射出成形の表面仕上げ:SPI および VDI
ポリマー射出成形部品は、多くの場合、最終用途のために仕上げが必要です。射出成形で使用できるさまざまな表面仕上げオプションがあり、部品のテクスチャ、外観、感触、およびその他の表面特性に影響を与えます。顧客の視点だけでなく、設計者やエンジニアの視点からも、金型設計に不可欠な重要な設計上の考慮事項です。
表面仕上げの必要性
ほとんどの金型はアルミニウムおよび/または鋼から機械加工されており、成形部品は金型表面のわずかな欠陥でも拾います。エンドミルによる加工痕は、ビードブラストや研磨で取り除かないと成形品に転写されてしまいます。多くの場合、特に目に見えない部品の内側では、金型にツーリングの跡が残ることがありますが、部品の機能や外観に違いはありません。
ただし、目に見える表面には追加の仕上げが必要です。ほとんどすべての金型はある程度仕上げられていますが、研磨が必要なほど、金型の費用が高くなり、金型の完成に時間がかかります。
表面仕上げを決定する主な要因
射出成形の表面仕上げは、CNC 機械加工や 3D 印刷による表面仕上げとは異なります。後者の2つは、部品を作った後に追加のステップとして表面仕上げを行いますが、前者では、部品が完成するように金型の表面自体を準備（テクスチャリング）します。たとえば、必要な部品につや消し仕上げが必要な場合、成形品がつや消し仕上げになるように金型の内側にテクスチャを付けます。仕上がりを決定する要因は次のとおりです。
部品の視覚的な魅力を高める
パーツの設計者は、いくつかの審美的な理由からテクスチャリングを選択する場合があります。部品の表面の滑らかまたはつや消しの質感は、外観を改善し、仕上がりの外観を与えるだけでなく、射出成形の結果として生じるフロー ライン、ニット ライン、ヒケ、シャドー マークなどの欠陥を隠します。商業的な観点から、表面仕上げの良い部品は顧客にアピールします。
部品の機能を改善する
表面のシボ加工により、塗料の密着性とステッカーの密着性が向上します。たとえば、マットなテクスチャーのパーツは、塗料を長時間保持しやすく、ラベルを貼り付けるのにも適しています。また、パーツのグリップも向上します。金型表面をテクスチャリングすることで、ショート ショットやバリなどのプラスチック欠陥を回避することもできます。適切に設計されテクスチャード加工された型は、閉じ込められたガスを逃がすのにも役立ちます。
表面仕上げのカテゴリ
市場では、2 つの最も一般的な表面仕上げカテゴリがあります。
SPI
Society of Plastics Industry (SPI) は、さまざまな部品表面仕上げをもたらすいくつかの標準仕上げ手順を設定しています。金型は、機械でテクスチャを付けたり、手動で研磨したりできます。以下の表で説明します。
| SPI 仕上げ | 説明 | アプリケーション | 表面粗さ (Ra µm) | 適切な素材 |
| A-1 | グレード #3、6000 グリット ダイヤモンド バフ | 洗練されたパーツ | 0.012- 0.025 | アクリル |
| A-2 | グレード #6、3000 グリット ダイヤモンド バフ | 洗練されたパーツ | 0.025-0.05 | アクリル、PC |
| A-3 | グレード #15、1200 グリット ダイヤモンド バフ | ハイロー ポリッシュ パーツ | 0.05-0.10 | ABS、アクリル。 PS、ナイロン、PC |
| B-1 | 600 グリット ペーパー | ミディアム ポリッシュ パーツ | 0.05-0.10 | ABS、アクリル、PP。 PS、HDPE、ナイロン、PC |
| B-2 | 400 グリット ペーパー | ミディアム ポリッシュ パーツ | 0.10- 0.15 | ABS、アクリル、PP。 PS、HDPE、ナイロン、PC |
| B-3 | 320 グリット ペーパー | ミディアム ロー ポリッシュ パーツ | 0.28-0.32 | ABS、アクリル、PP。 PS、HDPE、ナイロン |
| C-1 | 600 ストーン | 控えめなパーツ | 0.35-0.40 | ABS、アクリル、PP。 PS、HDPE、ナイロン、TPU |
| C-2 | 400 ストーン | 控えめなパーツ | 0.45-0.55 | ABS、アクリル、PP。 PS、HDPE、ナイロン、TPU |
| C-3 | 320 ストーン | 控えめなパーツ | 0.63-0.70 | ABS、アクリル、PP。 PS、HDPE、ナイロン、TPU |
| D-1 | ドライブラスト ガラス玉 | サテン仕上げ | 0.80-1.00 | ABS、PP。 PS、HDPE、ナイロン、PC、TPU |
| D-2 | ドライブラスト #240 オキサイド | 鈍い仕上げ | 1.00-2.80 | ABS、PP。 PS、HDPE、ナイロン、TPU |
| D-3 | ドライブラスト #24 酸化物 | 鈍い仕上げ | 3.20-18 | ABS、PP。 PS、HDPE、ナイロン、TPU |
VDI (STD)
VDI 3400 表面仕上げ (一般に VDI 表面仕上げとして知られている) は、ドイツ技術者協会である Verein Deutscher Ingenieure (VDI) によって設定された金型テクスチャの標準を指します。 VDI 3400 の表面仕上げは、主に金型加工時に放電加工 (EDM) によって処理されます。これは、従来のテクスチャリング方法 (SPI など) によって行うこともできます。基準はドイツ技術者協会によって設定されていますが、北米、ヨーロッパ、アジアを含む世界中のツール メーカーで一般的に使用されています。
VDI 値は表面粗さに基づいています。画像から、表面粗さの値が異なると、表面仕上げのテクスチャが異なることがわかります。
| VDI 値 | 説明 | アプリケーション | 表面粗さ (Ra µm) |
| 12 | 600 ストーン | 控えめなパーツ | 0.40 |
| 15 | 400 ストーン | 控えめなパーツ | 0.56 |
| 18 | ドライブラスト ガラス玉 | サテン仕上げ | 0.80 |
| 21 | ドライブラスト # 240 オキサイド | 鈍い仕上げ | 1.12 |
| 24 | ドライブラスト # 240 オキサイド | 鈍い仕上げ | 1.60 |
| 27 | ドライブラスト # 240 オキサイド | 鈍い仕上げ | 2.24 |
| 30 | ドライブラスト # 24 酸化物 | 鈍い仕上げ | 3.15 |
| 33 | ドライブラスト # 24 酸化物 | 鈍い仕上げ | 4.50 |
| 36 | ドライブラスト # 24 酸化物 | 鈍い仕上げ | 6.30 |
| 39 | ドライブラスト # 24 酸化物 | 鈍い仕上げ | 9.00 |
| 42 | ドライブラスト # 24 酸化物 | 鈍い仕上げ | 12.50 |
| 45 | ドライブラスト # 24 酸化物 | 鈍い仕上げ | 18.00 |
結論
射出成形の表面仕上げの 2 つのカテゴリのうち、SPI グレード A と B は、表面粗さが非常に低く、最も滑らかであると考えられており、より高価です。一方、表面粗さの観点からは、最高品質の VDI である VDI 12 は SPI C グレードに相当します。
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