射出成形プロセスで考慮すべきいくつかの要因

射出成形プロセスで考慮すべきいくつかの要因
1、熱可塑性成形の収縮の形状と計算は前述のとおりであり、熱可塑性成形の収縮に影響を与える要因は次のとおりです。
1.1 プラスチックの種類 熱可塑性プラスチックの成形プロセスでは、結晶化による体積変化、強い内部応力、プラスチック内に固化した高い残留応力、および強い分子配向が存在するため、収縮率が大きくなり、範囲が広くなります。熱硬化性プラスチックと比較して、収縮率と明らかな方向性。 また、成形、アニール、調湿処理後の収縮率は、一般に熱硬化性プラスチックよりも大きくなります。
1.2 プラスチック部品の特徴: 成形時、溶融材料はすぐに冷却され、金型キャビティの表面と接触する低密度の固体シェルが形成されます。 プラスチックの熱伝導率が低いため、プラスチック部品の内層はゆっくりと冷却され、大きな収縮を伴う高密度の固体層を形成します。 そのため、壁が厚く、冷却が遅く、高密度の層が厚いものは、より収縮する傾向があります。 また、インサートの有無、インサートの配置や量は材料の流れ方向、密度分布、耐収縮性に直接影響するため、プラスチック部品の特性は収縮の大きさや方向により大きな影響を与えます。
1.3供給口の形状、サイズ、分布は、材料の流れの方向、密度分布、圧力維持と供給効果、および成形時間に直接影響します。 直接投入口と投入口の断面が大きいもの（特に断面が厚いもの）は収縮が小さく方向性が大きく、投入口の幅と長さが短いものは方向性が小さくなります。 供給入口に近いもの、または材料の流れの方向に平行なものは、収縮が大きくなります。
1.4 成形条件: 金型温度が高い、溶融材料の冷却が遅い、密度が高い、収縮が大きい、特に結晶化度が高く、体積変化が大きいため、結晶性材料の場合は収縮が大きくなります。 金型温度の分布は、プラスチック パーツの内部および外部の冷却と密度の均一性にも関連しており、各パーツの収縮のサイズと方向性に直接影響します。 さらに、圧力と時間を維持することも収縮に大きな影響を与えます。高圧と長時間は、小さいながらも方向性のある収縮につながります。 射出圧力が高く、溶融材料の粘度差が小さく、層間せん断応力が小さく、脱型後の弾性反発が大きいため、収縮も適度に抑えることができます。 材料温度が高く、収縮が大きいが方向性が小さい。 したがって、成形中の金型温度、圧力、射出速度、冷却時間などの要因を調整することで、プラスチック パーツの収縮を適切に変更することもできます。 金型を設計する際は、各種プラスチックの収縮範囲、プラスチック部品の肉厚や形状、注入口の大きさや分布などから、プラスチック部品の各部品の収縮率を経験に基づいて決定し、次に、キャビティのサイズが計算されます。 高精度のプラスチック部品で収縮率の制御が難しい場合は、一般的に以下の方法で金型を設計します。金型テスト後に修正の余地を残すための内径。 ②金型試験により注湯システムの形状、大きさ、成形条件を決定する。 ③ 後処理するプラスチック部品のサイズ変化は、測定時に脱型してから 24 時間後に決定する必要があります。 ④実際の収縮状況に合わせて金型を修正します。 ⑤ 金型を再試行し、プロセス条件をわずかに調整して、プラスチック部品の要件を満たすように収縮値を調整します。
2、流動性
2.1 熱可塑性プラスチックの流動性は、一般に、分子量、メルト インデックス、アルキメデス スパイラル フローの長さ、見かけの粘度、流動比 (流動長/プラスチック パーツの肉厚) などの一連の指標から分析できます。 分子量が小さく、分子量分布が広く、分子構造の規則性が低く、メルトインデックスが高く、スパイラルフローの長さが長く、見かけの粘度が低く、流量比が大きいため、流動性は良好です。 同じ製品名のプラスチックについては、流動性が射出成形に適しているかどうかを判断するために説明書を確認する必要があります。 金型設計の要件によると、一般的に使用されるプラスチックの流動性は、大まかに次の 3 つのカテゴリに分類できます。 ②中流動性ポリスチレン系樹脂（ABS、AS等）、PMMA、POM、ポリフェニレンエーテル； ③流動性の悪いPC、硬質PVC、ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリアリルサルフォン、フッ素樹脂。
2.2さまざまなプラスチックの流動性もさまざまな成形要因によって異なります。主な影響要因は次のとおりです。
①材料の温度が高いと流動性が増しますが、プラスチックによっても違いがあります。 PS（特に耐衝撃性とMFR値の高いもの）、PP、PA、PMMA、変性ポリスチレン（ABS、ASなど）、PC、CAなどのプラスチックの流動性は、温度によって大きく変化します。 PE と POM の場合、温度の増減は流動性にほとんど影響しません。 前者は成形時の流動性を制御するために温度を調整する必要があります。
②射出圧力が高くなると、溶融材料はより大きなせん断作用を受けて流動性が増し、特にPEとPOMはより敏感です。 そのため、成形時の射出圧力を調整して流動性をコントロールすることをお勧めします。
③ 鋳型構造注湯システムの形状、サイズ、配置、冷却システムの設計、溶融材料の流動抵抗（表面の平滑度、材料流路の断面厚さ、キャビティ形状、排気システムなど）はすべて、実際の流動に直接影響します。キャビティ内の溶融材料。 温度低下を促進し、溶融材料の流れ抵抗を増加させるこれらの要因は、その流れ抵抗を減少させます。 金型を設計する際には、使用するプラスチックの流動性に基づいて合理的な構造を選択する必要があります。 成形中、材料温度、金型温度、射出圧力、射出速度などの要素も制御して、成形ニーズに合わせて充填状況を適切に調整できます。
3、結晶性
熱可塑性プラスチックは、結晶性プラスチックと、凝縮中に結晶化しないことに基づくアモルファス (アモルファスとも呼ばれる) プラスチックの 2 つのカテゴリに分類できます。 いわゆる結晶化現象とは、溶融状態から凝集状態に至るまで、プラスチック分子が独立して動き、完全に無秩序な状態になり、分子の自由な動きが止まり、わずかに固定された位置をたどり、整列する傾向がある現象を指します。分子を通常のモデルに変換します。 これら 2 種類のプラスチックを区別するための外観基準は、肉厚のプラスチック部品の透明度によって異なります。 一般に、結晶性材料は不透明または半透明 (POM など) ですが、アモルファス材料は透明 (PMMA など) です。 ただし、結晶性プラスチックであるが透明性が高いポリ（4）メチレン、非晶性材料であるが透明ではないABSなどの例外もあります。
金型を設計し、射出成形機を選択するときは、結晶性プラスチックに関する次の要件と注意事項に注意する必要があります。
①材料温度を成形温度まで上げるのに必要な熱量は、可塑化能力の高い設備を使用する必要があります。
②冷却・リサイクルの際には、大量の熱が放出されるため、十分な冷却が必要です。
③溶融状態と固体状態の比重差が大きく、成形収縮が大きく、収縮や気孔が発生しやすい。
④冷却が速く、結晶性が低く、収縮が小さく、透明度が高い。 結晶化度は、プラスチック パーツの肉厚に関連しており、冷却が遅く、結晶化度が高く、収縮が大きく、物理的特性が良好です。 したがって、金型温度は、結晶性材料の要件に従って制御する必要があります。
⑤ 異方性が大きく、内部応力が高い。 脱型後に結晶化していない分子は、結晶化し続け、エネルギーの不均衡状態に留まり、変形や反りを起こしやすい傾向があります。
⑥結晶化温度幅が狭く、金型への未溶融材料の注入や注入口の閉塞が起こりやすい。
4、感熱性プラスチック、易加水分解性プラスチック
4.1 熱感受性とは、特定のプラスチックが、熱に対する感受性、高温での長時間の加熱、または供給ポートの断面積の小ささ、および高せん断により、材料の温度が上昇するにつれて変色、分解、および分解する傾向を指します。アクション。 この特性を持つプラスチックは、感熱性プラスチックと呼ばれます。 硬質 PVC、ポリ塩化ビニリデン、酢酸ビニル共重合体、POM、ポリテトラフルオロクロロエチレンなど。熱に敏感なプラスチックは、分解中にモノマー、ガス、固体などの副産物を生成します。人体、機器、および金型。 そのため、金型設計、射出成形機の選定、成形には注意が必要です。 スクリュータイプの射出成形機を使用し、注入システムの断面積を大きくする必要があります。 金型と材料のバレルはクロムメッキされている必要があり、コーナーラグがあってはなりません。 成形温度は厳密に制御する必要があり、熱に対する感受性を弱めるために安定剤をプラスチックに添加する必要があります。
4.2 一部のプラスチック (PC など) は、少量の水分を含んでいても、高温高圧下で分解します。 この性質を親水性といい、あらかじめ加熱して乾燥させる必要があります。
5、ストレスクラッキングとメルトフラクチャ
5.1 一部のプラスチックは応力に敏感で、成形中に内部応力や亀裂が発生しやすい. プラスチック部品は、外力や溶剤によって割れることがあります。 したがって、添加剤を添加して原材料の耐クラック性を改善することに加えて、内部応力を低減し、耐クラック性を高めるために、乾燥と成形条件の合理的な選択に注意を払う必要があります。 また、合理的な樹脂形状を選択し、埋め込み部品を設置するなどの対策を講じて、応力集中を極力抑える必要があります。 金型を設計するときは、脱型角度を大きくし、適切な供給ポートと排出機構を選択する必要があります。 成形中は、材料温度、金型温度、射出圧力、および冷却時間を適切に調整して、プラスチック パーツが冷たすぎて脆くなると脱型しないようにする必要があります。 成形後、プラスチック部品は、耐クラック性を向上させ、内部応力を除去し、溶剤との接触を防ぐために後処理も行う必要があります。
5.2一定のメルトフローレートを持つポリマーメルトが一定の温度でノズル穴を通過し、そのフローレートが特定の値を超えると、メルトフラクチャと呼ばれる明らかな横方向の亀裂がメルトの表面に発生し、外観を損なう可能性がありますおよびプラスチック部品の物理的特性。 したがって、メルト フロー レートの高いポリマーを選択する場合は、ノズル、ランナー、およびフィード ポートの断面積を大きくし、射出成形速度を下げ、材料温度を上げる必要があります。
6、熱性能と冷却速度
6.1 さまざまなプラスチックは、比熱、熱伝導率、熱変形温度などの異なる熱特性を持っています。 高比熱で可塑化する場合は高熱が必要であり、可塑化能力の高い射出成形機を選択する必要があります。 熱変形温度が高いプラスチックの冷却時間は短く、早期に脱型できますが、脱型後の冷却変形は防止する必要があります。 熱伝導率の低いプラスチックは冷却速度が遅いため (非常に遅いイオン性ポリマーなど)、金型の冷却効果を高めるには十分な冷却が必要です。 ホット ランナー金型は、比熱が低く、熱伝導率が高いプラスチックに適しています。 比熱が高く、熱伝導率が低く、熱変形温度が低く、冷却速度が遅いプラスチックは、高速成形には適していません。 適切な射出成形機を選択し、金型冷却を強化する必要があります。
6.2 さまざまなプラスチックは、その種類の特性と形状に応じて適切な冷却速度を維持する必要があります。 したがって、金型には、特定の金型温度を維持するための成形要件に従って加熱および冷却システムを装備する必要があります。 材料温度が金型温度を上昇させた場合、脱型後のプラスチック部品の変形を防ぎ、成形サイクルを短縮し、結晶化度を下げるために冷却する必要があります。 プラスチックの余熱が金型内の特定の温度を維持するのに不十分な場合、冷却速度の制御、流動性の確保、充填条件の改善、またはプラスチック部品の冷却を遅くし、厚肉プラスチック部品の内部および外部の不均一な冷却を防ぎ、結晶化度を高めます。 流動性が良く、成形面積が大きく、材料温度が不均一な材料の場合、プラスチック部品の成形状況に応じて、加熱と冷却を交互にまたは局所的に使用する必要がある場合があります。 この目的のために、金型には対応する冷却または加熱システムを装備する必要があります。
7、吸湿性
プラスチックにはさまざまな添加物が含まれているため、水との親和性が異なるため、プラスチックは吸湿性、粘着性、非吸収性の 2 種類に大別できます。 材料中の水分は、許容範囲内に管理する必要があります。そうしないと、水分が気体になったり、高温高圧下で加水分解が起こり、樹脂が発泡したり、流動性が低下したり、外観や機械的特性が低下したりします。 したがって、吸湿性プラスチックは、使用中のさらなる吸湿を防ぐために、必要に応じて適切な加熱方法と仕様を使用して予熱する必要があります。