精密射出成形の技術要件

 

精度射出成形一般的に理解されているように、「寸法公差、幾何公差、表面粗さなどの厳しい要件を満たす射出成形製品を指します。{0}」精密な射出成形を実現するには多くの要素が必要ですが、最も重要なのはプラスチック原料、射出金型、射出成形プロセス、射出成形装置（射出成形機）の4要素です。

精密射出成形-プラスチック

精密射出成形に適したプラスチックは、高い機械的強度、優れた寸法安定性、優れた耐クリープ性、幅広い環境適応性などの特性を備えている必要があります。精密射出成形には次の 4 種類のプラスチックが一般的に使用されます。

① POM と炭素繊維（CF）強化 POM またはガラス繊維（GF）強化 POM 。この材料は、優れた耐クリープ性、耐疲労性、耐候性、誘電特性を特徴としており、難燃性も備えています。-潤滑剤を添加すると離型が容易になります。

② PA およびガラス繊維強化 PA66。特長：耐衝撃性、耐摩耗性に強く、流動性が良く、肉厚0.4mmの製品も成形可能です。ガラス繊維強化PA66は耐熱性（融点250度）に優れていますが、吸湿性が欠点です。一般的には成形後に調湿が必要となります。
③ PBT強化ポリエステル。特長：成形サイクルが短い。成形時間の比較は以下の通りです。 PBT POM ～ PA66 以下 PA6 以下。
④PC及びガラス繊維強化PC。特長：耐摩耗性が良く、補強後の剛性が向上、寸法安定性が良く、耐候性が良く、難燃性が良く、成形性が良い。

精密射出成形金型

精密射出成形に使用される金型は、次の特性を備えている必要があります。
①金型精度が高い。

これは主に、金型キャビティの寸法、キャビティの位置、またはパーティング面の精度が要件を満たしているかどうかによって決まります。

② 加工性、剛性が良好です。

金型構造の設計では、高温高圧下での部品の重大な弾性変形を防ぐために、キャビティの数が多すぎてはならず、ベース プレート、サポート プレート、およびキャビティの壁を厚くする必要があります。

③ 製品の離型性が良好です。

金型は、理想的にはキャビティの数が少なく、ランナーの数が少なく短く、通常の金型より表面粗さが高く、脱型が容易である必要があります。

④精密金型用鋼。
高張力合金鋼を選択する必要があります。-キャビティとランナーに使用される材料は厳密な熱処理を受ける必要があり、高硬度（成形部品は約 52 HRC に達する必要がある）、優れた耐摩耗性、および強力な耐食性を備えた材料を選択する必要があります。

精密射出成形機

技術的パラメータの特徴

射出圧力に基づくと、従来の射出成形機は 147 ～ 177 MPa で動作します。精密射出成形機は 216 ～ 243 MPa で動作します。超-高圧-射出成形機は 243 ～ 392 MPa で動作します。精密射出成形機では、次の理由から高圧射出成形機を使用する必要があります。-

精密射出成形機の制御上の特徴

精密射出成形機の油圧（油回路）システム

• ① 油圧システムには圧力比例弁、流量比例弁、サーボ可変ポンプなどの比例部品を使用する必要があります。
• ② 直圧クランプ機構では、クランプ部と射出部の油圧回路を分離する必要があります。{0}
• ③ 精密射出成形機の高速化により、油圧システムの応答速度を高める必要があります。
• ④ 精密射出成形機の油圧システムは、機械、電気、油圧、計装システムの統合エンジニアリングを完全に体現する必要があります。

精密射出成形機の構造的特徴

① 精密射出成形機は射出圧力が高いため、クランプシステムの剛性が重要であり、可動プラテンと固定プラテンの平行度は0.05～0.08mmの範囲に管理する必要があります。
② 低圧金型は保護する必要があり、型締力の大きさは金型の変形の程度に影響を及ぼし、最終的には成形品の寸法公差に影響を与えるため、型締力の精度を厳密に管理する必要があります。
③ 型の開閉速度は速く、一般的には 60 mm/s 程度です。

 

④ 可塑化コンポーネント: スクリュー、スクリューヘッド、逆止めリング、およびバレルは、強力な可塑化能力、良好な均質化、および高い射出効率を提供する構造形式を採用する必要があります。スクリューの駆動トルクは大きく、無段階の速度調整が可能である必要があります。これに基づいて、図に示すように、精密射出成形機はモジュール式ユニットを利用して、さまざまな精密プラスチック部品の生産ニーズに適応することがよくあります。

どのような精密射出成形機であっても、最終的には成形品の寸法再現性や品質再現性を安定して管理できることが求められます。

精密射出成形機の大手メーカー

精密射出成形機開発の分野では、クラウスマッフェイ、デマーグ、アルブルグなどのドイツ企業をはじめ、日成、JSW、住友重機械工業などの日本企業も現在世界の先進レベルを代表するトップメーカーです。中でもドイツのアルブルグ社が発売した精密射出成形機は、型締機構をボックス型とすることで型締精度を大幅に向上させています。{1}

精密射出成形プラスチック部品の収縮の問題。

プラスチック成形品の収縮に影響を与える要因は、熱収縮、相転移収縮、配向収縮、圧縮収縮の 4 つです。

①熱収縮率：熱収縮は、成形材料および金型材料に固有の熱物理的特性です。金型温度が高くなると製品温度も高くなり、実際の収縮が大きくなります。したがって、精密射出成形では金型温度が高くなりすぎないように注意してください。
②相転移収縮：結晶性樹脂では、配向過程で高分子の結晶化が起こり、比体積の減少による収縮が起こります。これを相転移収縮といいます。金型温度が高くなると、結晶化度が高くなり、収縮が大きくなります。しかしその一方で、結晶化度が増加すると製品の密度が増加し、線膨張係数が減少するため、収縮が減少します。したがって、実際の収縮率はこれら 2 つの要素の複合効果によって決まります。
③ 延伸収縮率：流れ方向に分子鎖が強制的に伸びるため、高分子は冷却中に反り返って回復する傾向があり、その結果、配向方向に収縮が生じます。{0}}分子配向度は射出圧力、射出速度、樹脂温度、金型温度に関係しますが、主に射出速度に関係します。
④圧縮収縮率：ほとんどのプラスチックは圧縮可能です。つまり、高圧下では比容積が大幅に変化します。常温では、射出圧力を高めると成形品の比容積が減少し、密度が増加し、線膨張係数が減少し、収縮が大幅に減少します。圧縮性に応じて成形材料に弾性回復効果があり、製品の収縮を低減します。