熱成形プラスチック材料：構造が成形挙動にどう影響するか

熱形状シートが暖房所に入ると シンプルなプラスチックのように見えますが 実際には その内部分子構造が 柔らかさ 伸縮性模具の詳細を再現する寒い状態で 形を固めるのです

これは,異なる熱形状材料がまったく同じ設定で処理できない理由の1つです. 1枚のシートで安定した形状の結果を与える温度は,定義が悪い結果を生む可能性があります.過剰な下落変形したり,他の材料に施されたときに不安定な部品.

材料の振る舞いは,ヒーターの設定だけでなく,戦略を形成し,冷却の要件も影響します.,模具の幾何学,プラグアシスト設計,解模条件,生産安定性

1熱塑性材料とは?

熱塑料 は 長い ポリマー 分子 から 構成 さ れ て い ます.これらの 分子 鎖 は 比較的 線形 で あり,分岐 し て い ます.ランダム に 配置 さ れ て い ます.あるいは 部分 的 に 順序 の ある 領域 に 組織 さ れ て い ます.この 鎖 の 配置 は,熱 が 施さ れ た 時 の 板 の 反応 に 大きな 影響 を 及ぼし ます.

熱形化には,最も有用な区別の一つは,無形熱塑料そして半結晶性熱プラスチック.この分類は,いくつかのシートが比較的広い温度範囲で徐々に軟化する理由を説明するのに役立ちます. 一方,他のシートは,結晶領域が溶融に近づくにつれてより明らかな変化を示します..

この違いは純粋に学術的ではありません. それはシートサグ,形成応答,詳細の再生,冷却行動,透明性,残留ストレスを介して熱形状の線で目に見えるようになります.そして次元安定性.

材料の特徴は 最終的に実用的な模具,加熱,冷却,生産決定に変換されなければならない.

2無形性と半結晶性熱塑料は 異なる振る舞いをします

無形熱塑料

無形熱塑性物質では,分子連鎖は規則的な結晶構造を形成しない.それらの配置は比較的不規則である.このグループの典型的な材料には,PSからいくつかのグレードが含まれます.ABS,SAN,PMMA,PC,PVCファミリー

材料の柔らかい領域で温度が上昇すると 硬さや強さは低下し 形が変形しやすいようになりますこの段階的な移行は,処理機が完全に溶けた液体として処理することなく,伸ばすのに十分な柔軟性を持つまでシートを熱することができるため,熱形化で有用です.

多くの未変形熱塑料も良い透明性を提供することができます.しかし,その光学的な外観は,色素,填料,修正剤,表面質素,薬剤の配合が変更された場合.

半結晶性熱プラスチック

半結晶性熱塑料には,分子の鎖の断面がより規則的に配置されている乱れた領域と領域の両方が含まれます.HDPE と 複数のポリエステル や ポリアミド 材料 は,この 構造 を 示せる プラスチック の 例 です..

この結晶領域は もう一つの重要な温度基準を導入します 結晶の溶融範囲です形成温度と溶融の関係によって 材料がどれだけ自由に伸びるか 形成後にどれだけの内部ストレスが残るか 強く影響します.

半結晶シートには,熱の均一化と冷却条件の厳密な管理が必要である. プロセスの変化がわずかにして最終部品に顕著な影響を与える可能性があります.

3. 温度がシートの形状を変える

熱形状シートは 形状に伸縮できる状態に達し 制御できる強さを保持しなければなりません 寒すぎるとシートは変形に抵抗します 暑すぎると管理が難しくなるかもしれません密度が高い部分で厚さを失ったり,模具に接触する前に不安定になる.

熱塑料が加熱されるにつれて,その弾力モジュールと機械強度は一般的に減少し,変形能力は増加します.したがって,有用な形成ゾーンは,単にシートが許容できる最高温度ではありませんこれは,材料が,意図された形作りの方法のために,移動性と強度との間に適切なバランスをとっている範囲です.

• 暖房が不十分:薄膜は伸縮に耐える可能性があり,より深層や鋭い特徴を再現することができない.
• 適した暖房:制御された形作りのための十分な強さを保持しながらシートは伸びることができる.
• 過剰な加熱:片側が滑り,片側が不安定で,片側が薄くなると制御が難しくなります.

必要な温度は,形作法にも依存します.真空のみを使用するプロセスは,プレス形作法,プラグアシスト形作法,プラス・ネガティブな圧力を合わせたプロセス.

4なぜPPとPET加工で結晶性が重要なのか

熱形成された部分は高温で安定している場合,結晶性は特に重要です.結晶領域が形成中に残ると,ある分子構造は ストレスを保持し 後に完成した部品が再熱されると 回復しようとします.

ポリプロピレンは有用な例である.材料グレードに応じて,結晶性溶融領域は約158~165°Cである.この 地域 の 下部 に 形成 さ れ た 板 に は,まだ 完全に 溶かさ れ て い ない 結晶 的 な 領域 が ある こと が あり ます製品が模具から外れたとき,容認されるように見えるかもしれませんが,後で高温にさらされると,保持されたストレスはリラックスし,形状が変化します.

熱安定性を高めなければならない場合熱条件は,シートが形成され,再び冷却される前に,関連する結晶構造が十分に変換されるように選択する必要があります.正確な設定は,実際のPPグレード,シートの厚さ,機械,加熱システム,形状の速度,および最終使用要件に依存します.

材料の温度とプラグアシストの動きは,深層熱形包装のストレッチ制御において,協働しなければなりません.

5冷却によって最終的な材料構造が変化します

材料は模具に到達した後も変化し続けています 材料は模具に組み込まれています冷却は,部品が解き放たれるほど硬くなるときを決定し,半結晶プラスチックの中に形成される構造にも影響します.

適正な条件下では,急速な冷却によって結晶化の過程の一部が抑制される.PETはよく知られている例である:透明な熱形ペット製品が製造できる場合,プロセスの条件が透明性を低下させる大きな結晶領域の発達を制限する場合.

模具の冷却は,サイクル時間を短縮する手段としてのみ見るべきではない.冷却は,次元安定性,放出行動,光学的な外観,生産プロセスの繰り返し性.

精密な機械加工は,多孔型熱形成型模具の制御された空洞幾何学と冷却設計の基礎を提供します.

6熱形造形模具設計に 意味する

模具はプラスチック片の化学を 変えることはできません 材料と作用する条件を 作り出すだけですツール構造が完成する前に材料の情報が確認されるべきです.

模具と加工に関するいくつかの決定は,材料の振る舞いに直接関係しています.

• 冷却配置:放出前に製品を安定させるのに十分な熱を保持しなければならない.
• 角半径:柔らかいシートが より深い切り口へと 伸びる様子を 影響します
• プラグアシストジオメトリ:最終的な真空や圧力が形成される前に 物質を再分配できます
• 表面の draft と状態:形成された材料が十分な硬さに達したときに放出に影響を与える.
• 形成順序:選択されたシートの温度依存性強度と伸縮性に対応しなければならない.

これはまた,PETからPPへの変更,または1つの材料グレードから別の材料への変更が,単純な材料置き換えとして自動的に扱われない理由も説明しています.同じ製品幾何学が維持されている場合でも熱付け,形作り,冷却,時には道具の戦略も再検討する必要があるかもしれません.

7材料名だけでは 模具プロジェクトには不十分です

模具開発の場合は 図面に"PET"または"PP"を書き込むだけでは 完全な生産イメージが得られない.熱形状ラインに供給される実際のシートは,模具が経験する条件を決定します.

熱形成型模具を開発する前に,HXW Moldは通常,意図されたシート材料,名目厚さ,熱形成形機械,形作面積,穴の要求形成方法,切断方法,下流処理方法

既存の生産ラインでは,模具試験中に代表的なシートサンプルも価値があります.顧客の実際の生産仕様に近い材料でテストすることは,関連のないシートでツールを評価するよりも有用なフィードバックを提供します..

結論

熱塑料の内部構造は 温度,変形,冷却に反応する方法を決定します製造者が利用できるプロセスウィンドウに影響を与える.

• ポリマー構造は形成行動に影響を与える
• 無形物質と結晶物質は 反応が違います
• 熱は強度と伸縮性を制御します
• 冷却は安定性と外見に影響します
• 材料と模具の設計は一緒に検討されなければならない.
• 製造試験では,代表的なシート材料を使用すべきである.

包装製造業者にとってまずシートを選択し,その後の形作過程をその実際の振る舞いの周りに設計することは,通常,異なるプラスチックを1つの固定プロセスウィンドウに押し込むよりも,より信頼性があります材料,模具,機械,プロセスの設定は 最終的には1つのシステムとして機能しなければなりません