プラスチック射出成形における気泡の除去方法

主な理由の一つは カスタム射出成形サービス 部品を成形する際に最もよく発生する不具合は気泡です。この厄介な部品欠陥は、外観上の問題を引き起こすだけでなく、物理的特性も損ないます。気泡はよく発生し、解決が難しい場合が多くあります。
気泡のトラブルシューティングを行う際、多くの金型メーカーは気泡が何であるかを誤って推測し、すぐにプロセス パラメータを調整して気泡を除去し始めます。調整を開始したいという誘惑に抗い、気泡が実際に何であるかを定義することから始めることをお勧めします。

可能性は2つしかありません:
1. 閉じ込められたガス（空気、水蒸気、樹脂内の揮発性物質、ポリマーまたは添加剤内の分解ガスなど）。
2. 真空の故障。

部品にどのような種類の気泡があり、その根本原因は何であるかを判断することが重要です。気泡の種類を判断することで、発生源を正確に特定し、問題を排除するための次のアクションを決定できます。気体か真空かを判断するには、どのようにテストすればよいでしょうか。多くの人が (かつて私もそうでした)、1 つまたは複数の気泡の形状、位置、またはその他の特徴で判断できると主張しています。しかし、この方法では簡単に騙されてしまいます。代わりに簡単なテストを使用してください。所要時間は 15 分未満ですが、実行には少しの忍耐が必要です。
部品にどのような種類の気泡があるか、そしてその根本的な原因は何かを判断することが重要です。
部品のテストでは、1 つ以上の気泡がある部分を柔らかくなるまでゆっくりと加熱します。一部の作業者は、近くにある懐中電灯を手に取って部品に向ける傾向があるため、この点を控えめに強調します。プラスチックは公称壁を通して熱をすばやく伝達しないため、懐中電灯の友人が部品に火をつける可能性があります。

代わりに、ヒートガンなどを使用してください。次に、気泡がある部品の領域をゆっくりと加熱すると、気泡の形状が変化するはずです。気泡の場合、ガスが加熱されて膨張し、表面が持ち上がり、部品の表面が柔らかくなると通常は破裂します。気泡の中に空気がなく真空の場合、大気圧が部品の柔らかくなった表面を押すため、気泡が破裂します。これで、問題が何であるかがさらによくわかります。
このテストが機能するには、いくつかの条件が必要です。理想的には、直径が少なくとも 3 mm (約 0.125 インチ) 以上の気泡を見つけ、パーツが 4 時間以内のものであることを確認します。気泡は最初は空隙である可能性がありますが、時間が経つにつれて、空気がプラスチック内を移動し、空隙が気泡になります。ざっと調べたところ、この気泡は閉じ込められたガスであると思われるかもしれません。テストによってそれが確かに気泡であることが証明されたと仮定して、トラブルシューティングの説明を始めましょう。つまり、気泡が崩壊すると、膨張したり、はじけたりするということです。気泡は、収束フロント、ジェッティングなどのフロー フロントの問題、または、ベントされていないコア ピン、不十分なベント (真空ベントを試してください)、過度の減圧、過熱や長時間の滞留による樹脂の劣化などの金型/機械の問題によって発生することがあります。ガスは、水蒸気、揮発性物質、または樹脂の分解副産物から発生することがあります。部品が充填または圧縮されると、リブまたは公称壁の通気孔のない突起に閉じ込められた空気が押し出され、気泡の跡が残ります。ほとんどの場合、ガスの成分を知ることよりもガスの発生源を特定することの方が重要であり、それを調べるための簡単なテストはありません。

手順の最初のステップは、ホールド圧力を非常に低い数値に調整してホールドまたは第 2 段階を削除し、気泡がまだ残っているかどうかを確認することです。残っている場合は、少なくとも第 2 段階に関連するパラメータについて心配する必要はありません。気泡がまだ見られる場合は、次のチェックは、充填パターンを理解して、部品を充填するときにガスが空気に閉じ込められているかどうかを判断することです。
2 段目をオフにして、短期的な調査のために 99% を完全な部分体積で作成します。つまり、ショット サイズを 99% フルから 5% フルまで 10% ずつ減らします。異なるフロー パターンが得られる可能性があるため、短いショットから始めてショット サイズを増やすことはしないでください。また、このテストでは、第 1 段のショットの速度を制御する必要があります。第 1 段が圧力によって制限されている場合、正確な結果を得るために必要な一貫性が得られない可能性があります。

気泡はいつ、どこに発生しますか? 各パーツのフロー パターンをチェックして、プラスチックのフロー フロントが単独で発生するか、またはパーツの薄い部分を満たすときにフロー フロントにためらいがあるかどうかを確認します。気泡は常に同じ領域にありますか? そうである場合、気泡は固定された場所から発生していることを意味します。空気がポリマー内に閉じ込められる原因となるレース トラッキング効果やジェッティングに注意してください。
公称壁のリブや突起を確認します。短い場合は、その領域に空気があり、リブが満たされるときに押し出されて泡が形成されることを意味します。その突起から実際に泡の跡が見える場合があります。泡は、パーツが満たされた後にのみ現れますか? そうである場合、通気の問題である可能性があります。通気口を確認します。

リブ、エジェクタ ピン、ノズル チップとスプルー ブッシングのフィット不良、ノズルの位置ずれ、ホット ランナー内のプレートの分離など、いくつかの可能性があります。これらは検出が困難ですが、他の原因を除外する際にはツールで確認する必要があります。ホット ランナーの滴下付近とプレートの合わせ面にブルーイング剤を塗布し、フロー パスに何も入らないように注意してください。起動時にブルーイング剤が現れた場合は、問題の原因が判明したことになります。気泡のもう 1 つの一般的な原因は、特にホット ランナー モールドでの過度の減圧です。

もう 1 つの原因はスクリュー、具体的にはバック ゾーンまたはフィード セクションです。L/D が 18:1 以下の汎用スクリューが原因である可能性があります。バック ゾーンの温度を低くしたり、背圧を高くしたりしてみてください。別の解決策としては、射出前に金型を真空にすることです。

ボイド
ボイドは、冷却中に部品が金型の内側または外側にあるときに、通常は厚い部分で発生します。部品の厚い部分では、中心部がゆっくりと冷却され、ポリマーがより収縮して、それ自体から離れ、気泡を形成します。金型を高温にして気泡が消えても、最終的にヒケが発生する場合は、気泡が空であることを示しています。ボイドとヒケは内部応力の兆候であり、部品が期待どおりに機能しない可能性があることを示す警告サインです。
プラスチックの不足はヒケやボイドの主な原因なので、キャビティにさらに材料を詰め込むことをお勧めします。クッションが一定であること、ネジが底まで達していないことを確認して、部品を適切に詰め込みます。より高い充填圧力やより長い保持時間は役立ちますが、多くの場合、公称壁の中央に十分に詰め込む前にゲートが固まってしまいます。

公称壁を薄くします。可能であれば、厚い部分にコアを入れます。
ボイドやヒケを解決するには、充填率を下げるか、ガス背圧を使用するか、背圧を上げてみてください。ランナーまたはゲートが早期に凍結していないことを確認してください。ホールド時間を長くすると、第 2 段階でより多くのパッキングが可能になります。ゲートが早期に凍結している場合は、ゲートを少し開けてください。直径が少し変わると、ゲートのシールに時間がかかるようになります。また、可能であれば、溶融温度を下げてみてください。

ボイドやヒケをなくす他の方法としては、公称壁を薄くする方法があります。プラスチック部品が厚ければ厚いほど強度が増すとは限りません。公称壁が厚い場合は、より薄く、補強リブを付けて再設計する必要があります。これにより、プラスチックとサイクル時間を節約できます。
可能であれば、厚いパーツにコアを入れます。ゲートの位置を変更して、金型の厚い部分を最初に充填すると、ゲートが固まる前に、より多くのポリマーがパーツに入る可能性があります。また、金型の温度を上げたり、パーツをできるだけ早く取り出したりすることもできます。これにより、冷却中に外壁が崩壊してボイドを防ぐことができますが、ヒケが発生する可能性があります。