射出成形のシルバー（シルバーストリーク）対策について
射出成形不良のひとつであるシルバー（シルバーストリーク）についてご説明します。ここではシルバーストリーク（銀条）とはどのような不良現象であるかをご説明するとともにシルバーストリークと金型の関係性について解説します。また、シルバーストリーク以外の射出成形不良であるウェルドラインやショートショット、ジェッティング、ボイド（boid）のそれぞれの現象をご紹介します。
目次
射出成形のシルバーストリーク（銀条）とは
射出成形のシルバーストリークとは、「銀条」とも呼ばれる通り、成形品の表面に樹脂が流れる方向に合わせて銀色（銀白色）の筋が残ってしまう状態です。銀色の筋はいわゆる流動痕と呼ばれます。流動痕は射出成形時、樹脂の中で発生したガス（空気）が金型内で引き伸ばされ、そのまま筋になって残ったものです。シルバーストリークが現れると成形品の外観を損ねるだけでなく、製品の機能に支障をきたす恐れがあります。シルバーストリークの発生を未然に防ぐには、その発生原因を理解したうえで適切な対策が重要です。なお、シルバーストリークとよく似た症状でブラックストリークがあります。ブラックストリークは、シリンダー内で加熱され炭化した樹脂が、射出時に混入して生じる現象で、シルバーストリークとはやや異なる現象です。
射出成形のシルバーストリーク（silver streak）の発生原因
射出成形のシルバーストリーク（silver streak）の発生原因を解説します。シルバーストリーク（silver streak）が現れる原因は複数ありますが、なかでも材料として使用するプラスチック樹脂に水分が含まれていると、シルバーストリークが起きるリスクが高まると指摘されています。また、金型の形状が、空気やガスをきちんと排出できるようになっているかも極めて重要です。さらに成形時の金型とシリンダーの温度や、射出時の圧力といった成形時の条件が正しく設定されているかも、シルバーストリークの発生に大きく影響します。ここではシルバーストリークの発生原因であるプラスチック樹脂に含まれる水分と金型の形状、成形時の条件についてそれぞれ詳しく解説します。
プラスチック樹脂に含まれる水分
射出成形ではさまざまな熱可塑性樹脂が材料として使用されますが、使用する樹脂が水分を多く含んでいるとシルバーストリークの発生原因となります。プラスチック樹脂は表面上は十分に乾いているように見えても、空気中の水分を吸収している場合があります。水分を多く含んだ樹脂を使用すると、射出成形時の過熱よって水蒸気が発生し、シルバーストリークにつながる場合があります。また樹脂に含まれる水分および揮発分を追い出して可塑化密度を高めるには、背圧が関係します。背圧はスクリューに対して後退を妨げるように反対方向に加える力です。混練性を高めることにより樹脂ペレット同士の間に存在する空気や樹脂ペレットに含まれる水分および揮発分を追い出して可塑化密度を高める効果があります。
金型の形状
金型の形状はシルバーストリークの発生に大きく影響します。具体的には、成形時に発生するガスや空気を排出できる形状になっているかが極めて重要です。ガスや空気を適切に排出できる形状になっていない金型を使用すると、空気やガスを含んだ樹脂が引き伸ばされることになり、シルバーストリークとなって成形品表面に現れます。また、ゲートやスプール、ランナーなどの部分の設計も非常に重要です。ゲートやスプール、ランナーなどが適切に設計されていないと溶解した樹脂が均等に流れ込むことができなくなり、シルバーストリーク発生の原因となります。
成形時の条件
シルバーストリークの発生原因は成形時の条件と大きく関係しています。もっとも大切なのは成形時の金型とシリンダーの温度です。金型とシリンダーの温度と同様、射出時の圧力もシルバーストリークの発生メカニズムに影響を及ぼします。金型の温度が低すぎると射出された樹脂が金型に接触した瞬間に急速に冷却されます。急速に冷却された樹脂は金型の内部を均一に流れることが難しくなり、シルバーストリークとなって現れます。同じくシリンダーの温度が低すぎる場合も、樹脂の流動性が低下してしまうので注意が必要です。反対にシリンダーの温度が高すぎると、樹脂からガスが発生し、シルバーの原因となります。射出時の圧力が低いと、やはり流動性が低下し、シルバーストリークになるリスクが高まります。また、射出速度やスクリューの回転速度も重要です。射出速度やスクリューの回転数が速すぎると、せん断熱により熱分解でガスが発生し、シルバーストリークを招きます。また、サックバックの量が多いと、減圧でノズル先端から多くの空気を巻き込むケースがあります。サックバックの量が少なすぎると、ノズルからの鼻たれに繋がってしまうため、可塑化完了前のスクリュー回転数と背圧を下げる、あるいはサックバック速度を下げるといった調整が必要です。
射出成形でシルバーストリークを防ぐ対策
射出成形でシルバーストリークの発生を防ぐには、上記の発生原因を踏まえたうえで適切な対策が求められます。射出成形でシルバーストリークの発生を防ぐには、さまざまな対策がありますが、ここでは成形前樹脂の乾燥やガスベントの設計変更と十分なガス抜き、成形条件の見直しにクローズアップして対策方法をご案内します。
成形前樹脂の乾燥
シルバーストリークが発生する原因としては、材料として使用する樹脂が十分に乾燥されていない点があります。水分を含んだ樹脂を使用すると射出成形時の加熱よって水蒸気が発生し、流動痕となってしまいます。したがって成形材料の予備乾燥を十分に行い、溶融樹脂内に空気が混入しにくい状況にすることが重要です。その際、材料のプラスチック樹脂だけでなく、金型にも水分が付着していないかを確認することが重要です。金型に水分が付着していると、いくら材料が乾燥していても対策の効果が薄れ、成形品に悪影響が及んでしまいます。金型を洗浄したり、オーバーホールした後は、金型に水分が残っていることがあり、特に注意を払う必要があります。
ガスベントの設計と十分なガス抜き
前述のとおり、射出成形時はガスが発生するため、ガスや空気を逃す通り道として金型内にガスベント（エアベント）を適切に設計する必要があります。ガスベント（エアベント）を正しく金型に設計することで空気やガスを排出できるようになりシルバーストリークの発生リスクを軽減することができます。ガスベント（エアベント）を設計するうえでは幅や数がポイントとなりますが、ガスベントの幅や数は、使用するプラスチック樹脂の種類によって適切な設計が求められます。たとえば粘度が高いプラスチック樹脂の場合は、ガスベントの幅を狭くするとともに数を増やすと効果的です。このように熱可塑性樹脂を含むプラスチック樹脂の特性にあわせて工夫をすることで、充分なガス抜きが可能となり、シルバーストリークの発生を防止できます。また、ゲートやスプール、ランナーといった部分の設計を見直すことも、シルバーの対策に効果があります。金型の構造を見直したり、最適化する作業は、高いノウハウが必要となりますが、その点、三光ライト工業は射出成形の金型を自社で設計し製作していますので、豊富な実績に基づきお客様に適切なアドバイスをご提供します。
成形条件の見直し
シルバーストリークの発生を防ぐには成形条件を見直すことも重要です。前述のとおり、金型やシリンダーの温度、あるいは射出圧力が低いと樹脂の流動性が低下します。また、射出速度やスクリューの回転速度が速いとせん断熱による熱分解でガスが発生し、シルバーストリークの原因となってしまいます。とはいうものの単純に温度や圧力を上げたり、速度を下げれば問題が解決するかというとそうではありません。というのも温度が高くなると、その分ガスが発生したり、成形品を冷やす時間が長くなるため成形サイクルタイムが増大し、生産性の低下につながるためです。さらに速度を落とせばショートショット（ショートモールドとも）になり、新たな不良が発生してしまいます。このように射出成形における成形不良の回避には微調整が求められます。成形時の適切な温度や圧力は、プラスチック樹脂の種類や、射出成形金型の構造などによっても変化しますので、試行錯誤を繰り返しながら適切な成形条件を模索していく必要があります。
シルバーストリーク以外の射出成形不良現象
シルバーストリーク以外にも射出成形不良現象は多岐に渡ります。ここではシルバーストリーク以外の射出成形不良としてウェルドラインやショートショット（ショートモールドとも）、ジェッティング、ボイド（boid）などについて、それぞれの現象と発生原因、対策を解説します。
ウェルドライン
ウェルドライン（ウェルドマーク）は分流した樹脂が合流部分において融着不十分となり、合流部分が線状跡となって現れる現象です。線状跡が成形品表面に現れる点やキャビティ内の空気抜き不良が原因という点でシルバーストリークと共通しますが、発生のメカニズムに違いがあります。ウェルドライン（ウェルドマーク）が起こるメカニズムとしては、成形材料の樹脂が金型内を分岐したのち再び合流するとき、樹脂温度が低下して樹脂同士が完全に融合せず融着不良に陥ると発生します。ウェルドラインの発生個所を調整するには、樹脂の固化を防ぐために金型温度を上げる、ゲートの位置を変える、キャビティ内の空気抜きを徹底するといった対策が効果的です。
ショートショット
ショートショットは、金型の一部に樹脂が充填されない状態で成形される不良で、充填不足とも呼ばれます。ショートショットもシルバーストリークと同様、樹脂の不足や流動性の悪さなど材料に起因するもののほか、金型の温度が低かったり、射出の圧力が不足しているなど成形時の条件に起因するものがあります。また、ショートショットはゲート断面積が小さい場合にも起こりやすくなります。したがってショートショットを防ぐには、ゲート断面積を増やすとともに注入する樹脂の量を見直すのが効果的です。また、ショートショットもシルバーストリークと同様、金型のガス抜き対策が重要です。
ジェッティング
ジェッティングは製品表面に蛇が這ったような跡が発生する射出成形不良で、銀色の流動痕が残るシルバーストリークと共通した症状があります。ジェッティングはキャビティ内に勢いよく射出された樹脂が固化し、後から流れる樹脂と上手く混ざらず、模様として残ってしまった状態です。樹脂の固化を防ぐには、シルバーストリークと同様、成形温度を上げる、あるいは勢いを落とすため射出速度もしくは圧力を下げるといった対策が求められます。
ボイド（boid）
ボイド（boid）とは、成形品の肉厚部に空洞ができてしまう成型不良で、成形品の表面に流動痕が現れるシルバーストリークとは根本的に異なる現象です。ボイドは保圧力が低いと発生する可能性が高まり、 充填・保圧工程において、肉厚部に十分に圧力がかかっていないと収縮分を補充できていないため、内側に収縮してボイドが発生します。また、冷却時間が短いと、表面のスキン層が固化する前に収縮が始まり表面にヒケが生じるとともに内側にもボイドが発生するケースがあります。
その他の成形不良
その他の射出成形不良としては、樹脂製品が金型から取り出した直後に変形を起こしてしまう反り、製品表面に年輪のような跡が発生するフローマーク、金型から取り出した成形品の表面にヒビが発生するクラック、固化した樹脂が不純物として残るコールドスラグ、成形品の表面にくぼみができるヒケ、金型からはみ出した材料によって成形品に不要な突起などが現れるバリ、シリンダー内で樹脂が滞留加熱し、金型内の空気が樹脂圧で加熱発火した焼け、充填不足による嚙み込み不良などさまざまな現象があります。
三光ライト工業は万全のシルバーストリーク対策で射出成形品をお届けします
三光ライト工業はシルバーストリークを含むさまざまな射出成形不良に万全を期して高品質、高性能のプラスチック成形品を低価格、短納期でご提供します。前述のとおり、シルバーストリークを含むさまざまな成形不良は、金型を起因とした不具合が多くあります。つまり金型の精度が成形品に極めて大きな影響を及ぼします。その点、三光ライト工業は成形品だけでなく、金型も自社製造（簡易金型を除く）しており、金型製作でも豊富な実績を有していますのでご安心ください。弊社は射出成形のみならず、真空成形や2色成形、LIM成形、インサート成形などの特殊技術でも高度な技術と豊富な実績があります。なおブロー成形は対応しておりませんのでご了承ください。弊社は充実した設備群を有しており、型締め力360t級や180t級の最新鋭全自動射出成形機を揃えています。成形品や金型製作のご依頼のみならず省人化に関するご相談も承ります。プラスチック成形品のことは何でも三光ライト工業にお任せください。ご連絡お待ちしています。
