製品を作る際、射出成形ではバリなどの不良が発生することがあります。その原因には金型設計・製作の問題と、射出成形工程の問題があります。バリは主に、可動型と固定型の間、スライダー摺動部、インサート間の隙間、エジェクタピン穴などの溶融樹脂が流れ込むパーティングラインに発生し、部品に過剰なフラッシュを生じさせます。このバリは成形中にてこのように作用してさらに大きくなり、金型に局所的なくぼみを作って、成形のたびにバリが拡大する悪循環を招きます。そのため、初期にバリを見つけたら、できるだけ早く金型を修正する必要があります。
射出成形で作られたプラスチック製品は、製造・加工時にバリが発生しやすい。バリの存在は、製品の外観品質に影響を与えるだけでなく、製品の性能や寿命を低下させる。そのため、バリの除去はプラスチック製品の製造工程で欠かせない作業となっている。本稿では、射出成形プラスチック製品のバリ取り方法を紹介し、企業がバリ問題にうまく対処できるようにする。
Ⅰ.射出成形品のバリを理解する
いわゆるバリとは、通常エッジ、バリなどと呼ばれるもので、オーバーフローとも呼ばれる。可動金型と静止金型のパーティング面、スライダーの摺動部、入子など金型の開閉位置に多く発生します。絶対隙間やエジェクターピンの孔など、金型の破損や機械の型締力によるものが多い。
射出成形をしていると、バリが発生します。これは、溶けた射出樹脂が金型のパーティング面からはみ出るために起こります。バリが金型のパーティング面に付着すると、金型がぐちゃぐちゃになってしまう。しかも、一度金型がぐちゃぐちゃになると、射出成形するときにバリが出て、金型の寿命も短くなる。
Ⅱ.射出成形品のバリの原因
1.金型問題
金型の表面は平滑で均一ではなく、金型の継ぎ目や材料の流れが妨げられる部分にバリが発生することが多い。このとき、金型表面を研磨したり加工したりすることで、バリの発生を抑えることができる。ゲートの位置が適切でないなど、金型の設計が不適切な場合、プラスチック溶融物が金型内で不均一に流れ、バリやカエリが発生することがあります。
2.射出成形プロセスの問題
射出成形工程でバリの発生に影響する主な要因は、射出圧力、射出速度、射出量である。この3つのパラメータに無理があると、バリが発生しやすくなります。射出成形圧力と射出量を徐々に上げたり、射出速度を下げたりして、射出成形工程を改善することができます。
3.射出成形機設備の問題
射出成形機自体もバリの原因になります。適時に清掃・保守しないとバリが発生しやすくなるため、定期的な保守と清掃で発生を減らせます。
4.プラスチック製の流動性が良すぎる
とてもシンプルだ。プラスチックの流動性が良すぎるのだ。理屈の上ではバリの原因にはならない。しかし、プラスチックの流動性が良すぎると、細かい隙間のあるプラスチックでも穴が開いてしまうので、バリが出やすくなる。このバリをなくすためには、溶融温度や射出圧力を下げたり、金型温度や射出速度を下げたりします。
5.メルトの注入量が多すぎる
これはバリの直接的な原因ではない。収縮を防ぐために溶融物を注入しすぎるのは間違いである。成形は、射出時間を長くするか、保持時間を長くして行うべきである（収縮率を参考に）。
6.金型表面に異物がある
成形面に異物があると、どうしてもバリが発生する。この問題を解決するためには、成形面がしっかりフィットするように金型表面をきれいにすることは当然である。
7.金型のたわみによるもの
金型の原型が十分でないと、射出圧力でたわんでしまう。中央付近に穴が開いていると、その周囲にバリが発生する。また、センターゲートでサイドゲートを開けると、穴やランナーの周囲にバリが出ることもある。このような原因で発生するバリは、金型の作りが悪いために発生するため、修復が困難です。金型を強化することでバリの発生を抑えることができる。
8.クランプ力不足
成形品の投影面積に対して型締力が小さすぎると、射出圧力によって可動金型と固定金型の間に隙間が生じ、バリが発生します。特に成形品の中心に近い穴にサイドゲートを配置する場合、大きな射出圧力を必要とするため、バリが出やすくなります。射出圧力を下げるか、型締力を上げることでこの不具合を解消することができます。状況によっては、流体樹脂を使用した低圧成形に切り替えることが非常に効果的な場合もあります。
9.金型がしっかり閉じていない
金型がしっかり閉じていないと、プラスチック溶融物が高圧で金型の隙間から押し出され、過度のバリやバリが発生する。
10.モールドウェア
長く使っていると、金型が摩耗してしっかり閉まらなくなり、バリやカエリも出やすくなる。
11.噴射圧が高すぎる
射出圧力が高すぎると、プラスチック溶融物がうまく流れず、金型のパーティングラインにバリやバリが発生する。
12.材料温度が高すぎる
材料の温度が高すぎると、プラスチックが溶けすぎて柔らかくなりすぎ、流動性が悪くなり、金型のパーティングラインにバリやバリが出やすくなる。
13.金型の一部が締まっていない
まず、型締がゆるいという問題について。金型自体はしっかり閉じているのですが、エルボ式の型締機構を採用している射出成形機で成形すると、金型の平行度が悪かったり、型締装置の調整が甘かったりして、型締の左右がアンバランスになることがよくあります。つまり、左右の片側だけがロックされ、もう片側がしっかりはまらない。このとき、タイロッド（2本または4本のシンバル）が均等に伸びるように調整する必要がある。次に、特にパーツの中央に成形穴がある場合、金型自体のフィット不良によっても密着不足が生じることがある。この部品は支える役割を担っているため、クランプ力が不足するとバリが発生しやすくなる。
また、スライドコアです。フォローコアは作用機構であるため、バリが発生することが多く、摺動コアの連携は非常に重要です。特に左右分割型のハフ金型は、側面の投影面積も成形圧力に影響されます。この圧力に耐えきれない設計の場合、バリが発生することが多い。インサートとエジェクターピンの隙間は、バリの悪循環を助長するだけでなく、エジェクション抵抗も増大させる。
Ⅲ.不具合問題のトラブルシューティング
1.金型構造の最適化
研磨、研削、放電加工などの方法で金型表面の平滑性を向上させ、バリの発生を抑えることができます。また、ゲート位置を合理的に設定するなど、金型設計を最適化することで、金型内でプラスチック溶湯がより均一に流れ、バリやカエリの発生を抑えることができます。
2.射出成形プロセスの調整
バリを減らすには、射出圧力、射出速度、射出量などの射出成形工程パラメータを調整できます。
3.機器の清掃または保守
射出成形機を清掃または保守することで、バリの発生を防止できます。 要するに、射出成形でバリが発生する原因は多岐にわたるため、個々の状況を分析する必要があります。バリが発生したプラスチック部品は、ホットランナースプレー、研削、研磨などの方法で除去できます。
4.金型閉め高さの調整
型閉めの高さを高くすれば、モールドギャップを小さくすることができ、バリやバリが発生する量を減らすことができる。
5.金型を交換する。
金型の摩耗がひどい場合は、型閉め精度を保つために新しい金型に交換することをお勧めします。
6.射出圧力を下げる
射出圧力を下げると、プラスチック溶融物の流れがよくなり、バリやバリが発生しにくくなる。
7.材料の温度を下げる
材料を冷却することで、プラスチック溶融物の流れがよくなり、バリやバリができる量を減らすことができる。
8.金型設計の調整
特定の部分にバリやカエリが見られる場合は、金型設計の問題かもしれません。金型を再設計して、部品の形状やサイズをよりコントロールできるようにしてみてはいかがでしょうか。
9.プロセスパラメーターの最適化
プロセスパラメータを変更することも、製品の表面品質に影響を与えることができます。射出成形機の温度、圧力、速度、その他のパラメーターを調整することで、より良い射出成形結果を得ることができます。
Ⅳ.バリ低減の先進技術
1.手動バリ取り
一般企業でも広く採用されており、やすり、サンドペーパー、研磨ヘッドを補助工具として使用します。やすりには、手やすりとエアやすりがあります。 特徴： 人件費は比較的高く、効率もあまり高くありません。また、複雑な交差穴のバリ除去は困難です。 作業者に求められる技術水準はそれほど高くなく、バリが小さく、製品構造が単純な製品に適しています。
2.金型バリ取り
量産金型とパンチを使用して製品のバリを除去します。 特徴： 所定の金型（荒仕上げ金型＋仕上げ金型）の製作費が必要で、プラスチック金型が必要になる場合もあります。 比較的単純なパーティング面を持つ製品に適しており、手作業よりも作業効率とバリ取り効果に優れています。
3.研磨とバリ取り
この種類のバリ取りには、振動、サンドブラスト、バレル研磨などの方法があります。 特徴： バリを完全には除去しにくいという問題があります。残ったバリは、手作業で処理するか、他の方法と組み合わせて除去する必要があります。 少量生産にも大量生産にも適しています。
4.凍結バリ取り
冷却によってバリを素早く脆化させ、ショットで除去します。 長所： 設備が高価。 薄いバリがある少量製品に適する。
5.熱バリ取り
熱的バリ取り、爆発バリ取りとも呼ばれます。装置の炉内に可燃性ガスを送り込み、所定の媒体と条件でガスを瞬時に爆発させ、その爆発エネルギーでバリを溶解・除去します。 特徴： 装置が高価（数百万ドル）で、高度な操作技術が必要です。効率が低く、重大な副作用（錆、変形）があります。 主に自動車や航空宇宙向けの精密部品など、一部の高精度部品に使用されます。
6.彫刻機のバリ取り
彫刻機用バリ取り装置の価格はそれほど高くなく（数万元）、単純な空間構造に適しており、バリ取り位置は単純で規則的である。
7.化学バリ取り
化学的バリ取りは、電気化学反応の力を利用して金属部品からバリを自動的かつ選択的に除去する工程です。 利点： 手の届きにくい内部バリに最適で、ポンプ、バルブなどの製品にある小さなバリ（太さ7ワイヤ未満）の除去に適しています。
8.電解バリ取り
電解バリ取りは、電気分解を利用して金属部品のバリを除去する方法です。 特徴： 電解液には腐食性があり、バリ周辺の部分も電解されます。表面は本来の光沢を失い、寸法精度に影響することもあります。バリ取り後は、ワークを洗浄して防錆処理を施す必要があります。 電解バリ取りは、部品の隠れ穴や複雑形状部品のバリ除去に適しています。生産効率が高く、バリ取り時間は通常、数秒から数十秒程度です。 歯車、コネクティングロッド、バルブボディ、クランクシャフト油路開口部のバリ取り、および鋭角部の丸めに適しています。
9.高圧ウォータージェットによるバリ取り
ウォータージェットによるバリ取りは、水を媒体とする高圧水噴射です。水の瞬間的な衝撃力を利用して、加工後に生じたバリやフラッシュを除去すると同時に、洗浄も行います。 特徴: 装置は高価で、主に自動車の中核部品や建設機械の油圧制御システムに使用されます。
10.超音波バリ取り
超音波が瞬時に高圧を発生させ、バリを除去します。 特徴： 主に小さなバリに使用します。顕微鏡でなければ見えないほどのバリには、超音波による除去を試してください。
Ⅴ.品質管理の重要性
射出成形の品質は、プラスチック製品にとって大きな問題です。製品の見た目、機能、寿命、そして売れ行きに影響します。ですから、プラスチック製品を作るときは、品質が良いことを確認しなければなりません。
射出成形の品質管理は、プラスチック製品生産の重要工程の一つです。適切な原材料の選定、射出成形工程の管理、金型品質の管理、検査・受入れなどにより、製品の射出成形品質を要件に適合させ、製品品質と市場競争力を高められます。
高品質な射出成形品を作るには、射出温度、保圧時間、射出速度などの射出成形プロセス条件を監視する必要があります。これらを適切に管理すれば、製品品質を常に一定に保てます。大量生産では特に重要であり、条件を正しく管理することで、迅速かつ均一に製品を生産できます。
Ⅵ.結論
プラスチック製品のバリ取りは、品質、安全性、規制適合の面で重要です。部品や要求事項に応じて、適切なバリ取り方法は異なります。作業時には、表面が滑らかになり、後工程に悪影響を及ぼさない水準まで確実にバリを除去する必要があります。 方法は多数あるため、用途に最も適したものを選択できます。最新の動向を把握し、適切に実施することで競争力を高め、顧客満足につながる高品質な製品を製造できます。
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