特集

射出成形機と成形技術の最新動向

軽量化＋高機能化ハイブリッド成形システム「 TATEPREST®」有 馬 祐 一 朗＊

はじめに繊維，自然素材などの機能性素材，同形を同時に行うハイブリッド成形金型

時加飾成形法の 3 つの技術を融合させの 3 要素を組合わせることで成立す

大型射出成形機メーカーの宇部興産

た，射出成形品の軽量化や高機能化をる．IPF2017 では，竪型プレス設備は機械と U-MHI プラテック（旧三菱重工

実現するハイブリッド成形システム

放電精密加工研究所製の精密位置決めⓇプラスチックテクノロジー社）の事業「TATEPREST 」（以下Ⓡを省略）のや型締自由位置制御が可能な 4 軸独立統合により，業界最大の成形機ライン

成 形 実 演 を 行 っ た． 本 稿 で は，サーボ駆動制御の竪型サーボプレス機

ナップと成形ソリューション技術をもTATEPREST について成形事例を交え「ZENFormer Ⓡ -nano」（以下Ⓡを省略）

つ大型射出成形機の総合メーカーが誕て紹介する．

を，ハイブリッド成形金型は精密金型製作を得意とする清光金型の金型技術生した．同時に，両社の射出成形機の販売管理会社として，U&M プラスチックソリューションズが設立された．

1．TATEPREST 成形システムの概要の協賛により成形実演を行った．これらの技術パートナーとの融合により完成された TATEPREST は，機能素材の千 葉 市 幕 張 メ ッ セ で 開 催 さ れ た IPF
2017 では，3 社による共同出展，「『融ハイブリッド成形システムインサート成形はもちろんのこと，通合』夢の実現，そして未来へ」をテー

TATEPREST は，宇部興産機械が開発常射出成形，射出圧縮成形，射出プレマとして各種展示を行った．

した超小型電動射出ユニット「プチ射ス成形，拡張型射出発泡成形など対応Ⓡ

3 社の中核会社である宇部興産機械

出 」（以下Ⓡを省略）と，機能性素では，大型の全電動射出成形機をベー材のインサート性と三次元形状加工をスに表面加飾成形技術，射出発泡成形行う竪型プレス成形設備と，金型内でと表皮加飾成形を融合させた多色成形

機能性素材の三次元形状加工と射出成可能なマルチ成形システムとした．
TATEPREST 成形システムの外観を
図 1 に示す．

技術，金型回転式多機能複合成形技術など，多くの成形ソリューション技術を開発してきた 1）．これらの成形ソリューション技術は，自動車分野を中心

プチ射出®
Putit-100/Ⅱ（染み出し成形）

竪型サーボプレス機ZENFormer®-nano

成形金型

プチ射出®
Putit-150H/Ⅲ（縁取り成形）に射出成形品のコスト低減や軽量化，意匠性，機能性付加などに大きく貢献してきた．
IPF2017 で は，3 社 融 合 か ら 生 ま れた革新的成形ソリューション技術として，射出成形法，金属や人工及び天然＊ Yuichiro Arima
宇部興産機械㈱ 射出成形機技術部 射出成形機
設計グループ
Tel. 0836-22-6478
Fax. 0836-22-6284

Feb. 2018

図１

TATEPREST® 成形システム

51

の実績としては最大射出容量 900cm3

プチ射出標準キットがある．
⑥ 取付けの自由度

コントローラ

電動及び油圧式成形機はもちろんのこと，既設の成形設備，竪型プレス設
プチ射出本体備など多種多様な設備への搭載が可

制御盤

能．また，成形金型へ直接取付けが可能なビルトインタイプもオプション対応している．ユーザーの成形現場に応じて最適レイアウトを提案している．

プチ射出本体増設
最大4台
Putit-3⑦ 機能拡張性Putit-2

製品の必要な箇所に機能性樹脂を射出成形するピンポイント射出成形対応として，1 つの操作パネルで最大 4 台

Putit-4

Putit-1のプチ射出の同時運転設定を可能とした（図 2）．

図２®

プチ射出 機能拡張性

IPF2017 成形実演では 2 台のプチ射出を用いた．射出圧力型式 185MPa，射出体積型式 150cm3（理論射出体積ることで，高い射出応答性を確保．大165cm3）の Putit-150H/ Ⅲでは，三次元型射出成形機と同様に多段射出制御を加工後の機能性素材の外周部へ縁取り採用．使い慣れた射出成形機の成形条射出成形する．射出圧力型式 100MPa，ウをコンパクトに凝縮した超小型電動件がそのままオンできる．

射出体積型式 100cm3（理論射出体積射出ユニット「プチ射出」の特徴を以③ 省エネ＆クリーン110cm3） の Putit-100/ Ⅱ で は， 三 次 元

1.1

プチ射出

大型全電動射出成形機の技術ノウハ

下に示す．標準的な成形設備にプチ射動作時のみ駆動する電動式は，油圧加工した機能性素材の裏面射出成形と出をプラスすることで高機能複合成形式に比べ電気代は 1/5 以下．作動油を表面加飾成形の同時成形を行った．ど設備に機能性をアップする．新設機，使わない油圧レスなのでクリーン．ホ

ちらのプチ射出も理論射出体積の 10

既設機，射出成形機，竪型プレス機なッパ冷却水は不要（汎用樹脂の場合）．

％にも満たない極少量の射出樹脂量でど幅広い成形設備に対応可能なマルチユーティリティの簡素化を実現．

あったが，射出樹脂量のばらつきの少リンク機能を装備している．

④ 色替性良好，樹脂漏れゼロない安定成形ができ，プチ射出のパフ① コンパクト専用設計スクリュ

大型射出成形機で評価の高い自動色ォーマンスを披露した．

射出成形の安定性に評価の高いイン替えモードを採用．新開発のコンパクライン式スクリュ構造を採用した．市

トスクリュとの組合せにより色替え時販の樹脂ペレットがそのまま使用でき間が大幅に短縮．更に新開発の高応答

放電精密加工研究所との協賛で竪型ること，コンパクト性を演出すること，チェックリングを標準装備し，計量時サーボプレス機「ZENFormer-nano」をコンパクトであっても可塑化溶融性及の樹脂流動圧損を低減して可塑化能力

展示．小型 4 軸直動式サーボプレス機

び可塑化能力に優れていること，同時アップを図ると同時に，射出保圧工程で他のサーボプレス機との大きな違いに添加剤の分散混練性に優れているこ時の樹脂漏れゼロ化により，最大射出は，サーボモータでボールねじを回転と，などの設計思想を盛り込んだ新開

容量の 1％程度の極少量でも安定成形させ直接駆動させる直動式を採用して発のコンパクトスクリュを搭載．更にを実現した．

いることである（図 3）．これにより，使用する樹脂種類に応じて複数のスク⑤ 豊富なラインナップ

高精度な平行度を維持しミクロンレベ

1.2

竪型サーボプレス機

射 出 容 量 型 式（50，100，150，250

ルの位置決め精度を実現している 2）．

cm3），射出圧力型式（100，185MPa）

今回の成形実演では，常温での機能性大型射出成形機で実績のあるサーボの 7 機種を標準ラインアップ．250cm3

素材の深絞り加工を実施すために高精モータとボールねじの組合せによる駆を超える大容量に関してはカスタマイ

度な位置決めと速度制御が肝になって動方式と電動サーボ制御方式を採用すズ対応としている．カスタマイズ対応

おり，本機を使用することで安定成形リュ仕様をラインナップした．
② 精密・安定射出

52

プラスチックスエージ

スライド
ガイドポストハイブリッド成形品

ボルスタ

ボールネジ

サーボモータ図３

ZENFormer®-nano の構造が可能となった．

機能インサート材
金型セット型締プレス賦形

図４

プチ射出成形型 開①縁取り射出製品取出し②裏面射出③表面加飾（染み出し法）

TATEPREST® 成形動作

し，竪型プレス機の型締プレス動作に

属素材の中で比重の軽い 5000 系アル

また，高精度な位置決めが可能とい

より機能性素材を三次元賦形処理すミ板（厚み 0.8mm）を用いた．5000 系

うことで，機能性素材のインサート成る．三次元賦形処理後に左右に配置しアルミ合金は非熱処理合金の中で最も形はもちろんのこと，通常射出成形，た 2 台のプチ射出から同時射出成形を高強度で，プレス成形性も優れるため，射出圧縮成形，射出プレス成形，拡張行う．右のプチ射出では三次元加工後ボディパネル用合金として幅広く実用型射出発泡成形などの幅広い成形に対の機能性素材に対して縁取り射出成形化されている．また，今回は生産性及応できる．例えば，縁取り射出成形にを，左のプチ射出では機能性素材の裏び省エネ性の観点からアルミ板と金型発泡剤を混合した軟質エラストマーを面部と表面部の同時射出成形を行う．

はともに常温での三次元賦形処理とし用いて，三次元加工した機能性素材に縁取り射出成形では，三次元加工し対して縁取り射出成形と拡張型射出発た機能性素材の端末保護，取付部品やアルミ板と樹脂の接合一体化には，泡成形を組合わせて，密閉シール部材補強部品などの構造部材の一体成形

アルミ板及び樹脂の線膨張差による抱の一体成形品を製作しサンプル展示し化，樹脂による絶縁処理などの機能性き付き効果を利用した．アルミ板は特た．

をプラスし，後工程レス化あるいは工殊な溶剤処理やコロナ放電表面処理な程分散化を演出する．また，裏面部とど一切行っていない．これによりあた表面部の同時射出成形は，2 つの射出かもアルミ板と樹脂が融着しているよIPF2017 成形実演では機能性素材に成形法を組合わせている．1 つは機能うに強固に一体化できた．樹脂の一部

厚み 0.8mm のアルミ製の金属素材を性素材の裏側にリブなどの補強部品やを切断すればアルミ板と樹脂は簡単に用いた．金型内で金属素材の三次元形クリップなどの取付部品などの構造部分離でき，分別リサイクル処理も可能

状加工と射出成形を同時に行うハイブ材との一体成形を演出する機能性素材となる．

リッド成形金型は，金属プレス金型との裏面側に射出成形する裏面射出成形樹脂成形金型の両方の特性を把握した法である．もう 1 つは，機能性素材の金型設計及び製作が必要である．金型

隙間や開口部を利用して裏面部に射出設計及び製作を担った清光金型の優れした樹脂を表面部に染み出させる染み

機能性素材は機能性や用途により以た金型技術により，今回のハイブリッ出し射出成形法である．これにより製下の 6 つに分類できる．それぞれの機ド成形が可能となった．

品裏面の構造部材一体化と同時に，製能性素材と複雑三次元形状の造型を得

品表面の装飾ロゴや機能性素材の表面意とする射出成形法と組合わせること保護などの表面加飾を演出させる．所で，両者の得意分野が相乗効果となっ定の冷却時間の後，型開動作してハイて新たな機能性部品ができ上がる．展

ブリッド成形品を金型から取り出す．

示サンプルを図 5 に示す．

1.3

ハイブリッド成形金型

2．ハイブリッド成形動作
IPF2017 成 形 実 演 の TATEPREST 成形動作概要を図 4 に示す．まず機能性

IPF2017 成形実演で用いた機能性素素材を金型の所定の位置にインサート

材は，製品軽量化を演出する狙いで金Feb. 2018た．

3．機能性素材① 金属素材② 強化素材（人工繊維）

53

ロゴ 樹脂材料：PP＋カラーMB（青）樹脂重量：1.2g

図５

IPF2017成形実演

アルミ板 板厚0.8mm
アルミ板重量：24.4g
成形品重量：36.5g

外枠 樹脂材料：PP＋カラーMB（黒）樹脂重量：10.9g（ランナ含む）

展示成形サンプル

図６

金属＋樹脂

成形実演サンプルーバッチ）添加でアルミ板の三次元賦形を強固にサポート．意匠面のロゴ模
様は高光沢 PP ＋青色 MB 添加で表面加飾を演出．外枠樹脂にエラストマー樹脂発泡させたサンプルも展示した．
外枠をエラストマー樹脂発泡にするこ
宇部エクシモ／シムテックス＋縁取り成形

図７

人工繊維＋樹脂成形サンプル

厚紙プレス賦形（ケナフボードのイメージ）＋縁取り成形

図８

天然繊維＋樹脂成形サンプルとで部品締結時のシール性確保が狙
え，発泡により材料のソフト感，シール性を向上させることが可能である．

3.2

強化素材（人工繊維）

カーボン繊維やガラス繊維，超延伸強化させた樹脂繊維などの強化素材（人工繊維）は，金属と同等の比強度を有し，製品軽量化への期待が高まっている金属代替の有力候補に今回射出成形をプラスした．
新聞紙（数枚重ね）プレス賦形＋縁取り成形

透明PPシートインサート賦形＋縁取り成形

図９

図10

自然素材＋樹脂成形サンプル

加飾素材＋樹脂成形サンプル

超延伸強化樹脂繊維として，宇部エクシモの熱可塑性複合材料であるシムテックスをプレス賦形し縁取り射出成形したサンプルを図 7 に示す．

3.3

強化素材（天然繊維）③ 強化素材（天然繊維）

出成形品にプラスする．複雑三次元形④ 自然素材状への賦形性に劣る金属素材に複雑三ケナフ繊維に代表される植物由来繊⑤ 加飾素材

次元形状の造型を得意とする射出成形

維やパルプ素材などの天然繊維は，環⑥ 樹脂素材をプラスする．両者の接合一体化は線境エコの観点から自動車部品を中心に膨張差を利用した抱き付き法を採用．

採用事例が増えてきている．射出成形

成形実演したアルミ板と樹脂成形のサ品の強度補強を付与すると同時に，表成形品の絶対的強度，導電性，電磁ンプルを図 6 に示す．縁取り射出の外面に利用すれば加飾模様の付与，裏面シールド性など樹脂にない機能性を射枠は GF 強化の PP ＋黒色 MB（マスタに利用する場合はリサイクル材料の再3.154

金属素材

プラスチックスエージ

利用など，環境に配慮した素材の積極せた人工素材を使った表面加飾を示

は 2018 年春にセイコーレジンにて開的利用で地球環境に優しい成形と提案

す．人工の加飾素材も見た目，手触り設される S・HPM ソリューションセン

した．ケナフ繊維と類似構造の紙繊維感など本物そっくりの素材が次々と開ターにて設置予定である．皆様のご活の集合体の厚紙を準備し，三次元プレ発商品化され，現在では加飾素材の代用をお待ちしております．

ス賦形＋縁取り射出成形したサンプル表例となっている．クリア樹脂と LEDを図 8 に示す．

照明を組合わせて，照明の有無で表面

注１）以下は当社登録商標です．

加飾模様が変わる（昼と夜の加飾変幻）「TATEPREST」／「タテプレスト」

イメージサンプルを図 10 に示す．

「Putit Injection」／「プチ射出」

3.4

自然素材

ニットなど温かみと優しさ，和紙により和の様相の演出，本木や皮など高当社は DIEPREST をはじめ，標準いう堅いイメージを柔らかくする遊び

機＋αのコンセプトを軸に，製品軽量心で新聞紙や雑誌をプレス賦形＋縁取化や高機能化などの射出成形加工技術

り成形に挑戦してみた．新聞紙（数枚の発展に注力してきた．今回技術パー重ね）プレス賦形＋縁取り成形サンプ

トナーとの融合による成形加工技術

ルを図 9 に示す．

（材料・金型・成形・解析）の新たな自然素材を使った表面加飾に対して，生産性と素材コスト低減を優先さ

Feb. 2018＊＊

注２）以下は放電精密加工研究所の登録商標です．

Ⓡ性をプラス．今回，機能性＝実用的と加飾素材＊「DIEPREST」／「ダイプレスト」

おわりに級感の演出など射出成形品に表面加飾

3.5＊

成形プロセスを紹介することができた．今後も樹脂成形加工分野の技術革

「ZENFormer」
参考文献

１）岡本昭男，“進化する複合成形技術と適用事例，”プラスチックス，67（4），40（2016）．
２）高橋竜哉，“4 軸直動式 小型高精度サー ボ プ レ ス 機，” 素 形 材，55（1），25（2014）．

新に貢献していきたい．
なお，本稿で紹介した成形システム

55