成形条件の事でお聞きしたいです。

Question

成形作業を行っていますが、よく知らない事がありますので、教えて下さい。ファナックの15tの成形機を使用していまして、寸法を大小する方法と穴径の大小する方法がありますが、今回は金型温度と冷却時間だけで質問したい事と、なぜそうなのかが知りたいです。

以前は油圧の成形機を使用していまして電動機の成形機に変りました。
質問の内容は条件設定は油圧の知識と同じと思っていますが正しいかが分かりません。

材料はPOMの場合。
1、金型温度を上げると寸法が小さくなり、下げると大きくなる。
　なぜですか？
2、冷却時間が長くすると寸法が小さくなり、短くすると大きくなる。
　なぜですか？
3、冷却時間が長くなると穴径が大きくなり、短くすると小さくなります。
　なぜですか？

質問の内容は油圧の成形機で作業をしていた時の知識です。
なぜそうなるかが分かりません。恐らく材料の収縮の問題だと思います。
初心者ですので教えてください。

Answer

他の方の回答も、1つの要因であると思いますが、結晶性樹脂の収縮の大きな要素である結晶化による収縮ついての記述がないので、

結晶性樹脂の収縮には、結晶化による収縮があります。
今回、質問される樹脂は、ＰＯＭなので結晶性樹脂です。

金型温度・冷却時間による結晶化の進み方は、樹脂のカタログ、技術資料にあると思いますので、一度確認してみてください。
※樹脂メーカのＨＰからでも確認できます。

簡単にいうと、急冷する（型温低い・冷却短い）と結晶化が進みにくく、ゆっくり冷やしていく（型温高い・冷却長い）と結晶化が進みます。

１，２については、これで説明がつきます。

3、冷却時間が長くなると穴径が大きくなり、短くすると小さくなります。は、上記の内容と反対ですが、他の方の回答にもあるように、コアピンの冷却遅れによる変形等で本来の収縮とは違う動きをしているのだと思います。

一度成形直後のコアピンの温度を測定と、発生時期（打ち出し直後、もしくは連続成形後何分後に寸法変化があるか）の確認で、コアピン温度の上昇が原因かどうかは推測できると思います。

そこで確認したことを、データベース化すれば、類似の製品形状、型構造、成形材料の成形をする際の不具合原因調査、対策の参考となります。

Answer

材料はPOMの場合。
1、金型温度を上げると寸法が小さくなり、下げると大きくなる。
　なぜですか？
◆冷却時間との関係が発生します。金型温度を上げることにより
　金型内で樹脂が固化するスピードが落ちることは想像できると思います。
　金型内に製品が残っている状態を、形状をキープするための作業と
　置き換え考えると分かり易いですね。
　しっかりと固化する前に金型内から取り出してしまうと、自由に収縮
　が起こり、寸法が小さくなったり、変形が大きくなったりします。

2、冷却時間が長くすると寸法が小さくなり、短くすると大きくなる。
　なぜですか？
◆材料の収縮方向に左右されていませんか？
　穴径でも、外に引っ張られる収縮と、縮まる収縮と形状により
　異なります。

3、冷却時間が長くなると穴径が大きくなり、短くすると小さくなります。
　なぜですか？
◆１番の説明そのままです。

この説明では、あやふやじゃないか！と思われるとおもいますが
やはり、製品形状をしっかりととらえ、過去の実績と比較しながら
の作業が、条件設定になると思います。

しんちゃんさんの回答にもあるとおり、まずは理論をもとに進め
結果が得られない場合、逆の発想から進めることは大切なことだと
思います。

私も、客先への説明の際、逆じゃない？と言われ苦慮しますが
そこに答えが存在しているのは事実ですから。
理屈・理論にとらわれず、製品と対峙することが一番だとおもいますよ。

多少でも、参考になれば幸いです。

Answer

上記に関しては、成形機は関連が無いと思われます。
単純に、金型温度と成形品の後収縮の問題と思われます。
金型温度が何度で成形されているか解りませんが、成形
収縮率の大きい材料であれば、後収縮は大きく効いてき
ます。
通常的な考え方
　・・・成形品の温度がまだ軟化点近い状態で金型から
　　　　取り出した場合、成形品はまだ安定していない
　　　　ため、収縮致します。これが後収縮です。
　　　　　　　
１、について
　　上記文書そのままの状態と思います。

２、について
　　金型温度が高く、その影響で逆転しているのでは、？
　　もしくは、キャビの冷却効率が悪いため、逆に製品キ
　　ャビ部の温度が高くなってしまっている？

３、について
　　５円玉の様に、内部に円形状のくりぬきがある場合、
　　くりぬき部がピンとなり、ピンに冷却管を通すと、そ
　　こだけ冷却効率が良くなる場合があります。
　　外側の円形状が冷却されると、外側から冷却が始まり、
　　樹脂は外側に引っ張られるため、くり抜き穴部も外側
　　に引っ張られ、大きくなる傾向になります。
　　くりぬき穴部が先に冷却されると、樹脂は内側に引っ
　　張られ、外径部も内側に引っ張られます。

寸法を動かす場合は、これを基本に考えるのですが、全体
的な金型温度の設定及び回りの環境（室内温度、インタ－
バル時間、風・・・この間も自然放熱にて金型表面は冷却
されている）にて、さまざまな挙動を示しますので、いろ
いろ試す事が必要です。
但し、大事なことは、理論にて考えて試作の方向を決め、
出た事象がそれと違っても、後付けでも良いので再度理論
付けをする事です。
よく、樹脂は生き物と言います。正反対の挙動を示す場合
もありますので、いろいろな観点から試して下さい。

成形条件についての質問