か |
核剤 プラスチックには結晶性のものと非結晶性のものとがある。結晶させると分子が規則正しくならぶので性能を高くすることが出来る。結晶するかしないかは材料の種類である程度決まる。しかし、固め方によっては十分結晶化しないことがある。結晶を促進するためにはゆっくり固めればよい。これは正しくならぶための時間的な余裕を与えることと理解すれば良い。しかし、経済的には好ましいことではない。また、材料によっては結晶化能力が不十分な材料もある。こんな時、結晶化を促進するのが「核剤」と称される添加剤だ。核剤は表面がプラスチックの結晶構造と形状が似ている。溶融した分子が核剤の表面で固まると核剤の形状にならって規則正しくならび、ここから結晶化が進むと解釈されている。 |
加熱冷却成形 |
型内装飾 金型のなかに写し絵を入れておいて溶融樹脂がこのパターンを写し取ってくる成形法がある。最近美しい意匠の携帯電話が出回っているが、その多くはこのような方法で作られている。通常、写し絵は耐熱性のあるPETフィルムが使われ、これに印刷されたインキの裏にさらに接着層が設けられている。型内で溶融樹脂がインキ層に接触すると接着層によってインキが成形品表面にはりつく。冷却が終わり、成形品を取り出せば表面にインキ層で装飾されている。一般に成形品の表面は凹凸があり、印刷するのが難しいが、写し絵(転写紙と言う)は平滑で柔軟なため、印刷が容易だ。また、グラビア印刷など高級な印刷も簡単にできる。場合によっては真空蒸着を利用して金属光沢を付与することも可能だ。 ただし、制約もある。転写紙は変形して成形品表面に密着する必要がある。このため、凹凸の激しい成形品には適さない。 なお、転写フィルムを成形品に残す方法もある。この方法ではフィルムを選べば成形品表面に特別な機能を付与することが可能になる。 |
型構造の影響(金型冷却) 最近の金型は型板にキャビティを直接彫り込んでいることは少なくなり、キャビティは独立したブロックになっていることが多い。すると型板とキャビティの間には接触抵抗があり、熱が伝わりにくくなっている。こんな金型ではキャビティブロックに直接冷却水路を設けることが望ましいがそうなっていない場合が多い。同じことは別部品になっている、コアピン、スライドコアなどについてもいえる。特にコアピンは断面積が小さいので熱伝導が悪く、冷却が遅れることが多い。サイクルアップを検討する時はコアピンの冷却強化は重要な視点だ。 |
型なし成形 |
感光性樹脂 |
強化プラスチック |
回転成形 |
吸水性ポリマー |
記録媒体 初期のテープレコーダはPETフィルムに塗られた磁性体を磁化して信号を記録していた。ベースフィルムは初期には和紙がつかわれたこともあるそうだが、写真用のフィルムが転用された。トリアセテートフィルムである。しばらくはこの時代が続いたが、より薄く強いフィルムと言う要請からPETに代替し、今日に至っている。当初、磁性体はテープ状であったが、特定の場所の情報を取り出そうとするときはじめからテープをほどいていく必要があり、時間がかかる。この問題を解決するために円盤状にし、円周方向に何周か記録することがおこなわれた。我々が愛用していたフロッピーディスクである。 その後、光記録の時代になった。光記録ではテープの時代はほとんどなく、円盤タイプである。光の場合は光透過性が要求される。最初に登場したLDでは透明性の優れたアクリル樹脂が使用されたが、CDからはより耐熱性の高いポリカーボネートが使用せれている。これは使用環境の多様化を想定したためである。光媒体用の材料は薄いデイスクが成形可能な成形性のほか、ゴミが少ないことが要求される。 |
銀紙 包装に使われ銀紙が本当の銀箔だと思っている人は少ないと思う。金属箔の場合でもアルミが使われている。台所にあるアルミ箔と同じものだ。 ところが包装材料に使われている銀紙の多くはプラスチックフィルムだ。真空蒸着と言う方法でごく薄いアルミの層が設けられている。この層は薄くて弱いため、この上に保護膜でおおわれている。 それぞれ特徴があり用途によって使い分けられているが、プラスチックベースのものはとにかく安いので包装分野で広く使われている。アルミ箔はガス透過性がないため、香りを逃がさないとか、長期保存用の食品などに使われる。 アルミ箔かプラスチックフィルムかは引っ張れば分かる。引っ張って変形するのがプラスチックだ。 |
ゲートカット(型内) 射出成形では金型の中で成形品に成形材料を流す必要があるこの流路のことをランナと言い、成形品につながっている部分をゲートと言う。 成形が終わると、成形品はランナとゲートでつながったまま出てくる。このため、成形品とランナを切り離す作業が必要になる。この作業が結構面倒なので、型開閉時に切り離してしまうことが行われている。このためにはサブマリーンゲートと言う方式が最も広く使われている。製品を突き出すとき、ゲートの部分が金型に引っ掛かり切れてしまう仕掛けだ。この方式ではゲートの大きさ、形状、位置などに制約があるため、特別な刃物を用意しておき、突き出し前に刃物を移動させてゲートを切ることもおこなわれている。例えばCDやDVDでは内側の孔の内周がゲートになっており、成形後金型の中で切断されている。 |
ゲート開閉(ホットランナ) 射出成形で金型に溶融樹脂を流すとき、樹脂流路のみを高温に保ち、樹脂が固まらないようにすることが出来る。この技術のことをホットランナと言う。ホットランナのゲートは射出時には樹脂が溶融しており、成形品取り出し時には固化している必要がある。 このゲートの開閉をうまくすることが重要な技術の一つになっている。もっとも簡単な方法はゲート付近の熱流を利用する方式だ。金型が開いているときはげーつが露出している。空気は熱伝導性が悪いため、放熱が小さいため高温のホットランナからの熱流が支配的になり、温度が上昇する。型が閉まり、キャビティに樹脂が充填されるとゲートは熱良導体である樹脂や金型からの影響を受け、温度が低下する。このような成形サイクルによってもたらさせるゲート周辺の熱環境をうまく利用してゲートの開閉を行うことが出来る。 |
消しゴム |
ゲル 寒天、トコロテン、こんにゃく、プリン、ゼリーのような固体と液体の中間のようなものをゲルと言う。ゲルの定義は液体ゾルが固まったものだそうだ。するとゾルが問題になる。ゾルは極細かい粒子が気体や液体に浮遊している状態をいう。粒子が細かいため、密度差によって沈降したり浮上したりはしない。これが液体の中で起きる場合と言うと、たとえば牛乳がある。牛乳は水に脂肪やタンパク質の細かい粒子が浮かんでいる状態だ。牛乳は温めるとタンパク質が固まって分離してしまうからゲルにはならない。こんにゃくや寒天ははじめはゾルだったものに何らかの操作をすると固まる。寒天の場合はお湯で溶かして、冷やして固める。こんにゃくは石灰を添加して固める。少し専門的になるが、寒天だとマンナンと言うひも状の分子が石灰の仲立ちで隣のひも状分子と何か所かでつながり、網状になる。網は3次元的に出来、周りの水を抱え込む。抱え込まれた水はもう流れない。この状態がゲルだと言うわけだ。ゲルは食べ物だけでなく、いろんなところで見ることが出来る。我々の体でも、目や軟骨はゲルだ。 |
形状記憶樹脂 |
高密度と低密度 ポリエチレンだけが材質表示に密度が付いている。現実に密度の異なるポリエチレンがあるからだ。密度の違いは分子がきちっと並んでいるかどうかで決まる。もちろんきれいに並んでいる方が密度は高くなる。一般的な性能も優れている。熱可塑性のプラスチックは鎖状をしているが、鎖をそろえて並べれば最もコンパクトになる。きれいに並んだ状態を結晶していると言う。低密度の方は鎖が途中で分かれていたり、突起があたりして分子同士がうまく並ぼうとしても途中で並べなくなってしまい、密度が高くならない。もっとも高密度の方も、すべての部分が結晶になっているわけではない。ある部分は結晶でない(非結晶)部分が残っている。結晶している部分と非結晶の部分は様々な特性が異なる。光の屈折率も違う。このため、光は結晶、非結晶の間で屈折する。このため、特に高密度ポリエチレンでは光が乱反射して、乳白色になる。低密度ポリエチレンは高密度ほどではないが結晶部分が少しあるため、完全な透明と言うわけには行けない。 昔は規則正しい鎖を作ることが出来なかったため、低密度ポリエチレンしか作れなかったが、技術が進み、密度の高いポリエチレンが出来るようになってきた。最近ではいろんな密度のポリエチレンを作ることが出来、中密度ポリエチレンなんていう材料も登場している。 なお、ポリプロピレンはすでに密度を調整する技術が登場してから作られたため、密度のバリエーションはポリエチレン並みに大きいが、区別して呼ばれることはない。 |
ゴム |
混色成形 |
コルゲートチューブ |
コアピン |