【打錠障害からわかる】粉末成形で成形不良となる原因は？

本記事では、代表的な成形不良である「打錠障害」を例に挙げ、その原因や対策を詳しく解説します。原因を特定し、具体的な改善に繋げましょう。

成形不良の原因は？打錠障害を例に解説

打錠障害とは、粉体を圧縮成形する工程において製造された成形品に不良や不具合が発生することです。

成形不良が生じる主な原因は、打錠する粉体の性質や状態にあります。粉体の水分量や結合剤の量が不適切であると、不良を引き起こしやすくなります。

また、打錠機（プレス機）自体の状態も大きな原因です。杵や臼といった金型の摩耗や腐食、仕上げの悪さ、あるいは打錠時の圧力やタレットの回転スピードなど、機器の設定条件が適切でない場合にも成形不良が発生します。

主な打錠障害について

キャッピング

キャッピングとは、成形品の上側または下側部分が剥離してしまう現象です。

この障害は、粉末が乾燥しすぎている場合や、結合剤が不足している場合に生じます。さらに、打錠時の圧力不足や、打錠機の臼の仕上げが悪く排出力に問題がある場合にも発生する原因となります。

スティッキング

スティッキングとは、成形品の表面の一部が剥がれて、杵（加圧する金型）の接触面に付着してしまう現象です。

主に、粉体の水分が多すぎる場合や、結合剤を過剰に充填してしまった場合に引き起こされます。また、杵の表面が荒れていたり傷がついていたりすることも、付着を招く原因です。

バインディング

バインディングとは、成形品の側面に縦方向のひっかき傷が入る現象です。

これは成形品と臼（固定する金型）の内壁との間に生じる強い摩擦が原因と考えられます。粉体の水分や結合剤が多すぎる場合や、臼が摩耗・腐食して表面が粗くなっている場合に起こりやすくなります。

ラミネーション

ラミネーションとは、成形品の中間部が層状に剥がれてしまう現象です。

キャッピングと同様に、粉末の水分含有量の少なさや結合剤の不足が主な原因です。また、打錠工程において急な減圧が起きたり、圧力が高すぎたり、タレットの回転スピードが速すぎて休止時間が短すぎる場合にも発生します。

打錠障害への対策は？

打錠障害を防ぐためには、まず粉体の配合や状態を見直すことが重要です。粉体の水分量や結合剤の添加量を適切な値に調整してください。

次に、打錠機の金型に対する対策を行います。臼の穴へ材料を充填する量を適正化し、杵や臼と粉体の相性を確認します。効果的な手法として、杵の表面に細かい凹凸をつけて粉末の付着を防ぐ「梨地加工」や、臼の上下をやや広げて脱気をしやすくする「テーパー処理」といった加工処理を施すことが挙げられます。

さらに、打錠時の圧力やスピードといった運転条件を適切に見直すことも、成形不良の改善につながります。

まとめ

粉末成形における成形不良を解決し、突然の故障リスクや生産ストップを未然に防ぐためには、粉末成形機の定期的な点検が欠かせません。

既存のプレス機を分解・洗浄し、消耗部品の製作・交換や精度検査を行う「オーバーホール」を実施することで、機械の不良箇所を突き止めリフレッシュさせることも可能でしょう。

もし使用している機器が古く、修理だけでは対応が難しい場合は、新しい粉末プレス成形機の買い替えも視野に入れてもよいでしょう。新規機械の導入、あるいはオーバーホールなどの修理のいずれかを検討し、生産性の向上を目指しましょう。