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)