目次
- 樹脂（プラスチック）の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）とは？
- 曲げ加工で実現できる形状
- 樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）対応可能寸法
- 樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）の種類
- 樹脂のR曲げ治具・R曲げ型
- 樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）の材料厚み
- 樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）で使用される主な樹脂素材と選定方法
- 樹脂の曲げ加工で狙い通りのR寸法を実現するポイントとは？
- 樹脂の曲げ加工に近い熱プレス成形とは？
- 樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）例
- 樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）技術提案事例
樹脂（プラスチック）の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）とは？
熱可塑性樹脂は加熱すると軟化し、これを冷却するとそのままの形状で固化して常温でこの状態を維持する性質があります。
樹脂の曲げ加工とは、射出成形のように素材をドロドロに溶かし成形するのではなく、前述の樹脂の性質を利用し、樹脂シートを表面の質感や性質を保てる温度域で加熱・軟化させて、成形型等を用いて形状を与え、冷却することで固化・成形する加工方法です。
特に透明の樹脂板においては、表面の美麗さや光学的性質を維持したまま曲面を持った立体的な形状に成形できるため、金属やガラスとは違うプラスチックシートの特徴を最も活かした加工が実現できます。
例えば、射出成形は、ペレット（粒）素材を流動状態にまで軟化し、成形型で形状を作り上げ固化する加工方法です。表面は成形型の仕上げがそのまま転写するため、成形型に表面品質が左右されます。
一方で、プラスチックシート（板）が素材の場合は素材の表面状態を維持し、そのまま仕上げとします。そのため、最適な条件で熱加工しなければ、表面が軟化しすぎてクモリや型当たり跡などの問題が発生する恐れがあるため、注意が必要です。
また、金属に比べると、樹脂は熱収縮が数倍大きいので、ベコつき・形状異常などの問題が発生しやすいです。この問題を解決するためにはいくつもの条件を考慮する必要があります。具体的には、樹脂種・厚み・色・R寸法・形状・シート製法・シートメーカー・気温・吸水履歴・コーティングの有無や種類などを経験を基に考慮して加工しなければなりません。
ちなみに、当社はすでに40年以上、樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）について研究を重ねてきました。始めた当初は加熱電気炉でさえほとんど普及してないので、自社でガスを使った加熱方式や、トタンを使った曲げ型など思いつくことは何でもやる試行錯誤の繰り返しでした。その数々の失敗と成功を積み重ねて経験を積み、ノウハウを得てきました。今後も初心を忘れず難題に立ち向かっていきます。
曲げ加工で実現できる形状
樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）で成形できる形状はいくつもありますが、殆どの場合は以下のとおりです。曲げ加工後に切欠きや穴加工、部品の接着や溶接を行います。
A・・・Bと共に最も多い形状です。R寸法が小さい場合は「部分加熱」する場合があります。
B・・・熱収縮して寸法が小さくなっても形状が変わらないため、比較的容易なタイプです。応用で円筒（パイプ）が作れます。
C・・・A,Bの次に多いタイプですが、RとRの間の直線部分の熱収縮が計算通りにならないと、寸法・形状が悪くなります。難易度の高いタイプです。
D・・・1つのR形状の両端に折り返した直線があります。１工程のみで成形する場合と折り返しの工程を分ける場合があります。
E・・・2つ以上のR寸法がある場合です。全面加熱でのみ可能です。成形時にプレス機を使う場合があります。
F・・・テーパーのついたR面で、繋いで円錐台にする場合が多いです。前述の形状と較べ、成形後のトリミングや曲げ型製作のコストが高いです。
その他にもS字タイプや浅い物は3次元Rも加工できます（深い場合はプレス成形で加工します）。
樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）対応可能寸法
当社の最も大きい熱風炉の内寸が1530×2500mmです。（※全面加熱の場合）そこから熱膨張で伸びる分（約40mm）と成形後切り落とす分（熱収縮により形状が悪い部分：約50mm）を引きます。つまり、仕上げ寸法で1350～1400×2350～2400mmが対応可能寸法となります。部分加熱の場合は工夫次第でさらに大きいものにも対応可能ですが、形状により異なります。
樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）の種類
直線曲げ
R曲げとは言いませんが、後述のＲ曲げと比較するために参考までに説明します。
R寸法は材料の厚み、樹脂の種類によって変わります。外Rは厚みに2～5ｍｍ足した程度に、内Rは2～4ｍｍ程度になります。加工可能な厚みは樹脂・寸法・形状によって違います。（一般に厚み0.5～10ｍｍまでです。）
熱加工の中では容易な方法でよく用いられますが、局部的に熱収縮するので必ずヒズミが発生しています。形状・厚みなどの条件によって反りが目立つ場合があります。
基本工程
①パイプヒーターにシートの曲げる部分を当てます。
②軟化したら折り曲げます。
③折り曲げたあと冷却して形状を固化します。
メリット
・コストが低い。
・小さいRで曲げられる。
デメリット
・局部にのみ熱収縮が発生している（図１参照）ので形状、角度などの条件によっては反ります。
※図2のAまたはBの寸法が小さくC寸法が大きい場合に反ります。つまり、ＡとＢ寸法が大きい場合はそれが補強になって反りを抑えています。
・厚みのあるものは曲げれないか、加熱した部分の形状が悪くなります。アクリルは熱収縮した部分の歪みから割れることがあります。
※図3のEの方向から力を加えても割れませんが、Dの方向から力を加えると割れやすいです。
※ポリカーボネート、ＰＥＴの場合は金属のように加熱無しでプレスブレーキにて曲げることが出来ます。その場合、熱収縮が無いので反りが発生しません。 ただし、加工出来る形状に条件があります。また、後日一定量は角度が戻るので角度の精度が低いです。
Ｒ曲げ（炉曲げ）加工
当社では前述のパイプヒーターでは曲げられない大きさのR寸法を曲げるときにR曲げと呼んでいます。Rを大きくすることで前述の折り曲げよりも丈夫になります。
基本工程
①R曲げ型を製作します。
②材料は仕上げ寸法よりも一回り大きい寸法でカットします。
③炉で材料を加熱して軟化させます。
④R曲げ型にて成形します。
⑤冷却後、完全に熱収縮が終わったら仕上げ寸法にカットします。
直線曲げと違って加熱する範囲が広いため、熱収縮で加熱後の寸法がかなり変化します。そのため、曲げてから仕上げ寸法にトリミングする必要があり、立体形状でのカット技術が重要になります。加熱、曲げ工程も熟練した技術が必要ですが、曲げたあとのカット工程は更なる高い技術を要します。数量が多い場合は５軸NCルーターでトリミングすることもできます。これにより、バラツキ防止と生産性向上を期待できます。
R曲げは、前述の直線曲げのように部分的に加熱する方法と、全面的に加熱する方法があります。
部分加熱
メリット
・Ｒ曲げ型のコストは全面加熱よりも低くなります。
・小さめのＲが曲げられます（約R10～R50mm）。
デメリット
・大きいRは曲げられません。
・反りが発生します。
※材料が薄い（剛性が無い）場合や、の寸法が小さい場合に反りやベコつきが発生します。
※加熱した範囲だけ熱収縮したので加熱していない範囲と長さに差が発生したためです。
・加熱した部分と加熱してない部分の境周辺に歪みが発生します。
アクリルなどの割れやすい樹脂は歪みから割れる可能性があります。（直線曲げほどではない）
・歪みなどの問題点が多いので、難易度の高い素材や形状の場合、生産数が多い場合はバラツキが発生することがあります。
以上より、この部分曲げの方法を選択できるのは次の２つの条件が必要です。
・Ｒと直線がつながっている場合
・Ｒ寸法が小さめの場合
【全面加熱】
《メリット》
・曲げられる形状の制限が部分加熱より少なく、多様な形が出来ます。
・シート全体を均一に加熱してるので成形後も、残留応力が少なくなりヒズミもかなり少ないです。
・部分加熱より割れにくいです。
・部分加熱より個体差が少なくなります。
《デメリット》
・Ｒ寸法が小さい場合は不向きです。
※厚みが増えるほど最小Rも大きくなります。
Ｒが小さいと応力がかかる範囲が広がり、狙い通りの形状にならない傾向にあります。（厚み５mmでR30mmを切ると難しくなります）全面加熱のメリットを活かし小さいRを曲げるときはプレス成形します。また、Ｒの小さい型は製作方法が違うためにコストが増えます。
・R曲げ型が部分加熱より大型になり型費が上がります。
樹脂のR曲げ治具・R曲げ型
樹脂の曲げ加工では完全に正確なものを作ることはほとんど不可能です。しかし、可能な限り精度を上げるために様々な工夫を行います。具体的に精度を上げるためには何より曲げ型が重要となります。
片面の型やバーナーであぶって型を使わずフリーで曲げる方法もありますが、当社では殆どの場合、オスメス（凸凹）両面の型で適切な圧力をかけて加工します。精度を上げ、歪みを低減し、お客様に満足いただける高品質な製品を製作する最適な方法だと考えています。
曲げ型は当社で製作してますが、（型の材質には木型と樹脂型があります ）素材の種類や熱収縮や製品の用途などを考慮して作ります。当社の曲げ型も経験やデータを基に常に進化しています。プラスチックシートは寸法どおりの型を使用してもそのままの形にはなりません。熱収縮・弾性がある、剛性が無いなどの理由から型にはしっかり収まっていても取り出すと型と誤差があります。それを予測した型や熱 加工方法を考えて対策する必要があります。
R曲げ治具・R曲げ型の保管と廃棄について
当社は多くのR曲げ型を保管していますが、保管スペースには限界があります。年間に製作する型の数は百数十個になるため、全てのR曲げ型を保管することは不可能です。継続する製品のＲ曲げ型は保管しますが、そうでないものは使用後半年で破棄します。また、長期間（約2年）使われないR曲げ型も破棄します（後に使用することがわかっている場合は別です）。
基本的にはR曲げ型には次の2タイプあります。
①継続量産向けの曲げ型
長期保管前提で耐久性も高めの構造で作ります。
②単品、もしくは少量不定期ご依頼向けの曲げ型
成形型というよりも曲げ加工用治具としてコストを抑えた簡易治具です。廃棄しやすいようにバラしやすい構造にしています。簡易治具ですが、殆どの場合で1,000個曲げても問題ありません。（※R寸法や形状によります。）
R曲げ型費不要、当社規格型
１枚だけの曲げ加工であっても曲げ型は必要になりますが、ご注文の多い寸法のR曲げ型を当社の標準規格として用意してあります。この曲げ型で加工可能な場合はR曲げ型費はいただきません。
樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）の材料厚み
曲げ加工の可否や仕上がりについては材料の厚みの影響が大きいです。厚みが厚いほど、曲げる際に強い圧力をかけることになります。強く圧力を掛けると曲げ治具や曲げ型の痕がプラスチックに転写して表面の美観を損ねます。また、厚みが薄ければ炉から取り出すと急激に冷え始めるので曲げ加工が出来ない場合があります。これらも樹脂の種類やR寸法や形状によっても結果に影響します。
厚み0.5～1.5mm
主な用途
サイズは小さく、相手に被せて使うカバーとしての用途が多いです。しかし、当社では扱いが少ない厚みで、曲げ加工全体の3％程度です。
加工性・仕上がり
厚みが薄いので剛性が低く、たわみやすいので曲げ型でプレスしても型どおりの形状にならないことがあります。加熱しても熱持ちが悪く、すぐに冷えるので加熱から曲げまでの流れに工夫が必要です。特にポリカーボネート（PC）は冷えやすく、この薄さでは1～3秒で加工できない硬さに冷えてしまいます。
厚み3～5mm
主な用途
小さなサイズから大きなサイズまで万能な厚みで、機械カバーや筐体やホッパー・シューターからショーケースまで用途が広いです。当社ではもっとも扱いが多い厚みです。
加工性・仕上がり
素材の剛性と加熱による軟化のバランスが良く、多様な形状に曲げることができます。
厚み8～10mm
主な用途
耐衝撃性や剛性が必要な用途、大きな機械装置のカバー、建設物の窓や屋根、酸素カプセルの窓、液体が入る水槽・タンクに使われることが多いです。ヨットやボートの窓のご依頼もあります。当社では3～5mmに次いで扱いが多い厚みです。
加工性・仕上がり
加熱しても剛性が高いので、曲げアールが小さければ曲げ型の圧力も増やすことになり、表面に曲げ型や曲げ治具の痕が付くことがあり、工夫が必要です。R寸法・曲げ角度・幅・長さ・樹脂の種類によっては曲げられない場合があります。まずはご相談ください。
厚み15～30mm
主な用途
8～10mmと同じく耐衝撃性や剛性が必要な用途、大きな機械装置のカバー、建設物の窓や屋根、酸素カプセルの窓、液体が入る水槽・タンクに使われることが多いです。当社では頻度は多くないですが度々ご依頼がある厚みです。
加工性・仕上がり
8～10mmよりも曲げ加工可能な寸法に制限があり、小さなRでは曲がりません。厚みが増えるほどに加熱時間と冷却時間が長くなります。熱収縮により曲げ型よりもRが小さくなる傾向があるので、形状や寸法によってはR寸法が正確にならない可能性があります。この厚みでは15mmのポリカーボネートを曲げる機会が多く、仕上がりも良好です。
樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）で使用される主な樹脂素材と選定方法
樹脂の曲げ加工品には、主にアクリル、塩ビ、PC、PET、PEなどの樹脂材料が用いられています。
材質選定で押さえるべき4つの要素
樹脂の曲げ加工における材質選定では、以下の4つの要素を総合的に判断することが重要です。
・材料コスト: 製品の価格に直結します。
・加工性: 曲げやすさや加工の手間に関わります。
・加工限界: どの程度の曲げや形状に対応できるかを示します。
・材質特性: 耐熱性、耐衝撃性、耐薬品性など、製品に求められる性能です。
これらの要素に沿って、各樹脂材料を比較した図が下記となります。是非、材質選定時にご参考ください。
特にポリカボネート（PC）の曲げ加工は難しく、ノウハウが必要
ポリカーボネート（PC）は、優れた耐衝撃性や耐熱性から多くの製品に利用されていますが、その特性ゆえに曲げ加工が非常に難しい素材です。
ポリカーボネート（PC）の曲げ加工が難しい5つの理由
・高温でないと軟化しない
・加熱しすぎると発泡する
・表面が「ベコつき」やすい
・熱収縮が大きく不安定
・型跡がつきやすい
では、高精度な曲げ加工を実現するためには、どうすればよいのでしょうか。
高精度なポリカーボネート（PC）曲げ加工を実現する4つのポイント
・発泡させない絶妙な温度管理
・材料全体への均一な加熱
・光沢を損なわない適切な圧力
・急冷を避けた、ゆっくりとした冷却
当社では、このポリカーボネート（PC）の曲げ加工を非常に得意としています。
＞＞PC（ポリカボネート）の曲げ加工は難しい？高精度な曲げ加工のポイント
樹脂の曲げ加工で狙い通りのR寸法を実現するポイントとは？
精密な樹脂のR曲げ加工を実現するためには、以下のような専門的な工夫が不可欠です。
1. 形状に合わせた加工条件の最適化
Rの大きさや材料の厚みに応じて、加熱温度、圧力、金型の形状といった加工条件を細かく調整します。これにより、製品の歪みや反りを抑制し、設計通りのR寸法を実現します。
2. 樹脂材料の特性を深く理解する
樹脂ごとに加熱した際の挙動は大きく異なります。例えばPC（ポリカーボネート）は、発泡や収縮が起きやすく、軟化しにくいといった加工が難しい特性を持っています。それぞれの材料特性を熟知し、それに合わせた最適な条件で加工することが、R寸法の精度向上につながります。
3. R寸法と表面外観の「トレードオフ」を考慮する
R寸法の精度と、製品表面の美しさ（外観）は、多くの場合、二律背反（トレードオフ）の関係にあります。
・R寸法の精度を追求 → 加熱を強める → 表面が軟化し、金型の跡がつきやすくなる（外観が悪化）
・表面外観を追求 → 加熱を弱める → 材料が十分に軟化せず、狙ったR寸法が出ない（精度が低下）
この関係性を理解した上で、お客様がどちらをより重視するかに応じて、加熱条件などを絶妙にコントロールし、要望に沿った加工を行うことが重要です。
樹脂の曲げ加工に近い熱プレス成形とは？
樹脂の曲げ加工を発展させたものに熱プレス成形という加工方法があります。熱プレス成形では、より立体的な形状にすることができます。
熱プレス成形とは樹脂シートを加熱して軟化させ、オスメス両型を用いて、プレス機で圧力をかけます。これを冷却するとそのままの形状で固化し、常温で形状を維持します。
樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）例
当社では樹脂の曲げ加工を非常に得意としています。これまで対応してきました加工例の一部をご紹介します。
産業機器用円筒タンク（塩ビ R曲げ加工品）
照明用カバー（PMMA R曲げ加工）
産業機器用カバー（PC R曲げ加工品）
産業機械用カバー（PC R曲げ加工品）
産業機器用Rカバー（R曲げ加工品）
医療機器用カバー（PC 厚み15 R曲げ加工品）
樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）技術提案事例
当社では、これまでお客様の抱える課題に対して、様々な技術提案を行ってまいりました。下記にて、実際の事例を基にした技術提案事例をご紹介しますので、是非ご確認ください。
①板厚を一定以上にすることで、R曲げ加工の品質向上・コストダウン
②円筒部品のつなぎ目を1カ所から2カ所にすることで、真円度向上
樹脂の曲げ加工（R曲げ・炉曲げ）なら三栄プラテックにお任せください！
樹脂の曲げ加工は、単に「曲げる」だけでなく、樹脂の種類（アクリル、塩ビ、ポリカーボネートなど）や厚み、用途に応じた最適な手法の選択が重要です。
当社では40年以上の研究に基づき、材料の吸水率や気温による収縮の差まで考慮した精密な加工を行っています。「この形状は曲げられる？」「コストを抑えるにはどっち？」といった疑問がございましたら、ぜひお気軽にご相談ください。
