射出成形の離型不良対策について

付着・凝着

射出成形の離型不良は付着、凝着が原因で発生する場合があります。付着、凝着は、溶融樹脂が金型の表面に接触し、冷却、固化する過程で起きます。冷却、固化の際、溶融樹脂は分子間力などによって金型に接着剤のように貼り付いてしまうことがあります。特に、樹脂の粘着性が高い場合に付着、凝着しやすくなります。また、金型表面が滑らかすぎたり、逆に粗すぎたりしても付着、凝着の原因となりますので要注意です。

機械的かみ込み

射出成形の離型不良は機械的かみ込みによっても発生します。機械的かみ込みとは、製品形状や金型構造に起因するもので、物理的に引っかかって抜けなくなる現象となります。機械的かみ込みが起きやすくなるのは金型の抜き方向に対して垂直、あるいは逆向きの形状、いわゆるアンダーカットとなる場合です。また、抜き勾配が不足していたり、逆勾配になっている部分で引っかかりやすくなります。さらに冷却時の樹脂の収縮によって、製品が金型のコア（凸部）に強く抱きつき、抜けなくなる現象もかみ込みとなります。

真空吸着

射出成形の離型不良は、真空吸着によっても発生します。製品と金型の間に隙間がないと、空気が入らず、両者の間は真空状態となります。この大気圧との差によって製品が金型に強く吸い付けられ、抜けなくなる現象を真空吸着と呼びます。真空吸着はコップやお椀のように底の深い形状や、袋小路状の凹部を持つ製品を離型させる際に発生しやすくなります。そのため深い形状などの製品を成形する際には、細心の注意が求められます。

熱的かみ込み

射出成形の離型不良は、熱的かみ込みによっても発生します。熱的かみ込みは、離型抵抗が

強くなる現象です。一般的に金型内の冷却が不均一で、部分的に温度の高い箇所があると、その部分の樹脂だけ収縮が遅れる傾向があります。この不均一な収縮によって製品内部に応力が発生し、金型を強く拘束することで離型抵抗が急増します。過充填、いわゆるオーバーパックによって製品が金型に強く押し付けられ、収縮しようとする力と相まって抜けにくくなるケースもかみ込みのひとつです。

設計

設計における射出成形の離型不良対策をご案内します。設計での離型不良対策としては抜き勾配の標準化、真空の防止形状、肉厚設計、アンダーカット回避などが効果的です。ここでは勾配の標準化、真空の防止形状、肉厚設計、アンダーカット回避のそれぞれの対策について解説します。

金型（キャビティー）

金型（キャビティー）における射出成形の離型不良対策をご案内します。金型における離型不良対策としてはエジェクタピン（エジェクターピン）、表面仕上げとシボ・勾配の整合、冷却の均一化、エアベント、表面処理などがあります。ここではエジェクタピン（エジェクターピン）、表面仕上げとシボ・勾配の整合、冷却の均一化、エアベント、表面処理のそれぞれの面から離型不良対策を解説します。

成形条件

射出成形の離型不良は成形条件が大きく影響します。具体的には保圧圧力・時間の最適化、金型・樹脂温度設定、冷却時間、エジェクタ速度・タイミングなどが不良の原因となります。これらの成形条件を適切に管理することが離型不良を防ぐ効果的な対策となります。ここでは保圧圧力・時間の最適化、金型・樹脂温度設定、冷却時間、エジェクタ速度・タイミングのそれぞれについて解説します。

材料

射出成形の離型不良対策をめぐっては熱可塑性樹脂を含む材料も重要なポイントとなります。具体的には材料選定、乾燥・揮発、離型剤などの対策が求められます。ここでは材料選定、乾燥・揮発、離型剤のそれぞれについて解説します。

設備

射出成形の離型不良対策を講じるには、設備の管理もポイントのひとつになります。具体的にはエジェクタ機構や金型メンテナンスなどが求められます。ここではエジェクタ機構と金型メンテナンスのあり方について解説します。

ウェルドライン

射出成形のウェルドライン（ウエルドライン）は成形材料の樹脂が金型内を分岐して再び合流するとき、樹脂温度が低下して樹脂同士が完全に融合しない成形不良です。金型に接した樹脂は急速に冷却され固化し、合流ポイントでV字型の溝が出来てしまいます。外観上、傷のような見た目になるため、意匠部品などでは著しく製品の評価が低下します。またウェルドライン部分に外から負荷がかかると、破損の原因にもなります。離型不良と同様、金型での対策が効果的です。具体的にはスプール、ランナー、ゲートの断面積を大きくするといった対策が求められます。ほかにもゲート位置を変える、樹脂の分流・再合流のないように構造を変える、ゲートから一番遠いところに過冷材料の溜まり、いわゆるコールドスラッグウエルを設置するなどの対策が有効です。

ボイド（boid）

射出成形のボイド（boid）は成形品の内部に空気の泡が発生する現象で、気泡とも呼ばれます。ボイドはレンズのような透明な成形品では、外観不良や光学特性不良となり、機構部品、機能部品では強度の低下や破損の原因となります。成形品肉厚部の中心は、成形品の表面に比べて成形冷却が遅れます。そのため早く冷える表面の方向に樹脂が引き寄せられ、遅れて発生した収縮がその中心部に集中した結果、中心部に空洞が生じます。金型での対策としてはエアーベントやコールドスラグウエルを追加したり、スプルー、ランナー、ゲートを太くするなどの方法があります。成形条件としてはキャビティの表面温度を下げるなどの対策があります。

シルバーストリーク（Silver streak）

射出成形のシルバーストリーク（Silver streak）は樹脂の中で発生したガス（空気）が金型内で引き伸ばされ、その筋状になった流動痕が、樹脂の表面に銀色の筋や跡となって現れる現象です。外観不良となるため意匠部品などでは対策が必要です。具体的には、金型内の適所にガス抜き構造を組み込むことでシルバーストリークの発生リスクを抑えられます。また適切なゲート位置を導き出し、金型を再設計したり、ゲート、ランナー、スプル（スプルー）を大きくするといった対策があります。ほかにもシリンダー温度を下げつつ成形サイクルの短縮を図るといった対策も効果的です。

反り

射出成形の反りは、冷却された製品が、金型から取り出した直後に変形してしまう現象です。反りの発生原因は、大きく分けて温度差による収縮と強化繊維の配向の2つとなります。温度差による収縮は、多くのケースでは、金型のキャビティとコア間に温度差が生じ、板製品の片面が低温、反対の面が高温になり、その温度差から樹脂の収縮に差が生じることで、製品が反るものです。もうひとつの強化繊維の配向ですが、一般的にガラス繊維などの強化繊維は、樹脂の流れ方でその向き、いわゆる配向が決まります。樹脂が流れる方向に繊維が配向する確率が高くなることで強化繊維が突っ張り、配向と並列方向では一般の樹脂より収縮が低減されます。逆に強化繊維の配向と垂直な方向では収縮は大きくなる傾向があります。反りを回避するには離型剤を利用したり、突き出しが不適当な場合は適当なエジェクション方式を取るなどの対策が効果的です。

ショートショット

射出成形のショートショット（ショートショート）は、成形品の一部に樹脂が充填されない現象で、主に2種類の原因で発生します。原因のひとつには、金型内で、樹脂の流動先端部分が冷却し固定化することです。成形品に肉厚差がある場合、金型内を流れる樹脂は、充填しやすい肉厚の厚い部分から充填され、厚い側に樹脂が充填されてから薄い部分に樹脂が充填されます。このため肉厚が薄い部分は、樹脂が少し流れ入ったところで流動性が落ち、早く固定化します。すると十分な射出圧力がかかりにくくなり、ショートショットとなります。もうひとつショートショットが起きる原因としては、金型内の樹脂の流れの状況により、空気溜まりが生じることが考えられます。肉厚の厚い部分に早く樹脂が回ることで金型のパーティング面側を先にふさがれ、空気が肉厚の薄い部分の最終充填部に集まり、それを逃せずショートショットとなります。ショートショットの対策としては成形条件では樹脂温度とキャビティ表面温度を高くするのが効果的です。金型ではゲート、ランナー、スプルーを拡大するとともに適切なゲート位置を導き出し、金型を再設計するなどの対策があります。

クラック

射出成形のクラックとは、成形品に外部圧力が加わったり、材料自体の強度不足により、成形品の一部にひび割れや亀裂が入る外観不良で、クラッキングとも呼ばれます。クラックは金型、成形条件、原料に起因する不良で、発生原因の特定には一定の時間を要しますが、発生しやすい箇所は比較的限定できます。クラックが発生しやすいのは勾配が少ない、肉厚が薄い、リブがない面のいずれかです。また、発生の対策としては成形品を離型するエジェクターピンのバランス調整が効果的です。エジェクターピンは、丸ピン、各ピン、傾斜ピンなどがありますが、成形品突き出しの際、平行度やバランスが悪いと、成形品にクラックが入ります。成形品を突き出すことで起こるクラックは、エジェクターのバランスを調整することで発生のリスクを軽減できます。

＜H2＞射出成型の離型不良対策は三光ライト工業にお任せください

射出成形の離型不良対策は三光ライト工業にお任せください。弊社は高度な射出成形技術で寸法、コストに優れた高精度のプラスチック成形品を低価格、短納期でご提供します。弊社は型締め力180tの全自動射出成形機をはじめ、三次元測定機など充実の設備群でお客様のご要望にお応えします。大量生産はもとより厚肉、薄肉など大小、サイズ、数量を問わずお申し付けください。スクリュー、ホッパー、サイクル・タイム（サイクルタイム）など、成形機や射出成形に関することであれば何でもご相談を承ります。なお弊社は簡易金型の取り扱いはございません。ご連絡お待ちしています。