ゴム製品のクライオトリミング
パート1. 概要
未加硫ゴムは高温高圧下で粘性流体です。圧縮加硫段階になると、ゴムが急速に金型キャビティに充填され、余分な部分（ゴムの不足を防ぐために、金型キャビティに充填されたゴムは一定の余剰を維持する必要があります）が溢れて加硫し、溢れ接着剤、つまりバリが形成されます。バリが形成されたら、それを取り除いて見た目をきれいにする必要があります。このプロセスは一般にトリミングと呼ばれています。トリミングの要件は、正確なサイズときれいな外観です。実際の生産では、製品のトリミングには時間がかかり、労力がかかることがよくあります。厳しい要件のある製品の場合、トリミング中に少しでも不注意があると、廃棄物や不良品が発生する可能性があるため、慎重に扱う必要があります。一般的に、製品のサイズが小さく、構成が複雑であるほど、トリミングは難しくなり、廃棄物が多くなります。
第2部 トリミング方法の分類
ゴム製品のトリミングは、手動、機械、冷凍の 3 つのカテゴリに分けられます。
- 手動トリミング。作業者は工具を持ち、製品の外縁に沿って徐々にバリをトリミングします。これは最も原始的な方法です。効率が低く、品質を保証するのが困難です。特に、複雑な構成と高精度の要件を持つ製品の場合、徹底的かつきれいな作業を行うことが難しく、製品本体とバリの接続が損傷しやすくなります。歯の跡や隙間が残ることが多く、オイル漏れ、空気漏れ、その他の後遺症が残り、シールに影響します。また、手動トリミングは作業者の熟練度にも大きく依存します。
- 機械トリミング。効率と品質を向上させるために、機械トリミングが登場しました。最も一般的なのは、回転刃を備えた専用の電動トリミング機です。使用する刃は、製品サイズと高度に適合している必要があります。製品の内外縁にバリがある場合は、両刃または多刃として設計して、一度で完了させることができます。機械トリミングの加工精度は手動トリミングを超えており、効率も2倍になります。特に、1つの金型と複数のキャビティを持つ製品の場合、製品の配置と分布に応じてマッチングツールを設計できます。製品が金型から排出された後、プレート全体を装着して一度にパンチングを完了できます。加熱と連携して、一度に数十個のピースをトリミングできます。典型的な例は、医療用プラグのプレート全体のパンチングとトリミングです。重要なのは、パンチング温度をうまく制御して、高すぎる後に接着を防ぐことです。
- 凍結トリミング。凍結条件下で、加硫完成品をバリとともに除去します。過去数十年にわたり、凍結媒体の選択と交換、機械動作の改善に伴い、凍結トリミングも数世代にわたる改良を経て、より成熟し、より完璧になり、作業効率と加工品質が大幅に向上しました。このプロセスは、凍結および動的条件下で加硫製品を冷却して、バリを脆い状態にします。次に、それらの相互摩擦を介して、または回転、振動、揺れなどの動的条件下で、摩擦によってバリを取り除きます。または、剛性ペレット媒体を一定の速度で修復対象製品に衝突させて、バリを取り除きます。...したがって、バリとボディの厚さの差によって生じる脆さの勾配を利用してトリミングを完了します。つまり、バリが脆くなる時間とボディが脆くならない時間差を捉え、トリミング対象製品に摩擦、衝撃、振動などの外力を加えてバリを取り除きます。この時点では、製品本体はまだ弾性状態にあり、損傷はありません。その後、スプレー媒体を適用することで、トリミング効果がさらに向上しました。
2. 冷凍トリミング技術の進化。冷凍トリミングは 1950 年代に初めて登場し、それ以来 4 段階の開発を経てきました。
（1）第一世代の冷凍トリミング 冷凍ドラムトリミング ドラムを作業容器として使用し、当初は冷媒としてドライアイスを選択しました。 トリミングする部品をドラムに装填するか、摩擦の役割を果たすことができる何らかの作業媒体を追加します。 ドラム内の温度は、フラッシュが脆くなっても製品本体が脆くならない範囲内で制御されます。 この目標を適切に達成するには、フラッシュの厚さを0.15mm以下にする必要があります。 ドラムは装置の主要部品であり、八角形です。 重要なポイントは、スプレー媒体の着地点を制御して、タンブリングを繰り返すことができるようにすることです。
図1に示すように、ドラムは反時計回りに回転し、材料は重力の作用で1-2線に沿って落下し、その後、順番に循環して均一なタンブリングを実現します。 しばらくすると、バリが脆くなり、トリミングが最終的に均一に完了します。 第一世代の技術の欠点は、徹底的ではなく、特にパーティング面の両側で残留バリが発生しやすいことです。 原因は、金型設計が良くないか、パーティング面のゴム層が厚すぎる（0.2mmより大きい）ことです。
（２）第２世代冷凍トリミング機
初代をベースに3つの改良を施しました。
①冷媒を液体窒素に変更します。ドライアイスの気化点は-78.5度なので、脆化温度が低い一部のゴム（シリコンゴムなど）には適していません。液体窒素の沸点は-195.8度で、すべての種類のゴムに適しています。
② トリミング対象製品の容器の改良。ドラムの代わりに溝付きベルトコンベアを搬送台車として使用します。これにより、ベルト溝内で修復対象製品が何度も転がり落ちるため、デッドコーナーの発生確率が大幅に減少します。作業効率が向上するだけでなく、トリミング精度も向上します。
③ エッジを除去するために、単に補修部品間の摩擦に頼るのではなく、微粒子のスプレー媒体衝撃を導入します。粒径が0.5〜2 mmの粒状の金属または硬質プラスチックの発射体が、25〜55 m / sの線速度で補修製品の表面に発射され、大きな衝撃力が発生し、サイクルが大幅に短縮されます。
（３）第３世代冷凍トリミング機
第2世代をベースに改良されています。修理部品を入れる容器は、4面に穴あき構造のバスケットに変更されています。これらの穴はバスケットの4面すべてにあり、穴の直径は約5mm（発射体の直径よりも大きいため、発射体がスムーズに穴を通過して落下します）で、2回目に使用するために機器の上部に回収されます。この配置により、容器の有効容量を拡大できるだけでなく、衝撃媒体（発射体）の保管容量を減らすことができます。設計上のハイライトは次のとおりです。バスケットは垂直に配置されておらず、一定の傾斜（40º-60º）で配置されています。その利点は、トリミングプロセス中に、2つの力が重なり合って激しく反転することです。最初の力はバスケット自体の回転によって提供される回転力であり、2番目の力は発射体の衝撃によって引き起こされる遠心力です。これら 2 つの力が収束すると、360 度の全周運動が生成され、均一かつ徹底した反転が実現され、処理サイクルが短縮されます。
（４）第４世代冷凍トリミング機
第 3 世代の冷凍トリミング機は、均一な反転と高速処理という利点がありますが、2 つの欠点もあります。1 つ目は、バスケット容量の制限により、直径 200 mm 以上の大型製品には適していません。2 つ目は、バスケット容量の制限により、バッチでしか操作できず、バッチを変更して起動するたびに液体窒素を繰り返し消費する必要があり、コストが増加します。このため、フロー操作を実行できる連続生産ラインが登場しました。修理された部品が作業エリアに入った後、円形コンベアベルトの助けを借りて前進し、冷却用の液体窒素凍結エリアと、発射体噴霧用の衝撃エリアを通過して、衝撃トリミングが完了します。その後、トリミングされた製品はラインから外れます。大小の規格が混在している場合は、仕分けできます。衝撃媒体が回収された後、外部循環を通じてストレージに戻ります。
これを理解した上で、ゴム製品をなぜ冷凍する必要があるのかをお話ししましょう。
- 目的
- 加工精度と表面品質の向上、切削効果の向上、バリや粗いエッジの低減
- 硬質ゴムの柔軟性を高め、加工を容易にします
- プロセスフロー
- 原材料の選択：ニトリルゴム、シリコンゴムなど、冷凍トリミングに適したゴム材料を選択します。
- 予冷処理：ゴム製品を低温環境（-40度〜-80度）に置いて十分に冷却する
- トリミング加工：切断、トリミングなどの加工作業を凍結状態で行います
- 後処理：加工後は、温度変化による変形を防ぐため、低温環境から速やかに取り出してください。
- 重要な要素
- 凍結温度：ゴムの材質に応じて適切な凍結温度を選択してください
- 冷凍時間：製品が完全に冷却され、十分に冷えていることを確認してください。
- 切削工具: 鋭利で滑らかな切削工具を使用する
- 加工精度：切削深さと速度を制御し、過剰切削を回避します。
- 利点
- 加工精度と表面品質の向上
- 切断時の変形やバリを軽減
- 硬質ゴムの柔軟性と加工性の向上
- 応用分野
- シールやガスケットなどのゴム製品
- 医療機器、食品用ゴム製品
- 高精度ゴム部品
詳しいご連絡は、お問い合わせください。