射出成形のヒケ対策について
射出成形のヒケ対策について解説します。ここではヒケとはどのような不良、現象であるかをわかりやすくご案内するとともに発生原因と各種対策をご紹介します。また射出成形で起きるヒケ以外の成形不良のなかからボイド（boid）やウェルドライン、ジェッティング、バリ、ショートショット（ショートモールド）、反り、シルバーストリークをご案内します。三光ライト工業はヒケをはじめ射出成形で生じるさまざまな成形不良に万全の対策を期しつつ高性能、高品質の射出成形品をご提供します。
目次
射出成形におけるヒケとは
射出成形ではヒケと呼ばれる成形不良が発生する場合があります。ヒケとは、成形品の表面にくぼみができてしまう症状です。ヒケは成形品の肉厚部に発生しやすく、外観部が凹む、つまりヒケると見栄えが悪くなってしまいます。外観以外の機能部が凹むことでヒケた状態になると勘合不良や摺動不良を招き、製品の機能が著しく低下します。ヒケは、肉厚箇所以外にもリブ（livもしくはriv）やボスに発生しやすい傾向があります。成形条件によっては、成形品全体にヒケが発生することもあります。リブ（livもしくはriv）やボスは、成形品の強度や剛性を高めたり、ねじれを防止するために設けられますが、リブ（livもしくはriv）やボスの付け根部分は肉厚になるため、反対側の表面にヒケが現れやすくなります。また、成形品全体に発生するヒケは充填する樹脂量が少ない時に発生する傾向があります。なお、充填不足はスクリューの逆止リングの破損やホットランナー内マニホールドのパンクが主な原因です。
射出成形で見られるヒケの発生原因
射出成形で見られるヒケの発生原因やメカニズムを解説します。ヒケの発生原因やメカニズムは使用する金型や成形条件によって異なりますが、主な発生原因としては、熱可塑性樹脂を含むプラスチック樹脂の収縮によって引き起こされます。基本的に熱可塑性樹脂をはじめとするプラスチック樹脂は、熱すると膨張し、冷えると体積が収縮します。樹脂の材質や特性によって体積の収縮差は前後しますが、熱した溶融樹脂を金型内に流し、それが冷えて固まる際、溶融樹脂の体積収縮によって多少の窪みが生じます。その形状変化がヒケであり、窪みが著しければヒケの範囲も広がります。前述のとおり、ヒケは特にリブ（livもしくはriv）付近で発生しやすくなります。というのも、リブ部分とその他の部分の板厚に差があり、その板厚の差がそのまま収縮率の差を生み、ヒケとなって現れるためです。
また、ヒケは射出成形工程に起因して発生します。したがって充填の2次工程である保圧力の調整が極めて重要で、ヒケとバリ（後述）の状態を観察しながら、適切な保圧力や保圧時間を設定することが大切です。保圧力については一般的には、射出速度（一次圧）で成形品の90～95%を充填し、残りの充填は保圧力（二次圧）を使って補填します。基本的に保圧力は、1次圧の3割程度から始めて、約5Mpaずつ調整していきます。成形品の形状によっては段階的な圧力制御が有効で、注意点としては、必要以上の高い保圧力はバリやオーバーパックの原因となり、最悪の場合、金型が破損してしまいます。したがって極端な数値変更や1次圧を超える数値設定は避けるのが一般的です。
射出成形でヒケの発生を抑える対策
射出成形でヒケの発生を抑える対策をご案内します。射出成形のヒケ対策としては、大きく分けて金型による対策と射出成形条件に関する対策があります。ここでは金型による対策と射出成形条件による対策の詳しい内容をご紹介します。
金型による対策
射出成形でヒケの発生を防ぐには、金型が果たす役割が極めて大きくなります。たとえば、キャビティ表面温度を低くしたり、ゲートサイズが小さすぎる場合は射出時の圧力が末端までかかりにくくなり、ヒケが発生しやすくなるので、ゲートサイズを大きくすることが重要です。あわせてランナーサイズを大きくする、スプルーを太くするといった各種調整を行うことでヒケの発生リスクを軽減できます。また、金型の冷却回路を再検討し、冷却効率を高めたり、冷えにくい部分の冷却構造を冷えやすい構造に改造するのも効果的です。冷却構造改造の一例をあげると、バッフルプレート構造や冷却パイプ構造、ヒートパイプ、非鉄金属入れ子などです。ほかにゲート本数を増やしたり、ゲート位置を厚肉部分へ変更することもヒケの抑制、対策になります。
射出成形条件に関する対策
射出成形条件の見直しもヒケの対策には効果があります。たとえば保圧時間を長くしたり、保圧を高めに設定することでヒケのリスクは抑制されます。また、射出速度を速めに設定するとともにノズル温度を低めにするといった調整が求められます。ほかにも計量値やクッション量を増やしてみるのも効果があります。さらに、射出成形機の変更や射出ユニットの逆流防止リングの交換を行うといった根本的な対策が必要な場合もあります。
その他の対策
その他の対策としては成形品の厚肉部分を取り除くといった対策があります。一例をあげると肉盗み形状や別部品化することでヒケの発生リスクを抑制できます。加えて非晶性樹脂を採用するのも効果的です。ほかにもヒケの抜本的な対策ではありませんが、ヒケを目立たなくする対策としてシボ加工があります。シボ加工とは金型表面を加工し、プラスチック成形品の表面に模様を付けるものです。模様としては革シボ、梨地、幾何学など様々なパターンがあります。皮シボ、梨地、幾何学などのシボ加工を施すことでヒケが目立たなくなります。シボ加工には、製品に高級感や意匠性を与える効果もあり、製品表面の仕上げに幅広く採用されています。
射出成形で起きるヒケ以外の樹脂成形不良と対策
射出成形で起きるヒケ以外の樹脂成形不良と対策をご紹介します。ここでボイド（boid）、ウェルドライン、ジェッティング、バリ、ショートショット（ショートモールド）について解説しますが、射出成形ではこれらの成形不良以外にもさまざまな不具合が生じることがありますので、症状などについて詳しくは三光ライト工業を含む射出成形の専門メーカーにお問い合わせください。
ボイド（boid）
射出成形で見られる成形不良のひとつであるボイド（boid）は気泡とも呼ばれる通り、成形品の内部に空気の泡が発生する現象で、ヒケとは根本的に異なる不具合です。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。こうして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、気泡として製品内に残ってしまった状態を指します。ボイドが発生すると、レンズやプリズムのような透明な成形品では光学特性が著しく低下するとともに機構部品、機能部品では強度の低下や破壊の原因になります。ボイドの発生を防ぐには金型面では、エアーベントの追加、コールドスラグウエルの追加、スプルーやランナー、ゲートを太くするといった対策があります。また、射出成形条件による対策としては、キャビティ表面温度を下げる、保圧を高める、保圧時間を長くするといった対策があります。なお、前述のとおり、ヒケとは成形品の表面に現れる凹みを指すことが一般的ですが、成形品表面に現れないヒケも存在します。この成形品内部に出現するヒケは真空ボイドと呼ばれます。
ウェルドライン
射出成形で発生する不良現象のひとつ、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。成形品の表面が凹むヒケとは基本的に異なりますが、成形品の外観品質を損ねる不良という点では共通します。ウェルドラインの発生箇所を調整するには、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。
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、ヒケとは異なる症状です。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、射出成形で発生する不良のひとつです。樹脂の固化を防ぐには、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。
バリ
バリは金型の合わせ面の隙間や突き出しピンの隙間などから樹脂が溢れる現象で、成形品の形状からプラスチックがはみ出した状態となります。ヒケとは異なる不良ですが、金型の合わせ面を精度よく調整したり、入子あるいは溶接にて修正し、隙間をなくすなど、ヒケと同様、金型での対策や調整が必要です。また、型締め圧を高くしたり、投影面積に保圧を掛け、型締め力との関係を確認をして調整するといった対策が効果的です。そのほかにも金型の実温度の測定を行い制御したり、樹脂の流動性が高すぎたり、樹脂温度が高すぎる場合は適正な温度で成形し、ゲート調整するといった対策が必要です。
ショートショット（ショートモールド）
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、射出成形不良で見られる症状のひとつです。充填不足とも呼ばれるとおり、射出の圧力が不足していたり、樹脂の不足や流動性の悪さによって発生します。ほかにもショートショットは金型の温度が低かったり、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の対策としては、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。金型のガス抜き対策も重要な対策となります。
反り
射出成形不良のひとつである反りとは、冷却されたプラスチック樹脂製品が、金型から取り出した直後に変形してしまう現象です。金型の中の空間部にあたるキャビティの中では平面な形状が、金型から取り出された後、変形してしまうと製品の外観や見映えが悪くなります。また、ヒケと同様、組立の際に相手部品と干渉したり、隙間が生じるといった不具合を招きます。反りの対策としては、金型の離型が悪い場合は、状況に応じて離型剤を利用するのが効果的です。また、突き出しが不適当な場合は、適切なエジェクション方式を取る必要があります。型温度が高すぎる場合は、型温度を低くして適温にするなど、金型でのさまざまな調整も効果があります。
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。ヒケとは異なる症状ですが、ヒケと同様、金型や成形時の条件を調整することで発生を抑えることができます。また、成形前に樹脂（熱硬化性樹脂を含む）を十分に乾燥させたり、ガスベントの設計と十分なガス抜きを行うなどの対策が重要です。
三光ライト工業は万全のヒケ対策で射出成形品をお届けします
三光ライト工業はヒケを含むさまざまな成形不良に万全の対策で、高品質のプラスチック成型品を低価格、短納期でご提供します。弊社は成型品のみならず、金型も自社で設計、製作する専門メーカーです。弊社は中原工場に金型製作部門を有しており、同工場には最新鋭のマシニングセンターやNC放電加工機（NCワイヤー放電加工機も所有）、細穴加工機、フライス盤、3Dスキャナ型三次元測定機などの装置を設備しています。これら装置の機能を最大限に生かし、試作品のご提案から量産に至るまで自社工場で一貫対応します。金型を自社設計、製作（簡易金型を除く）することでお客様のあらゆるご要望に柔軟かつ迅速に対応し、コストダウンに貢献します。薄肉（肉薄）、厚肉、大型、小型などサイズ、厚みを問わずあらゆる製品をご提供します。厚い製品の大量生産はもちろん、多品種少量生産、小ロット、意匠性に富んだ製品もお任せください。弊社は品質管理も徹底しており、品質管理の国際規格であるISO9001も認証、取得済です。また充実した生産設備群や装置を有しており、型締め力360t級や180t級の最新鋭全自動射出成形機を複数揃えています。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にも長けています。短いサイクル・タイムで高精度の製品を生産します。プラスチック成型品のことは何でも三光ライト工業にお任せください。省人化に関するご相談も承ります。ご連絡お待ちしています。
