建設資材
用途の要件に基づいて、適切な金型鋼を選択する必要があります。試作には硬化した金型鋼は不要です。ほとんどの場合、コストを削減し、試作段階での金型の調整を容易にするために、プリハードン鋼またはアルミニウムが使用されます。-これらの軟質金属は、十分な試験片や既製部品を成形することもできます。事前硬化された金型鋼 (P-20 や NAKR-55 など) は、大規模な用途では金型鋼の硬化が現実的ではないため、大規模な金型によく使用されます。
生産量を増やすには、コアとキャビティに硬化した金型鋼が必要です。 S-7、H-13、およびステンレス鋼 420 が最も一般的に使用される鋼です。 S-7 は、長時間にわたる生産作業に使用できる優れた金型鋼です。非常に高い溶解温度と金型温度が必要な場合は、H-13 鋼を選択する必要があります。 H-13 はホットランナーマニホールドの製造にも使用できます。 H-13 は非常に高い焼き戻し温度を持ち、硬度に影響を与えることなく非常に高い金型加工温度に耐えることができます。
ステンレス鋼は、高い耐摩耗性が必要な場合、または環境内で重大な結露が発生する場合の金型鋼に最適です。高摩耗性の金型キャビティインサートは、A2、ASP23、または D-2 タイプの鋼を使用して作成できます。
すべての金型鋼は、ある種のコーティングによって摩耗や腐食から保護できます。溶接や機械加工による修理が可能なのはステンレス鋼のみです。既存のコーティングが施されている鋼の場合、コーティングを除去した後でのみ修理が可能です。修理後は再度コーティングを施す必要があります。
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表面仕上げ
成形部品の表面仕上げは、美的要件、顧客のニーズ、機能によって異なります。 SPI #1 の鏡-のような高光沢仕上げ-から、エッチングによって実現されるテクスチャード加工された表面まで、LNP 複合材料は、事実上あらゆるタイプの成形部品の表面仕上げを実現できます。一部の材料は、特定の金型表面仕上げによって性能が向上することを理解することが重要です。たとえば、ポリプロピレンは、高光沢の金型よりもマットな金型の方が大幅に優れた離型特性を示します。-高フィラー樹脂では高光沢仕上げを実現するのが困難です。-通気
換気は、金型のパフォーマンスを最大化するための成形サイクルの重要な部分です。熱可塑性材料が金型キャビティに入ると、空気を排出する必要があります。通気孔は通常、最後に充填された領域、縫い目付近、およびランナー システム上にあります。パーティング ラインの周囲に追加の通気孔を配置すると、全体的な通気性能が大幅に向上します。金型内に残留したガスは成形品の焼け跡として現れます。基本的な経験則として、金型内のガスは、キャビティに入るプラスチックと同じ速度で逃げることができなければなりません。
空隙の深さは使用する材料によって異なります。一般に、非晶質熱可塑性プラスチックは粘度が高いため、より大きな空隙深さが必要です。
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シングル-キャビティとマルチ-キャビティ
業界では、特に LNP 複合材料を使用した金型で、3 つの基本的な金型が最も一般的に使用されています。
最も一般的なタイプは、図 1 に示す 2 プレート コールド ランナー構成です。材料はランナー ブッシュとランナー システムを通じて部品に射出されます。{0}冷却後、すべての成形品が取り出されます (ゲート、ランナー、スプルーを含む)。その後、部品が取り外され、残ったランナーとスプルーは廃棄またはリサイクルされます。
図 2 は、コールド ランナーを備えた 3 プレート金型を示しています。-この設計では、材料はランナーおよびスプルー システムを通じて部品キャビティに射出されます。冷却後、金型が開かれ、パーツがゲートとランナーから分離されます。パーツはランナーから自然に外れます。ランナー、ゲート、スプルーは依然としてリサイクルまたは廃棄する必要があります。
図 3 は、電気加熱式ホット ランナー マニホールド金型を示しています。マニホールドとゲート プローブ チャネルはポリマーの溶融温度またはその近くまで加熱され、材料の溶融状態が維持されます。これにより、ランナー、ゲート、スプルーからの廃棄物を処理する必要がなくなります。これらのシステムは従来の 2 プレートまたは 3 プレート設計よりも高価ですが、材料の熱制御が向上し、廃棄物がほとんど発生しません。
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ホットランナー
フル ホット ランナー金型、つまり「ランナーレス」金型には多くの利点がありますが、金型キャビティに流入する溶融物を適切に制御するには慎重な設計が必要です。ランナーレス金型は成形作業中に実質的に廃棄物を発生しませんが、特に急速に凝固しやすい半結晶性 LNP 複合材料の場合、起動時に問題が発生しやすくなります。-従うべき原則には次のようなものがあります。
• アプリケーション用に特別に設計された、バランスの取れたホット ランナー マニホールド システムのみを使用してください。{0}
• 使用する材料に応じて、ホット ランナーは、オープン ゲート ベース プレートや残留物のない成形用のバルブ ゲートを使用して部品に直接注ぐことができるように設計できます。また、ゲートを小さな表面ランナー上に配置することもできます。{0}}
• 加熱されたランナー パスと加熱されたベース プレートは、金型キャビティへのスムーズな流路を提供し、外部から加熱される必要があります。
・ガラス長繊維強化樹脂を使用する場合、ゲート残りが避けられません。
• 異なるメーカーの異なるコンポーネントを使用するのではなく、単一のホット ランナー メーカーの完全なシステムを使用します。
• ゲートのサイズは、追加する材料の量と種類、部品のサイズ/比率、壁の厚さによって異なります。
• ホット ランナー設計の詳細については、GE プラスチック グループの技術担当者にお問い合わせください。
2. プラスチック加工業界における一般的な金型表面強化方法のガイド
以下の表は、耐食性または耐摩耗性を向上させるための、成形オペレーターおよび金型メーカー向けの一般的な金型鋼のさまざまな処理を示しています。他の解決策も存在する可能性があります。
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3. ランナー、スプルー、ゲート
スプルーブッシュ
従来の金型を使用する場合、高温の材料はスプルー ブッシュを通って金型に入ります。ランナー システムは、材料をゲートを通って金型キャビティに導きます。スプルー ブッシュの適切な設計とサイズ設定は、適切な溶湯分布と成形部品の正しい排出のために非常に重要です。金型が開いたときにスプルーが詰まるのを防ぐために、スプルー「O」の直径はノズル出口直径より約 20% 大きくする必要があります。スプルー寸法の概略図を以下に示します。 「O」寸法は、パーツやランナーのサイズにも密接に関係します。加熱ランナー ブッシュは、従来のランナー ブッシュの代わりに使用できます。加熱されたランナー (または「ホット」 ブッシング) の初期コストは、「コールド」 ブッシングの初期コストよりも高くなる可能性がありますが、各パーツまたはランナー システムに沿って動作するランナーが不要になるため、無駄が大幅に削減されます。加熱されたブッシングを使用すると、ランナー システムに入る樹脂の温度をより正確に制御できます。
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ランナーのデザイン
不必要な圧力降下を減らすために、ランナーはできるだけ短くする必要があります。円形の断面が望ましい-。ランナーを金型の途中まで入れる必要がある場合は、底が丸い台形ランナーを使用してください。半円形および平坦なランナーは非効率であるため、推奨されません。ランナーは、材料が 1 つまたは複数のパーツに均一かつ無制限に流れるようにする必要があります (複数のキャビティが使用されている場合)。通常、ランナーは 90 度回転するごとに直径を 20% 小さくする必要があります。ランナー システムを設計する際には、これを考慮する必要があります。円形ランナーの直径は通常、0.125 ～ 0.375 インチ (3.2 ～ 9.5 mm) です。画像
ゲート |
LNP 複合部品のゲート設計では、金型内応力を生じさせずに十分な加工マージンを確保する必要があります。{0}}使用するゲートのタイプ (つまり、サブマリン、エッジ、ラグなど) に応じて、いくつかの基本的なゲート寸法によって、充填速度、金型キャビティに流入する材料の量、および部品の凝固速度が制御されます。
壁の厚さによってゲート サイズが決まり、部品の形状によって部品上のゲートの位置が決まります。ゲートの主要な寸法は、深さ、幅、面の 3 つです。いくつかのゲート タイプの具体的な設計を次のページに示します。
ゲートのサイズ/位置
• 最小ゲート サイズは、Verton 長繊維複合材の場合は 0.040 インチ (1mm)、0.100 インチ (2.5mm) です。- 円形または台形 - 50 – 肉厚の 60% (結晶質複合材の場合) - 50 – 壁厚の 75% (非晶質複合材の場合)
• 理想的には、壁セクションが最も厚い場所にゲートを配置する必要があります - バックフィルや「ジェッティング」を防ぐために、ゲートを壁またはブッシュに直接位置合わせします (Verton 長繊維複合材を除く) - トンネル ゲートは Verton 複合材には推奨されません。
