プラスチック成形の欠陥: ウェルド ラインの原因とその回避方法

プラスチック製品の設計や製造の過程において、明らかな欠陥や機能上の障害は、通常、ユーザーには受け入れられません。そのような問題の 1 つはウェルド ラインの形成であり、これは製品の外観や寿命に悪影響を及ぼし、さらには製品の不合格につながる可能性があります。

この状況を回避するために、この記事ではウェルド ラインの形成原因を詳しく調べ、一連の的を絞った予防策を提案します。私たちは貴社のプラスチック製品の開発に効果的なアドバイスを提供することを目指しています。

ウェルドラインとは何を意味しますか?

ニット ラインとも呼ばれるウェルド ラインは、充填プロセス中にさまざまな理由により溶融プラスチックによって形成される線状の跡です。これらの理由には、マルチゲート射出成形、不均一な肉厚、ボイド、不均一な流速などが含まれます。

ウェルドライン欠陥はどのようにして形成されるのでしょうか?

ウェルド ラインは、多くの場合、2 つの材料の流れの合流点、または材料の流れが部品上の特定の幾何学的特徴 (穴など) を迂回し、その後再び収束する場所で発生します。ウェルド ラインの形成は、溶融プラスチックの流れに関係しています。

プラスチック溶融物は、金型内で 2 つ以上の方向に流れます。 2 つ以上の材料の流れがキャビティ内で収束すると、フロー フロントが接触して合流します。具体的には、交差角度によりウェルドラインとメルドラインに分類されます。

ウェルド ラインとメルド ラインの違いは、フロー フロントが交わる角度によって異なります。図では、収束角が 135° より大きい場合はメルド ラインと呼ばれ、収束角が 135° 未満の場合はウェルド ラインと呼ばれます。

この流れにより、材料の流れの溶融コア層がフロー フロントの両側の凝固層から突き出ます。したがって、1 つの材料の流れが接触すると、断面の中央が最初に接触し、その後両側に広がります。最終的に、図 XNUMX に示すように、充填位置に V 字型の溝が形成されます。

溝内の空気を追い出すのが難しい場合、または 2 つの材料の流れが合流する際の温度が低すぎる場合、その結果、これらのフロー フロントがシームレスに合流または「溶接」されなくなり、図 XNUMX に示すように、より顕著なウェルド ラインが発生します。 。

さまざまな製造方法に応じて、射出成形部品のウェルド ラインは熱間ウェルド ラインとコールド ウェルド ラインに分けられます。

• コールド ウェルド ラインは、2 つの溶融流が対面して合流した後、溶融物が流れなくなると形成されます。
• ホット ウェルド ラインは、溶融物が障害物 (インサートなど) に遭遇し、2 つ以上の溶融流に分かれ、障害物を回避して再収束し、流れ続けるときに形成されます。

ウェルドラインの危険性

ウェルド ラインは、主に次の側面でプラスチック製品に潜在的な危険をもたらします。

構造上の問題

ウェルド ラインは、金型内で溶融プラスチックが収束して融合する領域です。融合が不完全であるか、品質が低い場合、この領域の強度が比較的弱い可能性があります。その結果、特に応力がかかる領域において、部品の破断や溶接線での変形の可能性が高まり、この脆弱性がさらに悪化します。

これは製品の機械的強度に重大な影響を及ぼし、公称強度の 20% ～ 100% に低下する可能性があります。さらに、ウェルド ラインの位置での強度は、プラスチックの種類と加工条件に応じて、通常、周囲のプラスチック強度の 40% ～ 95% の範囲になります。

外観の問題

ウェルド ラインにより、部品の表面に線、溝、色の変化が生じ、製品の外観品質に影響を与える可能性があります。ウェルド ラインが部品の重要ではない表面 (底部など) にある場合は、製品の全体的な性能に大きな影響を与えない可能性があります。ただし、目立つ領域や重要な領域にある場合は、製品の美しさや受け入れられ方に影響を与える可能性があります。

射出成形のウェルドラインの原因

ウェルド ラインが発生する原因は主に次の要因が考えられます。

低温

低温溶融材料の流れの収束が不十分な場合、ウェルド ラインが発生しやすくなります。プラスチック部品の内面と外面の同じ位置にウェルド ラインが発生する場合、多くの場合、材料温度の低下による溶接不良が原因です。

金型設計

同じキャビティ内の過剰なゲート、溶接継ぎ目での不十分な通気、大きすぎるランナー、ゲート システムの不適切な寸法、壁厚の大幅な変動、または過度に薄い壁はすべて、ウェルド ラインを引き起こす可能性があります。

不純な樹脂

流動性が悪く、熱感度が高く、樹脂中の不純物含有量が多いと、金型を通る溶融プラスチックのスムーズな流れが妨げられ、ウェルド ラインの形成につながる可能性があります。

圧力が不十分です

射出圧力が低い、射出速度が高すぎる、または圧力が不均一であると、溶融物の流動と溶融に影響を及ぼし、溶接不良やウェルド ラインの出現を引き起こす可能性があります。

溶接を避ける方法/ニット 射出成形のライン?

ウェルド ラインの発生を完全に回避するには、射出成形プロセス、部品設計、金型設計、プラスチック材料の選択を最適化し、ウェルド ラインの発生を最小限に抑えることを検討できます。

金型設計

まず、コールド ランナー、ホット ランナー、ゲート設計に至るまで金型設計を変更して、ウェルド ラインを効果的に回避できます。

1.コールドランナー

円形または台形のランナーを優先的に選択します。コールド スラグ ウェルの数を増やし、その長さが十分であることを確認して、金型内でのスムーズな移行を確保します。合理的な流れプロファイルを維持しながら、ランナーの断面積を最大化します。メルトフロー速度と圧力損失を低減します。

2.ホットランナーズ

さまざまなゲートの開く順序を制御して、溶融物の連続射出を実現し、ウェルド ラインを効果的に隠します。ウェルド ラインを回避できない場合、シーケンシャル バルブを使用すると、ウェルド ラインを目に見えない表面にうまく迂回させることができます。

3.ゲートの設計

圧力損失の高いニードルポイント ゲートの使用を避け、代わりにサイド ゲートやファン ゲートなど、圧力損失の低いゲート タイプを優先してください。

大型部品の場合、ウェルド ラインが避けられない場合は、ゲートの数を増やして流動長を短くすると、メルト フロントの温度が上昇する可能性があります。小さな部品の場合は、ゲートの数を最小限にしてフロー フロントの数を減らします。

4.通気

溶融物の排出を強化し、ウェルド ラインの発生を減らすために、充填物の端にベント スロットを取り付けます。ベント スロットによる改善が不十分な場合は、金型にオーバーフロー ウェルを追加することを検討してください。

5.急冷・急速加熱金型

特定の要件がある部品については、急速冷却/加熱金型設計の採用を検討してください。射出成形の前に、高温高圧の蒸気を使用して金型温度を材料のガラス転移温度 (Tg) 以上に上げます。冷却固化時には冷水による急速冷却を行ってください。この設計ではウェルド ラインを効果的に排除しますが、金型と冷却装置には高い要件が要求されます。

部品構造設計

部品設計では、不要な穴フィーチャを最小限に抑える必要があります。

充填抵抗を低減し、不均一な厚さの設計を最小限に抑えるために、成形品の厚さはできるだけ厚くする必要があります。

偏肉設計を工夫することでウェルドラインの影響をある程度軽減できますが、製品構造やプロセス条件に応じた評価が必要です。

流れ方向と平行なリブは避けてください。条件が許せば、シーケンシャル バルブ ゲート技術を使用してゲート位置を変更すると、流れの方向がリブの方向に対して斜めになるため、ウェルド ライン現象が改善されます。以下の図に示すように。

パーツにシルバーなどのメタリックカラーが必要な場合、 ボーイ 通常、プラスチックに着色剤を追加するのではなく、パーツを塗装することをお勧めします。これは、メタリック着色剤のフレークによってウェルド ラインが目立つことがよくあるためです。

プラスチックの選択

金型や製品構造を変更できない状況では、材料特性を最適化してウェルド ラインを改善することは、確かに実行可能な戦略です。

より優れた流動特性を持つ材料を選択してください。たとえば、溶融粘度の低い材料を利用したり、材料の流れを改善するために流動促進剤を添加したりすることができます。

材料中のフィラーまたは添加剤の割合を減らすと、流動特性が向上し、ウェルド ラインの形成が減少します。

多孔質の部品の場合、塗装を必要としない材料は使用しないことが望ましいです。標準的なスプレー材料を選択し、後工程で塗装処理を行うことで、目的の外観を実現します。

耐熱性の低い材料の場合、配合物に耐熱剤を添加すると熱特性が向上し、より高い材料温度での射出成形が可能になります。材料温度を高くすると、粘度が低下し、流動性が向上するため、ウェルド ラインの発生が減少します。

成形関連

材料の配合と温度、圧力、速度などの射出成形プロセスパラメータを調整することで、金型内で溶融プラスチックを完全に融合させ、ウェルドラインの発生を低減します。

射出成形プロセス	DevOps Tools Engineer試験のObjective
射出圧力と射出速度を上げる	キャビティ内の材料の流量を増加させ、それによって収束点での溶融温度を上昇させます。
保圧を上げる	収束点の強度を高め、ウェルドラインを減少させます。
金型温度を上げる	収束点の融解温度を上げます。
溶解性の問題に対処する	収束点の溶融温度を上げると、材料の流動性が向上します。収束点の融解温度を上げます。
ホットランナーの温度を上げる	収束点の融解温度を上げます。
完全な乾燥を確保し、離型剤を削減	合流点の V 溝内の小分子と水分の含有量を低減します。
スクリュー回転数と背圧を上げる	プラスチックの粘度を下げると、キャビティ内の流れが速くなり、それによって収束点での溶融温度が上昇します。
高トン数の射出成形機に切り替える	射出成形機の能力が小さい場合、溶融温度の不均一や射出圧力不足が発生し、材料の溶融に影響を与える場合があります。ウェルド ラインを改善するには、必要に応じて射出成形機を可塑化能力の高いものに交換する必要がある場合があります。

まとめ

ウェルド ラインは、製品の外観に影響を与えるだけでなく、脆弱性の増大などの機能障害につながる可能性があるため、プラスチック部品の製造において避けるべき重要な問題であると考えられています。

したがって、正しいものを選択すると、 金型メーカー そして射出成形機が重要です。 BoYiを選択した場合 射出成形サービスをご覧いただくと、私たちがどのようにしてこの課題を卓越性の機会に変えるかがわかります。

当社の技術専門家チームは、幅広い業界経験と専門知識を備えており、設計から生産に至るまでお客様と緊密に連携し、あらゆる段階で指導とサポートを提供します。私たちの目標は、あらゆる細部が細心の注意を払って管理され、最小限に抑えられるようにすることです。 射出成形の欠陥 ウェルドラインなどの高品質で信頼性の高い部品を提供します。

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