射出成形金型パラメータ

射出圧力は、射出成形システムの油圧システムによって提供されます。油圧シリンダーの圧力は射出成形機のスクリューを介して溶融プラスチックに伝わります。圧力によって、溶融プラスチックは金型のランナー (一部の金型では、これがメイン ランナーでもあります)、分岐ランナーに入り、最後にゲートを通って金型キャビティに入ります。このプロセスは射出成形または充填と呼ばれます。圧力はメルト フロー プロセス中の抵抗に打ち勝つために存在します。逆に、スムーズな充填を確保するには、流動プロセスに存在する抵抗を射出成形機の圧力で相殺する必要があります。

射出成形中、溶融物の経路全体の流れ抵抗を克服するために、射出成形機のノズルでの圧力が最も高くなります。その後、圧力は溶融物の先端に向かって流れの長さに沿って徐々に減少します。金型キャビティの通気性が良好な場合、溶融物の先端の最終圧力は大気圧になります。

溶融物の充填圧力には多くの要因が影響し、大きく 3 つのタイプに分類できます。

(1) プラスチックの種類や粘度などの材料要因。

(2) ゲート システムのタイプ、数、位置、金型キャビティの形状、部品の厚さなどの構造的要因。

(3) 成形プロセスの要素。

ここでいう射出時間とは、金型の開閉などの補助時間を除いた、溶融プラスチックが金型キャビティを満たすまでに要する時間を指します。射出時間は非常に短く、成形サイクルへの影響は小さいですが、射出時間の調整はゲート、ランナー、キャビティの圧力の制御に重要な役割を果たします。適切な射出時間は理想的な溶融充填に貢献し、製品の表面品質を改善し、寸法公差を減らすために非常に重要です。

射出時間は冷却時間より大幅に短く、冷却時間の約 1/10 ～ 1/15 にする必要があります。このルールは、プラスチック部品の合計成形時間を予測するための基礎として使用できます。モールドフロー解析では、スクリューの回転により溶湯が完全に充填された場合のみ、解析結果の射出時間がプロセス条件で設定した射出時間と等しくなります。キャビティが完全に充填される前にスクリューが保持圧力に切り替わると、解析結果はプロセス条件の設定より大きくなります。

射出温度は射出圧力に影響を与える重要な要素です。射出成形機のバレルには 5 ～ 6 つの加熱ゾーンがあり、各材料には適切な処理温度があります (詳細な処理温度は材料サプライヤーから提供されるデータで確認できます)。射出温度は一定の範囲内に制御する必要があります。温度が低すぎると、溶融物の可塑化が不十分になり、成形部品の品質に影響を及ぼし、プロセスの難易度が高まります。温度が高すぎると材料の分解につながります。実際の射出成形では、射出速度や材料特性により差はありますが、射出温度がバレル温度よりも高くなることが多く、最大で30℃に達します。これは、溶融物が射出ノズルを通過するときにせん断によって高熱が発生するためです。モールド フロー解析では、この差を 2 つの方法で補正できます。1 つは空気射出中に樹脂の温度を測定する方法、もう 1 つはモデルにノズルを含める方法です。

射出プロセスの終わり近くで、スクリューの回転は止まりますが、前進を続け、その時点で射出は保圧段階に入ります。保圧プロセス中、射出成形機のノズルは材料をキャビティに連続的に供給して、部品の収縮によって空いた体積を埋めます。圧力を保持せずにキャビティを充填すると、成形品は約 25% 収縮し、特にリブ部分で過度の収縮により収縮跡が残ります。保持圧力は最大充填圧力の85%程度が一般的ですが、実際の状況に応じて決定してください。

背圧とは、材料を保管するためにスクリューが逆転および後退するときに克服する必要がある圧力を指します。背圧が高いと顔料の分散やプラスチックの溶解には有利ですが、スクリューの後退時間が長くなり、プラスチックの繊維の長さが短くなり、射出成形機の圧力も増加します。したがって、背圧は低くする必要があり、通常は射出圧力の 20% を超えてはなりません。発泡プラスチックを射出成形する場合、背圧はガス形成の圧力よりも高くなければなりません。そうしないと、ネジがバレルから押し出されます。一部の射出成形機は、溶融中のスクリュー長さの減少を補うために背圧をプログラムすることができ、これにより入熱が減少し、温度が下がります。ただし、この変更の結果を予測するのは難しいため、それに応じてマシンを調整するのは簡単ではありません。