射出成形におけるフローマークの防止:原因、検出、および解決策

射出成形はプラスチック部品の一般的な製造方法です。このテクノロジーは大量生産に効率的であり、再現性とコスト効率を維持します。ただし、工具、プロセス変数、原材料の品質に偏差があると、成形部品にさまざまな欠陥が発生します。射出成形におけるフローマークは、仕上がりと美観に影響を与える大きな欠陥の 1 つです。

フロー マークの性質を理解すると、設計仕様に正確に従って欠陥のない部品を製造するのに役立ちます。そこで、フロー マークの種類、その原因、予防方法について詳しく説明します。

射出成形におけるフローマークとは何ですか?

フロー マーク (フロー ラインとも呼ばれます) は、射出成形プロセス中にプラスチック材料の表面に生じる波線、縞、またはパターンです。これは材料の構造的完全性には影響しませんが、製品の美的魅力を低下させる可能性がある外観上の欠陥であり、その結果、認識される品質と消費者の受け入れやすさが低下します。

フロー ラインは通常、キャビティ内のメルト フローの方向に従い、ゲート付近や鋭いコーナーの周囲でよく見られます。これは、さまざまな要因によって溶融プラスチックの流れパターンが不均一になり、冷却が一貫しない結果となるため、プロセス制御が不十分であることを示しています。

射出成形フローマークの種類

成形部品/製品の表面にあるこれらのマークは、その外観と形成メカニズムに基づいてさまざまな種類に分類できます。

射出成形における波、ジェッティング、放射線ライン、周期バンド、ウェルド ライン、その他のタイプのフロー マークについて説明します。

波の流れの跡

給油の流れ方向に沿った波状の筋です。金型壁面の急冷や流速の不均一などにより、内層が金型内を流動する間に外層が急速に冷却・固化すると、この種のフローマークが発生します。この種のフロー マークは、電子機器の筐体や自動車の内装パネルなど、大きく平らで光沢のある表面によく見られます。   

噴射痕

これは注入口から続く小さな不規則な蛇のような筋です。これは、流体の流れが多すぎて乱流になり、電荷が均一に広がるのに十分な時間が得られない場合に発生します。この跡は、溶融した装薬がゲートから噴出する跡に似ています。これは通常、コネクタ、自動車のバンパー、精密部品など、狭いゲートとその後に続くキャビティの広い開口部を持つコンポーネントで発生します。

放射線線

このリング状の線は、池に落ちた小石のように注入口から外側に放射状に現れます。これは主に、壁に接している層が内側の層よりも早く冷えて固まるため、装薬のさまざまな層の冷却が不均一であることが原因で発生します。

金型温度が低くなると、ランナーによる速度と圧力勾配が遅くなり、射出成形中に放射ラインが発生する可能性があります。これらのラインは、プラスチック フローが外側に放射状に広がる中央ゲートを備えたパーツ上に作成されます。このパーツは、ボトルの蓋、丸いハウジング、ギア ハブなどの円形または放射状のパーツで構成されます。

雲のような流れ跡

これらは、主に一貫性のない汚染された材料特性、不十分な混合、および金型内の温度変動に関連して形成される縞状の線または曇ったまたは乳白色の斑点です。これらのパッチは主に、レンズ、医療機器、光拡散器、ディスプレイ カバーなどの透明な部品に見られます。

周期的なバンドまたはタイガー ストライプ

周期的なバンドまたはタイガー ストライプは、流れの方向に垂直な交互のバンドの周期的なパターンを指します。バンドの透明度、色の濃さ、光沢が異なる場合があります。これは通常、メルト フローの不安定性、射出パラメータの周期的変動、および充填剤や着色剤などの添加剤と電荷との相互作用が原因で発生します。これは、より長い流路または厚さの​​変化があり、充填または着色された充填物を使用する部品で一般的です。これには、薄肉コンテナ、長い自動車部品、色付きハウジングなどのコンポーネントが含まれます。

フローマークのようなウェルド ライン

メンド ラインまたはニット ラインとも呼ばれるウェルド ラインは、2 つのフロー フロントの接合部に目に見える細い継ぎ目または線として現れる一般的なタイプの表面欠陥です。これは、塑性流が障害物を迂回して流れが分裂し、反対側で再び合流する部分でより一般的です。温度や圧力が低すぎると、2 つのフロー フロント間の適切な融合が妨げられ、結合が弱くなり、ウェルド ラインが発生する可能性があります。  

フローマークの一般的な原因

射出成形におけるフロー マークの原因は、設計、フィード温度、プロセス変数、ゲートとランナーの位置、原材料の品質のエラーに関連しています。射出成形機をセットアップしてプロセスを処理する際には、これらの原因を考慮する必要があります。

金型温度が低い

金型温度の低さは、溶融プラスチックの粘度に関係します。流動性が低下します。温度が変化すると、表面の材料は中心部の材料よりも早く固化します。この不均一な冷却により、フロー マークが形成されます。

ゲート付近など、先に冷えた部分には跡がつきやすくなります。そのため、金型は射出プロセスの前後に特定の温度に加熱されることがよくあります。

射出速度と射出圧力が低い

射出速度が遅いと、初期流量と金型への到達速度に差が生じ、溶融層の流動パターンが変化し、フローマークが形成されます。さらに、流れを均一にするために、プラスチックが射出された後は保持圧力を維持することが重要です。

さらに、機械の射出圧力が低いと、金型キャビティの充填が不均一になり、射出された原料をコンパクトまたは高密度にすることができません。

ゲートとランナーのサイズが正しくありません

ゲートとランナーが必要以上に薄い場合、材料の流れに問題が発生します。サイズが小さいと金型の充填時間が長くなり、ある程度の量の材料が熱を失います。その結果、ランナーの幅が狭いと速度と圧力が低下し、最終的に動線が形成されます。

モールド ゲートの配置が間違っていると、表面に波状のパターンが形成される場合もあります。それは、金型キャビティ内の材料の均一な分布に影響を与えるためです。

材料の品質の問題

低い溶融温度、材料の汚染、湿気、不適切な添加剤の分散、揮発性ガスの存在など、原料の溶融樹脂の品質要因によってもフロー マークが発生する可能性があります。

不純物や劣化した粒子は均一な流れと冷却を妨げます。これらの凹凸により、成形品の表面に縞や線が生じます。

金型の潤滑

金型キャビティの表面に十分な潤滑がないと、材料の流動性に影響します。メルトの流れを遅くし、さまざまなパターンを広げます。その後、潤滑が不足するため、射出成形機はより高い射出圧力を適用する必要があります。

射出成形装置の設定や変数も、ノズルとバレルの温度の低下、不適切な冷却システム、サイクル時間の短縮などのフロー ラインの原因となります。したがって、機械の設定を確認し、欠陥のない成形を最適化する必要があります。

射出成形のフローマークを防ぐにはどうすればよいですか?

射出成形におけるフローマークを防止するには、積極的なアプローチを講じる必要があります。これには、流動性を考慮した射出成形金型の最適化、正しい工具と成形パラメータの使用、プロセスの改善が必要です。

射出成形のフロー マークを防ぐための一般的な戦略を見てみましょう。

• 金型温度を上げる:  金型温度を高く安定して維持することで、溶融充填物の流動性が向上し、フロー ラインの形成が制限されます。
• コールドスラッジを使用する:  ゲートの前に冷たいスラッジを置き、冷たいプラスチックを集めてキャビティへの侵入を制限します。
• 正しい射出速度: 高速射出により、金型への充填が速くなり、均一に固化します。したがって、シナリオを分析した後、値を増やしてください。
• 高い射出圧力:  高い射出圧力を設定する
• ノズルとゲートを閉じて配置します: あ プラスチック射出ノズルとゲート間の距離が短いため、溶融プラスチックは急速に冷却されません。したがって、それらを互いに近くに配置します。
• バックプレッシャーを適用する:  プロセス中に背圧を加えることで、溶融材料の一貫した流れと緻密性が維持されます。したがって、要件に応じて値を増やしてください。
• 正しい金型設計: 射出プラスチックの流動性を考慮して、ゲートの位置とサイズ、ランナー システム、エッジとコーナーなどの金型設計パラメータを最適化する

フローマークのリスクと金型設計の考慮事項

ランナーとゲートのサイズ、その位置、鋭いキャビティ エッジ、部品の厚さ、通気、キャビティ壁の質感、その他多くの金型設計の特徴が、流動特性や目に見える線やマークの形成に影響を与えます。したがって、設計は、安定したフローを確保するために上記の考慮事項を必要とする重要な段階です。

以下のリストは、フロー ライン射出成形の欠陥を回避するための一般的な設計手法と考慮事項を示しています。

適切なタイプの型と材料を選択する

射出成形金型には、単一金型、複合金型、コールド ランナー金型、ホット ランナー金型など、さまざまな種類があります。原料プラスチックの種類と生産ニーズに基づいて、適切なものを選択してください。さらに、金型の材料は、高い熱応力に耐えられる十分な強度を持っている必要があります。

正しいゲートのタイプ、サイズ、位置を選択する

ゲートを成形品の厚い部分に配置し、流動性を促進できる適切なゲート タイプを選択します。たとえば、バルブ ゲートを使用すると、正確な制御が可能になります。一方、ゲートを広くして、必要な流量の制限を回避します。

部品の厚さの均一性

均一な肉厚の部品設計により、突然の変化がなくスムーズな流れが向上します。したがって、絶対に必要な場合を除き、厚さの変動を ±15% 以内に制限することをお勧めします。

適切な通気システムを組み込む

長い流路に沿って、または空気が滞留しやすい場所に通気口を配置します。また、正しい深さとサイズの複数の通気口を使用する必要があります。エジェクター ピンにマイクロベントを組み込むと、ガスが簡単に逃げやすくなります。

冷却チャネルを使用する

冷却チャネルの分布は、金型断面全体にわたって均一でなければなりません。チャネルのサイズは、部品のサイズと冷却要件に基づいて選択する必要があります。最適化のための設計中に、金型チャネルで熱シミュレーションを実行できます。

キャビティ壁に適切なテクスチャを選択する

成形品の外観はキャビティ壁の質感に直接関係しているためです。鏡面仕上げにより、動線頻度が少ないにもかかわらず、痕跡が目立ちやすくなります。ただし、マットな質感はその外観を隠すことができます。

金型設計にさらに興味がある場合は、そのさまざまな側面を詳しく説明した詳細な「射出成形金型設計ガイド」をお読みください。

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この記事で説明したように、フロー マークやその他の欠陥のないプラスチック部品を製造するには、すべての成形段階を慎重に取り扱う必要があります。これを実現できるのは、高度な射出成形能力と専門知識だけです。そのため、RapidDirect では射出成形の専門家が稼働する高度な設備を備えています。

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よくある質問

プラスチック成形フローマークの識別方法

射出成形部品の流線は目視検査によって識別できます。表面には波状、縞状、またはリング状の模様として現れます。

射出成形におけるフローマークを軽減する方法

フロー マークを減らすには、金型設計、金型温度、射出速度、圧力、冷却システムを最適化します。背圧、保持圧力、溶融原料の品質を確保します。

射出成形における流線の修正方法

成形のラインを修正するには、設計、成形装置のセットアップ、ツール、射出変数、金型温度、原材料の品質のエラーに対処する必要があります。

成形品のフローマークの根本原因は何ですか?

成形品におけるフロー マークの根本的な原因は、充填と固化の不安定性であり、これによりフロー パターンが変化し、マークやラインが形成されます。