ABS 射出成形:そのプロセスと考慮事項を知る

射出成形は、使用する原材料に応じてさまざまなバリエーションを持つ一般的な製造プロセスです。プロセスのそのような変形の 1 つは、ABS 射出成形プロセスです。名前が示すように、この射出成形バリアントの原材料は ABS プラスチックです。

ABS プラスチックとは?

ABSはアクリロニトリルブタジエンスチレンの略です。このプラスチック材料は、その名前を構成する 3 つのモノマーで構成されています。これらの各モノマーは、ポリマープラスチックにその特性をもたらし、幅広い特性をもたらします。

プラスチックが持つ特性には、耐薬品性、硬度、およびアクリロニトリルによる耐熱性が含まれます。その他の特性には、耐衝撃性と靭性 (ブタジエンが付与)、およびスチレンが寄与する強度と光沢が含まれます。幅広い機能にもかかわらず、比較的安価に購入できるプラスチックの 1 つです。また、加工しやすいため、射出成形で使用するのが最も簡単なプラスチックの 1 つです。

高い評価を得ている強度と靭性にもかかわらず、この強力なプラスチックは紫外線をそれほど透過しません。したがって、屋外での使用は制限されています。しかし、部品メーカーは、アクリル、ガラス、ステンレス鋼繊維などのさまざまな添加剤やフィラーを使用して、このプラスチックの特性を紫外線に耐えるように操作する方法を見つけました。これらの添加剤はプラスチックの特性を変化させ、さまざまな用途での用途をさらに高めます。

これらの特性と操作の可能性により、ABS は射出成形プロセスで最も広く使用されているポリマーになります。このプラスチックがさまざまな完成品の製造にどのように使用されているか知りたいですか?では、次のセクションは必読です。

ABS 射出成形プロセス

このセクションでは、メーカーが ABS プラスチック成形プロセス中に従わなければならないさまざまな手順に焦点を当てます。それらには以下が含まれます:

材料の前処理

ABS プラスチックを製造に使用する前に、適切な乾燥が必要です。使用される乾燥温度は、80 ～ 85°C の範囲内で、2 ～ 4 時間行われます。もう1つの乾燥方法は、温度80℃の乾燥ホッパーを使用することです。ただし、後者のプロセスは 1 ～ 2 時間しか続きません。

射出成形機のキャリブレーション

材料を処理した後、次のステップは、ABS 成形機の作業準備です。これには、圧縮比、型締力、射出成形圧力などのパラメータの設定が含まれます。これらのパラメータの一般的な値には、2 を超える圧縮比、1 平方メートルあたり 4700 ～ 62000 トン (t/m²) の範囲の型締力、および 1500 バールを超える射出成形圧力が含まれます。

金型とゲートの設計

金型は、ABS の完成品を決定する重要な要素です。したがって、金型とそのゲートの設計は、プロセスにおいて非常に重要です。 ABS金型の厚みは0.025～0.05mm、ゲート長は1mm以下に設定。また、溶融したABSが流れる流路の直径は3mm、ベントホールの幅は4～6mmに設定。最後に、使用される金型温度は常に 60 ～ 65°C の範囲です。

射出成形温度

特定の ABS 射出成形プロセスに使用される射出成形温度は、使用される ABS の品質/グレードによって異なります。以下にリストされているのは、ABS プラスチック成形で一般的に使用される ABS プラスチックのいくつかのグレードの例と、使用される最適な射出成形温度です:

難燃グレード:200 ～ 240 °C、最適温度は 220 °C ～ 230 °C です。
電気めっきグレード:250～275°C、最適温度は 270°C。
ガラス繊維強化グレード:230°C – 270°C.
耐衝撃グレード:220°C～260°C、最適温度は 250°C。
耐熱グレード:240°C – 280°C、最適温度 265°C – 270°C.

射出成形速度

射出成形速度は、ABS プラスチックのグレードと完成品の要件によって異なります。たとえば、難燃性 ABS プラスチックは、遅い射出成形速度しか使用できません。また、精密な表面仕上げが必要な製品では、多段階の高速射出成形が必要になる場合があります。

滞在時間

滞留時間は、プラスチックペレットが射出成形バレルから射出金型に移動するのにかかる時間です。 ABS プラスチックの場合、滞留時間は通常 265°C 未満の温度で 5 ～ 6 分です。ただし、難燃グレードの ABS プラスチックの場合、滞留時間は短く、温度ははるかに低くなります。

背圧

摩耗を防ぐために、ABS 射出成形プロセスの背圧をできるだけ低く保つことをお勧めします。通常、許容圧力は約 5 バールです。

その他の操作

ABS 成形プロセス中に実行されるその他の作業には、レーザーマーキングまたはホットスタンプ、超音波溶接などを使用した装飾成形が含まれます。

クリーンアップ

一部の ABS グレードは、部品を取り外した後に金型ネジに付着する傾向があります。したがって、これをきれいにする最善の方法は、残留物がすり減るまで少し待ってから、ポリスチレンを使用して射出成形機のコンパートメントを徹底的に掃除することです.

ABS 射出成形の利点

ABS 射出成形がプラスチック成形の最も一般的な形式の 1 つであることには多くの理由があります。利点には次のようなものがあります:

正確な再現性

ABS は加工しやすいため、複雑な部品の製造に使用するのに最適な材料です。その加工性により、プラスチックを使用して複雑で機能的な部品を簡単に再現できます。部品が正確に製造されていることは別として、プラスチックの硬度のおかげで、極端な条件下で使用されても機能の完全性を維持します。

高い引張強度

ABS 成形部品は、引張強度が高いため、重い荷重を支える必要がある用途での使用に適しています。重い機械的衝撃に耐える能力により、このプラスチックは高張力用途に適した予算オプションになります.

リサイクル可能性

ABS はリサイクル可能であるため、再利用可能な用途に最適な素材です。リサイクル工場は、プラスチック部品を簡単に細断し、新鮮な ABS と混ぜて、新しい部品の生産に使用できます。

ABS 射出成形の欠点

ABS には多くの利点がありますが、欠点もあります。これらの欠点には次のようなものがあります:

疲労耐性が低い

通常、ABS 部品は高い引張強度を備えていますが、耐疲労性が低いため、長時間にわたって重い負荷に耐えることはできません。ストレスの多い環境に常にさらされていると、ABS プラスチック部品は簡単に劣化する可能性があります。

サブパー UV レジスタンス

ABS プラスチックの主な欠点の 1 つは、日光に対する性能が低いことです。材料は、日光に絶えずさらされると劣化する傾向があります。ただし、部品メーカーは、成形時に ABS プラスチックに添加剤を加えることで、太陽光の下での性能を高めています。

ABS 射出成形時に考慮すべき要素

ABS 射出成形バッチを開始しようとするとき、いくつかの要因が整っている必要があります。これらの要因は、成形品を成功させるために不可欠です。それらには以下が含まれます:

成形前の材料の水分

ABS プラスチックには吸湿性があり (空気中の湿気を吸収します)、周囲の水分も吸収します。ただし、成形された ABS プラスチックに水が存在すると、プラスチックに構造上の欠陥が生じる可能性があります。したがって、使用する ABS プラスチックを適切に乾燥させることが不可欠です。プラスチックの乾燥には 2 つのパラメータータイプがあります。80 ～ 95°C で 3 ～ 4 時間乾燥するか、80°C で 1 ～ 2 時間乾燥ホッパーを使用します。

温度管理

プラスチックが過熱すると熱劣化につながる可能性があるため、ABS 射出成形中は温度を制御することが重要です。この熱劣化は、プラスチックの化学結合が壊れて、完成品に茶色の粒子ができることによるものです。

このプロセスはまだ多くの熱を必要とするため、適切な温度制御を備えた射出成形機で作業することが不可欠です。たとえば、生産中のABS部品に高レベルの光沢が含まれている場合、生産に使用される温度は通常よりも高くなります。ただし、注入プロセスに使用する温度が高いほど、露出時間を短くする必要があることに注意することが重要です。

部品と金型の設計

射出成形プロセスの前に部品を設計することで、実際に部品を製造できるかどうかを判断できます。以下は、ABS 部品の設計で機能するいくつかの一般原則です:

パーツの壁の厚さは均一である必要があります。変動があったとしても、互いの 25% を超えてはなりません。均一な壁は欠陥のある壁へのストレスを防ぐのに役立つため、これは重要です。
また、壁の厚さによって半径のサイズが決まります。肉厚に対する半径の比率は、0.3 未満であってはなりません。ここでの黄金律は、半径が大きいほど応力が小さくなるということです。ただし、半径が大きいと成形品にヒケが発生するため、半径は妥当な範囲内に収める必要があります。
金型の場合、厚さは 0.025 ～ 0.05 mm の範囲である必要があります。また、ゲートの長さは約 1 mm、流路の直径は約 3 mm、ベントホールの幅は 4 ～ 6 mm の範囲にする必要があります。

最後に、射出成形金型の冷却プロセスには、収縮の問題を防ぐための最適な設計が必要です。

ABS 射出成形の用途

ABS プラスチックは、さまざまな理由からさまざまな業界で使用されています。成形が容易で、生産コストが低く、物理的および化学的変化に対する耐性があるため、このポリマーはメーカーのお気に入りになっています。以下は、ABS プラスチック部品が使用されている業界の例です:

建設業: 物理的および化学的な激しい衝撃に対する耐性があるため、メーカーは建物で使用されるパイプや付属品を作るために ABS プラスチックを使用しています。
自動車産業: ABS プラスチックは、軽量化された自動車部品の一般的な原材料です。 ABS プラスチックで作られた自動車部品の例には、シートベルト部品、ドアロナー、ピラートリム、ダッシュボードコンポーネントなどがあります。
消費者産業: ABS プラスチックは、フードプロセッサー、掃除機、冷蔵庫のライナーなど、多くの家電製品に使用されています。

その他のアプリケーションには、健康、スポーツ、および電気産業が含まれます。

ABS 射出成形プロセスのコスト

射出成形を使用して一部の部品を製造しようとしている場合、先に進む前にプロセス全体のコストを確認するのは当然のことです。関連するコストを見積もるには、さまざまなコストを考慮する必要があります。関連するさまざまな費用の例は次のとおりです。

設備費

ほとんどの場合、必要な設備を備えた企業に生産を外注します。これらの会社は、使用する機器に対して別途料金を請求します。ただし、機器を入手する予定がある場合は、50,000 ～ 200,000 ドルの範囲内で合計を支払う必要があります。機器を購入するだけでなく、機器を維持する必要があり、それには多額の費用がかかる可能性があります。費用対効果の高いオプションは、生産を外注することです。

金型費

これは、ツーリングコストとも呼ばれます。これにより、ABS 射出成形プロセスのコストが上昇します。射出成形金型の製造には 3 つの異なる方法が使用されます。これには、CNC 機械加工、3D 印刷、放電加工 (EDM) が含まれます。これらの方法は、少量の単純な 3D プリント金型の場合、100 ドル程度の低価格になる可能性があります。大規模な生産や複雑な設計の金型の場合、価格は $100,000 にもなる可能性があります。