射出成形用語集＆基礎知識

Introduction: plastic injection molding is a process where plastic particles are heated until they melt and then injected into a mold cavity at high pressure and speed to make a product with the right structure, look, and size.

実際に成形するときには、製品が良いものかどうか（見た目、大きさ、強度など）、早く作れるかどうか（1つ作るのにかかる時間など）、いろいろなことを考えなければなりません。この記事では、射出成形をするために必要な言葉や知識についてお話します。

射出成形パラメータ

定義 製品の成形品質は、温度、速度、圧力、位置、時間の5つの要素に影響される。この5つの要因の設定が成形パラメーターである。

温度

乾燥温度

定義 プラスチックを乾燥させる温度。

機能： プラスチックが乾きすぎないように、できるだけ乾燥させておく。

原則： 焦がさないように、くっつかないように（溶かさないように）、できるだけ早く、できるだけ冷めないように。

材料温度

定義 材料管に設定した温度は、成形がスムーズにいくようにするためのものだ。

機能： 成形機の材料室を電熱リングで加熱し、原料を粒状から溶融状態にし、ポリマーがよく溶ける（接着剤が溶ける）ことを確認し、金型が充填され、成形がスムーズに行われることを確認する。

原則： プラスチックが分解して炭化しないように、供給部からノズルに上がる。ノズルの温度は、垂れを止めるためにバレル前部の温度より少し低くする必要があり、必要な温度は使用する材料によって異なる。

金型温度

定義 製品が触れる金型表面の温度

機能： 製品が金型内で冷える速さと、製品の見栄えをコントロールする。

原則： どんなプラスチックを使うのか、製品はどのくらいの大きさでどんな形なのか、金型はどのように作るのかを考える。また、プラスチックがどのように金型に入るかも考えてください。

スピード

射出速度

定義 溶融プラスチックが一定の圧力でノズルから金型キャビティに射出される速度。

機能： 射出速度を上げると充填圧力が上がる。射出速度を上げると、流路長を長くすることができる。これは、製品の品質を均一にします。高速射出での高粘度、高速流量は長工程の製品に適しています。低速でのスムーズな流れ、安定した製品サイズ。

原則： 金型のサポートやオーバーフローを避け、過度の速度による焼き付きを避け、製品の品質を確保するために、成形サイクルを短縮する高速充填を選択するようにしてください。

溶解速度

定義 プラスチックを溶かしているときのスクリューの速さ。

機能： 可塑化能力、可塑化品質、成形サイクルに影響する非常に重要なパラメーター。速度が速いほど、溶融温度は高くなり、可塑化能力は強くなる。

原則：スクリューの回転数を上げると、可塑化の質が落ちる。

引き込み速度

定義 スクリュー（計量器）は所定の位置に設置された後、一定の速度で一定の距離を後退する。この後退速度がリトラクト速度である。

機能： メルトの比容積を減らし、メルトキャビティ内の圧力を下げ、メルトの流出を防ぐ。

原則：設定はスクリューの回転数と背圧に合わせる。

金型開閉速度

定義 金型の開閉速度。

機能： 合理的な金型の開閉速度は、機械と生産がスムーズに行われるようにするための必須条件である。

原則：振動を抑えて機械をスムーズに動かすには、型開閉の時間をできるだけ短くするように設定し、型開閉の速度切り替えは緩速遅速の原則に従って合理的に行う。

エジェクター前後速度

定義 エジェクターピンが前進し、金型が開いて後退する速度。

機能： 部品が曲げられたり、ゆがんだり、ひびが入ったりすることなく金型から出てくるようにすること。

原則：部品が曲がったり割れたりしないように、フロントエンドはゆっくり動くべきで、バックエンドは速く動くべきだが、スムーズでなければならない。

圧力

一発の圧力

定義 スクリューが原料をホッパーから金型に押し込む。 

機能： 金型が満たされ、部品が正しく出てくることを確認するためだ。 

原則：マシンの圧力限界の範囲内であること、射出カーブが範囲内であること、圧力線がスムーズで安定していることで、フラッシュやショートショットが発生しないこと。

二次噴射圧力（保持圧力）

定義 金型キャビティがプラスチックで満たされてからゲートが完全に冷えて閉じるまで、その時間を維持するためには比較的高い圧力が必要である。この圧力を保持圧力という。

機能： ゲートの位置近くに材料を追加し、ゲートが冷えて閉じる前に、金型キャビティ内の未硬化プラスチックが残りの圧力で逆流するのを防ぐ。

これにより、部品の収縮を防ぎ、ヒケをなくし、エアトラップを減らし、過剰な射出圧力による部品の金型への付着や曲がり、破損を防ぐことができる。

原則： 保持圧力と速度は通常、プラスチックが金型キャビティに充填されるときの最大圧力と速度の50～60%に設定される。保持時間の長さは材料温度に関係する。

高温ゲートは閉塞時間が長く、保持時間も長い。保持圧力は製品の投影面積と肉厚に関係する。厚く大きいものはより長い時間を必要とする。保持圧力はゲートの大きさ、形状、サイズに関係する。

樹脂圧力（背圧）

定義 プラスチックの可塑化過程でメルトキャビティ内に生じる圧力。

機能： 溶融物の比重を高め、溶融物の均一な可塑化を保証し、溶融物中のガス含有量を減らし、可塑化の質を向上させる。

原則： 樹脂圧力を調整する際には、プラスチック材料の特性を考慮する必要があります。また、製品の外観や寸法も考慮する必要があります。

クランプ圧力

定義 クランプシステムは、プラスチックが射出・充填されるときに金型が開かないように閉じるものだ。

機能： プラスチックを射出・充填する際に金型が開いてしまわないようにするため、パーツの見栄えを良くするため、そしてパーツを適切なサイズにするためだ。

原則： クランプトンの大きさは、部品の大きさと機械の大きさによって決まる。

一般に、クランプのトン数は小さければ小さいほどよい。クランプのトン数は、機械の定格圧力より高く設定すべきではありませんが、部品にバリが発生しない程度に高く設定する必要があります。

防カビ圧

定義 金型を作るとき、通常、高圧・高速から低圧・低速にしてから高圧で型締めする。この高圧型締前の低圧を金型保護圧という。

機能： 高圧・高速使用時に金型内の異物で金型が押しつぶされるのを防ぐ。

原則： 設定とデバッグの前に、まず金型の厚さを調整しなければならない。初期設定値はできるだけ低くし、型締力の20%を超えないようにする。金型が修正できない場合、設定値を徐々に上げる必要があります。

ポジション

型開き位置

定義 雄型と雌型が分離された後の、雌型表面に対する雄型の位置。

機能： 金型から対象物を簡単に取り出せることを確認してください。

原則： できる限り速く、できる限り長く。最大型開位置は、取り出し易さ（ロボットを含む）、取り出し時に雌型表面を傷つけないことを原則とする。最大型開き位置は、最短の成形サイクルを基本とする。

放出と後退ストローク

定義 エジェクターが射出され、後退する極端な位置。

機能： エジェクタストロークは、エジェクタの前後の動きを制限し、製品のスムーズな脱型とエジェクタの正確なリセットを保証するために使用されます。一部のスプリングリセット金型では、エジェクターストロークはエジェクションリミット保護も兼ねています。

原則： 射出距離は小から大の原則に従い、離型はスムーズでなければならない。射出制限ピンのないスプリングリセット金型の場合、射出時にスプリングがつぶれないようにする。

エジェクターピンを後退させたとき、雄型表面より高くならないようにする。スライダー付き金型のエジェクターピンは、相互干渉を避けるため、必ず後退させてください。

計量ストローク

定義 可塑化が始まると、スクリューはプラスチック溶融物の力を受けて射出終了位置から戻り始め、回転過程で戻るためのリミットスイッチに達するまで移動する。この過程を計量ストロークと呼ぶ。

機能：金型の空洞を満たすのに十分な量のプラスチックがあることを確認し、製品に必要な外観とサイズを得る。

原則： 計量ストロークは、製品のサイズと機械のサイズに応じて設定する必要があります。計量ストロークは、余分なプラスチックの射出が材料チューブ内に長くとどまり、炭化を引き起こすのを防ぐため、大きすぎないことが望ましい。

充填量を確保し、スクリューとノズルの機械的損傷を避けるため、計量ストロークは小さすぎてはならない。3~5mmのバッファが必要である。

インジェクションストローク

定義 スクリューは射出工程で前後に動く。

機能： スクリューが速く動いたり遅く動いたりして、プラスチックの流れ方をコントロールする。

原則： 計量位置は完成品の充填量によって決定される。通常、この値に3~5mmのインパルスを加えて最終的な設定を決定する。秒速への切替位置は、通常ホットランナーとヘッド位置に切替えます。

第3速度への切替位置は、成形品の充填度の90%の位置に設定します。保圧切り替えポイントは、一般的に成形品の充填度90%の位置に設定されます。

撤回額

定義 スクリューは所定の位置で予備塑性変形（計量）した後、直線的に距離を後退します。この後退動作を逆緩みといい、緩む距離を緩み量または遅れ防止量という。

を原則とする： プラスチック原料の粘度、相対密度、実際の状況に応じて設定できます。離型量を多くすると、溶融物に気泡が混入し、製品の品質に影響を与える。

機能： 背圧バルブは計量チャンバー内の溶融物の体積を増やし、内部の圧力を下げ、溶融物が計量チャンバーから流出しないようにする。

離型量の設定は、スクリューの回転数と背圧に合わせる必要があります。粘度の高い原料（PCなど）の場合は、離型量を設定することができます。

残留ポジション

定義 スクリュー射出が終わったら、スクリューヘッド内の溶融材料をすべて押し出したくはない。少し残しておきたい。結局、少し残ってしまうのですが、それが緩衝材です。

機能： スクリューヘッドがノズルに当たることによる事故を防ぎます。プラスチックの注入量を毎回コントロール。

を原則とする： バッファーは大きすぎても小さすぎてもいけない。大きすぎると残りが多くなり、圧力損失や原料の劣化の原因になります。小さすぎると、求めている緩衝効果が得られません。緩衝材は3～5mmが一般的です。

時間

サイクル

定義 型開き終了から次の射出が冷却された後の型開き終了までの時間。

機能： 製品が成形され、完全に冷えて固定されていることを確認する。

を原則とする： サイクルをできるだけ短くする。サイクルの短縮は、製品の品質確保を前提に行わなければならない。

冷却時間

定義 型から出した後、製品がぐちゃぐちゃにならずに冷えて固まるまでの時間。

 機能： 製品を固める。製品がぐちゃぐちゃにならないようにする。

を原則とする： 冷却時間はサイクルタイムの重要な一部であり、製品を良好な状態に保ちながら、できるだけ短くする必要がある。(2) 冷却時間は、溶融温度、金型温度、製品の形状、厚さによって異なる。

プレス保持時間

定義 射出後のプラスチックの逆流を防ぎ、冷却収縮を補正するために、射出後もかけ続ける圧力。

機能： 射出後の溶融物の逆流を防ぐ。冷却収縮補正。

を原則とする： プレスの保持時間は製品の厚さによって異なる。保持時間は溶融物の温度によって異なります。

温度が高いほど所要時間は長くなり、温度が低いほど保持時間は短くなる。生産効率を上げるためには、製品の品質を確保しつつ、保持時間をできるだけ短くする必要がある。

注入時間

定義 溶融物がキャビティ全体を満たすまでの時間。

機能： 射出時間は、射出圧力、射出速度、製品サイズなどの要因によって決定される。

を原則とする： 製品の成形を確保しながら、射出時間をできるだけ短くする。射出時間は、材料温度や金型温度などに影響される。

溶解時間

定義 射出停止後、スクリューがバレル端に到達するまでの時間。

機能： 溶けたプラスチックが十分にあることを確認する。

を原則とする： スクリューの速度と背圧は相互に関連している。溶融プラスチックをスクリュー内に長く滞留させると、高温下で長時間分解して炭化してしまうので注意すること。

乾燥時間

定義 乾燥装置を使ってあらかじめ原料を乾燥させる時間。

機能： 表面に光沢を出し、しなりと強度を持たせ、内部に亀裂や気泡が入らないようにする。成形しやすくし、成形を早くする。原料を濡らさず、湿らせない。

を原則とする： 乾燥時間は原料によって異なる。乾燥時間は適切に設定してください。長すぎると乾燥効率が悪くなり、原料が凝集することもあります。短すぎると乾燥効果が悪くなります。

射出成形プロセスパラメーターの調整方法

温度

Temperature measurement and control are super important in injection molding. It’s pretty easy to make these measurements, but most injection molding machines don’t have enough temperature sampling points or lines.

射出成形機の多くは、温度を感知するために熱電対を使用している。熱電対は、一端が接続された2本の異なるワイヤーである。一方の端がもう一方の端より熱いと、小さな信号が発生する。熱くなればなるほど、信号は強くなる。

溶融温度

熱電対は温度制御システムのセンサーとしても広く使われている。制御機器では、必要な温度を設定し、センサー・ディスプレイは感知している温度と設定した温度を比較する。

最も単純なシステムでは、温度が設定点に達すると電源がオフになり、温度が下がると電源がオンに戻る。このシステムは、オンかオフのどちらかであるため、オン・オフ制御と呼ばれる。

温度管理

溶融温度は重要であり、使用されるショットシリンダー温度は目安に過ぎない。溶融温度はノズルで測定することも、エアジェット法で測定することもできる。

ショットシリンダーの温度設定は、溶融温度、スクリュー速度、背圧、ショットサイズ、射出サイクルによって決まる。

使用するプラスチックのグレードがわからない場合は、一番低い設定から始めてください。ショットシリンダーはゾーンに分かれていますが、すべて同じ温度に設定されているわけではありません。

長時間の作業や高温で運転する場合は、最初のゾーンの温度を低めに設定する。

こうすることで、プラスチックがすぐに溶けてショートするのを防ぐことができます。成形を始める前に、作動油、ホッパークローザー、金型、ショットシリンダーが適温であることを確認してください。

射出圧力

これはプラスチックを動かす圧力です。ノズルや油圧ラインのセンサーで測定できます。

決まった数値はありません。金型に充填するのが難しいほど、射出圧力は高くなる。射出ライン圧力と射出圧力は直結している。

ファースト・ステージ圧力とセカンド・ステージ圧力

射出サイクルの充填段階では、射出速度を希望通りに保つために高い射出圧力が必要になることがあります。金型が一杯になれば、もう高圧は必要ありません。

しかし、一部の半結晶性熱可塑性プラスチック（PAやPOMなど）を射出する場合、圧力を急に変えると構造が劣化してしまうので、2段目の圧力を使う必要がないこともある。

クランプ圧力

射出圧力を打ち消すには、クランプ圧力を使う必要がある。自動的に利用可能な最大値を選択するのではなく、投影面積を考慮し、適切な値を計算してください。

射出成形品の投影面積は、型締力の作用方向から見た最大面積である。

ほとんどの場合 射出成形 の状況では、1平方インチあたり約2トン、1平方メートルあたり31メガニュートンです。しかし、これはあくまでも低い値であり、大まかな経験則として使うべきものである。

背圧

これは、スクリューが後退する前に発生させ、それを超える必要がある圧力である。背圧が高いと、着色剤の均一な分散やプラスチックの溶融には良いのですが、中間スクリューの戻りが遅くなり、充填プラスチックに含まれる繊維の長さが短くなり、射出成形機のストレスが大きくなります。

だから、背圧は低ければ低いほどいい。

いずれにせよ、どちらも射出成形機の射出圧力を超えることはできない。

ノズル圧力

ノズル圧とはノズル内部の圧力のことです。おおよそプラスチックが流れる圧力です。決まった値はありませんが、金型が硬くなるほど高くなります。ノズル圧、ライン圧、射出圧はすべて関係しています。

ノズル圧力は射出圧力より約10%低い。スクリュー射出成形機では、圧力損失は約10%になります。ピストン射出成形機では、圧力損失は50%になります。

射出速度

これは、スクリューをプランジャーのように使用した場合に、金型が充填される速さについてです。肉厚の薄いパーツを撮影する場合、プラスチックが凍って表面が滑らかになる前に、金型を満たすために速く撮影する必要があります。

私たちは、噴霧や空気の閉じ込めなどの欠陥を避けるために、充填時に一連のプログラムされた射出速度を使用します。射出は、オープンループまたはクローズドループ制御システムの下で行うことができます。

どんなに速く射出する場合でも、その速度を時間と共に記録用紙に記録しなければなりません。時間とは、金型が設定した第一段階の射出圧力に達するまでの時間で、スクリューの前進時間の一部です。

概要

射出成形の品質と効率は、温度、速度、圧力、位置、時間などのパラメーターの最適な設定によって決まる。これらのパラメーターを正しく調整することで、製品の品質と生産効率を確保し、スクラップ率を減らすことができる。射出成形を成功させるためには、これらの基礎知識が不可欠である。

射出成形では、製品の品質と効率を確保するために、温度、速度、圧力、位置、時間を正確に設定する必要があります。

カスタムプラスチック射出成形金型は、均一な肉厚と正しい金型パーティングラインを確保し、離型剤を使用する必要があります。これらのパラメータ（材料温度、射出速度、保持時間など）を最適化することは、製品の品質を向上させ、成形サイクルを短縮するのに役立ちます。

さらに プラスチック射出成形自動カスタム射出成形金型は、正確に所望の形状のプラスチック部品を製造するために使用することができます。カスタム射出成形金型は、成形材料の使用を最適化するために使用され、それによって製品の品質と効率を向上させます。