事業としての型内直接計量成形法

　現状すでに量産が実施されているアイテムの数は９点であり、筆記具業界向けアイテム２点３型は生産が終了していると言うより、生産販売する側の営業政策上、事業としての魅力を無くして撤退を決めている。

　型内直接計量成形法の魅力の一つは極度に高い生産性に有り、如何なる射出成形法と比較しても原理的に熱力学上の熱伝導に関する計算結果が、そのまま実績として現れる手法は他に無い事は明らかである。

シャープペンの芯チャック
材質：　ＰＯＭ+Ｇ２５％
現状一般射出成形法で量産中、金型耐久性８０万ショット程度金型メンテナンスコスト大
１０～１２個取り成形サイクル１５秒

２個取りにて１２００万個のオーダーに対応し、連続６００万ショットの生産を実施、成形サイクル２．８５秒
ノーメンテナンス・無消耗
金型耐久性はほぼ無期限と考えられる

シャープペンの口金
材質：　汎用アクリル
現状一般射出成形法で量産中、ネジ部モータードライブ部分メンテナンスコスト大
８個取り成形サイクル２５秒

４個取りにて量産実施、成形サイクル１０．５秒
ネジ形状デザイン変更を行えば無理抜きも可能であり、５秒程度の成形も可能
注文増加に伴う価格引下げ要求が強く撤退

　上の二つのアイテムは明らかに大きなコストメリットを持ちながら営業戦略の間違いにより量産を維持できなかった例であるが、筆記具は年間生産量も大きく型内直接計量成形法を活用できる余地を残している業界と言える。

　以下に上げる現在量産中のアイテムは、主に金型耐久性の面で評価されており、受注に際して２００万ショットの耐久性保証を行っているものの、実際の量産において耐久性はほぼ無制限であることは知られてはいない。

自動車部品バックアップリング
材質：　ＰＡ+Ｇ３０％
４個取り量産型　サイズ３種類
完全自動運転
要求精度
　内外径厚み共に±１ミクロン以内

量産精度　データ公表せず
量産中不良率０
成形サイクル：　６．３秒

　２００２年１２月の段階で、量産一年八ヶ月すでに生産数の多いアイテムでは２００万ショットを超えている

　この他にもレーザプリンター用ドラムフランジ・ＣＤ用ターンテーブル・パルスモータ用カム等等の殆んどがガラスフィラー添加の材料であるのは、保証している金型耐久性に対する市場ニーズが強いことから発生している現象であるものと推定できる。
　現在量産中のアイテムは機械に汎用性を持たせるために、生産アイテムの変更が可能な汎用性のある取り出し機が設置されている為、成形サイクルは取り出し機の能力によって決まっているが、バックアップリングの製品において能力評価のために実施したテストでは、同一精度を維持した状態において限界成形サイクルは２．００秒であった。

　ここで特記すべきなのは、量産中のものも含めて過去に使用されてきた成形機は何れの場合も全て汎用機でしかなく、機械側においては汎用機の一部回路を改造したものである。
　次のサンプルは９８年のプラテック大阪において一般公開を行った際の製品サンプルであるが、当時の成形サイクルとして４個取りの量産仕様のもので１．４秒であったが、現在準備されている高速対応機を使用すれば０．７秒程度が限界成形サイクルとなるであろう。

　このアイテムを限界速度で量産を実施したとすれば、その生産量は１４８０万個/Ｍとなる。
　現在ボールペンの世界市場規模は概略９０億/Ｙであり、その２２％を国内筆記具メーカーが占めているが、０．９円程度の価格であるセラミックスボールを使用して金属チップの出荷価格は３．４円前後となっている。
　これを樹脂化した場合においては、金属チップより遥かに書き味は良く、金属ボールの使用で十分であり、国内の如くメーカー支配の強い閉鎖的な市場を後回しにしたとしても、大きな競争力を持つ事業と成りえるものと考える。

　この外にも主に金属製品の代替を狙いとして、高精度と低コストを二つの方向において企画商品化を期待できる製品群は数多く存在しており、光学系のガラスに関する製品に付いても対象となると考えられる。
　下のサンプルは撮影系レンズの評価サンプルとして作られた物であり、精度評価の結果は長野県精密工業試験場によるものである。

　型内直接計量成形法において一般的な射出成形法と比較して成形サイクルが早くなる理由は僅かに一つの原因によっている。

　良く知られている如く、一般の射出成形においては金型内部における製品の形状を成す空間となるキャビティ部分は、射出シリンダーの中で溶融状態の材料を射出充填する前に金型開閉機構によって最大型締め力で閉じられた状態を作り出している。
　これは製品部に加えられる平均的な内圧によって、型開き方向に発生する力に対抗するためのものであるが、型開き方向投影面積×平均的金型内圧より型締め力が上回っていない場合に、金型の開閉に際しての分割面(パーティング面)に材料のはみ出しによるバリが生じることを防止するためである。
　したがって射出前に金型は固く閉じられており、原理的に製品部容積が変化しないのが前提条件として成形法そのものが成り立っていると言える。
　こうした条件に基づいて、金型内部に溶融樹脂を射出充填したケースにおいては、流体力学的な考察を行ってみれば理解できるように、溶融樹脂はスプルー・ランナーからゲートを経由して製品部に流入する訳であるが、ゲートから製品部に流れ込んだ段階から比較的小さな断面変化ではなく、極度に大きな断面変化をしながら流れ込むこととなるが、この断面の大きな変化で発生する圧力損失に、金型全体が比較的低温に冷やされている結果発生する温度低下による粘性の増加が損失を増幅させ、製品部分の流動端末とゲート部分との間で大きな内部圧力の差を生じることとなっている。
　この内部圧力の差が金型内部において材料の収縮率の差を生じると共に、材料と金型との密着性に差を発生させ、圧力の比較的低い部分では材料が金型表面から離れてしまうことが金型に対する熱伝達を阻害し、収縮が進行することで伝達面積がどんどん減少することが、熱伝導率の低い樹脂の内部における伝達距離を増大させ、放熱を悪くしていると言える。