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射出成形機と周辺機器の配慮(周辺機器の選定方法)

更新日:5月2日

射出成形機と周辺機器のレイアウト

射出成形機と周辺機器のレイアウト例


射出成形機

 ①射出圧:型内、流動抵抗に対応する射出圧が必要

 ②射出率:薄肉品を成形する為には高射出率が必要

 ③可塑化能力:目的サイクルを可能にする可塑化時間

        高粘度樹脂では必要トルクを確認する

 ④スクリューデザイン:可塑化能力、混練性、剪断発熱量、樹脂等で決定する

        現在あらゆる樹脂に対応可能なスクリューは無く、使用用途で選定する

 ⑤オプション:ワイドプテラン、デーライト延長等検討


冷凍機、温調機

 ①流量:熱交換の為には、媒体の流量が重要である。

     流量が少ないと、冷却配管内で乱流にならず層流で流れ、熱交換の効率が落ちる

     流量はポンプの能力線図で確認出来るが管路抵抗+型内抵抗の圧力における流量

     を調べる。基本的に、高圧、大流量が良い。一般的なカタログでは流量のみ記載

     の物があり、低い圧力では能力が有るが、高圧力では流量が減少するので要注意

 (注意)配管抵抗により流量が低下するため、配管はより短く、大口径にする。

     目安配管径1.5インチが望ましい

     ストップバルブも最小内径を確認して、サイズアップが必要。


 ②冷凍機:材料の比熱、サイクル、製品重量、ホットランナー等で計算した理論熱量

      により必要冷凍機の選定を行う。

(型より取り出す熱量)

  

型より取り出す熱量の計算式

     上記の合計に見合う能力を持った冷凍機を選定する。

  (注意)冷凍機に供給する水量が十分でないと能力が低下する。


取り出し機

 大別して、軸の駆動方法にシリンダータイプとサーボモータータイプの2種類があり

 高速動作及び停止精度、メンテ性からサーボ方式が主力となってきた。

 ただしコスト的には、シリンダータイプの2倍になる為、軸によりサーボとシリンダーの

 組み合わせも必要である。


ホットランナーコントローラ

 世紀(スペア)、サモコンゲート、十王は専用コントローラーが必要。

 その他のホットランナーは三光合成(メカトロ製)のものを推奨。

 ソフトスタート、低温制御等付属して、コストは一点当たり8万円以下。



周辺機器の選定方法

 ①乾燥機の選定

 乾燥時間、材料に含まれる水分量を何パーセント以下にするかによって乾燥機の必要と

 される能力が変わる。一般的に材料カタログでは、除湿乾燥機が必要な場合でも、除湿

 乾燥機を使用してくださいとは書かれていない。(除湿乾燥機が高価なため)

 しかし、乾燥後の材料の水分量を0.05%以下にしてくださいと書かれていれば除湿乾燥機

 が必要となる。

 その理由は、露点と相対温度のグラフから相対湿度の0.05%の露点を見ると-20℃以下の

 露点が必要となる。(除湿乾燥機の露点は-18℃以下)

 つまり、材料カタログに書かれている水分量と、相対湿度を比較して、その水分以下が

 確保される露点が、-18℃以上・以下で決める必要がある。

 これが、除湿乾燥機の選定の基準となる。

 

 ②乾燥機の容量(大きさ)

 製品重量とサイクル、必要乾燥時間で決める。

 これを計算式に表すと

 (1ショット重量)×(1時間当たりショット数)×(材料の必要乾燥時間)となる。


 ③金型の冷却装置の選定(温調機とチラーの設定)  金型冷却装置を選定するためには、まず成形時の総合熱量を求める必要がある。

 また、この総合熱量から流量とチラーの冷凍能力が求められる。

  ①総合熱量の求め方

  総合熱量はkcal/hで表され、成形サイクル、材料の成形温度、製品重量、その他の係数

  から求められる。求め式を計算式に表すと

  条件1

  1.ショット重量・・・・・・・・・・A1(kg/shot)

  2.1時間当たりのショット数・・・・A2(shot/h)

  3.溶融材料の比熱・・・・・・・・・A3(kcal/kg・℃)(0.7)

  4.材料の射出温度(前部の温度)・・A4(℃)

  5.製品の取り出し温度・・・・・・・A5(℃)(80か120)

  6.溶融材料の凝固潜熱・・・・・・・A6(kcal/kg)(40~50)

  7.ホットランナー容量・・・・・・・B1(kw)

  8.熱負荷となる割合・・・・・・・・B2(%)(=50%)


  ②樹脂の熱量計算

  (A1×A2)×(A3×(A4-A5)+A6)=樹脂の熱量

  通常金型では、ここで計算が終わるが、ホットランナーの場合はヒーターの熱量も

  計算する。

  ホットランナーの熱量計算

  (B2÷100)×B1×860=ホットランナーの熱量

  樹脂の熱量とホットランナーの熱量をプラスしたものが総合熱量になる。


  ④総合熱量の計算テクニック

  一般的になじみのない計算であるが次の手順で計算すると非常に単純な計算である。

  計算の順序は次のようになる。

  樹脂の熱量計算

  1.ショット重量・・・・・・・・・・A1(kg/shot)

  2.1時間当たりのショット数・・・・A2(shot/h)

  3.溶融材料の比熱・・・・・・・・・A3(kcal/kg・℃)(0.7)

  4.材料の射出温度(前部の温度)・・A4(℃)

  5.製品の取り出し温度・・・・・・・A5(℃)(80か120)

  6.溶融材料の凝固潜熱・・・・・・・A6(kcal/kg)(40~50)


   (A1×A2)×(A3×(A4-A5)+A6)=樹脂の熱量


  ①材料の射出温度(A4)から製品取り出し温度(A5)をひく。

   製品取り出し温度通常は80℃、型温100℃以上は120℃とする。

  ②上の答えに、溶融材料の比熱(A3)をかける。

   溶融材料の比熱は0.7で計算

  ③上の答えに、溶融材料の凝固潜熱(A6)をたす。

   溶融材料の凝固潜熱は40で計算

  ④上の答えに1時間当たりのショット数(A2)とショット重量(A1)をかける。

   1時間当たりのショット数は以下のように計算する。

   3600÷成形サイクル=1時間当たりのショット数 で樹脂の熱量が求められる。

  

   ホットランナーの熱量計算

   ホットランナーの容量・・・・・・・・・B1(kw)

   熱負荷にとなる割合・・・・・・・・・・B2(%)(=80%)

   (B2÷100)×B1×860=ホットランナーの熱量

   

   ①熱負荷となる割合(B1)を計算 これは係数として0.8で計算(80÷100=0.8)

   ②上の答えにヒーター容量(kw)と係数(860)をかける。

  ヒーター容量に860をかける。(650tのフレームでヒーター容量が約3.5kwになる。)

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