プラスチック成型

気泡・巣・膨れ
樹脂の成型時収縮については、ひけの項で確認のこと。
巣・気泡の部分を加熱し、溶融する状態を顕微鏡で観察して、巣や気泡が破壊しない場合、内部は真空状態であったと判断できる。
この種の巣や気泡は、ひけの発生原因に非常に近く、樹脂の収縮による空間を、巣や気泡の場合には成型品の内部に持ち込み、ひけの場合は外表面に残したものである。一般的には、ひけが大きい場合には、巣が内部にある可能性が高い。
樹脂の粘度が高い場合には、海綿状態の巣になりやすく、粘度が低い場合は、比較的大きな巣が発生することがある。
巣は厚肉部分、ゲートから遠い部分に発生しやすい。また、金型温度が低いとひけが小さくなり、巣が大きくなる。
巣は樹脂の冷却・固化が遅れる側へかたよって発生しやすく、孔を有する成型品では、厚肉部の孔の壁に近いところに巣が発生しやすい。
その他の気泡、膨れは、樹脂中の水分、揮発分、分解ガス、スクリュ回転による空気巻き込みの場合が多く、これらの気泡は、前述の加熱溶融観察中に破壊する。一般的に、成型品の不特定箇所に発生する。
また、真空気泡でもなく、一定箇所に発生する気泡の多くは、金型のエアベント（Air Vent：エア抜き）が不十分である場合や、金型内での空気巻き込み、ウェルド部での空気封じ込みが原因の場合もあり、それぞれに応じた対策が必要である。
チェックポイント
・厚肉は避けられないか。
・肉厚は均一か、肉厚の急激な変化は避けられないか。
・エアベントを考慮してあるか。
対策
・厚肉を避けてリブ構造にする。
・肉厚の急激な変化を避ける。
・流動末端には必ずエアベントを設けるようにしておく。

シルバーストリークス（銀条：Silver Streaks）
樹脂中の水分、揮発分、分解ガス、スクリュ（Screw）の回転による空気の巻き込みなどが原因になって、成型品の表面にガスが流出した跡が放射状に銀色に観察される現象を呼ぶ。このような不良現象を起こさないよう、樹脂の予備乾燥を行い、成型条件を適正化する必要がある。
しかし、成型品の一定場所に発生し、上記の対策では解決しない場合は、樹脂が金型内流動中に空気を巻き込んだか、樹脂と樹脂に封じ込められた空気が原因であることが多く、このような例に於いては、成型品のデザインを工夫する必要がある。
チェックポイント
・シャープコーナーはないか。
・肉厚は均一か、また、急激な変化はないか。
・部分的に薄肉部になっているところはないか。
・樹脂の流れの邪魔になるボス・ピンなどはないか。
対策
・シャープコーナーにはR付けをすること。
・肉厚を均一化するか、ゆるやかな変化をもたせる。
・部分的な薄肉部にはリブを設けて、封入空気の逃げ道を設ける。
・セルフタッピング用ボス部の設計を再検討する。

ウェルドライン（Weld Lines）
樹脂の固化速度が速い結晶性樹脂のほうが、ウェルド不良が出来やすく、溶融樹脂は、金型のキャビティ中では、流れやすいところを流れるため、流れの分岐と結合が起こる。ウェルドラインは、この結合部に出来る線状の溶着部のことである。
固化の速い樹脂は、溶着までに薄い固化したスキン層が出来ることもあり、このようなスキン層ができると、溶着は不十分になって、ウェルドラインも太く目立つことになる。また、強度上からも問題であり、このようなウェルド不良現象は避けるようにしなければならない。
形状設計のうえからは、極端な厚肉や薄肉の設計を避け、できるだけ均一な肉厚の成型品を設計することである。
厚肉の場合は、固化したスキン層ができやすく、射出の最終工程でしわ状になっているスキン層がキャビティ内面に押し付けられるが、しわはウェルドライン状態で残ることもある。
薄肉の場合は、樹脂の流動性が悪くなって、ショートショットに近いウェルド不良を起こしやすい。
金型設計時に、ゲート位置は、ウェルドラインを考慮して決めることや、エアベントを強化するなどの対策も折り込む事が好ましい。
複合材料やメタリック顔料を使用する場合は、ウェルドラインに対する注意が一層重要になり、ガラス繊維強化樹脂の場合、ウェルドライン部の強度は、他の部分の約1/3の強度になることもある。
また、ウェルド部が肉厚方向にやや盛り上がることがあるため、ウェルドラインを成型品のどの位置に置くか、ゲート位置との関係から設計段階で十分検討しておく必要がある。
ウェルドライン部分のメタリック顔料は、その形状の作用で光の反射、吸収が他の部分と異なるために、ウェルドラインが目立ちやすく、上記と同様に十分な事前検討をしておく必要がある。

チェックポイント
・ウェルド部の肉厚は厚すぎないか。
・ウェルド部の肉厚は薄すぎないか。
・ウェルド部のエアベントは考慮されているか。
・ウェルドラインができる位置は、強度上、外観上で問題ない位置か。
対策
・肉盗みをして、ウェルドラインを目立たないようにする。
・薄肉部にリブを設けて、ウェルドラインをなくす。
・ウェルド部のエアベントを強化する。
・ゲート位置を変更して、強度、外観上、問題の少ない位置にウェルドラインが出来るようにする。

シンクマーク（ひけ：Sink Marks）
樹脂の線膨張係数と状態変化に伴う比容積変化が、金型の線膨張係数に比べて大きいため起こる不良現象の一つである。
結晶性樹脂の場合は、溶融状態から固化状態になる際の比容積変化が大きいため、ひけや巣が発生しやすく、金型のキャビティ（Cavity）内に射出された樹脂は、溶融状態から固化を開始し、初期の段階では、射出圧力がかかっているため、固化による収縮分はゲートから樹脂が補給され、圧縮される。ゲート部が固化した時点からは、樹脂の補給が停止するため、その後の収縮分は、キャビティ内に空間ができる。
成型品の全体にわたって均一に収縮するものであれば、単に成型品の寸法が小さくなり、収縮率が大きいだけであるが、しかし、成型品の冷却・固化は表面から進み、肉厚部は徐冷されるために、結晶性樹脂では比容積の変化（収縮）が大きいため、肉厚部の空間が他より大きく、ひけが発生する。
このような成型品の表面の凹みをひけと呼ぶが、同様な収縮による空間が成型品の内部にできることもあり、これをボイド（巣）と呼んでいる。
ひけは、比結晶性樹脂の場合比較的小さく、また、流動性のよい樹脂のほうが射出時の充填度が高くなり、ひけが小さくなる傾向があり、形状設計上からは、次の点に注意すべきである。
・成型品の肉厚をできるだけ薄く（2〜3mm以下）し、圧肉部を設けない。
・成型品の肉厚をできるだけ均一にする。
・リブの根元の肉厚は、基板の厚さの半分以下にする。
・タッピング用ボスもできるだけ細くし、下孔を基板の中まで延長する。
・ひけは、表面光沢の良い、平坦な面ほど目立ちやすいので、表面を粗いシボ加工面とするか、ゆるやかな曲面、または段を付けるなどの変化をもたせて目立ちにくくする。
金型設計に於いてもゲートを大きくするとか、ゲート数を増やすことに配慮したほうがよく、ゲートは充填が均一に行なえる位置にすべきであり、早期に充填が終わる部分は、射出圧力が上昇しないうちに固化が進み、ひけが大きくなる事例を大型成型品で経験することがある。
チェックポイント
・圧肉は避けているか。
・肉厚は均一か。
・リブの寸法は標準デザインに近いか。
・タッピング用のボスの下孔デザインは適正か。
対策
・薄肉のリブ構造設計にする。
・肉盗みを徹底する。
・リブの位置を変える。表面の変化が多いところへ移す。
・粗いシボ加工面にする。
・ゆるやかな曲面にする。
・リブを標準デザインに近づける。
・ボスを標準デザインにする。
・ゲートを大きくし、位置も均一充填ができるようにする。

フローマーク、ジェッティングとも、成型時の樹脂の挙動の一部が、成型品上に残ったものであり、ジェッティングは、ゲートサイズとゲート位置に関係が深く、ほかに射出圧力、射出速度との関係が深い。
樹脂特性上では、流動性が悪く、固化速度が速い場合に起りやすい不良現象である、ゲートが小さく、流動の障害物が無い場合の樹脂は、射出の噴流が蛇行またはやや蛇行しながら流れ模様を作り、他の部分と異なる表面外観を示す。
ジェッティングについては、樹脂のバラス効果（Barus Effect）が小さい場合に起き易い現象である。バラス効果とは、粘弾性体が細い孔を通過した後、孔の径よりも大きく膨らむ現象のことである。
ゲートを通過した後の径の膨らみが小さいほど、金型内壁面への樹脂の接触度合いが小さいため、ジェッティングが起き易いといえる。
フローマーク、ジェッティングのチェックポイント、対策は同じである。
チェックポイント：
・厚肉を避けているか。
・流路となるところに、段は付いていないか。
・ゲートの大きさ、位置は適当か。
対策：
・厚肉を避ける。
・流動に直角方向の段には必ずコーナーＲを付ける。
・肉厚の急激な変化を避け、緩やかな変化にする。
・ゲートは大きめにしてゲートの位置を変える。
・粗いシボ加工を施す。

フローマーク（Flow Marks）
フローマークとジェッティングは、成型品の樹脂の挙動の一部が成型品上に残ったものである。
樹脂特性上は、流動性が悪く、固化速度が速い場合に起りやすい不良現象である。
ゲートサイズとゲート位置に関係が深い。射出圧力が低く、射出速度が低い場合に起りやすく、金型に射出された樹脂は、内壁に接し、固化して薄いスキン（Skin）層を形成し、後から射出された樹脂は、スキン層の内部を貫通して、流動の先端へ先端へと伸びる。
成型品の肉厚が厚い場合は、金型への樹脂の密着が遅れるため、スキン層が乱れて、フローマークが発生していると考えられる。他方、肉厚が薄い場合は、金型へ樹脂の密着が早く、フローマークは発生しにくいが、射出速度が速いとスキン層は破れて、固化状態の異なる樹脂が成型品の表面に出て、フローマークの一種を形成し、射出圧力が低い場合も、スキン層の金型への密着が遅れて、表面が均一にならず、さざ波状のフローマークを作る。
特に、ゲートを中心に起りやすい不良現象であり、成型品の肉厚は極端に薄くなく、また、できるだけ肉厚が厚くないことが望まれる。
また、流動方向に直角にコーナーや節状部分があり、アール（Ｒ）付けのないシャープコーナーであると、樹脂の流れが乱れてフローマークの一種を形作ってしまうため、シャープコーナーにはＲを付け、節状部などは、肉厚の急な変化を避け、緩やかな肉厚変化をもったデザインにすることである。
フローマーク、ジェッティングのチェックポイント、対策は同じである。
チェックポイント：
・厚肉を避けているか。
・流路となるところに、段は付いていないか。
・ゲートの大きさ、位置は適当か。
対策：
・厚肉を避ける。
・流動に直角方向の段には必ずコーナーＲを付ける。
・肉厚の急激な変化を避け、緩やかな変化にする。
・ゲートは大きめにしてゲートの位置を変える。
・粗いシボ加工を施す。

原因：ゲートと対称位置にある成型部分で発生し安い。樹脂の流動・到達不良によって発生する。射出等の圧力を上昇させると、フラッシュの発生の原因になるため、その他の方法で対策が必要。
チェックポイント：
・スプル、ランナ、ゲート位置を考慮したＬ／ｔをチェックすること（Ｌ：成型部長さ、ｔ：成型部厚さ）
・極端な薄肉部を避ける。リブを設けることはできないかチェックする。
対策：
・ゲート数を増やす。
・肉厚を厚くする。
・リブを設ける。

パーティングラインのずれ（型合わせ不良）
パーティングライン（Parting Lines）が成型品上に残ることは、金型構造上避け得ないことであるが、成型品をデザインする際には、型合わせをどのように行い、成型品のどの位置にパーティングラインが残るようにするか、よく検討しておく必要がある。特に、容器に組み立てて、気密を保つ必要がある場合、Ｏリング（ORing）、パッキング（Packing）、ガスケット（Guskets）が納まる部分や、摺動面にはパーティングラインを作らないようにすること。さらに、製品図面にその旨を明記して、金型設計者の注意を喚起するような配慮が欲しい。
また、パーティングラインにはフラッシュ（バリ：Flash）が出やすい、把手部などに発生したフラッシュは、怪我の原因になることもあるので、離型性を良くするための抜き勾配付けや、シャープコーナーのＲ付けなどとともに、パーティングラインの位置も、設計時に配慮すべき大切な事柄のひとつである。
パーティングラインの位置・形状
・目立たない位置にする
・機能上支障のない位置にする
・ばりを仕上げやすい位置にする
・ばりを発生しない形状にする
・形状の単純化を再検討する

チェックポイント
・目立たない位置にあるか
・シール面や摺動面は避けているか
・ばりが出ないデザインになっているか
・ばりが出た場合、仕上げやすい位置か
・形状の単純化はできないか
・組立部品の場合、相手との嵌合、仕上がりは良いか
対策
・使用目的に合わせてパーティング位置を選択する
・シール面、摺動面の割型を避ける
・リブなどでは、パーティング面でサイズをかえる
・ばり仕上げの最も容易なパーティングを選択する
・複雑な面でのパーティングは避けて単純形状とする
・薄肉品の組立は、同一寸法での端面突合せを避けて、段付き、または嵌合とする。

実際に身の回りにある成型品を見てみるのも参考になる。

そり、変形（Warpage、Deformation）
症状：平板が真っ直ぐな平面に出来ず、反る現象や、リブ、ボスなどが、指定の形状を保つことが出来なくて傾いた現象を、そりまたは変形と呼ぶ。
原因：これらの現象は、成型品に於ける部分的な収縮率の差が大きい場合に顕著に現れる。すなわち、ガラス繊維強化樹脂の場合や、流動性の良くない樹脂で薄肉成型品を成型した場合に配向が大きくなって、そりや変形が発生しやすく、また、成型品の肉厚が不同の場合、結晶性樹脂の成型品では、厚肉部分の成型収縮が薄肉部に比べて大きく、成型収縮率の異方性が大きい。
また、成型品の金型内での拘束に部分的な差がある場合や、アンダーカット部分を無理抜きする場合のように、離型時の外力による変形などがある。
対策：成型品のデザインにあたっては、特に成型品の肉厚に注意すること、流動性からみた肉厚の中央値付近で、かつ均一な肉厚に設計することが重要である。
強度上、圧肉が要求される場合には、リブ構造での代替を検討することが大切である。
リブ構造にする場合でも、形状によっては、リブの厚さ、配置、方向に注意すべきである。また、リブ根元で基板の厚さの半分くらいが良いとされている。
隣り合うリブのピッチはリブの高さより大きいことが望ましい（リブが高いとショートショットの原因となる）
圧肉が要求される場合は、一方向にリブを並べるよりも格子状に交差させたほうがよい。
ガラス繊維強化品などの場合は問題解決が困難な場合も多く、成型直後に矯正治具を使って矯正する場合もある。
ガラス繊維強化樹脂の代替として、ガラスビーズや、無機質充填材による強化樹脂を検討することも有効な場合があり、また、はじめからある程度の曲面を与えたデザインにするなどの設計法もある。
金型設計の影響を受けやすく、特に金型の冷却孔の配置、ゲートのサイズ・位置の影響は大きいため、均一冷却と配向を少なくするゲートサイズと位置にすることが大切である。

チェックポイント
・圧肉は避けているか
・肉厚の不均一は避けているか
・極端な薄肉部はないか
・ボスなどの倒れは考慮してあるか
・形状は対称にならないか
・縁は補強してあるか
・拘束性は均等か
対策
・厚肉と薄肉の混在を避ける
・肉盗みは徹底する
・箱型には縁をつける

外観の良否とは、成型品を外から見た時の見栄えの良否である。
・形状的な不良
そり
パーティングライン（型合せ線：Parting Line）のずれ
フラッシュ（バリ：Flash）
ショートショット（充填不足：Short Shot）
・成型品表面の不良
フローマーク（流れ模様：Flow Marks）
ジェッティング（Jetting Marks）
シンクマーク（ひけ：Sink Marks）
ウェルドライン（Weld Lines）
シルバーストリークス（銀条：Silver Streaks）
・光沢や色の変化による不良
光沢不良
光沢むら
白化
色むら
分散不良
焼け
変色
黒条（Black Streaks）
・透明、半透明樹脂の外観不良
ボイド（巣：Voids）
黒点
・長期間経過後の不良
クレージング（Crazing）
クラッキング（Cracking）
チョーキング（Chalking）