プラスチックの収縮変動を防止する方法

精密射出成形は、金型を所望の寸法に製作できることが前提です。しかし金型寸法が一定でも、製品の実寸法は実際の収縮率によって変化します。したがって、精密射出成形では収縮率の管理が極めて重要です。

収縮率は金型設計の適性に支配され、樹脂バッチによっても異なり、顔料が変われば収縮率も変わる。

収縮の制御は、射出成形製造プロセス条件の設定と再現性、および各プラスチック射出成形サイクルの動作が成形機によって変動するため困難であり、実際の収縮率は変動します。

1.収縮率に影響を与える主な要因

金型寸法は、製品寸法に収縮率を加味して求めることができるので、金型設計時には収縮率の主な要因を考慮する必要がある。

樹脂圧力

樹脂圧力は収縮率に大きな影響を与える。樹脂圧力が大きければ収縮率は小さくなり、製品のサイズは大きくなる。

同じ金型キャビティでも、製品の形状によって樹脂圧力が異なるため、収縮率も異なる。

多個取り射出金型では、各キャビティの樹脂圧力に差が生じやすく、その結果、キャビティごとの収縮率が均一になりません。

金型温度

非結晶性樹脂でも結晶性樹脂でも、金型温度が高ければ収縮率は大きくなる。

精密射出成形では、金型温度を所定の温度に維持します。金型設計では、冷却回路の設計に注意する必要があります。

一般に、ゲート断面積を変えると収縮率も変わります。ゲートサイズが大きいほど収縮率は小さくなり、これは樹脂の流動性に関係します。

製品壁のキャビティ肉厚も歩留まりに影響する。非結晶性樹脂の場合、樹脂が肉厚の収縮率に影響する傾向が異なるため、肉厚が大きいと収縮率も大きくなり、逆に肉厚が小さいと収縮率も小さくなる。

結晶性樹脂の場合、特に肉厚のバラツキが大きくならないようにすることが重要です。多キャビティ金型の場合、金型キャビティの肉厚に差があると収縮率も違ってきます。

ガラス繊維強化樹脂を使用する場合、ガラス繊維の添加量が多いほど収縮率は小さくなり、流動方向の収縮率は横方向の収縮率よりも小さくなる。

樹脂によって、その差は大きくなり、歪みフライの反りを防ぐには、ゲートの形状フライングフルクの口の位置とゲートの数を考慮する必要があります。

しかし、配向性の差は大きいものの、すべての樹脂に配向性は存在する。特に結晶性樹脂の配向性は大きく、肉厚や成形条件によって変化する。

さらに、成形後の収縮があり、その主な要因は以下の通りである：

前述したように、収縮率は樹脂圧力によって変化する。複数のゲートを持つ1個取り金型の場合と複数個取り金型の場合。

金型に均等に充填するためには、ゲートバランスが必要です。樹脂の流れはランナー内の流れ抵抗に関係しますので、ゲートバランスを取る前にランナーバランスを取った方が良いでしょう。

成形条件を設定しやすくするためには、キャビティの配置に気を配る必要がある。

溶融樹脂は金型内で熱帯化するため、金型温度分布は一般的なキャビティ配置ではゲートを中心とした同心円状になる。

したがって、多数個取り射出成形金型のキャビティ配置を選ぶ際は、流路バランスを取り、ゲートを中心とした同心円状に配置するのが容易です。

変形の原因は収縮ムラによる内部応力なので、収縮ムラを防ぐ必要がある。

歯車の中央に穴が開いている丸い製品の場合、中央にゲートを設けなければならない。

ただし、樹脂の流れ方向と上下方向の収縮率の差が大きい場合は、楕円形状のデメリットがあるため、高精度の真円度が必要な場合は、3点または6点の評価が必要となる。

ただし、各ゲートのバランスには十分な注意が必要である。サイドゲートを使用する場合、3点ゲートは円筒製品の内径が大きくなる。

外面や端面へのゲートマークが許されない場合、内部の多点均一ゲートを少なくすることで良い結果を得ることができる。

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