射出成形プロセスには主に、可塑化、型締め、高圧型締め、{0}}注射図 1-8 に示すように、圧力保持、冷却と成形、金型の開口と製品の取り出しが行われます。図 1-9 に示すように、上記のプロセスが周期的に繰り返され、射出成形生産が継続的に行われます。
上記のプロセスの主な手順は次のとおりです。
プラスチックの可塑化（溶融）
可塑化とは、成形前の準備プロセスを指し、その主な要件は次のとおりです。 プラスチックを安定した温度に加熱する。温度と成分は均一であり、指定された時間内に十分な量の溶融物を提供できなければなりません。プラスチックは最低温度で管理する必要があります。
スクリューが予備可塑化状態にあるとき、前後に回転した後、プラスチック材料がスクリューの後部から徐々に絞り出され、この蓄積がスクリュー前方の空間に集まり、溶融物が形成され、逆止弁に圧力を加えます。この圧力を背圧といいます。スクリュー回転中は、適切な作動圧力または圧縮力を受けて逆回転し、測定されたスクリュー制御ストロークが停止するまで回転が続きます。このプロセスは、計量または定量化と呼ばれます。
異なる熱履歴経路によって引き起こされる異なる可塑化度により、材料には 3 つの凝集状態もあります。固体の自然凝集状態、粘性流動と半固体の状態、および溶融状態です。スクリューに応じて固体搬送部、圧縮部、計量部に分かれます。材料は、供給プロセス中に伝導による熱の吸収と伝達を受けます。この段階では、スクリューの主な効果は搬送作用です。材料の熱は主にバレルの加熱とスクリューの回転によって発生する熱によって発生するため、成形サイクルを短縮し、スクリュー速度を上げて品質を向上させることができます。
金型キャビティの充填
プラスチックが加熱、加圧、可塑化されて射出成形機のバレル内に流入した後、スクリューは射出システムを通じて溶融物を金型キャビティに射出します。このプロセスは金型充填と呼ばれます。
充填プロセスは、流動段階、圧力保持段階、金型キャビティ開口の 3 つの段階に分かれています。金型の充填が開始されると、金型キャビティが開いてから充填率が約 95% に達するまでの時間がかかります。その後、完成した際に充填時にトラブルが発生し、生産効率が低下する可能性があります。しかし、実際には成形条件が適切でないと不良が発生する場合があります。
① 速度が速すぎる、剪断減粘が早すぎる。プラスチックが剪断され、急速な使用により変化すると、バレル底の状態では管状の形状で存在します。液の流動抵抗が低いため、付着の影響により局所粘度が上昇し、溶融度や温度が変化する場合があります。したがって、流量制御段階では、キャビティ内の比較的低い圧力下で充填が行われます。さらに、流量制御段階では、-の高速充填により、予想される明るい領域での溶湯の切断抵抗が大幅に低下しますが、冷却作用の効果は不明瞭で、冷却の利用率は不明です。これが、高速使用を選択する場合の欠点です。-
② 速度が遅すぎると熱が不足し、速度制御が不十分になります。速度が遅すぎるとバレルの粘着力が大きくなり、流動抵抗が大きくなり、流動圧力が大きくなります。溶融プラスチックと金型の間の接触時間が長いため、流れが遅くなり、熱放散が速くなり不十分に見えます。熱放散が激しくなり、凍結層として現れます。また、複数層の粘性流動層の接着と相まって、凝固層が厚くなり、粘性層抵抗と流動抵抗がさらに増加します。
圧力保持
保圧ステージの目的は、スクリューによって溶融プラスチックに継続的に圧力を加え、溶融物を圧縮し、プラスチックの密度を高めて収縮を補うことです。保圧段階では、金型キャビティがすでに溶融プラスチックで満たされているため、背圧が高くなります。この圧縮プロセス中、射出成形機のスクリューはゆっくりとわずかしか前進できず、プラスチックの流速も比較的遅いです。この流れを保圧流れといいます。溶融プラスチックは保圧段階で金型キャビティ壁による冷却により急速に固化するため、溶融粘度も急速に増加し、金型キャビティ内に大きな抵抗が生じます。保圧の後半段階では、溶融プラスチックの密度が増加し続け、プラスチック部品が徐々に形を整えていきます。保持圧力段階は、ゲートが固化して密閉されるまで続き、その時点で金型キャビティの圧力が最高値に達します。
保圧段階では、比較的高い圧力により、プラスチックは部分的に圧縮可能な特性を示します。圧力が高い領域では、プラスチックの密度が高くなります。圧力が低い領域では、プラスチックの多孔性が高くなり、密度が低くなります。したがって、密度分布は場所や時間によって変化します。保圧プロセス中、プラスチックの流量は非常に低くなり、流れは支配的な役割を果たしなくなります。圧力は保圧プロセスに影響を与える主な要因になります。保圧プロセス中、プラスチックが金型キャビティに充填され、徐々に凝固する溶融物が圧力を伝達する媒体として機能します。金型キャビティ内の圧力はプラスチックを介して金型キャビティ壁の表面に伝わり、金型が開く傾向があるため、金型をクランプするには十分なクランプ力が必要です。通常の状況では、膨張力により金型がわずかに開き、金型の通気が促進されます。ただし、膨張力が大きすぎると、バリやオーバーフローが発生したり、金型が開いたりする可能性があります。したがって、射出成形機を選択する際には、正の膨張を防ぎ、効果的に圧力を保持するために、十分に大きな型締力を備えた射出成形機を選択する必要があります。
冷却と成形
射出成形金型では、冷却システムの設計が非常に重要です。これは、プラスチック成形品が一定の剛性まで冷却固化されて初めて、脱型後の外力による変形を防ぐことができるためです。冷却時間は成形サイクル全体の約 70%～80% を占めるため、適切に設計された冷却システムにより、成形時間を大幅に短縮し、射出成形の生産性を向上させ、コストを削減できます。{4}冷却システムの設計が適切でないと、成形時間が長くなり、コストが増加します。不均一な冷却は、プラスチック製品の反りや変形をさらに引き起こす可能性があります。
実験によると、金型に入る溶湯からの熱は、およそ 2 つの部分に分けて放散されます。熱の 5% は放射と対流によって大気中に伝達され、残りの 95% は溶湯から金型に伝導されます。金型内では、冷却水パイプにより、熱は金型キャビティ内のプラスチックから熱伝導によって冷却水パイプに伝達され、熱対流によって冷媒によって運び去られます。冷却水によって持ち去られなかった少量の熱は、外部環境と接触して空気中に放散されるまで、金型内に伝導し続けます。
射出成形サイクルは、型閉時間、溶融樹脂充填時間、保圧時間、冷却時間、および脱型時間で構成されます。冷却時間が最も大きな割合を占め、約 70% ～ 80% になります。したがって、冷却時間はプラスチック製品の成形サイクル長や生産量に直接影響します。脱型段階では、残留応力による緩和や、脱型力による反りや変形を防ぐために、プラスチック製品の温度を熱変形温度以下に冷却する必要があります。
プラスチック部品の脱型
プラスチック部品の脱型は、射出成形サイクルの最後のステップです。つまり、プラスチック部品を金型から手動または機械的に取り外します。プラスチック部品は冷間硬化されていますが、離型は依然として品質に大きな影響を与えます。-不適切な脱型方法を使用すると、脱型中にプラスチック部品に不均一な応力がかかり、取り出し時に反り、変形、その他の欠陥が発生する可能性があります。脱型方法には主に、エジェクターピン脱型とストリッパープレート脱型の 2 つがあります。金型を設計する際には、プラスチック部品の品質を確保するために、製品の構造的特性に基づいて適切な脱型方法を選択する必要があります。