高光沢射出成形のやり方は？この7つの方法をしっかり覚えておきましょう
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高光沢射出成形技術は、急速熱サイクル射出成形技術とも呼ばれ、金型の表面を効果的に成形し、製品の表面に溶融跡を残さず、表面に高光沢の鏡面効果を実現します。プラスチック部品の強度と表面硬度を向上させます。射出成形の流動性を改善し、薄肉成形により製品の品質と強度を高めます。厚肉成形の射出成形サイクルを60％以上短縮します。後続のスプレー工程で深刻な環境汚染が発生することがないため、プロセスフローを削減し、エネルギーと材料を節約できます。プラスチック製品のコストを直接削減し、環境と作業者の個人の健康を保護します。
次に、高光沢射出成形を行う際に注意すべき点をいくつかまとめました。
1. 高温油熱伝達用油温機
金型内部は均一な加熱または冷却パイプで設計されており、オイル加熱システムを通じて金型の予熱効果を実現するとともに、射出成形中に冷却効果も発揮します。最高温度は350度に達します。オイルの熱伝導率と効率が低いため、結果として生じるオイルとガスが高光沢成形の品質に影響を与えるため、効果は理想的ではありません。しかし、現在、企業のオイル温度測定機は非常に普及しており、豊富な使用経験があります。
2.高温高圧水の熱伝達のための高圧水温機
金型内部のバランスの取れたパイプラインを設計し、異なる段階で異なる温度の水を使用します。加熱時には高温の過熱水を導入し、冷却時には低温の冷却水に切り替えて、金型表面の加熱または冷却を実現します。水に圧力をかけると、温度上昇は140-180度に達し、温度が急速に上昇します。アウディのGWSシステムなど、高温高圧水温度制御システムのメーカーがあります。温水のリサイクル性と運用コストの低さから、現在国内市場で広く使用されており、蒸気の代替として最適な選択肢です。
3. 蒸気熱伝達用蒸気モデル温度計
高圧水温機の動作原理と同様に、金型内にバランスのとれたパイプラインが設計されています。加熱中に蒸気が導入され、冷却中に低温水に切り替えられ、金型表面の加熱または冷却が実現されます（通常、圧縮空気を使用して、蒸気加熱の前にパイプラインを吹き飛ばします）。高温高圧蒸気加熱システムは、金型上で最大160度の表面温度を達成できます。水に比べて蒸気の熱容量が小さいため、相対的に加熱時間が長くなります。表面温度150度に達するには、約300度の蒸気が必要です。ただし、製造プロセス中の蒸気のリサイクルが不可能なため、ボイラー設備を設置してパイプラインを敷設する必要があり、運用コストが高くなります。
4. 電熱管の熱伝達のための電熱金型温度測定機
抵抗発熱体（電熱板、電熱フレーム、電熱コイルなど）を熱源とする電熱管が広く使用されています。金属管（ステンレス鋼管、銅管を含む）で作られ、螺旋状の電熱合金線（ニッケルクロム、鉄クロム合金）が管の中心軸に沿って均一に分布しています。隙間は絶縁性と熱伝導性に優れたマグネシア砂で充填・圧縮され、管口の端はシリコンゲルで密封されています。電熱体は空気、固体、各種液体を加熱できます。現在、電熱システムを金型に直接設置するコストは比較的高く、金型設計特許料を支払う必要があります。電熱管の加熱速度は速く、制御温度範囲は350度に達します。このシステムでは、金型温度を15秒で300度まで加熱し、15秒で20度まで冷却できます。ただし、小型製品にしか適していません。 電熱線の直接加熱温度が高いため、金型の相対的な寿命が短くなります。
5.高周波電磁誘導加熱システム
電磁誘導の原理に従って、ワークピースの温度を上昇させます。表皮効果により、ワークピースの表面に発生する渦電流は最も強く、内部では非常に弱く、中心部ではゼロに近づきます。そのため、この方法では、ワークピースの表面を表皮深さの範囲までしか加熱できず、加熱量が少なく、加熱速度が速く、加熱速度は14度/秒以上になります。たとえば、台湾の中原大学が開発したシステムの加熱速度は20度/秒以上に達しています。表面加熱が完了した後、急速低温冷却装置と組み合わせることで、金型表面の急速加熱と冷却の効果が得られ、可変金型温度制御が実現します。
6. 赤外線加熱システム
研究者たちは、赤外線を利用して空洞を直接加熱する方法を開発しています。赤外線の熱伝達形式は放射熱伝達であり、熱伝達媒体を必要とせず、電磁波を通じてエネルギーを伝達し、一定の浸透能力を持っています。他の方法と比較して、省エネ、安全、設備が簡単、推進しやすいなどの利点があります。ただし、明るい金属の赤外線吸収能力が弱いため、加熱速度が遅いです。
7.ガス式領収証システム
高温ガスは、急速に変化する金型温度の媒体として、充填段階の前に金型キャビティ内に迅速かつ正確に注入することができます。これにより、金型表面温度を約 200 度まで瞬時に上昇させることができ、金型表面近くの高温領域を制御できるため、温度変動による金型の他の部分のサイズ膨張の問題が発生することはありません。この技術は、既存の金型に大幅な変更を加える必要がないため、金型の製造コストは低くなりますが、密閉要件は高くなります。
現在、温度制御システムには解決すべき問題がまだいくつかあります。1つの理由は、実用的な加熱方法が少なく、最も成功しているのは蒸気と高温水加熱です。もう1つの理由は、高光沢射出成形では別の金型温度制御システムを採用しており、射出成形機と組み合わせて使用する必要があることです。3つ目に、設備と運用コストが高いことです。可変金型温度制御技術を有効にして、成形サイクルに影響を与えずに経済的な規模の生産を実現する方法は、誰もが開発して突破したいと熱望しているトピックです。今後は、実用的な低コストの急速加熱方法、統合型高光沢射出成形機などの面でさらなる研究開発が必要です。
高光沢射出成形は現在、射出成形企業で最もよく使われる用語です。射出成形製品の光沢の観点から見ると、メルトフローフロントと金型表面の接触点の界面温度の上昇により、金型部分の微細形状が容易に形成されます。たとえば、表面高光沢金型と特殊なエンジニアリングプラスチックを組み合わせることで、高光沢射出成形製品を製造でき、ワンステップの射出成形の成功と最終製品を実現します。そのため、高光沢射出成形と呼ばれ、その正式名称は高光沢製品の可変金型温度射出成形です。
また、他の呼び名も多く、例えば、このプロセスは急速加熱と急速冷却を採用しており、RHCM（Rapid Heat Cycle Injection Molding）と呼ばれています。金型温度の変化の観点から、可変金型温度、動的金型温度、冷熱交互金型温度制御技術と呼ばれています。スプレーなどの後処理工程を排除する観点から、スプレーフリー射出成形と呼ばれています。表面欠陥を排除する観点から、シームレス射出成形またはシームレス射出成形と呼ばれています。
加熱方法の観点からは、蒸気式、電気加熱式、温水式、高油温式、誘導加熱式金型温度制御技術などとも呼ばれます。金型温度制御機の観点からは、蒸気金型温度機、過熱水金型温度機、電気加熱金型温度機、水温度機、油温度機、電磁誘導金型温度機などとも呼ばれます。
