(65) ショートサイクル成形 射出成形工程 不具合対応マニュアル（65種類）

短い環化中に考慮すべき要因は次のとおりです。
1. 樹脂
流動性、離型性、硬化速度
2.成形品の形状
肉厚（薄肉、均一肉）、リリース角度
3. 金型製作
冷却回路の設計、スプリッター/スプルーのサイズ、ゲート モード
4.成形条件
金型温度、樹脂温度
5. 成形機、温調機
複合作用、乾燥サイクル、可塑化能力、排出能力
短環化を考える場合、まず成形サイクルを短縮できない要因は何かを明らかにする必要があります。
当社では、煩雑な熱計算を省くため、CAE(Computer Aided Engineering)に基づく金型設計システム「FACE-2」4)を開発し、このシステムを用いて最短成形サイクルを算出しました。
冷却システムの設計をテストおよび最適化して、短いサイクルの成形を実現します。
ショートサイクル成形を行う場合は、上記の諸要因を考慮する必要がありますが、成形サイクルの短縮による悪影響も考慮し、製品性能要求とのバランス関係はもちろん考慮しなければなりません。 ここで紹介する基本的な考え方は、一般的な射出成形にも当てはまります。
1. 樹脂は一般的に流動性の高いグレードが選択されており、短サイクル成形に適しています。 理由は次のとおりです。
(1) 一般的に流動性の高い成形収縮率は異方性が小さく、短い冷却時間でも変形や反りの小さい成形品が得られます。
2) 金型への充填速度が速くなり、充填時間を短縮できます。
(3) 樹脂温度や金型温度を下げても充填できるため、比較的短時間で硬化・排出が可能です。
成形サイクルを短縮するというと、材料の選択にあまり注意が払われていないように思われがちですが、成形サイクルを短縮するための制約を考えると、そうではないことがわかります。 成形サイクルの制約には、成形機の乾燥サイクルや樹脂の硬化時間などの物理的な問題が含まれます。 しかし、サイクルを短くすると変形につながり、サイクルを短くできないのが実情です。
したがって、材料を選択する際には、変形しにくい材料を選択するのが最善です。 上記例は、ジュラコンM90を使用しても成形サイクルが短縮できず、代わりにM270を使用した例です。 M90の場合、冷却時間が20秒未満の場合、面振れが大きくなり0.3mm仕様を満足できなくなります。 M270の場合、冷却時間はわずか3秒でもスペックを十分に満たしています。
2. 要求性能に応じた成形品の形状設計は、性能を重視しすぎて成形工程に多くの問題を引き起こすことが多い。 そのため、形状を設計する際には、機能と成形性の両方を考慮する必要があります。 図1-2に成形品の中心凝固時間と成形品肉厚の関係を示します。 成形品の肉厚は、短いサイクル寿命に影響を与える最も重要な要因の 1 つです。 機能要求の許容範囲内で、薄肉化、均質化を図る必要がある（事前に変形対策を検討しておくことが望ましい）。
成形サイクルの制約には、成形機の乾燥サイクルや樹脂の硬化時間などの物理的な問題が含まれます。 しかし、サイクルを短くすると変形につながり、サイクルを短くできないのが実情です。 成形サイクルを短縮する上で重要な課題は、形状設計やランナー・ゲート設計において、変形のないサイクル短縮を図ることです。
次の 2 つの例は、歯車の真円度が低い (JGMA 総かみ合い誤差) と短縮できない期間が発生する可能性があることを示していますが、形状とゲートの設計を改善することで短縮できます。
金型構造には、樹脂の相変態や三次元的な熱伝導など、さまざまな要因が絡み合い、内部で発生する熱伝導（樹脂→金型、金型→クーラント）の状態を正確に把握することはほとんど不可能です。射出成形中の金型。
ただし、この問題をより巨視的に見ると、次の非常に単純な式を使用して、
プロセス全体を把握します。 この式は、サイクル内の金型温度変化の平均値を使用して、1 時間以内に金型に伝達される熱量と、冷却孔から吸収される熱量を表します。
この式から、金型キャビティから冷却孔までの距離、内壁面積、冷媒流量など、一定の成形サイクルを実現するために必要な各種データを大まかに把握できることがわかります。
(1) 式は、樹脂から金型に伝達される熱を表します。
(2) 式は、冷却孔を介して伝達される熱を表します。
全熱伝達係数は、次の式で表すことができます。
Q1 と Q2: 熱の流入と流出。 Cp：樹脂の比熱。 ５０：樹脂凝固潜熱。 W: 1 回の注射の重量。 Tmelt: 樹脂温度; Teject: 抽出温度; Tmold: 金型表面温度; Tcool: 冷却水温度; A: 冷却孔の伝熱面積; U: 全熱伝達係数; h: 冷却液の膜熱伝達率; Hs: クーラントの汚染係数; x: 金型キャビティと冷却孔の間の距離。 λ: 金型の熱伝導率; Tc：成形サイクル
つまり、金型温度を安定させるにはQ1=Q2、サイクルを短くするにはQ1を上げる必要があります。 したがって、Q2 を同じ量だけ増加させるようにする必要があります。
Q2 の加算方法は、(2) 式と (3) 式から考えることができます。 この例として、図 1-3 および 1-4 は、冷却剤のフィルム熱伝達係数 1) および金型キャビティと冷却孔の間の距離の影響 3) に関する参考データを提供します。
冷却孔が金型キャビティから離れている場合、一部の部品の温度が局所的に上昇します (左上)。 これらの部品の多くは、脱型不良により変形し、成形サイクルを短縮できません。 冷却孔は金型キャビティの近くに配置し、数を多くする必要があることがわかります。
4. 成形条件 ショートサイクル成形で最も有効な方法は、金型温度を下げることです。 ただし、成形品の大きさや物性により、
変更により、製品の寸法精度要求が比較的厳しい場合や強度に余裕がない場合は注意が必要です。
その一例として、図1-5に金型温度と後収縮の関係を示します（ここでの金型温度とは、成形時の金型キャビティの表面温度を意味します）。
また、成形サイクルを短縮する場合、成形条件に注意が必要な場合があります。
① 門の閉門時間を把握し厳守する
②測定時間を短くする。 ① いわゆる「ゲート閉鎖時間を把握し厳守する」とは、ゲート閉鎖時間を正確に計測し、ゲート閉鎖時間の要求を満たすように保圧時間を設定することです。 ゲート閉鎖時間を守らないと、強度の低下や寸法変化の増大などの重大な問題が発生する可能性があります。
②「計量時間の短縮」の観点から、スクリュー回転数を上げすぎると未可塑化が発生する可能性があるため、ホッパー側から2番目の部分のバレル温度をノズル側と一致させることをお勧めします。 スクリュー速度の設定を変えなくても、計量時間が短縮される場合があります。
5. 成形機や温調機によるショートサイクル成形では、成形機や温調機の要因も考慮する必要があります。
サイクル短縮の主な理由が可塑化時間である場合は、「複合動作」（可塑化と計量が完了していない冷却時間後に金型を開く）を実行できる成形機を使用すると効果的です。 .
複合動作を完結できる成形機であれば、計測時間を大幅に短縮できます。
通常の成形機では、計量時間内に型開閉と脱型を実行できませんが、複合アクションを実行できる成形機では、計量時間内に金型を操作できます。 型開き、脱型、型閉じ、型締めの力が適用される前に測定が完了している限り、次のサイクルに進むことができることがわかります。
複雑な冷却孔を使用して高い冷媒流量を確保するには、吐出容量の大きいサーモスタットを使用するのが最適です。