エンジニアのための技術講座

プラ金型講座

掲載日:2003年03月18日

カテゴリ : 成形材料

第128回 成形収縮率の基礎的な理論

 プラスチック射出成形金型の設計において、最も重要な事項に成形収縮率があります。

 成形収縮率αは、次式で表現することができます。

   α=(L0-L)/L0
     α:成形収縮率(単位なし)
     L0:金型寸法(mm)
     L:成形品寸法(mm)

 一方、実際には溶融プラスチックは、冷却する際に体積が収縮するので、体積収縮率という考え方を取り入れると、次式のような表現が可能になります。

   αv=(V0-V1)/V0
     αv:体積収縮率(単位なし)
     V0:金型キャビティの体積(mm3
     V1:成形品の体積(mm3

 ここで、体積V0 および V1を立方体として考えれば、立方体の各辺の長さLは、次式で表されます。

   L0=3√V0
   L1=3√V1

 したがって、

   αv=(V0-V1)/V0
     =1-(V1/V0)1/3
     =1-(v1/v0)1/3

       v1:常温下での比容積(mm3/g)
       v0:成形条件下での比容積(mm33/g)

 さらに、溶融プラスチックの状態方程式は、次式で表されることが知られています。

   (P+πi)(v-ω)=R'T
     v:溶融プラスチックの比容積(mm3/g)
     πi:内部圧力(atm)
     ω:絶対0度における比容積(mm3/g)
     R':R/M(修正ガス定数 atm mm3/g・mol)
     M:分子活動単位の分子量

 上式にαv=1-(v1/v0)1/3を代入すると、

   α=1-3√y
    =(1-y)/3+(1-y)2/9

      y=v0(P+πi)/R'T+ω(P+πi)
       となります。

 これより、成形収縮率αは、圧力Pや溶融プラスチック温度Tが大いに関連していることが理論式よりも裏付けられます。

参考文献:『材料特性を生かした射出成形技術』(本間精一 (株)シグマ出版)



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