射出成形における2種類の一般的なフローマーク

フローマーク（またはフローライン）が一般的 射出成形における欠陥.その種類は複雑で多岐にわたるが、今日は一般的な2つのタイプ、ウェーブフローマークとジェッティングマークについて主に説明する。

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フローマークの定義

フローマークの定義は非常に幅広く、一般的には金型キャビティ内の溶融プラスチックの不規則な流速によって生じる製品表面の不規則な模様と考えることができます。通常、成形品表面にゲートを中心とした同心円状、渦巻き状、雲状の波模様が発生する現象をフローマークと呼んでいます。

以下の図に示すように 射出速度 プラスチックのフローマークには、ウェーブフローマークやジェッティングマークなど、いくつかの種類がある。

ウェーブフローマークの原因

ウェーブ・フロー・マークの主な理由は以下の通りである：

1.ゲートとランナーの断面積が小さい

鋳型のゲートとランナーの断面積が小さすぎると、充填抵抗が大きくなり、溶融物のスムーズな流れが妨げられ、波打ちが発生する。これに対処するには、ゲートとランナーの断面積を大きくすることが望ましい。

2.コールドスラグ井戸の不適切な設計

冷たい材料がキャビティに入り込むと、ウェーブマークが発生することがある。そのため、金型のメイン・ランナーとサブ・ランナーの端には、大型のコールドスラッグ・トラップを設置する。

3.冷却システムの不適切な設計

金型の冷却システムの設計が悪く、冷却ムラが生じると、波打ちの原因となる。この場合、冷却システムの設計を再検討する必要がある。

4.ゲートの位置と形状の不適切な設計

ゲートの位置や形状が不適切に設計されていると、溶融物がランナーの狭い部分からキャビティの広い部分に移動する際に乱流が発生しやすくなり、波形の形成につながる。したがって、ゲートは厚い部分か側壁に直接、できれば扇形かフィルム状に設計すべきである。

5.可塑化中に発生する揮発性ガス

ABSやその他の共重合体樹脂のような一部のプラスチック材料は、可塑化の際に高温で揮発性ガスを発生し、プラスチック部品の表面に雲状のウェーブフローマークを生じさせる。これに対処するには、処理温度を適切に下げればよい。

6.流動性が悪い

のような樹脂もある。 PC流動性が悪い。また、同じ銘柄の樹脂でも流動性が異なる場合があり、流動性の悪さがフローマークの主な原因となることが多い。したがって、流動性の良い樹脂を使用すべきである。

7.材料中の潤滑油不足。

潤滑剤が少なすぎると、溶融物の流動性が悪くなり、フローマークが発生する。したがって、潤滑剤の添加量を適切に増やす必要がある。

8.保圧時間が短すぎる。

もし 保圧時間 が短すぎると、プラスチック部品の表面にフローマークが現れやすくなる。これは、保持圧の時間を長くすることで対処できる。

9.金型温度が低すぎる。

もし 型温度 が低すぎると、溶融物の流れが遅くなり、フローマークが発生します。これに対処するには、入る冷却水の量を減らし、金型加熱システムが適切に作動しているかどうかをチェックする。

10.不適切な射出速度

射出速度が速すぎると、溶融物が速く流れすぎてキャビティ内で乱流が生じ、フローマークが発生する。これに対処するには、射出速度を適切に低下させるか、低速-高速-低速の段階的射出を使用することができる。

射出速度が遅すぎると、溶融物の流れが遅くなり、キャビティ内で逆流や滞留が発生し、フローマークが形成される。この場合、射出速度を適切に上げる必要がある。

ウェーブ・フロー・マークのソリューション

プロセス条件を変える。高圧・低速射出を使用することにより、溶融流の安定性を維持することができ、ウェーブマークの発生を防ぐことができる。

金型温度を上げる。金型温度を上げると、溶融物の流動性が向上します。結晶性ポリマーの場合、温度が高いほど均一な結晶化が促進されるため、ウェーブマークが出にくくなる。

金型のキャビティ構造を変える。金型の構造も製品表面の波打ちの原因になります。金型コアのエッジが鋭すぎると、メルトフローが不安定になり、ウェーブマークが発生しやすくなる。したがって、金型コアの鋭利なエッジを緩衝トランジションに変更することで、メルトフローの安定性を維持し、波打ちを防止することができる。

製品の厚みを変える。製品の厚みが不均一になると、溶融流動抵抗が変化し、溶融流動が不安定になります。そのため、製品の厚みを均一に設計することで、ウェーブマークの発生を防ぐこともできる。

ジェッティング・マークの原因

1.ゲートと金型壁の間の移行が悪い。

ゲートと金型壁の間の移行が悪いと、噴射痕が発生しやすい。したがって、ゲートと金型壁の間の移行部は丸みを帯びたものを使用するのがよい。

2.ゲートが小さすぎる

ゲートが小さすぎると、プラスチックがゲートを通過する際に高いせん断速度とせん断応力が発生するため、小さなゲートでは噴射痕が発生しやすくなる。従って、ゲートの大きさは小さすぎてはならない。

3.不適切なゲートの位置

ゲートが深いキャビティに直接面していると、噴射痕が発生しやすい。したがって、ゲートを設計する際には、深いキャビティに直接面することは避け、バリア噴射を用いるべきである。

4.素材の流動性が高すぎる。

PAのように素材自体の流動性が良い場合は、素材の特性に合わせて成形条件を設定する。

5.潤滑剤が多すぎる。

潤滑剤が多すぎると、材料内部の分子鎖が相対的に緩くなる。高温・高圧下では流動性が増し、噴射痕が出やすくなる。従って、潤滑剤の量を適切に減らした方がいい。

6.射出速度が速すぎる。

このような理由による噴射痕は、主に噴射初速を下げることで解決する。

7.金型温度が低すぎる。

金型温度が低すぎると、キャビティに入った前工程のプラスチックが冷えやすくなり、後工程のプラスチックと前工程のプラスチックが密着せず、噴射痕が発生します。そのため、金型温度を適切に上げる必要があります。

8.溶融温度が低すぎる。

溶融温度が低すぎると、噴射痕が発生しやすくなる。したがって、溶融温度を適切に上げる必要がある。

ジェッティング・マークの解決策

プロセス条件を変える。高圧・低速射出を使用することで、同じ流路長における弾性溶融物の流動時間を長くすることができ、弾性破壊の程度を高めることができるため、ラジアルマークの出現を抑えることができる。

金型ゲートの形状を変える。ゲートを大きくしたり、扇形にしたりすることで、溶融物が金型キャビティに入る前に弾性を回復させ、溶融物の破裂を防ぐことができる。

金型のメインゲートの長さを長くする。金型のキャビティに入る前に溶融物が弾性的に破壊するようにすることも、溶融物の破裂を防ぐことができる。

延長ノズルを装備する。金型キャビティに入る前に溶融物の流路を延長することで、溶融物の弾性破壊の程度を高め、また溶融物の破断によるラジアルマークの出現を防止する。