プラスチック成形不良の発生メカニズムと対策技術

はじめに

プラスチック製品は私たちの生活に欠かせないものとなっていますが、生産工程においては様々な不良が発生することがあります。
不良品の発生はメーカーにとって大きなコストであり、製品の品質を確保するための対策が求められています。
この記事では、プラスチック成形不良の主な発生メカニズムと、それに対する効果的な対策技術について解説します。

プラスチック成形不良の発生メカニズム

プラスチック成形不良の発生には、材料、機械、プロセスの3つの要因が考えられます。

材料要因

材料は成形品の品質に直接影響を与えます。
材料の不純物や水分、粘度の変動などが不良の発生原因となります。
特に水分は、成形中に加熱されて蒸発し、製品に気泡を生じさせることがあります。

機械要因

機械の不具合は成形不良の一因です。
金型の摩耗や不適切な温度設定、射出速度の不安定さなどが影響します。
金型の冷却も重要で、均一でない冷却が応力を生み、製品の変形や収縮を引き起こします。

プロセス要因

プロセスにおいては、成形条件の設定が適切でない場合、不良が発生しやすくなります。
射出圧力や速度、時間、温度といった要素が、材料の流れや冷却挙動に影響を及ぼし、不良の原因となります。

プラスチック成形不良の種類

おもな不良の種類としては、短ショット、フラッシュ、バリ、気泡、シンクマーク、ウェルドラインなどがあります。

短ショット

短ショットは、キャビティ内に材料が十分に充填されず、製品の一部が欠けている現象です。
原因としては、材料不足や射出圧力の不足、流路の詰まりが考えられます。

フラッシュ

フラッシュは、金型の分割面から材料が漏れ出してできる薄い膜状のバリです。
金型の合わせ面の不良や射出圧力が過度になっていることが原因です。

バリ

バリは、製品のエッジに発生する不要な材料の突起です。
射出圧力や金型のクリアランスの管理不足が関係しています。

気泡

気泡は、成形品内に空気が封入される現象です。
材料の乾燥不足や射出速度の不適切さが主な原因です。

シンクマーク

シンクマークは、製品表面にくぼみが生じる不良です。
厚肉部分の変形や隣接する部位の冷却速度の違いが原因です。

ウェルドライン

ウェルドラインは、二つの樹脂流が一つに合流する際に生じる線上の痕です。
材料の温度や流れ方向の設定が不適切であることが原因です。

プラスチック成形不良の対策技術

プラスチック成形において不良を最小限に抑えるための技術や手法を紹介します。

材料管理の徹底

材料の適切な選定と保管が重要です。
材料の特性を理解し、不純物や水分を除去するための乾燥プロセスを徹底します。
射出成形に適した材料を選び、均一な品質を維持します。

金型のメンテナンスと設定最適化

金型の定期的なメンテナンスを行い、摩耗や損傷を防ぎます。
また、金型の設計時に適切なガス抜き孔の設置や冷却回路の配置を考慮します。
温度コントロールを最適化し、均一な冷却を実現します。

射出成形機の条件設定と管理

射出成形機の設定条件は慎重に調整します。
射出速度、圧力、時間、温度の各要素を最適化し、安定した射出を確保します。
変動を抑えるため、プロセスのモニタリングシステムを活用します。

シミュレーション技術の活用

CAE（計算機援用工学）を利用した射出成形シミュレーションにより、材料の流動解析や冷却シミュレーションを行います。
成形前に潜在的な不良発生リスクを予測し、設計段階での対策を講じます。

自動化と品質管理の強化

生産工程の自動化により、ばらつきのない品質を実現します。
センサー技術を活用し、リアルタイムでのプロセスモニタリングを行い、不良の早期発見と修正を図ります。
品質管理においては、統計的手法を活用し、データに基づく改善を進めます。

まとめ

プラスチック成形不良の発生は、多くの場合、材料、機械、プロセスの各要因が絡み合って起こります。
対策にはこれらの要因を個別に、かつ統合的に管理するアプローチが求められます。
材料管理や金型のメンテナンス、射出成形機の条件設定に加え、シミュレーション技術や自動化を取り入れることで品質を向上させることができます。
これにより不良品の発生を最小限にし、コスト削減と品質向上を実現することが可能です。
今後も製造現場での知識や技術を最大限に生かしつつ、業界の発展に貢献していきたいと考えます。