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射出成形の用語 用語集

【射出成形】反り(そり)の不良原因と改善対策

射出成形の反り(warpage)不良とは、冷却プロセスのある要件を原因として、成形品の形状が不良変形してしまうことです。金型の反りにより、成形品が折り曲げられたり、曲がったり、ねじれたりするなどの不良が発生することがあります。

成形品の反り(warpage)の原因を特定するには、以下のことをおさえる必要があります。

  • パーツの反り(warpage)具合
  • 反り(warpage)が発生しやすい方向
  • パーツの勘合に対する反り(warpage)の影響

射出成形の反り(warpage)の不良原因に関しては、3つの主な原因要素があります。冷却速度、キャビティ圧力、および充填速度です。ただし、成形の不良問題を引き起こす可能性のある要因はそれら以外にも複数あります。

以下では、一般的なモールドの反りの不良問題とその解決・改善策についてご説明します。

射出圧力または時間が不十分なことによる反り不良

反り不良原因

射出圧力が不十分な場合、金型が適切に充填される前にプラスチック材料が冷却されて固化します。

また金型射出保持時間が不十分な場合、保圧プロセスは最小化されます。

不十分な金型射出圧力もしくは保持時間が発生した場合、分子の動きは冷却プロセス中に制御されずに動き回ることができます。これにより、成形品の冷却速度が異なり、金型の反り不良が発生します。

反り改善対策

金型射出圧力または保持時間を増やします。

滞留時間が不十分なことによる反り不良

反り不良原因

滞留時間は、樹脂がバレル内で熱にさらされている時間です。滞留時間が不十分な場合、分子は材料全体に均一に熱を吸収しません。加熱されていない材料は硬くなり、金型が適切に閉じる前に冷却されます。これにより、冷却プロセス中に異なる速度で分子が収縮し、金型の反り不良が発生します。

反り改善対策

サイクル中の冷却プロセスに時間を追加して、滞留時間を増やします。これにより、材料が適切な滞留時間を確保し、金型の反り不良がなくなります。

バレル温度が低すぎて反り不良が発生する

反り不良原因

バレル温度が低すぎる場合、樹脂は適切な流動温度まで加熱できません。樹脂が適切な流動温度になく、金型に押し込まれると、分子が適切に充填される前に固化します。これにより、分子がさまざまな速度で収縮し、反り不具合が発生します。

反り改善対策

バレルの温度を上げます。材料の溶融温度がショットサイズ全体で均一であることを確認します。

金型温度が低すぎることで発生する反り不良

反り不良原因

金型温度が不十分な場合、分子は保圧前に固化し、速度が異なってしまい、金型での反り不具合が発生します。

反り改善対策

樹脂ペレット原料の推奨条件に基づいて金型温度を上げ、それに応じて調整します。プロセスを安定させるために、オペレーターは10度の変更ごとに10サイクルを試す必要があります。

金型温度の不均一による反り不良

反り不良原因

金型温度が不均一になると、分子が不均一な速度で冷却および収縮し、金型の反り不良が発生します。

反り改善対策

溶融樹脂と接触している金型表面温度を確認します。高温計を使用して、10度を超える温度差があるかどうかを確認します。金型の半分を含む任意の2点間の温度差が10度を超えると、収縮率に差が生じ、金型の反り不良が発生します。

ノズル温度が低すぎることによる反り不良

反り不良原因

ノズルはバレルから金型への最後の移行ポイントであるため、分析が不可欠です。ノズルが冷たすぎると、樹脂の移動時間が遅くなり、分子が適切に充填されなくなります。分子が均一にパックされない場合、それらは異なる速度で収縮し、反りの不良を引き起こします。

反り改善対策

最初に、ノズルが樹脂用に設計されているものかどうか、オペレーターはノズルの設計が流量を妨げないことを確認する必要があります。流動と樹脂に適切なノズルが使用されている場合、オペレーターは金型の反りが解決するまでノズル温度を10度調整する必要があります。

不適切な流量による反り不良

反り不良原因

樹脂メーカーは、一連の標準的な流量に対して特定の配合を提供しています。これらの標準流量をガイドとして使用して、オペレーターは、薄肉製品にはイージーフロー材料を、厚肉製品にはより硬い材料を選択する必要があります。固い流動は金型の物理的性質を改善するため、オペレーターは薄肉または厚肉製品に可能な限り最も硬い材料を使用する必要があります。ただし、素材が硬いほど、押すのが難しくなります。材料を押し込むのが難しいと、完全なパッキングが行われる前に材料が固化することがあります。これにより、分子の収縮率が変化し、射出成形の反り不良が発生します。

反り改善対策

オペレーターは樹脂サプライヤーと協力して、反りを引き起こさずに最も固い流量を持つ材料を決定する必要があります。

一貫性のないプロセスサイクルによる反り不良

反り不良原因

オペレーターがゲートを開くのが早すぎて、材料が適切で均一な冷却時間になる前に製品が排出される場合、オペレーターはプロセスサイクルを短縮していることになります。プロセスサイクルに一貫性がないと、収縮率が制御できなくなり、金型の反り不良が発生します。

反り改善対策

オペレーターは自動プロセスサイクルを使用し、緊急事態が発生した場合にのみ干渉する必要があります。最も重要なのは、一貫したプロセスサイクルを維持することの重要性について、すべての従業員に指示することです。

ゲートサイズが不十分なことによる反り不良

反り不良原因

ゲートサイズが不適切な場合、溶融樹脂が通過しようとするときに、溶融樹脂の流量が制限されます。ゲートサイズが小さすぎると、プラスチックの充填速度が遅くなり、充填までの圧力損失が大きくなる可能性があります。この制限は、分子に物理的なストレスを引き起こす可能性があります。この応力は射出後に解放され、金型の反り不良が発生します。

反り改善対策

金型ゲートのサイズと形状は、樹脂サプライヤーのデータに基づいて最適化する必要があります。通常、金型の反り不具合の最適な解決策は、ゲートサイズを可能な限り大きくすることです。

ゲートの場所による反り不良

反り不良原因

ゲートサイズの他に、ゲート位置も金型の反り不具合の一因となります。ゲート位置が成形品形状の薄い領域にあり、最後に充填するポイントが非常に厚い領域である場合、充填速度が薄い肉厚から厚い肉厚に変化し、圧力降下が非常に大きくなります。この大きな圧力損失により、充填が不十分/不十分になる場合があります。

反り改善対策

ゲート位置を移動して、完成品に必要な機械部品の特性を実現するために、金型の再設計が必要になる場合があります。

圧力損失を減らし、成形応力を減らすために、追加のゲートを追加する必要がある場合があります。

射出均一性の欠如による反り不良

反り不良原因

金型の突き出しシステムとプレスが定期的に検査および調整されていない場合、それらが正しく動作せず、不均一な突き出し力または部品の垂直方向の不正確さが生じる可能性があります。これらの誤動作は、金型が突出に抵抗しようとするときに金型に応力を引き起こす可能性があります。応力は、突出と冷却が行われた後に金型の反りを引き起こします。

反り改善対策

オペレーターは、排出システムとプレスの定期的な検査と調整を確認する必要があります。部品が適切に潤滑され、滑りをなくすために、すべての調整装置をロックする必要があります。

ガラス繊維の繊維配向による反り不良

反り不良原因

ガラス繊維などの強化繊維入りの樹脂いわゆるFRPは、樹脂の流れ方でその強化繊維向きが定まります。
通常、樹脂が流れる方向に繊維が配向することが多く、強化繊維の配向と垂直な方向では、収縮は大きくな一方、その配合と垂直にならない方向では収縮が小さくなり、それら繊維配向による収縮の異方性が原因で反り不良が発生します。

反り改善対策

ゲート位置の変更またはゲート点数の増減などの調整を行い、繊維の配向をランダムにさせることで、異方性収縮を制御します。

製品の形状による反り不良

反り不良原因

製品の形状も金型の反りの原因となる問題である可能性があります。成形品形状により、充填パターンの多くの組み合わせが生じ、キャビティ全体で塑性収縮が異なる場合があります。形状に一貫性のない収縮率が発生している場合、特に薄肉ストックと厚肉ストックの領域で高レベルの圧力損失がある場合は、反りが発生する可能性があります。

反り改善対策

エンジニアリンググレードの樹脂を専門とするカスタムプラスチック射出成形業者に相談して、最適な解決策を見つけてください。

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