SMC成形製品に対する温度の影響

FRPの成形プロセスにおける温度変化はより複雑です。プラスチックは熱伝導率が低いため、成形開始時には材料の中心部と端部との温度差が大きく、その結果、材料の内層と外層で硬化反応と架橋反応が同時に開始されないという問題が生じます。

製品の強度やその他の性能指標を損なわないことを前提として、成形温度を適切に上昇させることは、成形サイクルを短縮し、製品の品質を向上させる上で有益である。

成形温度が低すぎると、溶融材料の粘度が高く流動性が低いだけでなく、架橋反応が十分に進行しにくいため、製品の強度が低く、外観がくすんでしまい、脱型時に金型への付着や射出変形が発生する。

成形温度とは、成形時に指定される金型温度のことです。このプロセスパラメータは、金型からキャビティ内の材料への熱伝達条件を決定し、材料の溶融、流動、凝固に決定的な影響を与えます。

表面層の材料は熱によって先に硬化して硬いシェル層を形成する一方、内層材料の後期の硬化収縮は外側の硬いシェル層によって制限されるため、成形品の表面層には残留圧縮応力が生じ、内層には残留引張応力が生じる。残留応力の存在は、製品の反り、ひび割れ、強度低下を引き起こす。

したがって、金型キャビティ内の材料の内外の温度差を低減し、不均一な硬化を解消するための対策を講じることは、高品質な製品を得るための重要な条件の一つである。

SMCの成形温度は、硬化システムの発熱ピーク温度と硬化速度に依存します。通常、硬化ピーク温度がやや低い温度範囲が硬化温度範囲であり、これは一般的に約135～170℃で、実験によって決定されます。硬化速度が速いシステムでは温度が低く、硬化速度が遅いシステムでは温度が高くなります。

薄肉製品を成形する場合は温度範囲の上限値を用い、厚肉製品を成形する場合は温度範囲の下限値を用いる。ただし、深さの大きい薄肉製品を成形する場合は、流動過程における材料の凝固を防ぐため、工程時間が長くなることから温度範囲の下限値を用いるべきである。