射出成形は、プラスチック製品の製造に広く使用されている製造工程である。この工程では、冷却時間が生産サイクルの大部分を占めることが多く、最大で60～70%にもなります。従って、冷却時間を最小化し、生産効率を向上させ、生産コストを最小化することが非常に重要になります。本稿では、射出成形における冷却時間を短縮するためのさまざまな技術や方法について述べる。

冷却時間の重要性を理解する

射出成形の工程では、プラスチック材料を溶かし、金型に注入する。射出後、材料が金型内で固まり、最終的な形や大きさになるように冷却工程を経なければならない。冷却時間は、製造される製品の品質に影響を与えるだけでなく、生産工程やサイクルの効率部分にも直接影響を与える。したがって、冷却時間を短縮することは、製品の品質を向上させるための重要な目標である。 射出成形プロセス.

冷却プロセスには主に2つの段階がある：材料を液体状態からガラス転移状態まで冷却する過程と、ガラス転移状態から完全に結晶化した状態まで冷却する過程である。プラスチックは高温での比熱容量が大きいため、熱を逃がすのに時間がかかる。第二段階はより短いですが、製品の寸法安定性と内部応力分布に大きく影響します。

射出成形における一般的な冷却方法

水冷

水冷は、射出成形機で使用される最も一般的な冷却方法です。通常、金型や射出成形機の冷却チャンネルに水を循環させます。

利点がある：

1.効果的な冷却：これは、水が非常に優れた熱媒体であることが広く知られており、安定した冷却を提供するからである。

2.制御可能なプロセス：水の流量と温度を制御できるため、冷却プロセスを厳密に制御できる。

3.低コスト：水は比較的安価であるため、水冷を選択することは懐に優しい。

デメリット

1.細菌の繁殖：熱湯は細菌を繁殖させるため、使用前に消毒する必要がある。

2.循環システムが必要水循環システムの導入もシステム投資の追加コストとなる。

3.水による汚れ：水を利用することもできるが、その過程で品物を汚してしまうため、常に洗う必要がある。

空冷

空冷は、ファンを使って冷却風を金型に直接送り込む。 射出成形 マシンを動かし、熱風を排気する。

利点がある：

1.循環ポンプが不要：暖房システムにとって高価な設備投資である水循環ポンプを節約できる。

2.バクテリアの繁殖がない：水を使用しないため、細菌が繁殖する心配がありません。

3.長距離冷却：空冷距離を長くすることができ、水冷が困難な機器に適しています。

デメリット

1.水冷より効率が悪い：空気は水ほど素早く熱を伝えられないため、熱媒体としては水ほど効率的ではありません。

2.制御できない温度：ファンの風温を正確に調整できない。

オイル冷却

油冷は、熱を除去するために油冷システムを使用する特殊な冷却方法である。

利点がある：

1.効果的な冷却：オイルは高い熱伝導率を持ち、安定した冷却効果を提供します。

2.省スペース：油冷システムは、水循環システムに比べて占有スペースが小さい。

3.制御可能な温度：油の温度を制御することができ、制御された冷却プロセスを保証します。

デメリット

1.コストが高い：オイルは貴重な化学物質であるため、冷却オプションとしては高価になる。

2.メンテナンスの課題：オイルは定期的な交換とメンテナンスが必要であり、面倒である。

冷却時間に影響する要因

素材の選択

1.熱伝導率： 様々な種類の材料の熱伝導率には大きな違いがある。つまり、熱伝導率の高い材料（例えば金属を充填したプラスチック）は、熱伝導率の低い材料（例えばエンジニアリングプラスチックの一部）よりも速く冷えるということです。

2.結晶化度： 半結晶性ポリマー（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）は、結晶構造の形成に時間がかかるため、非結晶性ポリマー（ポリスチレン、ポリカーボネートなど）よりも冷却に時間がかかる。

3.比熱容量： 比熱容量の高い材料は、同じ温度まで冷却するのに多くのエネルギーを必要とするため、冷却時間が長くなる。

金型の側面

1.冷却システムの設計： 部品が冷却されるまでの時間を最短にするためには、優れた設計の冷却システムを持つことが重要である。中でも、冷却流路のレイアウト、直径、長さは、液体の冷却能力に直接影響します。

2.型の材料： 金型材料の熱伝導率は冷却時間に影響する。銅合金の金型は熱伝導率が高いため、鋼鉄の金型に比べて冷却時間が短くなります。

3.金型表面処理： 冷却時間は、金型の表面特性にも関係する。表面が粗く、コーティングが厚いと冷却速度が遅くなり、表面が滑らかで熱伝導性の高いコーティングを施せば冷却効率が向上する。

4.金型水路レイアウト： その過程で 射出成形金型 水路の設計では、製品構造に問題を引き起こす可能性のあるあらゆる要因を分析する必要がある。そのためには、さまざまな循環水路設計を提案する必要があるかもしれない。金型の水路は、できるだけ直進性のある水路を選び、冷却井戸やコーナーを多く含む設計を最小限にし、死水を最小限にする必要があります。金型設計の段階で、冷却水路のレイアウトを合理的に配置し、冷却効果を確保することができる。

5.金型温度： これは、金型キャビティ上の水の入口と出口の点の実温度を計算することによって確立される。複数の領域間の熱変動と設定温度との熱変動が±5℃の範囲に調節できれば、基本的な冷却は満足のいくものである。

6.射出成形金型の日常メンテナンス： 金型表面に油や汚れが付着していると、一般的に冷却効率が低下する。キャビティ表面を定期的に清掃し、金型水路を洗浄機で清掃する必要がある。通常の運転作業中、特に現地始動時の日常点検では、冷却水の流れの監視にもっと注意を払う必要があり、様々な異常には適時の対処が必要である。

処理パラメーター

1.金型温度： 金型温度が高いほど冷却時間は長くなる。金型温度を下げると冷却時間を短縮できる。

2.射出温度と射出圧力： 射出温度と圧力が上昇すると金型内の熱は上昇し、冷却時間が長くなります。これらのパラメーターを調整することで、熱の上昇を抑えることができます。

3.射出速度： 射出速度が速いほど、せん断熱が多く発生するため、冷却時間が長くなる。冷却時間を短縮するためにオペレーターができる対策の一つは、射出速度を下げることである。

環境要因

1.周囲温度と湿度： 冷却プロセスは、生産エリア内の温度と湿度レベルに影響される。温度と湿度が高いと冷却時間は長くなり、低いと短くなる。

2.冷却媒体の温度と流量： 温度と流量の速度もシステムの冷却に影響する。冷却媒体の温度を下げ、流量を上げることで冷却速度を向上させることも可能です。

冷却時間を短縮する方法

材料選択の最適化

熱伝導率の高い材料を選ぶと、添加剤を加えたプラスチックにすることができる。熱伝導率を高めるには、次のような方法がある：例えば、粉末可塑剤のアルミニウム粉末や銅粉末をベースにした添加剤などである。

金型設計の改善

1.冷却チャンネル設計の最適化： 金型表面を均一に冷却するために、冷却流路を正しく設計する。また、スパイラル冷却チャンネルやマルチサーキット冷却システムを使用する方法もあります。

2.高効率の冷却媒体を使用する： 冷却は、水以外のオイルや冷却ガスなど、冷却能力の高い媒体で行うことができる。

3.金型材料を選択する： 鋼鉄よりも熱伝導率の高い材料を利用する。このような材料には、銅やアルミニウムを含む合金がある。

4.金型表面処理： 熱伝導性を向上させるために、金型表面に熱伝導性コーティングやメッキを施す必要がある。

5.バランス冷却設計： 金型設計を最適化することで、プラスチック製品のすべての部分が均一に冷却され、内部応力や変形が防止される。

処理パラメータの調整

1.金型温度を下げる： 冷却水システム、冷風システム、冷却スプレーなど、金型の温度を下げる冷却装置を使うこともできる。

2.射出温度と射出圧力の最適化： 射出の温度と圧力を最適化し、製品の品質に影響を与えることなく、熱の蓄積を制御する。

3.射出速度の制御： 過剰なせん断発熱を防ぐために射出速度を調整し、冷却時間を短縮する。

4.保持時間を延長する： 加圧下での保持時間を長くすることで、冷却効果を高めることができる。

補助冷却技術の使用

1.パルス冷却技術： 冷却媒体の冷却速度もプロセスの効率に影響する可能性があるため、冷却流量と媒体温度を定期的に変更することを推奨する。

2.可変周波数冷却技術： 金型温度の変化に応じて、冷却媒体の流量と温度を分析し、必要な調整を行う。

3.金型表面処理： 金型の熱伝導を最適化するために、熱伝導性コーティングや熱伝導性メッキ層を使用することもできる。

コンピュータ・シミュレーション技術の活用

1.数値流体力学（CFD）シミュレーション： シミュレーションソフトを使用して、さまざまな冷却水レイアウトを試し、金型冷却流路内の流体の対流を研究し、最適な設計を実現する。

2.金型温度場の分析： 成形中の温度変化を分析し、冷却に時間がかかる部分をチェックし、それに応じて調整を行う。

3.射出工程シミュレーション： 射出成形の冷却時間を短縮する他のパラメータを見つけるために、射出プロセスを開発するためにシミュレーションソフトウェアを使用してください。

結論

冷却時間は、最終製品の品質、必要なサイクル時間、工程の生産性を決定するため、射出成形の最も重要なパラメータの1つです。射出成形の冷却時間を短縮するには、肉厚、適切な冷却時間の維持、適切な冷却温度、十分な冷却時間の確保、効率的な金型冷却技術の導入などの要素を考慮することが極めて重要です。 射出成形 サイクルタイムに影響する。したがって、冷却時間を短縮するためには、材料の選択、金型の設計、プロセスパラメーター、補助冷却技術の適用など、適用できるいくつかのアプローチがある。時間をかけて開発される新しい技術や材料は、将来的に切削時間をさらに短縮する可能性を高めるだろう。