プラスチック製品の射出成形を研究する過程では、射出成形は 2 つの段階に分けられることがよくあります。第 1 段階では、プラスチックの大部分 (一般に製品総体積の 90% ～ 99.9%) が金型に充填されます。第 2 段階では、製品を圧縮して、金型と同じ構造および外観の製品を取得します。第 2 段階では、比較的少量のプラスチック溶融物のみがキャビティに充填されますが、これは製品の表面仕上げ、美的外観、製品サイズにとって非常に重要です。ほとんどの場合、射出成形の第 2 段階では、圧力と時間という 2 つのパラメーターが使用されます。
科学的な造形研究の観点から、この 2 つの要素を 4 つの要素に増やします。 (1) 第 1 段階から第 2 段階への変換方法。 (2) 製品を加工する際、ゲートを密閉 (凍結) したままにするか、ゲートを密閉しないでください。 (3) 保持時間。 (4) キャビティ内の適切な圧力を維持する。
変換
第一段階から第二段階への変換の制御は、成形プロセスの最も重要な部分であると言えます。高品質の製品を加工できるかどうかは多くの場合これに依存し、プラスチック加工工場がある装置から別の装置まで同じ製品を生産できない理由となることがよくあります。
ほとんどの用途では、変換プロセスはできるだけ短くする必要があります。つまり、第 1 段階の最終圧力がどのようなものであっても、第 2 段階の圧縮および保持圧力にすぐに変更できることが望まれます。 。さらに、機器制御ユニットがこの変換プロセスをどのように正しく完了するかを理解する必要があります。
残念ながら、異なる装置間の変換の完了を判断する方法についての統一基準は存在しないため、射出成形会社は次の 4 つの可能性に直面する必要があります。
① 加工装置には粘度を制御するための換算機能が装備されています。
② 装置制御ユニットには変換用の粘度設定値がありますが、変換中にプレスロッドの速度を遅くすることしかできず、制御することはできません。
③ 装置には換算用の粘度設定値がありません。
④ 1段目から2段目への変換時、装置が正常に動作せず、徐々に粘度の傾きや低下、波揺れが発生します。
第 1 ステージから第 2 ステージへの変換が高速かつ一貫していることを保証する必要があります。したがって、望ましい結果を得るには、射出成形機の動作原理を理解することが重要です。ほとんどの製品では、正しいプロセス制御のために、第 1 段階の終了から第 2 段階の圧力設定点までの時間は 0.1 秒未満である必要があります。
第 2 段階の圧力に変化するときに、第 2 段階の圧力現象に沈み込み、薄くて鋭いピーク、揺れ、またはゆっくりとした滑りが発生することは望ましくありません。沈下によりフロー フロントが滞り、保持不足や欠乏が発生する可能性があります。ピークが薄い、または第 2 段階の圧力への移行が遅いとキャビティが過剰に充填され、バリが発生します。スイングにより、プロセスの安定性が低下することがよくあります。射出圧力対時間の圧力モニター グラフは、機械の最適な応答を評価する方法として使用できます。
ゲートを密閉した状態ですべての部品を加工することはできません。特定の部品については、ゲート シール テストを実行する必要があり、ゲート シールを使用して処理された部品とゲート シールなしで処理された部品をテストして、どちらの方法が最適かを判断する必要があります。ゲートが凍結するとテスト サンプルの 100% が不合格となり、ゲートが凍結していない部品は 100% 合格する、またはその逆の可能性があります。サンプルやプロセスを見ただけでは何が起こっているのかを知ることはできません。ゲートシールテストを実行し、サンプルをテストすることで答えが見つかります。
保持時間を設定する
ゲートを密閉したままにするか開いたままにするかを知ると、第 2 段階の長さを設定するのに役立ちます。ゲート シール時間が必要な場合は、プロセスの強度と安定性を維持するために、2 番目のステージを追加するか、プロセスのゲート シール時間を長く設定します。冷却時間や金型の封止時間を短縮することでほとんどの環境のバランスを保つことができるため、必ずしもサイクル タイムを長くする必要はありません。シールされていないゲートで成形品の性能が良好な場合は、必要な時間の半分でゲートの冷却を開始します。
通常の温度とプロセスの変動により、考えられる最悪の状況は、正しいゲート シール時間を選択することになります。ただし、部品の製造時にゲートをシールする必要がある場合とそうでない場合があり、その場合、一貫性のない部品が生成されます。
関連する方法としては、処理中にゲートが密閉されていない場合、一貫した製品を得るにはサイクル タイムの一貫性が非常に重要になります。シールされていないゲートによってサイクル タイムが異なる場合、キャビティ内のポリマーの量が変化するため、成形品も異なります。部品の重量を量ることでこれを確認できます。
保圧の設定
部品を圧縮するには、適切な保持圧力を見つけることが重要です。第 2 段階での正しい圧力は、良好な Cpk (工程能力指数) 部品を得るために必要な製品パラメータ範囲内およびその中心にある必要があります。保持圧力はゲートシール試験条件下で設定されるため、第 2 段階の圧縮および保持圧力の正しい値は、部品の加工パラメータ範囲の中心となる値を実験を通じて見つける必要があります。
まず、第 1 段階の安定性を確認し、第 1 段階の後に充填不足や部品の収縮がないかどうかを確認します。チェックプロセス: 第 2 段階の時間を考慮し、保持圧力や保持時間がゼロにならないように注意しながら、保持圧力を装置で許容される最低値まで下げます。最初の段階が予想と異なる場合は、最初の段階を変更しないでください。第 2 段階で何もアクションが取られない場合、第 1 段階で問題が発生します。
最初の段階が安定している場合は、保持圧力を上げ始めます。プラスチックの場合は、低めから始めます。おそらく 1000-2000 psi 程度です。保持圧力が増加するたびに部品を確認してください。部品の品質が許容可能な最良の状態であると判断されるまで、保持圧力を少しずつ増加させます。品質に事前テストが必要な部品を一定数生産します。ラベルを付けて保管します。
次に、金型や部品を損傷する可能性のある許容できないバリ、プッシュロッドの動作、接着、またはその他の問題が生産で示されるか、設定された高圧条件下でプロセスを操作できない兆候が見られるまで、保持圧力を上げ続けます。プロセスで許容される最大値まで圧力を下げることで、安全で効率的な生産が可能になります。さらに、予備品質検査用の部品群を加工します。ラベルを付けて保管します。最後に、設定した圧力範囲の中点で部品のグループを作成します。
3 つの部品グループを取得し、品質管理作業を実行します。品質管理操作によって生成されたデータを使用して、どの部品グループが受け入れられないか、受け入れられるかを判断します。
考えられる答えは次の 3 つです。
(1) すべてのパーツが大きすぎます。これは、キャビティ サイズの計算に間違った収縮が使用されたことを示すため、失敗を示します。圧力範囲の上限と下限を外れる場合、プロセスを変更しても部品を必要な範囲の中央に到達させるのが困難になります。
(2) すべての部品が小さすぎます。これはまだ良いニュースではありませんが、少なくとも「カビに対して安全」であり、部品を必要な範囲に収めるように調整することができます。あるいは、部品を必要な範囲の中心に戻すためにプロセスを変更することは困難になります。
(3) 一部の部品が小さすぎたり、一部の部品が大きすぎたりします。これで、取得したデータを使用して DOE (実験計画法) の最小上限と下限を確立できます。部品の許容範囲内で、第 2 段階の圧力実験を使用して、部品の必要な範囲の中心を決定します。
