精密射出成形品のプラスチック部品の収縮変動を防ぐには？

精密 射出成形 金型を所望のサイズに製作できることを前提としています。しかし、金型サイズが確実であっても、実際の収縮によって製品の実寸は変化します。したがって、精密射出成形において収縮の制御は非常に重要です。

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
• 樹脂温度
• 金型温度
• ゲート断面積
• 注入時間
• 冷却時間
• 製品の肉厚
• 補強材
• オリエンタビリティ

射出速度

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。

マルチキャビティ射出成形金型の場合、各キャビティ内の樹脂圧力に差が生じやすく、結果として各キャビティの収縮率は同じではありません。  

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 金型温度を一定温度に保つためです。金型の設計では、冷却回路の設計に注意を払う必要があります。  

ゲート断面積

一般に、収縮率はゲート断面積を変化させると変化する。ゲート径が大きくなるほど収縮率は小さくなりますが、これは樹脂の流動性に関係しています。  

製品の肉厚  

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。  

補強材の内容  

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。

オリエンテーション  

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：

• 内部ストレスの緩和
• 結晶化
• 温度
• 湿度

2.取りうる対策 

流路、ゲートバランス 

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。

金型キャビティ配置

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。

従って、マルチキャビティ用のキャビティ配置を選択する場合 射出成形金型流路のバランスとゲートを中心とした同心円の配置をとるのは簡単である。

3.成形の変形を防ぐ

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。