プラスチック射出成形部品の冷却時間の解析と計算

射出生産では、プラスチック射出成形部品の冷却時間が射出生産サイクル全体の約 80% を占めます。冷却が不十分だと製品の反りや表面欠陥が発生することが多く、製品の寸法安定性に影響します。射出、保持圧力、冷却時間を合理的に設定することで、製品の品質と生産性を向上させることができます。

部品の冷却時間は、通常、プラスチック溶融物が射出成形金型のキャビティに充填されてから、部品を開いて取り出せるようになるまでの時間を指します。金型を開いて部品を取り出す時間の基準は、多くの場合、完全に硬化し、ある程度の強度と剛性を持ち、金型を開いて取り出すときに変形したり割れたりしない部品に基づいています。同じプラスチックを成形しても、肉厚、溶融プラスチックの温度、成形品の離型温度、射出成形金型の温度により冷却時間は異なります。すべてのケースでクールダウン時間を 100% 正確に計算する公式は現在公開されていませんが、適切な仮定に基づいた公式のみが公開されています。冷却時間の定義によっても計算式が異なります。

現在、冷却時間の基準としては、次の 3 つの基準が一般的に使用されています。

① プラスチック射出成形品の肉厚の最も厚い部分の中心層の温度がプラスチックの熱変形温度以下になるまでに要する時間。

② プラスチック射出成形品の断面の平均温度と、指定製品の離型温度まで冷却するまでの時間。

③ 結晶性プラスチック成形品の最厚肉部の中心層の温度、融点以下に冷却する時間、または規定の結晶化率に達するまでの時間。

式を解くときは、通常、次の仮定が行われます。

①プラスチックを射出成形金型に射出し、その熱を射出成形金型に伝えて冷却します。

② 成形キャビティ内のプラスチックは金型キャビティに密着しており、冷却収縮により剥離することがありません。溶融物と金型壁の間の熱伝達と流れに対する抵抗はありません。溶融物と金型壁の温度は接触した時点で同じ温度になっています。つまり、プラスチックが金型キャビティに充填されるとき、部品の表面温度は金型の壁の温度と等しくなります。

③ プラスチック射出成形部品の冷却プロセス中、射出金型キャビティの表面温度は均一に保たれます。

④射出成形金型表面の熱伝導度は確実である。 （溶融材料の充填過程を等温過程とみなし、材料温度を均一にします）

⑤ 部品の変形に対する塑性配向と熱応力の影響は無視でき、部品のサイズは凝固温度に影響を与えません。

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