射出成形金型における不良「反り」の原因と対策方法
射出成形は、プラスチック製品を大量生産する上で欠かせない製造方法です。
しかし、この工程では様々な成形不良が発生する可能性があり、その中でも一つが「反り」です。
本記事では、射出成形における反りの原因、そして予防策について詳しく解説します。
射出成形における反りとは
射出成形における反りとは、金型内では正確な形状だった成形品が、取り出し後に変形してしまう現象を指します。
この現象は「曲がり」や「ねじれ」とも呼ばれ、製品の品質に大きな影響を与えます。
反りが発生すると、下記のような問題に繋がります。
・製品の外観品質の低下
・組立時の相手部品との干渉
・部品間の隙間発生
・製品の耐久性低下
・追加工程の増加による生産効率の悪化
これらの問題は、製品の機能や信頼性に直接影響を与えるため、反りの発生を防ぐことは射出成形において非常に重要です。
反りが発生する原因
射出成形において反りが発生する原因として、以下の原因が挙げられます。
⓵冷却不足
成型品の冷却不足が反りの原因として一番多いです。
金型は使用しているうちに、冷却回路に汚れが蓄積し冷却機能が低下していきます。
そのため従来の冷却時間のままにしていると冷却が充分にできないまま取り出してしまうと反りの原因になります。
またガスベントも使用していると詰まってきます。
ガスベントが詰まってしまうと、射出時に断熱圧縮が起こり樹脂が溶ける程度まで温度が上昇してしまいます。
その結果充分に冷却ができなくなってしまうため、これも反りの原因となります。
②キャビティ内の温度・圧力のばらつき
キャビティ内の樹脂温度や圧力にばらつきがあると、部位によって収縮率に差が生じ、反りの原因となります。
一般的に、樹脂の温度が高いほど、また圧力が低いほど収縮が大きくなる傾向があります。
③金型温度のばらつき
金型の温度分布が均一でない場合、部位によって冷却速度に差が生じ、収縮量にばらつきが発生します。
例えば、冷却回路の配置が不適切だと、金型の上下で温度差が生じやすくなります。
④不適切なゲート設計
ゲートのサイズが小さすぎたり、位置が不適切だったりすると、樹脂の流れが悪くなり、肉厚のばらつきや圧力分布の不均一を引き起こし、反りの原因となります。
反りの発生を予防するための対策方法
射出成形時に反りを防ぐためには、以下のような対策が挙げられます。
⓵肉厚の均一化
製品の肉厚をできるだけ均一にすることで、温度・圧力のばらつきを軽減し、反りの発生を防ぐことができます。
②冷却回路の見直し
冷却回路の設計を見直し、金型全体で均一な冷却が行われるように必要に応じて、冷却回路を追加したり、配置を変更したりすることで、反りの発生を防ぐことができます。
③ゲート設計の見直し
ゲートのサイズや位置を適切に設計し、樹脂の流れを改善します。
これにより、肉厚のばらつきや圧力分布の不均一をなくすことで反りの発生を防ぐことができます。
④リブの追加
L字型の成形品など、反りが発生しやすい形状の場合、適切な位置にリブを追加することで補強し、反りを防ぐことができます。
ただし、この方法は製品設計の変更を伴うため、金型製作前に検討しなければいけなく、あまり行わない対処法となります。
⑤成形条件の見直し
射出圧力や樹脂温度・金型温度を見直し、製品形状に合った成形条件にすることで反りの発生を防ぐことができます。
上記の原因でも説明しましたが、一般的に、樹脂の温度が高いほど、また圧力が低いほど収縮が大きくなる傾向があるため、これらを考慮し成形条件を見直します。
⑥メンテナンスの徹底
冷却回路やガスベントなどの定期的なメンテナンスをすることで反りの発生を防ぐことができます。
冷却回路は使用に伴い、汚れが蓄積し冷却機能が低下していくため、定期的な洗浄などのメンテナンスをする必要があります。
当社では1年に1回の洗浄を推奨しています。
またガスベントのメンテナンスも行う必要があります。
ガスベントも使用に伴い、樹脂が詰まってしまうため定期的な洗浄をすることで反りの発生を防ぐことができます。
当社の射出成形金型 修理・メンテナンスの3つの特徴
① 年間250台以上の実績を誇る金型メンテナンス！40名以上の熟練技術者が対応
当社は、1947年の創業以来、多くの金型を手掛けてきた実績があります。
この豊富な経験と技術を活かし、年間250台を超える金型の修理・メンテナンスを実施。新品同様に復元するだけでなく、お客様のニーズに応じた修理や改造の提案も行います。
② 図面がなくてもOK！他社製・海外製・古い金型も修理可能
「金型くん！メンテ改造ラボ」では、他社や海外製の金型、さらには図面がない古い金型でも修理・メンテナンスを承ります。
部品交換や表面処理、部分修理など、お客様からの情報を基に、金型の成形効率向上をサポートします。
他社で対応困難とされた金型も、当社の実績豊富な技術者がしっかりと修理いたします。
③ 不具合の原因調査から生産性向上の提案まで一貫対応
金型は長期使用に伴い、表面の劣化や部品の摩耗で成形不良や生産効率の低下を招くことがあります。
「金型くん！メンテ改造ラボ」では、長年培った技術で金型を徹底的に分解・調査し、生産性向上を目指す修理・改造プランをご提案します。
よくご相談を頂く反りに関するお問い合わせ
⓵使用しているうちに製品に反りが発生し、基準に適さなくなってきた。
このようなお問い合わせをよく頂きます。
このような場合は上記でご説明したように、冷却回路やガスベントの詰まりが原因の場合が多く、金型の洗浄でご対応します。
当社では専用の洗浄機を用いて洗浄いたします。
当社の洗浄機が気になる方は下記リンクよりご覧ください。
＞＞洗浄機について詳しくはこちら
②海外製の金型で反りが発生してしまう
海外製の金型を使用していて、反りが発生してしまうというお問い合わせを頂きます。
ご相談いただいた企業様はワンサイクル20秒を想定しているのに、実際には1分以上のサイクルタイムが必要になっている場合もあります。
そのため、高サイクルで成形ができるようにリバースエンジニアリングを用いて、金型の肉厚を薄くなるように作り直すことで対応いたします。
金型に発生する不具合なら、金型くん！メンテ改造ラボにご相談ください！
本記事では、射出成形金型における不良「反り」の原因と対策方法についてご紹介しました。
金型くん！メンテ改造ラボを運営する扶桑精工では、社内にて高い設計標準を設定しているため、高品質な金型製作の実現を可能にしています。
大手自動車部品メーカーの設計標準の品質も確保しており、寸法精度が高く、バリが発生しないなど高品質・長寿命な金型をお届けすることが可能です。
金型設計・製作だけではなく、金型の修理・メンテナンスまで一貫対応いたしますので、金型に関してのお悩みの際は、是非一度お気軽にご相談ください。