佐藤功
佐藤功技術士事務所
2026年11月号では、アメリカのプラスチック成形業界の動向を、材料・加工機械の動き、成形技術、設備運用、リサイクルの事例から紹介する。業界動向では、9月の指数や材料価格、エンプラ事業の再編、加工機械の出荷と受注、新工場の稼働などを取り上げる。技術解説では、肉厚と流動長の影響を捉える射出成形用の流動測定法、取出機とカメラを組み合わせた自動化、AIを活用した現場の安全確保を紹介する。レーザー溶着の仕組みと用途、シート成形ラインの変化に応じた立ち上げマニュアルの見直し、射出成形の実験計画法とPVT線図も扱う。さらに、AIによる見積もりの合理化、乾燥機の設置から試運転・作業員訓練までの導入手順、透明品の測色で留意すべき光の透過・反射や側面からの光ロスを取り上げる。ケーススタディでは、ミシガン州Kentの廃棄包装材の回収・選別に向けた取り組みと、ホビーロケット部品の小型射出成形機による内製化を紹介する。あとがきでは、業界の安定に向けた動き、AI活用の実効性、CO2地下貯留の採算性、事業再編などに対する著者の見解を述べる。
混乱の中、プラスチック業界は落ち着いた動きを変えていない。9月の指数は51.1と対前月3ポイント低下した。材料価格はアジア向けの輸出が増えているが今のところ大きな変化はない。
MIなど流動特性は細管を等温的に流動させたデータが使われている。この方式は流動と冷却固化が併進する射出成形とは流動挙動が異なる。ANTECでBeaumontが肉厚と流動長の影響を見ることのできる測定法を提案した。
取出機は射出成形の省力化に成果を上げてきたが、カメラと組み合わせることによりさらに高度化ができる。良否判定、インサートの確認、バーコード読み取り、ランナ除去確認などを取り入れさらなる自動化を進めることができる。
プラスチック加工は回転機、高温部、高所部があり、特に安全に留意する必要がある。現場の状況を写真で切り取り、AIの支援を受けることにより安全性を向上させることができる。
レーザー溶着は波長800～900 nmのレーザーが使われる。この領域で透過性があり添加剤によって吸収させることができる熱可塑性材料は溶着が可能だ。
溶着に当たっては透過性の異なる部品をあらかじめ組み立て、透過側からレーザーを照射し、界面を発熱させて溶融させる。生産性が高いこと、密閉可能なことなどから、自動車、医療、電気機器などで広く使用されている。
古いシートラインは立ち上げに時間がかかる。マニュアル化した当初は問題なかったがラインの劣化などの変化に対し作業員が対応するためだ。マニュアルを修正しないまま続けていると新人作業員は使えなくなる。定期的にラインの状況の見直し、マニュアルに反映させるべきだ。
射出成形には多くの要因があり、それぞれが取りうる水準がある。このすべてを網羅して実験をしようとすると膨大な数になる。これを統計的に検討し、少ない実験で最大の情報を得ようとするのが実験計画法で、すでにひろく使われている。
PVT線図はプラスチックの温度、圧力を変えたときの比容積を示したものだ。圧力が上昇すると比容が下がり、温度が上昇すると上昇する。実際の成形では冷たい金型に高温の樹脂が入り、急冷されるので異なった挙動をする。
ArzanaはAIを活用して見積の自動化を進めている。まず対象企業の歴史、成形機レート、稼働状況、購買記録などを収集しこれで見積もりを作成し差異を詰めることを繰り返す。これによりメーカーにあった見積法を構築していく。
新しい乾燥機を設置する場合、設置場所の基礎がしっかりしていて平面性が高いことがまず求められる。また、必要な用役が確保され、排気計画ができていることも重要だ。設置したら電気的な点検、安全装置の確認をする。その後、試運転に入り作業員の訓練を行う。
透明品は光の一部が透過するだけでなく着色料での反射、表面反射、そして側面からの光ロスなどがあるため測色が難しい。側面ロスを防ぐには測光部分を小さくすることと、光度計を球面にすることが有効だ。
ミシガンのKentでは固形廃棄物を埋め立て、発電、リサイクルなどで処理している。廃棄物のうち10万トンは再使用可能だと推定しているが現状では2.5万tしか回収できていない。発電に回っている紙、廃プラは増えており早急な対策が望まれている。この対策としてAIを活用したAMPロボットを27年に導入し、リサイクル可能な材料の90 %を分別することを目指している。
ホビーロケットキットメーカーのLOC Precisionはレールボタンを内製化するため、
小型射出成形機APSX-PIMを導入した。受注ごとに生産している。
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