真空成形とは？真空成形設備のご案内と真空成形トレー
三光ライト工業では最新鋭の全自動真空成型機を導入しています。トリミング機能が備わった高速連続真空圧空成型機です。これにより当社はお客様のニーズにきめ細かく対応した高性能トレーの製造が可能となりました。大量生産はもとより多品種少量、小ロット生産にも柔軟に対応します。ここでは真空成形とはどのような技術かを改めて解説するとともに、弊社が所有する最新鋭の全自動真空成型機を詳しくご紹介します。
真空成形で使用される金型形状
真空成型品の品質を大きく左右するのが金型です。高度な寸法や形状のトレーを製造するには、精度の高い金型が不可欠となります。その金型の形状は大きくわけて凸型と凹型の2つがあります。一般的に凸型の方をドレープフォーミングといい、凹型をストレートフォーミングと呼びます。凸型と凹型のどちらを選択するかは形状次第、製品に要求される仕様次第となります。外寸重視なのか、内寸重視なのか、どこの肉厚、薄肉を重視するのかなどを考慮しつつ、形状や要求仕様によって凸型にするか、それとも凹型にするかを判断します。ここでは凸型、凹型の違いやそれぞれの特徴などを解説します。
凸型（ドレープフォーミング
凸型は真空成形で作りたい形状が突き出た形の型です。凸型成形は、製品の形状に突き出た金型に合わせて加熱した材料を吸引する成形方法となります。凸型成形は、金型があたる面（多くの場合内側）の精度が高く、製品を美しくきっちりと格納することができます。また、天面に強度を持たせられるのも特長です。一方で、金型があたらない面（多くの場合外側）は精度が出にくい傾向があります。「ブリッジ」「偏肉」などの不具合が出やすいため、真空成形においては凹型成形と比べて高い技術力が求められます。このほか凸型成型は中央部が比較的肉厚になる傾向があります。
凹型（ストレートフォーミング
凹型は真空成形で作りたい形状が凹んだ形の型です。凹型成形は、製品の形状にへこんだ金型に合わせて加熱した材料を吸引する成形方法となります。凹型成型のメリットは、成形品の外側寸法の正確性を高められる点です。深さがある製品ではアシストプラグを使うこともできます。一方で、金型があたらない面（多くの場合内側）は精度が出にくいため、内容物をきっちりと格納することが難しい場合があります。
真空成形で使用されるプラスチック樹脂
真空成形で使用されるプラスチック樹脂は様々な種類があります。用途や目的に応じて適切な材料を選んで使用することが大切です。ここでは真空成形で使用されるプラスチック樹脂の中から、PET（ポリエチレンテレフタレート）、PP（ポリプロピレン）、PS（ポリスチレン）、PMMA（メタクリル酸メチルエステル）、AES（アクリロニトリル・エチレン・スチレン共重合体）、PVC（ポリ塩化ビニル）、ABS（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂）、PC（ポリカーボネート）について、それぞれの材質の特性などを解説します。なお、三光ライト工業ではPET、PP、PSを主に使用しています。
PETポリエチレンテレフタレート
PET（ポリエチレンテレフタレート）樹脂は、ペットボトルの原材料としてよく知られる身近な素材です。PET樹脂の原料は石油で、特長としては加工方法に左右されますが、耐熱温度200℃、耐寒温度－60℃程度と耐熱性、耐寒性が高く、薄いフィルムから厚みのある板状、ペットボトルのような曲線を持つ円柱形などに柔軟に加工できるのも特長です。ほかにも耐水性や透明性も兼ね備えており、用途は極めて広い素材です。
PPポリプロピレン
PP（ポリプロピレン）とは、プロピレン重合体の熱可塑性樹脂です。汎用樹脂の中で、最高の耐熱性を誇るのに加え、強度が高く、耐薬品（酸、アルカリを含む）性に優れ、吸湿性が無いといった特長も兼ね備えています。ポリプロピレンはこれらの特性を生かし文具、紙幣、自動車部品、包装材料、繊維製品、プラスチック部品、種々の容器、実験器具、スピーカーのコーンなど幅広い用途で使用されています。
PSポリスチレン
ポリスチレン（PS）はスチロール樹脂とも呼ばれ、スチレンを基本モノマーとしたプラスチックの総称です。汎用PSと耐衝撃性PSに大別され、汎用PSはコンビニ弁当の容器、総菜ケース、コップ、CDケースなど、安価で量産されて大量消費される製品にひんぱんに使用されます。PSは極めて加工しやすい素材で、射出成形、ブロー成形、真空成形、押出成形、発泡成形など様々な加工方法に対応しています。
PMMAメタクリル酸メチルエステル
PMMA（pmma:Poly Methyl Methacrylate）はポリメチルメタクリレート樹脂 （ポリメタクリル酸メチル樹脂）の略称で「アクリル」とも呼ばれています。外観自然色は透明で4大透明樹脂に数えられるなど高い透過性を有します。メガネ、各種ピックアップのレンズ、食品容器、大きなものでは、水族館の水槽などがあります。
AESアクリロニトリル・エチレン・スチレン共重合体
AESはアクリロニトリルの耐熱性、機械的強度（剛性）、耐油性、エチレンの耐候性、耐薬品性、耐熱性、スチレンの光沢性、成形性（加工性）、電気的特性を備えた材料です。基本的な材質特性はABS樹脂と同等ですが、ブタジエンゴムを持たないため、ABSよりも耐候性に優れます。また、機械的特性のバランスが非常に良い材料のひとつです。
PVCポリ塩化ビニル
PVC（ポリ塩化ビニル）は、熱可塑性の非結晶性プラスチックで、重合度により用途は様々です。五大汎用樹脂の1つであるPVCは、安価で汎用性が豊富で、耐酸性、耐アルカリ性、耐油性に優れます。プラスチック素材の中でも吸水率が低く、紫外線や雨による経年劣化もしにくいことから下水道のパイプや建築資材などにも幅広く使用される材質です。塩ビ素材としては、アクリル変性高衝撃塩化ビニル板「カイダック」がよく知られています。
ABSアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂
ABS（abs）はアクリロニトリル（Acrylonitrile）、ブタジエン（Butadiene）、スチレン（Styren）共重合合成樹脂の総称で、熱可塑性でグレードにより耐熱温度は70～100℃といった特徴があります。用途は、車の部品やカーナビ、電化製品、プラモデルなど多岐に渡ります。
PCポリカーボネート
PCは透明性、耐衝撃性、耐熱性、難燃性、寸法安定性などに優れた熱可塑性プラスチックの一種です。特に耐衝撃性は一般的なガラスの250倍以上ともいわれることから航空機や自動車など、安全性が最重視される輸送機器にも使用されています。
真空成形以外の成型方法
真空成形以外にも成型技術は複数あります。ここでは圧空（圧縮空気）成型、ブロー成形、射出成形についてそれぞれの技術的特徴などをご紹介します。なお、真空成形には、連続成形（連続式）と単発成形（単発式）があります。連続成形はロール状に巻いてあるシートを使用して連続で成形するため、低コストで量産するのに適しています。一方、単発式は「枚葉シート」と呼ばれる単板状の材料を使用して成形するもので、多品種少量生産に向いています。
圧空（圧縮空気）成形
「圧空成形」は、その名のとおり樹脂（プラスチック）を圧縮空気で加圧し、金型の形状を写し取る成形方法です。真空成形が真空吸引力、いわば「マイナスの空気圧」を使うのに対し、圧空成形は、圧縮空気である「プラスの空気圧」を樹脂に加えます。真空成形と同様に、軟化させた板状の樹脂シートや樹脂フィルムを材料としますが、真空状態よりも高い圧力で金型に材料を密着させることができるため、製品形状によっては真空成形以上に高精度でシャープな仕上がりになります。ほかにも大型サイズ、薄肉成形が可能で塩ビ樹脂の成形が容易、かつ多品種少量生産に最適といったメリットがあります。圧空成形は自動車の内装や医療機器のフロントカバーなどの製造にひんぱんに用いられます。
ブロー成形
「ブロー成形」は、溶融樹脂の内側から空気を吹き込み、膨らませて成形する技術です。古くからあるガラス瓶の製造工程を応用した技術で、空洞の樹脂成形品の製造に適しています。ペットボトルや液体化粧品、液体洗剤などの容器、自動車のガソリンタンクといった中空構造の樹脂製品の成形方法として一般的な成型方法です。軟化した樹脂に空気を吹き込むことから「吹込み成形」や「中空成形」などとも呼ばれます。
射出成形
射出成形は、凹型と凸型が1 セットになった金型の隙間に、軟化させた樹脂を高い圧力で一気に注入し、冷却・固化させて成形する方法です。凸型と凹型の隙間に軟化樹脂を入れますので、その隙間が製品の厚みとなります。隙間が広ければ肉厚、反対に狭ければ薄肉の製品となります。製品の裏も表も金型の形状が転写されますので、細かい形状の成形が可能です。ほかにも切削など他の工法に比べ自由度が高いため、複雑な形状の製品を作りやすいといえます。また、他の工法より短いサイクルで製造でき、切削など他の工法より製造コストを抑えられるのも技術的長所です。
インサート成形
インサート成形とは、金型が開いているときにインサート部品（金属部品など）を装着してから一体成形する工法です。インサート部品には様々な材質の素材が用いられ、板金やネジなどの金属素材の他に、ガラス、ICタグなどの半導体部品、異種のプラスチック部品など、幅広い素材が使われています。インサート成形品の設計のポイントとしては、プラスチック金型とプレス金型の納期が異なるという点があります。プレス金型のほうが納期が長く約1.5カ月となります。プラスチック金型は大きさにもよりますが、納期は1カ月程度で、試作時は試作板金が必要になることもあります。
三光ライト工業の真空成形機のご紹介
三光ライト工業では最新鋭の全自動真空成型機を導入しています。成形や抜きの工程を全自動化し、10段重ねに対応したトリミング機能付き高速連続真空圧空成形機です。弊社はこの真空成形機を駆使し、お客様のニーズにきめ細かく対応したオリジナルトレーを低価格でご提供します。少量小ロット、多品種、大量生産にも柔軟に対応します。弊社のトリミング機能付高速連続真空圧空成形機は、成形機とトリミング装置が同じフレームに設置されているため、成型品を全自動でトリミングできる最新の設備です。ACサーボ駆動グリップ式チェーンを搭載しており、板状シートを必要な分だけ全自動で取り込むことができます。シートはクイックレスポンスヒーターで熱を加えられ、金型の形状に合わせて真空成形されます。トリミング装置は切断ヒゲの発生を抑えるトムソン抜きを採用しており、お客様のコストダウンに貢献します。冷却、固化を経てトリミングされた成形品は、計数カウントされた設定量にスタックされ、コンベアにて自動搬出されるなど労働力の大幅な削減を実現しました。全自動化により人為的ミスも最小限に抑えられます。詳しくは以下の動画をご参照ください。
三光ライト工業の真空成形トレーの製品事例
オリジナル真空成形トレー
お客様のご要望に合わせた形状のオリジナルトレーを作成いたします。小ロットから生産が可能です。特定の大きさに商品を梱包できるように、真空成形トレーのサイズを調整いたします。
自動車部品トレー
自動車部品を収納するトレーです。自動車に使用するミラー、オーディオ部品、車載部品などをご希望のサイズで収納できるトレーを生産いたします。
工業用トレー
工業用製品を収納するトレーをお客様のご要望に合わせて作成いたします。PC用品、精密板金、センサー、モーター、カメラレンズ、ICチップ、半導体、JEDEC規格など、様々な工業用品を傷つけずに保護する真空成形トレーを生産します。
真空成形トレーは弊社にお任せください
三光ライト工業は2色成形をはじめシリコーンLIM成形やインサート成形などの特殊成形品も全て自社設備で生産しています。特に当社の2色成形は高い評価を得ています。2色成形は、単色成形品を別々に成形した後から組み立てて接着することが無いので、接着強度が格段に強化され、信頼性、耐久性が飛躍的に向上します。同時に2色成形ならではのノウハウが必須で、たとえば1次成形に硬質材料を使用し2次成形に軟質材料を使用した場合には、剥離や密着不足が発生しやすいために接着強化および離型対策が必要です。また弊社は、加飾については、塗装、印刷を内製化して同じ工場内で生産しており、高品質かつリーズナブルなコストで製品を短納期でご提供します。「アッセンブリ（組立加工）」も幅広く承ります。プラスチック成形品の製造だけでなく、塗装、印刷などの二次加工をはじめ、簡単なアッセンブリやパッケージ品も社内で一貫製造しています。弊社は全自動の射出成型機や2色成形機、金型製作のためのマシニングセンターやNC加工機など、充実した設備を整えています。加えて真空成形トレーにも力を注いでおり、最新鋭の全自動機を駆使しつつ、お客様のご期待を上回る高気密トレーを製作、量産します。デザイン変更にも柔軟に対応の上、いつでも試作致しますので、お気軽にお問い合わせください。
