押出金型

押出プロセスの多様性

 

押出成形は、現代産業における重要なプロセスであり、さまざまな材料の成形に広く応用されています。例えば、アルミニウム押出成形（金属押出）は、アルミニウム窓枠や自動車部品の外装ケースなどの製品に使用されます。食品押出成形では、パスタやキャンディーなどの製造に用いられます。また、セラミック押出成形は、濾過システムに使用されるセラミックフィルターコアの製造に使用されます。さらに、ゴム押出成形は、シールやゴム管のような製品に使用され、プラスチック押出成形は、シート（フィルム）やプラスチック管のような製品の製造に適用されます。

 

押出成形プロセスはプラスチック成形において広く利用されており、射出成形と並んでプラスチック成形の主要な方法の一つです。押出成形では、プラスチックペレットが押出機の仕組みによって加熱・軟化され、可塑性のある液状状態に変化します。この材料は高圧を加えられ、金型や押出金型に押し込まれることで、特定の断面形状を持つ製品が成形されます。このプロセスは高い生産効率と優れた柔軟性を提供します。押出成形における重要な構成要素は「押出金型」です。

 

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押出金型とは？その種類は？

金型の形状や用途に基づいて、押出金型は以下の種類に分類できます：

 

1. アルミニウム押出金型

アルミニウム合金は現在、産業界で最も広く使用されている金属の一つです。そのため、このタイプの金型はアルミニウムおよび合金部品の製造に特化して設計されています。主な応用分野には、航空宇宙、自動車、海洋、建築、モーターハウジング、機械フレームワークなどが含まれます。

 

アルミニウム押出金型は主にアルミニウム合金部品の製造に使用され、建築や構造フレームワークに広く応用されています。

 

ダイカスト金型はアルミニウム押出金型と似ていますが、より幅広い金属材料の成形に使用されます。例えば、亜鉛、マグネシウム、銅合金などです。これらの金型は、歯車、自動車の内装部品、バルブ、その他の機械部品の製造に広く応用されています。

 

ダイカスト金型とアルミニウム押出金型の違いは、その適用範囲にあります。ダイカスト金型は、より幅広い金属材料を扱い、多くの種類の機械部品を製造するために使用されます。

 

 

2. 異型押出金型

異型押出金型は主に、さまざまな種類やサイズのパイプ、例えばプラスチックパイプやホースの製造に使用されます。また、プラスチック製のドア枠、木材とプラスチックを組み合わせた床材、屋根材などの建材の製造にも使用されます。

類似する金型，中空異型押出金型は、空洞のあるアルミニウム合金製品を製造するために設計されたアルミニウム押出金型を指す場合があります。また、プラスチック製の窓枠、木材とプラスチックを組み合わせた床材、中空プラスチックシート（瓦状シートとも呼ばれる）を製造する異型押出金型を指すこともあります。区別を容易にするため、後者は「中空平板」と呼ばれることがよくあります。

(左) 異型押出金型は、主にパイプの製造に特化しています。(中央) 中空異型押出金型は、金属またはプラスチック製のフレームを製造するために使用されます。(右) もう一つの中空金型である「中空平板押出金型」は、中空プラスチックシートの製造に使用されます。

 

3. 多層共押出金型

多層プラスチック製品は、異なるプロセスを通じて製造されます。この目的のために使用される多層フィルム金型には、吹き出しフィルム金型と平板多層金型（マルチマニホールド金型とも呼ばれる）**の2種類があります。

これらの違いは以下の通りです：

 

	吹き出しフィルム金型	マルチマニホールド金型
フィルム製造方法	材料は円形の金型を使用して垂直方向に膨らませ、チューブ状に成形され、その後平らなフィルムに切断されます。	材料は平板金型を使用して水平方向に均等に伸ばされ、フィルムに成形されます。
冷却方法	空気冷却	ローラー冷却
層数	主に3～9層を製造しますが、層間の厚さの制御は難しいです。	100層以上を製造可能で、各層の厚さを精密に制御できます。
金型構造	円形金型	単一の流路キャビティまたは複数の流路キャビティを備えています。
フィルムの特性	厚さの均一性の制御は難しいですが、フィルムは優れた耐刺穿性と耐衝撃性を持ち、一般的な用途に適しています。	層間の厚さを精密に制御できるため、フィルム表面はより滑らかになり、優れた光学的透明度と耐裂性を実現します。
用途	主に冷凍食品袋、真空包装、農業用フィルム、収縮フィルム、ゴミ袋などの柔軟な包装に使用されます。	主に光学保護フィルム、タッチスクリーン、食品用多層バリアフィルム、リチウム電池セパレーター、太陽電池バックシートフィルムなど、高精度な用途に使用されます。
利点	生産速度が速く、操作が簡単で、設備コストが低いという特徴があります。	精密な制御が可能で、安定した製品品質を実現し、より幅広い用途に適しています。

 

 

(左) 吹き出しフィルム金型: 主にプラスチック袋などの柔軟な包装材料の製造に使用されます。(右) 平板多層金型: 高精度な光学フィルムの製造に使用されます。

 

 

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4. 平板押出金型

平板押出金型は、2枚以上の平面鋼板を組み合わせて構成されています。内部の流路設計がT字型に似ていることから、T型金型と呼ばれることもあります。しかし、実際には、プラスチック材料が急速に進化しているため、流路設計は単一のT字型にとどまらず、コートハンガー型、魚尾型、多腔型などの構造が採用されるようになり、金型キャビティ内でのプラスチックの均一な流動を確保しています。

 

金型の構造は実際の要件に応じて調整可能で、自動制御システム、幅調整システム、厚さ調整システムを組み込むことができます。これらの金型は、シート、フィルム、ラミネーション、中空シート、発泡材料、フィラメント押出などの生産ラインで広く使用されています。

 

平板押出金型は、多様な用途に対応するため、自動制御、幅調整、厚さ調整などのシステムを装備することができます。

 

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平板押出金型は、用途分野の多様化により、メルトブロー金型やスパンボンド金型へと進化してきました。メルトブロー金型は、メルトブロー不織布（不織布とも呼ばれる）の製造に使用され、主にマスクのフィルター層やフィルターコアに応用されます。また、もう一つの派生である塗布金型は、新エネルギー産業（太陽光発電、エネルギー貯蔵用バッテリー、リチウムバッテリーなど）、半導体、医療製品の重要な塗布プロセスで使用されます。これらの金型は非常に小さなスリット開口部を持つのが特徴で、スロットダイとも呼ばれます。

 

押出金型は、用途分野の多様化により、塗布金型（左、スロットダイとも呼ばれる）とメルトブロー金型（右）へと進化してきました。

 

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押出金型はプラスチック押出成形プロセスの核心であり、特に平板押出金型は重要な役割を果たしています。多様な用途や高精度な要求に対応するため、平板押出金型の設計と製造には、細部への徹底した注意と卓越した精度が求められます。この分野は技術的な参入障壁が高いため、専門家が少ないのが実情です。しかしながら、平板押出金型は現代の産業製造において欠かせない基盤の一つであり、課題や障害がある一方で、無限の可能性と革新の機会に満ちた分野でもあります。