シンクマークは、材料の収縮によってプラスチック部品の表面にできるくぼみの一種です。シンクマークは、リブやボス、その他の大きな特徴が成形の裏側にある表面で最も一般的に発生します。すべてのプラスチックは冷却時に収縮しますが、収縮の程度は異なります。設計段階でできることの一つは、これらの射出成形シンクマークがどこに発生するかを特定し、あまり収縮しない材料を選ぶことです。また、ガラス繊維をプラスチック材料に加えたり、タルクを入れたりすることで、収縮をかなり軽減することができます。
射出成形におけるシンクマークを防ぐ方法は？
シンクは、成形部品の厚いセクションで発生する一般的な射出成形の欠陥です。厚いセクションにはより多くのプラスチックが含まれているため、自然に冷却に時間がかかります。金型鋼と接触している部品の外側部分は、内部部分よりもはるかに速く冷却されます。厚いセクションの分子が収縮し始めると、それらは自分自身に引き込まれ、シンクとして知られる欠陥を残します。場合によっては避けられないかもしれませんが、金型製造の専門知識に基づいて有用な提案を提供できると考えています。
適切な部品と金型の設計を確保する
部品の形状と金型設計は、射出成形プロジェクトの設計図のようなものです。建築家が建物の目的と機能を考慮して設計図を描くのと同様に、射出成形業者もプラスチック部品の最終的な目的と機能を考慮する必要があります。しかし、ここでの落とし穴は、部品と金型を正しく設計しないと、シンクマークの災害に直結する可能性があるということです。たとえば、適切な冷却を考慮せずに厚い壁のセクションを組み込むと、局所的な収縮が発生する可能性があります。その結果、射出成形部品にシンクマークが生じる可能性があります。複雑な部品形状も、収縮とシンクマークの形成の可能性を複雑にすることがあります。それは、重量分布を考慮せずに多層の建築の驚異を試みるようなもので、構造の不安定性につながる可能性があります。
シンクマークは、部品と金型の設計によっても発生する可能性があります。シンクマークはしばしば部品の厚いセクションで発生するため、部品設計の最良のアプローチは、名目上の壁厚を作成することですが、これは常に可能ではありません。部品が設計段階にある場合、これらのセクションを中空にするか、複数の薄いセクションを作成することで厚さを減らすことができます。
コーナーも問題のある領域になる可能性があります。2つの壁が接合されると、厚さが増す可能性があります。外側と内側のコーナーを丸めることで、一定の壁厚を維持し、シンクを排除することができます。
シンクに関連する金型設計の重要な側面の一つは、水ラインの配置です。厚いセクションは通常、部品表面で十分な冷却を受けますが、厚い領域の内部部分はしばしば無視されます。厚いセクションの内部部分に水を供給することは難しいかもしれませんが、シンク、部品の品質、おそらくサイクル時間を改善することができます。
射出成形部品のシンクを防ぐための6つの方法があります。目標は、シンクが発生する部品の領域に均一な冷却を提供することです。
1. 溶融温度を確認する
溶融温度はプラスチックの粘度や最終製品の分子量に影響を与える可能性があり、溶融温度が不均一または一貫していない場合、部品の欠陥を引き起こす可能性があります。処理中にシンクを修正するために最初に確認したいことの一つは、溶融温度です。溶融温度は樹脂メーカーの推奨範囲内であるべきであり、部品の特性に影響を与えるように調整できます。たとえば、溶融温度が高すぎると、部品の冷却に時間がかかり、シンクマークが発生します。ポリプロピレンのような特定の樹脂の溶融温度をわずかに下げると、完成品の耐衝撃性が向上し、金型サイクル時間が短縮され、成形プロセスのエネルギー消費が減少します。
プラスチック射出成形業者にとって、理想的な溶融温度と金型温度を計算することは、最適な部品性能を達成するために極めて重要です。ほとんどの樹脂では、溶融温度は金型温度よりも低く、これが一緒に働いてサイクル時間を効率化し、コストを削減し、頑丈で信頼性のある製品を生成します。経験の浅い成形業者は、樹脂の粘度を下げ、生産を増やす手段として高い溶融温度を考えるかもしれません。これらの2つの要素が互いに連携していない場合、樹脂の劣化、エネルギー消費の増加、冷却時間の延長につながる可能性があります。
2. 過剰な金型温度を避ける
金型温度もシンクマークの形成に影響を与える要因です。過度の温度は、プラスチック材料が冷却して固化するのを遅らせ、差異収縮とシンクマークを引き起こす可能性があります。それは、暖かい部屋で熱いパイを冷やそうとするようなもので、ただ時間がかかるだけです。
一方、インサートの温度が低いと、冷却速度が速くなり、溶融プラスチックが金型の厚い部分を充填するのに十分な時間が与えられず、沈み痕が発生する可能性があります。目標は、プラスチックが沈み痕のリスクを最小限に抑える速度で冷却されるように、最適な金型温度を維持することです。
3. 金型の欠陥
ゲートから遠く離れた場所で沈み痕が発生する場合、通常は金型構造の特定の部分で溶融物の流れが悪く、圧力伝達を妨げていることが原因です。この点で、金型ゲーティングシステムの構造サイズを適切に拡大する必要があります。特に溶融物の流れを妨げる「ボトルネック」に対して、スプルーの断面を増やし、スプルーを凹部に延ばすのが最善です。
厚肉のプラスチック部品には、ウィングタイプのスプルーを使用することが推奨されます。この方法により、プラスチック部品がプラスチック部品にスプルーを設定するのに適していない場合や、成形後にゲートで残留変形が発生しやすいプラスチック部品に対して、プラスチック部品にウィング型のスプルーを取り付け、スプルーをウィングに設定する方法です。これにより、プラスチック部品の凹みの欠陥をウィングレットに転送し、プラスチック部品が形成された後にウィングレットを切り取ります。
4. 不一致の原材料を使用
プラスチック原材料が成形要件を満たしていない場合、成形材料の収縮率が大きすぎるか、流動性能が悪すぎる場合、原材料中の潤滑剤が不足しているか、原材料が湿っている場合、プラスチック射出成形部品の表面に凹みや収縮痕が生じます。したがって、表面要件が高いプラスチック部品には、可能な限り低収縮樹脂グレードを選択する必要があります。
5. リブとボス
部品設計の中で、リブやボスに近い部分は沈み痕が最もよく発生する場所です。ボスは重要な特徴であり、インサートやセルフタッピングスクリューを支える構造として使用され、アセンブリを一緒に保持します。ボスの使用を最適化するために、これらの設計のヒントを活用してください。
6. パックとホールド時間の調整
射出成形の世界では、パックとホールド時間と圧力はレシピの秘密の材料のようなものです。これらはプロセスにおいて重要な役割を果たし、沈み痕の形成に大きな影響を与える可能性があります。パックとホールド時間は、材料が冷却される際の収縮を補うために、溶融プラスチックが圧力下で金型キャビティに詰め込まれる期間です。それは、ケーキがオーブンから出た後に型に入れておく時間のようなものです。ホールド時間が短すぎると、溶融プラスチックが金型の厚い部分を十分に充填できず、沈み痕が発生する可能性があります。一方、ホールド時間が長すぎると、過剰なパッキングと内部応力が発生し、これもまた沈み痕を引き起こす可能性があります。次に、保持圧力について話しましょう。それは、ケーキにアイシングを施すときにかける圧力のようなものです。圧力が足りないと、ケーキ全体をカバーできないかもしれません。圧力が強すぎると、混乱を招く可能性があります。射出成形では、保持圧力が不十分だと材料の収縮を補えず、空隙や沈み痕が発生する可能性があります。逆に、過剰な保持圧力は過剰なパッキングを引き起こし、変形や再び沈み痕を引き起こす可能性があります。
ですから、適切なバランスを見つけることが重要です。鍵は、適切なパッキング圧力を適用し、最適な保持時間を維持して、金型キャビティが完全かつ均一に充填されるようにすることです。これにより、沈み痕のリスクを最小限に抑えることができます。
結論
まとめましょう。プラスチック射出成形における沈み痕は問題を引き起こす可能性がありますが、学んだように、それらは避けられないものではありません。材料、プロセス条件、そして最も重要なことに、部品と金型の設計に少し注意を払うことで、これらの小さな問題がプラスチック部品に現れるのを防ぐことができます。
溶融プラスチックが金型キャビティにスムーズに流れるようにするか、リブと壁の厚さを調整するかにかかわらず、これらの要因は結果に大きな影響を与える可能性があります。リブの基部に緩やかな傾斜を取り入れ、ボス設計を最適化し、製造性設計（DFM）原則を適用するなどのベストプラクティスを採用することで、沈み痕を回避できます。
沈み痕を避ける努力は、単なる見た目の理由だけでなく、部品の構造的な完全性を保ち、生産コストを削減し、ブランドの評判を守るためにも重要です。ここで議論した洞察を活用すれば、沈み痕のない高品質の射出成形部品を実現することができます。
