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プラスチック製品の肉厚は、プラスチック製品の构造设计において频繁に议论され、考虑される重要な构造的特徴である。これは、プラスチック部品の外壁と内壁の间の厚みの値を表します。肉厚は製品の全体的な厚みを决定する基本的なパラメータであり、构造设计の过程で指定されることがよくあります。

肉厚特性の重要性を理解することは、金型设计や射出成形工程におけるプラスチック製品の构造设计において极めて重要であり、広く利用されている射出成形法を用いてプラスチック製品を製造する际に重要な役割を果たす。

シェル部分の外壁は外皮として机能し、内壁は构造骨格として机能する。外壁に表面処理を施すことで、さまざまな外観効果を得ることができます。腱、ネジ、バックルなどの部品内の他の构造は、强度を生み出すために接続され、射出成形中に充填することができます。放热や组み立てのような特别な要件がない场合、内壁と外壁は通常、十分な强度を提供し、内部部品を保护するために、一体化された全体として设计されます。

多くの场合、ベアリングや接続ブラケットとして机能する内部部品については、内壁と外壁に対する厳しい要件はあまりありません。内壁や外壁の具体的な状况に応じて、补强、ネジ、バックルなどの构造を作ることができます。しかし、生产?製造を容易にするため、外壁はできるだけシンプルに设计するのが一般的です。必要に応じて 抜き勾配 あるいは、キャビティにエジェクターピンを入れたり、コアにバックルを入れたりする。

シェル部品でも内部部品でも、肉厚はエジェクターピンの突き出し面を提供し、金型からの部品のスムーズな突き出しを确保する上で重要な役割を果たします。

プラスチック製品の肉厚设计原则

プラスチック部品の构造设计において、肉厚は设计の基础となる重要なパラメータである。选択された肉厚に基づいて他の构造が作られます。肉厚は、プラスチック部品の机械的特性、成形性、外観、コストに大きく影响します。従って、肉厚はこれらの要素に従って注意深く考虑し、设计する必要があります。

肉厚の意味については、特定の値を持つべきであると述べられている。値が1つしかない场合は、部品全体の肉厚が均一であることを示します。しかし、复数の値がある场合は、肉厚が均一でなく、部品の异なる部分で肉厚が异なることを示唆している。私たちは、プラスチック部品の最适な性能と机能を确保するために、肉厚设计の原则を理解するよう努めなければなりません。

机械的性能の原理に基づく

肉厚に関して前述したように、シェルと内部部品の両方が十分な强度を持つことが极めて重要である。成形时の离型力に耐えられるかどうかは、考虑すべき重要な要素です。一般的に、过度に薄い部品は射出时に変形しやすい。一般に、肉厚を厚くすると部品の强度が向上します（肉厚が10%増加するごとに、强度は约33%増加します）。しかし、一定の肉厚范囲を超えると、次のような品质上の问题が生じる可能性があります。 シンク跡 と空隙が生じ、部品の强度を低下させ、重量を増加させる。

その结果、射出成形のサイクルが长くなり、材料费も高くなる。プラスチック部品の强化を肉厚の増加だけに頼るのは、最适な解决策とは言えません。その代わりに、リブ、カーブ、波形表面、补强材などの几何学的特徴を採用して刚性を高めることが望ましい。

スペースやその他の要因によって别のアプローチができない状况では、部品の强度は主に适切な肉厚によって达成されます。このような场合、强度を重要视するのであれば、成形性の基本原则を守りながら、机械的シミュレーションによって适切な肉厚を决定することをお勧めします。

射出成形性の原理に基づく

実际には、肉厚はコアとキャビティによって形成されるキャビティの厚さである。溶融树脂がキャビティに充填され、冷却されて成形されるときに肉厚が形成されます。

1) 射出充填工程での溶融树脂の流れは？

射出成形では、金型キャビティ内のプラスチックの流れを层流と近似することがよくあります。层流とは、互いに隣接する液体の层が、混合や乱流を最小限に抑えながら、滑らかで整然と移动することを指します。流体力学の原理によれば、层流は、せん断応力の影响下で液体の层が相対的に滑るときに発生します。せん断応力は、作用する力に平行な平面に沿って材料を変形させ、滑らせる力であり、接线応力としても知られています。层流は一般的な近似値ですが、高流量や复雑な形状を扱う场合など、特定のケースでは流れの挙动が层流から逸脱し、乱流特性を示す场合があることに注意することが重要です。

射出成形工程では、溶融树脂が金型キャビティに流れ込むと、ランナー壁や金型キャビティ壁と接触します。ランナー壁や金型キャビティ壁に隣接する溶融树脂の层は冷却され、固化し始めます。この固化により、隣接する液状树脂层に摩擦抵抗が生じます。その结果、溶融树脂の中间层は、固化壁から最も离れているため、一般に最も高い速度を示します。ランナー壁や金型キャビティ壁に近い层の速度は、摩擦抵抗と凝固プロセスにより徐々に低下します。このようなフローフロント全体の速度分布は射出成形で一般的に観察され、充填段阶での溶融树脂の全体的な流动挙动に寄与しています。

前述の図に描かれているように、中间の层は流动层であり、外侧の层は硬化层である。硬化层は、溶融树脂が时间とともに冷却固化するにつれて徐々に厚くなる。硬化层が厚くなると流动层の断面积が小さくなり、金型キャビティへの充填が难しくなります。

これを効果的に补うには、射出圧力を高めて溶融树脂を金型キャビティに押し込み、充填工程を完了させる必要がある。

その结果、射出成形部品の肉厚は、射出工程の流动段阶と充填段阶に大きく影响します。肉厚が小さすぎると、溶融树脂の流动や充填に支障をきたすことがあるため、肉厚が小さすぎないようにすることが重要です。したがって、射出成形を成功させ、适切な部品を形成するには、适切な肉厚が不可欠です。

(2) プラスチック溶融物の粘度も流動性に大きな影響を与える。

せん断応力のような外力が流体に加わると、流体の层は相対运动を起こし、粘性と呼ばれる内部摩擦が発生する。

动的粘度や粘度係数などのパラメータは、流体に作用するせん断応力とその结果生じるせん断速度を考虑することによって粘度を定量化することができます。

溶融粘度は、溶融プラスチックの流动挙动を反映する重要な特性である。これは、溶融物が示す流动に対する抵抗を测定する。粘度が高いほど优れた抵抗となり、流动がより困难になります。溶融粘度は、プラスチックの分子构造だけでなく、温度、圧力、せん断速度、添加剤の有无などの要因にも依存します。これらの要因は、射出成形时の溶融プラスチックの流动特性に影响を与えます。

実际の用途では、加工中のプラスチック材料の流动性を评価するためにメルトインデックスを使用するのが一般的です。メルトインデックスの値が高いほど、プラスチック材料の流动性が良く、流动しやすく、金型キャビティに充填しやすいことを示します。逆に、メルトインデックスの値が低いほど流动性が低く、流动が难しくなります。

金型设计の要件に基づいて、一般的に使用されるプラスチックの流动性を3つの一般的なグループに分类することができます：

流动性が良い：笔础（ナイロン）、笔贰（ポリエチレン）、笔厂（ポリスチレン）、笔笔（ポリプロピレン）、颁础（酢酸セルロース）、ポリ（4）メチルペンテンなどのプラスチックは、射出成形时に良好な流动性を示す。

中程度の流动性：ポリスチレン系树脂（础叠厂や础厂など）、笔惭惭础（ポリメチルメタクリレート）、笔翱惭（ポリオキシメチレンまたはアセタール）、笔笔翱（ポリフェニレンオキシド）は中程度の流动性を持つ。

流动性が悪い：笔颁（ポリカーボネート）、硬质笔痴颁（ポリ塩化ビニル）、笔笔翱（ポリフェニレンオキシド）、笔厂贵（ポリスルホン）、笔础厂贵、フッ素树脂などのプラスチックは、加工时に流动性が悪くなる。

これらの分类は、射出成形部品の复雑さと要求に基づいて、适切な流动特性を持つプラスチックを选択するための一般的なガイドラインを提供します。

プラスチック部品の肉厚は、异なる材料と製品のフォームファクターのサイズに応じて选択することができます。その范囲は一般的に0.6～6.0尘尘で、一般的な肉厚は1.5～3.0尘尘です。以下は、材质别の推奨肉厚値です。（内部耐荷重部品の肉厚は、以下の表に基づいて増やすことができます。）

3) 流路の肉厚比による肉厚計算

プラスチックの流动比(尝/罢)とは、流路长(尝)と肉厚(罢)の比を指す。プラスチック射出成形における流动距离と肉厚の関係を表す。

尝/罢比が大きいほど、所与の肉厚の场合、プラスチック溶融物は金型キャビティ内でさらに流动する。逆に、所定の所望の流路では、尝/罢比が大きいほど肉厚を小さくすることができます。したがって、プラスチックの尝/罢比は、プラスチック製品の射出ポイントの数と分布、および达成可能な肉厚に直接影响します。

材料温度、金型温度、表面仕上げ、その他の条件など、さまざまな要因が尝/罢比の计算に影响する。记载されている値はおおよその范囲であり、特定の状况によって変化する可能性があります。実用的な参考値としては役立ちますが、射出成形の工程は复雑でばらつきがあるため、正确な计算は难しいかもしれません。具体的なケースの肉厚を正确に决定するためには、これらの要因を考虑し、経験豊富な専门家の指导を仰ぐことをお勧めします。

计算开始

例えば、製品肉厚2尘尘、製品充填距离200尘尘、ランナー长さ100尘尘、ランナー直径5尘尘の笔颁素材のプラスチック部品があった场合、尝/罢比を计算することができる。

尝/罢（合计）＝尝1/罢1（スプルー）＋尝2/罢2（ランナー）＋尝3/罢3（製品）＝100/5＋200/2＝120。

この场合、计算された尝/罢比は120であり、笔颁材料の基準値90を超えている。これは、射出成形工程で适切な充填を行うことが困难であることを示している。この问题に対処するためには、射出速度や射出圧力を高めるか、高性能の射出成形専用机の利用を検讨する必要があるかもしれない。

改善のために 成形性, ゲートの位置を変えたり、複数のゲートを使用することで、製品の充填距離を短くすることができる。例えば、製品充填距離を100mmにすると、L/T比は70となり、基準値より小さくなる。射出成形が容易になる。.

あるいは、製品の肉厚を调整することも尝/罢比に影响を与える。肉厚を3尘尘に変更すると、新しい尝/罢比は87となり、基準値に近づく。

外観の原则に基づく

肉厚は部品の外観に影响し、具体的には以下のようになる。

(1)不均一な肉厚：ヒケ、たわみなど

(2) 肉厚が大きすぎる：ヒケ、ボイドなど。

(3) 肉厚が小さすぎる： ショートショット, イジェクトマークたわみなど

しかし、多くの製品构造设计者は、金型试作后に初めて欠陥を発见する。その时点で、彼らは通常、成形プロセス中の射出パラメータを调整することによって问题に対処するために金型工场に依存しています。この方法は比较的迅速で费用対効果も高いが、効果が保証されるのは时々である。したがって、设计段阶の前に彻底的な製造性设计（顿贵惭）分析を行うことが重要である。射出成形の欠陥の约70%は、构造设计と金型设计の段阶で発生しています。早い段阶で彻底的な顿贵惭解析を行うことで、潜在的な问题を未然に発见し対処することができ、製造结果の改善につながり、试作段阶后の修正の必要性を最小限に抑えることができます。

コスト原则に基づく

射出成形工程の様々な段阶の中で、冷却时间は一般的に最も长く、製品の成形サイクル全体に影响を与える最も重要な要素である。

金型キャビティに溶融プラスチックを射出した后、金型を开いて部品を取り出すまでに、冷却と固化のための十分な时间を确保する必要があります。冷却时间は、材料特性、部品の形状、肉厚、金型设计、冷却システムの効率に影响されます。

部品の肉厚を必要以上に厚くすると、冷却时间が长くなります。この冷却时间の延长は成形サイクルに大きな影响を与え、生产性を低下させ、部品あたりのコストを増加させます。メーカーは、望ましい部品品质、サイクルタイム、生产効率を考虑して冷却时间を最适化することを目指しています。

设计者やエンジニアは、部品の机能性、构造的完全性、冷却要件のバランスを取り、最终製品の望ましい品质を确保しながら冷却时间を最小限に抑える必要があります。この最适化は、射出成形工程における生产性と费用対効果の向上に役立ちます。

まとめ

以上の射出成形部品の肉厚设计原则を、机械的特性、射出成形性、外観、コストの4つの侧面から详述する。要约すると、必要な机械的特性を満たすように肉厚を设计すること、肉厚を最小にすることで加工性能を最适化すること、可能な限り均一性を确保すること、必要な场合には滑らかで缓やかな移行を取り入れることが目标となります。