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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

成形収縮とプラスチックの収縮率

 

 

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成形収縮とは

 

成形収縮とは、金型に注入した樹脂が冷却されたあとに体積が縮むことです。

 

樹脂は液体から固体に変化した際に体積が減少します。
そして、縮んだ比率のことを「収縮率」といいます。

 

例えば、ABSという樹脂の収縮率は 4/1000 から 9/1000 です。
1000mmの全長のものが、4mm から 9mm 縮むということです。

 

 

収縮率=((収縮前の長さ)ー(収縮後の長さ))/(収縮前の長さ)

 

収縮前の長さ=金型寸法
収縮後の長さ=成形品の常温における寸法

 

従って、金型は実際の狙う寸法より大きく製作する必要があります。

 

例えば、収縮率を 4/1000 の樹脂を使った成形品で、100mmのサイズを狙う場合、

 

100mm×1.004=100.4 となり、金型寸法は 100.4 mm にする必要があります。

 

金型寸法を決める際の注意点

 

実際の成形で予想以上に収縮したり、逆に収縮しなかったりします。

 

この場合、成形条件である程度収縮率をコントロールすることができます。しかし、成形条件による寸法コントロールは限界があります。そこで狙った寸法にならなかった場合、金型を修正しなければなりません。

 

金型は金属であるため削るのは簡単です。しかし、肉を盛るのは困難です。
従って、削りの方向で金型寸法を調整できるように、

 

・キャビティー(凹)の場合は小さな値の収縮率
・コア(凸)の場合は大きな値の収縮率

 

を設定しておきます。
もし、狙った寸法が得られなかった場合は、金型を少しずつ削って調整することができます。
寸法精度を要求する部分についてはこのように対応すると良いでしょう。

 

なお、収縮率は同じ材質、同じ金型であっても部位によって縮み方が異なってくる場合がありますので注意が必要です。

 

プラスチックの収縮率

 

射出成形で使用されるプラスチック(樹脂)は、

 

・結晶性樹脂
・非晶性樹脂

 

に分かれます。

 

原子や分子が規則正しく配列した状態を 「結晶」といい、プラスチックは多少なりとも結晶性をもっています。結晶性樹脂の収縮率は大きいといった特徴があり、10/1000を超えるものは結晶性樹脂となります。

 

結晶性樹脂

 

略号 樹脂名 収縮率 (%)
PP ポリプロピレン 10/1000 〜 25/1000
EVA エチレン酢酸ビニル 7/1000 〜 12/1000
HDPE 高密度ポリエチレン 20/1000 〜 60/1000
POM ポリアセタール 20/1000 〜 25/1000
PBT ポリブチレンテレフタレート 15/1000 〜 20/1000
PET ポリエチレンテレフタレート 2/1000 〜 4/1000
PPS ポリフェニレンサルファイド 6/1000 〜 8/1000
PA6 ポリアミド(ナイロン6) 5/1000 〜 15/1000
PA66 ポリアミド(ナイロン66) 8/1000 〜 15/1000
PEEK ポリエーテルエーテルケトン 7/1000 〜 19/1000

 

非晶性樹脂

 

略号 樹脂名 収縮率 (%)
ABS ABS樹脂(アクリロニトリル ブタジエン スチレン樹脂) 4/1000 〜 9/1000
PS ポリスチレン 4/1000 〜 7/1000
AS アクリロニトリルスチレン 2/1000 〜 7/1000
PC ポリカーボネート 5/1000 〜 7/1000
PVC 塩化ビニール(硬化) 1/1000 〜 5/1000
PMMA メタクリル酸メチルエステル(アクリル) 1/1000 〜 4/1000

 

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