特に肉厚のワークピースでは、ガスアシストに比べて水アシストの方が冷却時間を大幅に短縮できる。
水アシスト射出成形の原理
水アシスト射出成形はガス射出技術を発展させたもので、溶融樹脂を押しのけるガス（通常は窒素）を水に置き換えます。
ホットメルトは射出成形金型内に流れ込むことができます。外壁によって断熱されるため、厚い溶融部はよりゆっくり冷却されます。内側の溶融先端が外表面とは異なる速度で冷えると収縮して外表面を引っ張り、反りやヒケを生じることがあります。温度調節器用熱媒体油。
WITの使用により、ヒケ、反り、クランプ力などのアーチファクトを低減することで、材料の利用率を最大限に高めることができます。材料の利用率を高める副産物として、無駄な材料や不要なアーチファクトが減るため、重量が軽くなります。
どちらの方法も機能的な中空部を持つプラスチック部品の製造に使用できますが、大きな閉断面を持つ部品を経済的に生産するには、水アシスト射出成形が最適であることが実証されています。
水アシスト射出成形にはさまざまな方式があります。ブロー工程では、金型キャビティの一部を溶融樹脂で満たし、その後ガスを膨張させてキャビティ全体を充填します。
対照的に、ブローアウトまたはカウンターフロープロセスでは、キャビティは溶融物で満たされ、その後、流体コアはオーバーフローキャビティに吹き出されるか、材料管に吹き戻される。
水アシスト射出成形における代表的な問題点
ウォーターアシスト射出成形で発生する可能性がある欠陥は、ガスアシスト射出成形にはこれまでに登場していません。 すべての欠陥は処理パラメータの適切な選択によって償うことができます。
原則として、低い噴射圧力で高い体積流量を目指す方がよく、これは背圧を最小にすることで達成でき、十分な保水時間を得ることができる。
噴射ノズル付近の渦巻きや壁面の波紋を抑えるには、まず低圧で水を噴射し、できるだけ早く実際の噴射圧力まで圧力を上げる必要がある。
水の体積流量が少なすぎると、水蒸気による局所的な成形が起こる。気孔が生じると、水圧は徐々に高まり、低圧ですでに形成された薄い表面層が水圧によって破壊されることがある。
拡散プロセスによって水泡が発生し、鋳型と流体の両側で溶融物が低圧で凝固する際に空孔が生じ、固体の外層間の物質がクシャクシャになって空孔が形成される。
気孔の発生をなくすか減らすには、注入段階では高流量が、保持または冷却段階では高水圧が、さらに必要となる。材料がゆっくりと固化することで、気孔の形成に対抗することができる。
分岐のあるメディアラインは特に難しい。分岐部も吹き出されると、オーバーフローした金型キャビティの制御が厳しくなる。
特に硬化の早い材料を使用した場合、薄い層が分岐点で不要に固まってしまい、再び引き裂かなければならなくなる。その結果、外層にひび割れが生じる。
水アシスト射出成形は、次の5つのステップで構成される。
(1)溶解の注入
(2) 水と芯の変化の注入
(3) 圧力保持部の水圧維持(任意に洗い流すプロセスを含む)
(4) 圧力解放および水避難
(5) 復習
水アシスト射出成形の特徴
完全に形成された水路の必要性のために、プロセス変数はガスassisted射出成形のより水assisted射出成形でより重要なです。
様々なプラスチック加工パラメータが水の浸透長さに及ぼす影響を決定した。その結果、ポリマー材料の収縮率と粘度、および中空コアのボイド形状が、主に成形品の浸水長さを決定することがわかった。
水は非圧縮性であるため、より優れたプロセス制御が可能だが、必要な体積流量を継続的に供給しなければならない水噴射技術ユニットへの要求が大きくなる。
ガスに対する水の利点のひとつは、保持と冷却の段階にある。その優れた冷却特性により、溶融物を内部で冷却し、冷却時間を大幅に短縮することができる。水はガスに比べて冷却効果が高いため、直径の大きな部品を加工する場合、冷却時間、ひいてはサイクルタイムを大幅に短縮することができます。
水分の排出にはいくつかの方法がある。ポリアミドのように加工温度が高い素材では、蒸気圧で十分です。また、重力も重要な役割を果たします。
もう一つの方法は、別の注射器を通して圧縮ガスを注入し、水を吹き飛ばして乾燥させる方法である。どの方法を選択しても、プラスチック部品から出てきた水はインジェクターを経由してタンクに戻ります。良好な排出を確保するためには、インジェクターを金型の最も低い位置に設置する必要があります。
水アシスト射出成形とガスアシスト射出成形の比較
ウォーターアシスト射出成形とガスアシスト射出成形の原則は同じですが、ほとんどの観察者は、水アシストがガスアシストを交換し、採用するプロセスがアプリケーションと金型に依存しないことを信じています。
水アシスト射出成形は、ガスアシスト方式と同じ原理です。水射出技術では、最初に短い溶融樹脂を金型キャビティへ射出し、続いて水を注入します。水が溶融樹脂を押し広げて部品を成形します。
用途によっては、圧縮ガスを使用してランナーから水を絞り出し、構造部品を完全に脱湿する。
研究と用途実績から、水アシストではキャビティ壁がより薄く均一になり、材料を節減できることが示されています。また、水射出ノズルは通常ガスノズルより大きく、水アシスト成形ではガスアシスト成形より大きく滑らかな内壁の流路が形成されます。
窒素によるガスアシスト成形に対する水アシスト成形の主な利点は、水の急速冷却効率である。水の熱伝導率は窒素の40倍、熱容量は気体の4倍です。厚肉のワークピースの場合、水アシストはガスアシストに比べて冷却時間を30～70%短縮できます。
気体と水の主な違いは、気体は圧縮できるが、水は圧縮できないことである。水の方が粘度が高く非圧縮性であるため、水の前端が固体界面を形成し、これがスクイーズハンマーの役割を果たし、ワークをくり抜く。水の前端は、金型のキャビティに充填された溶融物を冷却する役割も果たす。
ガスアシスト射出成形と比較した水アシスト射出成形の利点：
(1) 被加工物の冷却時間を大幅に短縮する。
(2) より大きなワーク断面が可能
(3）滑らかな内壁
(4) 均一な冷却により、ワークの変形が少ない。
(5) 均一な壁断面
(6)コストが低く、圧力媒体である水へのアクセスが容易である。
水アシスト射出成形の潜在的な欠点：(1) 水漏れ問題
(2) ワークを脱水する必要がある。
(3) 大型注水機
(4)すべてのワークピースに適しているわけではない
水アシスト成形用材料
最も進歩したのは、自動車のエンジンルーム内で流体の移送に使われるパイプや金属部品を、ポリアミド（ナイロン）タイプの素材に置き換えることだ。
これらの特殊素材は、結晶化速度を遅くし、早期硬化や穿孔（またはリンティング）を避けるために改良されている。新しいポリアミド素材は、ポリアミド-6またはポリアミド-6/6タイプで、ガラス繊維またはガラス繊維-鉱物フィラーを多く含んでいます。
ポリアミド-6/6をベースとした材料は、グリコール系クーラントに対する耐食性に優れている。水アシストプロセスでポリプロピレンを使用している加工業者もあれば、非充填のアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体（ABS）、アセタール、ポリブチレンテレフタレート（PBT）を関連用途のベース材料として評価している加工業者もある。
水アシスト成形の開発と応用の展望
水アシスト射出成形技術は急速に発展しており、シール性能の向上とウォーターポンプ漏れの低減を目的にノズルが改良されています。水および空気射出に使用するノズルは、ワークキャビティ内に溜まった水の排出口としても使用できます。
新しい給水容器の形状は、圧力、容量、センタリング・プロセスのタイミング制御の性能を向上させるために、より最適化されている。
水アシスト射出成形技術は主に欧州で開発されてきたため、この技術の商業利用は北米やアジアよりも欧州で進んでいます。用途には、自動車部品、消費財部品、産業部品があります。
WITプロセスは、水道管やドアハンドルなど、ほとんどの中空または部分中空部品に適しています。代表的な用途には、ハンドル、トップフレーム、ロッカーカバー、ドアブロック、へら、ブラケット、椅子、オフィス家具があります。これらの管状部品の一部は従来ガスアシスト成形技術で製造されていましたが、水アシスト技術の方が適しています。
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