射出成形

ガスアシスト射出成形では、加圧不活性ガス (通常は窒素ガス) がプラスチックが溶けた直後に金型に注入され、材料が金型の壁に押し込まれ、ガスがあった場所にキャビティが残ります。 このガスにより、金型内に中空部分を組み込むことができますが、冷却も促進され、特に射出成形金型の厚い壁の肉厚を均一にすることで歪みを防ぎます。 ガスアシスト射出成形の用途には、大型部品の材料削減、中空製品、その他の多孔質設計が含まれます。
このタイプのプラスチック射出成形の利点は、材料の使用量と冷却時間を削減できることにあります。 ガスポケットが厚い部分を埋めるため、溶融プラスチックが冷たい金型壁に向かって流れるため、反りが少なくなり、冷却時間が短縮されます。 また、圧力により冷却時の収縮が少なくなり、ヒケが発生する可能性が最小限に抑えられます。 ガスアシスト射出成形では、より低い型締力と全体的な残留応力も必要となるため、射出成形プロセスがより安定します。
ガスアシスト射出成形には限界がないわけではありません。 実際には、単一キャビティの金型にのみ適用できます。そうでない場合、ガスの流路が複雑になりすぎます (複数のキャビティが互いに固有である場合、これはさらに悪化します)。 また、一部の材料は、材料の表面と接触するガスの性質により、ガスと反応したり曇ったりする場合があります。 透明なプラスチックは特にこの影響を受けやすいため、通常はガスアシスト射出成形ができません。

薄壁成形では、部品全体のサイズに比べて薄い壁の厚さを利用することで、部品の材料とコストを最大限に節約できます。 薄壁成形により、1-2 mm の厚さの壁が可能になり、サイクル タイムは短縮されますが、必要な射出圧力は増加します。 薄肉射出成形専用機は、小型部品の薄肉成形が多く用いられるため、射出成形機の中でも最高精度の仕様となっています。 薄肉射出成形の用途は、電子部品、筐体、医療機器コンポーネント、チューブなどの、小型で公差が厳しい用途です。
薄肉射出成形の利点は、前述したように、コストの削減と速度です。 薄肉プラスチック部品は必要な材料が少ないため、従来の射出成形法と比較した場合、材料コストと全体的な資源消費量が削減されます。 サイクルタイムも大幅に短縮され、部品の重量が軽減されるため輸送時の排出量も減少します。 薄肉射出成形金型はリサイクル可能なプラスチックで作ることもでき、重機や自動車などの燃料ベースの用途では薄肉部品により重量 (ひいては排出量) が削減されます。
薄肉射出成形の欠点は、薄肉射出成形金型と成形機がより高価であり、その操作には訓練を受けた成形技術者が必要であることです。 薄肉の射出成形金型は極めて高い精度と低い公差を必要とするため、誤差が許容される余地はほとんどありません。 技術者と設計者は、欠陥の原因と潜在的な最適化をプロジェクト内で精査する必要があり、金型とプロジェクト全体のリードタイムが長くなります。 また、壁が薄いとより高い圧力が必要となるため、機械には何千回ものサイクルにわたってスムーズに動作する必要がある耐応力コンポーネントを取り付ける必要があります。

液状シリコーン射出成形によりシリコーンゴム製品の量産が可能です。 このタイプの射出成形は、シリコーンゴムが技術的には熱硬化性ゴムであるため、加硫（耐久性や柔軟性などの有益な材料特性をゴムに与えるプロセス）が必要になるという点で他の射出成形とは異なります。 溶融プラスチックを冷たい金型に射出する一般的な射出成形とは逆に、冷たいシリコーンゴムを加熱した金型キャビティに射出して加硫します。 この射出成形技術には、ミキサー、計量ユニット、完全に密閉された金型、その他のコンポーネントなどの特殊な機器が必要です。 用途には、シーリング用途の製品、コネクタ、他のプラスチック製品のオーバーモールディング、幼児用製品、生体適合性医療製品、ベーキング装置、絶縁製品などが含まれます。
液体シリコーン射出成形には、いくつかの独自の利点があります。 この材料は溶解する必要がなく、液体の状態で保存できるので、すぐに使用できます。 シリコーンは一般にすぐに固まり、機械が正しく設計されていればバリや廃棄物がほとんどまたはまったく発生しません。 この射出成形技術は通常、射出プロセスを自動化してオペレーターのミスを減らし、金型内以外では材料が熱くならないため、リスクの低いプロセスを提供します。 シリコーン製品は、数少ない生体適合性材料の 1 つであり、化学物質、温度、電気に対する優れた耐性を備えており、熱可塑性プラスチックを多く含む射出成形製品の中でもユニークな製品となっています。
液体シリコーン射出成形は完璧ではありません。 シリコーン素材の加硫は不可逆的なプロセスであり、一度部品が硬化すると元に戻ることはありません。 シリコーン製品にはリサイクルがなく、失敗した場合、他のタイプの射出成形のように材料を在庫に戻すことはできません。 また、液体シリコーンには独自の装置が必要であり、入手や定期的なメンテナンスがより困難になる可能性があります。

構造発泡成形では、不活性ガス（窒素など）または化学発泡剤と混合したポリマーから形成される複合材料の導入により、非常に大きな部品の大量生産が可能になります。 材料は液体状態で分離され、金型内で混合されます。 次に、ガス/化学ブロワーが混合物に加えられ、化学反応に変化が生じ、その結果、低密度で急速に膨張する泡が形成されます。 発泡体が膨張して硬化すると、内部は多孔度の高いコアを保持する一方で、発泡体と金型の間の表面界面が崩壊し、部品の外側に高密度の保護スキンが形成されます。 得られた射出成形金型は、軽量で柔軟かつ強力な発泡製品です。 構造発泡成形の用途には、自動車の屋根、医療機器のハウジング、スキー板、自動車の内外装部品、その他の大型部品が含まれます。
構造用発泡射出成形の利点は、大型、軽量、高強度、そしてコスト効率の高い部品を製造できることにあります。 構造用フォーム部品は、車のルーフやその他の大型製品のサイズまで拡張でき、固有の多孔性のおかげで使用する材料が少なくなります。 また、この多孔質の性質は、強度を犠牲にすることなく軽量化に貢献します。 構造用フォーム部品は強力で耐久性があり、固体ポリマーよりも最大 8 倍硬いです。 構造発泡射出成形は、さまざまな厚さの壁を簡単に克服でき、プロセス中に受ける応力が少なく、反りに強く、金型や機械の損傷の発生率が低いため、成形が簡単です。 構造用フォーム部品は製造も早く、塗装も簡単で、温度差の影響をほとんど受けません。
構造用発泡成形の欠点は、主に発泡材料に起因します。表面仕上げが粗く、肉厚を 1/4 インチ以下にできず、一般に他のタイプの射出成形よりも後処理が必要になります。 また、構造用発泡成形は他の射出成形技術に比べて生産速度が遅くなります。

おそらく最も新しく最もユニークなタイプの射出成形である金属射出成形では、射出成形された金属製品の製造が可能です。 この工程では、金属粉末とバインダーが混合され、造粒されます。 このいわゆる「原料」は射出ユニットに注入され、そこで生の製品が成形されます。 成形後、部品は溶剤で洗浄され、バインダー材料が熱的に剥離され、完全に金属化された (まだ多孔質の) 製品が残ります。 剥離された製品は、金属粒子が凝集して固体マトリックスとなる焼結炉でさらに強化され (通常は真空下で固体密度が高くなります)、その後、部品は仕上げや熱処理などの追加の後処理手順に対応できるようになります。小型（<100g) metal components in a single step such as hand tool heads, mechanical components, linkages, automotive and aerospace parts, and more.
金属射出成形には、従来の方法では製造できなかった金属部品を製造できるという利点があります。 また、大量の部品を 1 つのステップで成形できるため、小型金属部品の一般的な鋳造プロセスに匹敵します。 また、ローレット加工、穴、その他の細かいディテールなど、最終製品の忠実度の高い機能も提供します。 壁の厚さは狭い寸法公差 (数百マイクロメートル) で作成でき、事実上無駄がありません (他のすべての金属製造技術と比較した場合に大きな利点があります)。
この射出成形技術の主な欠点は、やや高価であり、部品の体積とサイズが小さいことに限定されることです。 金属射出成形に必要な装置は非常に高価であり、これまでのところ、金属射出成形は、信じられないほど複雑で精細な金属部品を必要とするハイエンド用途で使用されています。