ショートショット

成形品の一部が欠けてしまう、樹脂が充填しきっていない現象です。組み込み部品であったとしても求められる特性が出せず、また寸法外れとなります。外装部品であれば外観不良となります。

ショートショットの原因

  1. 流動している樹脂の固化
    • 流路の流動抵抗
    • 樹脂の粘度による流動抵抗
    • 樹脂流動時の固化による抵抗
  2. ガス(エアートラップ)
    • エア・ガス抜き不足
    • 製品形状による充填末端のエア囲い込み
  3. 異物によるつまり
  4. リブ形状ショートショット

対策①流動している樹脂の固化

射出された樹脂が製品に充填しきるまでに、スプルーやランナー、製品部を流れていきます。その間に金型に接触している外周部から冷却されていき、スキン層を形成しながら固化していきます。いかに固化するスピードよりも速く製品を充填させるかが対策の肝になってきます。
流路の流動抵抗:ランナーが長すぎたり細すぎたり、ゲートが小さすぎる場合流れる樹脂に対する抵抗が大きく充填しきらないことがあります。
樹脂の粘度による流動抵抗:成形材料毎に粘度が異なります。材料選定時に樹脂の流れやすさMFR(メルトフローレート)を確認し、製品設計、金型設計に反映させる必要があります。
流動時の固化による抵抗:製品形状が長かったり薄肉であったりすると充填するより早く固化してしまいます。射出速度を速めたり、金型温度を上げる、ゲート点数を増やすなどの対策が考えられます。

  1. 成形条件での対策
    • 射出圧力を高くする
    • 射出速度を速くする
    • 樹脂温度上げる
    • 金型温度を上げる
  2. 金型での対策
    • ランナーを広げ流路を確保する
    • スプルーを太くする
    • コールドスラグウェルを広げる
    • ゲート点数を増やして流動距離を短くする
    • ゲート位置を移動させる
  3. 製品設計での対策
    • 製品の肉厚を厚くする

対策②ガス(エアートラップ)

空気やガスが逃げない形状の場合、射出された樹脂によって行き場を失い圧縮され、ガスショートやガスやけを起こしてしまう。成形条件で直らない場合はエアーベントやダミーピン、入れ子割りなどの金型による対策方法が効果的です。

  • 成形条件での対策
    • 射出速度を遅くする
    • 樹脂の温度下げる
    • 金型温度を下げる
    • 型締め力を下げる
  • 金型での対策
    • エアーベントを切り、ガスの抜け場を確保する
    • エジェクターピン、ダミーピンを追加し、隙間からガスの抜け場を確保する
    • 入れ子を分割して隙間からガスの抜け場を確保する
    • ゲート位置を変更する
  • 製品設計での対策
    • ガスだまりができない製品形状を検討する

インサートブロックやダミーピンなどのガス抜き機構は必ずしも金型外部までつなぐ必要はありません。空気やガスは圧縮されて収まることができますので一時的に逃げられる空間があれば大丈夫です。さらに製品離型時にはその圧縮された空気が解放されるときに製品を押し出す効果もいくらか期待できます。

対策③異物によるつまり

ペレットや溶融した樹脂にごみや炭化物などが混じった場合も、それらが狭い場所に詰まってしまいショートとなります。

  1. 成形条件での対策
  2. 金型での対策
    • ランナーを広げ流路を確保する
    • コールドスラグウェルを設ける
    • ゲートを広げる
  3. 製品設計での対策
    • 再生材を不使用とする
    • 炭化が起こりにくい成形材料を選定する

対策④リブ形状ショートショット

リブ形状になっている製品は条件が複雑に絡んでいるので、現在の成形条件でうまくいかないようでしたら反対の条件を試すなどの工夫が必要です。

  1. 成形条件での対策
    • 圧力を上げる⇔下げる
    • 速度を上げる⇔下げる
  2. 金型での対策
    • インナーロックブロック、ダミーピンのガス抜き機構を加える
    • ゲート位置を変更し樹脂の流れる方向を変える
  3. 製品設計での対策
    • リブ周囲の形状の見直し

バリ

樹脂が金型へ流し込まれた時にキャビティ内からあふれ、主にパーティングライン(分割線)からはみ出してしまったもの。射出圧力が高い、射出速度が速い、樹脂温度が高い、型締め力が不足している、樹脂量が多いなど、ショートショットと反対の条件で起きることが多いです。

バリの原因

  1. 型締め圧力が射出圧力より低い
  2. 金型の合わせ問題
  3. 樹脂温度が低いときのバリ

対策①型締め圧力が射出圧力より低い

型締め圧力が弱いと射出圧力によって金型が開こうとする力のほうが強くなり、溶融樹脂が本来金型の入るべきではないところに差し込んでしまいます。
基本的に溶融樹脂の圧力(MPa) × 投影面積(㎠) ≦ 型締め力(MPa) であればバリは発生しません。
樹脂毎に樹脂の圧力が変わってきます。

  1. 成形条件での対策
    • 射出圧力を適正にする
    • 射出速度を落とす
    • 型締め力を増やす
    • 材料供給量を調整する
    • 樹脂の温度を下げる
  2. 金型での対策
    • パーティングラインの隙間を調整する
    • バリ部に肉盛りを施す
  3. 製品設計での対策
    • 材料を流動性の低いものに変更する

対策②金型の合わせの問題

成形条件が適正であっても、元となる金型に不具合があればよい製品をつくることは不可能です。まず型締め方向にバリが発生している場合にはダイヤルゲージを使用し開き具合を確認します。金型が開いていないにも関わらず、バリが発生している場合であれば、可動側と固定側の合わせとなっているパーティングを厳密に合わせていく必要があります。
金型を積み直したり、金型のプレートの間にある異物を取り除くことによって改善することもあります。

  1. 成形条件での対策
    • パーティングラインに製品の挟み込みが無いか確認、除去する
    • 金型の積み直し
    • 強すぎる型締め力を落として金型の変形を抑える
    • バリ癖が起きないよう成形する
  2. 金型での対策
    • パーティングラインの隙間を調整する
    • バリ部の肉盛り
  3. 製品設計での対策

対策③樹脂温度が低いときのバリ

一般的にバリは樹脂温度が高いと溶融樹脂が流れやすく発生しやすいと言われています。ただし例外的に樹脂の温度を上げることにより粘度を下げ、逆に圧力などのほかの条件を下げることによってバリを抑えることができる場合があります。

  1. 成形条件での対策
    • 樹脂温度を上げる
    • 保圧を下げる
  2. 金型での対策
  3. 製品設計での対策

ヒケとボイド

ヒケもボイドも成形品が不均一に収縮することによって発生します。表面に現れたものがヒケ、内部に現れたものがボイドとなっています。成形条件の圧力を高くすると良くなる方向ではありますが、ゼロにすることは難しいです。収縮が均一となるように成形品の肉厚をある程度一定とする製品設計が必要です。ただ製品の使用上で問題が無ければヒケやボイドを不良とみなさない場合もあります。
ボイドとは日本語で空隙(くうげき)、すきまのことです。

ヒケとボイドの原因

  1. 樹脂の収縮

対策①樹脂の収縮

  1. 成形条件での対策
    • 保圧を高くする
    • 材料供給量を増やす
    • 金型温度を適切にする
    • 樹脂温度、金型温度を下げる、冷却時間を延ばす
  2. 金型での対策
    • ゲート、スプルー、ランナーを広げる
    • ゲート位置の変更
  3. 製品設計での対策
    • 製品肉厚の均一化させる
    • 収縮の小さい樹脂を選定する

そり(反り、ソリ)

成形品が変形し曲がったりねじれてしまう現象のこと。外観不良となってしまい、寸法精度が満たせず、組立に支障をきたしてしまうなどの恐れがあります。そりの内的要因としては内部応力による樹脂の収縮の差によるところが大きく、温度と圧力のギャップよるものと異方性収縮に分けられます。製品設計が大きく影響してきます。
成形後の外的要因によっても引き起こされるので不良発生時には問題を切り分けをし、突き止める必要があります。

そりの原因

  1. 樹脂の収縮(温度、圧力)
  2. 異方性収縮
  3. 外的要因

対策①樹脂の収縮(温度、圧力)

キャビティ内の温度や圧力の差によってそりが発生します。製品が薄肉であればすぐに冷えるため収縮は小さいですが、厚肉部は冷え切っておらず収縮が大きくなります。

  1. 成形条件での対策
    • 射出速度を上げる
    • 保圧時間を延ばす
    • 冷却時間を延ばす
    • 樹脂温度を見直す(下げる、上げる)
  2. 金型での対策
    • ゲート、スプルー、ランナーを広げる
    • 冷却管の配置を見直す
    • ゲート位置の変更
  3. 製品設計での対策
    • 製品肉厚を均一化させる
    • 収縮の小さい樹脂を選定する

対策②異方性収縮

繊維が含まれている樹脂においてはキャビティ内に射出された樹脂の流れる方向によって収縮がおこり、それによってそり変形が発生します。繊維が流れている方向と同じ水平方向では収縮は小さいですが、垂直方向の収縮は大きくなります。

  1. 成形条件での対策
    • 射出速度の変更
  2. 金型での対策
    • ゲート位置の変更
    • ゲート点数の追加
  3. 製品設計での対策
    • 収縮の小さい樹脂を選定する

対策③外的要因

キャビティ内以外の要因によってもそりは発生します。例えば離型がスムーズにできず無理な力が加わることにより変形が生じますので、その場合は離型改善のため離型剤を塗布したり、製品突き出し条件を見直すなどで改善が見込めます。加えて成形品を取り出した後の保管状態において、圧力や熱がかかることでも変形を引き起こすため要注意です。

  1. 成形条件での対策
    • 製品突き出し条件の適正化
    • 型開きを遅くする
  2. 金型での対策
    • 離型を改善
  3. 製品設計での対策
    • エジェクターピンの位置や径の検討
  4. その他
    • 製品の保管環境の見直し

銀条(シルバー、シルバーストリーク)

銀条(ぎんじょう)はシルバーやシルバーストリーク(silver streak)と呼ばれ、成形品の表面に銀色の筋が発生する現象です。基本的な原因は空気や水蒸気、樹脂からのガスなどがキャビティ壁との間で引きずられて出来ます。
主な原因としては材料の乾燥不足によって水分が空気となるもので、パージをするとわかります。
他にはスクリューでの空気の巻き込み、金型形状が由来の不良があります。

銀条(シルバーストリーク)の原因

  1. 空気、ガスの巻き込み

対策①空気、ガスの巻き込み

材料が銀条に対して大きなウエイトを占めますので、乾燥とサイクルの見直しをかけます。次にスクリューへの巻き込み、ボスやリブなどの形状由来の巻き込みに対して対策をしていきます。

  1. 成形条件での対策
    • 材料の乾燥時間、温度を最適化する
    • 樹脂温度を下げる
    • サイクルの短縮
    • 射出速度を落とす
    • 型温を上げる
    • 背圧をかけてスクリューへの空気の巻き込みを防ぐ
  2. 金型での対策
    • ガス抜き機構を設ける
    • ゲート位置を変更する
    • ゲート径、ランナー、スプルーを大きくする
  3. 製品設計での対策
    • キャビティ内で空気を巻き込みづらい製品設計

ウエルドライン

射出された溶融樹脂が分岐し、キャビティ内で再度合流するときにその融合部分が線となって表面に現れるもの。融合するときに樹脂や金型の温度が低い場合に起きやすいです。
目に映る部分では外観不良となり、そのウエルドライン部分の強度は他と比べて落ちるので圧力がかかるような箇所には現れないように工夫することが重要になってきます。ただウエルドラインがあるからといっても必ずしも修正が必要というわけではありません。

ウエルドラインの原因

  1. 融合時の樹脂温度の低下
  2. 形状由来のウエルドライン

対策①融合時の樹脂温度の低下

キャビティ内で合流した樹脂の温度を上げる対策が主となります。ガスが発生しないよう樹脂の温度と金型温度を上げ、温度を下げないランナー構造にしていき、早く樹脂が合流するようにします。
また樹脂がぶつかるときに正面からだとラインが強く出ますが、角度があると消えていくパターンもあるため流れ方を調整することも案の一つとなります。

  1. 成形条件での対策
    • 射出圧力を増やし速度を上げる
    • 金型温度を上げる
  2. 金型での対策
    • 空気抜き機構を十分にする
    • ゲート位置を変更する
    • ゲート径、ランナー、スプルーを調整する
    • コールドスラグウェルで冷えた樹脂を排除する
  3. 製品設計での対策
    • 成形品の肉厚を調整する
    • バルブゲートでタイミングを変える

対策②形状由来のウエルドライン

成形品の形状や使用する樹脂によってはウエルドラインが避けられないことのほうが多いです。その中でどのようにして解決していくかが成形メーカーの腕の見せ所、ノウハウになってきます。
その一例です。

  1. 成形条件での対策
    • 射出速度や圧力切り替えの調整
    • ウエルドライン付近の温度を上げる
  2. 金型での対策
    • ゲート方式、位置を変更する
    • 金型表面を加工し樹脂の流れる速度を変える
    • ゲート径、ランナー、スプルーを調整する
  3. 製品設計での対策
    • シボ面にするなどラインが目立たない設計にする

フローマーク

キャビティ内を流れる樹脂がめくれや振動などを起こしながら流動した跡が模様となって成形品の表面に現れた状態です。間隔の短い波場や広い縞状のものなどがあります。短い間隔のものは樹脂の速度を速くすることで改善効果が大きいです。広いものは樹脂温度を高くしスムーズな流動をさせることによって改善が見込めますが、材料の特性によるところも大きいです。
英語ではフローライン(flow line)、タイガーストライプ(Tiger stripes)、ゼブラマーク(Zebra mark)などと呼ばれます。

フローマークの原因

  1. 樹脂の流動性が低い

対策①樹脂の流動性が低い

ゲートから流れこんだ樹脂がキャビティ内に充填するまでの流動性を上げることが対策となります。

  1. 成形条件での対策
    • 樹脂温度を上げる
    • 射出速度を上げる
    • 射出保持圧力を高くする
    • 保圧時間を長くする
    • 型温を上げる
  2. 金型での対策
    • ゲート位置を変える
    • ゲート径を適切な大きさにする
  3. 製品設計での対策
    • 流動性の適切な材料を選定する