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インサート品と樹脂の隙間の原理原則とは？
- 金型の設計に携わっております。お客様からの質問『インサート成形後の断面観察を行うと、インサート部材と樹脂の間に隙間があるのはなぜ？』に対する回答はいつも、『科学的な結合がされないため』ですが、具体的な理由を知りたいです。
- インサート成形後にインサート部材と樹脂の間に隙間ができる原因について教えてください。金型の設計者として、お客様の疑問にスマートに答える方法を知りたいです。
- 金型の設計に関わる中で、お客様から『インサート成形後の断面観察を行うと、インサート部材と樹脂の間に隙間があるのはなぜ？』という質問をよく受けます。回答としては「科学的な結合がされないため」と逃げてしまっており、もっと具体的な理由を知りたいです。
- プラスチック金型
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こんにちは、皆さんのおっしゃる通り成形後の 収縮が大きな原因と思われます。ただもう一つ 銅など非鉄金属の場合は加工屋さんが表面の 酸化による変色を嫌って加工用油脂を付けたま まの場合が多くインサート前に油脂を除去しな いまま成形すると収縮の少ない樹脂でも油脂が 樹脂に染み込み劣化剥離による隙間が発生する ことがあります。 電気部品の場合は接点通電（絶縁）不良や抜き油 脂に含まれる金属粉などが原因で導通不良を起こ すこともあります。 最後に、他の方の仰る通り比較的大きな銅インサ ートの場合銅そのものの熱膨張率や熱伝動率が大 きいので２００度近い温度の樹脂が流れ込んだ瞬 間に銅が膨張拡大し成形後の樹脂が冷却硬化と同 時に銅が元の大きさに収縮し隙間が発生する場合 もあります。 インサート（異物挿入）の場合は色々な不可抗力 が発生するので、これ１点が隙間の原因とは言い 切れないものです。 因みに、人間の指先の汗（指紋）も油脂と同様の 原因になります。
essenさんのアドバイス内容がもっとも適切だと思います。ドーナツ形状の場合、内径側・中央部・外形の温度変化が同一であれば、樹脂の収縮により外形・内径とも小さくなるというのが一般論です。（たとえ：ドーナツ状に何重にも人が手をつないで並んでいる状態から、肩を組もうとすると内側に移動することになりますよね。） 隙間は、通常のコロ形状のものを成形した時にもみられる肉厚の部分的な”ヒケ”の様な現象では無いでしょうか？ドーナツの中央部が最後に個化するので、部分的に中央部に引っ張られ隙間ができるのではとないかと思います。樹脂部の肉厚が薄い方が隙間はできにくいと思います。科学的な結合ではなく全体的な内径収縮が大きい為トルクが確保できいるのでしょう。
penpenさん、ご指摘ありがとうございます。 私のアドバイスの前半は、#3の補足についてのコメントでしたが間違いだったのですね。 後半は今回の現象へのコメントでしたが考え方はインサートから離れる方向に引っ張られ隙間が開くというものです。
essenさんの考えは、金属の場合です。 樹脂の収縮は、外形は小さく内径は大きくなる方向で収縮しますので、樹脂の中心方向へ収縮しますから、インサートとの間に隙間ができると思います。
素人考えですが。 樹脂の温度が下がっていくと収縮しますが、ドーナツ状の場合は収縮により内径/外径とも小さくなる方向に収縮すると考えられます（焼きバメ風に）。これに対し、今回の場合は樹脂が収縮するとインサートに接触している面は最後に硬化する部分に向かって収縮していきますから結果として隙間が出来るのではないでしょうか。
前記したものは、インサート品と樹脂の熱収縮率 の差により成形後、ワークが常温になると樹脂が インサート品に比べ収縮し、隙間ができるという 考えでした。 【以下余計なお世話ですが、失礼して】 どこまで、把握して質問しているのかわかるような 投稿をされた方が『欲しい情報』が早く得られる確率 が高くなると思います。
Ｋ１さん、ｍｗｎさんの言われるとおりです。 金属インサート品を金型にセットする前に予備加熱をすることがあります。 これは、温度差をなくして樹脂の局部冷却による収縮を抑える，流動性（絡みつき）の向上が目的です。
補足
ご回答頂きありがとうございます。 ｍｗｎさんの回答にも補足させて頂きましたが、 インサート品と金型の温度差は大きくても１℃程度で、 局部冷却を起こしている様には思われないんです。 仮にドーナツ形状の物を成形しようとした場合、 ドーナツの内側は金型に食らいきますよね？ そうなると、インサート品の回りにも隙間は出来ず 密着するような気がして・・・・。
インサート成形は良く分かりませんが、部品の温度が金型よりも低いので、成形時に樹脂が部品に接触すると冷却されて固まり流れが悪くなるのではないでしょうか?また、インサート部品は抜け防止などの為にローレット加工などがされていると余計に流れが悪くなるのではないでしょうか? それで、谷間には上手く樹脂が回らずに隙間が出来る。 想像で申し訳ありません。
補足
ご回答ありがとうございます。 確かに温度差やローレット加工などが弊害になる思われます。 しかしながら、今携わっているのはローレット加工無しの物で、小ロット生産の為、 手挿入している製品ですので成形サイクルが長く 金型温度と端子（インサート品）の温度差は無い状態の物なんです。
『熱収縮のため』という簡単な説明ではダメですか？
お礼
貴重な時間を割いて回答頂きありがとうございます。 確かにそのように回答しても良いかとは思いますが、 大手のメーカーさんほど『もう少し詳しく説明してもらわないと困るよ！』といった感じで・・・。 はぁ困ったもんです。
お礼
ありがとうございます。 K1さんが言われる通り、もう少し詳しく質問するよう心掛けます。 誠に申し訳ございませんでした。