ISR製品の製造工程

LSR 射出成形機は金型を加熱し、クランプに力を加えます。その後、LSR が金型のキャビティに送られます。液状ゴムシリコーンは固化するまで硬化します。その後、金型から取り出されます。その後、硬化、検査、バリ取り、梱包などを含む部品が完成します。

マルチコンポーネント LSR テクノロジーは、エンジニアリング プラスチックおよび場合によっては他の基材と組み合わせた (LSR) の同時注入です。一般に 2K、2shot、2C LSR、またはコインジェクションとも呼ばれるものでは、XNUMX つ以上の個別の材料をハード-ソフトおよびソフト-ソフトの組み合わせで XNUMX つの完全に接着されたコンポーネントに結合する革新的なソリューションを開発するために使用されます。

ZSR グループでは LSR 射出成形製品の製造プロセスをどのように進めていますか?

Communication:

液状シリコーンゴム成形品のご要望を当社にお送りいただく場合。プロジェクト エンジニアまたは営業担当者がお客様のアカウントに割り当てられ、エンジニアリング支援から完全な認定/検証および承認に至るまで、あらゆる製品に関してお客様と協力して作業します。

製品が承認され、通常の生産が開始されると、購買チームは、製品の注文と成果物を追跡する顧客サービス担当者と調整することができます。部品の設計に変更を加える必要がある場合、または次世代製品の設計に取り組み始める場合、その同じエンジニアが、製品の修正や新製品の発売が成功するまで、協力して作業を行います。

エンジニアリングとデザイン：

私たちはプロジェクトのあらゆる段階でお手伝いいたします。当社のスタッフは、エンジニアリング、工具、製造、品質保証、組み立て、梱包の支援を提供します。この重要なステップはコストを低く抑えるのに役立ちます。これは、お客様の組織と同様に私たちにとっても重要な使命です。

早い段階で適切なメーカーと提携することで、製品の構想から完全生産に至るまでの時間と費用の両方を節約できます。

当社のエンジニアは、修正、次世代製品の機能強化、製造プロセス全体の評価を支援して、(お客様の施設または当社の施設のいずれかで) どこのステップを統合できるか、あるいはリーンセル製造や高度な処理を通じて削除できるステップを判断することができます。

NDA、DFMEA & PFMEA、モールドフロー解析、統計解析、カラーマッチング。

LSR の特定のグレードとメーカーは、最終製品の設計に大きな影響を与えます。シリコーンの場合、製品のデュロメーターが主に考慮されることが多く、その範囲は 20 ～ 80 ショア A です。

最終製品の性能に合わせて材料を選択したら、製品の形状、ゲート、材料の使用法、そして最も重要なコストに関して、その他多くの決定を下す必要があります。これらを判断するための最良の方法は、一連の質問をすることです。

製品はどのように成形されるのでしょうか？

製品の形状は、使用される成形品の種類に応じて大きな影響を与える可能性があります。横型 LSR 成形に典型的な自動化に適したものもありますが、縦型機械成形の手動操作に適したものもあります。また、形状の複雑さは、金型のサイズ、ひいては成形機のサイズを決定する役割を果たします。

製品はどのようにして脱型されるのでしょうか？

脱型を容易にするための設計は、成形のための設計と同じくらい重要です。シリコーンは高い生引き裂き強度を持っています。つまり、非常に大きなアンダーカットを製品に設計することができ、型から外す際に部品を永久変形させることなくその上に伸ばすことができます。

ただし、どのような形状でも型から簡単に取り外せるというわけではありません。シリコーンは、その自然な粘着性と成形後に金型鋼に付着する傾向があるため、肉厚でアンダーカットの多い部品を除去するのが非常に困難になる場合があります。アンダーカットと壁の厚さは、設計段階で慎重に選択する必要があります。

材料はどのようにしてキャビティに供給されるのでしょうか?

従来のランナー システムを使用してゲートに材料を供給すると、再利用できない大量の廃棄材料が発生します。一方、コールド ランナー システムでは、材料を無駄にすることなく直接ゲートを行うことができます。

これらのシステムは、各キャビティに材料を供給する金型内の水冷ノズルで構成されており、直接ゲートが可能であり、冷却ノズル内で材料が硬化することはありません。このシステムは、熱可塑性プラスチック成形用のホット ランナー システムに似ています。

どのタイプのゲートを使用する必要がありますか?

ランナー システムのタイプが決定したら、ゲートを選択できます。コールド ランナー システムでは、ピン、サブマリン、またはその他の自動ディゲート設計がよく使用されます。標準ランナー システムでは、エッジ、ファン、リング、またはその他のゲート タイプとともに前述のゲート スタイルを利用することもできます。これらは最も一般的な方法ですが、LSR では熱可塑性プラスチックと同様に、ほぼすべてのゲート スタイルを使用できます。

最適なゲートの位置はどこですか?

熱可塑性プラスチックの射出成形と同様に、キャビティの充填は部品の最も厚い領域から行う必要があります。アセンブリの一部である場合、ゲートの位置は最終製品のアセンブリや動作を妨げてはなりません。

ツーリング：

製品設計と金型設計は LSR 成形と連携して行われます。金型設計者は、寸法やキャビティの形状に関する顧客の要件だけでなく、射出成形金型内の限られたスペースとそれらの要件を調和させる方法も考慮する必要があります。金型設計者や工具メーカーから寄せられる質問は次のとおりです。 

• 壁とリブの厚さ
• 質量の削減と肉厚の均一化
• パーティングライン
• アンダーカット
• 部品の排出
• ドラフト
• ゲートとベント
• 予想される許容誤差

LSR の線形収縮とは何ですか?

熱可塑性プラスチックと同様に、成形された LSR 製品は冷却後に全体的に収縮します。一般に線形収縮は 2 ～ 3% ですが、形状が変化するとこの値も変化します。さらに、収縮はオーバーモールドなどのプロセスによって大きく影響され、インサートは収縮せず、硬化シリコンの収縮は予想よりも小さくなります。特定の形状の収縮が不明または不確実な場合、プロトタイプ ツールを使用して完全な生産をシミュレーションすることがよくあります。

金型の加熱はどのように行えばよいのでしょうか？

LSR 金型を一貫して加熱することは、1 回の実行中および実行間の両方で適切な形状の部品を製造するために非常に重要です。加熱方法のオプションには、抵抗または誘導が含まれます。どちらのスタイルも、金型のプレートの内側、または金型全体を外側からのみ加熱するユニバーサル ベースの内側に配置できます。

ヒーターを金型プレートに直接配置することで、より正確な制御が可能になり、PID コントローラーに接続された熱電対がヒーターのオン/オフのタイミングをより効果的に変更できるようになります。金型を直接加熱するとコストが増加し、金型のキャビティ、コア、スライド動作を避けるようにヒーターを配置する必要があるため、加熱タイプの選択は予算と幾何学的な考慮事項に大きく依存します。

どれくらいの通気量が必要ですか?

適切な LSR 成形には、通気が非常に重要です。 LSR は粘度が低いため、射出速度が非常に速くなり、充填終了時にディーゼルまたはスコーチが発生する傾向があります。また、この粘度の低さにより、LSR は熱可塑性プラスチックよりもフラッシュしやすくなるため、ベントをそれほど深く切り込む必要はありません。熱可塑性プラスチックの場合は 0.005 mm (0.0002 インチ) であるのに対し、LSR では 0.025 mm (0.001 インチ) 近くになります。通常の通気に加えて、閉じ込められた空気をキャビティからより迅速に取り出すことができ、ガスが閉じ込められる可能性を減らすことができるため、LSR では真空排気も一般的です。

適切な脱型にはどのような表面仕上げが最適ですか?

表面仕上げは、多くの場合、顧客の要件や製品設計によって決まります。ただし、仕上げを選択できる場合は、非研磨仕上げ、つまり B1 以下の SPI モールド仕上げが優先されます。高度に研磨されており、LSR が金型表面に付着する傾向があり、脱型が困難になります。

将来的にメンテナンスを容易にするためにどのような項目を改善できるでしょうか?

LSR 成形には、適切にメンテナンスされた金型が不可欠です。バリや寸法の問題を防ぐには、厳しい公差が必要です。アライメントに使用されるブッシングやサイドロックなどの摩耗アイテムは、簡単に交換でき、定期的な PM スケジュールに組み込む必要があります。

キャビティとコアは、定期的に掃除するために簡単にアクセスできる必要があります。金型にコールド ランナーがある場合は、分解と組み立てができるだけ簡単になるように設計する必要があります。多くの場合、コールド ランナー ノズル チップとシャットオフ ニードルは硬化した材料を除去する必要があり、ダウンタイムを制限するにはアクセスのしやすさが非常に重要です。

プロセスの考慮事項

多くの点で熱可塑性プラスチック射出成形と似ていますが、LSR 成形プロセスはまったく異なる場合があります。

高粘度のシリコーンが当社の施設に持ち込まれると、ほとんどの場合、成形可能なサイズや形状に加工するために何らかの労力が必要になります。ほとんどの場合、必要なのは、金型キャビティに合わせて材料のサイズと形状を調整することだけです。これを材料のパフォーマンスと呼びます。

一部の材料には、材料に硬化剤を追加する追加のステップがあります (材料の保存安定性を高めるために省略されました)。 LSR では、これらのステップがすべて削除されます。 LSR の製造プロセスは次のとおりです。

1. LSR A + B コンポーネントは通常、5 ガロンのペール缶または 55 ガロンのドラム缶で提供されます。プロセス制御されたポンプキットがバケットを押し下げて材料をスタティックミキサーに押し込み、射出ユニットに送り込みます。

2. 次に、顔料の流れを追加して制御できます。射出では、プレス材料がスクリューでさらに混合され、前方に押し出されて材料の「ショット」、つまり金型を満たすのに必要な量が作成されます。

3. 材料が金型に射出された後、LSR を硬化するために一緒にクランプされたままになります。次に、オペレーターまたはロボットが硬化した製品を金型から取り外し、このサイクルが繰り返されます。これは非常に迅速で効率的なプロセスであり、通常は平均 30 秒かかります。

4. 逆に、有機材料または高粘度シリコーンの場合、部品を作成するための平均サイクル時間は約 XNUMX 分以上です。過酸化物硬化材料の場合はさらに時間がかかり、通常は約 XNUMX 分かかります。 LSR は、高粘稠度のシリコーン材料に比べて大幅な労働コストの削減につながります。

5. ポストベークなどの二次ステップは、揮発性を低減し、圧縮永久歪みを改善するのに役立ちます。また、フラッシュ除去プロセスにより、不要なフラッシュが除去されます。その後、異物を除去するために洗浄され、出荷用に梱包されます。

従来の 2 液性液体射出成形プロセスの主要なコンポーネントは次のとおりです。

供給ドラム: プランジャー、または液体シリコーン供給容器は、ポンプ システムに接続されます。多くの 2 コンテナー設定には、顔料用の 3 番目のコンテナーが含まれています。

計量ユニット：計量装置は、2種類の液体材料を所定の比率でポンプで送り出し、一定の比率で同時に放出することを保証します。

ミキサー：液状成形材料が計量ユニットを通過すると、スタティックミキサーで材料が混合されます。混合された材料は加圧され、金型に押し込まれます。

インジェクター：この装置は、加圧力によってLSR成形材料をポンプ機構に送り込みます。機械オペレーターは、圧力と注入速度を調整できます。これらのパラメータは、プロジェクトの仕様によって異なります。

ノズル：液体状の化合物は、自動遮断弁付きのノズルを通して金型に流れ込みます。この弁は、混合物の漏れや金型への過剰充填を防ぎます。

LSR成形サイクル：硬化／材料計量・混合／排出／ブラシ成形／ニードルバルブ閉鎖／パック／保持／LSR射出成形／ニードルバルブ開放／開始

理想的な生産環境では、基本的な液体射出成形機は可能な限り無駄がなく、コンパクトである必要があります。セカンダリ デバイスは、特定のプロジェクトのニーズに対応するように構成する必要があります。

成形パラメータ：

LSR は、冷却中に可塑化するのではなく、次のショットのためにスクリュー フライトを通して搬送されるだけで済みます。そのため、背圧とスクリュー速度は低く保たれます。サイクルの硬化部分が完了する前に投与を完了するのに十分な速さでのみ使用してください。ショット サイズは、キャビティの 99% が満たされる必要があるという経験則によって決定されます。

最終的な充填は硬化中の材料の膨張によって行われるため、クッションは必要ありません。キャビティを完全に充填しないことがフラッシングの主な原因となるため、重要です。充填中の圧力を最適化するように射出速度を設定する必要があります。繰り返しますが、LSR は粘度が低いためフラッシュしやすいため、できるだけ低い圧力で成形する必要があります。硬化中の膨張により、通常、保圧圧力は低くなります。完全に硬化するまでの時間は、部品の厚さに大きく依存します。

金型温度は、材料供給者の推奨範囲に従って設定する必要があります。高温の金型はより速く硬化するため、より短いサイクルを達成できます。ただし、射出中の材料の流れは金型温度の影響を受けやすいため、材料がキャビティ内に効果的に流れ込まなくなるほど高くなりすぎてはなりません。部品の収縮は金型温度にも依存するため、新製品の研究開発中に考慮する必要があります。

金型の準備：

LSR ツールは、製造前に慎重に準備する必要があります。イソプロピル アルコールまたはその他の溶剤は、前回の成形作業で残った残留物を除去するために、または生産サイクルが非常に長い場合は成形中に残留物を除去するために使用されます。多くの場合、金型は 1 週間に 1 回程度の頻度で洗浄する必要があります。洗浄後、離型剤がキャビティとランナーに塗布され、金型が射出成形機に配置される前に乾燥させられます。

素材の変更点：

LSR 材料はポンピング中に一定の圧力を必要とするため、ポンピング ユニットの動作中に材料コンテナを交換することはできません。これは、空の容器を取り出して新しい材料と交換するために射出成形機を停止する必要があることを意味します。

この状況を回避する最善の方法は、成形機を継続的に動作させるためにバルブで切り替えることができる 2 番目のポンプ ユニットを使用することです。ただし、これらのユニットは非常に高価であるため、継続的な運用を確保するには多額の設備投資が必要です。

潜在的なイノベーション

ツーショット成形：

通常、LSR オーバーモールディングでは、液体シリコーン用にコンポーネントの表面を準備するために下塗り剤を使用する必要があります。最近の自己接着 LSR の進歩により、さまざまな材料に直接接着するように設計されているため、下塗りの必要性が減りました。

この進歩により、熱可塑性プラスチックと LSR が単一の金型を使用して単一の機械で加工されるツーショット成形などの潜在的な革新への扉も開かれました。このプロセスにより、製造コストが削減されるだけでなく、2 つのコンポーネントを一緒に成形することで設計の自由度も高まります。

改良されたコールドランナー技術：

コールド ランナー技術は現在、新たな重要性を持っています。過去数十年にわたり、各 LSR メーカーは独自のコールド ランナー シャットオフ ノズルと冷却技術を開発してきました。

最近、いくつかのメーカーが、熱可塑性プラスチック成形に使用できるホット ランナー システムに類似した既製のコールド ランナー システムを導入しました。標準化により、現在利用可能なシステムよりもさらに効率的に動作するシステムの改善につながる可能性があります。

結論

ZSRグループは、FDAまたはLFGB承認規格に準拠したカスタム成形LSR製品およびシリコーン製品の製造において豊富な経験を持っています。 FDA登録リスト番号は3011147430です。

カスタム成形シリコン製品または成形シリコン プロジェクトには技術サポートが必要です。当社の Web サイトから ZSR グループにお問い合わせください。