
本实验由MAZIN株式会社与日立高新技术株式会社共同进行,旨在使用回收材料生产的成型品质量稳定化。随着全球可持续发展的趋势,环保型材料受到了广泛关注。这促使人们开始用回收塑料替代原生塑料。特别是在欧洲,通过法律强制使用回收塑料的措施正在推进,各制造商被迫应对新的法规。回收塑料主要分为两种:工厂废料再利用的Pre-Industrial-Recycled塑料(PIR塑料)和消费者使用后回收的Post-Consumer-Recycled塑料(PCR塑料)。
由于环保的进一步要求,推荐使用PCR塑料。然而,从各种产品中回收的PCR塑料,由于使用期限、制造商和原始产品类型的不同,物性各异,导致品质存在差异。此外,还存在杂质混入的问题,仅收集同一物性的PCR塑料是困难的。为了抑制这种物性差异,采用了将少量到数十个百分比的PCR塑料与原生塑料混合的方法。然而,考虑到未来法规的应对以及获得性能差异较小的高品质PCR塑料的困难,需要增加PCR塑料的使用比例。在这种情况下,每个批次的性能差异成为一个重大问题,即使成形条件固定,每次批次更换也可能产生不良品。为了应对这一问题,我们进行了PCR塑料每批次性能差异的实验分析。
本本实验在MAZIN株式会社的协助下,进行了打印机用纸导轨的成形实验。使用了3种不同批次的回收ABS(PCR)材料,对每个批次在相同的成形条件下进行了100次射出。使用模内压力传感器测量了模内的树脂压力,并从获得的数据中提取了特征量,基于这些特征量对批次间的物性差异进行了定量评估。
从模内压力传感器数据中,选择了两个被认为对成形品质有较高贡献的特征量(以下简称Feature 1、Feature 2),并创建了图3的散点图。
从该图可以看出,每个批次形成了不同的聚类。这表明成形品的质量随批次而变化。特别是,通过观察聚类中心点的分布,可以明显看出批次间的质量差异。因此,可以说每次批次更换时,成形品质量的一致性都有可能受损。
本次实验确认了PCR塑料每批次之间存在品质差异。基于这些结果,可以看出,在相同成形条件下连续生产时,难以充分应对批次间的差异,增加了产生不良的风险。作为解决方案,MAZIN正在开发的注射成型AI可以根据每批次的差异自动调整成形条件,使各聚类中心对齐。这将使得使用回收塑料也能最小化品质波动,实现稳定生产。MAZIN目前正在推进这一AI系统的开发,并致力于其实用化。