化粧品クリーム容器の射出成形における流動解析とは？ - Maypak
A 化粧品クリームの瓶クリームジャーは、化粧品のペースト状またはクリーム状の製品を保管・包装するために使用される容器です。これらの製品には、フェイスクリーム、スキンバーム、ハンドクリームなどが含まれます。クリームジャーは通常、製品の鮮度と品質を保つために密閉容器として設計されています。クリームの種類や市場のニーズに合わせて、さまざまな形状や素材のものがあります。
A プラスチック製のクリーム瓶またはPPクリームジャー製品の直径は58mm、高さは47.5mmです。ホットランナー方式で接着剤を供給します。金型には4つの穴があり、ゲートは底面の中央に配置されています。
以下では、この製品を例に、Moldex3D金型流動解析の適用方法を詳細に紹介する。解析の主な目的は、特殊形状の水路を用いた冷却システムの生産効率を向上させることである。
製品図面および金型設計スケッチ：
（上記は化粧品クリーム容器ケースの高解像度画像です）
1. モデル処理
「クリーム瓶」というファイル名で新しいプロジェクトを作成し、製品、流路、冷却システムを含む図面ファイルをモデルサブクラスにインポートして、各コンポーネントのプロパティを定義します。
（上記は輸入製品情報の高解像度画像です）
2. ネットワークを分割する
異なるコンポーネントに対して適切なグリッド辺の長さを選択します。製品のグリッド辺の長さは 2mm、ホットランナーは 1.5mm、冷却パイプは 2mm とします。完成したグリッドモデルは、下の図 3 に示されています。完成後、最終グリッドを一度チェックして合格であることを確認します。
（上記はグリッドモデルの高解像度画像です）
3. 材料の選定
材料ライブラリでPP、TAIRIPRO、K4635を選択し、材料パラメータを設定します。
（上記は設定された材料パラメータの高解像度画像です）
4. 成形プロセス設定
初期解析およびパラメータ設定には、デフォルトの成形条件を使用してください。
5．結果の解釈
完全な解析を実行し、3D固体水路解析を実施してください。解析が完了したら、以下の結果を確認してください。
（１）流れ波面時間シミュレーション解析
アニメーションを通して、4つの穴が開いた製品のスムーズな充填とバランスの取れた流れを観察してください。
（上記は、流れ波面解析の高解像度画像です）
（２）ゴムコーティング中の閉じ込められた空気のシミュレーション解析
分析によると、カプセル化層内に閉じ込められた空気の位置は、上端と下端面にあることがわかった。金型に排気機構を追加する際には注意が必要である。
（上記は、ゴムコーティング内の閉じ込められた空気の位置分析の高解像度画像です。）
（３）溶接線シミュレーション解析
この製品は、底部の一点から接着剤を供給することで、溶接線の発生を防いでいます。
（上記は溶接線検査の分析結果を示す高解像度画像です）
（４）圧力シミュレーション解析
設定された充填速度によると、この製品の4つの穴を充填するために必要な圧力はわずか8.55MPaで、これは低い値です。
（上記は充填圧力解析の分析結果を示す高解像度画像です）
（５）流れ波面温度のシミュレーション解析
流動先端部の温度分布は均一であり、温度差は20℃未満である。
（上記は、塑性変形前の温度解析の高解像度画像です。）
（６）体積収縮分析
均一な体積収縮：
（上記は体積収縮分析の高解像度画像です）
（７）へこみ変位解析
へこみ変位値が大きい場合、製品の外観収縮のリスクが高くなるため、加圧保持パラメータの設定を調整する必要があります。
（上記は、へこみ変位解析の高解像度画像です）
（８）温度分析
冷却終了時の製品温度分布は、図13に示すように42.46℃～155.686℃の範囲である。
（上記は冷却端温度解析の高解像度画像です）
（９）排出温度まで冷却するのに要する時間の分析
図14に示すように、製品の局所的な厚みが増すと、射出温度まで冷却するのに時間がかかります。これが成形サイクルに影響を与える主な理由です。
（上記は射出温度解析の高解像度画像です）
（１０）最大冷却時間の分析
製品の最大冷却時間は一般的に50秒に達する必要があります。このパラメータは成形サイクルに影響を与えます。
（上記は最大冷却時間推定値の高解像度画像です）
（１１）反り-全変位解析
製品の反りや収縮は許容範囲内であり、外形寸法は安定している。
（上記は、反り・全変位解析の高解像度画像です）
（１２）反り・真円度解析
真円度は0.014mmです。
（上記は反り・真円度解析の高解像度画像です）
本事例の予備分析によると、化粧品クリーム容器は、4キャビティホットランナー金型の上部中央中央に接着剤がスムーズに充填されている。溶着線、カプセル化、気泡混入などの射出成形不良は見られない。改善すべき点は、外観の収縮と冷却時間の長さである。
6. ソリューションの最適化
初期分析で明らかになった製品の収縮問題を改善するために、成形パラメータを調整してください。
調整後の結果を再確認してください。
（１）パラメータ最適化後の体積収縮解析
製品の体積減少は均一で、当初の計画よりも少ないため、減少リスクが軽減される。
（上記は、成形パラメータ調整後の製品体積収縮率を示す高解像度画像です。）
（２）パラメータ最適化後のへこみ変位解析
へこみ変位値が低減され、製品の外観収縮のリスクが小さくなります。
（上記は、成形パラメータ調整後の製品へこみ変位解析の高解像度画像です。）
（３）パラメータ最適化後の噴射温度までの冷却に必要な時間の分析
噴射温度までの冷却時間は、当初の計画と比較して12秒短縮された。
（上記は、成形パラメータ調整後の射出温度到達時間を示す高解像度画像です。）
（４）パラメータ最適化後の最大冷却時間の解析
現時点での製品の最大冷却時間はわずか40秒で、当初の計画より10秒短くなっています。
（上記は、成形パラメータ調整後の射出温度到達時間を示す高解像度画像です。）
この事例を通して、Moldex3Dは金型設計段階で潜在的なリスクを事前に予測し、設計品質の検査という役割を果たすことができることが示されました。同時に、生産成形における問題を解決し、成形サイクルを短縮し、生産コストを削減することも可能です。
*メイパックのパッケージは化粧品クリーム容器メーカー当社は17年以上にわたり化粧品クリーム容器に特化しており、2006年に設立されました。国内外で高い評価を得ています。口紅容器についてご質問がございましたら、お気軽にお問い合わせください。
2006年に設立された余姚メイパック包装有限公司は、製品設計、研究開発、製造、販売を統合した、近代的でプロフェッショナルな化粧品ボトルサプライヤーです。
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