射出成形でよくある8つの欠陥とその回避方法

はじめに

同一部品の効率的な大量生産に関しては、 射出成形 が最も好まれる方法です。費用対効果に優れた方法で、何十万というピースを迅速に生産することができる。しかしここで注意しなければならないのは、この工程では高価なミスが発生する余地が大きいということだ。射出成形金型製造の初期段階では、一見小さなミスが重大な欠陥につながる可能性がある。

これらは、最終製品の品質を低下させるだけでなく、射出成形プロセス全体を混乱させ、最終的にはシステムのスピードと効率を低下させます。これらの欠陥は、スクラップや再加工を増加させます。これは、生産時間と総コストを上昇させる。しかし、欠陥の原因を知りたいと思いますか？いくつかの理由が考えられます。

この記事は、一般的な欠陥、その原因、解決策を理解するための重要なガイドとなる。エンジニアやオペレーターがリスク軽減のために積極的なアプローチを取るのに役立つに違いない。また、このような欠陥を減らすことにも役立つだろう。

一般的な射出成形の欠陥

基本的に、射出成形にはかなりの技術的専門知識が必要である。様々な理由で発生する欠陥にはいくつかの種類があります。射出成形の製造工程で、間違った工程パラメータ、金型の問題、設計不良などのミスがあると、金型に欠陥が生じます。さらに、材料の流れや冷却の問題から発生する欠陥もあります。

一般的な射出成形の欠陥は以下の通りである：

フローライン

フローラインとは、部品表面の目に見える筋や波状の線のこと。近くの部分と色や光沢がわずかに異なる部分として現れる。

フローラインは、溶融プラスチックがキャビティ内で異なる速度で流れたり、異なる速度で冷却されたりするときに形成される。この現象は、ゲート付近、肉厚の急激な変化、鋭角部、流れの障害物などで発生することが多い。

火傷の跡

バーンマークは主に、流路の端や通気口、成型されたプラスチック部品の薄い部分に現れる。黒っぽく見えたり、さび色に見えたりする。しかし、劣化するほど焦げていない限り、部品の完全性を損なうことはない。

射出成形工程で、圧縮空気やその他のガスが樹脂中に閉じ込められたり、過熱されたりすると、このような焼け跡が現れます。その他の原因としては、過剰な溶融温度や射出成形プロセスの速度が過熱を引き起こすことが挙げられます。

シンクマーク

多くの場合、射出成形部品の厚い部分は冷却に時間がかかる。そのため、その部分が内側から圧縮されたり収縮したりして、外皮がその引っ張りに抵抗できなくなります。そのため、金型の外面にわずかな窪み、小さな凹み、へこみができるのです。これらはヒケと呼ばれる。このような欠陥は通常、厚い部分、リブ、ボス、ネジの支柱の周りに見られます。部品の強度に影響します。

シンクマークは真空ボイドと同じように見えますが、その効果と影響はシンクマークの逆です。金型部品の外面が急速に冷却される代わりに、この部分はゆっくりと冷却されるため、窪みが生じる。

溶接ライン

ウェルド・ラインは、金型表面に髪の毛のような細い線やかすかな継ぎ目として現れることが多い。ウェルドラインは、溶融樹脂の2つの流れが金型内を移動する際にぶつかる部分に発生することが多い。この欠陥は通常、穴の開いた部品に見られます。

温度設定が不適切な場合、溶融した材料が穴の周囲を金型で満たしたり包み込んだりし、2つの流れが接する部分が溶接線のように見える。これは、2つの成形前面の温度差のために材料がうまく融合せず、部分的に凝固してしまうためである。このような欠陥はニットラインとも呼ばれる。部品の全体的な強度と形状に影響を与え、弱くなり、耐久性が低下する。

ジェット噴射

完成した部品の表面に現れる四角い線は、通常、噴射欠陥として知られている。この欠陥も部分凝固に起因するもので、ゲート領域のすぐ下流から発生することが多い。
これは、金型材料の最初の「ジェット」または細い流れが空いたスペースに噴出し、すぐに固化してキャビティ全体が不適切に充填されたままになる場合に起こります。蛇のような波状の運動パターンが現れ、部品の強度を低下させる。 
この欠陥の主な原因は、過剰な射出圧力である。溶融材料が小さなゲートから高圧で射出されると、キャビティ全体を満たすのではなく、噴出することが多い。この時、溶融材料は急速に冷却され始め、噴射欠陥の原因となる。凍結した "ひも "は、後の溶融物によって覆われる。

ショートショット

ショートショートは、キャビティへの充填が不完全なために生じる欠陥の一種である。このような欠陥の主な原因は、金型の設計が不正確であったり、メンテナンスが不十分であったりすることです。

ゲートが狭かったり、閉塞していたりして流れが制限されると、溶融材料が特定の領域に到達できず、ショートショットにつながる。その他の原因としては、射出圧力の不足、エアポケットの閉じ込め、射出速度の低下、十分な射出量の不足などがある。最終的な部品は、欠落した部分や丸く成形されていない端部など、不完全で使用不可能なものとなる。

ワーピング

反りとは、射出後に部品が歪んだりねじれたりすること。最終的な部品は意図した形状と一致せず、正しくフィットしなかったり、組み立てられなかったりします。反りは通常、冷却中の不均一な収縮によって引き起こされます。異なる領域が異なる速度で冷却収縮するため、内部応力が発生し、部品が曲がってしまうのです。

泡/ビデオ

気泡や空洞は、部品内部や表面直下のガスポケットである。透明な水泡、白い斑点、または部品を切断した後に見える内部の穴として現れることがあります。これらは射出成形部品に大きな影響を与えない小さな欠陥です。大きな空洞やエアポケットは大きな影響を与え、部品の構造を弱めます。

空気や揮発性物質が封じ込められ、充填中に抜け出せない場合にできる。また、表面が早期に凍結して内部の材料が収縮し、表面陥没の代わりに内部空洞が残る場合にも発生する。

射出成形の欠陥を避けるには？

フローライン

動線を短くするために、いくつかの解決策がある：

• 肉厚を均一に保ち、急激な肉厚変化は避ける。
• よりスムーズな流路と丸みを帯びたコーナーを使用し、ゲートを設置して流れを直接、バランスよく保つ。
• プロセスの修正には、より高い溶融温度、より高い金型温度、より高い射出速度と射出圧力が含まれる。これらの変更は、溶融物がより長く流動性を保ち、より均一な流れでキャビティを満たすのに役立つ。

火傷の跡

ここでは、火傷の跡を残さないための解決策を紹介しよう：

• 薄い部分やコアの端では、通気性を改善すべきである。
• ガスや空気が抜けやすいように、噴射速度と圧力を下げる。
• 射出成形中の過熱を防ぐには、温度を低く保つこと。
• ガスの過熱を避けるため、サイクル期間を短くする。 

シンクマーク

これらは、ヒケを避けるために、オペレーターが実行できるいくつかの方法である：

• 優れた部品設計は、ヒケに対する最初の防御策です。設計エンジニアは、肉厚を減らし、射出成形のリブ厚を主肉厚より薄くすることができます。全体的な設計では、巨大な部分の厚みを減らしてみてください。
• シンクマークは、部品に冷却時間が必要なことを示す。部品が適切に冷却されたことを確認するために、オペレーターは冷却を強めなければなりません。
• 保持圧力を上げながら温度を下げれば、部品を効果的に冷却することができる。

溶接ライン

ウェルドラインを防ぐ一般的な方法は以下の通り：

• 設計の観点からは、流路に不必要な障害物を入れないようにするか、リブや穴を設計し直して、その周囲を流れやすくする。
• ポリマーによって融点が異なるため、適切に融着してウェルドラインを防ぐために、粘度が低く融点の低い樹脂を選ぶ。
• 溶融材料の温度を上げることで、部分凝固を防ぐことができる。
• 射出速度と圧力を上げることで、冷却工程を短縮することができる。

ジェット噴射

ジェット噴射の不具合を避けるために、一般的な方法をいくつか紹介しよう：

• 過剰な圧力が主な原因であり、狭いゲートを通る溶融プラスチックの射出圧力を下げる必要がある。これによって、徐々に充填されるのを避けることができる。
• また、噴射速度を遅くするためにゲートのサイズを大きくする。
• ゲートのデザインについては、オープン・ボリュームへのストレート・スルー・ゲートではなく、エッジ・ゲートのような壁に沿って流れを誘導するゲートを使用する。
• ジェッティングを避けるため、粘度の低いプラスチックを使用する。
• 部分凝固を避けるため、溶融材料と金型の温度を上げる。 

ショートショット

ショートショットを直すには、次のような方法がある：

• 射出圧力と射出速度を安全な範囲内で上げる。
• ショットサイズが適切であること、および注入前にスクリューが完全に回復することを確認する。
• 溶融温度を上げると粘度が下がり、薄い部分や遠い部分への流れが良くなる。
• より良い換気と、より大きな、またはより良い位置にあるゲートも、材料がキャビティのすべての部分に到達するのを助ける。

ラッピング

反りを抑える方法をいくつか紹介しよう：

• 設計面では、均一な肉厚とバランスの取れた形状を使用する。
• リブや支えのない大きな平らな部分は避け、急激な厚みの変化は避ける。
• プロセスアクションには、冷却時間の最適化、金型温度の均一化、冷却チャンネルレイアウトのバランスなどがあります。
• パッキング圧力を下げ、ゲートの位置を変えることで、反りにつながる残留応力を減らすこともできる。

泡・ボイド

気泡やボイドをコントロールするには、以下のテクニックを応用する：

欠陥が閉じ込められた空気によるものである場合：

• ベントを改善し、空気が抜けるように射出速度を下げる。
• 吸湿性のある素材を適切に乾燥させ、蒸気に変わる湿気を取り除く。
• 収縮による内部ボイドのような欠陥を避けるため：
• セクションのコアが完全に充填されるように、充填圧力と充填時間を上げる。
• 適切な肉厚とリブ設計を用い、より均一な収縮を得るために十分な冷却を行う。

結論

射出成形の欠陥、その原因、解決策を知ることで、メーカーやオペレーターは、予防策を適用することで、欠陥を回避するための積極的なアプローチを取ることができます。各欠陥の外観、根本原因、基本的な改善策を理解することで、より良い金型設計、パラメータ設定、材料選択が可能になります。コストのかかる対策に費やすよりも、そもそも成形工程に適した射出成形金型設計を行う方が良いに決まっている。そのためには、信頼できる経験豊富な射出成形パートナーがすべてやってくれる。安定した射出成形用金型から、適切な材料の選択、新製品の開発やプロトタイピングまで、 モールドパートナー は、あなたのビジネスにカスタマイズされたソリューションを提供することができます。だから 今すぐご連絡ください！