ABS プラスチック射出成形: プロセス、コスト、温度

アクリロニトリルブタジエンスチレン (ABS) は、強靭性、耐衝撃性、多用途性で知られる人気の熱可塑性ポリマーです。 ABS樹脂 射出成形は、自動車、電子機器、消費財などの業界で広く使用されている製造プロセスです。

この記事では、ABS プラスチックの射出成形プロセス、コストの考慮事項、温度要件、および関連する機械について詳しく説明します。

ABS射出成形とは何ですか?

アクリロニトリル ブタジエン スチレン (ABS) 射出成形は、ABS 熱可塑性材料から部品や製品を製造するために使用される製造プロセスです。ABS は、靭性、耐衝撃性、加工のしやすさなど、優れた機械的特性で知られる人気のポリマーです。射出成形は、溶融プラスチックを金型に注入して、高精度で複雑な形状を作成する多目的な技術です。ここでは、ABS 射出成形プロセスについて詳しく説明します。

ABSプラスチック射出成形プロセス

1.材料の準備

射出成形プロセスを開始する前に、ABSペレットを完全に乾燥させて水分を除去する必要があります。ペレット内の水分は、 射出成形の欠陥 最終製品にスプレーマークや気泡が残るなどの問題が発生することがあります。通常、ABS ペレットは乾燥剤乾燥機で 80 ～ 90°C (176 ～ 194°F) で 2 ～ 4 時間乾燥されます。

2. 射出成形機のセットアップ

射出成形機は、射出ユニット、クランプユニット、金型など、いくつかの主要コンポーネントで構成されています。最適な結果を得るには、ABS 用に機械設定を正確に調整する必要があります。

• インジェクションユニット: 射出ユニットは、ABS ペレットを溶かし、溶融した材料を金型に注入する役割を担います。主な設定には、バレル温度、スクリュー速度、射出圧力などがあります。
• クランプユニット: クランプ ユニットは金型を所定の位置に保持し、射出および冷却中に金型を閉じた状態に保つために必要な力を提供します。クランプ力は射出圧力に対抗するのに十分なものでなければなりません。
• モールド: 金型は製造される特定の部品に合わせてカスタム設計されます。キャビティと – 最終製品の形を形成します。金型には、溶融した ABS を固めるための冷却チャネルも含まれています。

3. 溶解と注入

乾燥した ABS ペレットは射出ユニットのホッパーに投入され、回転するスクリューによって加熱されたバレルに向かって運ばれます。バレルの温度は、使用する ABS のグレードに応じて、通常 210 ～ 250°C (410 ～ 482°F) に設定されます。ペレットが溶けると、スクリューによってバレルの前面に溶けた ABS のショットが蓄積されます。

ショットの準備が整うと、射出段階が始まります。スクリューが前進し、溶融した ABS を高圧 (10,000 ～ 20,000 psi) で金型キャビティに射出します。射出速度と圧力は、成形部品の品質と一貫性に影響を与える重要なパラメータです。

4. 冷却固化

金型キャビティに充填された後、溶融した ABS は冷却され固化する必要があります。冷却プロセスは、水やその他の冷却液を循環させる金型に組み込まれた冷却チャネルによって促進されます。冷却時間は部品の厚さと形状によって異なりますが、通常は 20 ～ 60 秒です。

5.排出

部品が固まると金型が開き、 エジェクターピン 完成した部品を金型から押し出します。このサイクルを次の部品に対して繰り返します。

ABS 材料の特性

ABS (アクリロニトリル ブタジエン スチレン) は、機械的特性、加工のしやすさ、手頃な価格のバランスに優れていることで知られる、広く使用されている熱可塑性ポリマーです。ABS の主な特性は次のとおりです。

腐った	ポリラック® (PA-765)	サイコラック™ (MG47)	ルスタン® (348)	RTP (605) 30% GF	ガラスビーズ入りの典型的なABS
密度（グラム/ cm3）	1.19	1.04	1.06	1.27	–
収縮率（％）	0.3-0.6	0.5-0.8	0.4-0.6	0.1-0.2	4.0e-3 ～ 7.0e-3 インチ
ロックウェル硬度(R)	100	112	112	–	–
吸水率（24時間、73°F）	–	–	–	–	0.16％に0.25
引張弾性率（73°F）	–	–	–	–	3,200～500kpsi
降伏点引張強度（MPa）	39	44	48.3	96.5	–
破断点伸び (%)	10	24	–	1-2	2.0％に10
曲げ弾性率（GPa）	1.80	2.30	2.69	8.27	348～426kpsi
曲げ強度（MPa）	55	70	75.8	134	7,150から9,100へのpsi
乾燥温度（℃）	87.8-93.3	80-95	79	82.2	176〜180°F
乾燥時間（時間）	2-24	2-4	2-4	2	2.0〜9.0時間。
融点（℃）	232-249	220-260	246-274	204-238	410〜500°F
金型温度（℃）	54.4-71.1	50-70	29-60	62.8-85	113〜175°F

ABS射出成形の用途

ABS 射出成形は、以下を含むさまざまな業界で広く使用されています。

1. 自動車ダッシュボード、パネル、トリム部品などの自動車の内装・外装部品の製造。
2. 電子: コンピュータ、テレビ、モバイルデバイスなどの民生用電子機器のハウジング、エンクロージャ、コンポーネントを製造しています。
3. 消費財: おもちゃ、キッチン家電、スポーツ用品など、耐久性と美観に優れた製品を生み出します。
4. 産業機器: さまざまな産業用途で使用される機械、工具、装置の部品を製造します。
5. 医療機器高精度、高耐久性が求められる医療機器・医療機器の部品を生産しています。

ABS 射出成形に適した製品はどれですか?

ABS 射出成形を使用して一般的に製造される部品の例をいくつか示します。

• ダッシュボードのコンポーネント
• 内装トリムパネル
• ドアハンドルとトリム
• バンパーとグリル
• HVACシステム部品
• オーディオ機器ハウジング
• 家具のコンポーネント
• 機器ハウジング
• 実験器具のコンポーネント
• デバイスの筐体とカバー
• レゴⓇブロックと部品

ABS が射出成形に使用されるのはなぜですか?

アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）は、 射出成形 機械的特性、加工の容易さ、汎用性のユニークな組み合わせによります。

• 機械的強度と靭性ABS は優れた耐衝撃性と靭性で知られています。ひび割れや破損を起こさずに大きな機械的ストレスに耐えることができるため、耐久性と堅牢性が求められる用途に最適です。
• 良好な耐薬品性ABS は、酸、アルカリ、油など、さまざまな化学物質に対して優れた耐性があります。そのため、こうした物質にさらされることが多い環境での使用に適しています。
• 熱安定性ABS は他の熱可塑性プラスチックに比べて耐熱性が比較的高く、幅広い温度範囲で特性を維持できるため、さまざまな温度条件にさらされる部品には欠かせません。
• 美的特質:ABS は、消費者向け製品にとって重要な高品質の表面仕上げを実現できます。着色、塗装、メッキが簡単に行えるため、さまざまな美観仕上げが可能です。
• 加工のしやすさABS は射出成形プロセス中に容易に溶融して流動するため、金型に完全に充填して、細部まで複雑な形状を形成できます。この処理の容易さにより、サイクル時間が短縮され、生産効率が向上します。

ABS 射出成形のコストはいくらですか?

ABS プラスチック射出成形のコストは、いくつかの要素に分けられます。

1. 材料費

ABS は一般に、ポリプロピレン (PP) やポリエチレン (PE) などの汎用プラスチックよりも高価です。ABS ペレットのコストはグレードとサプライヤーによって異なりますが、通常は 1.50 キログラムあたり 2.50 ドルから XNUMX ドルの範囲です。

2. 金型コスト

金型は、特に複雑な部品や高精度の部品の場合、大きな先行投資となります。金型のコストは、サイズ、複雑さ、材料（例： スチールまたはアルミニウムの金型). 多数個取り金型1 サイクルで複数の部品を生産するシステムは高価ですが、大量生産では部品あたりのコストを削減できます。

3. 機械と労働コスト

射出成形機の操作には、機械の時間、労働力、メンテナンスのコストがかかります。機械のコストは機械のサイズとタイプによって異なり、通常は 50 時間あたり 200 ドルから XNUMX ドルの範囲です。労働コストは、場所とオペレーターのスキル レベルによって異なります。

4.諸経費

間接費には、ユーティリティ、施設費、管理費が含まれます。これらは通常、機械稼働時間または部品量に基づいて配分されます。

5. 生産量

生産量が増えると、部品数の増加に伴って金型コストが償却されるため、部品あたりの総コストは減少します。ABS 射出成形では、大量生産の方がコスト効率が高くなります。

ABS 射出成形技術

ABS部品の生産を最適化するために、さまざまな特殊 射出成形技術 採用されている。

1. 薄肉部品

ABS は比較的粘度が高いため、薄肉部品の製造は困難です。薄肉 ABS 部品の成形に関する考慮事項は次のとおりです。

• 射出圧力の上昇: 金型への完全な充填を確実にするために、射出圧力を高くする必要があります。ABS の粘度は、可塑化温度に達するまで温度の上昇とともに低下しますが、この点を超えると、温度が上昇するにつれて再び粘度が増加します。したがって、温度よりも圧力を上げることの方が望ましい方法です。
• 金型設計: 薄肉部品用の金型は、高い射出圧力に対応できるように設計する必要があります。これには、金型構造の強化とゲート システムの最適化が含まれ、材料の流れを均一にして潜在的な欠陥を最小限に抑えます。

2. 大きな中空部品

標準的な射出成形を使用して大型、薄型、または中空の部品を製造することは困難な場合があります。これらの課題を克服するために、水アシスト射出成形やガスアシスト射出成形などの高度な技術が使用されます。

• 水アシスト射出成形: 高圧水を金型内に注入し、溶融した ABS を金型の壁に押し付けます。この技術により、壁の厚さを均一にし、内部表面を滑らかにすることができます。
• ガスアシスト射出成形水アシスト成形と同様に、高圧ガス (通常は窒素) を使用して中空部分を作成し、壁の厚さを一定に保ちます。この技術は、構造の完全性を維持しながら部品の重量と材料の使用量を削減するのに特に役立ちます。

3. 厚肉部品

厚肉の ABS 部品は、冷却の不均一や材料の収縮により、ヒケなどの欠陥が発生する可能性があります。これらの問題に対処するために、いくつかの技術が使用されます。

• 圧縮射出成形この方法では、正確な量の溶融 ABS を金型に注入し、圧縮して最終部品を成形します。このアプローチにより、内部応力が最小限に抑えられ、ヒケの可能性が減ります。
• 最適化された金型設計: より薄い、またはより均一な壁厚の金型を設計し、強化された熱伝達機能を組み込むことで、管理が容易になります。 ヒケ金型内の冷却チャネルとヒートシンクの改良により、均一な冷却が保証され、欠陥も減少します。

4. マルチマテリアルコンポーネント

複数の材料を使用した部品を必要とする用途では、インサート成形やオーバーモールディングなどの技術が使用されます。ABS は汎用性が高いため、次のような高度な成形プロセスに適しています。

• インサート成形この技術では、ABS を注入する前に、あらかじめ成形されたインサート (金属、プラスチック、またはその他の材料で作られたもの) を金型に配置します。溶融した ABS がインサートの周囲に流れ、インサートを包み込み、1 つの統合された部品を形成します。
• オーバーモールディングオーバーモールディングとは、以前に成形された部品（多くの場合、異なる材料で作られる）の上に ABS の層を成形することです。これは、ツールや消費者向け製品の人間工学に基づいたハンドルの製造でよく使用され、グリップと快適性を向上させるために、ABS をより柔らかい材料でオーバーモールドします。

5. マイクロ射出成形

マイクロ射出成形は、非常に小さな ABS 部品を高精度で製造するために使用されます。この技術には、微量の材料を扱い、複雑な細部を製造できる特殊なマイクロ射出成形機が必要です。

• アプリケーション: マイクロ射出成形は、医療機器、電子機器、その他小型で精密な部品が不可欠な業界で使用されています。
• 課題このような小さなスケールで均一な材料の流れを実現し、寸法精度を維持するには、プロセスパラメータの正確な制御と高品質の金型が必要です。

6. ホットランナーシステム

ホットランナーシステムは、材料の無駄とサイクル時間を削減することで、ABS 射出成形の効率を向上させるために使用されます。

• Advantages: ホットランナーシステムは、金型内でプラスチックを溶融状態に保つため、スプルーやランナーは不要になります。これにより、サイクルタイムが短縮され、材料の無駄が減り、部品の品質が向上します。
• 考慮事項ホットランナーシステムはコールドランナーシステムよりも複雑で高価であり、慎重な設計とメンテナンスが必要です。

これらの技術を理解して活用することで、メーカーは ABS 部品の生産を最適化し、幅広い業界向けに高品質でコスト効率が高く信頼性の高いコンポーネントを実現できます。または、BOYI のようなプロのプラスチック射出成形サービス プロバイダーと協力して、部品設計を最適化してください。

ABS 射出成形の温度設定方法は?

ABS 射出成形を成功させるには、適切な温度制御が不可欠です。重要な温度パラメータは次のとおりです。

1. バレル温度

バレル温度は、ABS グレードと必要な溶融粘度に応じて、210 ～ 250°C (410 ～ 482°F) に設定する必要があります。溶融品質の一貫性を確保し、劣化を防ぐには、均一な加熱が不可欠です。

2. 金型温度

この 金型温度 通常、50～80°C (122～176°F) の範囲です。金型温度を高くすると、部品の表面仕上げが向上し、残留応力が軽減されますが、サイクル時間も長くなります。金型温度は、部品の品質と生産効率のバランスをとるために慎重に制御する必要があります。

3. ノズル温度

垂れを防ぎ、金型へのスムーズな流れを確保するには、ノズル温度をバレル温度よりわずかに低くする必要があります。ABS の一般的なノズル温度は約 200 ～ 230°C (392 ～ 446°F) です。

ABS射出成形のメリットとデメリット

ABS 射出成形は、生産性、設計の柔軟性、機械的特性の点で多くの利点があります。ただし、ツールのコストが高い、設計上の制限、環境への配慮などの潜在的な欠点を慎重に管理する必要があります。

Advantages	デメリット
非常に効率的で生産性の高い製造技術	金型の設計と製造が必要であり、コストと時間がかかる
廃棄物の最小化	少量生産の場合、ツールへの初期投資は高額になる可能性がある
最小限の人的介入で大量の部品を生産できる	複雑な部品設計には、リードタイムの​​延長とコストの上昇が必要になる場合があります。
複雑で多機能なコンポーネントを生産する能力	射出成形の設計ルールにより部品の形状と機能が制限される
金属インサートまたはオーバーモールド部品の組み込み	壁の厚さ、リブの配置、穴のサイズ/位置は厳格なガイドラインに従う必要があります
ABSは優れた機械的強度と耐久性を提供します	ツールコストを正当化するための最小数量要件により、少量生産ではコストが高くなる可能性がある
堅牢な機械的特性を必要とする用途に適しています	経済的な実現可能性は予想される生産量に大きく依存する
塗装やメッキなどの後処理が可能	紫外線曝露による環境劣化は材料の完全性に影響を与える可能性がある

ABS 射出成形における一般的な問題は何ですか?

ABS 射出成形では、製造工程中にいくつかの一般的な問題が発生する可能性があります。これらの問題は、成形部品の品質と一貫性に影響を与える可能性があります。以下に、発生する一般的な問題をいくつか示します。

1. 反りと寸法の不安定性:ABSは 反り また、冷却時の収縮率が高いため、寸法が不安定になります。冷却が不均一であったり、金型の温度制御が不十分だと、この問題が悪化する可能性があります。
2. ヒケ:ヒケは、成形部品の表面に凹みとして現れ、通常は冷却が遅い厚い部分に発生します。この問題は、冷却速度が不均一であるか、金型内の通気が不十分なために発生します。
3. 表面の欠陥:フローマーク、縞、気泡などの表面欠陥は、不適切な射出圧力、温度変化、または金型表面仕上げ不良により発生する可能性があります。
4. 成形時の応力と亀裂:ABS は成形中に内部応力を生じ、部品の割れや脆化を引き起こす可能性があります。この問題は、多くの場合、冷却時間が不十分であったり、金型から適切に取り出されなかったりすることで発生します。
5. ゲートの設計または位置が不適切:ゲートの設計と配置は、材料の流れと部品の品質に影響します。ゲートの位置が不適切だと、成形部品に外観上の欠陥や弱点が生じる可能性があります。
6. 色分散の問題:ABS は幅広い色を受け入れることができるため、色の分散の問題が発生しやすくなります。不適切な混合や溶融温度の制御が不十分な場合、色の分布が不均一になったり、縞模様が生じたりすることがあります。
7. 材料の劣化:ABS は過熱に敏感で、材料の劣化、変色、機械的特性の低下につながる可能性があります。これらの問題を防ぐには、適切な溶融温度制御が不可欠です。
8. 射出圧力と速度の変化:射出圧力や射出速度の変動により、金型キャビティの充填が不完全になり、部品にショートショットやボイドが発生する可能性があります。
9. 部品排出の問題:金型から部品を取り出すのが困難な場合、特に複雑な形状やアンダーカットでは、損傷や変形が発生する可能性があります。

これらの一般的な問題に対処するには、最適化された金型設計、正確な温度管理、ABS 材料に固有の推奨射出成形パラメータの遵守など、慎重なプロセス制御が必要です。

ABS 射出成形設計のヒント

ABSプラスチック射出成形では、最適な部品品質と製造性を確保するために、いくつかの重要な設計上の考慮事項があります。 射出成形設計 ガイドラインに従ってください。

• 壁の厚さ： ABS プラスチック射出成形では、均一な冷却を確保し、反りやヒケなどの欠陥を最小限に抑えるために、壁の厚さを一定に保つことが重要です。推奨範囲は通常、0.045 ～ 0.140 インチ (1.14 ～ 3.56 mm) です。
• 抜き勾配角度: 約 0.5 ～ 1 度の抜き勾配角度を組み込むことで、金型から部品をスムーズに取り出すことができます。この角度により、リリース時に部品が金型表面に付着するのを防ぎ、潜在的な損傷を最小限に抑え、部品の一貫した品質を確保します。
• 部品許容差: 部品の許容誤差の精度は、機能の完全性と組み立ての互換性にとって非常に重要です。ABS 部品は、通常、0.1 mm 未満の寸法の場合、0.325 ～ 160 mm の商用許容誤差に準拠しています。0.050 mm までの小型部品の場合は、0.1 ～ 100 mm のより細かい許容誤差を実現できます。
• 半径: ABS は、特に鋭角な角で応力集中の影響を受けやすいです。十分な半径で設計すると、応力がより均等に分散され、部品の耐久性が向上し、故障の可能性が減ります。最小半径は壁厚の 25% 以上に保つことをお勧めします。最大の強度を必要とする用途では、壁厚の 60% までの半径が推奨されます。

ABA 処理ではどのような要素を考慮する必要がありますか?

射出成形における ABS 材料処理の考慮事項:

1. 粘度： ABS は可塑化温度を超えて溶融すると粘度が増加し、成形性に影響を及ぼします。一部のプラスチックとは異なり、ABS の粘度は可塑化後に上昇します。
2. 水分： ABS は水分を吸収するため、成形部品の曇りや気泡などの欠陥を防ぐために、加工前に徹底的に乾燥させる必要があります。
3. 温度管理： ABS を過熱すると熱分解が起こり、部品に茶色や焦げ跡が残ることがあります。適切な金型温度と溶融温度が重要です。
4. 射出圧力: ABS は粘度が高いため、通常はより高い射出圧力が必要です。圧力が適切でないと、部品の取り外しや品質に影響する可能性があります。
5. 射出速度: 適切な射出速度により、焼け跡や仕上がり不良などの欠陥を防止できます。速度が遅すぎると、金型の充填が不完全になる可能性があります。
6. 収縮： ABS は冷却中に 0.1% ～ 0.8% の収縮率を経験し、寸法精度に影響します。金型の設計とプロセス パラメータが収縮に影響します。

欠陥のない高品質で寸法精度の高い部品を確保するには、ABS 射出成形中にこれらの要素を慎重に管理する必要があります。

ABS射出成形サービスパートナー – BOYI

At ボーイは、お客様の正確な仕様に合わせた高品質の ABS プラスチック射出成形ソリューションの提供を専門としています。最先端の技術と卓越性へのこだわりにより、製造するすべての部品の精度を保証します。

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カタログ： 射出成形ガイド