射出成形加工基本成形材料特性射出成形不良原因回避策事例

はじめに：射出成形の現場で求められる「真の材料理解」

製造業に従事されている皆さん、あるいはこれからバイヤーを目指す方やサプライヤーとして活躍している方々にとって、「射出成形」は馴染み深いキーワードだと思います。

しかし、その深さと難しさは決して一言では語り尽くせません。

現場では昭和時代から続くアナログなノウハウや勘が今もなお大きな力を持っていますが、その一方でデジタル化や自動化が進み、より一層材料特性や成形不良への理解が求められるようになっています。

本記事では、射出成形加工の基本成形材料特性、よく発生する成形不良の原因、そして現場で実践されている回避策や、その成功事例までを具体的にご紹介します。

調達・購買、生産管理、サプライヤー、バイヤー、すべての立場で役立つ“現場目線”の解像度高い情報をお届けします。

射出成形に使われる主要樹脂材料とその基礎特性

1. 汎用プラスチック

代表的なのは、ポリプロピレン（PP）、ポリエチレン（PE）、ポリスチレン（PS）、ABS樹脂などです。

これらは比較的安価で加工性が良いため多くの製品で活用されています。

PPは耐薬品性や耐衝撃性に優れ、PEは柔軟性と電気絶縁性、PSは透明性、ABSは堅牢性があります。

多くの現場ではこれらの物性を覚え込んでパーツ選定、金型設計まで行っています。

2. エンジニアリングプラスチック

ポリアミド（PA/ナイロン）, ポリカーボネート（PC）, ポリブチレンテレフタレート（PBT）などが該当します。

これらは耐熱性や強度、滑り性・耐摩耗性などに優れており、自動車部品や家電、精密機器部品などで活躍しています。

ナイロンは吸水性が高く、ガラス繊維強化で機械強度を大幅に高めることも可能です。

PCは透明性と耐衝撃性のバランスが絶妙です。

3. スーパーエンプラ

ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリサルフォン（PSU）など高機能樹脂も増えています。

耐熱・耐薬品性や機械的強度に優れるため、航空宇宙、医療分野でも使用が拡大しています。

導入コストや成形条件の難しさがハードルですが、設計や原価低減の現場では冒険する価値があります。

材料ごとに違う射出成形加工性とその管理ポイント

射出成形は「樹脂を溶かして、型に入れて固める」という単純な工程ですが、材料ごとに管理すべきポイントが異なります。

昭和の現場でも「この材料で溶け込み悪いな」「バリが出るな」といった“感覚値”が重宝されますが、デジタル時代の現場ではこれを“理論値”や“データ”で捉えてこそ、調達購買や生産管理と歩調を合わせた効率運営が実現できます。

樹脂の乾燥管理

吸湿しやすい材料（PA、PC等）は、成形前の乾燥が重要です。

乾燥不足による不良（シルバーストリーク、気泡）は現場損失や歩留まり悪化につながります。

在庫管理・現場管理でも「乾燥条件表」を作り、トラブルの芽を現場レベルで摘み取る運用が成果に結びつきます。

温度・圧力設定の最適化

材料ごとに最適な樹脂温度、型温、射出圧力、保圧時間などが存在します。

たとえば、ポリプロピレンはオーバーパックでバリが出やすい一方、ABSでは低い射出圧だと溶着不良やウェルドラインが発生します。

組み立て担当も巻き込んで「どこでどんなトラブルが起きているか」横断的データを取れば、工程改善へつなげることができます。

金型設計・冷却効率の違い

樹脂ごとに流動性や収縮率が違うため、金型のゲート位置・冷却回路・エジェクタ構造などを柔軟化できるかが現場力の差になります。

昭和的設計の場合、設計部門と加工現場が「阿吽の呼吸」で乗り切るケースもありましたが、今はDX化でシミュレーションと現場検証のPDCAを高速化することで歩留まり改善とコスト低減が同時に狙えます。

射出成形で発生しやすい主な不良とその原因

どんなに設備が進化しても、不良ゼロはありません。

現場目線で頻出する射出成形不良と、具体的な原因・発生メカニズムを棚卸しします。

1. バリ（フラッシング）

金型の合わせ面から樹脂が漏れ出る現象です。

原因は主に射出圧力・型締め不足・金型摩耗・設計不良です。

特に金型寿命末期や金型温度過多時に多発しがちなので、成形条件＆金型保守管理がカギになります。

2. シルバーストリーク

ビジブルな銀色のスジが製品表面に現れる現象です。

乾燥不足や加熱しすぎで樹脂に気体（空気・水分）が溶け込み、成形時にはじけて筋状になることが原因です。

PA・PC等の吸湿性樹脂でよく見られます。

3. ウェルドライン（溶着不良）

2つ以上の樹脂流が合流して縫い目のような弱点になる現象です。

ゲート配置や流動比率、素材流動性の不足が主因です。

強度不足や外観NGにつながるため、設計段階から多角的なシミュレーションが重要です。

4. ボイド・気泡

成形品内部・表面に空洞や泡ができる不良です。

主に樹脂温度・射出速度が速すぎる、保圧不足、設計要件からの逸脱に起因します。

金型冷却不良、必要以上の肉厚部にも注意が必要です。

5. 焼け・変色（バーンマーク）

空気溜まり部分などで樹脂が過熱され一部が焦げたり変色する現象です。

ガス抜き不良・排気不良・射出速度不適・材料劣化などが主因になります。

コンプレッサーブロー管理や、金型排気孔の設計・清掃も効果的です。

射出成形不良を未然に回避するための現場発想・実践策

一つひとつの現場で、どのような取り組みをしているのか、具体事例で深掘りします。

1. NA（ノンアローアンス）管理基準の導入

昭和型の「つかいまわし」管理から一歩進み、材料ロット・乾燥時間・成形ロット別の「NA基準（許容範囲外は全数再検査）」を設定。

現場監督・購買担当も巻き込んで、材料受け入れから成形終了までトレーサビリティを徹底しています。

2. 金型段取り替えの標準化

金型の取り付け、冷却、洗浄、立ち上げ条件など、全体工程を標準化します。

昭和型現場では“ベテラン依存”が多いですが、段取りシートや動画マニュアルを導入し、誰でも再現できるフロントローディング管理に移行して品質水平化を図っています。

3. 射出成形条件設定の自動化・デジタル化

近年では射出成形機のIoTシステムにより、「射出圧・温度・タイム」の最適条件を自動記録・追従できる仕組みがあります。

現場での小さなミス、ヒューマンエラーを未然に防ぎながら、バリ・気泡・寸法不良などの検出アラームも活用しています。

4. 品質異常の早期抽出と現場主導のカイゼン活動

不良サンプルや異常検体の外観・寸法データをデータベース化、再発防止のため毎朝５分の“現場カイゼンミーティング”で気づきや提案を共有。

購買やバイヤーにもフィードバックし、材料選定やロット管理の段階で“しくみ”で品質確保できる体勢を維持しています。

調達購買・バイヤー・サプライヤーの立場から見た射出成形現場の課題と提案

現場力向上のためには調達購買やサプライヤーの存在が不可欠です。

では「バイヤーは、現場の何を知るべきか」「サプライヤーは、どんな提案をすればウケるのか」を整理します。

材料グレード選定の根拠明示

最近では単に「安いから」「納期が早いから」という理由で材料を調達するのはリスクが大きいです。

物性データシートや加工実績はもちろん、どの不良がどんな条件で起こりやすいかまで一緒にディスカッションできるかが、バイヤーやサプライヤーの新しい価値になります。

ロット管理・切り替え時のリスク可視化

ロット切り替えごとの特性値ばらつきを共有し、不具合の予兆を現場とバイヤーが“共通言語”で認識できる体制作りが重要です。

情報開示の信頼関係こそが、歩留まり向上と「不良ゼロ切れ目ない生産」のカギです。

データを活用した品質改善への参加

成形不良データの可視化とフィードバック会議にサプライヤーやバイヤーも参加することで、現場の気づきを横展開できます。

例えば「このロットのPP材は乾燥不良が多かった」という話題を“属人的ノウハウ”から“全社横断ナレッジ”に転換することが、次世代の競争力に直結します。

まとめ：射出成形現場の新しい地平線を開拓するために

昭和の知恵やアナログ現場力は今も大きな財産です。

しかしこれからは、現場力とデータ・理論を融合し、あらゆる立場の人が「自分ゴト」で課題を共有・解決に動くことが求められています。

どの材料をどう使い、どんな不良リスクが潜んでいるのか。

現場と購買・サプライヤー・バイヤーそれぞれが深く考え、現場での知見とデータを融合する。

その積み重ねが、射出成形現場の歩留まりとコスト競争力を高め、日本のものづくりの未来を切り拓く原動力になります。

その一歩は、目の前の成形条件の見直しや、品質不良の「なぜ？」を深堀りすることから始まります。

今日からできる実践を、一緒に進めていきましょう。