プラスチック射出成形技術の基礎と成形品不良対策のポイント

プラスチック射出成形技術の基礎

プラスチック射出成形は、多種多様な製品を低コストで大量生産するのに適した技術です。
製品の精度や仕上がりが要求される現代では、成形技術の基礎をしっかりと理解し、効率的に活用することが求められます。

射出成形は、大まかに言うと、プラスチック材料を加熱して溶かし、型に注入して冷却、固化して製品を作る方法です。
このプロセスは、主に以下のステップで構成されています。

材料の加熱と可塑化

プラスチック材料（通常は顆粒状の樹脂）は、ホッパーから筒状のシリンダーに投入され、加熱されます。
スクリューの回転により材料は前進しながら溶融されて均一に可塑化されます。
このプロセスは溶融粘度の管理が重要です。
適切な温度制御が必要であり、樹脂の種類や製品の要求特性によって異なる条件が設定されます。

射出と金型への注入

可塑化された材料は、設定された圧力下で金型へ高速で射出されます。
この段階では、スクリューが前進することで金型内のキャビティを満たします。
射出速度と圧力は、製品の寸法正確性や表面品質に大きな影響を及ぼします。

冷却と固化

注入された材料は金型内部で冷やされ、固化されて形状を得ます。
この冷却時間は、成形品の品質や生産効率に直接影響を与えるため、最適化が重要です。
特に、金型の設計や冷却システムの調整が関わります。

金型の開放と成形品の取り出し

成形品が所定の強度を持つまで冷却された後、金型は開かれ、製品は取り出されます。
この取り出し作業も自動化されている場合が多く、成形サイクルタイムの短縮に寄与しています。

成形品不良対策のポイント

プラスチック射出成形では、プロセス管理が不良品発生を防ぐための鍵となります。
以下に、よく見られる不良とその対策を挙げます。

フラッシュ（バリ）の発生

金型キャビティ部やパーティングラインに樹脂が漏れ出す現象です。
これは、射出圧力が高すぎる、または金型のクランプ力が不十分であることに起因します。
対策としては、射出条件の見直しや金型の締め付け力の調整が考えられます。

ヒケ（縮み）

成形品自体に見られるくぼみや縮みは、肉厚の変化や冷却不均一などが原因です。
これを防ぐためには、金型設計の段階でリブやボスの配置を最適化し、冷却回路の効果を最大限に活かすことが有効です。

ショートショット（成形品の充填不足）

これは、キャビティが完全に充填されず、成形品の一部が形成できない現象です。
材料の流動性不足や射出速度、圧力の設定ミスが原因です。
樹脂温度や圧力パラメータを見直し、流動性を改善することが効果的です。

変形、ひずみ

成形品が変形する理由には、製品形状の不均一や冷却プロセスの不均一があります。
金型内で均一な冷却を確保するために、冷却ラインの設計と使用条件を再評価することが重要です。

まとめ

プラスチック射出成形技術の効率的な活用は、単に機械操作に熟達することではなく、材料特性や成形条件を深く理解することにあります。
成形品の不良を最小化するためのプロセス管理と専門知識は、製造現場での円滑な運営に不可欠です。

特に、製造業の現場では業界の慣例やアナログな管理方法が今も根強く残っていますが、少しずつIT化や自動化が進んでおり、新しい技術の採用が求められています。
現場の皆様には、これらの基礎知識をもとに、より高品質な製品を提供できる技術者としてのスキルを磨いていただきたいと考えます。