2 ショット成形設計ガイドライン: 肉厚、ゲートおよび材料の組み合わせ

硬いポリプロピレンの本体とソフトタッチの TPE ボタンを備えたソープディスペンサー ポンプを想像してください。 10 年前、標準的な方法は 2 つのコンポーネントを個別に成形し、それらを圧入または接着することでした。グリップの剥がれ、ハンドルの滑り、在庫の二重化、余分な労力などの故障モードはすべて、生産エンジニアにとってよく知られたものです。ツーショット (2 ショット) 成形プレスでは、同じサイクル内でコアの成形、ツールの回転、グリップのオーバーモールドを行うことで、そのほとんどが除去されます。問題は、このコンパクトなプロセスは、金型の形状、材料の組み合わせ、機械の動作が一緒に設計されている場合にのみ機能するということです。これらのガイドラインは、信頼できる機械的ジョイントと層間剥離のクレームとの違いです。

2ショット成形とは何ですか?

2 ショット成形 (2 コンポーネント、デュアルショット、または 2K 成形とも呼ばれます) では、単一のクランプ ユニットを使用しますが、2 つの別個の射出ユニットを使用します。一般的な回転テーブルのレイアウトでは、回転プレートに取り付けられた金型が最初の材料を受け取り、180 度回転し、次に 2 番目のショットのために 2 番目のバレルで閉じます。 2 つの材料が互いに凝固して化学的または機械的結合を形成し、複数の材料からなる部品が同じサイクルで排出されます。インサートの取り扱い、二次プレス、接着剤は不要です。

設計者は、ツーショット成形がオーバーモールディングと同じかどうかをよく尋ねます。厳密に言えば、オーバーモールディングは、硬化したインサートを別の金型に移すことによって、標準的な機械で行うことができます。ツーショット成形は、1 台の機械、1 サイクル、1 つの金型セットの統合バージョンです。通常、純正のツーショット ツールは構築にコストがかかりますが、実行コストは安くなるため、この区別は見積もり時に重要になります。あ 二色射出成形機 は、バレルとサーボ駆動のインデックス プレートの両方に専用の制御システムを使用してこの原理を実装しています。

成形の成功を決める 7 つの設計ルール

機械のコンセプトが決まったら、金型設計者が結果をコントロールします。これらのルールは、本番環境および顧客監査で発生した問題の頻度に従って並べられています。

ルール 1: マテリアルのペアから始める

絆の強さが第一の関門です。 TPE は、あらゆるエンジニアリング プラスチックを化学的にグリップするわけではありません。ほとんどのスチレン系 TPE はポリプロピレン上で強力な結合を形成します。 PBT やナイロンでは、通常、接合は機械的なかみ合わせのみに依存しており、剥離に弱いです。実際的な開始点は、およそ 40 ～ 60°C 以内の同様の溶融温度を持つ材料を組み合わせることで、2 番目のショットが最初のショットを過度に軟化させないようにします。硬度と油分含有量によって接着挙動が大きく変化するため、一般的なデータシートではなく、常に特定の TPE グレードを使用して検証してください。

ルール 2: 初撃の壁を十分に堅く保つ

ショット 1 の基板は、2 番目のバレルがそれに押し付けられている間、機械的に安定した状態を保つ必要があります。ほとんどの熱可塑性プラスチックでは、ショット 1 の最小壁を 1.2 mm 以上に保ちます。薄肉という言葉は、単発成形の場合と同様にここにも当てはまります。 2 番目の材料がエッジの周りを包み込む場所で、最初のショットの形状に凹んだアンダーカットを機械加工します。この機械的ロックは化学結合を保護し、平坦な界面よりもはるかに優れた剥離応力に耐えます。

ルール 3: 射出圧力に耐えられるシャットオフ ランドを設計する

2 つのキャビティ間のすべてのシール ラインは、2 番目の射出圧力に耐える必要があります。パーティング面に少なくとも 3 mm 幅のシャットオフ ランドを設計し、スチール アングルを閉じる方向に垂直にします。磨耗した角からフラッシュが飛び出してしまうような段階的なシャットオフは避けてください。ノックアウト ピンをセカンド ショット キャビティの近くに配置する必要がある場合は、ウィットネス マークがリーク パスにならないようにピンをシャットオフ ランドの内側に配置します。

ルール 4: 既存のサーフェスと平行に 2 番目のショットをゲートする

ショット 2 のゲートは、最初のショットの表面を侵食することなく、キャビティに直接溶解する必要があります。最も安全な形状は、既存の壁と平行に配向された海底ゲートまたはトンネル ゲートであり、流れは垂直に衝突するのではなく、最初の材料の上を滑ります。保圧圧力は 2 つのゲート間でバランスをとる必要があります。モールドフロー解析は、鋼材を切断する前にバランスを検証するための標準となっています。

ルール 5: 収縮差と抜き勾配を考慮する

2 つの材料は異なる率で収縮します。硬い ABS 基材は約 0.5% 収縮する可能性がありますが、柔らかい TPE は 1.5 ～ 2.5% 収縮する可能性があります。より硬い材料が最終的な寸法を決定しますが、残留界面応力により細い梁に反りが生じる可能性があります。外壁では抜き勾配を 1 ～ 2°、2 番目のショットがボスの周りを包み込む部分では 2 ～ 3° に保ちます。 150 mm を超えるパーツでは、プラテンでの回転インデックス誤差がキャビティの遠端で目に見える不一致になるため、長さ 100 mm あたり 0.1 ～ 0.2° を追加します。

ルール 6: 排出シーケンスを計画する

2 ショット金型では、2 番目の材料がテクスチャード加工されたコアに付着するため、多くの場合 2 段階の取り出しが必要になります。 TPE の接着力が高い側にはストリッパー プレートを使用し、吸着マークを避けるためにコア ピンに段差を付けておきます。はるかに一般的な問題は、回転中に最初のショットの表面に傷がつくことです。2 番目のキャビティ高さをクリアする必要があるすべてのコアは、テーブルが割り出す前に十分な移動が必要です。これは、製造現場での調整ではなく、設計の初期段階での金型サイズの計算となります。

ルール 7: インターフェースを考慮して許容差を設定する

マルチマテリアル部品は、2 つの異なる収縮曲線と 1 つのインデックス機構からの公差を蓄積します。材料の境界を越えて厳密な位置公差を指定することは避けてください。代わりに、セカンドショット側で許可される分割証人を定義し、自己位置を特定する嵌合フィーチャーを設計します。このアプローチは、自動車の内装部品、医療用ハンドル、家電製品のカバーなどに広く採用されており、当社はこれらの分野を専門のサポートを通じてサポートしています。 アプリケーションエンジニアリング .

機械の選択: プレスと金型のマッチング

射出成形機の選択は後から考える必要はありません。投影面積、ショット体積、回転テーブル直径という 3 つの機械側パラメータが金型設計に直接影響します。通常、成形業者は、両方のキャビティの投影面積を加算し、材料固有のトン数係数を適用して、10 ～ 20% の安全マージンを追加することで、必要な型締力を見積もります。次に、射出ユニットのバランスが重要です。TPE ショットがわずか 2 ～ 5 g の場合、±0.1 g の再現性を維持できるかどうかは、2 番目のバレルの計量分解能によって決まります。第三に、回転テーブルはインデックス作成中にすべてのコアとスライドをクリアする必要があります。これにより、定格トン数が考慮される前に最小タイバー間隔が設定されることがよくあります。

HXS160 中型部品用二色射出成形機 独立した射出ユニットとサーボロータリーテーブルを備えたこのツーショットマシンは、中程度のクランプ力に適しており、コントロールパネル、ハンドル、キャップ、家庭用電化製品コンポーネントの実用的なエントリーポイントとなっています。 製品を見る→

約 160 ～ 200 トンの型締力に対応するため、HXS160 や HXS200 などの専用デュアルカラー機械は、2 つの独立した射出ユニットとサーボ高感度回転テーブルを備えています。これが中型制御盤、ハンドル、キャップ、家電部品の標準的な出発点となります。以下の図は、2 ステップインサート ルートとロータリー 2 ショット ルートの効率的な生産順序を相対スケールで比較したものです。

よくある欠陥とそれを防ぐ設計方法

適切に設計された 2 ショット金型であっても、2 つのショット間の相互作用が無視されると失敗する可能性があります。以下の表は、製造監査で最も頻繁に現れる欠陥と、設計およびマシンレベルの修正措置のリストです。

コストとサイクルタイムの現実性チェック

多くの購入者は、見積もりの段階で、キャビティあたりのツーショット工具のコストとシングルショット工具のコストを比較します。正直な答えは、ツーショット ツーリングには 2 つの完全なキャビティ セット、2 つのゲート システム、およびはるかに正確な遮断機構が含まれているため、コストが高くなるということです。年間生産量が約 50,000 ユニットを超え、代替プロセスに手動または自動の組み立てステップが含まれる場合、総所有コストは通常​​ 2 ショット成形に有利になります。二次的な節約（労働力の削減、接着剤不要、位置決め不良なし、2 回目の熱履歴なし）により、多くの場合、生産の 1 年以内に金型のプレミアムがカバーされます。

HXS200T 2色サーボ省エネ射出成形機 より高いトン数、より大きなショット量、より大きなプラテンを備えたこのモデルは、より重いソフトタッチ部品と 2 キャビティ レイアウトをサポートし、そのサーボ ドライブとデュアル バレルにより効率的な複数材料成形が可能になります。 製品を見る→

20 g を超える部品や大きなソフトタッチ表面を持つ部品の場合、HXS200 は、より大きな 1 キャビティおよび 2 キャビティのレイアウトに対応できるショット量のヘッドルームとプラテン サイズを提供します。また、2 番目のショットの投影面積がクランプ限界に近づいた場合に必要な、より高いトン数にも対応します。

よくある質問