冷却時間（Cooling Time） とは、
射出成形サイクルの中で、溶けた樹脂を金型内で固めるために必要な時間のことです。
射出 → 保圧 → 冷却 → 型開き → 取り出し
という成形サイクルのうち、最も長いのがこの冷却工程です。
冷却時間の目的
| 目的 | 内容 |
|---|---|
| ① 成形品を固化させる | 金型から取り出しても形が崩れないようにする |
| ② 寸法精度を安定させる | 収縮を均一にして、変形を防ぐ |
| ③ 表面品質を確保する | ヒケ・反り・ヤケなどの不良を防止する |
冷却時間の決まり方
冷却時間は、主に以下の要素で決まります👇
| 要素 | 影響 |
|---|---|
| 樹脂の種類 | 熱伝導率・比熱・結晶性などにより冷え方が異なる |
| 成形品の肉厚 | 厚いほど冷却時間は長くなる（おおよそ厚みの2乗に比例） |
| 金型温度 | 高いと冷却遅く、低いと速くなる |
| 冷却水温・流量 | 効果的に冷やせるかどうかに直結 |
| 射出条件 | 保圧・樹脂温度が高いと冷却に時間がかかる |
冷却時間の目安（一般樹脂）
| 樹脂種類 | 代表例 | 目安の冷却時間（mm厚あたり） |
|---|---|---|
| ABS | 家電・内装部品 | 約 10〜15 秒／3mm |
| PP（ポリプロピレン） | 容器・部品類 | 約 8〜12 秒／3mm |
| PC（ポリカーボネート） | 光学部品など | 約 15〜25 秒／3mm |
| PA（ナイロン） | 機構部品 | 約 10〜20 秒／3mm |
| POM（ポリアセタール） | ギヤなど | 約 10〜15 秒／3mm |
| PS（ポリスチレン） | 薄肉容器など | 約 6〜10 秒／3mm |
※ 実際は製品形状や金型温度条件によって変わります。
代表的な計算式（参考）
冷却時間 tₖ は、熱伝導を基にした近似式で求められます：
tk=h2π2αln(Tm−TeTd−Te)
| 記号 | 意味 |
|---|---|
| h | 成形品の厚さ（mm） |
| α | 樹脂の熱拡散率（mm²/s） |
| Tₘ | 樹脂温度（℃） |
| Tₑ | 金型温度（℃） |
| Tₐ | 成形品取り出し温度（℃） |
実務ではこの式を使うより、実際の試し成形で最適値を見つけるのが一般的です。
冷却時間に関するトラブルと対策
| トラブル | 原因 | 対策 |
|---|---|---|
| ヒケ・反り | 冷却ムラ・冷却不足 | 冷却管の配置見直し、冷却時間延長 |
| 離型不良 | 冷却不足 | 冷却時間を延ばす、金型温度を下げる |
| サイクル長すぎ | 過剰冷却 | 冷却効率改善（冷却回路増設・温調機見直し） |
| 収縮ムラ | 偏った冷却 | 対称的な冷却レイアウトに変更 |
冷却効率を上げる工夫
| 方法 | 効果 |
|---|---|
| 冷却配管を製品形状に合わせて配置 | 均一な温度分布を作る |
| 乱流冷却（流量アップ） | 熱交換効率を高める |
| バッフル・スパイラル冷却の使用 | 深いコア部まで効率的に冷却 |
| 金型材料の工夫（ベリリウム銅など） | 熱伝導性を上げ、冷却短縮 |
| 成形品取り出し温度の最適化 | 必要以上に冷やさない |
まとめ
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 名称 | 冷却時間（Cooling Time） |
| 役割 | 成形品を固化・寸法安定・不良防止 |
| 主な影響要素 | 樹脂種類・肉厚・金型温度・冷却水条件 |
| 厚みとの関係 | 厚さの2乗に比例して増加 |
| 注意点 | 冷却ムラ・過剰冷却・ヒケ対策 |
| 改善策 | 冷却管設計・流量アップ・金型材料見直し |
コメント