射出成形品の反り変形に影響を与える要因とは？

そり¹ in injection molded products is influenced by various factors, which affect the final quality and functional performance of the products.

Warpage is primarily influenced by mold design, material selection, cooling rates², and process conditions in injection molding. Controlling these factors can reduce defects and improve the geometric precision of molded parts. If you are comparing suppliers for a new tool, use our injection molding supplier sourcing guide to ask about warpage prevention before quote approval.

反りに影響を与える主な要因を理解することは、高品質の射出成形品を製造するために不可欠です。製品の一貫性と性能を向上させるために、各側面について深く掘り下げてみましょう。

射出成形品の反り変形に及ぼす金型構造の影響とは？

Mold structure impacts warpage in injection molding by influencing cooling rates and material flow. A stable 射出成形金型 controls gate location, cooling channels, ejector layout, and cavity rigidity so the part shrinks evenly instead of twisting after ejection.

金型構造は、冷却速度と材料の流れに影響を与えることにより、射出成形における反りに影響を与えます。主な要因は、金型設計、ゲートの位置、冷却チャネルの配置です。適切な設計は、反りを最小限に抑え、自動車やエレクトロニクス産業にとって重要な寸法安定性を高めます。

大きな収縮率

Different plastic materials have different shrinkage rates. Some materials have large shrinkage rates, which will produce large volume changes during the cooling process after injection molding and easily cause warpage deformation. For example, crystalline plastics undergo significant volume contraction during the crystallization process and are more prone to warpage problems than non-crystalline plastics.

ゲートシステム

射出成形金型内のゲートの位置、形状、数は、金型キャビティ内のプラスチックの充填状態に影響し、プラスチック部品の反りの原因となる。

流動距離が長ければ長いほど、凍結層と中心流動層との間の流動収縮による内部応力が大きくなり、逆に流動距離が短ければ短いほど、ゲートから部品流動終了までの流動時間が短くなり、金型充填時に凍結層が薄くなり、内部応力が小さくなり、その結果、反り変形が大幅に減少する。

金型内のゲートの数、形状、位置は、プラスチックが金型キャビティにどのように充填されるかに影響し、プラスチック部品の反りの原因となります。流動長が長ければ長いほど、流動と凍結層と流動の中心との間の収縮による内部応力が大きくなります。逆に流動長が短ければ短いほど、プラスチックがゲートから部品の端まで流動する時間が短くなり、充填過程で凍結層が薄くなるため、内部応力が小さくなり、その結果生じる反りが大幅に減少します。

また、より多くのゲートを使用することで、プラスチック流動比（L/t）をより短くすることができ、金型キャビティ内の溶融密度をより均一にし、収縮をより均一にすることができる。また、より低い射出圧力で部品全体を充填することができる。

冷却システム

プラスチックを注入すると、部品が不均一に冷やされ、部品が不均一に収縮する。

平らな形状の部品（携帯電話のバッテリーシェルなど）の射出成形に使用される金型キャビティとコアの温度差が大きすぎると、冷たい金型キャビティ表面に近い溶融物は急速に冷えるが、材料層の熱いキャビティ表面に近い部分は収縮し続け、不均一な収縮が部品の反りの原因となる。

So, when the injection mold is cooled, it is necessary to pay attention to temperature control during each 射出成形工程ステップ between the cavity and the core, and the temperature difference between the two cannot be too large. In this situation, you can consider using a two-mold thermostat to stabilize heat removal.

In addition to considering the temperature balance between the inner and outer surfaces of the plastic parts, it is also necessary to consider that the temperature of the plastic parts on all sides is the same, that is, the mold cooling should try to maintain the temperature balance of the cavity and the core everywhere, so that the cooling speed of the plastic parts is balanced everywhere, so that the shrinkage of each place is more uniform, and the generation of deformation can be effectively prevented.

不合理なゲートの位置と数

ゲートはプラスチック溶融物が金型に入る場所であり、ゲートの位置と数は溶融物がどのように流れ、充填されるかに影響する。ゲートの位置を間違えると、金型内で溶融物が均等に流れず、射出成形された部品の異なる部分の密度や収縮率が異なってしまい、部品が反ってしまうことがあります。ゲートの数が少ないと、溶融物がキャビティ全体を均等に満たせず、成形品に反りが生じてしまいます。

不合理な金型構造

金型の構造も射出成形品の反りや変形に影響します。例えば、金型の離型機構の設計が悪いと、射出成形部品が金型から離型する際に、射出成形部品に不均等な圧力がかかり、反りを引き起こす可能性があります。

また、金型の剛性が十分でないと、射出工程で高圧で溶融したプラスチックが変形し、間接的に射出成形品のゆがみの原因となります。材料の特性

金型のエジェクターシステムの不合理な設計

The design of the ejector system also directly affects the deformation of the molded part. If the arrangement of the ejector system is not balanced, it will cause an imbalance of the ejector force and deformation of the molded parts. Therefore, in the design of the ejector system, you should strive to balance it with the demolding resistance.

また、エジェクターロッドの断面積が小さすぎると、プラスチック部品に単位面積当たりの圧力がかかりすぎて（特に脱型温度が高すぎる場合）、プラスチック部品が変形してしまうので、エジェクターロッドの断面積は小さすぎないようにする。エジェクターロッドは、脱型しにくい部分のできるだけ近くに配置する。

プラスチック部品の品質（用途、サイズ、外観を含む）に影響がなければ、プラスチック部品全体の変形を抑えるためにトップロッドを追加すべきです（トップロッドが金型の上にあるのはそのためです）。

フィリングと結晶性プラスチックが製品の反りや変形に及ぼす影響とは？

Filling behavior and crystalline plastics are major warpage drivers. Uneven filling changes flow orientation, cooling speed, and shrinkage balance. If the melt fills unevenly or the resin crystallizes at different rates across the part, one area contracts more than another, and the molded product bends after ejection.

充填材や結晶性プラスチックは、冷却時の熱膨張率や熱収縮率を変化させることで、反りに影響を与えます。製品の寸法安定性を維持するには、適切な材料選択と設計調整が不可欠です。

充填段階

The melted plastic is injected into the mold under pressure and cooled in the mold to solidify. This process is the most important step in injection molding. During this process, temperature, pressure, and speed are all interrelated and have a significant impact on the quality and productivity of the molded part.

圧力と流量を増加させると、せん断速度が増加し、流れ方向に平行な分子配向と流れ方向に垂直な分子配向の差が生じ、同時に「凍結効果」が生じる。凍結効果」は凍結応力を発生させ、成形品に内部応力を形成する。

The influence of temperature on warpage deformation is: the temperature difference between the upper and lower surfaces of the plastic part will cause thermal stress and thermal deformation; the temperature difference between different areas of the plastic part will cause non-uniform contraction between different areas; different temperature states will affect the shrinkage of the plastic part.

結晶性プラスチック

結晶性樹脂（パラホルムアルデヒド樹脂、ナイロン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、PET樹脂など）は一般に、非結晶性樹脂（PMMA樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、AS樹脂など）よりも収縮が大きく変形する。また、ガラス繊維強化樹脂は繊維の方向性があるため、より変形しやすい。

Most of the deformations happen because the melting point temperature range is narrow, and it’s hard to fix them. The crystallinity of crystalline plastics changes depending on how fast they cool. If they cool fast, the crystallinity goes down and the molding shrinkage goes down. If they cool slow, the crystallinity goes up and the molding shrinkage goes up. We use this property to fix deformations in crystalline plastics.

実際には、可動金型と静止金型に一定の温度差を持たせて補正する方法が使われている。反りの反対側にひずみを生じさせる温度をとり、変形を矯正するのである。この温度差は20℃以上にもなることもあるが、非常に均等でなければならない。

結晶性プラスチックの成形部品や金型の設計では、事前に変形を防止するための特別な手段を講じないなど、部品が変形し、使用することはできません、唯一の上記の要件を満たすために成形条件を作るために、ケースの大半はまだ変形を修正することはできません指摘しなければならない。

脱型段階と成形品の収縮が反り変形に及ぼす影響とは？

脱型段階と収縮は成形部品の反り変形に大きく影響し、寸法安定性と性能に影響を与える。

反り変形は、冷却や脱型時の不均一な収縮によって生じます。金型温度と冷却速度を管理することで、反りを最小限に抑え、部品の品質と精度を向上させることができます。

脱型段階

金型からパーツを取り出して室温まで冷ますと、ほとんどがガラス状のポリマーになります。金型からパーツをうまく取り出せなかったり、金型からパーツをうまく取り出せなかったりすると、パーツにゆがみが生じてしまいます。

同時に、部品が金型に充填され、冷却される際に、部品に「凍結」されていた応力が「変形」として放出される。

射出成形品の収縮率

The main reason for the warpage deformation of injection molded products is the uneven shrinkage of the molded parts. If the shrinkage effect during the filling process is not considered in the mold design stage, the shape of the product will be very different from the design requirements, and serious deformation will lead to product scrap (that is, shrinkage problem).

充填段階だけでなく、金型の上壁と下壁の温度差によっても成形品の上下面の収縮率に差が生じ、そり変形が発生する。

反りを分析する場合、重要なのは収縮率そのものではなく、収縮率の差です。射出成形の工程では、金型内の溶融プラスチックが充満し、ポリマー分子が流れ方向に整列します。このため、プラスチックは垂直方向よりも流れ方向に収縮し、その結果、部品がゆがむ（異方性とも呼ばれる）。

Normally, uniform shrinkage only affects the volume of plastic parts, only uneven shrinkage will cause warpage deformation. Crystalline plastic has a larger shrinkage rate than non-crystalline plastic in the flow direction and the vertical direction, and its shrinkage rate is also larger than non-crystalline plastic.

残留熱応力と成形ひずみが製品の反りに及ぼす影響とは？

残留熱応力や成形ひずみは成形品の反りに大きく影響し、寸法精度や性能に影響を与えます。

残留熱応力や成形ひずみは成形品の反りにつながり、形状の安定性に影響を与えます。自動車産業やエレクトロニクス産業では、正確な形状適合のために適切な管理が不可欠です。

残留熱応力

プラスチック溶融体を成形する際、その配向や収縮が不均一になることで内部応力が不均一になり、製品が金型から出た後、内部応力の不均一な作用で反ったり変形したりする。

Therefore, the internal stress and warpage of the product are analyzed and calculated from the mechanical point of view. In some foreign literature, warpage is considered to be caused by residual stress generated by uneven shrinkage.

射出成形の冷却段階において、温度がガラス転移温度より高い場合、プラスチックは粘弾性流体であり、応力緩和を経験する。温度がガラス転移温度より低いと、プラスチックは固体になる。

液相-固相転移の塑性と冷却中の応力緩和は、製品の残留応力と変形の正確な予測に大きな影響を与えます。液相-固相転移の塑性と冷却中の応力緩和。

未硬化領域では、プラスチックは厚い液体のように作用し、これを厚い液体モデルで説明する。硬化領域では、プラスチックは厚い液体とバネのように作用し、バネと厚い液体のモデルで説明します。私たちは、バネと厚い液体モデルとコンピュータ・プログラムを用いて、熱応力と反りを予測します。

成形ひずみ

The deformation caused by molding strain is mainly due to the difference in molding shrinkage in the direction and the change in wall thickness.

従って、金型温度を上げる、溶湯温度を上げる、射出圧力を下げる、注湯系の流動条件を改善することで、収縮方向の差を小さくすることができる。しかし、成形条件だけを変えても改善しにくい場合がほとんどで、その場合は、長いロッドを成形する場合は片端から射出するなど、ゲートの位置や数を変える必要がある。

冷却水路の形状を変更しなければならないこともある。長いシート部品は変形しやすく、また、ひっくり返った面の裏側に補強バーを設置するために、部品の局所的な設計を変更しなければならないこともある。この変形を修正するために冷却補助剤を使用することは、ほとんどの場合有効である。修正できない場合は、金型設計を修正する必要がある。

射出成形の工程要因が製品の反り変形に及ぼす影響とは？

Process settings are direct warpage drivers. Mold temperature, melt temperature, injection speed, holding pressure, holding time, and cooling time change pressure history, cooling balance, molecular orientation, and final shrinkage.

射出成形における製品の反りに影響を与える主な要因には、金型温度、射出速度、冷却時間などがあります。これらのパラメーターを調整することで、自動車、電子機器、パッケージング製品において、材料の流れを最適化し、変形を最小限に抑えることができ、品質と機能の両方を向上させることができます。

不適切な射出圧力と保持時間

If the injection pressure is too high, the molded part will have large residual stress, and the release of this stress after demolding will cause warpage and deformation.

保持時間が長すぎても短すぎても、製品の品質にも影響する。保持時間が長すぎると、射出部分が過圧縮になり、脱型後の反発や反りが発生しやすくなる。保持時間が短すぎると、製品の収縮が不十分となり、収縮ムラによる反りが発生する。

速すぎる射出速度

射出速度が速すぎると、金型内の溶融プラスチックの流れが不安定になり、充填ムラが生じ、冷却後に収縮の度合いが異なり、そりや変形が生じる。

The warpage of injection molded products is mainly affected by the mold structure, material properties, cooling balance, ejector system, filling process, and shrinkage. Unreasonable mold design, such as the inappropriate location and number of gates, will cause uneven melt flow, density differences, and warpage. These checks should be built into the project schedule, not left until after sampling, because they can change realistic 射出成形の生産時間.

高収縮材料（結晶性プラスチックなど）は、冷却収縮の不均一により反りが発生しやすい。不均一な冷却と金型温度差は応力集中を引き起こし、反りのリスクを高めます。無理なエジェクター方式は、力の不均一を招き、さらに形状安定性に影響する。

In addition, the temperature, pressure, and flow rate during the filling stage will affect the molecular orientation, resulting in internal stress and warpage. See our Injection Molding Complete Guide for a comprehensive overview.

What is the Conclusion on Warpage Factors in Injection Molding?

よくある質問

What causes warpage in injection molded products?

Warpage is caused by uneven shrinkage, which usually comes from a combination of mold design, material behavior, cooling imbalance, gate location, and process settings. One factor rarely explains the whole defect. In production, we first compare wall thickness, gate position, cooling layout, resin shrinkage rate, and ejection marks before changing parameters. If you only adjust injection pressure without checking cooling or mold structure, you may hide the symptom for one trial and see the deformation return in mass production. Ask for sampling evidence before cutting steel.

How do cooling rates affect injection molding warpage?

冷却速度は、異なる速度で冷却されるプラスチック部分が異なる量だけ収縮するため、反りに影響を与えます。厚いリブ、ボス、またはコーナーは薄い壁よりも長く高温を保つため、外側の表面がすでに固化した後も収縮を続けます。この不一致により部品が変形します。バランスの取れた冷却チャネル、適切な金型温度制御、均一な肉厚は、単に冷却時間を延長するよりも通常効果的です。冷却時間を長くすることは助けになりますが、バランスの悪い金型を修正することはできません。

材料の選択だけで反りを解決できますか？

材料の選択は反りのリスクを軽減できますが、それ自体で問題を解決することはできません。結晶性プラスチック、高収縮樹脂、ガラス繊維充填グレードはすべて異なる挙動を示すため、樹脂の選択は重要です。しかし、同じ材料でも、ゲートが不適切、肉厚が急激に変化、金型冷却が不均一、または部品が応力下でエジェクトされる場合には反りが生じる可能性があります。材料は、金型がすでに不適切になった後の魔法の修正ではなく、制御計画の一部として扱ってください。鋼材切削前にサンプリングの証拠を求めてください。

生産開始前に金型設計で反りを軽減する方法は？

金型設計は、プラスチックの充填、保圧、冷却、離型を制御することで反りを軽減します。最良の予防は鋼材切削前に行われます：バランスの取れたゲートを使用し、極端な流動長を避け、厚い領域の近くに冷却を配置し、エジェクション中に部品をサポートし、急激な肉厚変化を避けます。平坦または長尺部品の場合、シミュレーションとDFMレビューは時間をかける価値があります。なぜなら、サンプリング前に流動の遅れや冷却の不均一を明らかにするからです。金型切削後の反り修正は通常、より時間がかかり高価です。鋼材切削前にサンプリングの証拠を求めてください。

なぜ脱型が時々変形を引き起こすのですか？

脱型は、部品がまだ高温すぎる場合、エジェクタの配置が不均衡な場合、または部品がキャビティに張り付き不均一に離型する場合に変形を引き起こします。プラスチックは固く見えるかもしれませんが、残留応力が内部に閉じ込められている可能性があります。エジェクタピンが小さな領域を強く押しすぎると、部品は金型から離れる際に曲がったりねじれたりします。良好な脱型制御には、適切な抜き勾配、滑らかな研磨、バランスの取れたエジェクタ、安定した金型温度、および部品が自立するのに十分な冷却時間が必要です。

金型発注前に、バイヤーはサプライヤーに反りについて何を尋ねるべきですか？

バイヤーは、金型試作後の修正方法だけでなく、金型構築前にサプライヤーがどのように反りを防止するかを尋ねるべきです。肉厚、ゲート位置、冷却レイアウト、樹脂収縮、予想される平坦性リスク、検査方法に関するDFMコメントを求めてください。重要な部品については、金型流動解析または明確なサンプリング計画を要求してください。真剣な射出成形サプライヤーは、生産用金型の見積もり前に、考えられる根本原因とトレードオフを平易な言葉で説明するべきです。鋼材切削前にサンプリングの証拠を求めてください。

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1. 反り： 反りは、成形プラスチック部品が冷却後にねじれたり、反ったり、平坦性を失ったりする変形状態です。 ↩

2. 冷却速度： 冷却速度は、成形部品の異なる領域がどれだけ速く熱を失うかを表します。不均一な冷却は反りの一般的な原因です。 ↩

3. shrinkage rate: 収縮率は、溶融プラスチックが金型内で冷却固化する際に発生する寸法収縮の割合です。 ↩