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熱成形

真空の力を利用した熱成形。真空成形とも呼ばれます。プラスチックを成形するためにさまざまな業界で採用されているプロセスです。真空を利用して、熱可塑性プラスチックシートを徐々に、かつ確実にさまざまな形状に成形します。

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熱成形において真空が果たす役割

プラスチックの熱成形は、幅広い産業で用いられているプラスチック成形の手段です。金型、熱、真空を用いることで、熱可塑性プラスチックの平らなシートが立体的な物体へと成形されます。車のダッシュボードから注射器に至るまで。

まず、プラスチックシートを柔らかくなるまで加熱します。そして、金型を使用して成形します。プロセスによって、プラスチックは金型の上にかぶせる(オス型/ポジティブ成形)か、金型の中に引き込む(メス型/ネガティブ成形)かのいずれかになります。
BuschのR5MINKなどの真空ポンプが、金型とプラスチックシートの間の空気を抽出します。金型の表面には小さな穴が均等に配置されており、それによって空気を均一に排出できるようになっています。
真空が空気を吸引し、プラスチックが金型にぴったりと均一に収まります。
これにより、プラスチックが均一な層で金型にぴったりと密着し、その形状を正確に再現することが可能になります。

真空を使用することで、最終的にプラスチックの構造を弱めたり、最終製品を損ねたりする可能性のある気泡や凹凸がない、高品質の製品が生まれます。成形後、プラスチックを冷却し、硬化してから型から外します。最後に、縁にはみ出した余分な部分を取り除きます。

Buschの熱成形アプリケーション向け真空テクノロジー

Buschの真空ポンプは信頼性と精度に優れ、熱成形アプリケーションで一貫した品質を確保します。さまざまな熱成形アプリケーションで使用され、その汎用性と効率性を実証しています。これには、食品包装医療技術、その他に玩具などの製品も含まれます。

ここで挙げたものは、熱成形におけるBuschの真空テクノロジーの多様なアプリケーションのほんの一部に過ぎません。お客様のプロセスに最適なソリューションについては、当社にお問い合わせください。

熱成形について詳しく知る

真空熱成形の仕組みは?

真空熱成形とは、プラスチック製カップやテイクアウト用の食品の容器などのプラスチック製品を成形するためのプロセスです。加熱されたプラスチックシートまたはフィルムを金型の上に置き、真空をかけてしっかりと形状を整えます。冷まして固まったら、金型から外します。

熱成形で作られる製品の代表例は?

日常生活で私たちが目にする数多くの製品が、熱成形を使用して作られています。普段よく目にするもので、熱成形プロセスで製造される代表的な製品は:

  • 食品包装:プラスチックトレイ、ヨーグルトのカップ、パックサラダ容器
  • 使い捨て容器:コップ、皿、テイクアウト用の食品容器
  • 医療機器:滅菌装置用トレイとケース
  • 自動車部品:ダッシュボード、ドアパネル、内装トリム
  • 商店や広告:看板とディスプレイ

Buschの真空テクノロジーが使われている熱成形アプリケーションは?

Buschの真空ポンプは信頼性と精度に優れ、熱成形アプリケーションで一貫した品質を確保します。さまざまな熱成形アプリケーションで使用され、その汎用性と効率性を実証しています。具体的には:

  • 食品包装:Buschの真空ポンプは、熱成形機をはじめとするさまざまな食品包装アプリケーションで幅広く使用されています。例えばクラムシェル容器やプラスチックトレイです。ドイツのソーセージメーカーSüdbayerische Fleischwaren GmbH社でも、4台のR5ロータリーベーン真空ポンプを使い、このような容器を成形しています。
  • 医療技術:医療分野では、注射器などの小さな製品からMRI(磁気共鳴画像)装置のハウジングなど、かなり大型の機器に至るまで、膨大な数のプラスチック製コンポーネントが求められています。Buschの真空ポンプは、Ernst Hombach GmbH & Co. KG社などのプラスチック製品メーカーで使用されているMINKなど、多くの製造現場で利用されています。
  • その他の製品:熱成形で作るのは、実用的な製品だけではありません。おもちゃや映画用の小道具の製造にも最適で、「スターウォーズ」のストームトルーパーヘルメットはR5真空ポンプで成形されています。

これらは、熱成形分野におけるBuschの真空テクノロジーの多様なアプリケーションの3つの例に過ぎません。
お客様のプロセスに最適なソリューションについては、当社にお問い合わせください。

熱成形のメリットとデメリットは?

熱成形のメリットは、次のとおりです。

  • シンプルな、大量生産プロセスに適している:
    熱成形は、効率性に優れ、大量の部品を迅速に製造できることから大量生産に理想的です。高い需要を満たす上で不可欠な、一貫した品質と迅速なサイクルタイムが実現します。
  • 設計の柔軟性:
    設計の変更が必要な場合は、高いコストをかけることなく、金型を迅速かつ容易に変更することができます。
  • 迅速なセットアップ:
    熱成形は射出成形など、他の方法よりもシンプルな設計に使用される傾向があるため、新しい金型を迅速に作成できます。短時間で試作し、早期に生産を開始することが可能になります。
  • 高い品質:
    真空により、気泡の無いプラスチックが金型内に均一に広がります。

熱成形のデメリットは、次のとおりです。

  • 精密性の低さ:
    射出成形などの方法と比較して、熱成形は微細な形状の再現ができず、小さくて複雑なデザインにはあまり適していません。
  • 廃棄物の発生:
    熱成形では、成形後にトリミングする必要があるため、しばしば余分な材料が多く発生します。

熱成形プロセスにおける真空ポンプの課題は?

産業用熱成形において、最も一般的な課題は次のとおりです:

  • 真空不足、あるいは複雑な設計に適した真空が供給されず細部の形状の再現ができない。これに対処するには、使用する材料と金型に適した真空レベルを判断し、供給する必要があります。さらに、金型の表面全体に均等に穴を開け、真空供給が偏らないようにします。
  • 金型内の排気が不適切であれば厚みのばらつきがでます。金型に均一に穴を開けることで、真空ポンプが金型の各部分から空気を均等に除去し、プラスチックを均一な厚みで金型全体に引き伸ばすことが可能になります。

Buschの真空ポンプは、欠陥のない真空成形プラスチックの生産を支えます。お客様の製造プロセスに最適なソリューションは、専門知識を持った当社にご相談ください。

最も一般的な熱成形材料は?

熱成形にはさまざまな材料が使用されています。

それぞれの特性が異なるため、アプリケーションによって適している材料、適さない材料があります。熱成形に使用される最も一般的な材料は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)、高衝撃ポリスチレン(HIPS)ですが、最も費用対効果が高いのはポリスチレン(PS)とポリプロピレン(PP)です。

熱成形の種類は?

熱成形には、さまざまな方法があります。最も一般的な4つのタイプとして、真空成型、プラグアシスト成形、ツインシート成形、加圧成形があります。

  • 真空成形:
    プラスチックシートを柔らかくなるまで加熱し、真空を使って金型の内側または外側に引き伸ばします。
  • プラグアシスト成形:
    真空成型と同様に、プラスチックが加熱され、プラグが柔らかくなったプラスチックを金型の中に押し込みます。
  • ツインシート成形:
    この方法では、熱可塑性物質のシート2枚を同時に加熱し、成形します。真空成形と同様に、加熱したプラスチックを真空ポンプを使い金型の上に引き伸ばします。成形が完了すると、2枚のシートが結合され、強度と断熱性を備えた二重構造ができあがります。
  • 加圧成形:
    加熱し、柔軟になった熱可塑性プラスチックシートの裏側に圧力を加えて、金型に押し込む方法です。

薄板成形と厚板成形とは?

薄板および厚板成形という表現は、形成される熱可塑性物質のシートの厚さに関係しています。薄板は通常、厚さ1.5 mm未満のシートを意味します。これは、食品包装など、軽量で費用対効果の高いソリューションを必要とするアプリケーションに使用されます。厚板成形とは、3 mm以上の厚さを差し、自動車部品や機械のハウジングなど、より耐久性の高いプラスチック材を必要とするアプリケーションに使用されます。
真空下での熱成形は、薄板と厚板、双方の熱成形に適している技術です。

熱成形は射出成形よりも安価ですか?

射出成形はプラスチック製品を製造する別の方法で、溶融したプラスチックを高圧で金型の空洞に射出する技術です。所定の形状で硬化します。熱成形と射出成形のどちらがより費用対効果の高い選択肢となるかは、アプリケーションと生産規模によって変わります。少量生産の場合は、一般的に熱成形が安価です。セットアップが迅速に行え、成形コストが低いためです。射出成形は初期コストが高くなりますが、生産速度が速くなります。この理由から、射出成形は大量生産においてより経済的な選択肢です。

射出成形と比較した場合の真空成形のメリットは?

真空成形により、射出成形よりも設計上の柔軟性が高まります。金型がより安価で、かつより迅速に製造できるため、プロトタイプをより早く作ることができます。また、熱成形は製品表面の仕上がりも均一です。

Buschのポンプで熱成形プロセスに適しているのは?

熱成形プロセスに最適なBuschの真空ポンプは以下です:

  • R5シリーズ:
    R5シリーズのオイル潤滑式ロータリーベーン真空ポンプは、元は食品包装用に設計されたものです。R5真空ポンプは堅牢で、高い信頼性を誇り、連続運転が可能です。
  • MINKシリーズ:
    MINKシリーズのドライクロ―は、エネルギー効率が高いことで知られています。MINKはオイルフリーであるため、医療分野など、汚染を回避する必要があるアプリケーションに特に適しています。

各真空ポンプには、それぞれのアプリケーションに合わせた特別な強みがあります。お客様の用途に最適な真空ポンプについて、お気軽にお問い合わせください。私どもより助言をさせていただきます。

熱成形のための真空システムを購入する上で、考慮すべき重要な点は?

熱成形用の真空ポンプまたは真空システムを購入する際は、十分な情報に基づいた意思決定を下すため考慮すべき重要な点がいくつかあります。それらの点は、熱成形プロセスの質と効率性に影響をもたらし、プロセス全体の運用コストにも影響を与えるものです。考慮すべき点のいくつかを例としてご紹介します。

必要となる運転圧力

熱成形に必要な運転圧力は、成形される材料と金型の細かさで変わる可能性があります。アプリケーションに必要な特定の運転圧力を一貫し維持できる真空ポンプ、またはシステムを選択することが重要です。こうすることで、それぞれの製品が正確に成形され、欠陥の発生や廃棄を回避することができます。

排気速度と到達真空度

適切な圧力を達成し、プラスチックを正確に成形するのに必要な排気速度は、材料によって異なります。製品の品質を維持するために、選択する真空ポンプがこの要件を達成できるか確認してください。

真空ポンプの種類

各真空ポンプのテクノロジーには、それぞれ適したアプリケーションがあります。熱成形のアプリケーションで最も広く一般的に使用されているBuschの技術は、オイル潤滑式ロータリーベーンのR5とドライクローのMINKシリーズです。

プロセスへの適合性

熱成形プロセスで使用される材料への適合性のある真空ポンプを選択してください。汚染物質の出ないソリューションが必要な場合は、MINKをはじめとするドライ真空ポンプの導入を検討してください。

耐久性

熱成形は厳格なプロセスであるため、お客様が選択する真空ポンプは連続的な生産環境に耐えることができる必要があります。

省エネルギー

運用コストを最小限に抑えることは、あらゆる業界で求められます。真空ポンプとテクノロジーを正しく選択することで、成形プロセスがもたらす環境への影響を抑えながら、運用コストを可能な限り低く抑えることができます。さらに、Buschの真空ポンプには、可変速ドライブECOTORQUEリモート監視用OTTO、集中管理用Master Controlなど、エネルギー消費量のさらなる削減に貢献する追加オプションを装備できます。

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深絞り包装

深絞り熱成形は、包装アプリケーションで一般的に使用されるプロセスです。食品、飲料、その他の商品の包装に使用されます。

まず、プラスチックフィルムまたはシートを柔らかくなるまで加熱します。金型の小さな穴を通じて真空をかけ、プラスチックを金型の内側あるいは外側に引き伸ばします。

プラスチックは冷却されると、その新しい形状を保ちます。余分なものは切り取られ、パッケージに充填できます。

適合する製品 - 成形ステーション

適合する製品 - 密封/排気ステーション
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プラスチックの熱成形

真空下での熱成形は、さまざまな厚さのプラスチックシートの成形に利用できます。

この技術はあらゆる種類のプラスチック部品の製造に理想的です。プラスチックシートまたはフィルムを、柔らかくなるまで加熱します。次いで、真空でゆっくりと引き込み金型の内側または外側に引き伸ばします。冷却すると、成形型の特定の形状が保持されます。トリミングを終えると、プラスチック製の玩具、機械のハウジング、車のダッシュボード、プロトタイプ部品として使用できる製品となります。

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