環境に優しい包装材の代表例として、パルプ成形はブランドオーナーから高い評価を得ています。パルプ成形製品の製造工程において、金型は重要な構成要素であり、開発・設計には高度な技術が求められ、投資額も大きく、開発期間も長く、リスクも高いという課題があります。では、紙プラスチック金型の設計における重要なポイントと注意点は何でしょうか？以下では、包装構造設計に関する経験談をご紹介し、パルプ成形金型の設計について理解を深めていただくための参考資料とします。
01成形金型
この構造は、凸型、凹型、メッシュ型、型座、型背面キャビティ、および空気室から構成される。メッシュ型は金型の本体である。メッシュ型は直径0.15～0.25mmの金属線またはプラスチック線を織り合わせて作られているため、単独では成形できず、金型の表面に取り付けて使用する必要がある。
金型の背面キャビティは、金型座面に対して金型の作業面と完全に同期した、一定の厚みと形状を持つ空洞である。凸型金型と凹型金型は、一定の肉厚を持つシェル構造である。金型の作業面は、均一に配置された小さな穴によって背面キャビティに接続されている。
金型は金型座を介して成形機のテンプレートに取り付けられ、テンプレートの反対側にはエアチャンバーが設置されている。エアチャンバーはバックキャビティに接続されており、圧縮空気と真空のための2つの通路も設けられている。
02成形型
成形金型は、成形後に湿った紙ブランクに直接挿入される金型で、加熱、加圧、脱水などの機能を備えています。成形金型を用いて製造された製品は、表面が滑らかで、寸法精度が高く、堅牢で、剛性に優れています。使い捨て食器はこの金型を用いて製造されます。工業用包装では、少量で精密な製品を大量に層状に包装し、各層の間には包装材を位置決め材として使用します。パルプ成形品を使用する場合は、成形金型を用いて製造する必要があります。
しかし、ほとんどの工業用包装製品は片面のみで機能し、加熱固定は不要です。直接乾燥させることができます。成形金型の構造は、凸型、凹型、メッシュ型、および加熱要素で構成されています。メッシュ型を備えた凸型または凹型金型には、排水孔と排気孔があります。操作中、湿った紙ブランクはまず成形金型内で圧縮され、水分の20%が圧縮されて排出されます。このとき、湿った紙ブランクの水分含有量は50～55%であり、これにより、湿った紙ブランクが金型内で加熱された後に残った水分が蒸発して排出されます。湿った紙ブランクは、圧縮、乾燥、成形されて製品が形成されます。
成形金型内のメッシュモールドは、製品表面にメッシュ痕を残す可能性があり、また、頻繁な押出成形によってメッシュモールドがすぐに損傷する恐れがあります。この問題を解決するため、金型設計者は銅系球状粉末冶金を用いて製造されたメッシュフリー金型を設計しました。過去2年間、幾度かの構造改良と適切な粉末粒径の選定を経て、製造されたメッシュフリー成形金型の寿命はメッシュ金型の10倍となり、コストも50%削減されました。製造された紙製品は、高精度で、内外面ともに滑らかな仕上がりとなっています。
03熱プレス金型
乾燥後、湿った紙ブランクは変形します。製品の外観に高い精度が求められる場合や、一部が大きく変形する場合、成形工程を経て、成形金型と呼ばれる型が使用されます。この金型にも加熱要素が必要ですが、メッシュ金型を使用せずに成形することも可能です。成形が必要な製品は、成形を容易にするため、乾燥中に25～30％の水分含有量を維持する必要があります。
実際の製造工程では、水分含有量の制御が難しく、製品の品質要件を満たすことが困難です。そこで、あるメーカーはスプレー成形金型を設計し、成形が必要な部分に対応する位置にスプレー穴を設けました。作業時には、製品を十分に乾燥させた後、成形金型に入れます。同時に、金型のスプレー穴からスプレー熱プレスで製品を成形します。この金型は、アパレル業界のスプレーアイロンにいくらか似ています。
04金型の移し替え
搬送金型は全工程の最終工程であり、その主な機能は一体型補助金型から受入トレイへ製品を安全に移送することです。搬送金型は、構造設計をできる限りシンプルにし、製品が金型表面にスムーズに吸着するよう、吸着孔を均等に配置する必要があります。
05トリミングモールド
紙成形品を美しく仕上げるためには、外観に高い要求が課せられる紙成形品には、エッジカット加工が施されます。紙成形品の粗いエッジをトリミングするために用いられるダイカット金型は、エッジカット金型とも呼ばれます。
投稿日時：2023年10月20日