射出成形のトラブルの主な種類と要因

射出成形におけるトラブルの概要

射出成形はプラスチック製品を大量に生産するための効率的なプロセスですが、その特有のプロセスにより多くのトラブルが発生する可能性があります。
トラブルが発生すると、品質の低下や生産効率の低下を招き、コスト増加につながります。
この記事では、射出成形における主なトラブルの種類とその要因について詳しく解説していきます。

代表的なトラブルの種類

射出成形におけるトラブルは、製品の見栄えや強度、寸法精度に影響を与えるものが多いです。
以下に主なトラブルを挙げ、その特徴を説明します。

1. 縮み

縮みは、射出成形品が成形後に冷却される際、予期しない形状変化や寸法変化が発生する現象です。
これは材料固有の収縮性や冷却速度、型温度の均一性などに左右されます。

2. ひけ

ひけは、製品内部に発生する空洞のことで、見た目が悪化し、場合によっては強度低下を招きます。
主に厚みが不均一な部分や冷却が十分に行われていない領域で発生します。

3. ウェルドライン

ウェルドラインは、射出された樹脂が金型内で合流するときにできる線状の跡で、製品の見栄えを損なうだけでなく、強度の低下をもたらすこともあります。
材料の流動性、金型の設計、射出速度が大きく影響します。

4. 焼けや黄変

射出成形時の焼けや黄変は、温度が適切に管理されていない、あるいは滞留樹脂が発生している場合に起こりやすいです。
これにより材料が分解し、最終製品が変色することがあります。

5. バリ

バリは製品の成形時にできる不要な突起で、生産コストの増加や後工程の手間を増やす要因となります。
金型合わせの不良や射出圧力の過剰が主な原因です。

6. ショートショット

ショートショットは、材料が金型内で完全に充填されず、製品が不完全になるトラブルです。
材料の流動性不足、射出速度の不適切さ、金型設計が関与します。

トラブルの要因と対策

上記のトラブルにはそれぞれ特有の要因が存在し、それに応じた解決策を講じることが重要です。

1. 材料選定と管理

材料の適切な選定と管理は、トラブルの根本的な防止策です。
材料の特性に応じた成形条件（温度、速度、冷却時間）を設定することが重要です。

2. 金型設計の最適化

金型の形状やゲートの配置、冷却チャンネルの設計は、射出成形の結果に大きく影響します。
適切な設計により、流動性の改善や冷却時間の短縮が可能となります。

3. プロセスパラメータの設定

射出速度、圧力、保持時間、冷却時間といったプロセスパラメータは、トラブル防止のために最適化が必要です。
実験と測定によってパラメータを調整し、品質向上を図ります。

4. 定期的な保守と点検

金型や射出成形機の定期的な保守と点検は、経年劣化を防ぎ、突発的な故障のリスクを低減します。
特に金型のあたり面やランナーチャンネルの清掃は重要です。

アナログ業界におけるデジタル化の役割

製造業界、とりわけ射出成形を含むプラスチック製品製造分野では、依然としてアナログ的な管理方式が多く用いられています。
しかし、デジタル技術を活用することでトラブル防止や品質向上が期待されます。

1. IoTとデータ管理

IoTセンサーを用いることで、リアルタイムのデータ収集と解析が可能です。
設備の稼働状況やプロセスパラメータを継続的に監視し、異常を早期に検知します。

2. シミュレーション技術の活用

CAEソフトウェアを用いたシミュレーションにより、成形過程を事前に解析します。
これにより、最適なプロセス条件を導き出し、トラブルを未然に防止することが可能です。

まとめ

射出成形におけるトラブルは、多くの要因が絡み合って発生することが多く、それに適切に対応するためには、材料、金型設計、プロセス制御、保守管理、デジタル技術の活用が求められます。
製造現場では、古き慣行を見直し、新しい技術を取り入れることで、品質向上とコスト削減を図ることができます。
射出成形のトラブルを効果的に管理することで、製造業の競争力を高め、さらなる発展を遂げることができるでしょう。