射出金型とは？

はじめに：社会の発展と生活水準の向上に伴い、射出金型の品質に対する要求はますます高まり、金型工場が生産する射出金型の数も増加しています。

射出成形金型とは？

射出成形プロセスは、部品の大量生産を可能にする製造方法です。溶融したプラスチックを金型に射出して成形します。

数千個の同一製品を作る量産工程としてよく利用されます。射出成形用材料には、金属、ガラス、プラスチック樹脂、エラストマー、菓子材料などがありますが、最も一般的なのは熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマーです。

ゴム射出成形では、溶融プラスチックが金型キャビティを通って流れ、金型半体内で成形され、完成品はエジェクターピンを使って金型から取り出される。

プラスチック射出成形金型は、プラスチック射出成形プロセスで使用されます。プラスチック射出成形金型は、プラスチック射出成形工程で使用される。金型には通常、固定金型と可動金型の2つの部分があります。

固定金型は成形機の固定プレートに取り付けられ、移動金型は成形機の移動プレートに取り付けられる。射出成形工程では、固定金型も移動金型も閉じたままで射出システムとキャビティを形成する。開いた後、これらのオペレータは、製品を取り出すために金型を分離します。

射出成形金型の種類とは？

シングルパート射出成形金型

金型を開くと、可動金型と固定金型に分かれてプラスチック部品が取り出される。このような金型をシングルパーティングサーフェス金型、またはダブルプレート金型と呼ぶ。射出成形金型の基本的な種類だ。必要なものに応じて、単一キャビティ射出成形金型またはマルチキャビティ射出成形金型として設計することができます。この種の射出成形金型はよく使用されます。

二分割表面射出成形金型

二分割面射出成形金型は二つの分割面を持つ。上記のシングル分割面射出成形金型と比較して、ダブル分割面射出成形金型は、固定金型部分に部分的に移動可能な追加の中間プレートを備えています。

そのため、ダブルパーティング射出成形金型は3プレート射出成形金型とも呼ばれる。ダブルパーティング射出成形金型は、一般的にポイントゲート供給に使用される単一キャビティまたはマルチキャビティ射出成形金型です。

鋳型を開くと、中間プレートは固定鋳型のガイドコラム上の一定の距離で固定鋳型プレートから離れ、2つの鋳型プレートの間で固化した注湯システムを簡単に取り除くことができます。

ダブルパーティング面射出成形金型は、構造が複雑で、製造コストが高く、部品の加工が難しい。そのため、一般的に大型のプラスチック製品の成形には使用されない。

金型内で可動成形部品を持つ射出成形金型

プラスチック部品の構造上、射出成形金型には可動成形部品が必要である。例えば、可動パンチ、可動ダイ、可動インサート、可動スレッドコアまたはリングなど。脱型の際、プラスチック部品と一緒に金型から出し、プラスチック部品から切り離すことができる。

自動ネジ山除去射出成形金型

自動突出しが必要なねじ付きプラスチック部品では、回転式ねじコアまたはねじリングを金型に組み込めます。金型の型開き動作や射出成形機の回転機構を利用するか、専用の伝動装置を設置してねじコアまたはねじリングを回転させ、プラスチック部品を突出します。

ランナーレス射出金型

この金型は、ノズルと射出成形機のキャビティ間のプラスチックを溶融状態に保つランナー断熱加熱を採用しているため、金型が開いてプラスチック部品が取り出される際、注湯系に結露が発生しない。

固定金型に脱型機構を備えた射出成形金型

多くの射出成形金型では、脱型装置は可動金型の側面に設置され、射出成形機の開閉システムにおけるエジェクタ装置にとってより便利である。

実際にものを作っていると、金型の動かない側にプラスチック部品を置いておかなければならないことがある。金型からプラスチック部品を取り出すためには、金型の動かない側に何かを置かなければならない。

射出成形金型構造の構成要素とは？

プラスチック射出成形金型は、可動金型と固定金型を有する。可動金型は射出成形機の可動金型プレート上にあり、固定金型は射出成形機の固定金型プレート上にある。

射出成形では、可動金型と固定金型を閉じて、ゲートシステムとキャビティを作ります。金型を開くときは、可動金型と固定金型を分離してプラスチック製品を取り出します。

金型の構造は、プラスチックの種類や性能、プラスチック製品の形状や構造、射出成形機の種類などによって異なるが、基本的な構造は同じである。金型は、ゲートシステム、温度制御システム、成形部品、構造部品から構成される。

ゲートシステムと成形部品は、プラスチックと直接接触し、プラスチックや製品によって変化する部品である。金型の中で最も複雑で変化しやすい部品であり、最高の加工仕上げと精度が要求されます。

ゲートシステム

ゲートシステムは、射出成形機のノズルからキャビティ内にプラスチック溶融物をもたらす一連の流路である。通常、メインチャンネル、ブランチチャンネル、ゲート、コールドスラッグウェルから構成される。成形の品質とプラスチック部品の生産効率に直接影響する。

ランナーシステムとは、プラスチックがノズルからキャビティに入る前の流路部分を指し、メイン流路、コールドスラグウェル、ランナー、ゲートなどを含む。成形部品とは、可動金型、固定金型とキャビティ、コア、エジェクターロッド、ベントなど、製品の形状を構成する様々な部品を指します。

メイン・チャンネル

メインチャネルは、射出成形機のノズルと金型のランナーまたはキャビティを接続するチャネルです。ゲートの上部はノズルとかみ合うように凹んでいます。ゲートの入口直径はノズルの直径よりわずかに大きくして、オーバーフローを防ぎ、不正確な接続による両者の詰まりを防ぎます。

供給口の直径は製品の大きさによって異なり、一般的には4～8mmである。ゲートの直径は、ランナー屑の放出を容易にするため、3°～5°の角度で内側に広がるようにする。

コールドマテリアルホール

コールド・スラグ・ウェルとは、メイン・ランナーの先端にあるポケットのことで、ノズルの先端にある2つのショットの間に形成されるコールド・スラグを捕捉し、ランナーやゲートが塞がれるのを防ぐ。冷たい材料がポケットに入り込むと、部品に内部応力が発生する。

コールドスラッグウェルの直径は約8～10mm、深さは6mm。射出を容易にするため、通常は底部をエジェクターピンで支える。エジェクターピンの上部には鋸歯状のフックや溝を設け、排出時にゲートをスムーズに引き出せるように設計する。

ディバイダー

ランナーとは、マルチキャビティ金型において、メインチャンネルと各キャビティをつなぐ流路のことです。溶融物を各キャビティに同じ速度で充填させるためには、金型上のランナーのレイアウトは左右対称で等距離である必要があります。ランナー部の形状や大きさは、プラスチック溶融物の流れや製品の脱型性、金型製作の難易度に影響を与えます。

等量の材料の流れを考えた場合、円形断面のランナーが最も抵抗が小さい。しかし、円筒形ランナーは比表面積が小さいため、ランナーの冗長冷却には不利であり、金型の両半球にランナーを開く必要があり、手間がかかり、センタリングも容易でない。

通常、台形または半円形のランナーが使われ、金型の半分にはプッシュロッドがある。流動抵抗を減らし、充填速度を速くするために、ランナーの表面を研磨する必要があります。ランナーの大きさは、プラスチックの種類や製品の大きさ、厚さによって異なります。

ほとんどの熱可塑性プラスチックの場合、ランナーの断面幅は8m以下がほとんどです。ニーズを満たすことを前提に、分流管にゴミを増やしたり、冷却時間を長引かせたりしないためには、断面積をできるだけ小さくする必要がある。

ゲート

ゲートは、メイン流路（または分岐流路）とキャビティをつなぐ流路である。流路の断面積は主流路の断面積と同じでもよいが、通常は小さくなるため、ゲートはランナーシステム全体で最も断面積の小さい部分となる。ゲートの形状と大きさは、製品の品質に大きな影響を与える。

射出成形工程中、この領域の溶融樹脂が早期に固化して逆流を起こさないようにします。

溶融物を強くせん断して温度を上げることで、見かけの粘度が下がり、流動性が向上する。

製品をランナーシステムから分離するのに便利です。ゲートの形状、大きさ、位置の設計は、プラスチックの特性や製品の大きさ、構造によって決まる。一般的に、ゲートの断面形状は長方形または円形で、断面積が小さく、長さが短い。

これは上記の効果に基づくだけでなく、小さなゲートは大きくしやすく、大きなゲートは小さくしにくいからである。ゲートの位置は一般に、外観に影響を与えない範囲で、製品の最も厚い部分を選ぶべきである。ゲートのサイズ設計は、プラスチック溶融物の特性を考慮すべきである。

サーモスタットシステム

射出工程の金型温度の要求を満たすには、金型の温度を調整する温度制御システムが必要です。熱可塑性射出成形金型の場合、冷却システムは主に金型を冷却するために使用されます。

金型を冷却する一般的な方法は、金型に冷却水路を開け、循環する冷却水で金型の熱を奪うことである。金型を加熱するだけでなく、冷却水路に温水や蒸気を利用したり、金型の内部や周囲に電熱体を設置することもできる。

成形部品

成形部品は、コアとモールドからできている。コアは物の内側を作り、金型は物の外側の形を作る。金型を閉じると、コアとキャビティが金型の空洞を作る。

工程や製造条件によって、中子と金型がいくつかのブロックで構成されることもあれば、一体で作られることもあり、壊れやすく作りにくい部品にはプラグが使われることもある。

排気孔

排気口は鋳型に開けられた溝状の空気排出口。もともとの気体や溶融物によって持ち込まれた気体を排出するためのものです。キャビティに溶湯を注入する際、キャビティ内に元々蓄えられていた空気や溶湯によって持ち込まれたガスは、材料の流れの最後に排気口から金型の外に排出されなければなりません。

そうでなければ、製品に気孔ができたり、接続が悪くなったり、金型への充填が満足にできなかったり、さらには圧縮による高温のために蓄積した空気が製品を焼いたりすることになる。

一般的に、ベントはキャビティ内の溶融流の終端か、鋳型のパーティング面のいずれかに配置することができる。後者は、深さ0.03～0.2mm、幅1.5～6mmの鋳型の片面にある浅い溝である。

射出工程中、溶融プラスチック材料がベントから大量にしみ出すことはない。ベントの開口位置は、溶融材料が誤って噴出して怪我をするのを防ぐため、オペレーターの方を向いてはならない。

また、エジェクターピンとエジェクターホールのクリアランス、エジェクターブロックとストリッパープレートのクリアランス、中子間のクリアランスもガス抜きに利用できる。

構造部品

構造部品とは、金型の構造を構成するさまざまな部品のことである。ガイド金型、脱型、コア抜き、パーティングなどが含まれる。例えば、前後のクランププレート、前後のバックルテンプレート、ベアリングプレート、ベアリングコラム、ガイドコラム、ストリッピングプレート、ストリッピングロッド、リターンロッドなど。

案内部品：型締め時に可動型と固定型を正しく合わせるには、金型内に案内部品が必要です。射出金型では通常、4組のガイドピンとガイドブッシュで案内部を構成します。位置決めを補助するため、可動型と固定型に対応するテーパーピンが必要な場合もあります。

**始動機構：**金型が開いたとき、プラスチック成形品とランナー内で凝縮した水分を金型外へ押し出す、または引き出すための機構が必要です。固定側取付板とエジェクタプレートを組み合わせて、エジェクタロッドを保持します。リターンロッドは通常、エジェクタロッド内に保持されます。金型の可動側と固定側が閉じると、リターンロッドがエジェクタプレートを元の位置へ押し戻します。

**サイドコア引抜き機構：**側面に凹部や穴があるプラスチック製品では、突出し前に側面の型分割が必要になる場合があります。円滑に離型するには、あらかじめサイドコアを引き抜かなければなりません。この場合、金型にサイドコア引抜き機構を設ける必要があります。

標準テンプレート

金型設計と製造の大きな作業負担を軽減するため、ほとんどの射出金型では標準モールドベースを使用します。

射出成形に適した材料とは？

工具鋼

工具鋼は、射出成形金型に最も一般的に使用される材料のひとつである。優れた機械的特性と耐摩耗性を持つ。一般的な工具鋼には、P20鋼、718鋼、NAK80鋼などがあります。これらの工具鋼は硬度、強度、耐摩耗性が高い。大量のプラスチック製品の生産に適している。

ステンレス鋼

ステンレススチールは錆びにくい素材です。酸やアルカリに強く、高温にも耐えることができます。一般的なステンレス素材には、S136や420などがあります。ステンレスの金型は錆びにくく、表面も滑らかです。見栄えが必要なプラスチック製品を作るのに適しています。

アルミニウム合金

アルミニウム合金は熱伝導率の良い軽い材料です。一般的に使用されるアルミニウム合金には7075、6061などがあります。アルミニウム合金の金型は密度が低く、熱伝導率が良いので、大型で薄肉のプラスチック製品の生産に適しています。

銅合金

銅合金は熱伝導性と電気伝導性に優れています。一般的な銅合金にはH13、H11などがある。銅合金の金型は熱伝導率と耐摩耗性が高く、製品の寸法精度と表面品質に対する要求が高いプラスチック製品の生産に適しています。

高温合金

高温合金は、高温でも良好な加工性を維持できる材料である。一般的な高温合金にはインコネル、ハステロイなどがある。高温合金の金型は耐熱性と耐食性が高く、高温のプラスチックや特殊な工程を必要とするプラスチック製品の生産に適しています。

射出成形金型の用途は？

家電業界

家電業界では、射出成形金型が多用されている。例えば、テレビ、携帯電話、冷蔵庫、洗濯機などの大型家電から、電気シェーバーやドライヤーなどの小型家電まで、その製造には射出成形用金型が必要だ。

射出成形金型は、メーカーがさまざまなサイズや形状のプラスチックシェルをたくさん作るのに役立ち、製品の見栄えやサイズが適切であることを確認できる。

自動車産業

自動車業界では、射出成形金型は自動車部品の製造にも大きな役割を果たしている。例えば、車のダッシュボード、ドアパネル、緩衝材、サンルーフフレーム、ハンドルカバー、バンパー、その他の部品はすべて射出成形金型を使って作る必要がある。射出成形金型を使用することで、生産がより速くなり、コストが削減され、部品のサイズや見栄えが確実になります。また、自動車の安全性向上にも役立つ。

生活必需品産業

日用品業界においても、射出成形金型は広く使われている。例えば、プラスチックコップ、プラスチック茶碗、プラスチック箸、プラスチックゴミ箱などの家庭用日用品や、化粧品、歯ブラシなどの身の回り品は、すべて射出成形金型を使って生産する必要がある。

射出成形金型の使用は、生産効率と製品品質を大幅に向上させるだけでなく、生産コストの削減や環境保護にも役立つ。

医療機器産業

医療機器産業においても、射出成形用金型は非常に重要である。例えば、注射器、輸液セット、血液測定器、人工臓器などは、すべて射出成形金型を使って製造する必要がある。

射出成形金型は、メーカーが様々な材料や形状の医療機器を製造するのに役立ち、製品の精度と品質を確保し、生産効率を向上させ、医療業界の発展に貢献することができます。

その他の産業

この金型は、上記以外にも多くの産業で使用されています。玩具製造、電子機器、建材、航空宇宙などがその例です。射出金型は幅広い用途に使われ、プラスチック製品製造業で大きな役割を担っています。

概要

金型はプラスチック製品製造の核心工具である。シングルパーティングサーフェス、ダブルパーティングサーフェスなど多くのタイプに分けられる。金型の構造は複雑で、注湯装置、温度調節装置、成形部など複数の部品が関わっている。

金型は、家電、自動車、日用品、医療機器などの産業で広く使われている。技術の発展に伴い、金型の設計や製造は常に最適化され、生産効率や製品の品質を向上させています。

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