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成形収縮率の測り方——実部品で方向別に測って金型寸法に戻す手順

調達購買ノウハウ

投稿日：2026年11月9日

成形収縮率の測り方——実部品で方向別に測って金型寸法に戻す手順

成形品の寸法が型どおりに出ず、型修正が止まらないなら → 収縮の測り方から相談する

この記事のポイント（結論先出し）

材料の資料に載っている成形収縮率は、決まった形の試験片を決まった保圧で成形し、金型との寸法差を測った値で、流れの方向と直角の方向で別の値になる^[1]。しかも型の中で拘束されない「自由収縮」なので、拘束された収縮の最大値と考えてよいとされる^[1]。実際の部品は形・肉厚・ゲートの位置が違うので、量産の型の寸法を決めるには、試作の型で成形した部品を方向別・位置別に、決まった時間と温度で測り、金型の寸法に戻す作業が要る。収縮が一様でない部品は、測った形を反転して型の形に見込む方法も公的機関で試されている^[3]。三次元測定や流動解析が社内でできないときは、型の寸法・成形条件・測る時間をそろえて、測定と解析のできる専門の会社に頼む。

資料の「成形収縮率」は何を測った値か

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樹脂の資料に「成形収縮率 0.5〜0.8 %」のように書かれた数字は、たとえば JIS K 7152-4（ISO 294-4 と一致）のような試験方法で求めた値で、資料に測り方が書いてあるかをまず確かめる（ASTM D955 や各社独自の測り方もある）。この規格は成形収縮率を、乾燥状態の試験片と、それが成形された金型キャビティとの寸法の差と定義し、室温で測って百分率で表すとしている。流動方向に平行な値は試験片の幅の中心で、直角な値は長さ方向の中心で測る^[1]。

同じ規格は、成形収縮率を 20・40・60・80・100 MPa から選んだ一つ以上の「保圧時キャビティ内圧」で測るとしている^[1]。つまり、同じ材料でも保圧の条件ごとに別の値がある。資料の値がどの保圧で測ったものかが書かれていなければ、自社の成形条件と比べることができない。規格はまた、ここでの成形収縮率は吸湿の影響を含まず、金型内での拘束を受けない自由収縮率なので、拘束された収縮率の最大値と考えてよいとしている^[1]。

JIS K 7152-4 で決まっていること	内容	実部品と比べるときの注意
保圧の条件	保圧時キャビティ内圧 20・40・60・80・100 MPa から一つ以上を選ぶ。80 MPa 以上は通常の装置では型締め力が足りないことがある	どの保圧の値かで数字が変わる
測定器の分解能	試験片と金型の長さ・幅を 0.02 mm 以内まで測れるもの	実部品でも型側と同じ精度で測る
測る温度	金型も試験片も 23 ± 2 ℃で測る	型を工場の温度で測ると比べられない
反りの扱い	高さ 2 mm を超えて反った試験片は捨てる。測るときの反りは 1 mm 未満	反る部品では反りと縮みを分けて記録する
個数	各成形条件で少なくとも 5 個	1 個だけの値で型を直さない
結果の書き方	平行・直角の成形収縮率、あと収縮率、全収縮率を 0.1 % 刻みで	0.1 % 刻みの値は、型寸法の微修正には粗い
精度	試験室間のデータが無く、精度は確認できていない	資料の値どうしの小さな差にこだわらない

表の内容はすべて規格の本文による^[1]。最後の 2 行は見落とされやすい。結果は 0.1 % 刻みで書くとされ、100 mm の寸法なら 0.1 mm の幅になる。精度も確かめられていない。資料の値は「材料ごとのおおよその縮み方」を知るためのもので、金型の寸法を 0.01 mm の単位で決める根拠にはならない。図面の公差をどう決めるか、測る前の状態をどうそろえるかは樹脂成形品の寸法公差の決め方で扱っているので、この記事は「収縮を測って型に戻す」側に絞る。

収縮は何で変わるか

JIS K 7152-4 は、射出成形で金型キャビティの寸法と成形品の寸法に差が出るのは、成形品を構成する材料の性質と、樹脂温度・金型温度・保圧の大きさ・保圧時間などの金型の条件によるとしている。成形収縮率とあと収縮率は、結晶化、材料の体積の減少と配向の緩和、樹脂と金型の熱収縮の差などで生じ、あと収縮率は吸った湿気の影響による場合もある^[1]。

広島県立総合技術研究所の研究報告も、樹脂は温度・圧力・成形速度によって性質が大きく変わり、溶けた状態から固体へ変わるときに収縮するため、成形品の品質を直感で予測するのは難しく、狙いどおりの成形品を得るには金型の修正や成形条件の調整が必要になることが多いと述べている^[4]。収縮は材料の値ひとつで決まらず、成形のやり方で変わる、というのが出発点である。

保圧を上げれば縮みは減る、と単純に考えるのも危うい。保圧下の樹脂の挙動を調べた論文は、保圧は溶けた樹脂の収縮による成形不良を減らすために実際の射出成形で使われているが、残留ひずみや複屈折のような別の不良を生むこともあるとして、その仕組みを樹脂の圧力・体積・温度の関係（P-V-T 特性）から考察している^[6]。寸法を合わせるために保圧を上げたら割れや変形が出た、ということは起こりうる。

実部品で収縮が場所によって違うのは、この条件が部品の中で一様でないからである。ゲートに近い場所と遠い場所では保圧の伝わり方が違い、厚い部分と薄い部分では冷える速さが違う。流れの向きがそろう場所とそろわない場所もある。試験片は平らな板でこれをなるべくそろえて測っているが、実部品ではそろわない前提で測る必要がある。

実部品で収縮率を測る手順

試作の型で成形した部品から、量産の型の寸法を決めるための収縮率を求める手順を、規格の考え方を借りて組み立てると次のようになる。これは規格そのものの手順ではなく、実務の提案である。

1. 型の寸法を同じ条件で測っておく。 成形品と比べる型の寸法を、成形品を測るのと同じ温度（規格では 23 ± 2 ℃）、同じ基準の位置で測る^[1]。型の図面寸法ではなく、実際に仕上がった型の寸法と比べる。2. 成形条件を固定して記録する。 樹脂温度・金型温度・保圧・保圧時間・冷却時間を記録し、測る部品はすべて同じ条件で成形する。条件を変えると収縮も変わる^[1]。3. 成形から測るまでの時間と置き場所を決める。 成形直後と翌日では値が違う。規格の試験片も、室温に冷ました後に決まった時間置いてから測る。プラスチックの状態調節の標準雰囲気は、特に規定がなければ温度 23 ℃・相対湿度 50 % とされている^[5]。4. 方向と位置を分けて測る。 下の表のように、流れに平行・直角、ゲートの近く・遠く、厚い所・薄い所を分ける。5. 条件ごとに複数個を測る。 規格は 5 個以上を求めている^[1]。1 ショットに複数のキャビティがあれば、キャビティごとに分けて記録する。

分けて測る位置	分ける理由	記録すること
流れに平行・直角	試験片でも方向で別の値になる^[1]	どちらの向きの寸法か（流動解析か短く充填した品で流れの向きを確かめる）
ゲートの近く・遠く	保圧の伝わり方が違う	ゲートからの距離
厚い所・薄い所	冷える速さと保圧の効き方が違う	その場所の肉厚
外形・穴・リブの間隔	型の中で縮みを止められる寸法と、止められない寸法がある	寸法の種類（外側・内側・間隔）
反りの量	反った品を押さえて測るかどうかで値が変わる	押さえたか、自由な状態で測ったか

収縮率は「(型の寸法 − 成形品の寸法) ÷ 型の寸法 × 100」で求める。規格の式も同じ形である^[1]。重要なのは、同じ部品の中で収縮率が何通りに分かれるかを見ることで、一つの平均値にまとめてしまうと型の直し方を誤る。

あと収縮は別に測る

成形した後に熱が加わったり湿気を吸ったりすると、寸法はさらに動く。規格は、成形収縮率を測った後の処理（温度・湿度など）は材料規格の定めか受渡当事者間の合意によるとし、その条件は保存や使用の条件を反映させてもよいとしている^[1]。製品が高温の場所で使われる、湿気を吸いやすい樹脂を使う、といった場合は、成形直後の値だけでなく、使う状態に近い処理をした後の値も測っておく。

測った値を金型にどう戻すか

収縮が部品のどこでも同じなら、型を一様に大きく作ればよい。しかし実際には一様でないことが多い。静岡県工業技術研究所は、樹脂製の大型非球面レンズの成形で、収縮を見込んで設計形状より一様に大きい金型を使っても、樹脂の収縮が一様でないため設計形状どおりに成形するのが難しいという課題に取り組んでいる。収縮を見込まない金型で成形したレンズの面を接触式の三次元測定機で測り、設計値との差を成形時の収縮量とみなし、測定点を設計値に対して反転させた「見込み形状」の点群から、金型の三次元 CAD データを作る方法を示している^[3]。

レンズのような自由曲面でなくても、考え方は同じである。測った収縮を位置ごとに型の寸法に戻し、もう一度成形して測る。このくり返しを減らすには、最初の試作で測る位置と条件をきちんと決めておくことが効く。測った位置が少なかったり、条件がばらばらだったりすると、修正の根拠が弱くなり、型を何度も直すことになる。

流動解析で事前に見積もる

型を作る前に収縮や反りを見積もるには、射出成形の流動解析（CAE）を使う方法がある。広島県立総合技術研究所の報告は、射出成形 CAE の普及が進んでいる一方、解析には樹脂の物性情報が欠かせず、その一つが粘度であるとしている。固化温度の近くでは成形温度の近くに比べて 100 倍を超える粘度になり、成形温度付近で測った値から外挿すると、冷えたときの粘度の急な上昇を小さく見積もることにつながり、流れ方やショートショットの予測が難しくなる要因の一つだと説明している^[4]。

解析の結果は、入れた材料データと条件の確かさに左右される。解析で収縮を見積もるなら、使う材料のグレードのデータがあるか、実際の成形条件を入れたかを確かめ、試作で測った値と突き合わせて使う。流動解析の頼み方は樹脂流動解析で扱っている。

反りが出たときの見方

収縮の差は、寸法のずれだけでなく反りとしても現れる。茨城県工業技術センターの研究報告は、射出成形の条件設定は経験によるところが多く、企業やオペレーターによってある程度ばらつきが見られるとしたうえで、成形品の内部に残る応力と成形条件の関係を、ストレスクラッキングと箱形成形品の反りで調べている。反りは成形後 24 時間以上たった成形品で測っている^[2]。

同じ報告は、内部応力を少なくするには特定の要素だけでなく複合的な判断が必要で、熱応力をできるだけ小さくし、かつ不均質性の少ない条件を選ぶ必要があるとまとめている。熱応力には金型温度を高くすることと樹脂温度を低くすることが、不均質性には速度を上げることが最も効果的で、樹脂温度を高くすることも効果があったとしている^[2]。樹脂温度の向きが二つの目的で逆になっている点が、成形条件の調整を難しくしている。反りの対策を条件の調整で済ませるか、型や形を変えるかは、どの条件がどれだけ効くかを測ってから決める。成形品の割れが出ている場合は樹脂部品の割れの原因も参考になる。

外に頼むときに渡すもの・受け取るもの

三次元測定機や X 線 CT がない、流動解析ができない、型の修正を何度しても寸法が収まらない、という場合は、測定や解析のできる専門の会社に頼むほうが早い。頼む中身は次のように分けられる。実部品の寸法測定：三次元測定機などで、決めた位置の寸法を型の寸法と同じ条件で測る。形状の比較：成形品の形状を測って設計データと重ね、どこがどれだけ縮んだか・反ったかを色分けなどで示してもらう。流動解析：収縮と反りを解析で見積もり、ゲートの位置や成形条件の案を出してもらう。見込み形状の作成：測った形から、型の修正量を見積もる。

渡すもの	具体的に	受け取るもの
成形品	同じ条件で成形した複数個。キャビティ番号と成形日時が分かるもの	位置ごとの寸法と、ばらつき
設計データと型の実寸	三次元データ、図面、実際に仕上がった型の寸法	設計・型・成形品の三者の比較
成形条件	材料のグレード、樹脂温度、金型温度、保圧と保圧時間、冷却時間	条件と収縮の関係の見方、解析の前提
測る条件	成形から測るまでの時間、置き場所の温湿度、押さえて測るかどうか	同じ条件で測った値（条件を明記した報告）
困っている寸法	外れている寸法と公差、これまでの型修正の記録	修正量の見積もりと、次の試作で測る位置の案

どの寸法をどの条件で測ればよいか決めかねていれば、測定の計画づくりから相談できます。

結果を受け取るときは、値が「いつ・何度で・どう置いて測ったか」と一組になっているかを確かめる。成形した会社と測った会社で条件が違えば、同じ部品でも値は合わない。外れた寸法を型で直すか、成形条件で直すか、図面の公差を見直すかは、測った値の分かれ方を見て決める。樹脂部品を切削で作る場合の寸法の考え方は樹脂の切削加工を発注するときにある。

よくある質問

材料メーカーの資料の収縮率で型を作ってはいけませんか

最初の型の目安としては使えるが、そのまま最終の寸法にはならない。資料の値は決まった試験片と決まった保圧で測った自由収縮で、方向ごとに値が違い、0.1 % 刻みで書かれる^[1]。試作の型で実部品を測り、修正する前提で計画する。

成形直後に測っても構いませんか

成形した会社と受け入れる側で同じ時間・同じ条件で測るなら比べられるが、成形直後の値は時間とともに動く。研究でも反りは成形後 24 時間以上たってから測っている^[2]。何時間後に何度で測るかを先に決める。

反りと縮みは別に扱うべきですか

分けたほうがよい。規格でも反った試験片は捨てるか、ごくわずかなら押さえて測るとしている^[1]。実部品では、反りの量と、押さえたときの寸法・押さえないときの寸法を分けて記録すると、型で直すべきか、成形条件で直すべきかが判断しやすくなる。

まとめ

資料の成形収縮率は、決まった試験片を決まった保圧で成形して測った自由収縮で、方向ごとに値があり、実部品の値ではない。量産の型の寸法を決めるには、試作の型で成形した部品を、方向・ゲートからの距離・肉厚ごとに、決まった時間と温度で測り、型の実寸と比べる。収縮が一様でない部品は、測った形を反転して型に見込む方法もある。三次元測定や流動解析が社内でできないときは、成形品・型の実寸・成形条件・測る条件をそろえて、専門の会社に測定と解析を頼む。

出典・参考資料

JIS K 7152-4:2005 プラスチック－熱可塑性プラスチック材料の射出成形試験片－第 4 部：成形収縮率の求め方（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／ISO 294-4:2001 と一致）
プラスチック射出成形技術の合理化（第 3 報）（飯村修志／茨城県工業技術センター研究報告第 23 号）
成形時の形状誤差を見込んだ樹脂成形金型の作成（静岡県工業技術研究所研究成果事例／平成 24〜26 年度）
デジタルものづくりによる不良レス射出成形技術の開発（第 1 報）樹脂の固化温度付近における粘度計測（松永尚徳ほか／広島県立総合技術研究所西部工業技術センター研究報告 No.66／2023 年）
JIS K 7100:1999 プラスチック－状態調節及び試験のための標準雰囲気（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧）
射出成形金型内の保圧下における樹脂挙動と成形不良（佐藤勲／高圧力の科学と技術 5 巻 4 号・日本高圧力学会／1996 年）

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newji の「技術課題の解決」は、外れている寸法、型と成形の条件、これまでの修正の経緯を伺い、どの位置をどの条件で測るかを一緒に決めるところから始めます。三次元測定や流動解析のように設備や専門の技術が要る作業は、引き受けてくれる専門の会社を探して組み合わせ、段取りと進行を newji が担います。測定や解析を newji 自身が行うものではありません。ご相談、専門の会社への打診、見積の提示までは費用はかからず、測定や試作の前に金額と内容を書面でお出しします。結果や効果を前もってお約束する形ではありません。

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