インサート成形における成形不良「ヒケ」の発生要因と対策

インサート成形時には様々な成形不良が発生するリスクがあります。その中でも「ヒケ」は製品の外観や製品強度に大きな影響を与える成形不良です。今回の記事では、ヒケの発生原因と対策について具体的に解説いたします。

ヒケとは

ヒケとは、成形品表面にできるへこみや凹みのことで、主に冷却収縮時に樹脂が収縮し、空隙が生じることで発生したり、インサート部品の周囲が肉厚になることで発生することがあります。以下に、ヒケの主な発生原因についてご紹介します。

ヒケの原因の一つとして保圧不足が挙げられます。成形時、樹脂が金型内で冷却・収縮する過程で空間が生まれるため、空間を補填するために保圧工程が必要です。保圧圧力や保圧時間が不足すると、収縮分の補填が不十分となり、ヒケが発生してしまいます。

冷却不足もヒケが発生する1つの原因です。冷却が不十分だと、樹脂内部に残った熱によって長時間収縮が続きます。特にインサート部周辺は金属による熱伝導率の影響で、冷却が局所的になりやすく、収縮にムラが生じることでヒケが発生してしまうことがあります。

成形品に肉厚部が存在するとその部分だけ冷却に時間がかかり、他の部位よりも収縮量が大きくなります。インサート成形では、金属部品の周囲に肉厚が集中しやすいため、特にヒケの発生リスクが高いです。

ゲートの位置や形状が不適切だと、充填バランスが悪くなり、ヒケの原因になります。また、インサート部品の配置が不適切な場合、樹脂の流れが偏り、冷却ムラが発生しやすくなりヒケの発生に繋がります。

インサート成形では、金属と樹脂の熱伝導率の違いによる温度差がヒケの原因になることがあります。金属インサートが冷えすぎている場合、樹脂が接触した瞬間に急激な冷却が起こり、内部応力が残留し、冷却後に収縮変形やヒケが発生してしまいます。

ヒケ対策の一つとして、保圧条件の最適化が挙げられます。適切な保圧時間と圧力設定により、樹脂収縮による空洞発生を抑制することが可能です。インサート部周辺は樹脂の流動性が低下しやすく、保圧力の影響を強く受けるため充填・保圧段階での圧力変化を確認することが効果的です。

冷却効率を高めることも、ヒケ対策には求められます。冷却水の温度や流量、配管レイアウトを考慮することで冷却バランスが改善されます。
金属インサート周辺は、温度の過不足が起きやすく、冷却ムラが発生しやすいため金型設計段階から冷却回路の最適化を行い、全体の冷却均一性を高めることが重要です。

ヒケの発生を対策するためにはゲート設計を考慮することが重要です。要求に合わせて最適なゲート点数やゲート位置を決定したうえで成形する必要があります。

インサート成形時に肉厚部分があると冷却に時間がかかりヒケが発生してしまうため、肉盗み形状を取り入れることで、不要な厚肉部をなくし全体の温度差や収縮差を減らすことでヒケの発生を抑制することができます。

ヒケはインサート部品と樹脂の温度差によって発生することがあるため、イサート部品の加熱などの対策が効果的です。特に冬場などは、インサートが冷えていることで温度差が大きくなりやすいため、加熱装置などを活用することで、一定の温度を保ち、樹脂との温度差を小さくし、ヒケの発生を抑制することができます。

今回はインサート成形時のヒケの発生原因と対策についてご紹介しました。インサート成形ラボを運営する株式会社日輝製作所では、自動車・電子業界をはじめ様々な業界の開発パートナーとして選ばれており、高品質の製品を提供できる体制を整えております。お困りの方はお気軽にご相談ください。