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プラスチック射出成形不良の原因と対策

金型が完成し、いざトライの段階になると、毎回のように様々なトラブル
が発生し、その対策に追われてしまいます。

できるなら、成形品設計から金型設計・製作および成形までの全工程の
事前検討で、要求品質の成形品を予定どおりのサイクル、予測どおりの
成形条件で、1 回の成形で得ることができれば理想的なのですが、現実
はなかなか難しいものです。

本解説では、総合的な見地から成形不良対策について考察し、理論的、
具体的にその対策を考えてみたいと思います。

1.ヒケ
(1)現象
 成形物表面の凹み変形。

(2)発生メカニズム
 溶融材料がキャビティ内で冷却され体積収縮をおこす際、その収縮部分
に相当する材料が補充圧入されていないため起る、または冷却時の収縮の
不均一による発生する。

(3)対策
 成形条件;
 ・キャビティ内への材料圧入圧力を増加する
 ・1ショットの材料が供給量不足にならない様適量を供給する
 ・シリンダー温度を下げ、溶融材料冷却固化時の収縮過大を防止する
 ・金型温度を調整し、低すぎ、または高すぎをなくす
 ・冷却不測の場合は、金型温度の低下または冷却時間を延長する
 金型;
 ・ゲート、スプルー、ランナーが細過ぎる場合は広げる
 ・成形物の肉厚の変化のある場合は肉厚部にゲートをつけるようにする

2.バリ
(1)現象
 パーティングに樹脂が流れ込む現象

(2)発生メカニズム
 型締圧が射出圧より低くなり射出のときに金型が開く、またはパーティ
ング部に異物をはさんでいる 

(3)対策
 成形条件;
 ・射出圧力が高い場合は圧力を低くする、または射出速度を下げる
 ・型締力が不足している場合は型締力を増す
 ・材料供給量が多い場合は適正な供給量にする
 ・樹脂温度が高い場合は適当なシリンダー温度とする 

3.ウエルドライン
(1)現象
 成形物表面に生じた成形材料の融着不良現象で、樹脂の合わさり目
に線ができる。ウェルド上に穴(ショートショット)を生じる場合もある

(2)発生メカニズム
 成形材料がキャビティ内を分岐したのち再び合流するとき材料温度が低下
して完全に融合せず融着不良となる 

(3)対策
 成形条件;
 ・射出圧不足の場合は圧力を増す
 ・溶融材料がキャビティ内で冷えすぎる場合は金型温度を高める
 金型;
 ・スプルー、ランナー、ゲートにおける流動抵抗大の場合は
  ①スプルーランナー、ゲートの断面積を大きくする
  ②長さを短くする
  ③表面仕上げを滑らかにする
 ・キャビティ内のガス抜き不良の場合は、金型に充分なガス抜きをつける
  または、清掃しガス抜きを良くする
 ・成形材料のキャビティ内での分流再会合のため起きる場合は、
  ①ゲート位置を変える
  ②キャビティ構造を分流、再会合のないように変える
  ③ゲートから最も遠いウエルドのところに過冷材料の溜り
   (コールドスラッグウエル)を設ける
 材料;
 ・溶融材料のる流動性不良の場合は
  ①シリンダー温度を高める
  ②サイクルを長くする
  ③流れの良い材料に変える
 ・外部潤滑剤、離型剤の使用過多の場合は使用量を調整する

4.ショートショット
(1)現象
 材料不足により不完全形状の成形物を生ずる現象

(2)発生メカニズム
 金型内で成形材料が完全充填されないで冷却固化する

(3)対策 
 成形条件;
 ・供給材料の不足の場合は、原料供給量を適量に保つ
 ・射出圧不足の場合は、圧力を適切に保つ
 ・金型温度の低過ぎの場合は、金型温度を適切に保つ
 ・材料供給不良、ホッパーよりの落下不良をなくす
 ・スクリューへの喰い込み不良の場合シリンダー温度の勾配を適当に保つ
 金型;
 ・スプルー、ランナー、ゲートにおける抵抗大の場合、
  ①スプルー、ランナー、ゲートの断面積を増す
  ②長さを短くする
  ③表面仕上げを滑らかにする
 ・キャビティの流動抵抗大の場合
  ①ゲートの位置を変える
  ②材料の流動が良くなるように形状厚みを変える
 ・ガス抜け不良の場合、適正なガス抜きをつける
 材料;
 ・材料の流動性不良の場合
  ①シリンダー温度を上げる
  ②サイクルを長くする
  ③射出速度を増す
  ④流動性の良い材料にする 

5.クレージング・クラック
(1)現象
 成形品の表面に毛髪状の線にみえる小さい割れまたはひび

(2)発生メカニズム
 成形品の内部応力があるために経時的に発生する
  
(3)対策
 成形条件;
 ・射出圧力の過大による場合は、射出圧力を低下させる
 ・パッキング圧力の過大による場合、パッキング圧力を低下させる
 ・材料供給量の過多の場合、材料供給量を減らす
 ・金型温度の低過ぎの場合、金型温度を上げる
 ・成形物の構造上歪の生成しやすい場合、肉厚の急変およびシャー
  プなエッジをさける
 ・離型剤中の溶剤による場合離型剤の使用中止またはクレージング
  に影響のない離型剤に変える
 金型;
 ・離型不良で、特定箇所に応力が集中する場合、金型構造を変える
  または離型剤を使用する

(つづく)
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