プレス成型技術 | ゴム簡易型試作「TR工法」の合同会社TPMカンパニー

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プレス成型技術

ゴム素材を特定の形に加工する工法として、原材料(素材)から形を作る「プレス成型」「押出し成型」「注型成型」「カレンダー加工」の4種類、またゴム板やゴム製品を2次的に加工する「研磨加工」「切削加工」「抜き加工」「せん断/スリット加工」があります。各々の詳しい加工方法の紹介は別ページにて説明させて頂いてますので、そちらを参考にして頂くとし、弊社は、プレス成型工法にてゴム製品を製造します。

プレス成型とは簡単に説明すると「タイ焼き」と同じ要領でゴムを成型する工法です。タイ焼きは水で溶いた小麦粉をタイの形に彫られた鉄板に流し、小麦粉を挟み込み焼き上げる事で、タイの形が形成されます。この小麦粉がゴムの原材料に変わり、鉄板が金型に変わればゴムプレス成型になります。

上記の図はゴムにおけるプレス成型工法のイメージ図となります。
右側の絵の形状をしたゴム製品を製作するためには、同形状の反転を金型に彫り込み、ゴム材料を投入のうえ蓋をしますが、タイ焼きと大きく違う点は、タイ焼きの場合は材料とな小麦粉は液状のため、ほとんど圧力は必要ありませんが、ゴムの材料は液状ではなく、工作で使用する粘土のような固形物になります。

したがって、当該材料を金型に投入し金型を閉じようとしても、人の力では閉じる事ができません。専用のプレス機械を用いて圧力をかけていきます。その際に圧力と同じタイミングで熱をかける事でゴム材料の加硫がはじまり、弾性と強度を持ったゴム製品になります。

●金型が開いた状態です。 ●今回は先に成型したチップをインサート。 ●最初にチップを型に挿入します。
●材料を金型に入れます(手作業です)。 ●材料を金型に入れた状態です。 ●上型で閉じます。
●ゴム専用プレス機にセットし熱と圧力をかけていきます。 ●製品が出来上がってます。 ●完成です。

多色成型

ゴム製品のなかには複数色展開されるゴム製品も少なくありません。特に弊社の得意なラバースイッチなどは、キートップによりゴムの色を変更するものも多数あります。このように、単一製品内において複数の色を展開する成型方法を多色成型と呼んでおります。この多色成型ですが、色と色の境界(境目)の色混ざり具合により2つの成型方法があります。

一つ目は複数の材料を一つの金型に同時にセットする方法です。色や硬度の違う材料が同時にセットされますので、プレス機で圧力を加えた際に材料同士が融合し材料の「境界」が明確にでないデメリットがありますが、金型は通常の製造と同じ方法で造りますので金型コストを抑える事ができ、プレスも1回で完了するためプレスコストも単一成型品と同等の金額で生産する事ができます。

もう一方は片方の色もしくは硬度のみを成型しておき、再度、金型に成型された半製品と材料を仕込みプレスする方法です。この製造方法は、金型コストがやや高めになり、プレスも一つの製品を製造するのにあたり、2回のプレスが必要となるためコストが高くなるデメリットがありますが、色や硬度の境界がハッキリと表れるメリットがあります。外観部分に境界が出てしまう製品や境界の間隔が狭い製品にはこの方法で製造します。なお、材質の種類により同質系の材料でも接着が上手くいかず剥がれが発生する事もありますので、材料選定段階にて注意が必要なのと、試作時には必ず量産材を用いて製造のうえ、剥がれ試験、打鍵試験をすることをお勧めします。

異硬度成型

上記の多色成型と同じですが、多色成型は「色」でしたが、こちらは「硬度(ゴムの硬さ)」を複数展開するゴム製品となります。こちらも多色成型同様に境目の見た目により2種類の成型方法がありますが、基本的に異硬度であっても同一色であれば、境目は目立たなくなります(目立たないが解ります)。

異素材インサート成型

ゴム成型品のなかには、様々な素材が一体となり形成されているゴム製品が多数あります。プラスチックやステンレス、鉄などをゴム成型段階で金型にセットし、ゴム材料を投入し同時に成型する工法で、一般的にインサート成型や焼付接着、加硫接着などと呼ばれております。

このインサート成型ですが、ゴム素材のなかには異素材と接着しづらい材質があります。フッ素ゴムやシリコンゴム等がそれに当たります。これらの材質を用いる場合にはインサートする部品を表面処理やプライマー塗布などの処理が必要になります。

また、インサート成型品の品質向上において、型設計や型精度も重要な要素の一つになります。弊社では、様々な形状や素材のインサート成型品を製造してきた実績がありますので、お気軽にご相談ください。

薄肉成型 / 極小成型

金型を用いたゴム成型品として、弊社では薄肉成型品ではフッ素ゴム成型品の0.05mm厚やEPDMゴム成型品の0.1mm厚のパッキンなどの実績があります。また、線径0.3mmの内径1mmのOリングやシールパッキンなど、極小成型にも実績があります。

これらの成型品は、型構造や型精度、プレス成型の温度や時間、仕上工程における熟練作業員の手さばき等があり、可能にしている成型品であり、弊社の誇りとももに大きな自信の持てる技術でもあります。他社にてお断りされた形状でも一度ご相談ください。

ゴムプレス成型による寸法精度の確保

プレス成型品の寸法精度は。およそ7割が型精度の良し悪しに起因します。ただし、全てが型精度で決まるわけではなく、プレス時における成型条件でも寸法が変化します。昨今の厳しい寸法精度が要求されるゴム成型品の品質を安定させるためには、この成型条件が非常に重要になっております。

ゴムの寸法精度を安定させるためには、ゴム材料の仕込量と形状、プレス機サイズ、成型温度、成型時間等が重要になります。これらを高い品質のもと安定させるために、弊社ではプレス技術専門のスタッフを配置し常に作業者が相談できる体制を構築し作業者が確実に作業できる環境を整えております。

ゴムプレス成型における品質管理

試作ゴム製品だからこそ確実な製品をお客様にお届けするために、弊社では出荷する製品1個1個の全てを全数検査して品質確認を実施しております。特に、使用用途を確認させていただいた製品においては、外観や稼働箇所など製品毎に重要な確認箇所については図面を確認しながら検査を実施しお客様の手元に届けるように対応しております。

全ての技術をご紹介するのは不可能ですし、ノウハウ面で非公開技術もありますが、このページではTPMカンパニーの製造にかかわる技術をご紹介させて頂きます。

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