プラスチック射出成形金型の設計において、最も重要な事項に成形収縮率があります。

 成形収縮率αは、次式で表現することができます。

α=(L0-L)/L0

α
:成形収縮率(単位なし)
L0
:金型寸法(mm)
L
:成形品寸法(mm)

 一方、実際には溶融プラスチックは、冷却する際に体積が収縮するので、体積収縮率という考え方を取り入れると、次式のような表現が可能になります。

αv=(V0-V1)/V0

αv
:体積収縮率(単位なし)
V0
:金型キャビティの体積(mm3)
V1
:成形品の体積(mm3)

 ここで、体積V0 および V1を立方体として考えれば、立方体の各辺の長さLは、次式で表されます。

L0=3√V0 L1=3√V1

 したがって、

αv=(V0-V1)/V0
 =1-(V1/V0)1/3
 =1-(v1/v0)1/3

v1
:常温下での比容積(mm3/g)
V0
:成形条件下での比容積(mm33/g)

 さらに、溶融プラスチックの状態方程式は、次式で表されることが知られています。

(P+πi)(v-ω)=R'T

v
:溶融プラスチックの比容積(mm3/g)
πi
:内部圧力(atm)
ω
:絶対0度における比容積(mm3/g)
R
:R/M(修正ガス定数 atm mm3/g・mol)
M
:分子活動単位の分子量

 上式にαv=1-(v1/v0)1/3を代入すると、

α=1-3√y
=(1-y)/3+(1-y)2/9

y=v0(P+πi)/R'T+ω(P+πi)

となります。

 これより、成形収縮率αは、圧力Pや溶融プラスチック温度Tが大いに関連していることが理論式よりも裏付けられます。

※参考文献
:門間改三,大学基礎機械材料,実教出版(株)