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変形
4.2 変形 成形品各部が不均一に収縮すると不均一な成形ひずみが発生し、これが変形の主原因となります。すなわち成形品が均一に収縮すれば変形は起りません。 成形収縮が不均一になる原因は次の3つが主なものと考えられます。ジュラネックス® PBT強化グレードでは流動方向に対する収縮率の異方性が最も大きな要因です。 1. 成形品肉厚の不均一 2. 金型温度、キャビティ内圧の不均一 3. 流動方向による収縮率の異方性 変形に対する形状の影響は非常に大きいため機能をそこなわない範囲で、できるだけ変形が少なくなる形状にすることが重要といえます。代表的な形状について変形の傾向を示します。
(a) 円板状成形品 ジュラネックス3300では、円板状成形品の真円度、面振れは以下のようになります。
(b) 箱形成形品 3300のスパン距離と内ぞりとの関係は図4-2のようになります。ばらつきが大きくなっていますが、大体の内ぞり量を推定することができます。
ゲート設計によっても内ぞりを小さくできます。すなわち表4-1のようにサイドゲードより中心からのピンゲートの方がよく、またコアを水冷するのも有効でしょう。 例えば水冷すると2000、2002ではコア水冷なしのものの20～30％、ガラス繊維入りグレードでは約60％程度の内ぞりとなります。 表4-1. ゲートと箱型成形品の内ぞリ (単位 : mm)
(c) L字形成形品 L字形成形品の倒れ変形と断面形状との関形を表4-2に示します。形状⑧のような三角リブをつけるのが最も有効な方法です。 表4-2. L字形成形品の倒れ角度(度)
直角部の内・外の金型温度差をつけると表4-3のように2000、2002、6300Bのようなグレードでは効果があります。 ガラス繊維入りグレードの場合は、ゲート位置によって倒れ角が異なります。すなわち表4-4のように従来のように先端部にゲートをつけるより、コーナ部にゲートをつけると倒れ角が小さくなるケースがあります。 表4-3. L字形成形品の倒れ変形に対するコーナー部冷却の効果 (単位 : 度)
表4-4. ゲート位置とL字形成形品の倒れ変形 (単位 : 度)
(d) リブ付平板 平板の剛性を向上させる方法としてリブをつけることがありますが、リブのつけ方によっては変形が大きくなります。その例を表4-5に示します。 両側に対称にリブがある形状①と平板⑥と同程度の変形ですが、片側にしかリブのないものではリブ側が凸になるそりが相当大きくなります。これらの結果は、逆にそりを矯正するための形状変更にも利用できることになります。 表4-5. リブ付平板の「そり」 (単位：mm)
[例1] 羽根車 (3300) (単位：mm)
[例2] 円形成形品 (バルブNo.2ハウジング) (3300) (単位：mm)
[例3] 円形成形品 (バルブ) No.1 上ぶた および 下ぶた (3300) (単位：mm) (詳細は略図参照)
成形条件で変形に対する寄与率の大きいものは金型温度、キャビティ内圧(ゲートサイズ、充填速度、保圧時間など)冷却時間などです。
(a) 金型温度 一例として3300の円形成形品の結果を表4-6に示します。金型温度が低いほど、真円度や面振れがよくなる傾向が認められます。 表4-6. 3300製円形成形品(バルブ)の真円度，面振れに及ぼす金型温度の影響
(b) 射出・保圧時間 直径120mm厚み2mmの円板を中央1点ピンゲートで成形した時の射出・保圧時間と面振れとの関係を図4-3に示します。 射出・保圧時間がゲートシール時間より短かい場合には変形量が非常に大きいことが分かります。成形サイクル設定に際して非常に重要な点です。
(c) 射出速度 変形に対する射出速度の影響はそれ程大きくはありませんが、射出速度が速い方が変形が小さくなる傾向があります。その一例を表4-7に示します。 表4-7. 3300製羽根車の真円度と面振れに対する射出速度の影響
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