マイクロ射出成形技術のキーポイントの解釈

ますます多様化する市場を前提として、射出成形業界も絶えず発展し、拡大しており、多色射出成形、ガスアシスト射出成形、インモールドフィルムアプリケーション、共射出成形などの新しいプロセスが出現しています。 射出成形機の仕様に関しても、大容量の射出成形機とマイクロ射出成形機が常に更新されており、2 つの方向に発展しています。 この記事では、マイクロ射出成形プロセスに関する著者の見解を紹介することに重点を置いています。
近年、マイクロ製品の需要が高まっています。 エレクトロニクス産業、時計産業、軍事産業のいずれにおいても、サイズと精度に対する要求が高いマイクロ射出成形部品に対する大きな需要があります。
このような前提の下では、マイクロ射出成形プロセスも大きな課題に直面しています。 マイクロメートルレベルのサイズ要件を満たしながら、優れた外観と性能を備えた射出成形部品を作成するにはどうすればよいでしょうか? 以下、金型、設備、材料、工程など、マイクロ射出成形と従来の射出成形の違いを簡単に紹介します。
マイクロ製品の需要が高まっており、写真はWeimeng Bartenfieldが展示したマイクロ医療手術用クリップ製品です。
金型加工とポイント
金型に関しては、マイクロ射出成形は、従来の射出成形と比較して、はるかに高度な処理装置を必要とします。
通常、金型加工におけるマイクロ射出成形には 2 つの傾向があります。1 つ目は、鏡面放電加工を使用することです。 高精度を確保するには、黒鉛電極の損失が通常の銅電極よりもはるかに小さいため、電気火花加工に黒鉛電極を使用するのが最適です。
2番目に一般的に使用される加工方法は、非常に高い精度を確保できる電鋳金型の使用です。 ただし、加工サイクルが長く、各穴を個別に加工する必要があるという欠点があります。 また、生産時に直せない程度の軽微なダメージの場合は、穴の開いた部分のみの交換となります。
金型に関しては、金型温度もマイクロ射出成形にとって非常に重要なパラメータです。 ハイエンドの顧客に一般的に使用されるアプローチは、高光沢射出成形の概念を取り入れ、急速加熱および冷却システムを導入することです。
理論的には、高い金型温度は、薄肉充填の困難や材料不足を防ぐなど、マイクロ射出成形に非常に役立ちます。 ただし、金型温度が高すぎると、サイクル タイムの延長や型開後の収縮変形など、新たな問題が発生する可能性があります。 したがって、新しい金型温度制御システムの導入は非常に重要です。 射出成形プロセス中に、金型温度を上昇させることができます (使用するプラスチックの融点を超える可能性があります)。これにより、溶融物が金型キャビティにすばやく充填され、充填プロセス中に溶融物が急速に減少するのを防ぎます。充填; 脱型時には、金型温度が急速に低下し、プラスチックの熱変形温度よりもわずかに低い温度に維持され、金型を開いて取り出すことができます。
また、マイクロ射出成形は製品の質量がミリグラム単位であるため、射出成形に従来のゲートシステムを使用した場合、最適化の改善を行っても、製品とゲートシステムの材料質量比は 1: 1 のままです。 10. 材料の 10% 未満がマイクロ製品に射出されるため、注入システムで大量の固化が発生します。 したがって、マイクロ射出成形ではホット ランナー注入システムを使用する必要があります。
素材選びのポイント
材料の選択に関しては、開発の初期段階では、粘度が低く熱安定性に優れた一般的なエンジニアリング プラスチックを選択することをお勧めします。
低粘度の材料を選択するのは、充填プロセス中の溶融物の粘度が低く、注入システム全体の抵抗が比較的小さいためです。 充填速度が速いため、溶融物が金型キャビティにスムーズに充填され、溶融物温度が大幅に低下することはありません。 そうしないと、製品にコールド ジョイントが容易に形成され、充填プロセス中の分子配向が少なくなり、製品の性能が比較的均一になります。
高粘度のプラスチックを選択すると、充填プロセスが遅くなるだけでなく、供給時間も長くなります。 供給によって引き起こされるせん断流により、鎖のような分子はせん断流の方向に沿って容易に配向できます。 この場合、軟化点以下に冷却すると配向状態が凍結します。 このある程度の凍結配向は、製品に内部応力を生じやすくし、製品のストレスクラックや反り変形を引き起こすことさえあります。
プラスチックの優れた熱安定性が必要な理由は、材料がホット ランナー内に長時間留まるか、スクリュー シェアによる熱劣化を起こしやすいためです。 特に熱に敏感なプラスチックの場合、材料の射出量が少ないため、短いサイクル時間であっても、注入システムでの滞留時間が比較的長く、プラスチックの著しい劣化を引き起こします。 したがって、感熱性プラスチックはマイクロ射出成形には適していません。
機材選びのポイント
装置の選定に関しては、マイクロ射出成形品のサイズはマイクロメートルレベルであるため、射出量がミリグラム単位の射出成形機を選択することをお勧めします。
このタイプの射出成形機の射出ユニットは、一般にスクリュー プランジャー コンビネーション タイプを採用しており、スクリュー部分が材料の可塑化を完了し、プランジャーが溶融物を金型キャビティに射出します。 スクリュープランジャー射出成形機は、スクリューの高精度とプランジャー装置の高速を組み合わせて、製造プロセスの精度と充填速度を保証します。
さらに、このタイプの射出成形機は、通常、型閉ガイド機構、射出システム、空気圧脱型機構、品質検査機構、および自動包装システムで構成されています。 優れた品質の検査システムは、マイクロ精密射出成形製品の歩留まりを確保し、プロセス全体を通してパラメータの変動を監視できます。
射出成形プロセスのポイント
最後に、射出成形プロセスの観点から、マイクロ射出成形の要件を見てみましょう。 射出成形工程では、エアマークやゲート応力を考慮し、安定した流動状態で材料を充填できるように多段射出成形を行うのが一般的です。
また、開催時間の大きさも考慮する必要があります。 保圧が小さすぎると収縮の原因となり、保圧が大きすぎると応力集中や大型化の原因となります。
さらに、材料が材料チューブにとどまる時間も厳密に監視する必要があります。 材料が材料チューブに長時間留まると、材料の劣化につながり、製品の機能に影響を与える可能性があります。 プロセスパラメータ管理に標準パラメータ制御を実装することをお勧めします。 大量生産の前に各製品の DOE 検証を実施するのが最善であり、生産中のすべての変更はサイズと機能について再テストする必要があります。
射出成形分野の一分野であるマイクロ射出成形は、高い寸法精度、高い機能要件、および高い外観要件に向かって発展しています。 金型、設備、材料、プロセスなどのさまざまなプロセスを厳密に管理し、継続的に改善することによってのみ、市場の発展に対応できます。