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自動車産業であろうと医療産業であろうと、製造業者は生産を完成させるためにいくつものプラスチック部品を必要とする。射出成形は、プラスチック部品の需要を満たす優れたプロセスの一つであることは間違いありません。
However, the technique is not as simple because of a series of complex steps that must be followed to attain the target product. This article covers the detailed working of the injection molding process step by step, along with the machinery and equipment used.
射出成形とは？
射出成形とは、加熱した溶融プラスチックを高圧で温度制御された金型に注入し、成形品を製造する技術である。溶融プラスチックが冷えると固化し、完成品として機能する。通常、この全工程は専用の射出成形機で行われる。これらの機械のサイズは、金型を保持するために必要なクランプ力のトン数に応じて異なります。
射出成形の用途は、自動車、エレクトロニクス、パッケージング、医療、建設業界などで簡単に見つけることができる。
射出成形の基本的な種類とは？
射出成形には2つの重要な種類がある：
- ホットランナー射出成形金型
- コールドランナー射出成形金型
ホットランナー射出成形金型
ホットランナー射出成形金型は、金型を加熱するためにプラスチックの融点以上の温度を必要とする射出成形のタイプです。このホットランナーシステムの最大の長所は、ランナー内に存在するプラスチックが固化しないことです。また、コールドランナーシステムよりも複雑な形状の射出成形品を作ることができます。
しかし、ホットランナー射出成形機は、設置に費用がかかり、高いメンテナンス費用が要求される。
コールドランナー射出成形金型
コールドランナー射出成形金型では、ランナーを冷却するために低温が使用されます。一つの生産サイクルが終わると、プラスチックとランナーは金型から排出されます。ホットランナーシステムに比べて、このタイプは各サイクルの後に多くの廃棄物を消費します。コールドランナー射出成形金型は、さらに2つのタイプに分けられます：
- 2プレート・コールドランナー
- 三板式コールドランナー
射出成形にはどのような設備や道具が必要ですか？
射出成形機は、電源、射出ユニット、クランプユニット、金型アセンブリなど、さまざまなコンポーネントを使用して、プロセスのさまざまな段階を実行します。射出成形機と工具について詳しく説明しよう。
1.射出ユニット
射出装置は、射出成形機に材料を射出する役割を果たすだけでなく、材料を加熱して溶融状態にする装置である。射出装置の構成部品を以下に示す：
-
ホッパー
ホッパーは射出装置の上部にある大きな区画で、原料のプラスチックペレットを貯蔵する。ホッパーの底が開いているため、原料は次のセクションに導かれる。
-
バレル
次にバレルが来るが、これもプラスチック射出成形を提供する。通常、ラムインジェクターやレシプロスクリューが加熱と射出機構を担っている。バレルの先端にあるノズルは、溶融プラスチックを金型に導入する。
2.クランプユニット
クランプユニットは、2つの金型の半分を閉じるためにクランプ力を提供します。射出成形機をセットしている間、金型の各半分はプラテン（大きな板）に取り付けられます。金型の前半分は金型キャビティと呼ばれ、後部は金型コアと呼ばれます。通常、金型キャビティはノズルに沿って固定プラテンに固定され、金型コアはティアバーに沿って可動プラテンに取り付けられます。
その結果、可動プラテンは固定プラテンに向かって移動する。この時点で、金型を閉じるのに十分な力がこれらの金型に与えられる。しかし、金型の後半分には射出成形機の排出システムも搭載されている。
さて、射出成形の工程で使われる道具について話そう。
3.金型ベース
モールドベースは、金型キャビティとモールドコアを保持するツールです。サポートプレート、スプルーブッシュ、位置決めリングは、完璧なモールドベースの前半分にあります。同時に、もう半分にはエジェクションシステムとサポートプレートがあります。
4.金型チャンネル
プラスチックは液体の状態なので、機械の中で流れる必要がある。そのため、金型を設計する際に、さまざまな流路が作られる。金型への溶融プラスチックの最初の入り口はスプルーからです。その後、ランナー（追加の流路）が溶融プラスチックをスプルーから別のキャビティに運びます。各ランナーの端にはゲートがあります。
さらに、これらの機械には冷却水路も存在する。その目的は、溶融プラスチックを冷却するために、金型の壁を通して水を運ぶことである。
5.金型設計
上記の構造以外にも、金型には多くのデザインがある。例えば、アンダーカットやスレッドのような複雑な特徴を持たなければならない。アンダーカットは外部にも内部にもあるかもしれない。しかし、ネジ山を部品に成形するためには、ネジを外す装置も必要です。
射出成形はどのように行われるのか？
射出成形の手順は、見かけほど単純ではない。それは良い結果を得るためにしっかりと処理する必要がある多くの手順やパラメータを含む。以下は、射出成形プロセスの作業に関与する主要な段階です。
1.適切な熱可塑性プラスチックと金型を選ぶ
熱可塑性プラスチックと金型は、最終製品を作るための重要な要素であるため、かなり意識して選ぶ必要がある。正しい選択をするためには、熱可塑性プラスチックと金型の相互作用を考慮することが不可欠です。選択した射出成形プラスチックが特定の金型設計に適さないこともある。
通常、射出成形金型はキャビティとコアで構成されている。キャビティは固定されており、そこにプラスチックが射出される。一方、可動式のコアは、製品に最終的な形状を与えるためにキャビティ内で調整される。最初のステップは、金型のプロトタイプを作成し、選択した熱可塑性プラスチックを機械に入れてテストすることです。そうすることで、使用する熱可塑性プラスチックの特性、温度、耐圧性を知ることができます。こうして、あなたの金型とプロジェクトに最も適したものを選ぶことができる。
射出成形では、以下のような熱可塑性プラスチックを使用するのが一般的である：
- ナイロン（PA）
- アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン（ABS）
- ポリカーボネート（PC）
- ポリプロピレン成形（PP）
- 脂肪族ポリアミド（PPA）
- ポリオキシメチレン（POM）
- ポリメチルメタクリレート（PMMA）
- ポリブチレンテレフタレート（PBT）
- ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）
- エチレンテトラフルオロエチレン（ETFE）
- パーフルオロアルコキシ（PFA）
- ポリ塩化ビニル（PVC）
2.熱可塑性プラスチックを溶かす
熱可塑性プラスチックを決定した後、溶融状態に変換する。熱可塑性プラスチックの原料ペレットは、機械のホッパーに挿入される。スクリューが回転すると、ペレットはゆっくりとバレルに移動する。こうして、バレルからの熱が熱可塑性プラスチックを溶かし、溶融状態にする。
3.クランプ
射出ステップに移る前に、射出成形機に取り付けられた金型の2つの半分をクランプユニットで閉じなければなりません。クランプユニットからの油圧は、材料を射出する間、金型の半分を閉じておくのに十分な力を提供します。成形機が大きければ大きいほど、クランプ力は大きくなる。
4.熱可塑性プラスチックを金型に注入する。
金型をクランプで固定すると、射出工程に入ることができる。その結果、ゲートが閉じ、スクリューが後退します。射出とクランプの圧力があるポイントに達するとすぐにゲートが開き、スクリューが前進し、液体プラスチックが金型に射出される。オペレーターは、この段階を通して温度が一定に保たれるようにする必要がある。
5.冷却
金型に溶融プラスチックをすべて注入した後、圧力を一定時間保持する。これは、熱可塑性プラスチックの種類や部品の特性によって異なる保持時間と呼ぶことができます。その主な目的は、金型のプラスチック充填とその最適な形成を確認することである。
保持段階が終わると圧力が解放され、冷却時間が始まる。高温のプラスチックを金型内で数秒から数分間冷却し、固化させる。
6.排出と仕上げ
冷却の次の段階は、金型からの製品の排出である。機械のプレートは、部品を容器に排出するか、機械の下部でベルトコンベヤーに排出する。最終段階は、余分なプラスチックを取り除くことによって、製品に優れた仕上げを施すことです。最終部品の外観を向上させるために、研磨や染色など、さまざまな仕上げ成形技術を使用できます。最終的に、その部品は顧客が使用できる状態になります。
さらに、この工程で発生する廃棄物は、次のサイクルで再注入できるため、材料費の節約につながる。
結論
Finally, you are here with enough information about the injection molding process. You can produce pretty complex mold designs using this technique. However, you must go for an experienced and reliable service provider like 嘉徽カスタム who can easily overcome any technical hurdles throughout the process.
