インサート成形におけるオーバーパック不良と対策方法

プラスチック射出成形の中でも「インサート成形」は、金属部品や異素材を樹脂で一体成形できる重要な工法です。
しかし、量産工程ではオーバーパック呼ばれる成形不良が発生しやすく、外観不良や寸法不良、さらにはインサート部品の変形を引き起こすリスクがあります。

本記事では、オーバーパックの原因・不良事例・具体的な防止策を分かりやすく解説します。

オーバーパックとは？

オーバーパックとは、樹脂が必要以上に充填されてキャビティ内に過剰な圧力がかかる状態です。
結果として以下のような不良を招きます。

バリの発生
ひけ・クラック・白化
寸法精度の不良
インサート部品（金属）のズレや変形
製品強度の低下
キャビティへの製品張り付き
エジェクトピン変形

オーバーパックが起こる原因

成形条件の不適合

成形条件が適切でない場合、製品にさまざまな不具合が生じます。例えば、保圧が高すぎると樹脂が過剰に充填され、過充填によるバリの発生や寸法不良が起こりやすくなります。また、射出速度が速すぎる場合には、樹脂が一気にキャビティへ流れ込み、急激な圧力上昇する可能性があります。

金型設計上の課題

金型の設計に問題がある場合もオーバーパックの原因となります。ゲートサイズや位置が不適切な場合、特定の部分に樹脂が集中して過充填となりやすくなるだけでなく、ガス抜き（ベント）が不足していると、空気がキャビティ内に閉じ込められ、樹脂が異常な圧力で流れ込みオーバーパックを引き起こします。

インサート部品の影響

インサート成形では、金属部品がキャビティ内に配置されることで樹脂の流動が妨げられる場合があります。樹脂がスムーズに広がらず、特定部位に圧力が集中してオーバーパックを引き起こします。また、金属と樹脂の熱膨張率の違いにより、冷却時に収縮ムラが発生し、結果として特定箇所で過充填状態が残る場合があります。

オーバーパックの対策方法

成形条件の最適化

対策方法のひとつとして、成形条件の最適化が挙げられます。オーバーパックを対策するために保圧値を適正に調整し、キャビティ内に必要以上の圧力がかからないよう管理することが重要です。また、射出速度を段階的に制御（多段射出）することで、樹脂が一気に流れ込むことを防ぎ、圧力上昇を抑えられます。

金型設計の改善

金型の設計そのものを見直すことも効果的な対策です。まず、ゲートの位置やサイズを最適化することで、樹脂が均等に流れ込み、特定箇所への過充填を防ぎます。また、適切なベント構造を設けてガス抜きを確保することで、キャビティ内の空気がスムーズに排出され、異常な圧力上昇を防止できます。さらに、冷却回路を均一化することで、局所的な冷却不足による樹脂の膨張や収縮ムラを抑え、オーバーパックの発生を低減します。

インサート部品の工夫

インサート成形では、金属部品の配置や形状が樹脂流動に大きく影響します。インサート形状に合わせた流路設計を行うことで、樹脂がスムーズに流れ、圧力集中を防ぐことが可能です。また、部品の表面処理を行い、樹脂との密着性を向上させることで、成形後の剥離や変形を防止します。

プロセス管理とモニタリング

オーバーパックを継続的に防ぐためには、成形工程の管理体制を強化する必要があります。成形機に内圧センサーを搭載してリアルタイムで監視することで、異常な圧力変動を即座に検知できます。また、成形条件データを蓄積してトレンド管理を行うことで、問題の早期発見や条件の最適化が可能になります。加えて、作業標準化と作業者教育を徹底することで、人為的なバラつきを防ぎ、安定した品質を維持することができます。

まとめ

インサート成形におけるオーバーパックは、条件設定・金型設計・インサート構造が複雑に絡み合って発生します。
そのため、一つの要因だけでなく総合的な改善アプローチが求められます。オーバーパックの防止策を徹底することで、
不良率の低減・製品品質の安定化・生産効率の向上を実現することが可能です。

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