良好なポリウレタン発泡品質を得るためには

ポリウレタン(PU)発泡は多孔性、低密度、高強度といった特性に加え、成分比率を調整することによって、異なるポロシティの硬質発泡または軟質発泡を得ることができ、その多様性により、現在業界において最も幅広く使用されているポリマーの一つとなっています。自動車部品産業では軽量化の目標を達成するために、タイヤ、シート、内装、ボンネット下の部品、電子部品などにPUが多く使用されています。

しかしながら、PU発泡の製造プロセスでは、プラスチック部品上の発泡位置の把握が困難であり、また、発泡プロセスのオーバーフローによって材料ロスが生じるといった課題に直面しています。そのため、金型充填や発泡段階における金型内の動的挙動の理解、並びにプロセスパラメータの調整、製品設計の最適化には、CAEシミュレーションツールが一般的に使用されています。Moldex3D化学発泡成形(CFM)モジュールは、ポリウレタン発泡のシミュレーション機能、発泡動力学のシミュレーションをカバーしており、ユーザーはPU発泡プロセスにおける充填と発泡段階の動的挙動を包括的に把握することができます。

PU材料は粘度が低いことから、充填と発泡段階における発泡材料の分布に大きく役立つ金型の回転機能が利用されます。また、PU発泡材料の機械的特性を評価する重要な要素として気泡サイズと密度があります。これについては、Moldex3Dのシミュレーション技術のサポートにより、金型回転による影響や製品上の異なる領域での気泡サイズと密度を明確に確認することができるため、ユーザーは微細構造への理解を深め、より良い品質管理を行うことができます(図1)。

図1 気泡サイズと密度分布の計算により、微細構造への理解を深めることが可能

ユーザーはMoldex3Dのシミュレーションから、金型回転中における重力と遠心力の変化が流動と発泡挙動に与える影響などの多くの貴重な情報を得ることができます。回転サイクル、角速度(図2)が考慮された金型回転(図3)の計算が行われ、アニメーションで成形プロセスを確認することができます。

図2 金型回転プロセスパラメータ設定:回転サイクルと角速度

図3 30度の金型回転図

Moldex3DのPU(ポリウレタン)化学発泡成形のシミュレーション機能により、ユーザーは金型回転がPU流動と発泡挙動に与える影響を完全に理解することができます。さらに重要な点として、FEAソフトウェアで製品の機械的特性を予測するために必要なPU発泡製品の微細構造情報を得られることが挙げられます。これらはPU発泡プロセスの把握と完成品の品質管理には欠くことのできない貴重な情報です。


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