショートショットなどの問題が起こらないように。
ショートショットって何ですか？
このとき、金型が完全に充填されなかったり、プラスチックの一部が金型からはみ出すバリが発生したりすることがあります。
ああ、わかった。
特に、電子機器や医療機器など、非常に細かい部品の場合はそうです。そうですね、プレッシャーを適切に受けなければなりません。
したがって、圧力と温度の適切な組み合わせを見つけることがすべてです。
その通り。
おお。では、キャビティ圧力はどうでしょうか？それは何をするのですか？
つまり、金型が溶けたプラスチックで満たされると、金型内に圧力が蓄積されます。そして、その圧力は、部品の最終的なサイズ、表面の滑らかさ、さらには冷却中に欠陥が発生するかどうかに大きく影響します。
つまり、プラスチックが金型の形状を完璧に再現するための最後の力のようなものです。
うん。そして、ご存知のとおり、温度と圧力は完全に別のものではないことを覚えておくことが重要です。彼らは一緒に働きます。
わかった。
したがって、材料温度を上げると、より低い射出圧力を使用できる可能性があります。
わかった。
したがって、重要なのは適切な組み合わせを見つけることです。
この 2 つが連携して機能するのは本当に素晴らしいことです。このプロセス全体は本当に興味深いものでした。私たちは小さなプラスチックのペレットから始めましたが、今ではそれらがどのようにしてさまざまな製品に生まれ変わるのかを理解しました。
うん。そして、単純なことでも見た目よりも複雑になる可能性があることを示しています。
日用品を作るのにどれだけの思考と科学が費やされているかは本当に驚くべきことです。これからは間違いなくプラスチックに対する見方が変わるでしょう。
私も。
ですから、リスナーの皆さん、次に携帯電話やおもちゃなどのプラスチックでできたものを手に取るときは、そこにたどり着くまでの道のりを思い出してください。科学を利用して私たちの周りの世界を形作るとき、私たちができることは本当に驚くべきことです。以上で、射出成形の世界についてのこの深掘りを終了します。ご参加いただきありがとうございます
