射出成形とは？

射出成形とは、原料プラスチックを溶融させ、金型に送り込むことで精密な成形部品を製造するプロセスです。射出成形金型の主要構成要素は、ホッパー、バレル、往復運動するスクリューです。射出成形に先立ち、原料プラスチックは着色顔料と強化添加剤と混合されます。

射出成形部品の特性

射出成形は、プラスチック部品を製造するプロセスです。熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、またはエラストマーを使用して部品を製造します。使用される材料の種類は非常に多く、数万種類ものポリマーが含まれます。これらのポリマーは、他の材料や合金と混合することで、幅広い特性を持つ製品を生み出すことができます。設計者は、完成品に求められる特性と機能に基づいて、用途に適した材料を選択します。金型設計の過程では、材料によって必要な成形条件が異なるため、金型材料を慎重に選択する必要があります。
射出成形では、温度とひずみレベルに厳密な許容誤差が求められます。最大ひずみレベルは約0.15%です。これらのパラメータは、射出成形プロジェクトの要件に合わせて調整可能です。金型インサートのひずみと温度をリアルタイムで測定することで、製品の品質を容易に確認できます。
射出成形は、ポリマーの層流で知られています。しかし、成形キャビティ内では、左右の温度差が生じる可能性があります。これは図4に示されています。この成形品には、せん断応力の高い領域と低い領域があり、せん断応力の高い領域は成形品の底面に流れ、せん断応力の低い領域は上面に流れます。
射出成形は、小さな部品から自動車のボディパネル全体まで、さまざまな種類のプラスチック部品の製造に使用されます。これらの部品は、玩具用のポリプロピレンや家電製品用のABS樹脂など、さまざまな材料で作ることができます。また、アルミニウムや鋼鉄などの金属で作ることも可能です。
プラスチック部品の融点は、プロジェクトの仕様に適合している必要があります。金型は、必要な部品を製造できる十分な大きさでなければなりません。これにより、不均一な収縮が製品の寸法精度に与える影響を最小限に抑えることができます。金型は、温度だけでなく、材料の特性も考慮して設計する必要があります。

工具製作

射出成形部品は金型を用いて製造されます。この工程は複雑であり、適切な適合性と機能性を確保するためにカスタマイズが必要です。金型の主要構成要素はベースであり、キャビティ、エジェクタ、冷却ラインが配置されています。これらの構成要素のサイズと位置は、高品質な部品の製造に不可欠です。ベントのサイズが不適切だと、成形工程中に部品内部に空気が混入する可能性があります。これにより、気泡、焼け跡、そして部品の品質低下につながる恐れがあります。
金型製作に使用される材料は通常、H-13工具鋼です。この鋼は伸び率が低いため、射出成形部品に適しています。射出成形部品の金型製作に使用される材料は、一般的に降伏強度が高いです。射出成形金型に使用される材料は、通常、420ステンレス鋼またはH-13工具鋼です。これらの材料は、ほとんどの射出成形プロセスに適しており、鍛造部品やMIM部品と比較して同等の降伏強度を有しています。
金型製作においてもう一つ重要な要素は、金型の設計です。抜き勾配を設けることで、射出成形が容易になり、コスト削減にもつながります。高さのある形状を設計する場合は、抜き勾配を5度に設定することが推奨されます。抜き勾配を適切に選択することは、射出成形後にプラスチック部品に気泡が入らないようにするために不可欠です。
射出成形金型のコストは、射出成形部品のコストの最大15%を占める場合があります。金型材料と設計の革新により、金型製作はより効率的かつ費用対効果の高いものになります。

射出成形部品の表面仕上げ

射出成形部品の表面仕上げは、部品の外観と性能に様々な影響を与えます。材料によって適した表面仕上げの種類は異なり、滑らかで光沢のある仕上げに適したプラスチックもあれば、そうでないプラスチックもあります。表面仕上げの種類は、射出速度や溶融温度など、いくつかの要因によっても左右されます。射出速度を速くすると、ウェルドラインの目立ちが軽減され、部品全体の見た目が向上するため、プラスチックの表面仕上げの品質が向上します。
滑らかなプラスチック表面仕上げを求める企業の中には、部品に高いレベルの粗さを要求するところもあります。一方、より粗い表面仕上げを好む企業もありますが、どちらの選択肢にもそれぞれ利点があります。どの表面仕上げを選ぶかは、部品の用途や使用目的によって異なります。例えば、装飾部品には光沢のあるプラスチック仕上げが好まれる一方、耐久性とコスト効率が求められる機械部品には、より粗い仕上げの方が適している場合があります。
射出成形部品の表面仕上げは、用途に合わせてカスタマイズされることがよくあります。例えば、摩擦力を高める必要がある部品は、粗い表面仕上げが求められます。このような部品には、所望の質感を得るためにサンドブラスト処理が必要となる場合があります。その他にも、プラスチックの質感を制御するために様々な加工方法が用いられます。
表面仕上げの種類は、使用する材料だけでなく、部品の設計や形状によっても異なります。使用する材料の種類、添加剤、温度も表面仕上げに影響を与えます。また、設計プロセスの初期段階で表面仕上げについて検討することが重要です。

精度向上のための二次手術の重要性

射出成形部品のほとんどは二次加工を必要としませんが、一部の部品では二次加工が必要となります。部品の表面仕上げは、その機能や必要な二次加工の種類を左右します。部品の機能によっては、滑らかな表面や凹凸のある表面が適切な場合があります。また、接着剤を塗布する前に表面処理が必要な部品もあるため、正確な表面仕上げが大きな違いを生むことがあります。望ましい仕上げを実現するには、射出成形業者は様々な材料の成形経験が必要です。また、金型の流れをシミュレーションする方法も知っている必要があります。さらに、経験豊富な成形業者は、材料を混合して望ましい色を実現する方法を知っており、二次塗装工程を不要にすることができます。
射出成形は、高い精度と正確さが求められる複雑なプロセスです。溶融プラスチックの最適な温度はもちろん、金型自体も適切に選択する必要があります。金型は、プラスチックの適切な流れを考慮して設計されなければなりません。さらに、成形品の設計に最適な熱可塑性樹脂材料で作られている必要があります。最後に、成形品が固まるまで適切な時間を確保してから射出する必要があります。これらの問題の多くは、成形品の設計に合わせてカスタマイズされた特殊な金型を使用することで解決できます。
射出成形は、複雑な部品を低コストで製造できる可能性を提供する。また、複雑な形状や複数の機能を持つ部品の製造も可能にする。

editor by CX 2023-06-12