従来の設備で薄肉射出成形を実現するには？

プラスチック射出成形プロセスでは、部品の肉厚は非常に重要なパラメータです。 薄肉射出成形部品には、部品の重量、生産規模、材料費、成形サイクルの削減など、多くの利点があります。 ただし、高価な高速射出成形機を使用して薄肉製品を製造するのは、費用対効果が高くありません。
従来の射出成形機が有能かどうかにかかわらず、この問題を分析しましょう。
まず、薄肉射出成形とは何かを理解する必要があります。 一般に、薄肉射出成形とは、表面積が 50 平方センチメートル、肉厚が 1 mm の射出成形部品を指します。 このレベルの射出成形は、薄肉射出成形と呼ぶことができます。
ただし、従来の射出成形機は、薄肉射出成形の要件を満たすことができません。 例として、肉厚 3 mm の部品を製造するための従来の射出成形機を取り上げます。溶融した熱可塑性樹脂の前部が金型キャビティを通過するとき、それは金型キャビティのコアまたは内壁と接触し、温度が低くなり、成形されます。固まった薄皮。 この種の早期固化スキンは、総肉厚の約 20% を占めます。
この表皮層の内側では、射出された溶融材料が前方に流れ続けています。 明らかに、部品の肉厚が薄肉の範囲まで減少すると、その冷却速度も加速され、肉厚全体に対する固化したスキンの割合が増加します。つまり、その後の溶融コアです。金型キャビティへの流入が減少します。 それどころか、部品の凝縮の時間間隔は短縮されています。 これにより、材料の連続的な流れが困難になり、部品が凝縮する前に充填の要件を達成することがより困難になります。
薄肉射出成形の充填の難しさを克服するために、通常、射出成形機の特別な設計または変更が必要です。たとえば、マルチチャネル射出ポートの使用、最大 241Pa の射出圧力の適用、射出速度などです。 1000MM/Sの ただし、これらの慣行にはかなりの費用がかかります。
では、薄肉射出成形の要件を満たすために、従来の変更されていない標準的な射出成形機でいくつかのプロセス パラメータを制御できますか?
答えはイエスです。 誰かが最大型締力 90 ヘクタール、最大射出量 170 グラムの従来の射出成形機でこの実験を行ったと報告されています。このマシン。 インサートの長さと厚みの比率は 140:1 で、キャビティの厚みは 1 mm です。 使用されているプラ​​スチックは、Lexan SP7602 と Magnum 9015 です。
製品部品の重量のみが可変出力値です。 同じ金型キャビティ条件の下で、部品重量の変化は明らかに、射出成形プロセス中に金型キャビティに充填される溶融材料の程度と密接に関連しています。 部品の重量変化を解析した結果の信頼性は95％と高いと言われています。 したがって、この実験は、プロセス パラメータと部品の重量との関係に基づいています。 このため、5 つの圧力および温度変換器が金型キャビティに特別に設置されています。 データ制御システムは、キャビティ内の圧力と温度の曲線を追跡します。
実験では、ノズル温度、金型温度、冷却時間、射出速度、およびホワイトニング保持圧力を調べるために、半分の分数因子計画を採用しています。 この5つのパラメータが部品の重量に影響を与えると言われています。 これらのパラメータを確立して部品の重量に与える影響を判断するために、射出成形では高い値と低い値のさまざまな組み合わせが使用されます。
PCとABSがテストされました。 実験条件は、それぞれの溶融温度、標準金型温度と成形品重量、標準成形品引張強度、および最大許容射出速度です。 さらに、2 つの材料の相対粘度も異なるせん断速度で確立できます。
実験結果は次のとおりです。
1. ABS 材料の溶融温度が 260 度から 280 度に上昇すると、その部品の重量は 6.6 g から 7.4 g に増加し、つまり 12% になります。
2. PC 材料の場合、溶融温度を 290 度から 300 度に上げると、部品の重量は 7.3 g から 8.9 g に増加し、22% になります。
3. 金型温度が 80 度から 90 度に上昇すると、PC および ABS 製の部品の重量は増加しますが、PC はより敏感です。 後者で作られた部品の重量は、8.4 g から 8.8 g に増加する可能性があり、4.8% 増加します。
4. 溶融温度と金型温度の変化は、部品の引張強度の変化につながります。 ただし、溶融温度を上げると強度が低下し、金型温度を上げると強度が上がります。
5. 冷却時間を短縮し、射出速度を上げると、PC パーツの重量が増加しますが、ABS 材料はこれら 2 つのパラメーターの影響を受けません。
結果分析:
PC 材料の場合、溶融温度、金型温度、冷却時間、および射出速度は、部品の重量に影響を与える重要なパラメータです。 ABS の場合、部品の重量に影響を与えるパラメータは、溶融温度と金型温度のみです。
溶融温度が上昇すると、材料の熱エネルギーが高くなり、粘度が低くなり、溶融材料の流れがより容易になり、ストリーマの長さが長くなり、キャビティがよりスムーズに充填されます。 ただし、溶融温度が高すぎると、材料が劣化して劣化します。 したがって、このパラメータは、材料によって許容される上限内でキャビティを確実に充填するためにのみ使用できます。
金型温度の上昇により、金型キャビティ内の材料の凝縮層が減少し、金型キャビティ内での溶融材料の流れがより容易になり、より大きな部品重量とより良い表面品質が得られます。
冷却時間が短いと、溶融した材料が容器内にとどまる時間が短くなり、劣化の可能性を減らすことができます。 肉厚を 50% 減らすと、4-冷却時間が 1 分の 1 に短縮されると考えられています。 また、冷却時間は成形サイクルの約7割を占めており、その短縮は生産効率の向上につながります。
マシンの射出量はできるだけ高くする必要があります。 これは、容器内の溶融材料の滞留時間を短縮するのにも役立ちます。 射出速度を上げると、溶融材料の相対粘度も低下します。これは、せん断が薄くなったときの擬塑性による影響の結果です。 同時に、このせん断加熱は 1 秒未満でしか発生しないため、明らかな劣化を引き起こすことはありません。
射出速度を上げると、PC 材料の粘度が低下し、部品の重量が増加しますが、溶融温度が高い部品よりもはるかに小さくなります。 ただし、材料が劣化しにくくなるため、射出速度を向上させることをお勧めします。
射出速度の変更は、現時点では相対粘度が大幅に低下していないため、ABS 材料にはほとんど影響しません。
従来の射出成形機の条件下でいくつかのプロセス パラメータを変更することにより、部品の重量が増加しました。
この結果は、実際には、溶融状態で 1 mm のキャビティを充填するプラスチックの能力の向上を反映しており、これは薄肉成形の能力を向上させることを目的としています。
実験結果によると、従来の射出成形機で薄肉部品を加工することも可能です。 運転中、射出速度を最大許容上限に調整できます。 これに基づいて、材料によって推奨される最高溶融温度限界と最高金型温度標準に従って、2 つのパラメータを可能な限り改善することができます。 従来の射出成形機で低コストの選択で高品質な薄肉射出成形を実現するための主な対策です。