事例紹介｜プラスチック成形のPLAMO

新年を迎えて

皆様、明けましておめでとうございます。
旧年もまた大変お世話になりました。
心より御礼申し上げます。

昨年は当社にとって非常に実りある年となりました、
様々な業界の企業よりご注文を頂き、この事が技術向上に大きく役に立つ結果となっています。
特にＩＭＰ工法、ＩＭＰ+工法における技術の進歩は大きな物があったと確信できます。
引き続き技術の向上に努めて参ります。

ＩＭＰ工法に続きＩＭＭ工法もＩＭＭ+工法が追加され非常に使い勝手の良い
加工技術として進化してきました。
年明け早々に「ＰＬＡＭＯ通信」で公開しますが、
ＩＭＭ+工法は我々の想像を越える成果が出てきております。
想像を越えるというのは、当社では繊維状添加剤（ガラス/カーボン）入り材料の場合、
ゲート1点の試験片、当然ウエルドラインの無い物と比較して
ＩＭＭ+工法（ゲート2点、通常はウエルドラインが存在します）での強度比較で
1点ゲートに数値を近づけられればとの思いがありましたが、
数値的にはほぼ同等、条件次第ではＩＭＭ+工法が勝る結果となりました。
この事は業界に衝撃を与えることと思っています。
随時、新しい情報を配信してまいりますのでご期待ください。

昨年は３月に起こりました震災が非常に暗い影を落としました。
停電から始まったえもいえぬ閉塞感は、欧米の景気後退と相まって
出口の見えない迷路に入り込んだ感が御座います。

そんな中にありながら当社の技術を使って国内の業界を盛り立てて行ければ
嬉しく思います。
生産の海外シフトが盛んに行われています、近年の自動車業界のそれは
以前の家電業界を思わせるスピードです。
日本国内でしか出来ないもの作り、日本国内でなくてはならないもの作りを行い、
ネットワークを広げ行きたいと思います。

本年も相変わらずのご指導、ご鞭撻を賜りますよう宜しくお願い致します。

代表取締役　茂木　淳志

IMPブロックの進化

好評頂いております、「ＩＭＰブロック」がより扱いやすく、
高精度で製造出来る様に進化いたしました。
製品サイズは以前と同様70ｍｍＸ70ｍｍＸ25ｍｍで
以前より問題となっていた下記の項目を改善いたします。

1、フローマークの改善
2、ジェッティングの改善
3、エアー巻き込みによるボイドの改善
4、繊維添加剤の配向の不均一化

この改善により
1、ボイドの発生割合が極端に少なくなります（以前も少なかったです）
2、フローマークによる切削後のシワ跡がなくなります。
3、ジェッティングによる部分的な強度不足がなくなります。
4、繊維配向による切削時の応力分布が緩和されます。

より扱いやすくなった「ＩＭＰブロック」をお試し下さい。

ボイドが与える強度問題について

ボイドに関しての考え方をまとめてみましたので

参考にして下さい。

ボイドは真空の物と気体（空気、ガス）の物の２種類が御座います。

気体のボイドは殆どが成形条件にて解消される類の物です。

真空ボイドは肉厚製品には不可避な現象で、現在の成形技術では弊社のＩＭＰ工法が一番進んでいる技術と言えます。

ボイドが製品に与える問題として、強度面、特に信頼性の面で注目され始めて来ています。

今までボイドが存在していても問題なく使用していたプラスチック業界にあって

これからより一層の軽量化、高強度化の流れの中で、徐々にボイドの存在による強度問題が

取り上げられる環境になっています。

ボイドの出来る場所は製品肉厚の中央が一番多くありますが、まれに中央からずれた個所に

ボイドが発生する事があります。

ボイドの発生する大きさ、位置、数量等がコントロール出来ない事により、

応力集中箇所が同一製品でも異なる傾向にあり、強度のばらつきが発生します。

 実際の製品形状により応力集中する部位にボイドがありますと破壊等を招く事になります。

ボイドによる強度の影響ですが、微量のボイドの場合、

曲げ試験ではボイドの有り無しに係らず、強度は安定しております。

引張試験との比較で、ボイドに与える応力の掛かり方が曲げ試験の方が少ないと言えるでしょう。

折れ曲がろうとする力に対してボイドに掛かる応力よりも製品が曲がる応力が勝っている事となります。

引張試験では応力が全てボイドに掛かることとなり、強度の差が出てきていると推測されます。

衝撃試験での差もあまり出ません、これも曲げ試験と同じ考えです。

繰返し応力試験では極小のボイドの場合でも応力集中が起点となり破壊する事が観察されています。

ボイドと曲げ応力の関係を簡単に図に示しました

曲げには引張と圧縮の複合的な要素があるとお話しましたが、

図での曲げ応力から、ボイドの発生している角部では強い引張り力が発生している事が推測されます。

この様な状況ではボイドが強度面で大きな問題になります。

IMP工法の問合せが増えてきています、プラスチックでの設計で安全率をどの程度にするかの問題で、安全に部品を使う為には安全率を大きくする必要がありますが、
当然、重量・体積が大きくなり、求めている軽量化・高強度化には繋がりません。

これから軽量化・高強度化の踏込んだ開発をするためには、ボイド問題を解決出来る

工法が必要となります。

その意味でIMP工法は最適な工法といえます。

真円度の改善（IMP工法によるメリット）

丸物の製品の場合、真円度は非常に大切な要素となります。
特にＰＯＭ等収縮率の大きな樹脂での真円度を精度よく作るには
金型の寸法修正を繰返し、精度を上げていく様な手法で精度を保ちます。
具体的には、Φ20の製品で、多点ゲートを設けて先ずは精度を上げる
事になり、この程度の大きさの製品ですと３点ゲートが主流となります。
（奇数ゲートはこの業界の常識です）
ゲート付近の外径寸法が大きく、ゲートから遠い、ウエルドライン付近の
外径寸法が小さくなり、
この事から奇数ゲートが真円度には有効であると言えます。

〈ＩＭＰ工法事例〉
弊社では下記の製品の真円度測定を行ないました。
外周Φ20ｍｍ　内径Φ13ｍｍ　厚さ7ｍｍのＰＯＭ材での真円度測定結果は

・通常成形の場合　　40μｍ
・ＩＭＰ工法の場合　　10μｍ
（平均値）
となり大幅な改善が出来ます。

この改善のメカニズムは、
ＩＭＰ工法の場合は、製品に均一な圧縮力が加わり、
通常の成形の場合に起こる、ゲート付近に掛かる圧力と、ウエルドライン
付近に掛かる圧力との差が圧縮によって緩和される事がいえます。
非常に精度の高い真円度を簡単に安定的に出せる工法として
ローラーやギアなどにご活用頂けると思います。

詳しくはお問合せください。

「ものづくり中小企業製品開発等支援補助金」採択！

「全国中小企業団体中央会」を窓口とする「ものづくり中小企業製品開発等支援補助金」事業に採択されました。
この事により当社で開発を進めています、「IMP工法」の市場投入が加速します。

感謝いたします。

ヒートアンドクール工法の考察

近年、ヒートアンドクール工法が注目を浴びている、
金型の温度を射出時に上げ、直後に冷却し製品を作るといった
考え方である。
加熱に蒸気や電気的なヒーターが使われているが、
急速冷却を行なう必要があるため金型の温調に工夫が必要となる。
ヒートアンドクール工法でのメリットは型の転写性に優れている点である、
射出時に型温度を上昇させる事による型の転写性は優れているが、
このままの状態で冷却させると長い時間冷却が必要となり、
現実的でないため、金型を冷却し成形サイクルを短くするのである。
とはいえ通常の成形と比較して成形サイクルは長くなるが、
高品質な外観が必要な製品には適応すると思われる。
樹脂の持っている表面硬度がその他表面加工によるものより
当然落ちると考えられるが、リサイクルの面でも有効な工法といえる。

懸念材料が数点ある。
①急速加熱、冷却を繰り返す必要があり、当然金型は膨張、収縮を繰り返す
その事によりプラスチック金型の利点である複雑な構造が耐えられるかと言う事である。
安定的な金型温度であれば金型の製作時や打ち込み時に
調整を加えて安定させる事も可能であるが、
この工法でははるかに超える過酷な条件が金型に課せられる。

②この工法での最大の問題点はゲートシールの時期である。
樹脂を金型内に射出し、保圧を掛けて製品寸法、ヒケやソリを抑える
のであるが、通常の成形の場合冷却は製品表層から始まり、
ゲートより遠い内層が徐々に固化され最後にゲート付近が固化する
この流れの中で固化・収縮した材料を補充する意味合いが
保圧にある。
ゲートシールが行なわれていない状況では収縮した材料に新たに
材料を足す事が出来るのでヒケやソリが制御できるのである。
この工法では表層の固化は同様に行なわれるが、内層の固化となると
ほぼ同時に行なわれる。
また、金型冷却がスタートすると同時にゲートシールが起こり
保圧が掛けられない状況になる。
この事からパネルのような形状に向いており、リブ形状や偏肉形状では
ヒケやソリの問題が解決しないと思う。

ヒートアンドクール工法と弊社のIMP工法を併用する事により
より優れた外観をもつ製品が出来ると思う。
これに関しては時期を見て開発に着手する予定である。

③ウエルドライン強度の問題である。
繊維状添加剤（ガラス繊維強化材）入りの材料の場合、
材料の特性から繊維質がウエルドラインに集中する傾向にある。
この特性は金型温度を極端に高くしても解決しない問題点であり、
この工法でも解決は出来ない。
添加剤の入っていない材料（ナチュラル系）でのウエルドラインの強化、
外観上の線は消す事が出来る。

ヒートアンドクール工法ではこの事を理解して検討する必要があると思う。

ウエルドラインについて

ウエルドラインの強度不足はプラスチック業界の永遠のテーマである。
折角ガラス繊維入りの材料を使って製品の強度ＵＰを図っているのだが
ウエルドラインの強度不足に直面する。
一般的に引っ張り・曲げ強度で３割～５割程度の強度しか得られないと
言われているが
１００％の力があっても３０％の強度しか実現できないと言う事である。
ウエルドラインを作らない方法としてゲートの配置、数量を考慮することが
最大の防御策となっているが、寸法がでない事やボイドが入るなどの問題が
発生する。
ＩＭＰ工法ではこの寸法とボイドに効果的であることは再三述べているが、
実際の製品では穴の空いた部分には必ずウエルドラインが発生し問題となる。
穴の空いた製品の場合、特に穴を取付け用として使う事が多く
非常に強度が加わる場所である事は言うまでも無い。
ヒートアンドクールでもガラス繊維入りの材料の強度不足は解消しないと言ったが
この工法での使用温度領域はせいぜい１５０℃程度である。
ガラス繊維入りＰＣなどの場合、成形温度が３００℃程度であり
ウエルドラインが発生する温度差が解消されない。
そもそもガラス繊維が溶融層の外に配置される性格があることが
最大の問題であるが、繊維状の添加剤では避けては通れない現象と言える.

2011,10,13追記
弊社ではIMM工法を2011年３月に確立しています。（詳しくはIMM技術資料を参考にして下さい）
2011年10月にはIMM+（プラス）工法を追加で開発しました。（IMM+工法は原則非公開）
この工法ではウエルドライン強度不足を大幅に改善する事ができます、
材質により強度改善の数値が異なりますが、
強度改善は30％～70％、それに伴う引張・曲げの変位は30％～100％の改善となります。
この数値はプラスチック業界の方であればお解りと思いますが、
画期的な数字であり、これからのプラスチックの可能性を広げることが出来ます。

ボイドレスのIMP工法
ウエルド強度UPのIMM工法
この二つの技術により高信頼性部品の製造を行なえる技術が確立いたしました。

ＩＭＰ工法事例①

（有）プレテック・エンジニアリング（検査機器設計製造販売）
社長様のコメント
測定機器用部品として写真の製品を切削加工で行っていました。
数量が多くなる事もあり、様々な成形メーカーに問合せを行いましたが、
ＰＯＭ材で肉厚部のヒケを抑える事が出来ないとの事で苦慮していたところ
インターネットでＰＬＡＭＯ社を知りました。
メールでの問い合わせから始まり、ＩＭＰ工法による成形加工を進めるにあたり、
私の設計段階での問題点を洗い出すなど積極的なご提案をくださり、最終的に使い勝手の良いヒケの少ない製品を作っていただきました。
インターネットからの取引であり不安でしたが、社長の人柄に惚れ
決断した事が正解でした。
ＰＬＡＭＯ社は小さな会社ですが、優れた技術力・開発力を持った企業であり
仕事に取組む熱意が社員一人一人に感じられる良い企業だと思います。
この記事を観た方も一度ＰＬＡＭＯ社に気軽に問合せしてみてください、
不可能を可能にしてくれるかもしれません。

「ＩＭＰ工法」の真価

ＩＭＰ工法の開発をスタートさせて約５年が経過した、
２年前に専用の成形機を導入し様々な試験を行い、
また、実績を上げてきました。

この事から樹脂の特性について様々な事が解ってきた。
逆に言うと、今までの射出成形技術が樹脂成形において
いかに狭い領域で行われてきたということを実感している。
例えば「ヒケ」の対処方法として
ゲートを広げてゲートシールを遅らす
金型温度を上げて同じくゲートシールを遅らす
射出スピードを遅くして固化層を厚くする
保圧を高めに設定して金型が開かないレベルで最大の圧力を掛ける

この様な条件で成形できるぎりぎりの製品を製作していた。
成形機の技術進化はぎりぎりの成形条件をより広げるといった内容の
進化であって、それ自身なにも変わっていないのが現実である。
古い成形機でも金型の作りこみ、配慮した製品設計であれば
良品が容易に成形できるのはその為である。

「ＩＭＰ工法」では駒を射出中、射出後に動かすといった新しい試みであり
これを大胆に行える唯一の加工方法である。
この事により上記に書いた射出やゲートシールを遅らせるといった
操作は殆ど必要がなくなった。
私は学生の時から設計を行っているが、最初はドラフターを使った物であり、
次にコンピュータの進化と平行して2Ｄ－ＣＡＤが登場し、現在では3Ｄ－ＣＡＤ
が主流となった。
2ＤーＣＡＤから3Ｄ－ＣＡＤに移行する時の衝撃は今でも忘れない。
コンピュータ内で部品同士の干渉がビジュアルで判別出来ることなどが
製品設計の精度を飛躍的に高める事ができた。
その後ＣＡＥなどが登場しよりリアルな製品設計を行えるようになった。

当社の開発技術である「ＩＭＰ工法」はある意味、この衝撃に似た物がある。
今まで駒は射出中、射出後には動かさない物と決め付けていたが、
一旦この概念を壊すと、射出成形の新たな広がりが始まる。

なかなかこの衝撃を伝えるのは難しいとは思うが、2Ｄの発想を壊した
3Ｄの発想は当時同じくらいの衝撃があったと感じている。
なにより成形条件出しが異次元である事から感じ取れる。

この駒を動かすといった発想から「ＩＭＰ工法」を越える新しい製造技術の
発展が見込まれる。
プラスチックの持つポテンシャルを格段に広げてくれる発想であることは
間違えない。

引張弾性について

前回に引続き「引張弾性」について説明しよう。
樹脂の場合は粘弾性を併せ持つ素材の為、単純な引張弾性とはならない
特に軟質塩ビや低密度ポリエチなど軟らかい素材の場合は粘性が克って
数値化してもたいした参考にならない。

また、独自で引張試験を行なう場合、試験片に穴を空け試験機に固定する
為、引張試験ではなく穴部の破壊試験になってしまうので注意が必要となる。

曲げ弾性同様に小さな荷重の掛かっている状況では弾性が現れ
弾性限界を超えた段階で粘性の特徴が強くなる。
樹脂の場合はこの試験でウエルドラインや角Rの強度を確認する時に
使われる事が多い。

カタログ上の物性データよりも弱く破壊してしまう事も想定される為
行なわなくてはならない試験となる。
特にガラス繊維入りの材料の場合のウエルドラインの強度不足は
現時点で解決策がないと言ってよい。

2011,10,13追記
当社は2011年3月にIMM工法の開発に成功しました、
この工法はガラス繊維等の入った樹脂材料のウエルドラインの強度不足を改善する目的で開発し、
2011年10月により汎用性のあるIMM+（プラス）工法の確立に繋がっています。
現時点でのIMM+工法の公開は行なわない予定ですが、
IMM工法とIMM+工法ではウエルドライン部の引張強度・曲げ強度共に
大幅な強度改善に繋がります。

ボイドレスのIMP工法
ウエルドライン強度改善のIMM工法
2つの工法により高信頼性部品の製造を行なっています。