射出成形の欠陥 成形メーカーにとって、射出成形は日常業務のようなものだ。射出成形プロセスは、プラスチック部品を精密かつ高速で製造するための重要な製造プロセスである。射出成形は、プラスチック部品を精密かつ高速で製造するための重要な製造工程である。しかし、欠陥が発生し、外観が損なわれたり、機能性が損なわれたりすることがある。しかし、この記事では射出成形の原理に焦点を当て、一般的な欠陥と表面欠陥について説明し、考えられる原因を評価し、射出成形の結果を改善するための解決策と推奨事項を提案します。

射出成形とは？

射出成形 溶融した材料を金型に注入し、圧力をかけて部品を成形する工程。材料は元々収縮しており、冷却後に金型の形状に合わせて硬くなる。複雑で精密な部品を低コストで製造できるという利点があるため、自動車、消費財、医療機器の製造に幅広く利用されている。

射出成形プロセスの主な構成要素には、以下のようなものがある：

1.射出成形材料

射出成形で使用される材料は、最終製品の要件に基づいて慎重に選択されます。最も一般的に使用される材料は熱可塑性プラスチックで、その多用途性と、著しい劣化を起こすことなく繰り返し溶融・固化する能力を持っているからである。主な熱可塑性プラスチックには次のようなものがある：

• ポリプロピレン（PP）:柔軟性、耐薬品性、軽量性で知られるPPは、自動車、包装、家庭用品などに広く使用されている。
• アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）:ABSは優れた耐衝撃性、剛性、滑らかな表面仕上げを持ち、家電製品、自動車内装、玩具などに最適。
• ポリエチレン（PE）:PEは、その強靭性、耐湿性、低コストが評価され、食品容器、配管、工業部品などに好んで使用されている。

それぞれの材料はユニークな特性を持っており、製品の機械的、熱的、化学的要件によって選択が異なります。射出成形材料のほんの一部をご紹介します。 射出成形材料 のページで、より多くの種類のプラスチック素材についてご覧ください。

2.プラスチック射出成形金型

について プラスチック射出成形金型 は、プラスチック部品の所望の形状を形成するために設計された精密加工ツールです。構成は以下の通り：

• キャビティ:プラスチック部品の外形を成形する。
• コア:内部の特徴、リブ、ボスなどを形成する。
• 金型ベース： モールドベースは、キャビティ、コア、スライダー、リフター、エジェクター、ガイドシステム、スピア、その他多くの部品を保持するために使用される。

金型の設計は製品の形状に合わせて行われ、冷却チャンネル、エジェクターシステム、ゲートなどの要素を取り入れ、効率的な生産を保証します。適切な金型設計は寸法精度を保証し、反りやヒケなどの欠陥を最小限に抑えます。

3.射出成形機

射出成形機は、プラスチック射出成形金型を固定するために使用され、射出成形プロセスで重要な役割を果たしている、から構成されています：

• 射出ユニット:溶融プラスチックを高圧で溶解し、金型キャビティに射出する。
• クランプユニット:射出時に金型を保持し、射出時に金型を開く。
• 制御システム:温度、圧力、射出速度などのパラメーターを調整し、安定した部品品質を確保する。

これらの部品が一体となって射出成形プロセスの骨格を形成し、さまざまな産業向けの精密部品の効率的な生産を可能にしている。

一般的な射出成形の欠陥

射出成形の欠陥は、その製造工程でよく見られるもので、成形品の品質、外観、使い勝手を左右する。このような問題は、材料の問題、不十分な機械制御、および/または金型構成に根ざしています。以下に、射出成形の一般的な欠陥とその解決策について詳しく説明します：

1.ショートショット成形不良

ショートショット成形の欠陥は、溶融プラスチックが金型キャビティ内で最適に流れず、その結果、短い部品が生産される場合に発生する。材料供給量が少ない、射出圧力が低い、あるいは金型内へのプラスチックの流れを妨げる狭い流路が、この欠陥と関連している。

典型的なトラブルシューティングには、射出圧力を上げる、金型の通気孔を検査する、フローシステム内の障害物を取り除く、などが含まれる。

2.シンクマーク 成形不良

射出成形部品のヒケは、通常、肉厚の厚い部位によく見られる、表面が凹んだ小さな窪みである。この現象は様々な要因によって引き起こされます。冷却速度の違い、充填力の低さ、材料の厚さの違いなどが考えられます。

トラブルシューティングメーカーは、冷却時間や充填圧を管理し、同じ肉厚の金型を作ることで、ヒケを減らすことができる。これにより、冷却不良や収縮によって生じるヒケの発生を抑えることができる。

3.フラッシュ 成形不良

射出成形部品におけるフラッシュの問題は、金型のパーティングラインやその他の開口部の横に形成される、薄くて不要なプラスチックの層として現れます。射出圧力が高い、金型の位置が正しくない、金型とのフィッティングが悪い、金型部品が摩耗している、などが一般的な原因です。

トラブルシューティングの解決策としては、射出圧力を下げること、金型の半分を正しく配置すること、摩耗した金型部品を必要に応じて交換することなどが挙げられる。

4.反り 射出成形における欠陥

成形品を製造する際、要求された形状とは異なる形状になることがあり、これを「反り」と呼ぶ。この欠陥は通常、熱処理、焼き入れ、金属の収縮、肉厚のばらつきによって引き起こされる。製造業者は、これらの部品の冷却速度を遅くしたり、金型を修正して壁をできるだけ頑丈で均一にしたり、収縮速度の遅い材料を選んだりすることができます。

5.溶接線 成形不良

ウエルドラインとは、2つの接合部品の境界や余白のことで、2つの溶融プラスチック層がうまく接合していない部分のことである。これらは一般に、溶融温度が低いこと、射出速度が遅いこと、金型内のゲートの配置が間違っていることに起因する。この問題の解決法には、溶融温度と射出速度を上げること、ゲートの位置を変えること、金型の流動設計を改善することなどがある。

6.火傷の跡 成形不良

炭化痕とは、成形品の外面にできる黒や茶色のシミのことである。これは、十分なガス抜きが行われなかったり、射出速度が速すぎたりしたために、金型内に空気やガスがこもって過熱された結果生じるものです。金型の通気性を高め、射出速度を低くし、金型内の詰まりをチェックすることで、焼け跡を消すことが可能になります。

7.ヴォイド 成形不良

ボイドとは、成形された最終部品の中に閉じ込められた、小さなきれいな閉じた空気のポケットのことである。ボイドは通常、充填圧力の低下、急冷、成形品の収縮によって発生する。ボイドについては、メーカーは、充填圧力と冷却温度を上げ、材料が金型キャビティに均一に充填されていることを確認することができます。

8.ジェット噴射 成形不良

ジェッティングとは、溶融プラスチックが高速で射出される際に部分的に冷却されることにより、部品に蛇のような模様が生じるウエルドライン欠陥のことである。これは、射出速度が速いか、溶融温度が低いことが原因である。緩和策としては、射出速度を遅くする、溶融温度を上げる、スムーズな流れでより良いゲートを作るなどがある。

9.泡 射出成形における欠陥

気泡とは、成形品中に空気やガスが封じ込められた部分のことで、通常は透明か白濁している。このような気泡は、材料の乾燥が不十分であったり、水分が多すぎたり、材料の内容物に可燃物が含まれていたりする場合に発生する。対策は、加工前にすべての材料を適切に乾燥させることから、金型キャビティの通気性を改善することまで多岐にわたる。

10.穴内部のフラッシュマーク

穴の中や部品の内部構造で発生するフラッシュは、余分なポリマー材料の薄い層の形で生じる。この欠陥は、射出圧力が高い場合や金型がひどく摩耗している場合によく見られます。予防法射出システムに減圧措置を導入し、継続的に金型表面を清掃し、金型のアライメントが正しいことを確認する。

射出成形の表面欠陥

射出成形部品の表面に見られる欠陥は、主に外観に関連するものですが、機能的な意味合いもあります。よくある問題には以下のようなものがあります：

1.フローライン

肉厚遷移における連続性の欠如や低い溶融温度は、不連続な突起の表面に筋や模様のような特徴を引き起こす。フローラインをなくすための最良の方法は、設計の一貫性を最良にし、溶融温度を効率的に制御することである。もう一つの要因は、肉厚の段階的な段差を減らす金型設計を強化することである。つまり、問題の解決に役立つのです。

2.シルバーストリーク

生地に見られるこのような金属模様やスジは、湿気や加工時の高温によって形成される。成形前に樹脂が乾燥していることを確認し、揮発性成分による筋の形成をなくすために温度を注意深く監視することが望ましい。また、樹脂を適切な品質レベルに保つために、保管材料の状態を監視することも必要である。

3.ブリスター

触媒や捕捉された水分やガスは、多くの場合、金型の高温の結果として表面に気泡を発生させる。この欠陥を取り除くには、原料を最大限に乾燥させ、金型の熱処理を適切に調整する必要がある。金型内では、閉じ込められたガスも適切な通気システムによって最小限に抑えられます。

4.オレンジピール

このような表面仕上げや粗さは、しばしば冷却の不十分さや材料の不均一性のせいにされる。均一な冷却条件を用いれば、均等な収縮を達成することができ、粗さのない連続した表面を得ることができる。さらに、材料の粘度が規則的であることも、表面粗さの割合を効率的に高めます。

5.表面層間剥離

表面から剥離し始める層は、汚染や基材との相互作用不良の結果である。樹脂を良好に接着させるには、加工前に樹脂を洗浄し、成形時に適切な圧力をかけることが重要である。生産ラインにおける異物の混入を防ぐことは必須である。

6.グロス・バリエーション

冷却速度が異なったり、材料が不均等に分布したりすると、筐体の光沢が斑点状に不均一になる。この問題を解決するために、安定した均一な加工条件が用いられます。熱管理能力を向上させた金型の設計を改善することで、光沢レベルの一貫性を向上させることもできる。

射出成形不良の原因とトラブルシューティング

問題を解決するためには、その根本原因を突き止めることが非常に重要である。以下は、8つの不具合に共通する原因と、それに対応するトラブルシューティングの方法である：

射出成形不良の防止策

射出成形の欠陥をなくしたり、減らしたりするために、以下に述べるようないくつかの防止策がある。

1.材料の準備

• これは素材から水分を除去し、銀細工や水ぶくれなどの発生を防ぐ。
• 樹脂の製造に使用する材料は、最高品質で汚染物質のないものでなければならない。

2.金型設計

ボードの歪みやヒケの発生を避けるため、肉厚に留意すること。

• 火傷の跡や空気トラップを防ぐため、適切な換気を行う必要がある。
• ゲートを通る流れをスムーズにするか、ゲートを配置することで、全員が同じ人数になるようにする。

3.プロセスパラメータの最適化

• 溶融温度、圧力、冷却時間を記録し、どの程度の頻度で測定すべきかを調べる。
• 射出速度と充填圧力を制御することにより、結果として生じる流動不良を低減する。

4.機器のメンテナンス

• 金型や機械に損傷がないか、頻繁にチェックすること。
• アライメントを正しく保ち、ばらつきを最小限に抑えるため、損傷した部品はできるだけ早く交換すること。

5.トレーニングと専門知識

• また、列車の運行管理者が、製造工程を進める中で起こりうる問題を特定するための準備も必要だ。
• 品質管理により積極的なアプローチを求める必要がある。

6.テストとプロトタイピング

• 製品の設計や設計チェックの際に、金型や工程の安全性テストを確実に行う。
• しかし、シミュレーションソフトを使うことで、実際の生産を行う際に遭遇しそうな問題を発見したり、判断したりすることができる。

結論

結論として 射出成形 は、その長所と短所を見極めるための強力なツールである。例えば、ショートショット、反り、表面の傷など、これらの多くは欠陥であり、製品の品質に直接影響を与え、製造コストを引き上げる可能性がある。金型の問題に対処する際には、根本的な原因を知ることが重要です。その後、適切なトラブルシューティング方法を適用し、発生を最小限に抑えることに注力することが、不良品ゼロの部品生産につながります。高い生産レベルを維持するためには、改善と、よく整備された品質管理システムの使用に焦点を当てるべきである。

よくある質問

1.最も頻繁に観察される射出成形の欠陥は？

ショートショット、ヒケ、反り、ウェルドライン、バーンマーク、フラッシュ、ボイド、ジェット噴射は、射出成形の欠陥として広く知られている。

2.射出成形でヒケを発生させないためには、どのような対策がありますか？

ヒケを減らし、均等な肉厚を実現し、冷却期間dを最小にし、成形中のパッキング圧力を高めるためである。

3.成形品のウエルドラインの原因は？

ウエルドラインは、溶融プラスチックの2つのフローフロントが、溶融温度が低いか、フロー設計が不十分なためにシームレスに接合しない場合に発生する。

4.樹脂に湿気がこもって欠陥になることはありますか？

そう、湿気は私たちが一般的に知っているシルバーストリークやブリスターといった欠陥を引き起こす可能性がある。ですから、そのような問題を避けるためには、成形前に樹脂を乾燥させる必要があります。

5.金型設計は不良の低減にどのように貢献しますか？

金型の設計は非常に重要です。均等な壁の厚さ、適切な換気システム、ゲートの位置などが、反りやバリ、焦げなどの発生を抑える。