高光沢射出成形の重要な点は、金型温度制御システムです。一般的な射出成形とは異なり、主な違いは射出成形機の要件ではなく、金型温度の制御にあります。高光沢射出成形用の金型温度制御システムは、一般に高光沢金型温度コントローラーと呼ばれます。一般的な射出成形機と連携し、射出成形の充填、保圧、冷却、開閉の動作を同期させるシステムです。
温度制御システムのキーテクノロジーは金型表面の加熱方法であり、高光沢金型表面は主に次の方法で熱を取得します。
1. 熱伝導による加熱方式：熱は、油、水、蒸気、電気発熱体を使用して金型の内部パイプを通って金型表面に伝導されます。
2. 熱輻射による加熱方式：熱は、太陽エネルギー、レーザー ビーム、電子ビーム、赤外線、炎、ガス、その他の金型表面の直接放射によって得られます。
3. 独自の熱場を通じて金型表面を加熱する：抵抗加熱や電磁誘導加熱などにより実現できます。
現在実用化されている加熱システムとしては、高温油熱伝達の油温機、高温高圧水熱伝達の高圧水温機、蒸気熱伝達の蒸気金型温度機、電気加熱金型温度などが挙げられます。電気ヒートパイプ熱伝達装置、電磁誘導加熱装置、赤外線輻射加熱装置などを取り揃えております。
(l) 高温油熱伝達用油温機
この金型は、オイル加熱システムによって均一な加熱または冷却チャネルが実現されるように設計されています。オイル加熱システムにより、金型の予熱だけでなく、射出プロセス中の最大温度 350°C の冷却も可能になります。しかし、オイルの熱伝導率が低いため効率が低く、発生するオイルやガスが高光沢成形品の品質に影響を与える可能性があります。これらの欠点にもかかわらず、企業は油温機械を一般的に使用しており、その使用に関して豊富な経験を持っています。
(2) 高温高圧水熱伝達用高圧水温機
金型の内部にはバランスのとれたパイプが配置されており、段階ごとに異なる温度の水を使用しています。加熱時には高温・超熱水を使用し、冷却時には低温の冷却水を使用して金型表面の温度を調整します。加圧水は温度を急速に 140 ～ 180 °C まで上げることができます。 Aode の GWS システムは、熱水のリサイクルが可能で運用コストが低いため、高温高圧水温制御システムのメーカーにとって最適な選択肢です。これは現在国内市場で最も広く使用されているシステムであり、蒸気に代わる最良の代替手段と考えられています。
(3) 蒸気伝熱用蒸気金型温調機
金型は、加熱時に蒸気を導入し、冷却時に低温水に切り替えるバランスのとれたパイプで設計されています。このプロセスは、最適な金型表面温度を達成するのに役立ちます。しかし、高温・高圧の蒸気加熱システムを使用すると、ボイラー設備の設置やパイプラインの敷設が必要となり、運用コストが高くなる可能性があります。さらに、蒸気は製造プロセスでリサイクルできないため、水に比べて相対的な加熱時間が長くなります。金型表面温度が 150℃に達するには、約 300℃の蒸気が必要です。
(4) 電熱パイプ伝熱用電熱金型温調機
電熱プレート、フレーム、リングなどの抵抗発熱体には電熱パイプが使用されており、電熱パイプが最も一般的に使用されています。これは、金属管シェル (通常はステンレス鋼または銅) と、パイプの中心軸に沿って均等に配置されたスパイラル電熱合金線 (ニッケル - クロムまたは鉄 - クロム合金製) で構成されています。空隙は断熱性と熱伝導性に優れたマグネシアで充填・圧縮され、パイプの両端はシリカゲルでシールされています。電気発熱体は、空気、固体、さまざまな液体を加熱するために使用されます。
現在、金型に直接設置された電気ヒーターによる加熱システムは高価であり、金型設計の特許を支払う必要があります。ただし、電気加熱パイプはすぐに加熱され、温度範囲は最大 350°C まで制御できます。このシステムでは、金型温度を 15 秒で 300℃まで加熱し、その後 15 秒で 20℃まで冷却できます。このシステムは小型の製品に適していますが、直接加熱する電熱線の温度が高くなるため、相対的に金型の寿命が短くなります。
(5) 高周波電磁誘導加熱方式により、電磁誘導の原理によりワークの温度が上昇します。
表皮効果により、最も強い渦電流が表面に形成されます。機械加工部品、内部は弱く、コアではゼロに近づきます。その結果、この方法ではワークピースの表面を限られた深さまでしか加熱できず、加熱面積が小さくなり、加熱速度が速くなり、14 °C/秒を超えます。たとえば、台湾の中元大学が開発したシステムは、20 °C/秒を超える温度上昇率を達成しました。表面加熱完了後は、急速低温冷却装置と組み合わせることで金型表面の急速加熱・冷却を実現し、金型温度の可変制御が可能となります。
(6) 赤外線加熱システム 赤外線を利用してキャビティを直接加熱する方法の開発が進められています。
赤外線に関連する熱伝達形式は放射熱伝達です。この方法は電磁波によってエネルギーを伝達し、熱伝達媒体を必要とせず、一定の浸透能力を備えています。他の方式に比べ、省エネ、安全、設備が簡単、プロモーションが容易などのメリットがあります。ただし、明るい金属の炎の吸収能力が弱いため、加熱速度が速くなる可能性があります。
(7) ガス受入システム
充填段階の前に金型キャビティに高温ガスを注入すると、金型表面温度を迅速かつ正確に約 200°C まで上昇させることができます。金型表面近くのこの高温領域により、激しい温度差による互換性の問題が防止されます。この技術では、既存の金型への変更が最小限で済み、製造コストが低くなりますが、高いシール要件が求められます。
ただし、温度制御システムにはまだいくつかの課題があります。蒸気加熱や高温水加熱など実用的な加熱方法は限られており、高光沢の射出成形には射出成形機と併用する別の金型温度制御システムが必要です。さらに、設備費や運営費も高額です。目標は、成形サイクルに影響を与えることなく、経済的に実行可能な可変金型温度制御技術の大規模生産を開発および実装することです。特に実用的な低コストの急速加熱方法と統合された高光沢射出成形機に関しては、将来の研究開発が必要です。
高光沢射出成形は、光沢のある製品を製造する射出成形企業で使用される一般的な方法です。メルト フロー フロントとダイ表面の接触点の界面温度を高めることにより、複雑な金型部品を簡単に複製できます。高光沢の表面金型と特殊なエンジニアリングプラスチックを組み合わせることで、高光沢の射出成形製品をワンステップで実現できます。これ旋盤加工は、急速加熱および冷却、可変金型温度、動的金型温度、冷間および熱間交互の金型温度制御技術により、急速熱サイクル射出成形 (RHCM) としても知られています。後加工が不要なため、スプレーフリー射出成形、ノーウェルドマーク、ノートレース射出成形とも呼ばれます。
加熱方法には、蒸気、電気、温水、高油温、誘導加熱による金型温度制御技術が含まれます。金型温調機には蒸気式、過熱式、電気式、水式、油式、電磁誘導式などの各種金型温調機があります。
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投稿日時: 2024 年 9 月 2 日