押出部品の収縮を最小化する戦略とは？

押出成形部品の収縮は、製造における一般的な課題であり、最終製品の精度と品質に影響を与えます。収縮は、押出成形後に材料が冷えて内部応力が緩和されることで発生します。収縮を最小限に抑えることは、航空宇宙から医療機器に至るまで、部品が正確な仕様を満たし、確実に機能するために不可欠です。

押出成形品の収縮は、以下の要因によって生じる。熱収縮¹ そのため、寸法精度を維持するためには、材料の選択、設計の調整、工程の最適化といった戦略が必要となる。

このブログでは、適切な材料の選択、設計の最適化、押出工程の制御、後加工技術の適用など、収縮を最小限に抑えるための効果的な戦略を探ります。また、収縮がプラスチックと金属でどのように異なるかを検証し、メーカーにとって実用的な洞察を提供します。

収縮はプラスチック押出成形品にのみ発生する。偽

収縮はプラスチックと金属の両方の押出成形部品に影響しますが、その原因と緩和策は材料によって異なります。

目次隠す

押出部品の収縮とは？

収縮とは、押出成形後の部品のサイズや体積の減少を意味し、その原動力は次のようなものである：

この現象は寸法精度を損なう可能性があり、精密さを要求される産業では重要な問題である。その原因を理解することは、効果的な最小化戦略を実行するための第一歩である。

より低い素材を選ぶ熱膨張係数（CTE）² は、収縮を最小限に抑えるための基本的な戦略である。CTEが低い材料は冷却中の寸法変化が少なく、安定性を高める。

以下のような素材ポリカーボネート³ プラスチック用のInvarと金属用のInvarはCTEが低く、押出成形部品の収縮を低減し、製造の精度を向上させる。

プラスチック:ポリカーボネート（収縮率0.5～0.7%）やアクリルなどの非結晶性プラスチックは、ポリプロピレン（収縮率1.5～2.0%）などの半結晶性プラスチックよりも優れています。グラスファイバーのような充填材を加えることで、さらに寸法を安定させることができる。
金属:アルミニウムは適度な収縮（1.0-2.0%）を示すが、インバー（0.1-0.2%）のような合金は熱膨張が小さく、高精度の用途に最適である。

素材タイプ	例	標準収縮率（%）	備考
アモルファスプラスチック	ポリカーボネート	0.5-0.7	低収縮、優れた安定性
半結晶性プラスチック	ポリプロピレン	1.5-2.0	収縮率が高く、冷却速度に敏感
金属	アルミニウム	1.0-2.0	合金によって異なる。
金属	インバー	0.1-0.2	CTEを最小限に抑え、精密部品に最適

材料の選択だけで、押し出し成形品の収縮をなくすことができます。偽

収縮を効果的に最小化するためには、材料の選択と設計および工程管理との組み合わせが重要である。

スマートな設計調整により、収縮に関連する問題を未然に防ぎ、部品が最終仕様を満たすようにすることができます。

デザインシュリンク補償⁴ と対称性が低下する。寸法の不正確さ⁵ と押し出し部品の反り。

左右対称の設計は、押出成形品の反りを常に防ぎます。偽

対称性は助けになるが、材料特性や加工条件も反りに影響する。

正確なコントロール押出パラメータ⁶ 内部応力を最小限に抑え、均一な収縮を保証する。

プラスチック押出製品

押出成形時の温度、冷却速度、圧力を最適化することで、収縮を低減し、部品の品質を向上させます。

押出温度:高すぎると熱収縮が大きくなり、低すぎると流動性に問題が生じる。最適な温度は、流動性と安定性のバランスをとる（例えば、業界標準ではプラスチックの場合140～190℃）。
冷却率⁷:プラスチックは徐冷することで反りを防ぎ、金属は制御された焼き入れや焼きなましが適している。
圧力管理:一貫した圧力は、収縮を悪化させるボイドや応力の集中を避ける。

急冷は、押出成形品の収縮を常に増大させる。偽

急冷は応力を閉じ込めるかもしれないが、収縮への影響は材料や形状によって異なる。