技能検定 射出成形作業 成形不良のまとめ 不良原因と対策を丁寧に解説します 一覧表 

プラ太郎@特級プラスチック成形技能士

  • 一部上場企業 射出成形工場勤務
  • 実家は、成形機販売商社で機械メカニック
  • 2級 1級 特級 全て1発合格
  • 特級取得 35歳。県内1位表彰
  • 2017年から射出成形の情報発信をコツコツ継続中

お取引先:ミスミ様(記事寄稿、写真動画提供)MAZIN様(記事寄稿、技術提供)日刊工業新聞社様(『型技術』寄稿)、RX Japan様(展示会インタビュー、セミナー登壇)

目次

射出成形における成形不良 不良別に発生要因と対策を解説

成形不良の種類ごとに、発生要因を3つにわけて詳しく解説しています。

  • 成形機・成形条件
  • 金型
  • 原料

1.ショートショットの発生要因と対策

溶融した樹脂が金型内で、完全に充填されないまま、冷却固化してしまう事象。
製品の一部が欠けてしまっている不良です。射出圧力不足や、充填不足が原因です。

ショートショット不良 成形機・成形条件による要因と対策

成形機・成形条件による要因対策
計量不足計量を増やす
射出圧力が低い射出圧力を高める
射出速度が遅い射出速度を上げる
加熱筒温度が低い加熱筒温度を上げる

ショートショット不良 金型による要因と対策

金型による要因対策
ガス逃げ不良ガスベントを清掃する
ゆっくり充填し、ガス逃げを良くする
金型温度が低い金型温度を上げる
ゲートバランスが悪い
(多点ゲート型)
ゲートバランスを再設計

ショートショット不良 原料による要因と対策

原料による要因対策
原料ロット変更(MFRの違い)
↳流れが悪くなった
射出圧力を上げる
射出速度を上げる
加熱筒温度を上げる
金型温度を上げる

2.バリ不良の発生要因と対策

金型のキャビコアの合わせ面(PL)、入子、エジェクターピン等の隙間に溶融樹脂が流れ込み、製品に余分なマクが張り出る事象。

過充填や、金型の消耗が原因です。

バリ不良 成形機・成形条件による要因と対策

成形機・成形条件による要因対策
計量が多い計量を減らす
射出圧力が高い射出圧力を下げる
保圧が高い保圧を下げる
保圧時間が長い保圧時間を下げる
V-P切換え位置が遅いV-P切換え位置を手前にする
加熱筒温度が高い加熱筒温度を下げる
型締力不足型締力を上げる

バリ不良 金型による要因と対策

金型による要因対策
金型の合わせが悪い合わせの修正
金型の合わせ面(PL)の当たり不一致当たり修正
摺動部の摩耗痩せた部分を溶接し、加工し直し
入れ子の摩耗入れ子の修正か再作成
金型のメンテナンス不足定期メンテナンスの強化

バリ不良 原料による要因と対策

原料による要因対策
原料ロット変更(MFRの違い)
↳流れが良くなった
射出圧力を下げる
保圧を下げる
保圧時間を下げる
金型温度を下げる
粉砕材の含有量変更
↳粉砕材の割合が減り、樹脂密度が上がった
混合比の確認

3.ヒケ不良の発生要因と対策

成形品の肉厚部や、流動末端で、製品表面が凹んでしまう事象です。
ヒケは成形不良の中で最も多く発生し、解決するのはなかなか難しい。
原因は、樹脂の収縮と充填不足です。

収縮によるヒケのメカニズム】

  1. 樹脂が、金型内に充填される
  2. 金型に接している表面から固化が始まる(内側は熱いまま)
  3. プラスチックの収縮する性質により、内側の熱い樹脂が収縮する
  4. 表面が凹む

充填不足によるヒケ

収縮しにくい原料でも、単純に充填不足ではヒケてしまいます。

【ヒケの対策】

  • 収縮分を補う様に、保圧を十分にかける。
  • 冷却時間を長くすることで、表面の固化を強くする

ヒケ 成形機・成形条件による要因と対策

成形機・成形条件による要因対策
射出圧力が低い射出圧力を上げる
保圧が低い保圧を上げる
保圧時間が短い保圧時間を伸ばす
V-P切換え位置が早いV-P切換え位置を遅くする
冷却時間が短いとスキン層が薄く収縮力に負けてしまいます冷却時間を伸ばす
ノズル先端の潰れによる圧力損失ノズル先端を確認し、手直しする

ヒケ 金型による要因と対策

金型による要因対策
金型冷却が不均一
↳金型回路の詰まり
水管内のエアパージ
 ↳水管が不足冷却能力を上げる、水管を追加する
製品の肉厚が厚い肉盗みを追加する

ヒケ 原料による要因と対策

原料による要因対策
結晶性樹脂はヒケやすい保圧を上げる
保圧時間を上げる
冷却時間を増やす

4.シルバーストリーク不良の発生要因と対策

製品の表面に樹脂原料の流れ方向にそって、銀白色のすじが発生する事象。
原料の乾燥不足や、ガスの巻き込みが原因です。

シルバーストリーク 成形機・成形条件による要因と対策

成形機・成形条件による要因対策
可塑化不良背圧を上げて混錬を良くする
スクリュー回転を下げて、ガスの巻き込みを減らす
計量遅延を使用し、滞留時間を短くし、分解しにくくする
サックバックが多いサックバックを減らし、エアーの巻き込みを減らす
射出速度が速いガス、エアーが上手く排出できるように速度を調整する

シルバーストリーク 金型による要因と対策

金型による要因対策
コールドスラグ溜まりが小さいコールドスラグ溜まりを作って、冷えた樹脂が製品部に流れないようにする
ガスベント不良PLや、入れ子、EJピンのガス逃げを清掃する
金型メンテナンス不足定期的なオーバーホールが必要です

シルバーストリーク 原料による要因と対策

原料による要因対策
原料の乾燥不足乾燥温度、乾燥時間を確認し、再乾燥する
原料の分解適正温度以上で溶融している。せん断熱で高温になっている
粉砕材の混合比が高い粉砕材を含有しすぎると発生しやすいので、比率を下げる

5.フローマーク不良の発生要因と対策

溶解樹脂が金型内を流れる時、流動性が悪く、途中で失速することで、ゲート中心に円輪状の縞模様が発生する事象。
フローマークは、広く流れ模様を意味します。樹脂の流動が悪い位置の湯ジワ、肉厚の変化する位置に起こるシワもフローマークの一種です。

フローマーク 成形機・成形条件による要因と対策

成形機・成形条件による要因対策
射出速度が遅い充填途中の失速が原因ですので、スムーズに流れるように射出速度を上げます。
射出圧力が不足樹脂の流動が変わって、充填速度が遅くなると失速しますので、射出速度がたつのに十分な射出圧力を設定します。
加熱筒温度が低い樹脂温度を上げると流れやすくなり、改善します。
充填量が足りていない流動末端まで樹脂が到達していない時は、充填量を増やしたり、充填速度を上げたり、保圧力を高めたりします。

フローマーク 金型による要因と対策

金型による要因対策
コールドスラグ溜まりが少ないコールドスラグ溜まりを修正する
ゲート径ゲート径が広いと、ランナー通過のスピードそのままに樹脂が飛び出しフローマークになります。
ゲート通過の速度はゆっくりにして調整します。
ゲート通過後に、流動が息つきをするとフローマークになります。失速しないように速度を調整します。

フローマーク 原料による要因と対策

原料による要因対策
原料ロット変更で、MFR(樹脂の流れやすさ)が変わったゲート通過時はゆっくり、その後失速しないように速度を調整します。
流動末端では、失速して湯ジワにならないように射出速度や保圧力を上げて調整します。

6.練り込み異物の発生要因と対策

製品内に黒点(茶色点)が発生する事象。加熱筒内で滞留する樹脂が炭化したり、外部から入ったゴミが溶融樹脂に練り込まれている状態です。

練り込み異物 成形機・成形条件による要因と対策

成形機・成形条件による要因対策
加熱筒・スクリューの炭化物蓄積パージする。改善しない時は、パージ材を使用する。または、スクリュー分解清掃を実施する。
金属片の混入により、スクリューノズル損傷脱落予防対策として、ホッパーにマグネットを設置して金属を除去する。

練り込み異物 金型による要因と対策

金型による要因対策
スライド摺動部や合わせ部の劣化、金属片の混入摺動部の定期点検、合わせや摺動部は、グリスを適宜塗布。かじりに発展しそうなら修正。
プラロックや合わせの汚れが混入金型の定期点検(日常点検)。金型汚れを都度除去。

練り込み異物 原料による要因と対策

原料による要因対策
ゴミの混入
原料の投入、輸送中などどこかの工程でゴミが混入してしまう。
投入前に原料のエアーブローを徹底する。原料タンクのふたをしっかり閉めておく。
粉砕材の熱劣化リサイクル材の配合比を管理する。
原料ペレット自体にゴミが混入している原料受け入れ時に、抜き取り検査を実施する。

7.ウエルドライン不良の発生要因と対策

金型内でピンなどの周囲を流れ、2つ以上に分かれた流れが再び合流した時、樹脂の温度が下がってしまい、完全に融合しないで、糸状の模様が発生する事象。

射出速度が遅いことや、合流部のガス逃げ不良などが原因です。

ウェルドライン 成形機・成形条件による要因と対策

成形機・成形条件による要因対策
射出速度が遅い射出速度が遅い
シリンダー温度が低いシリンダー温度を上げる

 ウェルドライン 金型による要因と対策

金型による要因対策
金型温度が低い金型温度を上げる
ゲート形状(多点ゲート)金型温度を上げることで、流動が変化しウェルドラインの位置や濃さが良化することがあります。
ゲート形状(ゲートの大きさ)を再設計。
ガスベント不良
何十万ショット成形することでガスベントが潰れてしまうことがあります
ガスベントの点検と彫り直し
肉薄部では、樹脂の流動が遅くなりウェルドが強くなる肉薄部の金型温度を上げる。
ガスベントを追加して樹脂の流れやすさを改善する。

ウェルドライン 原料による要因と対策

原料による要因対策
樹脂の温度が低く、流れにくいシリンダー温度を上げて、樹脂の流れやすさを改善。
金型温度を上げれ流動をよくする。

8.ソリ、曲がり、ネジレ 発生要因と対策

金型から取出した時に製品が変形する事象。

キャビコアの温度差による収縮度の違いや、離型トラブルが原因です。

変形 成形機・成形条件による要因と対策

成形機・成形条件による要因対策
射出圧力が高い射出圧力を下げる
保圧力が高い保圧力を下げる
冷却時間が短いため、十分に固化していない冷却時間を増やす。ただし、冷却時間を変えると収縮率が変わり、成形品の寸法が変化しますので注意です。
シリンダー温度が低いシリンダー温度を上げる
突き出し速度が速いゆっくり突き出す

変形 金型による要因と対策

金型による要因対策
離型不良離型しりくい部分を修正(磨き、抜け勾配の再設定)
冷却不均一冷却回路の再設計
突き出し不良突き出しバランスの改善。抜けの悪いリブやボスの磨きUP。

変形 原料による要因と対策

原料による要因対策
粉砕比率が高い
物性劣化した粉砕材の混合比が高くなっている
粉砕比率の見直し
原料の収縮率が高い冷却時間を伸ばす(変更後の寸法に注意)。
成形後にアニールする。

9.ボイド(真空ボイド)、気泡 発生要因と対策

①ボイド(真空ボイド):製品肉厚部に発生する空洞のこと。

肉厚部の外側は先に冷却固化しますが、内側は遅れて固化します。この時外側に引っ張られて内側に空洞ができます。(空洞は真空になります。)ヒケは、表面が収縮で凹みます。対して、ボイドは、内側が凹み真空の空洞になります。肉厚部の収縮や、充填不足が原因です。

②気泡:可塑化時のエア巻き込みなどによる気泡のこと。

製品内にエアが入ってします事象。(こちらは真空ではなく空気の混入です。)計量時のエア巻き込みや、ガス逃げ不良が原因です。

ポイント
ボイド(真空ボイド)と気泡の見分け方
成形品を水の中に入れた状態で、穴を開けてみよう。空気の泡が出なければ真空ボイド。泡が出れば気泡です。

9-① ボイド(真空ボイド)の発生要因と対策

ボイド(真空ボイド) 成形機・成形条件による要因と対策

成形機・成形条件による要因対策
保圧力が低い保圧力を上げる
充填不足計量を上げる
射出圧力を上げる
射出速度を上げる
冷却時間不足
固化するのに十分でない
冷却時間を伸ばす(寸法変化に注意)
背圧が低い溶融樹脂の密度を上げるために、背圧を上げる

ボイド(真空ボイド) 金型による要因と対策

金型による要因対策
成形品の肉厚が厚い肉ぬすみをつける
冷却不足冷却配管の詰まりの確認。詰まっている時はエアーパージやオーバーホールする
冷却回路の変更。集中配管から個別にする。
ガス抜け不良
ガス抜けが悪くうまく充填できない
ガスベントの清掃。潰れている場合は彫り直す

ボイド(真空ボイド) 原料による要因と対策

原料による要因対策
収縮率の高い原料冷却時間をしっかり取る
保圧力を上げ、充填不足を補う

9-② 気泡の発生要因と対策

気泡 成形機・成形条件による要因と対策

成形機・成形条件による要因対策
計量時にエアーを巻き込んでいるスクリュー回転を下げる
背圧を上げる
サックバックを下げる
射出速度が速く、充填時にエアーを巻き込んでいるエアー巻き込み位置の射出速度を下げる
射出速度を多段制御にする

気泡 金型による要因と対策

金型による要因対策
ガス逃げが悪いガス抜けをよくするために、射出速度を下げる
ガスベントを点検し、ガス汚れの除去、潰れていれば彫り直す
多点ゲートのエアー巻き込み多点ゲートの収束部を変えるために、射出速度を上げたり、下げたりして、流れを調整する。
金型の形状
(リブやボス)
金型の形状が複雑な時、通過する樹脂がエアーを巻き込んでしまわないように、射出速度を下げる

気泡 原料による要因と対策

原料による要因対策
乾燥不足指定時間乾燥する。
熱風乾燥器で不十分なら、除湿乾燥機や真空乾燥機を使用する。
粉砕材が多い熱劣化した粉砕材の配合比を見直す
異材の混入原料投入時に異なる原料が混入しないように、原料投入時注意する。フタはきっちりしめておく。

10.クレージング(ヒビ)、クラッキング(ワレ)不良の発生要因と対策

クレージング:製品の表面に細かいヒビが入る事象。

残留応力により、後日、弾性限界になり、ヒビが入ります。

クラッキング:製品の一部が割れてしまう事象です。

金型の設計ミスによる、無理な離型も要因です。2次加工(塗装・接着剤)が要因となることもあります。

ヒビ、ワレ 成形機・成形条件による要因と対策

成形機・成形条件による要因対策
射出圧力が高い射出圧力を下げる
保圧力が高い保圧力を下げる

ヒビ、ワレ 金型による要因と対策

金型による要因対策
離型不良離型不良個所の磨き強化。抜け勾配の再設定
突き出し不良突き出しバランスを見直す。
突き出し速度を下げる

ヒビ、ワレ 原料による要因と対策

原料による要因対策
GPPS、PMMAは発生しやすい。
ABS、HIPSはワレでなく白化しやすい。
原料の物性を考慮して、充填圧力、保圧、計量、離型を設定する。

技能検定 射出成形作業
合格 対策は こちらから⇓

実技試験まとめ

学科試験まとめ

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この記事を書いた人

「射出成形業界を繋ぐ」プラファン運営者|特級技能士|若手に向けて射出成形スキルを熱血発信|俺たちの仕事 射出成形は超カッコいい|射出成形機をモチーフにしたプラモデルPLAIVE|

コメント

コメント一覧 (2件)

  • 初めまして。

    1級を2年連続で受験しましたが、不合格となってしまいました。

    PCポリカーボネートについて。
    短面にシルバーが多発してしまい、不合格となってしまいました。

    材料は乾燥済、サックバックは2以下、背圧は70、速度が速すぎるためシルバーになると思い、射出速度は80~88程度に抑えましたが、シルバーは解消せず、逆に遅すぎて長面にウエルド・フローが発生してしまいました。
    シルバーの解消方法としては、背圧を100以上に高くし、シリンダー設定温度を高くした方が良いのでしょうか。シリンダー温度は、300・310・300・290に設定しましたが、ノズル先端は金型に接触するため実温250℃くらいになってしまっていました。
    シルバーの解消方法について、参考になる御知識はありますでしょうか。
    来年(3度目)こそは、本当に合格したいです。

    補足
    PSからPCへの切替は1㎏パージしました。
    PCの材料は120℃で5時間以上乾燥させました。
    画像のシルバーは、同一箇所(片方の短面)だけに発生します。
    乾燥はさせましたが、乾燥機が良くなかったのか、PSの成形中に乾燥機外に出して準備しておいたのがよくなかったのか。
    シルバー解消方法を探るために条件を模索している内に材料切れとなってしまい、シルバーだらけの製品を40個提出することになってしまいました。

    • ご質問あいがとうございます。
      事象そのものを見ていないので的確な判断はできませんが、1つずつ分析してみましょう。
      1.材料の乾燥不良でしたら、全体的に真っ白になってしまいます。2.サックバック、背圧は適正です。3.ノズル先端の温度が300℃に対して250℃は何か問題がありそうです。(通常は設定温度に制御できます。)4.PS→PCパージ量は適当です。5.射出速度に関係なく発生する。6.製品の短辺側に発生するというと、樹脂の流れとしては射出まもなくに発生している意味です。以上の要因から推測すると、ノズル先端の冷えた樹脂がシルバーの様に出てしまっていると考えます。コールドスラッグが原因と考えます。金型に温度を取られ、ノズル先端の温度が下がってしまうようなので、ノズルバック成形が効く可能性があります。
      1サイクルが伸びてしまいますが、ノズルバックする距離を成形機設定で変えられます。(栃木では変えられず、後退限まで毎ショット下がってしまい、大幅にサイクルがかかり大変な思い出がありますが、それでも打ち切り時間5分前に終わらせる事ができました。)
      予定した通りになかなかうまくいかないものですね。時間内には終了できた様ですので、時間配分のシュミレーションはOKですね。あとは細かな調整ですね。一緒にがんばりましょう。応援しております。

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