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エラストマーの流動性が低く充填不良が止まらない現場の悲鳴

エラストマーの製造現場では、材料の特徴によるトラブルが日常的に起こります。
特に流動性の低さが原因で起こる充填不良は、生産ラインの大きな課題となります。
この問題が起こる理由や現場の苦悩、さらに改善策について詳しく解説します。

エラストマーとは？特徴と用途

エラストマーの基礎知識

エラストマーは、ゴムのような弾性とプラスチックの加工性を併せ持つ高分子材料です。
代表的なものには、熱可塑性エラストマー（TPE）、シリコーンエラストマー、ポリウレタンエラストマーなどがあります。
耐久性や柔軟性、耐薬品性に優れていることから、自動車部品、医療機器、日用品、家電製品のグリップ部分など幅広い用途で採用されています。

エラストマーが選ばれる理由

エラストマー最大の特徴は、常温で加熱せずに柔らかく、力を加えても元の形に戻る復元力です。
加えて、コンパウンドや発泡などの工夫で幅広い硬さと弾力性が選べるため、さまざまな製品設計に柔軟に対応できる点が大きなメリットです。

流動性が低いと起こる充填不良とは

充填不良が与える生産現場への影響

エラストマーの成形には射出成形、押出成形、ブロー成形などが使われますが、どの製法でも「金型への樹脂の流れ」が重要です。
流動性が低いと、金型の細部にまで材料が行き渡らず、パーツの先端や薄肉部で成形不良（ショートショット）となる「充填不良」が多発します。
充填不良が起きると、不良品が増えたり、歩留まりが悪化し、無駄な材料ロスや工数増加へと繋がってしまいます。

充填不良の目視例と製品へのダメージ

充填不良が発生したエラストマー製品は、端面にヒケや穴ができる、小さなバリやピンホールが目立つ、形状が成形しきれていない、といった症状が出ます。
外観不良だけでなく、機能や強度不足が生じる場合もあり、最終製品として使えないケースも頻発します。

なぜエラストマーは流動性が低いのか？

分子構造が生み出す制約

エラストマーは高分子鎖が物理的・化学的に絡み合った独特の網目構造を持っています。
この「網目構造」により、高い弾性が実現される一方で、溶融時も分子同士が絡み合い、粘度が高くなりやすい特性があります。
結果、射出成形などで材料が金型内部をスムーズに流れにくくなります。

成形温度と加圧条件の影響

成形時の温度や圧力が適切でない場合、エラストマー樹脂の溶融粘度はさらに上がります。
特に分子量が高いグレードや、充填剤を多く配合した設計のものは、流動性が落ちやすくなります。
加えて、冷却が早すぎるとあっという間に固くなり、更なる充填不良を招きます。

現場でよくあるエラストマー充填不良の悲鳴

「どれだけ温度を上げてもダメ！」

現場では、まず「樹脂温度を上げる」ことで流動性を確保しようとします。
しかし、温度を上げすぎると材料が分解し、変色、臭気、機械への付着など逆効果になる場合も多いです。

「圧力をかけても金型が持ちこたえられない」

充填圧力を上げる方法もよく使われますが、金型の強度が不足していたり、ガス抜きが悪かったりすると金型トラブルやバリ発生につながることもあります。

「材料ロットごと性質が違いすぎて調整が追いつかない」

エラストマーはロットやメーカーによる微妙な性質の違いが大きく、成形条件をその都度最適化しないと安定生産が難しいという声もしばしば聞かれます。

エラストマーの流動性や充填不良を改善するポイント

原材料の選定と管理

流動性に優れたグレードや、加工性改良済みのコンパウンドを選ぶことが第一歩です。
また、保管中の乾燥管理やロット管理を徹底し、吸湿や劣化による粘度変化を防ぐことも重要です。

金型設計の見直し

ランナーやゲートサイズを適切に設計し、充填圧力が伝わりやすいレイアウトにします。
細かい部分や薄肉部の流路を太くしたり、ベント（ガス抜き）の見直しも有効です。

成形条件のチューニング

温度・圧力・速度・冷却時間などのパラメータを組み合わせて調整します。
材料メーカーや金型メーカーの技術サポートを借り、最適条件を導出することも検討しましょう。

可塑剤や補助剤の活用

一部の用途では、可塑剤や流動性改良剤を配合することで大幅に流動性が向上します。
ただし、可塑剤添加による強度や耐久性への影響があるため、配合量や選択には注意が必要です。

トラブルシュートの流れと目安

段階的な原因の切り分け

まず材料由来か、成形条件由来か、金型設計由来かを切り分けて対策を絞り込みます。
前任者や過去データと比較し、どの要因が影響しているかを探ります。

材料変更・グレード変更の検討

現場調整で改善が難しい場合は、流動性の高いエラストマーグレードや、より成形性の高い材料への切り替えも選択肢となります。
事前に成形シミュレーションを使い、充分な検証を進めることが重要です。

細かな条件出しと統計的管理

成形条件のパラメーターを一つずつ変えて、どの程度改善されるかデータを残すことが大切です。
シックスシグマなど品質管理手法を活用し、「なぜ不良が安定しないのか」を分析します。

現場の悲鳴を解消するために：今求められる技術と体制

技術者教育と製造現場の連携

エラストマー成形のノウハウは現場経験と理論の双方が求められます。
新しい材料や成形技術情報を素早く取り入れ、現場スタッフが実験・検証できる体制づくりが不可欠です。

サプライヤーとの協力体制

材料メーカー、金型メーカーと連携することで、設計段階から充填不良や流動性の問題を事前予測・回避できるようになるケースが増えています。
情報やサンプル提供、立ち会いサポートを活用し、現場の悩みに迅速にアプローチしましょう。

エラストマーの課題解決とこれから

エラストマーの流動性不足による充填不良は、現場の悲鳴が絶えない難題です。
しかし、材料技術・成形技術・設備改良・現場教育の工夫により、歩留まりの良い安定生産への道は必ず開けます。
今後も、現場の知恵とメーカーの技術サポートを融合させ、より一層の高品質化と生産革新を目指すことが求められています。