射出成形金型のホット ランナー システムの一般的な障害の分析と対策

1.はじめに
一般的なランナー金型と比較して、ホット ランナー金型には、時間と材料の節約、高効率、安定した品質などの明らかな利点がありますが、かつては使用中に失敗しやすく、幅広い用途に影響を与えていました。 金型業界の技術進歩に伴い、ホット ランナー成形は、ランナー溶融温度制御、構造的信頼性、ホット ランナー コンポーネントの設計と製造の面で大きな進歩を遂げ、ホット ランナー技術が人々の注目と支持を取り戻しています。
ホットランナー金型の設計と適用には、検討と注意を払う価値のある多くの問題があります。 これらの問題の解決は、ホット ランナー システムの成功と製品の品質に直結します。 したがって、ホット ランナー システムの障害と原因について議論し、ホット ランナー成形の適用において注意が必要な事項を理解することは、ホット ランナー成形技術の適用を成功させるために間違いなく非常に役立ちます。
2. 射出成形金型のホット ランナー システムの一般的な障害の分析と対策
2.1 ゲートの残渣がはみ出したり唾液が出たり、表面の外観が悪い
2.1.1 主な理由
ゲート構造の選択が不適切で、温度が適切に制御されておらず、射出後のランナー内の溶融樹脂に大きな残圧が存在します。
2.1.2 ソリューション
(1) ゲート構造の改良。
一般的に、ゲート長が長すぎるとプラスチック成形品の表面に長いゲートハンドルが残り、ゲート径が大きすぎると唾液分泌や材料の落下につながりやすくなります。 上記の障害が発生した場合、ゲート構造の変更に集中できます。 ホット ランナーの一般的なゲート形式には、ストレート ゲート、ポイント ゲート、バルブ ゲートがあります。
メインランナーゲートはランナー径が大きいため、ゲートで凝固しにくく、深いキャビティ製品の溶融物をスムーズに注入できます。 急速な結露がなく、プラスチック部品の残留応力が少なく、最初の模擬試験と複数のキャビティを備えた深いキャビティ製品の成形に適していますが、この種のゲートは唾液分泌と伸線が発生しやすく、ゲート残留物が大きく、円筒形を残すことさえありますそのため、ゲートでの材料温度が高くなりすぎないようにし、安定して制御する必要があります。
ストレート ゲートの特性は、基本的に通常の射出成形と同じですが、プラスチック部品の残留マークは比較的小さいです。 ポイントゲートの特徴は、プラスチック部品の残留応力が小さく、凝縮速度が中程度であり、唾液分泌と伸線が目立たないことです。 ほとんどのエンジニアリングプラスチックに適用でき、現在国内外のホットランナー成形で広く使用されている一種のゲートフォームでもあります。 プラスチック部品の品質は高く、表面にはわずかな痕跡しかありません。
バルブゲートは、残留痕が少なく、残留応力が少なく、唾液分泌や伸線が発生しません。 ただし、バルブゲートは明らかに摩耗しており、使用中のフィッティングクリアランスの増加に伴い、唾液分泌が発生します。 この時点で、バルブコアとバルブ本体を交換する必要があります。
ゲート形状の選択は、成形する樹脂の特性と密接に関係しています。 唾液が出やすい低粘度樹脂の場合、バルブゲートを選択できます。 結晶性樹脂の成形温度範囲は狭く、ゲート温度は適度に高くする必要があります。 たとえば、POM、PPEX、およびその他の樹脂は、加熱プローブを使用してゲート形式を採用できます。 ABSやPSなどの非晶性樹脂の成形温度範囲は広い。 トルピードノズルコアの先端部に溶融断熱層が形成され、ゲート部に発熱体の接触がないため、凝縮を促進することができます。
(2) 適度な温度管理。
ゲート部の冷却水が不足すると、熱が集中し、唾液の分泌、材料の垂れ、伸線の原因となります。 したがって、上記の現象が発生した場合は、この領域の冷却を強化する必要があります。
(3) 樹脂の圧力解放。
チャネル内の過度の残圧は、唾液分泌の主な理由の 1 つです。 一般に、射出成形機は、唾液分泌を防ぐために緩衝回路または緩衝装置を採用する必要があります。 2.2 材料の変色、コークスまたは劣化
2.2.1 主な理由
不適切な温度管理; ランナーまたはゲートのサイズが小さすぎると、せん断発熱が大きくなります。 流路内のデッドポイントにより、保持された材料が長時間加熱されます。
2.2.2 ソリューション
(1) 正確な温度管理。
温度変動を正確かつ迅速に測定するためには、熱電対測温ヘッドをランナープレートやノズル壁に確実に接触させ、独立した各温度制御領域の中心に合わせる必要があります。 ヘッドの温度感知ポイントとランナーの壁の間の距離は 10mm を超えてはならず、発熱体はランナーの両側にできるだけ均等に配置する必要があります。
温度制御には、中央処理装置によって操作されるインテリジェントなファジー ロジック テクノロジを選択できます。 温度オーバーランアラーム機能と自動調整機能を備えており、溶融温度変化を必要な精度範囲内に制御できます。
(2) ゲートサイズを修正する。
ランナーの死点は極力避け、ゲート径を許容範囲内で適度に大きくし、過剰なせん断発熱を防ぎます。 内部加熱ノズルの溶融物は、流路内で半径方向の温度差が大きく、コークスや劣化が発生しやすくなります。 したがって、流路の半径方向のサイズが大きすぎないように注意する必要があります。
2.3 注入量不足または材料注入なし
2.3.1 主な理由
障害物またはデッド コーナーがフロー チャネルに表示されます。 ゲートはブロックされています。 より厚い凝縮層が流路に現れます。
2.3.2 ソリューション
(1) 流路の設計および加工中、コーナーの壁へのメルト フローのアーク遷移が確保され、流路全体が滑らかになり、流れの死角がなくなります。
(2) プラスチック部品の品質に影響を与えないという条件の下で、材料温度を適切に上げて、ゲートの早期固化を回避する必要があります。
(3) ホットランナーの温度を適切に上げて内部加熱ノズルの凝縮層の厚さを減らし、圧力損失を減らし、キャビティの充填を促進します。
2.4 深刻な材料漏れ
2.4.1 主な理由
シーリングエレメントが損傷しています。 発熱体が焼け、ランナー プレートが不均一に膨張します。 ノズルがスプルースリーブの中心とずれているか、ノズルの漏れリングによって決定される溶融絶縁層の投影面積が大きすぎて、ノズルが後退します。
2.4.2 ソリューション
(1) シールエレメント、発熱体に損傷がないか確認してください。 損傷がある場合は、エレメントの品質上の問題か、構造上の問題か、通常の寿命によるものかをよく確認してから交換してください。
(2) 適切な漏れ止め方法を選択してください。 ノズルの断熱モードに応じて、漏れを防ぐために2つの構造、つまり漏れリングまたはノズル接触を使用できます。 防漏接点部は確実な接触状態を保つように注意すること。
強度の許容範囲内で、ノズルとスプルー スリーブ間の溶融物の投影面積をできるだけ小さくして、射出中に過剰な背圧がノズルを後退させないようにする必要があります。 防漏方式を採用した場合、ノズルとスプルースリーブの直接接触部は、熱膨張により2つの中心がずれても樹脂漏れが発生しないようにする必要があります。 ただし、熱損失の増加を避けるために、接触面積は大きすぎてはなりません。
2.5 ホットランナーが正常に加熱できない、または加熱時間が長すぎる
2.5.1 主な理由
ワイヤーチャンネル間のスペースが十分でなく、ワイヤーの破損につながります。 金型組立時にワイヤーが交差すると、ショートや漏電などの現象が発生します。
2.5.2 ソリューション
適切な処理と設置プロセスを選択して、すべてのワイヤを確実に配置できるようにし、必要に応じて高温絶縁材料を使用して、ワイヤの損傷を定期的に検出します。
2.6 素材変化や色変化不良
2.6.1 主な理由
素材や色を変更する不適切な方法; ランナーの設計や加工が不合理であると、内部に大量の残留物が発生します。
2.6.2 ソリューション
(1) ランナーの構造設計と処理モードを改善します。 流路を設計するときは、流路のデッドポイントをできるだけ避け、各コーナーでアーク遷移を行う必要があります。 許容範囲内で、流路のサイズはできるだけ小さくする必要があります。これにより、流路内に保持された材料の流量が小さくなり、新しい材料の流量が大きくなり、迅速な洗浄に役立ちます.
ランナーを加工するときは、ランナーの長さに関係なく片端から加工する必要があります。 両端から同時に加工すると、穴中心のズレが生じやすく、必然的に材料滞留位置が形成されてしまいます。 一般に、外部加熱ノズルは、加熱装置がメルトフローに影響を与えないため、流路を簡単に洗浄できますが、内部加熱ノズルは、流路の外壁に凝縮層を形成しやすく、急速な洗浄にはつながりません。給油。
(2) 正しい給油方法を選択してください。 ホット ランナー システムの給油および色変更プロセス中、通常、ランナー内のすべての保持材料から新しい材料が直接押し出され、その後、ランナー壁の保持材料が全体として前方に移動されるため、クリーニングは比較的簡単。 逆に、新素材の粘度が低いと、滞留物の中心部に入りやすく、滞留物が層ごとに分離しやすく、洗浄が面倒です。 新しい材料と古い材料の粘度が類似している場合、新しい材料の注入速度を加速して、迅速な給油を実現できます。 保持された材料の粘度が温度に敏感な場合は、材料の温度を適切に上げて燃料補給プロセスをスピードアップすることで粘度を下げることができます。
3. ホットランナーの選定・適用上の注意事項
使用上の不具合を極力なくす、または軽減するために、ホットランナーシステムの選定・適用にあたっては、次の点に注意してください。
3.1 加熱モードの選択
(1) 内部加熱モード。 内部加熱式ノズルは、構造が複雑で、コストが高く、部品交換が難しく、電熱素子の要件が高いです。 ヒーターを流路の中央に配置すると、環状の流れが生成され、ボリュームの摩擦領域が増加し、圧力損失は外部から加熱されたノズルの 3 倍になる可能性があります。
しかし、内部加熱用の発熱体がノズル内のトルピード本体にあり、材料に熱を供給するため、熱損失が少なく、電気エネルギーを節約できます。 ポイント ゲートを使用すると、トーピード ボディの先端がゲートの中心に保持されるため、射出後のゲート カットが容易になり、ゲートの凝固が遅いため、樹脂部品の残留応力が低くなります。
(2) 外部加熱モード。
外部加熱ノズルにより、冷膜をなくし、圧力損失を低減できます。 同時に、構造が簡単で、加工が容易で、熱電対がノズルの中央に取り付けられているため、正確な温度制御が可能であるため、生産に広く使用されています。 ただし、外部加熱ノズルの熱損失は比較的大きく、内部加熱ノズルほど省エネではありません。 3.2 ゲート形状の選択
ゲートの設計と選択は、プラスチック部品の品質に直接影響します。 ホットランナーシステムを適用する場合、樹脂の流動性、成形温度、製品の品質要件に応じて、適切なゲート形状を選択し、唾液の分泌、滴下、漏れ、変色不良を防止する必要があります。
3.3 温調モード
ゲート形状が決まると、溶融温度の変動を制御することがプラスチック部品の品質に重要な役割を果たします。 多くの場合、コークス、劣化、またはチャネルの閉塞は、主に不適切な温度制御によって引き起こされます。特に、温度変動に対する迅速かつ正確な応答が必要な熱に敏感なプラスチックの場合は特にそうです。
したがって、発熱体は、局所的な過熱を防ぎ、発熱体とランナー プレートまたはノズルとの間に適切なクリアランスを確保し、熱損失を最小限に抑えるように適切に設定する必要があります。 同時に、温度制御要件を満たすために、より高度な電子温度コントローラーを可能な限り選択する必要があります。
3.4 ホットランナー系の構造決定後の計算内容
(1) 各ランナーの温度と圧力のバランスの計算。 ホット ランナー システムの目的は、射出成形機のノズルから射出された高温のプラスチックを同じ温度でホット ランナーを通過させ、金型の各ゲートにバランスの取れた圧力で溶融物を分配することです。 したがって、各ランナーの加熱ゾーンの温度分布と各ゲートに流入する樹脂圧力を計算する必要があります。
(2) 熱膨張によるノズルとスプルースリーブの中心オフセットの計算。 つまり、ホット (拡張) ノズルとコールド (非拡張) スプルー スリーブの中心線を正確に配置し、位置合わせする必要があります。
(3) 熱損失計算。 内部加熱されたランナーは、冷却された金型スリーブによって取り囲まれ、支持されているため、熱放射と直接接触 (伝導) による熱損失をできるだけ正確に計算する必要があります。ランナー壁の凝縮層。
3.5 ランナープレートの取り付け
断熱と軸受の射出圧力の両方を十分に考慮する必要があります。 クッション ブロックとサポートは通常、ランナー プレートと型枠の間に設置されます。 一方では、ランナー プレートの変形による材料漏れを回避するために射出圧力に耐えることができ、他方では、熱損失も低減できます。
3.6 ホットランナーシステムのメンテナンス
ホット ランナー金型の場合、使用中に定期的にホット ランナー コンポーネントの予防保守を実施することが非常に重要です。これには、電気的テスト、シール エレメントと接続ワイヤの検査、およびコンポーネントの汚れのクリーニングが含まれます。