はじめに
射出成形工程は現代の製造業で広く使われる方法であり、射出成形品は電子機器、家電、自動車、日用品など幅広い産業で使用されています。保圧は射出成形工程に不可欠な工程です。
通常、射出・保圧工程では、材料の種類や形状に応じて圧力、射出速度、金型温度などの加工条件を調整します。これにより、射出成形中に材料を十分に溶融・流動させ、固化と成形に必要な温度・圧力条件を維持します。
この技術は幅広く使用され、ポリアミド、ポリスチレンなど各種プラスチック材料に適し、さまざまな仕様と形状のプラスチック製品を製造できます。本稿では、保圧とは何か、その役割は何かを詳しく説明します。
圧力保持とは
射出保圧の定義
射出成形の保圧とは、金型内の液状材料が収縮しないように、金型が約90%満杯の段階から液状材料が固化する前まで射出圧力を高める操作をいう。
保圧は射出成形工程で一般的に用いられる技術です。プラスチック材料を金型へ射出した後、所定の保圧条件下で一定時間冷却し、材料を十分に溶融・流動させて高品質な成形品を得ることを意味します。
この技術は射出成形工程で極めて重要な役割を果たし、不適切な射出成形工程に起因する製品不良を効果的に回避し、成形品の安定性と品質を確保します。
射出成形の保圧の目的
保圧の目的は、溶融樹脂の冷却収縮と温度低下による不具合を補い、製品の縦横方向の均一性を確保することです。保圧工程では、射出直後から一定時間、射出成形機の圧力を維持します。これにより、圧力と温度の作用でプラスチック材料の溶融状態を保ち、射出成形品の品質と性能を確保します。
射出成形の保圧の役割
収縮穴とバリの問題を解決する
射出成形の保圧は、溶融樹脂の冷却収縮と温度低下による収縮差の問題を効果的に解決します。射出後に圧力を解放すると溶融樹脂が収縮し、成形品の角部にひけやバリが残りやすくなります。圧力を維持すれば、射出成形機を良好な加圧状態に保ち、製品不良を防げます。
製品の硬さを向上させる
射出成形機の保圧により、プラスチック材料を射出成形金型の隅や止まり穴まで十分に充填できます。溶融樹脂が圧縮されると分子がより密に配列するため、製品が強く耐久性に優れ、密度も高まります。
製品の成形精度の向上
射出成形機の保圧工程では、溶融樹脂の流動性が高まります。これにより、プラスチック材料が射出成形金型へより完全に充填され、製品の成形精度を効果的に向上できます。
圧力切り替え方式
どのようなプラスチック原料でも、それ自身のノーフロー温度を持っており、ノーフロー温度の値は原料のガラス転移温度よりわずかに大きい。
高い溶融温度の垂直流れ方向が対応する無流動温度まで下がると、溶融物はもはや流れなくなる。溶融前の無流動温度は、充填工程の動的温度表示によって容易に得ることができ、それによって遅延保持の正確な開始瞬間を決定することができる。
射出成形の充填工程でキャビティがほぼ満たされると、スクリューの動作制御は流量制御から圧力制御へ切り替わります。この切替点を保圧切替制御点、すなわちV/P切替点と呼びます。
圧力切り替え
圧力切り替えとは、機械の優先順位が圧力であることを意味します。射出時の圧力が設定したV-P切替圧力に達したことを機械が検知すると、保圧が完了するまで射出動作が保圧動作に切り替わります。
圧力スイッチ。金型キャビティ圧力が所定の圧力に達するとスイッチが作動します。この方式は安定した信頼性の高い圧力絶対値信号に基づいているため、このスイッチが最も効果的です。
圧力モニターを使用することにより、スクリューストロークとバックストップが不要になる。バルブの影響により、この方法では作動油、溶融物、金型温度の変化、すなわち射出速度の変化を補正することはできません。
圧縮段階での圧力上昇が速いほど、この方式は有効です。この場合、正確で適時な切替により圧力ピークを回避できます。圧力切替では、圧力の最小検出値が1KGFに達するため圧力精度への感度が高く、小型の精密プラスチック部品の製造にのみ適しています。主に日本製の機械で使用されます。
ポジション切り替え
位置の切り替えは異なります。スクリュー射出動作が設定したV-P切替位置に達すると、射出動作はそのまま圧力保持動作に切り替わります。
時間切替方式 射出開始後、所定時間経過後に切替信号を解除し、時間が経過した時点で保持圧を切り替える方式。
時間の切り替え
時間切り替え方式、この方式は溶融圧縮、溶融粘度、供給精度、スクリュー前端の油圧の変化を考慮せず、スクリュー前進速度の変化も考慮せず、油圧の変化はスクリュー位置の変化を引き起こす。(供給段階の終わりと圧力保持段階の始まり）と対応するストロークの変化（供給ストローク、射出ストローク）、その結果、部品の品質、特に部品の重量とサイズが大きく変動する。
これは、要求の低い普通の製品を作るのに適している。従って、一般的には時間による切り替え方式は推奨されない。
旅程切り替え
トリップスイッチの方法は、最も一般的に使われている方法であり、実際に効果的であることが証明されている。
切り替え信号はリミットスイッチから保持位置の流れ方向に送られる。射出ストロークは基本的に一定であるため、この切り替えは同じ量を充填する際に1回行われると考えることができる。
保持ストロークが非常に短い。この方法は非常に小さいので信頼性が低い。その変化は、スイッチが毎回正確に始動しない原因となる。この場合、スイッチは行わない方がよい。
結論
射出成形金型の保圧は、射出成形工程の重要な段階です。保圧設定の違いは、製品の寸法安定性と物性の安定性に直接影響します。そのため実際の生産では、材料、金型構造などの具体的な要因を総合的に分析し、保圧を適切に設定する必要があります。
つまり、射出成形機の保圧は射出成形において決定的な役割を果たす。射出成形機の保圧は射出成形において決定的な役割を果たしている。
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