プラスチック射出成形のサイクルタイム：計算と短縮技術

射出成形のサイクルタイムは、生産効率の反映です。このサイクルを包括的に理解することは、最終製品の品質を左右するだけでなく、全体的な生産スケジュールにも影響するため、非常に重要です。

射出成形のサイクルタイムの見積もり：主な構成要素と計算方法

射出成形は周期的なプロセスであり、その様々な段階を理解することは生産効率を最適化するために不可欠である。射出成形サイクルタイムは、しばしば「射出成形プロセス」や「プラスチック成形サイクル」といった用語と同義であり、いくつかの重要な要素から構成されています：

サイクル・コンポーネント

材料の保管時間と冷却：

この2つの工程は同時に行われる。成形サイクルを計算する際には、この2つのうち長い方を考慮します。通常、冷却時間には材料の保管時間も含まれます。

射出圧力保持時間：

この期間は、ポリマーの特性、製品の形状、外観や寸法などの品質要件によって決定される。射出圧力、射出速度、スクリュー回転数、背圧、温度などの要因に影響される。品質を確保するためには、この段階で可能な限り短い時間を求めることが肝要である。

インジェクション・プロセス：

一般的に、遅い、速い、遅いの3段階に分けられる。推定式は以下の通り：

T = W/20~50%V + t

T：総注入時間

W：総射出量（製品重量×個数＋スプルー重量）

V：成形機の最高射出速度

t:スクリューの始動と停止に必要な時定数

機械のトン数によって時定数は異なる：80T~200Tは1~2秒、200T~500Tは2~3秒、500T~1000Tは3~4秒。

圧力保持時間：

これは金型キャビティが充填された時点から始まり、圧力保持が終了するまで続く。期間は通常、製品の外観、収縮率、寸法、変形要件に基づいて選択される。

冷却時間：

保圧終了から型開きまでの時間を指す。この時間に影響を与える要因には、製品の形状、肉厚などがある、 金型冷却水設計冷却時間、金型温度、およびメルト特性。最適な製品品質を確保するには、冷却時間を最短にすることが不可欠です。金型の冷却水設計は、冷却時間の決定に極めて重要な役割を果たします。

金型開閉時間：

機械サイズと金型構造に影響される。金型コア構造、金型ラック伝達機構、3プレート金型機構などはすべてこの時間に影響する。通常、80T~200Tは4~8秒、200T~500Tは6~10秒、500T~1000Tは8~15秒かかる。

製品排出時間：

排出速度、排出ストローク、排出方法（自動、手動、ロボット）により決定される。自動排出は一般的に外観要求の低い製品に使用される。射出時間は通常0.5～2秒です。ロボットアームを使用する場合 金型が閉じ始める 製品が射出範囲から外れると、約3～8秒かかる。手動排出は通常、ロボット排出より1～3秒長くかかる。

これらのコンポーネントとその相互作用を理解することで、メーカーは情報に基づいた決定を下すことができ、「射出成形サイクルタイム」を最適化し、効率的な生産を確保することができる。

射出成形サイクルタイムの最適化：効率化のための戦略

射出成形のサイクルタイムを短縮することは、プラスチック成形サイクルとも呼ばれ、生産効率を高め、生産コストを削減するための極めて重要な戦略である。射出成形において、このサイクルタイムの短縮は非常に重要な課題です。ここでは、このサイクルタイムを最適化するための様々な方法を探ってみよう。

金型開閉時間の最適化

射出成形のサイクルは、ある型閉めの開始から次の型閉めの開始までで計算できる。型閉めには通常、急速型閉め、低速型閉め、低圧保護、高圧ロックの4段階がある。型開きは通常、低速-高速-低速の3段階からなる。金型開閉の速度と位置を最適化することで、この時間を短縮することができる。新しく設計された射出成形機には、再生型油圧回路が装備されており、型閉速度を速めることができます。

射出時間の最適化

射出は、高圧ロックが完了した後に開始され、多段階で行うことができる。製品に気泡や火傷のような欠陥が生じるのを避けるため、射出速度は速くすることが望ましい。

圧力保持時間の最適化

保圧は射出後に開始され、一般に射出圧力よりも低い。その主な目的は収縮を補うことであり、冷却された溶融物によって形成された窪みを満たし、脱型時に製品に窪みがないことを保証することである。ランナーが固化すると、それ以上の圧力保持は不要になります。全体的な保圧時間は、製品の重量を量るか、くぼみがないことを確認することで決定できる。保圧時間を短く設定することから始め、製品の重量が安定するか、圧痕のレベルが許容できるようになるまで、保圧時間を徐々に長くしていくのが最善である。

冷却時間の最適化

射出成形機の冷却時間パラメータは、保圧終了から型開き開始までの時間です。この冷却時間の目的は、製品が冷却固化を続け、射出時に変形しないようにすることです。この時間は通常、実験によって決定される。最初は冷却時間を長めにとり、製品が排出時に変形しないようになるまで徐々に短くするのが望ましい。

材料保管時間の最適化

材料の貯蔵は冷却時間から始まる。材料の貯蔵時間が冷却時間を超える場合、スクリューの可塑化能力が不十分であることを示し、生産サイクルに影響を与えます。可塑化能力を高めるには、次のような方法がある：

• バリアスクリューを使用。
• より大径のスクリューを採用。
• スクリューの溝深さを大きくする。
• スクリューの回転速度を上げる（PVCやPETのようなせん断に弱いプラスチックには適さない）。
• 可塑化速度を上げるために背圧を下げる。
• 油圧ノズルを使用し、金型の開閉時に可塑化を行う。
• 射出時間や圧力保持時間を除き、サイクル全体を通して可塑化できる装置を利用すること。

ロッキングフォースの最適化

製品の周囲にバリや余分な材料が発生するのを防ぐには、可能な限り弱い力でロックすることが不可欠です。これにより、高圧ロッキングに要する時間が短縮されるだけでなく、ロッキング時間が延長されます。 金型の寿命射出成形機のタイ・バー、トグル・ジョイント、プラテン。

バレル温度の最適化

可能な限り低いバレル温度を使用しながら、スムーズな射出充填を確保することで、冷却時間を短縮することができる。

冷却効率の最適化

金型の水路設計を最適化することで、熱交換効率と製品冷却の均一性を高め、冷却時間を短縮することができる。冷却にチルド水を使用すれば、製品の品質を確保しながら、冷却時間をさらに短縮できる。

排出時間の最適化

射出成形機が小型で射出力が最小の場合は、油圧射出よりも高速な空圧射出を使用することができます。独立した油圧、空圧、電気制御により、型開と射出を同時に行うことができます。複数回の射出を行う場合、機械の振動射出を使用することができ、毎回射出ピンを完全に後退させる必要がないため、射出時間を短縮することができます。

これらの戦略を実施することで、メーカーは射出成形のサイクルタイムを大幅に最適化し、効率的でコスト効果の高い生産を実現することができる。

射出成形サイクルタイムコントロールのスペシャリスト

優れた射出成形会社は、射出成形のサイクルタイムを計算し、短縮する方法を知っていなければなりません。この面をマスターすることは、単なる効率化ではなく、安定した品質を提供し、コストを削減し、タイムリーな生産を確保することなのです。Prototoolでは、射出成形プロセスを深く理解していると自負しています。射出成形サイクルの計算と最適化における当社の専門知識により、生産要求を満たすだけでなく、それを上回ることをお約束します。Prototoolは一貫して射出成形業界を改善し、革新する方法を模索しています。当社のコミットメントは、この分野における知識、経験、献身の重要な役割を示しています。Prototoolを選択することは、射出成形プロセスのあらゆる面で卓越性を約束するパートナーを選択することです。