はじめに: 射出成形は化粧品包装材料の主要なプロセスです。最初のプロセスは射出成形であることが多く、製品の品質と生産性が直接決まります。射出成形プロセスの設定では、収縮、流動性、結晶化度、熱に弱いプラスチックと加水分解しやすいプラスチック、応力亀裂とメルトフラクチャー、熱性能と冷却速度、吸湿性などの 7 つの要素を考慮する必要があります。この記事を書いているのは、上海レインボーパッケージ。Youpin のサプライ チェーンで友人が参照できるように、これら 7 つの要素の関連コンテンツを共有してください。
射出成形
射出成形とも呼ばれる射出成形は、射出と成形を組み合わせた成形方法です。射出成形法の利点は、生産速度が速く、効率が高く、操作が自動化できること、色が豊富であること、形状が単純なものから複雑なものまであること、サイズが大きいものから小さいものまであること、製品のサイズが正確であることです。更新が容易で、複雑な形状も作成可能です。部品や射出成形は量産や複雑な形状の製品などの成形加工分野に適しています。完全に溶融したプラスチック材料を一定の温度でスクリューで撹拌し、金型キャビティ内に高圧で注入し、冷却固化させて成形品を得る。複雑な形状の部品の量産に適しており、重要な加工法の一つです。
01
収縮
熱可塑性プラスチック成形品の収縮に影響を与える要因は次のとおりです。
1) プラスチックの種類: 熱可塑性プラスチックの成形プロセス中に、結晶化、強い内部応力、プラスチック部品に凍結した大きな残留応力、強い分子配向などの要因によって引き起こされる体積変化が依然として存在するため、熱硬化性プラスチックと比較して収縮が大きくなります。率が大きく、収縮範囲が広く、方向性が明確です。さらに、成形、アニーリング、または調湿後の収縮は、一般に熱硬化性プラスチックの収縮よりも大きくなります。
2) プラスチック部品の特性。溶融した材料がキャビティの表面と接触すると、外層は直ちに冷却されて、低密度の固体シェルが形成されます。プラスチックの熱伝導率が低いため、プラスチック部品の内層はゆっくりと冷却され、大きな収縮を伴う高密度の固体層が形成されます。したがって、壁の厚さ、ゆっくりとした冷却、高密度の層の厚さはさらに収縮します。
また、インサートの有無、インサートの配置や数量は、材料の流れ方向、密度分布、耐収縮性に直接影響します。したがって、プラスチック部品の特性が収縮や方向性に大きく影響します。
3) 供給入口の形状、サイズ、分布などの要因は、材料の流れの方向、密度分布、圧力維持と収縮効果、成形時間に直接影響します。直接供給ポートと大きな断面 (特に厚い断面) を備えた供給ポートは収縮が少ないものの方向性が大きく、幅と長さが短い短い供給ポートは方向性が低くなります。供給入口に近いもの、または材料の流れの方向に平行なものは、より多く収縮します。
4) 成形条件 金型温度が高く、溶融材料の冷却が遅く、密度が高く、収縮が大きい。特に結晶性材料の場合、結晶性が高く体積変化が大きいため、収縮が大きくなります。金型の温度分布は、プラスチック部品の内部および外部の冷却と密度の均一性にも関連しており、各部品の収縮のサイズと方向に直接影響します。
また、保持圧力や保持時間も収縮に大きく影響し、圧力が高く保持時間が長いと収縮は小さくなりますが方向性は大きくなります。射出圧力が高く、溶融粘度差が小さく、層間せん断応力が小さく、離型後の弾性反発力が大きいため、収縮率も適度に低減できます。材料温度が高く、収縮は大きいですが、方向性は小さいです。したがって、成形時の金型温度、圧力、射出速度、冷却時間を調整することによっても、プラスチック部品の収縮率を適切に変化させることができます。
金型を設計する際、各種プラスチックの収縮範囲、プラスチック部品の肉厚と形状、注入口形状のサイズと分布に従って、プラスチック部品の各部分の収縮率は経験に基づいて決定され、次に、キャビティのサイズが計算されます。
高精度のプラスチック部品の場合、収縮率の把握が難しい場合は、一般的に次のような方法で金型を設計します。
テスト金型後に修正の余地を残すために、プラスチック部品の外径の収縮率を小さくし、内径の収縮率を大きくします。
試作金型により、ゲートシステムの形状、サイズ、成形条件が決定されます。
後処理対象のプラスチック部品は、寸法変化を測定するために後処理が行われます（測定は脱型後 24 時間である必要があります）。
実際の収縮に応じて金型を修正します。
金型を再試行し、プロセス条件を適切に変更して、プラスチック部品の要件を満たすように収縮値をわずかに変更します。
02
流動性
1) 熱可塑性プラスチックの流動性は、一般に分子量、メルトインデックス、アルキメデススパイラルフロー長、見掛け粘度、流量比（プロセス長/プラスチック部品肉厚）などの一連の指標から分析できます。
分子量が小さい、分子量分布が広い、分子構造の規則性が低い、メルトインデックスが高い、スパイラルフロー長が長い、見掛け粘度が低い、流動比が高い、流動性が良い、同じ製品名のプラスチックは、その流動性が適切であるかどうかを判断するために説明書を確認する必要があります。射出成形に適用可能。
一般的に使用されるプラスチックの流動性は、金型設計の要件に応じて大きく次の 3 つに分類できます。
流動性良好 PA、PE、PS、PP、CA、ポリ(4)メチルペンテン。
中流動性ポリスチレン系樹脂（ABS、AS等）、PMMA、POM、ポリフェニレンエーテル；
流動性の悪いPC、硬質PVC、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリールスルホン、フッ素樹脂。
2) 各種プラスチックも様々な成形要因により流動性が変化します。主な影響要因は次のとおりです。
①材料温度が高いほど流動性は高くなりますが、PS（特に耐衝撃性が高くMFR値が高いもの）、PP、PA、PMMA、変性ポリスチレン（ABS、ASなど）、PCの流動性はプラスチックによって異なります。 、CA およびその他のプラスチックは温度によって大きく変化します。PE および POM の場合、温度の上昇または下降は流動性にほとんど影響を与えません。したがって、前者は成形時の温度を調整して流動性を制御する必要があります。
②射出成形の圧力を高くすると、溶融材料のせん断効果が大きくなり、流動性も高まります。特にPEやPOMは敏感になるため、成形時の流動性を制御するために射出圧力を調整する必要があります。
③金型構造の形状、サイズ、レイアウト、冷却システムの設計、溶融材料の流動抵抗（表面仕上げ、流路部の厚さ、キャビティの形状、排気システムなど）およびその他の要因を直接反映キャビティ内の溶融材料への影響 実際のキャビティ内部の流動性は、溶融材料の温度低下が促進され流動抵抗が増加すると流動性が低下します。金型を設計する際には、使用するプラスチックの流動性に応じて合理的な構造を選択する必要があります。
成形時には、材料温度、金型温度、射出圧力、射出速度などを制御し、成形ニーズに合わせた充填条件を適切に調整します。
03
結晶化度
熱可塑性プラスチックは、縮合中に結晶化しないことに応じて、結晶性プラスチックと非結晶性（アモルファスとも呼ばれる）プラスチックに分類できます。
いわゆる結晶化現象とは、プラスチックが溶融状態から凝縮状態に変化する際に、分子が独立して動き、完全に乱れた状態になることを指します。分子は自由な動きを止め、わずかに固定された位置に押し付けられ、分子配列を規則的なモデルにしようとする傾向があります。この現象。
これら 2 種類のプラスチックを判断するための外観基準は、厚肉プラスチック部品の透明度によって決まります。一般に、結晶性材料は不透明または半透明（POM など）であり、非晶質材料は透明（PMMA など）です。ただし例外もあります。例えば、ポリ(4)メチルペンテンは結晶性プラスチックですが透明度が高く、ABSは非晶質ですが透明ではありません。
金型の設計および射出成形機の選択の際には、結晶性プラスチックに関する次の要件と注意事項に注意してください。
材料温度を成形温度まで上げるには多量の熱が必要となり、可塑化能力の大きな設備が必要となります。
冷却および再変換時に多量の熱が放出されるため、十分な冷却が必要です。
溶融状態と固体状態の比重差が大きく、成形収縮が大きく、ヒケやポアが発生しやすい。
冷却が早く、結晶化度が低く、収縮率が小さく、透明度が高い。結晶化度はプラスチック部品の肉厚に関係し、肉厚は冷却が遅く、結晶化度が高く、収縮が大きく、物理的特性が良好です。したがって、結晶材料の金型温度は必要に応じて制御する必要があります。
異方性が大きく内部応力が大きい。脱型後に結晶化しない分子は結晶化を続ける傾向があり、エネルギーの不均衡状態にあり、変形や反りを起こしやすくなります。
結晶化温度範囲が狭く、未溶解材料が金型に注入されたり、供給口が閉塞したりしやすい。
04
熱に弱いプラスチックと加水分解しやすいプラスチック
1) 熱に敏感とは、一部のプラスチックが熱に対してより敏感であることを意味します。高温で長時間加熱されたり、投入口部分が小さすぎる場合があります。せん断効果が大きいと材料温度が上昇しやすくなり、変色、劣化、分解が起こりやすくなります。この特性のあるプラスチックを感熱性プラスチックといいます。
硬質PVC、ポリ塩化ビニリデン、酢酸ビニル共重合体、POM、ポリクロロトリフルオロエチレンなど。熱に弱いプラスチックは分解中にモノマー、ガス、固体などの副生成物を生成します。特に分解ガスの中には、人体や機器、金型に対して刺激性、腐食性、毒性を及ぼすものがあります。
したがって、金型設計、射出成形機の選定、成形には注意が必要です。スクリュー射出成形機を使用してください。注湯システムの断面は大きくする必要があります。モールドとバレルはクロムメッキする必要があります。安定剤を加えて熱感受性を弱めます。
2) プラスチック（PC など）の中には、少量の水分を含んでいても、高温高圧下では分解するものがあります。この性質を易加水分解といい、事前に加熱乾燥する必要があります。
05
応力亀裂とメルトフラクチャー
1) プラスチックの中には応力に弱いものがあります。成形時に内部応力がかかりやすく、脆くて割れやすいです。プラスチック部品は外力や溶剤の作用により亀裂が発生します。
このため、原料に添加剤を添加して耐クラック性を向上させるほか、原料の乾燥に注意し、成形条件を適切に選択することで内部応力を低減し、耐クラック性を向上させる必要があります。プラスチック部品の適切な形状を選択する必要がありますが、応力集中を最小限に抑えるためにインサートを取り付けるなどの手段は適切ではありません。
金型を設計する際には、脱型角度を大きくし、合理的な供給入口と排出機構を選択する必要があります。成形中は、材料温度、金型温度、射出圧力、冷却時間を適切に調整し、プラスチック部品が冷たすぎて脆くなっている場合の脱型を避けるようにしてください。成形後、プラスチック部品は改善するために後処理も行う必要があります。亀裂耐性を高め、内部応力を排除し、溶剤との接触を防ぎます。
2) 一定のメルトフローレートのポリマー溶融物が一定温度でノズル孔を通過し、その流量が一定値を超えると、メルトフラクチャーと呼ばれるメルト表面の明らかな横方向の亀裂が発生し、外観や外観を損なう原因となります。プラスチック部品の物理的特性。したがって、メルトフローレートの高いポリマーを選択する場合は、ノズル、ランナー、供給開口部の断面積を大きくして、射出速度を下げ、材料温度を上昇させる必要があります。
06
熱性能と冷却速度
1) 各種プラスチックは、比熱、熱伝導率、熱変形温度などの熱的性質が異なります。比熱の高い可塑化には多量の熱が必要となるため、可塑化能力の大きな射出成形機を使用する必要があります。熱変形温度が高いプラスチックは冷却時間が短く、離型が早くなりますが、離型後の冷却変形を防ぐ必要があります。
熱伝導率の低いプラスチック（イオン性ポリマーなど）は冷却速度が遅いため、金型の冷却効果を高めるには十分に冷却する必要があります。ホットランナー金型は、比熱が低く熱伝導率の高いプラスチックに適しています。比熱が大きく、熱伝導率が低く、熱変形温度が低く、冷却速度が遅いプラスチックは高速成形には適していません。適切な射出成形機と強化された金型冷却を選択する必要があります。
2) さまざまなプラスチックは、その種類、特性、プラスチック部品の形状に応じて、適切な冷却速度を維持する必要があります。したがって、金型温度を一定に維持するには、成形要件に応じて金型に加熱および冷却システムを装備する必要があります。材料温度が金型温度を上昇させる場合、脱型後のプラスチック部品の変形を防ぎ、成形サイクルを短縮し、結晶化度を低下させるために、金型を冷却する必要があります。
プラスチックの廃熱が金型を特定の温度に保つのに十分ではない場合、冷却速度を制御し、流動性を確保し、充填条件を改善し、またはプラスチックを制御するために、金型を特定の温度に保つための加熱システムを金型に装備する必要があります。部品をゆっくりと冷却します。厚肉プラスチック部品の内側と外側の不均一な冷却を防ぎ、結晶化度を高めます。
流動性が良いもの、成形面積が大きいもの、材料温度にムラがあるものなど、プラスチック部品の成形条件によっては加熱と冷却を交互に行ったり、局所的に加熱と冷却を行う必要がある場合があります。この目的を達成するには、金型に対応する冷却または加熱システムを装備する必要があります。
07
吸湿性
プラスチックにはさまざまな添加剤が含まれており、水分との親和性が異なるため、大きく分けて「吸湿性」「水分付着性」「非吸収・非粘着性」の2種類に分けられます。材料中の水分含有量は許容範囲内に管理する必要があります。高温高圧下で水分が気体化したり、加水分解して樹脂が発泡したり、流動性が低下したり、外観や機械的特性が低下します。
したがって、吸湿性プラスチックは、使用中の水分の再吸収を防ぐために、必要に応じて適切な加熱方法と仕様で予熱する必要があります。
上海レインボー工業株式会社は、上海レインボーパッケージのメーカーです。ワンストップの化粧品包装を提供します。当社の製品が気に入ったら、お問い合わせください。
Webサイト：www.rainbow-pkg.com
Eメール：Bobby@rainbow-pkg.com
WhatsApp: +008613818823743
投稿時間: 2021 年 9 月 27 日