射出成形金型のベントを成功させるための重要な設計上の考慮事項

射出成形におけるベントについて理解する

ベントイン 射出成形 充填段階で閉じ込められたガスと空気を金型キャビティから逃がすプロセスを指します。適切なベントがないと、閉じ込められたガスによって、不完全な充填、表面欠陥、完成部品の構造的弱点など、さまざまな問題が発生する可能性があります。ベントの基本的な目的は、ガスを逃がす経路を作成し、溶融材料が金型キャビティを効果的に満たせるようにすることです。

材料特性

材料の選択は、ベント要件に大きく影響します。溶融温度で自由に流動することで知られる Texin 樹脂や Desmopan 樹脂などの材料には、注意深いベント設計が必要です。非常に浅いベントでも、流動性が高いため、部品のフラッシュにつながる可能性があります。したがって、均一な流れを確保し、閉じ込められたガスや空気が徐々に逃げるように、溶融物をゆっくりと注入するように部品とツールを設計することが重要です。

射出成形金型のベントの種類

ベント方法にはいくつかの種類があり、それぞれが金型設計における特定のニーズと課題に対応するように設計されています。以下は、射出成形で使用される主なベントの種類です。

外部通気

これには、金型の外側の表面に通気孔を作成し、溶融材料が流入するときに空気を逃がすことが含まれます。外部通気孔は、金型の重要でない領域に戦略的に配置することで、部品の美観への影響を最小限に抑えることができます。

Advantages:

• 実装が簡単。
• 多くの標準アプリケーションに効果的です。
• 最終部品への視覚的な影響を最小限に抑えるために戦略的に配置できます。

デメリット:

• 複雑な形状への適用には制限があります。
• 部品の美観を損なわないように注意して配置する必要がある場合があります。

内部通気

この方法では、ガスの排出を容易にするために、金型設計内にチャネルまたは溝を組み込みます。内部通気は、特定のフロー パスに合わせて調整できるため、複雑な形状の場合によく使用されます。

Advantages:

• ガス除去をより細かく制御できます。
• 複雑な部品形状に合わせて調整できるため、充填率が向上します。

デメリット:

• 設計と製造がより複雑になります。
• 部品の強度や完全性に影響を与えないように、精密なエンジニアリングが必要です。

自動排気システム

一部の高度な金型には、射出プロセス中のさまざまな圧力に適応できる自動ベント システムが組み込まれています。これらのシステムは、溶融材料の流動力学に基づいてベントを開閉する機械部品を活用します。

Advantages:

• 変化する状況に適応して、リアルタイムで通気を最適化できます。
• ガス閉じ込めのリスクを軽減し、サイクルタイムを改善します。

デメリット:

• 複雑さにより初期コストが高くなります。
• 適切な機能を確保するにはメンテナンスが必要になる場合があります。

ピンベント

ピンベントは、金型キャビティ内に配置された小さなピンを利用して、小さなベント経路を作成します。これらのピンにより、部品の表面仕上げへの影響を最小限に抑えながらガスを逃がすことができます。

• Advantages:
  • 複雑なデザインの部品に最適です。
  • 部品の美観を良好に保ちます。
• デメリット:
  • 効果を上げるには慎重な配置が必要です。
  • すべての材料または部品の形状に適さない場合があります。

不十分なカビの排気による影響

適切な通気により、閉じ込められた空気やガスを逃がしながら、溶融材料のシームレスな流れを確保できます。逆に、不十分な通気は、製品の品質を損なうだけでなく、製造効率を低下させる無数の問題を引き起こす可能性があります。

1. 成形部品の欠陥

不十分な通気によって最も直接的に生じる結果の 1 つは、成形部品に欠陥が発生することです。一般的な欠陥には次のようなものがあります。

• 不完全な記入: 金型キャビティ内に空気が閉じ込められると、溶融材料が空間全体を満たすことができなくなり、完成品の一部が欠けたり、空洞ができたりします。
• 火傷跡: 閉じ込められた空気が熱くなり、局所的なホットスポットが発生し、成形部品の表面に焼け跡が残ります。これは見た目に悪影響を与えるだけでなく、製品の構造的完全性を弱める可能性もあります。
• 表面の欠陥: 通気性の悪い金型では、膨れや仕上げの不均一など、表面の不規則性が生じ、部品の全体的な品質が低下する可能性があります。

2. サイクルタイムの増加

換気が不十分だと、やり直しや調整が必要になるため、サイクルタイムが長くなる可能性があります。欠陥が発生した場合、メーカーは次のような問題に対処するために生産を停止しなければならない場合があります。

• 金型設計の調整: 通気口の配置やサイズを改善するために変更が必要になる場合があり、製造プロセスに時間とコストが追加されます。
• 検査とテストの強化: 部品が基準を満たしていることを確認するために、より厳格な品質チェックが必要になる場合があり、追加の時間とリソースが消費されます。

3. 材料廃棄物の増加

換気が不十分なために欠陥が発生すると、多くの場合、材料の無駄が増えます。欠陥のある部品は廃棄またはリサイクルする必要があり、運用コストの増加と収益性の低下につながります。この無駄は収益に影響を与えるだけでなく、生産損失を補うためにより多くの原材料が必要になるため、環境にも影響を及ぼします。

4. 機器の負担

不十分な通気は、射出成形機械にさらなる負担をかける可能性があります。閉じ込められた空気によって金型内に圧力変動が生じると、次のような問題が発生する可能性があります。

• 磨耗の増加: 圧力の不均衡によって生じる追加のストレスにより機械の摩耗が加速し、より頻繁なメンテナンスと修理が必要になる場合があります。
• 潜在的な機器損傷: 深刻な場合には、過度の圧力上昇により機器の故障や壊滅的な故障が発生し、コストのかかるダウンタイムや修理が発生する可能性があります。

5. 品質管理の課題

通気の問題が蔓延すると、品質管理はますます困難になります。欠陥の発生は次のような結果につながる可能性があります。

• 製品品質の一貫性がない: 部品の品質にばらつきがあると、顧客の不満を招き、ブランドの評判にも影響を及ぼします。一貫した品質基準を維持することは、信頼を築き、リピートビジネスを確保する上で不可欠です。
• 検査コストの増加: 企業は、欠陥を早期に発見するために、より包括的な品質管理対策に投資する必要がある場合があり、これにより運用コストが増加し、生産スケジュールが延長される可能性があります。

6. 設計の柔軟性の制限

不十分な通気は、金型の設計と複雑さにも制限を課す可能性があります。エンジニアは、通気の問題を軽減するために、設計を簡素化したり、複雑な形状を避けたりする必要があるかもしれません。その結果、次のような問題が発生する可能性があります。

• イノベーションの減少: 金型設計の制約により、イノベーションが阻害され、特定の顧客ニーズを満たす複雑な部品やカスタマイズされた部品を作成する能力が制限される可能性があります。
• 競争力： 競争の激しい市場では、革新的で高品質の部品を生産できないと、企業の市場での地位が損なわれる可能性があります。

射出成形金型における戦略的なベント配置

あなたを最適化するには 射出成形プロセスベントの正しい配置を決定することは非常に重要です。効果的なベントにより、閉じ込められた空気やガスが排出され、溶融材料のスムーズな流れが確保され、欠陥のリスクが軽減されます。射出成形金型のベント配置に関する重要な考慮事項は次のとおりです。

• パーティングラインベント: 金型の分割線に沿って配置し、溶融材料がキャビティに充填されるときに空気を逃がして空気の閉じ込めを防ぎます。
• エッジベント: 複雑な形状や厚い部分での空気の放出を容易にするために、金型キャビティのエッジまたはコーナーに沿って配置されます。
• 通気孔: 金型を完全に通過するように設計されており、厚肉部品に最適で、材料の漏れを防ぎながら空気を素早く排出します。
• 圧力逃しベント: 金型内に戦略的に配置され、射出成形中に過剰な圧力が蓄積されるのを防ぎ、金型や機械の損傷を防ぎます。
• 深部セクションの通気口: 型の最も深い部分または曲がり部分に配置され、空気が閉じ込められやすい領域から空気が効果的に逃げるようにします。
• ゲート付近の通気口: 射出ゲートの近くに配置することで、射出開始時の空気の巻き込みを最小限に抑え、充填率を向上させ、焼け跡を減らします。
• 複数の通気口の位置: 大型または複雑な金型全体に分散して、空気の流れを強化し、圧力の上昇を抑え、部品の全体的な品質を向上させます。

射出成形金型のベント設計の原則

浅い通気

通気が必要な場合は、フラッシュのリスクを最小限に抑えるために、できるだけ浅くする必要があります。1/2 ミルの深さから始めて、必要に応じて深さを増やします。この方法により、通気口が効果的になり、材料の漏れの可能性が最小限に抑えられます。

均一な流れ

溶融プラスチックの均一な流れを確保するように部品と金型を設計します。これは、ゲートの位置、ランナーの設計、部品の形状を最適化することで実現できます。均一な流れにより、閉じ込められたガスやエアポケットの形成が最小限に抑えられ、ベントがより効果的になります。

金型の収縮

収縮値は、材料と部品の設計によって異なります。Texin および Desmopan TPU 樹脂の場合、典型的な収縮値は、部品の厚さに応じて 0.007 ～ 0.020 インチ/インチ (mm/mm) の範囲です。部品の設計とフロー パターンが複雑な場合、収縮を予測して制御することがより困難になることがあります。したがって、ベントの設計時には収縮を考慮して、寸法の不正確さの原因とならないようにすることが重要です。

ベントランド寸法

「ベント ランド」という用語は、金型キャビティと金型表面の間の領域を表します。ベント ランドの標準幅は 0.06 インチで、ベント クリアランスは通常、幅 0.12 ～ 0.50 インチ、深さ 0.02 インチです。これらの仕様は、効果的なベントを行うために不可欠です。ほとんどのベントは研磨されていますが、ミルド ベントは滑らかな仕上がりにするために研磨する必要があります。

各種プラスチックの一般的なベント深さ

適切な空気排出と閉じ込め防止のため、プラスチック材料ごとに特定のベント深さが必要となります。次の表は、さまざまなプラスチックの一般的なベント深さのクイックリファレンスとして使用できます。

プラスチック素材	推奨される通気口深さ範囲（インチ）
ABS	0.001 – 0.0015
アセタール	0.0005 – 0.001
アクリル	0.0015 – 0.002
セルロースアセテート（CAB）	0.001 – 0.0015
エチレン酢酸ビニル	0.001 – 0.0015
アイオノマー	0.0005 – 0.001
LCP	0.0005 – 0.0007
ナイロン	0.0003 – 0.0005
PPO/PPS（ノリル）	0.001 – 0.002
ポリカーボネート	0.0015 – 0.0025
PET、PBT、ポリエステル	0.0005 – 0.0007
ポリスルホン	0.001 – 0.002
ポリエチレン	0.0005 – 0.0012
ポリプロピレン	0.0005 – 0.0012
ポリスチレン	0.0007 – 0.0012
耐衝撃性ポリスチレン	0.0008 – 0.0012
PVC（硬質）	0.0006 – 0.001
PVC（フレキシブル）	0.0005 – 0.0007
ポリウレタン	0.0004 – 0.0008
SAN	0.001 – 0.0015
T/Pエラストマー	0.0005 – 0.0007

外周通気口の仕様

周囲の通気口の土地は 金型キャビティ 最小幅は 0.125 インチ、最大幅は 0.250 インチに維持する必要があります。射出サイクル中にキャビティ内に閉じ込められた空気を放出するには、適切な周囲通気口が不可欠であり、それによって材料の流れと部品の全体的な品質が向上します。

金型用鋼

AISI P-20、S-7、H-13 などの金型鋼は、Texin 樹脂や Desmopan 樹脂によく使用されます。これらの材料は、金型の長期的な性能に不可欠な優れた耐摩耗性と機械加工性を備えています。アルミニウム (タイプ 6061 T-6) は、コストが低く機械加工が容易なため、短期生産やプロトタイプの金型に使用できます。

表面仕上げ

Texin および Desmopan TPU 樹脂は、高度に研磨された表面に付着するため、金型の表面仕上げは粗い方が適しています。TPU 樹脂には、SPID-2 仕上げ (旧 SPE/SPI #5 または蒸気ホーン) が最適です。表面処理をスプルー ブッシング、ランナー、その他の金型コンポーネントにまで拡張すると、ショット全体を簡単に取り出すことができます。

ドラフトとテーパ

十分な抜き勾配とテーパは、金型から部品を取り出すときに問題が発生するのを防ぐのに役立ちます。抜き勾配の方向にあるすべての部品の壁に 2° 以上のテーパを組み込むことをお勧めします。テーパが小さい場合は、部品の取り外しを容易にするために離型剤を頻繁に使用する必要があります。

アンダーカット

サイドアクションなしで金型から押し出されるアンダーカットのある部品は、厳密な公差を維持できない可能性があります。このような場合、適切な部品の取り外しと寸法精度を確保するために、別の排出方法または金型設計を検討する必要があります。

まとめ：

射出成形金型のベントを成功させるには、材料特性、金型設計、部品形状を慎重に考慮する必要があります。この記事で概説した原則に従うことで、メーカーは欠陥を最小限に抑え、高品質の成形部品を製造できます。効果的なベントは、射出成形プロセスで最適なパフォーマンスを実現し、コストを削減するために不可欠です。