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機械工業では、金型による樹脂の射出成形加工が一般に広く用いられて いる。ところが、金型キャビティ内に樹脂が充填されるときの挙動が十分把握できて いないため、金型の設計や射出成形時の加工条件が経験と試行錯誤により行われてい るのが現状である。また、金型設計のために電子計算機による樹脂流動のシミュレー ションも試みられているが、計算機で得られた樹脂温度を実験的に確認出来ないため 、どの様なモデルが正しいかを特定できていないのが現状である。そこで、樹脂の温度が上昇すると体積弾性率が低下し、結果として樹脂内部を伝播する音速が遅くなることを利用し、かつ金型キャビティ内に樹脂が流入すると金型表面での反射音圧が変化することを利用して金型内の樹脂状態を超音波を使って検出する方法を確立するために研究を行った結果、以下のような結果が得られた。 (1) 高密度ポリエチレン、ポリスチレンとも超音波の音速は、温度に大きく依存していることが明らかとなった 。 (2) 結晶性材料である高密度ポリエチレンの場合は、凝固温度近傍の音速が結晶 化の影響により大きく変化するのに対して、非昌性材料であるポリスチレンの場合 には、凝固による影響が小さく凝固点近傍の温度と音速はほぼ一次の関係にある。 ( 3) 射出成形機における高密度ポリエチレンの実験では、樹脂内部での固相、液相の 影響インピーダンスの違いによって、固・液界面からの反射波形を確認することがで き、これを利用することによって温度分布を推定することができる。 (4) 金型とプ ラスチックの境界面での第2表面波の振幅の変化、すなわち、透過率の変化をみるこ とによって流動及び充填状況と金型とプラスチックの密着状態を検出することができ る。従って、結晶性プラスチックの結晶化度を推定することができる。以上のように 、超音波を使って金型内樹脂の温度や流動・充填状態、金型とプラスチックの密着状 態を検出できることが明らかとなった。
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