2005年以来、プラスチック射出成形金型製造

薄肉射出成形プロセスについて知っておくべきすべて

薄肉射出成形は、薄いプラスチック部品を作るために使用されるプロセスです。このプロセスは通常、高度な精度を必要とする小型で複雑な部品に使用されます。このブログ記事では、薄肉射出成形の基礎と、高品質のプラスチック部品を製造するためにどのように使用できるかについて説明します。

簡単に言うと、肉厚が1mm以下のものを薄肉と呼ぶ。より包括的に言えば、薄肉の定義は工程／肉厚比、プラスチックの粘度、熱伝達率に関係している。

薄肉射出成形は、製品設計、機械選定において異なる要求がある、金型製造その独特な形状特性により、各工程が最終製品の品質に影響を与える。

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薄い壁とは？

射出成形業界では通常、肉厚が1mm以下の射出成形品を薄肉部品と呼び、この工程を薄肉射出成形と呼んでいる。

伝統的な射出成形に比べ、製品の肉厚ははるかに薄いが、コアやプロの違いは、流動長比（通常、主流の成形工程の最後に工程をLと呼ばれ、製品の厚さはtであり、L / tは流動長比と呼ばれる）の差であるL / t>150のとき、それはと呼ぶことができます。薄肉射出成形.

なぜ薄肉射出成形を使うのか？

プラスチックのコストは通常、完成品のコスト、例えば50-80%に占める割合が大きい。薄肉はこの比率を下げるのに役立ちます。

携帯電話、デジタルカメラ、PDAなどの民生用電子機器の小型化・軽量化に伴い、プラスチック部品はますます薄く設計されている。

薄肉充填の本質

金型壁が冷たく、溶融物が金型キャビティに充填されると、金型壁が硬化層を形成し、その結果、流路の厚みが減少する。この状況は肉厚が薄いほど深刻になる。1mmの肉厚の場合、0.2mmの厚さの硬化層ができ、0.6mmの厚さの流路が残る。

0.5mmの肉厚の場合、0.2mmの厚さの硬化層があり、0.1mmの厚さの流路が残る。充填が完了せず、硬化層が厚いために流路がなくなると、完成品は充填されない。

薄肉射出成形のその他の特徴

高速充填

薄肉射出成形したがって、硬化層があまり厚くない場合には、射出金型のキャビティを満たすために高い射出速度が必要となる。

高い射出圧力は必要ない。未充填のキャビティに溶融物を強く射出することで、射出速度の不足を補っているだけだ。これは、必要なクランプ力を増加させるだけでなく、脱型後に変形する完成品に高い内部応力を生じさせる。

汎用射出成形機の射出速度は100mm/s程度であり、薄肉射出には対応できません。オイルポンプを増設することで、射出速度を25%上げることができます。ダブルポンプ射出では70%アップします。

一部のメーカーは、射出圧力と射出速度を交換する回生射出を使用しています。初期噴射に高い噴射圧を必要としない場合に使用します。射出速度を100%以上上げることができます。

窒素シリンダーは、オイルポンプのエネルギーを圧力の形で蓄え、噴射時に放出することができ、噴射速度を大幅に向上させる正式な方法である。射出速度は以下の4つに分類される。

低速200-300mm/s；中速300-600mm/s；高速600-1000mm/s；超高速1000-2000mm/s。国内の射出成形機は中速グレードに達することができます。

低慣性インジェクション

唯一の高速インジェクション薄肉射出のすべての要件を満たすことはできない。さらに考慮すべきは、高加速と高減速である。射出開始時、スクリューは静止している。静止状態から全速力、例えば400mm/sまで、スクリューは加速されなければなりません。

全射出時間が0.5sしかない場合、0.05sで全速に到達し、加速度が8G以上になることが望まれる。逆に加速時間が0.3秒かかる場合は適さない。加速度が小さいと平均速度が低下するからである。

aは加速度、Fは推力、mは質量である。したがって、薄肉射出も大きな推力と小さな質量を必要とする。

高剛性オイル回路

圧油は弾性があり、0.05秒の加速度を語る際には考慮しなければならない。シリンダーピストン面積が大きく、ストロークが短く、チューブが短いと弾性の影響を小さくすることができる。また、ホースを剛性の高いものに交換すれば、オイル回路の剛性も向上する。

サーボ弁

サーボバルブの応答は、一般的な比例弁よりも速い。金型のキャビティに充填し、保圧に転じるときに最も効果を発揮することができる。応答が遅いと、プラスチック材料が溢れ、完成品にバリが発生する。

完全クローズドループ制御

サーボバルブの使用は、一般的に完全なクローズドループ制御で、射出速度、保持圧力、背圧制御を実現することができる。

完全なクローズドループ制御は、関連する変数（速度または圧力）を監視し、設定量からの偏差がある場合に修正するためにサーボバルブに通知します。

簡単に言えば、完全なクローズドループ制御は、以下の安定性（再現性）を向上させる。射出成形そしてスクラップ率を下げる。

コントローラー

一般にコンピューターとして知られるコントローラーは、金型キャビティが充填された瞬間に射出を終了し、保圧に切り替える命令を出さなければならない。

射出速度が400mm/sで、電子スケールの許容偏差が0.1mmの場合、コントローラーは0.25msの偏差しか持つことができない。コントローラは射出電子スケールを0.1msごとにスキャンする必要があります。

コントローラーが「リアルタイム」制御を採用する場合、スキャンを使用せず、電子定規が圧力保持ポイントに達したことを測定すると、割り込みを発生させ、コントローラーは「即座に」それを処理し、高い安定性の要件も達成できる。

短い射出サイクル

金型を開くと同時に排出することで、サイクルタイムを約1秒短縮できる。

機械構造

サイクルタイム4秒を達成するためには、金型の開閉が高速で安定していなければならない（振動がないこと）。

金型の開閉にはブレーキ機能付きの比例バルブが使用されている。フレームの高い剛性も役立っています。型板のばらつきは、金型キャビティの厚みに直接影響します。

均一肉厚が0.5mmの場合、型板の変形は0.05mm以下に抑える必要がある。そのため射出成形金型また、4本の柱の間隔が大きすぎないようにする。

可塑化能力

4秒サイクルで可塑化するためには、スクリューの可塑化能力を上げるか、空気圧シールノズルを使用して可塑化時間を延長する必要がある。

ダブルスレッド設計は、可塑化能力を向上させることができます。L/D比24-25の長いスクリューは、熱吸収面積を増加させ、また効果的に可塑化を増加させることができます。

超高速スクリューにより、スクリュー表面速度は1m/s以上となり、一般的に使用されるPP素材には悪影響を及ぼさない。

空気圧ノズルは、金型の開閉時に可塑化を継続させるが射出成形そのためには、2つのオイルポンプなど、2つの動力源が必要である。

金型

射出成形機のテンプレートと同様に、金型のテンプレートもばらつきを抑えるために厚くする必要がある。

高速射出成形十分に排気する必要がある。十分な排気溝、通気性のある金型鋼の使用、真空などがその方法である。金型の加工精度が要求されるのは、4つの薄肉部の円周の厚さを均一にすることである。

マルチキャビティ金型の要求はさらに高い。金型にはエジェクターとブロー装置が装備され、脱型後の完成品の落下速度を速め、すぐに金型を閉じることができます。

プラスチック

PPプラスチックのメルトインデックス（MI）は60(g/10min)と高く、BasellのMoplen RP1086などがある。PCの強靭さとABSの流動性のため、多くの最終製品はPS/ABSで作られている。薄肉射出成形.

薄肉射出成形における高流動性材料の選択

材料の選択に関しては、薄肉製品の包装の厚さは0.6mm以下であり、流動長比は一般的に200以上であるため、薄肉射出成形の成形サイクルは非常に短く、成形中に製品が急速に冷却される。射出成形このプロセスでは、迅速な射出と充填を実現するために、材料の流動性が非常に高くなければならない。

現在、薄肉射出成形は、PET、PS、PE、ABS、PCなどの用途に加え、PP、PEなどのポリオレフィン材料で主に使用されている。

注入口の配置を考慮した薄肉射出成形品の設計

の製品デザイン薄肉射出成形は、注入口の配置に特別な注意を払い、注入口の接着剤をできるだけバランスさせ、製品全体をバランスよく充填できるようにする必要がある。

さらに、排気設計には特別な配慮が必要である。広くて薄い肉厚の製品によっては、排気シートを排気に使用することができる。排気シートの配置は、最終収束線に対してできるだけ垂直にすることで、排気効率を最も効果的に高めることができることに注意する。

例えば、携帯電話の電池ケースは、携帯電話の厚さがどんどん薄くなっているため、電磁ケースも厚さをできるだけ薄くすることが望まれている。そのため、電池ケースの背面には通常排気ピースを設け、封じ込めたガスを充填することで、金型から効果的にガスを抜くことができる。

薄肉射出成形金型材料、排気溝、ゲート設計

には多くの考慮すべき要素がある。薄肉射出成形金型材料、金型排気、ゲートなど。

まず第一に薄肉射出成形は、通常、高圧、急速充填に使用されるため、金型表面への材料の影響は特に激しくなるので、通常、HRC55度以上の硬度を持つ鋼を使用する必要があり、材料は効果的に金型の摩耗を防止することができ、熱処理する必要があるため、金型の材質は非常に重要である。

金型表面の研磨も非常に重要で、できるだけ場所を磨き、流動抵抗を減らし、プラスチック充填の摩擦を防ぐ。

次に金型の排気も非常に重要であり、前述のように、製品の排気片の構造に設計することができ、また、金型、金型プレ真空の負圧弁の形で使用することができ、その後、空気圧縮への抵抗を減らすことができます充填した。

排気口の端は、異なる材料に応じて設計する必要があり、フライングエッジを実行するだけでなく、効果的な排気することができますが、同時に、すべての排気チャネルに注意を払う必要がある金型の外側につながる。

ゲートの設計では、ゴムを送るために大きなゲートやマルチゲートを使用することを検討する必要があり、さらにはニードルバルブタイプのタイミング制御を使用してゴムを送ることを検討することで、材料を効果的に充填することができます。同時に、薄肉部品の冷却時間は非常に速く、冷却閉鎖を防ぐためにランナーとゲートの厚さを増やす必要があることに注意する必要があります。

高速成形機による薄肉射出成形

薄肉射出成形機は、高速機を選択する必要があり、あなたはスピードアップ機構を備えたマシンを選択することができます。

例えば、スクリュープランジャータイプは、古典的なものである。薄肉射出成形射出成形機は、スクリューストレージ、プランジャー射出ゴムを使用して、成形射出速度が速く、よく薄肉射出成形のニーズを満たすことができます。

また、薄肉射出成形機のオプションとして、窒素ブースター、シリンダーブースターなどの設備もあります。薄肉射出成形機は、高速充填の要求に応えるため、次のような条件が要求される。

射出圧力は高くなければならない、200MPa以上（一般的な射出成形機の圧力は200MPa以下）、クランプ力は大きい、製品の各平方インチの投影面積にクランプ機構によって提供されるクランプ力は5〜8トンである（従来は3〜5トン）、応答速度は速い、それは射出速度が2200ミリメートル/秒までであることが理解され、応答時間は11ミリ秒などです。

また、クランプ機構は薄肉射出成形マシンはまた、より高い精度とスムーズな動きを要求される。

包装分野では通常、インモールドラベリングプロセスが採用され、射出前に、素早く正確にラベルをキャビティに配置し、成形品を取り出す。

薄肉射出成形プロセスは圧力と速度を制御する必要がある

の充填時間薄肉射出成形そのため、射出成形機を制御するために高解像度のマイクロプロセッサーを使用する必要があります。

薄肉製品の射出成形プロセス全体において、圧力と速度は同時に互いに独立して制御されなければならない。

従来の射出成形機の圧力保持ステージで、速度制御でステージを満たしてから圧力制御に切り替える方法は、もはや適用できない。

薄肉射出成形通常、素早く充填するために高圧を使用しますが、我々は、射出プロセスは、焦げ、閉じ込められたガス、およびその他の問題が発生する可能性があり、プラスチックの熱に敏感で、せん断に敏感な特性に応じて成形温度とスクリューせん断速度およびその他のパラメータを制御する必要があることに注意を払う必要があります。また、金型排気と組み合わせて充填抵抗を減らす必要がある。