プラスチック金型射出成形部品の曲げ変形の原因は何ですか？

作成日 01.13

通常、プラスチック射出成形品には反りや変形が見られますが、その原因は何でしょうか？まだ困惑していませんか？製品構造の問題なのか、金型なのか、それとも材料の問題なのでしょうか？次に、プラスチック射出成形品の変形の一般的な根本原因と解決策を一緒に分析しましょう。

成形収縮による変形は、主に方向による収縮率の違いや肉厚のばらつきに起因します。そのため、金型温度の上昇、溶融温度の上昇、射出圧力の低減、ゲート部の流動条件の改善は、いずれも方向による収縮率の違いを低減させることができます。しかし、成形条件の変更だけでは修正が困難な場合が多く、そのような場合は、長尺棒状部品の成形時に一端から射出するなど、ゲートの位置や数を変更する必要があります。冷却水路の配置を変更する必要がある場合もあります。長尺薄肉シート状部品は変形しやすく、場合によっては、反り上がった側の裏面に補強リブを追加するなど、部品の局所的な設計を変更する必要があります。冷却補助具を使用してこの変形を修正することは、ほとんどの場合有効です。修正が不可能な場合は、プラスチック金型の設計を変更する必要があります。これらのうち、最も重要なのは製品の肉厚を均一にすることです。これが不可能な場合は、製品の変形を測定し、金型を反対方向に修正して校正する必要があります。
結晶性プラスチック、収縮率の高い樹脂。一般的に、ナイロン、POM、PP、PETなどの結晶性樹脂は、PMMA、PS、ABS、PCなどの非晶性樹脂よりも大きな変形を示します。さらに、ガラス繊維強化樹脂の繊維配向により、変形も大きくなり、融点範囲が狭いため修正が困難な変形が生じることがよくあります。結晶性プラスチックの結晶化度は、冷却速度によって変化します。つまり、急冷すると結晶化度が低下し、成形収縮率が減少しますが、徐冷すると結晶化度が増加し、成形収縮率が増加します。結晶性プラスチックの変形に対する特殊な補正方法は、この特性を利用したもので、実際の補正方法では、可動型と固定型の間に一定の温度差を設ける、つまり、反りの反対側にひずみを与える温度を適用することで、変形を補正します。この温度差は20℃以上になることもありますが、均一に分布させる必要があります。結晶性プラスチックの成形部品や金型を設計する際には、事前に変形防止のための特別な対策を講じないと、変形により成形部品が使用不能になる可能性があることに注意が必要です。ほとんどの場合、前述の成形条件を満たすだけでは、変形を補正することはできません。
冷却不足や冷却ムラ、そして冷却完了前の突き出しは、エジェクターピンの押し付け力による成形品の変形を招くことが多く、冷却が不十分な状態での無理な型開きは変形につながります。対策としては、金型内で十分に冷却させ、硬化完了後に突き出しを行うことです。あるいは、金型温度を下げて冷却時間を延長することも考えられます。しかし、局所的な冷却が不十分で、通常の成形条件では変形が防げない場合には、冷却水の経路や冷却水チャンネルの位置を変更したり、冷却穴を追加したりすることを検討する必要があります。特に、水冷ではなく空冷の採用を検討することが推奨されます。
エジェクターピンの使用により、一部の部品は離型性が悪く、エジェクターピンで無理に離型すると変形する可能性があります。変形しにくいプラスチック部品の場合、変形ではなくひび割れが発生することがあります。ABSやポリスチレン部品の場合、この変形は押し付けられた部分の白化として現れます（ひび割れ、亀裂、マイクロクラック、白化を参照）。解決策は、金型の研磨を改善して離型を容易にすることです。場合によっては、離型剤を使用することも離型を改善できます。最も根本的な改善方法は、コアを研磨して離型抵抗を減らすこと、または抜き勾配を大きくすること、離型が困難な箇所にエジェクターピンを追加することなどです。離型方法の変更はさらに重要です。
一部の小ロットのプラスチック金型や、特殊な構造性能要件を持つ製品の場合、金型自体やプラスチック自体から問題を解決するのは煩雑すぎます。射出成形後に製品形状を固定するための治具を作成し、その治具で製品が完全に冷却されるまで保持することも可能です。別の簡単な方法としては、修正が必要な製品を修正ツールの上に置き、歪んだ部分に重りを追加するというものがありますが、重りの重さと配置を明確に決定する必要があります。あるいは、歪んだ製品を矯正器の上に置き、製品の熱歪曲温度に近い熱湯に浸します。手でまっすぐにしますが、熱湯が熱すぎると製品がより深刻に変形する可能性があるため注意が必要です。ただし、この方法は手作業での処理は機械的な自動化よりも時間とリソースがかかり、効率もそれほど高くなく、品質管理も容易ではないため推奨されません。

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