射出成形のメリットは、同じ形状の成形品を短時間に大量に生産できることです。
いかに品質規格の基準内に収まる製品をつくるかがポイントになります。逆に、品質規格を外れてしまうと、大量の不良を作ってしまいます。
射出成形加工では、発生した不良事象を、いち早く発見し、適切な処置をすることが重要です。
この記事では、【AIによる射出条件自動調整システム】で、射出条件の自動調整・脱属人化・不良品ロス削減に貢献している株式会社MAZINさんに、射出成形加工における成形不良の＜原因と対策＞についてお聞きしました。
本記事は、㈱MAZINが提供している「射出成形のお役立ちコラム」から、一部分をダイジェストでおおくりしています。
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AIによる射出条件の自動調整システム
目次
射出成形における成形不良の種類
射出成形の成形不良は、さまざまな要因が重なり合い発生します。
- 成形機の大きさ
- 金型の形状・消耗具合
- 射出成形条件
- 樹脂の種類 など
成形不良ごとの、発生のメカニズムや原因と対策を解説していきます。
ショートショットの原因と対策
ショートショットとは
射出成形におけるショートショットとは、製品形状の一部が欠けている状態です。
製品として完成していないこと、本来あるべき機能がない、外観が不足していることが不良理由です。
ショートショットのメカニズム
金型内に充填される途中で、樹脂の流れが失速してしまい最後まで充填されないとショートショットが発生します。
ショートショットが発生しやすい場所
ショートショットが発生しやすい場所は下記のとおりです。
- 最終充填部
- 袋小路のガス溜まり部
ショートショットの原因と対策
様々な要因が重なりショートショットが発生しますが、主な原因は下記の通りです。
- 成形条件が適切でない
- 金型のガス抜けが悪い
- 射出成形機加熱筒内のスクリュー先端の異常 など
バリの原因と対策
バリとは
射出成形加工におけるバリとは、製品の形状より樹脂がはみ出している状態です。
外観が悪いことや、寸法が合わないこと、かんごう（組み立て）できないこと、鋭いバリは危険なことなどが不良理由です。
バリのメカニズム
本来金型は、キャビとコアがぴったりと合わさった状態で、樹脂が充填されます。必要以上の樹脂が充填されると、バリが発生します。または、累計ショットが増えると合わせ面が消耗劣化して、隙間があいていきます。この隙間に入り込んだ樹脂がバリ不良になります。
バリが発生しやすい場所
バリの発生しやすい場所は下記の通りです。
金型の合わせ面
・キャビコアパーティングライン
・エジェクターピンの合わせ
・スライド入れ子の合わせ
バリの原因と対策
様々な要因が重なりバリが発生しますが、主な原因は下記の通りです。
- 過充填
- 金型の消耗
- 金型の取り扱い
コンタミの原因と対策
コンタミとは
射出成形加工におけるコンタミとは、異物や不純物が混入している状態です。英語のコンタミネーション（contamination）の略です。
製品内に、粒粒のごみが混入していることや、付着していることで外観が良くないことが不良理由です。
コンタミのメカニズム
射出成形工程のいずれかで、チリやごみ、樹脂の炭化物などが混入し、製品に練り込まれてコンタミになります。
あるいは、成形後の付着異物もコンタミに含まれることがあります。
コンタミの発生しやすい場所
コンタミは、溶融樹脂の中にはいっているため、特定の場所に発生することはありせん。
成形後の付着異物も、特定の場所はありません。
コンタミの原因と対策
コンタミは、完全になくすことができません。どの会社もコンタミ対策は悩みの種です。ただし、適切な管理をしていくことで限りなく０に近く発生を抑えることが可能です。
コンタミの原因は下記の通りです。
- 成形工程のいずれかから混入する
・原料搬入にて、チリごみ
・スクリュー内からの炭化物剥がれ落ち - 成形工程のいずれかで付着する
・取出し機、コンベア
・倉庫保管中
ジェッティングの原因と対策
ジェッティングとは
射出成形におけるジェッティングとは、ゲート通過時に勢いよく充填された樹脂が、へび状に蛇行する不良事象です。
外観が悪いことが不良理由です。
ジェッティングのメカニズム
ゲートで一旦絞られた樹脂が、キャビティ内に勢いよく解放されることで、樹脂が蛇行し、その模様が成形品に転写されます。
ジェッティングが発生しやすい場所
ジェッティングは、ゲート部周辺に発生します。
ジェッティングの原因と対策
ジェッティングの原因は下記の通りです。
- ゲート通過の射出速度が速すぎる
- 樹脂温度が高い
- ゲート径が細かったり、ゲートの形状に起因する
ボイドの原因と対策
ボイドとは
射出成形加工におけるボイドとは、成形品の内側に空洞ができる状態です。製品内の内側に収縮することで、空洞は真空になります。真空ボイドとも呼ばれます。
外観が良くないことや、カットした後の表面に穴が開いてしまうこと、強度が劣ることが不良理由です。
ボイドのメカニズム
成形品の肉厚部において、表面は固化してヒケることなく、内側に収縮することで、真空の空洞になります。
（実験的に水中で成形品を切ったときに、空気の泡は出ません。）
ボイドが発生しやすい場所
ボイドは、製品の肉厚部や、ダイレクトゲート部など、冷却が不十分な場所に発生します。
ボイドの原因と対策
ボイドの原因は下記の通りです。
- 成形品の肉厚が不均等
- 保圧力が低い
- 冷却時間が短い
- 金型冷却水管の詰まり
ウェルドラインの原因と対策
ウェルドラインとは
射出成形加工におけるウェルドラインとは、樹脂の流れの合わせ目にできるすじ状の模様です。
外観が良くないことや、強度が劣ることが不良理由です。
ウェルドラインのメカニズム
金型内で分岐した樹脂が、再び合流しても完全にはくっつきません。分岐した双方の温度差や、発生するガスが逃がしきれないことが理由です。この合わせ目にできるすじ状の模様を、ウェルドラインと呼びます。
ウェルドラインが発生しやすい場所
金型内を充填するとき、流れが分岐して再び合流するところにウェルドラインが発生します。
- 多点ゲートの合わせ目
- ボスやリブを通過した後の合わせ目
- 流動末端
ウェルドラインの原因と対策
ウェルドラインの原因は下記の通りです。
- 充填バランス不均等
- 金型温度が低い
- 合流部のガス抜け不良
- 射出時間が長い
色ムラの原因と対策
色ムラとは
射出成形加工における色ムラとは、混錬不足などの理由で、製品の色にムラがある状態です。
外観が悪いことが不良理由です。
色ムラのメカニズム
マスターバッチや、ドライカラーといった着色剤を使用するとき、加熱筒内での計量条件や、配合比率、粉砕材の比率などにより混錬不足が起こります。うまく混ぜられていない樹脂を充填すると製品に濃淡、マーブル模様の色ムラが発生します。
色ムラが発生しやすい場所
加熱筒内の溶融不足に起因するので、発生場所は特定しません。
色ムラの原因と対策
色ムラの主な原因は下記の通りです。
- 加熱筒内における計量条件設定が、適当でない
- マスターバッチ、ドライカラーの配合比率が不足
- 粉砕材の配合比率が高い
しみの原因と対策
しみとは
射出成形加工におけるしみとは、金型からのガス汚れや、グリースの油分、水管から漏れた冷却水の飛散などが起因する転写痕がある状態です。
汚れていることや、二次加工に影響してしまうことなどが不良理由です。
しみのメカニズム
金型の製品面に、ガス汚れ、油分、水分が飛散付着することで、製品表面にその汚れが転写されます。
しみが発生しやすい場所
しみが発生しやすい場所は下記の通りです。
- 金型の合わせ面
・スライド摺動部
・エジェクターピン
・ガスのたまりやすい袋小路部 - 取出し機のアームの下（液化したグリースが垂れることがある。）
- 水路の近く（水漏れしたときに飛散する。
しみの原因と対策
しみの原因は様々です。主な原因は下記の通りです。
- 金型からのグリースやガス汚れの染み出し
- 取出し機液化したグリースの付着
- 冷却水漏れ時の飛散付着
