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成形技術

成形技術

一般に成形といわれる操作には、ある形をつくる成形とそのままの形を保たせる保形の二つの過程が含まれる。また、材料と方法によって

  • 一旦加工に都合のよい形にする工程(一次成形、一次保形)
  • それを目的の形に仕上げる工程(二次成形、二次保形)

がある。セラミクス、粉末治金、薬品、鋳造鋳物、建材などの諸工業では基本プロセスの一つである。 粉体を成形しやすくするために、水、液体(有機)、高分子物質(バインダーと呼ばれる物質)を加える場合が多い。成形に最も重要な粒子系の流動性を良くするためである。(乾燥粉体から直接成形するものもある。)しかし流動しやすいということは、わずかの外力でも成形したものが崩れやすいということでもある。 外力によって容易に変形し、外力を除いてもそのままの形を保っている性質が可塑性である。この性質をもつ材料は成形体をつくる原料として極めて都合がよい。特に「粘土」は天然の可塑性物質なので有史以前から広く成形品の原料に使われている代表例である。しかし可塑性を持たない多くの物質をそのすぐれた物理的、化学的特性を生かした材料として利用するためには可塑性の付与が必要である。

例:鋳物砂+ペントナイト、デンプン糊
  ファインセラミック材料+各種高分子物質

保形は流動化のためだけに施された処理の後始末が目的の場合が多い。成形された状態をそのまま保てば良いのだから原理的には簡単で、粒子間を団結させる条件を材料と目的に応じて選べばよい。

例:陶磁器(水分によって可塑性)→脱水して固化

主な成形方法

成形法 成形形状 手順
加圧成形 単純形状物 原料供給→充填→加圧→抜き出し
押し出し成形 一定断面形状物 原料供給→圧密・流動(胴部)→流動(仕上げ管)→排出
射出成形 複雑形状で高寸法精度の成形体 粉末/熱可塑性・熱硬化性樹脂コンパウンドに高加圧→加熱・冷却固化→型を分割→ノックアウトピンの押し出し
鋳込み成形 単純形状物 複雑形状物、透水性型にスラリーを流し込む→濾過による着肉→排泥(過剰スラリーの除去)→離型
テープ成形 グリーン(未焼成)シート スラリー→厚み調節→展開・乾燥→巻き取り