樹脂加工
株式会社クレタス

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この製品について

汎用素材から高機能素材などの様々な素材を用いて、切削加工から金型を使用した成型加工など、各種加工に対応致します。少量多品種等、製品1個からでも対応可能です。

■切削加工切削加工とは、刃物状の工具を使って対象となる材料を削り、欲しい形状を作る加工方法です。旋盤やフライス盤、マシニングセンタ、ボール盤などが代表的な加工機械であり、加工方法としては最も一般的なものになります。基本的には板材や丸棒といった、規格品材料を削り出す作業になりますが、成型加工された製品への追加工や、不要箇所除去なども切削加工で対応が可能です。

■接着加工接着とは、接着剤と被着材料が結合している状態のことを指します。接着剤に含まれる水や溶剤が化学反応を起こし固まることで結合させます。
接着接合は、熱硬化性樹脂を含む、異材同士でも容易に接合ができる点や、溶接のような高温を必要とせずに低い温度で接合が行えるので、熱に弱い材料でも接合でき、熱歪みを小さく抑えられる点がメリットです。単位面積当たりの接合強度は、溶接やボルト止めなどに比べると低いので、接着面積を増やしたり補強用リブを設置して接合強度を上げる方法もあります。

■溶着加工溶着とは、熱可塑性樹脂や非鉄金属の接合に利用される加工で、接合部分を溶かして結合させる手法です。融着や熱接着とも呼ばれます。溶剤で樹脂を溶かして接合する方法や、熱で溶かして接合する『高周波溶着』・『超音波溶着』・『熱溶着』などの加工方法があります。

■曲げ加工曲げ加工とは、アクリルやPVC等の熱可塑性樹脂を加熱して軟化させ、治具等の型に合わせて必要な形に仕上げる加工です。加熱する際はヒーターや、熱風恒温乾燥機を使用します。主に板物やパイプに対して行う加工で、多方向の曲げ等にも対応可能です。熱可塑性樹脂材料の特性や板厚、製品サイズ等の様々な条件により、加熱・冷却が均等に行われない場合は、歪みや反り等が発生してしまう為、製品に合わせた最適な条件での加工が必要になります。

■射出成形加工射出成形とは、加熱して液状になった樹脂材料を金型に注入し、冷やし固めて成形する加工方法です。注射器のように圧力をかけて細い部分に材料を送り込む様子に似ていることから、「射出成形」と呼ばれるようになりました。

機械による自動化が進んでおり、生産数が多いほど製品1個当たりのコストを抑えることができるメリットの反面、成形金型を作らなければならないため、初期費用 (イニシャルコスト) として高額な金型製作費が必要となってしまうデメリットもあります。

金型製作は、製品形状や取り数 (1つの金型で何個分作るか) により、その費用と製作時間は大幅に変わります。金型の製作時間が数ヶ月に及ぶことも、そう珍しいことではありません。また、金型の保管にそれなりの場所を必要としますので、保管料が掛かってしまったり、加工の度に成形メーカーから返却されて自社で保管を行わなければならないケースもあります。

複雑な形状を含め様々な形の製品を、高い精度で素早く大量に生産することができるので、大量生産に向いている製造方法です。家電の外装部分や食器、文具類などの日用的に使用されているプラスチック製品の多くが、この方法で製造されています。

■押出成形加熱して液状になった樹脂材料を高い圧力で金型 (口金) から押し出し、そのまま空気や水で冷却・固化させて連続的に成形する加工方法です。

射出成型の様に金型の内部で冷却させるわけでは無く、金型から押し出された状態で一定の断面形状を連続的に成形するため、丸い形状の金型であれば丸棒が、ドーナツ形状の金型であればパイプ・チューブ形状の製品が出来上がります。様々な機械や乗り物などの部品、具体的には蛍光灯のカバーや配線カバーなど、身近なところにあるものにも幅広く利用され、規格チューブのほとんどはこの方法で製造されています。

素材に掛かる応力が、圧縮応力 (圧力に抵抗する力) とせん断応力 (ずらす力に抵抗する力) だけであるため、ある程度の複雑な形状や脆い素材でも加工することが可能です。

■シート成形＜真空成形＞加熱して軟化したシートと型との空間を真空状態 (型に開けた微小な穴から空気を抜き真空にする) にする事で、シートを型に密着させて変形させ、目的の形状にする成形方法です。

型の材料としては、一般的に金属 (アルミなど) を用いることが多いですが、試作の場合は樹脂製や木製の型を用いる場合もあります。樹脂製や木製の型は、金属型と比べると低いコストや短い期間で製作できるメリットがありますが、加熱したシートの熱によって型自体が変形してしまう状況が発生し、連続して成型すると製品寸法が徐々に変わってしまうというデメリットがあります。

形状についての注意点としては、コーナー部分が真空の力で肉薄になりやすく、型に当たっていない面は寸法にバラつきが出るという点が挙げられます。
また、厚みのあるシートを使用する場合や、深い形状に成形する場合には、シートにシワが寄ることで綺麗に成形できないこともあります。

成型加工後に型から外せるように、型には勾配を付けなければならないといった、技術的な注意点もあるため、設計段階で加工メーカーと入念な打ち合わせを行うことも重要になります。

■シート成形＜圧空成形＞加熱して軟化したシートを圧縮空気で型に密着させ、型の形状を写し取る成形方法です。真空成形と並んで広く利用されている加工方法です。

真空成形では大気圧以上の圧力をかけることはできませんが、圧空成形では圧縮した空気で押し付ける方法のため、より高い圧力を掛けることができることで、肉厚のバランスが取れた、より精度の高い加工が可能になります。

真空成形の場合は、基本的に製品裏側に型が当たるため、外形寸法にバラつきが出ますが、圧空成形では製品表面に型が当たることで、外形寸法が安定して得られ、表面形状もシャープに仕上がります。また、真空成型では対応できないアンダーカット形状にも対応できるといったメリットもあります。

■コーティング加工コーティング加工とは、金属やセラミックスなどの母材の上に樹脂のコーティング剤を均一に塗布し、薄い皮膜を形成する加工です。コーティングによって、母材にはない樹脂の特性を新たに付与することができます。

ボルトやナット、ベアリングのような小さな部品から、大きなものになると航空宇宙業界の産業機器に至るまで広く活用されています。私たちの生活に身近な例として、フライパンのフッ素樹脂コーティングが挙げられます。これはフッ素樹脂の非付着性や耐熱性を利用した加工です。他にも水分の多い環境では撥水性や防水性を、電気が使われる環境では絶縁性を付与するために利用されることもあります

■ディッピング加工ディッピング加工とはコーティング加工の一つで、溶けた液状の樹脂の中に、コーティングしたい母材をどぶ付けする加工方法です。複雑な凹凸のある形状でも加工することが可能です。

どぶ付けして引き上げた後、吊るして冷却させるため、吹き付ける方式のコーティングと比べて厚みが均一にはなりません。また、冷却中に樹脂材が垂れてきてしまうので、吊るした際に下になる方向に凸部が生じてしまうデメリットもあります。

装飾性を重視する場合、後からこの凸部を削ることもありますが、切削した部分は表面のツヤがなくなってしまうので、再加熱や薬剤を使って溶かすなどの追加加工で仕上げを行う必要があります。

■試作用パーツの加工 (3Dプリンター・注型) 試作品製作における主な加工方法として、『切削加工』と『射出成型』、3Dプリンターがあります。どの加工方法にも一長一短があり、設計の各プロセスで上手な使い分けが必要となりますが、コストや納期を重視する場合は、今や3Dプリンターが一番最初に挙がるくらいには、メジャーな加工になるかと思います。

3Dプリンターとは、3D CADの設計データ (STLデータ) を元に、スライスされた二次元の層を1枚ずつ積み重ねていくことによって立体モデルを製作する機械のことです。加工方式としては、主に『熱溶融積層法』、『光造形方式』、『粉末造形法』があります。