プラスチックフォークの反りを防ぐ金型冷却と収縮制御法

はじめに：プラスチック製品と品質トラブルの最前線

プラスチック製品は日常のあらゆる場所に存在し、特にフォークやスプーンなどのカトラリーは大量生産されています。

こうした製品の現場では「反り（そり）」と呼ばれる変形トラブルが絶えない課題です。

特に大手メーカーや下請け工場では、わずかな反りによって製品の品質クレームにつながり、時には全数再検査や納品不可といった事態にも発展します。

この記事では、20年以上にわたる現場視点で、プラスチックフォークの反りを防ぐための金型冷却や樹脂収縮制御の実践ノウハウを解説します。

また、アナログからの脱却が遅れがちな製造現場において、どのように最新の工程改善に取り組めるかというヒントも共有します。

プラスチックフォークの反り――なぜ発生するのか？

原因1：樹脂の不均一な冷却

プラスチック成形は「熱をかけて溶かして」「金型に流し込み」「冷やして固める」ことで完成します。

フォークのような薄肉で繊細な形状製品は、特に冷却のムラや速度差が反りにつながりやすいです。

一部が急冷されて一部が緩やかに冷えると、冷えた部分は早く固化し、遅れた部分はさらに収縮を続けます。

この収縮のアンバランスが“反り”の主犯です。

原因2：樹脂の結晶化・異方性

フォークに多用されるPP（ポリプロピレン）などは結晶性樹脂です。

流動方向と垂直方向で分子の並び方に差（異方性）が発生しやすく、冷却時の結晶化速度もばらつきます。

こうした放置できない材料特性も、反りを生みやすい背景と言えます。

原因3：金型設計のクセと限界

金型に刻んだゲート位置や冷却回路の設置ルートによっても、どうしても冷却効率にムラが出ます。

さらに、薄肉製品では金型の一部がすぐ冷える一方、根元やヒンジ周りの厚み部分は熱が残りやすい。

段階的な肉厚変化や三次元構造の積み重なりが、理想的な冷却を妨げ、“思い通りの製品形状”から遠ざけます。

現場で実践する「金型冷却」と「収縮制御」

最新鋭設備か？汎用機か？　工場の現実

ネットや展示会で紹介される「高効率冷却回路」「温度可変金型」など、最新技術は確かに魅力的です。

しかし、昭和・平成時代に導入した普通の成形機・金型を使いまわす工場が多いのも現実です。

現場では「理論通りにはいかない、けれど工夫はできる」という意識が重要です。

金型冷却のポイント

1. できるだけ均一な冷却を
細かく見ると、金型の冷却水路が詰まっていたり、配管中での温度上昇・配管摩耗も発生しています。

・冷却水路の定期洗浄をルーチンに組み込む。
・サーモカメラやデジタル温度計で型温チェックを必ず実施。
・流水温度を10度単位で制御し、最適値をトライアンドエラーで探る。

長年運用している金型ほど清掃記録や補修歴が曖昧になりがちです。

メンテナンス記録を可視化し、異常時には過去の設定履歴からすぐ対応できる仕組み作りが大切です。

2. ゲート設計・排気対策を改良
バイヤー、サプライヤーともについ見落としがちですが、「樹脂の通り道（ゲート）」の設計は命綱です。

ゲート位置を変えられない場合でも、エジェクターピンやベントの調整で樹脂の流れをコントロールできます。

これにより金型内部での樹脂圧力を均一化し、冷却の前提となる固化状態を安定化させます。

成形条件で「収縮」と「反り」を抑える

・射出・保圧・冷却の時間配分最適化
フォークのような樹脂製品は「射出」→「保圧」→「冷却」と段階的に圧力・温度を制御します。

一括りに「冷やす」だけでなく、
「樹脂の溶融温度」「型内圧」「保圧終了タイミング」を見直すことで反りを大きく減らせます。

・充填圧と保圧の管理
過剰な射出圧では樹脂がゲートから逆流するケースも増え、パーツごとに収縮バラつきも発生します。

「充填圧をやや下げ、保圧をやや高めに」。
こうした微調整と、ロットごとの材質差を加味した現場カイゼンが積み重なります。

・離型剤の使いすぎに注意
滑りをよくする離型剤ですが、多用は収縮差の元になります。

現場のクセで「とりあえずスプレーしておく」といった対応も見直しましょう。

昭和のアナログ現場でもできる「一歩先の管理」

データ・数値の共有が現場を変える

近年はIoTやデジタル管理が叫ばれていますが、古い工場では「紙とペン」が依然主流です。

やみくもにシステム導入を目指すよりも、現場リーダーから「温度・時間・圧力」を“記録し続ける”文化を根付かせましょう。

・異常発生時には即休止→目視点検→パラメータ確認。
・良品条件・NG品条件を表にして休憩所に貼る。
・簡単な表計算ツールに打ち込んで、週1回だけでも部門で共有。

これだけでも翌月、翌年の改善サイクルが劇的に変わります。

バイヤー・サプライヤーの本音と現実

バイヤーは「最安値・短納期・不良ゼロ」など高い要求を掲げますが、現場の実態を完全に把握していないことも多いです。

生産側（サプライヤー）は「今さら現場改善は難しい」と感じながらも、「ヒューマンエラーやムリ・ムラ」を減らす工夫を模索しています。

日常的な金型メンテや、設定条件の見える化は、どちらにもメリットをもたらすアクションです。

ぜひ月1回でもオンライン/オフラインの現場見学の機会を設け、「どこで・どうやって」反りを減らしているか直接見て・伝えてください。

現場⇔購買のギャップを埋める小さな一歩が、業界全体の底上げにつながります。

未来を切り拓く：現場発、製造業の底力

プラスチックフォークの反り対策は「金型冷却」と「収縮制御」の徹底が基本です。

最新設備を導入できなくても、ベテランが蓄積したメンテナンスの知恵や、工程条件の数値管理の継続、現場と購買の垣根を低くする行動が大きな武器となります。

昭和・平成・令和――どの時代にも「ものづくりのプライド」や「技術の伝承」はなくてはならないものです。

この記事が、日々の工場改善や、現場とバイヤー・サプライヤーの連携に役立つことを願っています。

プラスチックフォークの“反り”のない未来を、一緒に目指しましょう。