プラスチック射出成形の基礎と成形不良対策および成形品設計への活かし方

プラスチック射出成形の基礎

プラスチック射出成形は、プラスチック加工の中で最も広く使用される方法の一つです。
このプロセスは、熱可塑性樹脂を主に使用し、溶融したプラスチックを金型に射出し、成形品を形成します。

射出成形機は大別すると、油圧式、全電動式、ハイブリッド式の3種類があり、成形品の種類や生産量に応じた適切な機種を選定します。

プラスチック射出成形のメリットはその生産性の高さです。
大量生産が可能であり、成形品の形状自由度も高いです。
また、複雑な形状を持つ製品も精密に造形できます。

ただし、材料の選定や、金型の設計、成形条件の管理が適切でないと、品質の低い成形品が生産される可能性もあります。

成形不良の種類と原因

射出成形における不良品は、一般的に以下のような形で現れます。

ショートショット

ショートショットとは、プラスチックが金型内に充填しきれていない状態で、部分的に素材が足りなくなる現象です。
主な原因は、射出圧力不足や不適切な温度設定、不十分な材料流動性が挙げられます。

フラッシュ（バリ）

フラッシュは、樹脂が金型合わせ面から漏れ出る現象のことです。
これは金型の摩耗や締め付け力不足、過剰な射出圧力によるものです。

ウェルドライン

ウェルドラインは、溶融樹脂が金型内で交差した部分にできる線状の痕跡です。
この現象は材料温度が低かったり、射出速度が不足する場合に起こります。

シンクマーク（沈み痕）

シンクマークは、材料が収縮する際に表面が沈み込んでしまう現象です。
主な原因は材料収縮や冷却不良、金型の設計ミスです。

成形不良の対策

成形不良を防ぐためには、原因に対する適切な対策が求められます。

ショートショットへの対策

ショートショットを防ぐには、射出圧力を増大したり、材料温度を上げて流動性を向上させる必要があります。
また、金型の複雑な形状が原因の場合は、デザインの見直しが必要です。

フラッシュへの対策

フラッシュを防ぐためには、金型合わせ面のチェックや、合わせ面の精度向上が求められます。
また、適切な射出圧力の設定も重要です。

ウェルドラインへの対策

ウェルドラインの発生を抑えるには、材料温度の適正化や射出速度の向上が効果的です。
さらに、材料自体の性能特性を考慮することも重要です。

シンクマークへの対策

シンクマークは、冷却の速度を均一にすることで解決できます。
また、金型設計の改善や材料の選定も考慮が必要です。

成形品設計への活かし方

プラスチック射出成形の技術向上は、製品設計の精度を高め、機能性を最大限に引き出すことが可能です。

材料選定の重要性

成形品の性能は使用する材料に依存します。
耐熱性、耐薬品性、強度、費用など多くの要素を考慮して、適切な樹脂を選びます。

金型設計の工夫

金型設計は、成形品の品質に直接影響します。
流路、ゲート、冷却回路等を最適化し、効率的で均一な成形を目指します。

プロトタイプの活用

試作品（プロトタイプ）を作成し、物理的な特性や組立て段階での問題点を事前に確認することが大切です。
これにより、設計段階での不具合を早期に発見できます。

まとめ

プラスチック射出成形は、効率的な生産が可能ですが、材料選定や成形条件の管理が品質に大きな影響を与えます。
成形不良を防ぐためには原因をしっかり理解し、適切な対策を講じることが必要です。
また、成形品設計においては、材料選定、金型設計の工夫、プロトタイプの活用が成功への鍵となります。

製造業における競争力を高めるためには、技術と知識の絶え間ない向上が不可欠です。
現場の経験を活かし、新たな可能性を切り開く姿勢を持ち続けましょう。