射出成形加工樹脂加工

射出成形による代表的成形不良と対策

射出成形は同じ形の樹脂部品を大量に生産するのに適した加工法です。
ここでは、射出成形による樹脂加工の代表的な不良と対策を紹介します。しかし成形時の条件や、金型の状態、部品の形状によっては、成形時にトラブル(不良)が発生する場合があります。ここでは射出成形における代表的なトラブルを紹介します。

樹脂加工における代表的なトラブル

樹脂の注入時に起こりやすい不良

樹脂の注入に関連して起こりやすいトラブル

成形不良はさまざまな要因によって引き起こされます。金型に樹脂を注入する際の条件に関連して起こりやすいトラブルは次の4つです。

  • バリ
    バリは金型(キャビ&コア)の合わせ面や、Eピン、入れ子などのすき間に樹脂が入り込んだものです。金型がしっかり閉まっていなかったり、樹脂の圧力が高い、樹脂の流れがよすぎるなどの理由で発生します。対策としては、金型の合わせ面の精度を確認したり、射出成形時の樹脂の圧力や温度を見直すといいでしょう。
  • ショート(ショートモールド)
    ショートモールドは樹脂の充填が足りず、本来あるべき形状に対しすき間が空いた状態で成形されたものです。細い部分や薄い部分、突起の先端、樹脂が回り込む形状の場所などに多く発生します。射出成形時の樹脂の圧力が低い、樹脂の粘度が高い、ガス抜きが上手くできていない、金型の温度が低いなどの理由で発生します。設計された部品の形状に無理がある場合もあります。金型にガス抜きのベントを追加したり、樹脂の流れがよくなるよう、角をR形状に加工するなどの対策があります。
  • フローマーク
    フロー(流れ)マーク(跡)の名前が示す通り、樹脂の流れが縞のように現れる現象です。主にゲートの近くに現れます。機能上は問題ない場合もありますが、外観不良に該当するケースもあります。樹脂の流れが悪いときに起こりやすいので、樹脂や金型の温度が低い、ゲートが細いなどの原因が考えられます。対策としては金型の温度を上げたり、ゲートの形状を樹脂が流れやすい形に加工するなどの方法があります。
  • ウェルドライン
    ウェルドラインは穴形状などで、樹脂材料がいったん分岐して再び合流する場所に発生する線です。樹脂の温度が十分であれば見た目に線が生じるだけなので、機能上は問題ありません。しかし合流までに樹脂の流れの先端の温度が低下していた場合には融合が不十分になり、強度が低下します。樹脂の圧力や温度が足りない、ゲートの位置が不適切などの原因が考えられます。

保圧から冷却時に起こりやすい不良

保圧~冷却に関連して起こりやすいトラブル

樹脂の注入段階では問題がなくても、保圧から冷却の先に不良が発生することがあります。下記はその代表的な4つのトラブルです。

  • ヒケ
    ヒケは特に凸形状の裏側など、部品の表面が本来の形よりも凹むトラブルです。冷却される際に樹脂が収縮するために発生します。保圧が足りない、金型の温度が高いなどが原因になります。保圧の圧力を高くしたり、凸形状の根元に隅Rをつけて段差をゆるやかにするなどの対策があります。
  • ボイド(巣)
    ボイドとは樹脂の中に巣(空洞)が発生したものです。ヒケと同様、冷却の際の樹脂の収縮によって発生します。保圧が足りない、樹脂の温度が高すぎるなどが原因になります。また肉厚の部分で発生しやすいため、部品の設計そのものから見直す必要がある場合もあります。
  • 反り
    反りは型から取り出した成形品が曲がる不具合です。樹脂は冷却されて固まる際に収縮します。このとき収縮量が場所によって異なる場合に発生します。金型温度が高い、金型の冷却が上手くいっていない、保圧が足りないなどの原因が考えられます。また肉厚の差が大きい形状の場合は反りが発生しやすいなど、部品の設計に問題がある場合もあります。
  • クラック
    型から取り出した成形品の表面に、細かいひびが発生したり、成形品が割れる不具合です。原因は大きく分けて2つあります。樹脂の充填時や冷却時に、樹脂の温度の低下や硬化の速度が不均一になっている場合と、成形品を型から外す際に歪みが生じている場合です。硬化の速度が不均一の場合の対策は、金型温度を上げて冷却時間を長くするなど、全体的にサイクルタイムを伸ばす修正を行うといいでしょう。成形品を型から外す際に歪みが生じている場合には、抜きテーパーを多めに取るなどの対策が効果的です。

樹脂の状態に関するよくある不良

樹脂の状態に関連して起こりやすいトラブル

成形条件の中でも、特に樹脂の状態に関連して起こりやすいトラブルもあります。

  • シルバーストリーク
    シルバーストリークとは樹脂が流れる方向と同じ方向に白(銀)色の筋が出るものです。溶けた樹脂の中に空気や水分が混入している可能性があります。対策としては、材料の状況を見直す他、金型の温度が低すぎないか確認するといいでしょう。
  • やけ
    やけとは型から取り出した樹脂部品の一部が、灰色や茶色に変色するものです。樹脂の温度が上がりすぎて変質してしまっている場合に起こります。樹脂の温度や金型の温度を下げる他、ガス抜きを行うなどの対策が効果的です。

まとめ

このように射出成形による樹脂加工時の不良は、さまざまな要因が絡まり合って起こります。また成形条件はどこかを変更すれば、別の場所に影響が出るものです。そのため、ここに紹介した対策だけが成形不良の解決策になるとは限りません。しかし、おおよその傾向や基本を知っておくことで、成形不良への理解はより深まるでしょう。

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