1. 「収縮」とは何を意味しますか？
収縮とは何か、さまざまな射出成形プラスチックでどのように発生するか、そしてそれがどのように起こるかを理解することが重要です。これらの側面を理解することで、プロセスとその重要性を理解するのに役立つだけでなく、最終製品のサイズ要件に影響を与えない実用的な収縮を維持するのにも役立ちます。射出成形におけるプラスチックの収縮について学び続けてください。
射出成形プラスチックで行われる成形は、冷却されると収縮するプロセスである「収縮」を経ます。ほとんどの収縮は冷却中に金型内で発生しますが、部品が取り出された後も冷却が続くため、さらに収縮が発生します。
これは、プラスチック部品が金型から取り出され、冷却された後にサイズがどの程度縮小するかを示します。プラスチックの種類、成形条件、金型の構造、その他の要因がプラスチックの収縮に影響を与えます。
さまざまなポリマー材料の間で収縮率には広範な違いがあります。第二に、プラスチック部品の輪郭が収縮率に強く影響し、部品の内部構造の難易度やインサートの有無も影響します。
成形されたプラスチック部品の収縮は、処理温度および周囲温度で測定した場合、体積で最大20％にもなることがあります。このポリマーの体積収縮は、部品の歪みや寸法の違いを引き起こすことがよくあります。これらの変化は、製造された部品と金型の間で発生します。
2. 耐久性のある最終製品を確保するために収縮率をどのように計算しますか？
生産を開始する前に収縮を予測することは、高価で時間のかかる工具調整を避けるために重要です。すべてのプラスチックには最小および最大の収縮率がありますが、収縮率に影響を与える他のすべての要素を考慮する必要があります。収縮率を計算する最良の方法は、冷却およびゲート仕様を模倣するプロトタイプツールを開発することです。これにより、収縮の正確な測定が可能になるだけでなく、製造プロセスの前に欠陥が発生した場合にツールを調整する機会も得られます。プラスチック射出成形の収縮率を決定することは、効率的な生産を維持するために不可欠です。
3. 収縮はいつ発生しますか？
· ポリマーの熱膨張と冷収縮による長さの違い
射出成形用の金型を作成する必要がある場合、プラスチックの原材料を溶かすことが重要です。この時点で、溶融プロセスの温度は200度から300度に上昇し、プラスチックの原材料が加熱されて膨張します。冷却プロセスを経ると、射出成形用の金型の温度が下がり、その結果、体積が減少する可能性があります。
· プラスチックの原子および分子構成の変動
例えば、熱硬化性プラスチックの成形プロセス中に、樹脂を構成する分子の構造が線形から立体構造に変化します。立体構造の体積質量は線形構造よりも大きいため、線形構造の総体積が減少し、立体構造が小さくなります。
· 残留応力の変化
成形圧力のせん断力、異方性、添加剤の不均一な混合、および金型温度は、射出成形プラスチックの製造中にツールに影響を与える可能性があります。
成形後も射出成形用の金型には残留応力が残ります。この残留応力は時間が経つにつれて徐々に減少し、再分配されます。その結果、射出成形用の金型は再び小さくなります。このタイプの収縮は、ポストシュリンクと呼ばれることがあります。
· ゲートセクションのサイズ
射出成形用の金型には、さまざまな断面サイズがあります。大きなゲートはキャビティ圧力を上昇させ、ゲート閉鎖時間を延長し、より多くの溶融材料がキャビティに流れ込むことを可能にします。これは、溶融流動の増加によって達成されます。
· プラスチックの種類
ポリプロピレン（PP）やポリアミド（PA）などの結晶性ポリマーは、非結晶性プラスチック（ポリカーボネート（PS）やアクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）など）よりも脱型後の収縮が大きく、収縮範囲も広いです。
4. 成形部品が不均一に収縮するとどうなりますか？
不均一な収縮は「反り」と呼ばれます。部品の領域が不均一に収縮すると、部品内に応力が生じます。これらの応力は部品の剛性に依存し、部品が変形したり形状が変わったりする原因となります。これにより、長期使用中に部品に亀裂が生じることがあります。
成形されたプラスチック部品の収縮は、処理温度および周囲温度で測定した場合、体積で最大20％にもなることがあります。このポリマーの体積収縮は、部品の歪みや寸法の違いを引き起こすことがよくあります。これらの変化は、製造された部品と金型の間で発生します。押出成形技術では、金型の代わりにダイを使用します。
5. 射出成形プラスチックの収縮の原因は何ですか？
収縮の変動は反りの根本原因であり、複雑に聞こえるかもしれませんが非常に単純です。言い換えれば、部品がすべての方向に均等に収縮すると、単に小さくなるだけでなく、元の形状を保ちます。一方、一部が他の部分と異なる速度で収縮すると、その違いが部品内に緊張を引き起こします。金型から部品が取り出されると、かかる力が構造的な一体性を維持する能力を超える場合、部品は変形します。
収縮には主に4つのタイプがあります。
· 地域
これは、各部分が収縮する速度がゲートに最も近い領域と充填終了（EOF）に最も近い領域で異なる場合に発生します。通常、この変動は部品の厚い部分（ゲート領域）と薄い部分（EOF領域）の間で発生します。一方の領域が他方よりも速い速度で収縮しています。
· 高密度物質から離れる
この収縮の違いは、部品を半分に切ったときに上部の収縮と下部の収縮が異なる場合に発生します。この違いのために、部品は一方の側が他方よりも多く収縮し、その結果、一方の側が他方よりも小さくなる可能性があるため、湾曲する可能性があります。
· 方向的な意味で
収縮の違いは、材料の配向に平行および垂直の両方の方向で発生する可能性があります。これは分子や繊維の配列によって引き起こされることがあります。前述のように、非晶質材料は流れ方向に平行な方向でより多く収縮する傾向があります。結晶性固体の収縮は通常、流れ方向に垂直な方向でより大きくなります。
· 面内と厚さの比較
多くの場合、ポリマーは表面平面の方向よりも厚さの方向に収縮します。この効果は金型の防止によって引き起こされます。面内方向と厚さ方向の収縮量の違いがあると、歪みが生じる可能性があります。これはしばしば部品の角で発生し、これらの部分は壁の公称厚さよりも厚いことがあります。
6.射出成形中の収縮を制御する方法？
すべての材料にはメーカーによって提供される収縮率があります。これを使用して、成形されたプラスチックが完全に冷却された後の変化を予測するのに役立ちます。すべての材料は加熱されると膨張し、室温に戻ると収縮します。プラスチック製品のすべての寸法は冷却期間中に一定量収縮します。この収縮を制御することが最終製品を完璧にする鍵となるかもしれません。射出成形プロセス中に収縮を制御する方法についていくつか話しましょう。
材料の温度
プラスチック樹脂を加熱する際の温度を調整することは、収縮制御において重要です。注入前に材料が高温に加熱されるほど、分子は膨張します。冷却時にこれらの分子は収縮します。注入時のプラスチックの温度が低いほど、冷却プロセス中の収縮は少なくなります。
金型の温度
金型の温度を制御することで収縮を制御できます。冷たい金型を使用すると、部品の外縁が完全に充填および圧縮される前に乾燥します。熱い金型を使用すると、冷たい金型よりも収縮が少なくなります。プラスチック材料の分子が金型を満たし、適切な圧力を達成するまで自由に動き続けることができるためです。
圧力調整
プラスチック材料を注入するために使用される圧力の強さは、収縮率に直接影響を与えます。これは、材料を所定の位置に詰めるために必要な圧力です。材料がよりきつく詰められるほど、冷却時の動きの余地が少なくなります。注入時の圧力が高いほど、プラスチックの収縮は少なくなります。
圧力がプラスチックが固まるまで加えられている限り、収縮は制限されます。プラスチックが完全に冷却される前に圧力が解放されると、収縮は悪化します。通常の収縮パターンを逆転させるために冷却中にプラスチックを拘束することで収縮を制御できますが、このプロセスは時間がかかり、コストも増加します。プラスチック部品に空気を強制的に吹き付けることも安定化に役立ちます。
冷水浸漬
プラスチック部品を迅速に冷却するもう一つの方法は、室温の水に浸すことです。これにより、材料が融点以下に冷却され、成形後の収縮が止まります。これにより、内壁が外壁よりも冷却および固化するのに時間がかかるため、内壁がより早く固化します。ただし、これは製品にストレスを与えるため、リスクがあります。プラスチックが極端な温度にさらされると、亀裂や破損が発生する可能性があります。
プラスチック製品が冷却中にどのように収縮し曲がるかを決定することは、完璧な最終製品を得るために重要です。材料の冷却方法を制御する方法を見つけることで、部品が毎回期待通りに仕上がることを保証できます。射出成形プロジェクトでは一貫した結果が求められます。材料の配合、金型の寸法、および処理の詳細はすべて収縮に影響を与えます。
7.結論
ほとんどの場合、複数の影響が互いに相殺または増幅し合い、それぞれの影響の寄与を分離することが不可能です。射出成形プラスチックがどのようにして収縮するかを理解することは、シミュレーションを通じて分析し、予算と時間枠内で適切なプラスチック製品を構築する際にエンジニアに競争上の優位性を与えます。
