プラスチック射出成形とは何ですか?

射出成形は、効率的で広く使用されているプラ​​スチック成形プロセスです。射出成形機を使用して溶融プラスチック材料を金型に注入し、冷却して固化した後、目的のプラスチック製品が得られます。このプロセスは、複雑な形状の製品の大量生産に特に適しており、プラスチック加工の分野で重要な位置を占めています。射出成形の主な手順には、クランプ、射出、圧力保持、冷却、金型開放、製品の取り出しが含まれます。これらの手順は、射出成形機の正確な制御によって達成され、製品の高品質と精度を保証します。これらの手順を繰り返すことで、射出成形プロセスは、さまざまな業界のニーズを満たすために、大量のプラスチック製品を連続的かつ効率的に生産できます。

射出成形とは何ですか？

一般的なプラスチック成形技術は射出成形です。射出成形では、射出成形機とも呼ばれる射出成形機を使用して、溶融したプラスチック材料（通常は熱可塑性プラスチック）を金型に注入します。プラスチックが固化して冷却されると、目的の結果が得られます。

射出成形プロセスは 6 つの主要なフェーズで構成されます。

• クランプ: 射出中に溶融プラスチックが漏れないようにするために、この段階では金型がしっかりと密閉されます。
• 製品の前面と背面は、金型を構成する 2 つ以上のコンポーネントによって表現されることがよくあります。
• 金型の寸法とプラスチック物質の特性によって締め付け力が決まります。
• 射出成形: 加熱要素を使用して、射出成形機がプラスチック粒子を溶かします。
• 高圧を使用して、溶融プラスチックを固定された金型に注入します。
• 製品の外観と品質に影響を与える 2 つの重要な要素は、射出圧力と射出速度です。
• 保持圧力: 射出成形機は、プラスチック材料が金型に注入された後、一定の圧力を維持します。この圧力は保持圧力と呼ばれます。圧力を維持することで、プラスチックが金型に完全に充填され、冷却に伴う収縮の可能性を補うことができます。
• プラスチックの種類、金型の設計、製品の仕様はすべて、保持時間と圧力に影響します。
• 冷却: 適切な製品形状を作成するために、プラスチックは金型内で冷却され、硬化されます。
• 金型内の冷却水路がこの目的によく使用されますが、ファンやその他の外部冷却装置も役立つ場合があります。
• 製品の性能と寸法の正確さは、冷却速度と均一性によって大きく影響されます。
• 金型を開く: プラスチックが完全に固まった後、金型を開きます。金型と製品への損傷を防ぐために、金型を開く手順では、金型のコンポーネントがスムーズに動くことを保証する必要があります。金型を開いた後、製品は金型の片側 (通常は可動金型側) に留まり、取り出す準備が整います。
• 製品の取り出し: 製品の取り出しにはロボットや人間がよく使用されます。損傷を防ぐために、製品を取り出す前に、製品が完全に金型から出ていることを確認してください。取り出された製品には、バリ取り、トリミングなどの後処理が必要になる場合があります。

射出成形技術では、前述の段階を繰り返すことで、複雑な形状と正確な寸法を持つ膨大な数のプラスチック製品を継続的に作成できます。射出成形は、その高い効率性、高度な自動化、優れた柔軟性により、プラスチック加工業界で重要な位置を占めています。
 

射出成形にはどのようなプラスチックが使用されますか?

射出成形プロセスで使用されるプラスチック材料は多岐にわたり、さまざまな種類があります。次に、一般的な射出成形プラスチック材料とその特性をいくつか示します。

熱可塑性プラスチック:

1. ポリエチレン（PE）：耐熱性、耐薬品性、機械的特性に優れ、プラスチック包装フィルム、ビニール袋、ボトルなどの製造によく使用されます。

2. ポリプロピレン（PP）：優れた機械的性質、耐摩耗性、耐薬品性を備えており、自動車部品、プラスチック容器、家電製品などの分野で広く使用されています。

3. ポリ塩化ビニル（PVC）：電気絶縁性、耐候性、耐溶剤性に優れており、建築材料、電線、ケーブル、水道管などの製造によく使用されます。

4. ポリスチレン（PS）：透明性、機械的強度、電気絶縁性に優れており、プラスチックカップ、おもちゃ、断熱材などの製造によく使用されます。

5. ポリカーボネート（PC）：高強度、高剛性、耐熱性に優れており、ガラスや自動車部品などによく使用されます。

6. ポリアミド (PA): ナイロンとも呼ばれ、優れた機械的特性、耐摩耗性、耐溶剤性を備えており、ギア、ベアリング、その他の部品の製造によく使用されます。

7. アクリル (PMMA): ガラスの優れた代替品となる、強度が高く透明な熱可塑性プラスチックで、建築や照明の用途で透明コンポーネントによく使用されます。

8. アクリロニトリルブタジエンスチレン (ABS): 強度と耐衝撃性に優れたエンジニアリンググレードの熱可塑性プラスチックで、自動車、電子機器などの分野でよく使用されます。

熱硬化性プラスチック:

ポリウレタン（PU）：耐摩耗性、耐油性、耐溶剤性に優れており、車両のサスペンションシステムやシールなどによく使用されます。

さらに、ポリエーテルサルフォン（PES）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）などの他の射出成形材料もあり、それぞれに固有の物理的特性と用途分野があります。

射出成形材料を選択する際には、製品の加工要件と使用環境に基づいて決定する必要があります。たとえば、高い透明性が求められる製品の場合は、PSまたはPMMAを選択できます。また、高い強度と耐熱性が求められる製品の場合は、PCまたはPAを選択できます。同時に、材料コスト、加工性能、環境要件などの要素も考慮する必要があります。

カビの重要性

射出成形プロセスに不可欠なのは金型です。意図したプラスチック製品の外形に一致する内部形状を持つ、適切に設計された中空の金属ブロックを金型と呼びます。射出成形プロセスでは、溶融プラスチックが高圧で金型キャビティに注入されます。プラスチック物質は、金型の冷却と凝固を通じて、最終的に金型キャビティの形状に正確に一致するプラスチック製品を作成します。


射出成形プロセス中にプラスチックが漏れるのを防ぐために、金型は固定金型や可動金型など、メカニズムによって正確に閉じられる多くのコンポーネントで構成されることがよくあります。製品を金型からスムーズに取り外せるようにし、プラスチックの接着性と離型性を最適化するために、金型の表面は特別な処理が施されることがよくあります。

金型の複雑なランナーとゲート機構により、溶融プラスチックが穴に素早く均一に充填されます。製品の品質と製造効率は、ランナーの設計が適切かどうかによって直接影響を受けます。プラスチックが固まる速度と最終製品の品質を調節するために、金型にはさらに、温水、油、ヒーターを使用して加熱または冷却できる温度制御システムが装備されています。

射出成形機は、射出成形プロセス中に金型の開閉を自動的に制御します。プラスチックが完全に固まった後、射出成形機のエジェクタピンが金型のエジェクタプレートを押して、成形品を金型から取り外します。製品が簡単に、かつ損傷なく型から取り外せるようにするには、この手順を正確に制御する必要があります。

射出成形部品とは何ですか?

射出成形プロセスでは、金型内のランナー、ゲート、キャビティが成形品を構成します。溶融したプラスチック樹脂は、ゲートと呼ばれるチャネルによって射出成形機のノズルに接続された金型ランナーを使用して金型に注入されます。溶融したプラスチックは、ランナーと呼ばれるチャネル システムによってゲートから各キャビティに導かれます。プラスチックはキャビティ内で冷却され、硬化して完成品が製造されます。各キャビティは 1 つ以上のアイテムを表します。


ランナーで連結された多数のキャビティを持つ金型は、多くの場合、生産効率を高め、コストを節約することを目的としています。ただし、各キャビティへのランナーの長さが変わると、溶融プラスチックが各穴を満たすのにかかる時間が変わるため、問題が発生する可能性があります。たとえば、近いキャビティではプラスチックが早く固まるため欠陥が生じる可能性があり、遠い穴では十分なプラスチックが時間内に満たされない可能性があります。これにより、さまざまな穴に成形されたときに、アイテムの寸法、外観、または機能にばらつきが生じる可能性があります。

この問題に対処するために、ゲートから各キャビティまでのランナーの長さを同じにするいわゆるバランスランナー設計がよく使用されます。この設計では、溶融プラスチックが各キャビティに同時に入り、均等に充填されるため、すべての成形品の均一性と品質が保証されます。射出成形金型の設計では、バランスの取れたフローチャネル設計を慎重に考慮する必要があり、これは製品の品​​質と製造効率を高めるために不可欠です。

射出成形の例

冷蔵庫のドアスイッチボックス部品の製造を例に、手順とパラメータについて説明します。

材料の選択

材質：ABSプラスチック
ABS プラスチックは、強度、靭性、耐摩耗性、耐熱性に優れており、外観要件の高い部品の製造に適しています。

金型設計

設計ポイント:

生産効率を向上させるための 1 つの金型 4 キャビティ設計。

金型のスムーズな開閉を実現するために、DD でパーティング面が選択されます。

金型はポイントゲート供給と二重分割面構造を採用し、均一な供給と製品品質を保証します。

コア引き機構：片側の大きな長方形の溝は傾斜ガイド柱の外側のコア引きを使用し、反対側の 2 つの小さな正方形の溝は傾斜スライダーの内側のコア引きを使用して、金型構造を簡素化します。

プロセスパラメータ設定

1. 射出温度：ABS プラスチックの特性に応じて、適切な射出温度範囲を設定します。
2. 射出圧力: プラスチック部品の構造と金型設計に応じて適切な射出圧力を選択し、プラスチックが金型キャビティを完全に満たせるようにします。
3. 金型温度: 金型温度を制御して、最良の成形効果と製品品質を実現します。
4. 圧縮圧力（射出圧縮成形の場合）：プラスチックが完全に圧縮されるように、必要に応じて適切な圧縮圧力を設定します。

生産工程

• プラスチックの加熱：射出成形機のホッパーに ABS プラスチック粒子を追加し、加熱装置を介して溶融状態になるまで加熱します。
• 射出: 金型が閉じられた後、射出成形機は溶融した ABS プラスチックをノズルを通して金型のキャビティに注入します。
• 圧力保持: 射出が完了した後、一定の圧力保持圧力を継続的に適用して、プラスチックが金型内に完全に充填されていることを確認し、起こり得る収縮を補正します。
• 冷却と硬化: プラスチックは、金型内の冷却水路またはその他の冷却装置を通じて金型内で冷却され、硬化されます。
• 金型の開放と離型: プラスチックが完全に固化したら、金型を開き、プッシュロッドまたはその他の離型機構を介して成形品を金型から取り出します。

品質管理

製造プロセス全体を通じて、プラスチックの溶融温度、射出圧力と速度、金型温度と冷却時間などのパラメータのチェックを含む厳格な品質管理が行われ、各リンクがプロセス要件を満たしていることを確認します。
成形された製品は目視検査、寸法測定、性能テストが行​​われ、製品の品質が要件を満たしているかどうかが確認されます。

まとめ

上記の射出成形の例から、プラスチック製品の製造における射出成形プロセスの応用がわかります。実際の生産では、特定のプラスチック材料と製品の要件に応じて適切な金型とプロセスパラメータを選択し、最終製品の品質と安定性を確保するために厳格な品質管理を実施する必要があります。