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ヒケの発生する原因とその対策方法とは?プラスチックの成形不良を専門家が詳しく解説

ヒケの対策と改善策のメイン画像

こんにちは。株式会社関東製作所のマーケティング課リーダーの吉井です。
今回は、プラスチック成形の際に頻繁に陥りがちな「ヒケ」に関して、その発生原因と対処法を詳しくご紹介いたします。

また、こちらのコンテンツはお手元にお持ちいただける資料としてもご用意しております。
関東製作所グループのオリジナル冊子となりますので、ぜひ製品企画等の参考にご活用ください。

> 【資料ダウンロード】射出成型ラボが教える「ヒケの対策・改善策」

 

詳細はYoutubeでも講座として公開しており、弊社射出成形部門の事業部長、松本より詳しくご紹介させて頂いております。
併せてご視聴頂ければと思います。

ヒケとは?

ヒケとは、成形品の表面が凹んでしまう現象です。
写真のようなプラスチック製品の表面にできる窪みがヒケです。

ヒケとリブの説明画像

ヒケが発生するのは、リブのある箇所に発生しやすいです。

リブ
プラスチック製品の強度や剛性の向上のために付ける構造

 

ヒケが発生する原因

材質によって収縮率は異なりますが、基本的に樹脂は熱すると膨張し、冷やすと収縮する性質を持ちます。

ヒケは主に射出成形の際にできる現象で、熱した樹脂を金型内に流し、樹脂が冷えて固まる際に発生する収縮で、プラスチック成形品表面が凹んでしまうのが原因です。
リブ付近でヒケが発生しやすいのは、リブ部分とその他の部分の板厚に差があり、その差がそのまま収縮率の差を生み、ヒケを発生させるのです。

ヒケが発生する原因の図説01

図の黄色の線のようにリブ部分とそれ以外では板厚が異なる。

 

ヒケの対策

設計の際の対策ポイント

ヒケの発生しやすい箇所がわかっていれば、製品設計の段階から対策を立てる事ができます。
具体的には、リブの肉厚を調整する事でヒケを軽減する事ができます。

天井面の肉厚をTとしたときに、基本的にリブの付け根の肉厚はTの1/2以下に設計します。
ただし、素材によって収縮率が異なる為、使用する樹脂を踏まえたうえで設計を行うことが必要です。

ヒケの対策の図説01

代表的な樹脂の例

樹脂 板厚(T)に対する比率 例)T=3.0の場合のリブの根元の肉厚
PC 60% 1.8
ABS 50% 1.5
PP 40% 1.2

 

成形の際の改善策

まずは前述した通りの設計をしなければ、ヒケは発生してしまいます。
しかし、その通りに設計してもヒケが発生してしまう事はあります。
なぜか?それはプラスチックの成形には成形機の条件や環境も関係するからです。

まずは、設計でヒケのリスクを抑え、成形の際の微調整でヒケの対策を行うようなイメージです。

ここでは、成形の際の改善策を3つご紹介します。

成形時にヒケを抑える3つの改善策

①樹脂温度を下げ、射出スピードを落とす
②二次圧力を上げる
③二次圧力の時間を長くする

上記で紹介した①~③のどれか、もしくは複合的に行う事でヒケの発生を抑える事ができます。
注意としては、②③を行うと、離型性が悪くなる可能性があり、成形品が金型に張り付くリスクがある事です。

成形の際の改善に関しては、経験を持った成形のプロが調整するべきところです。

 

ヒケを目立たなくするための表面加工

ヒケを目立ちにくくし製品の高級感を演出する「シボ加工」

ここまで、設計や成形の際に行うヒケの対策について紹介しましたが、深いリブを設計する際には、前述したような対策を行ってもヒケが発生するリスクがあります。
特に見た目が大切な製品であれば、ヒケが発生するリスクを考慮して「シボ加工」を施す事がお勧めです。

「シボ加工」とは、金型表面を加工し、プラスチック成形品の表面に模様を付けることです。
革シボ、梨地、幾何学など様々なパターンのシボ加工を施す事で、ヒケを目立ちにくくし、製品自体の高級感も与えます。

シボの説明画像

↑革シボの参考写真

 

シボ加工のほかにもヒケ対策の方法として、もし成形品表面を平らにする必要がなければ、リブの反対側、表面に小さいリブをデザインのように組み込むことも対策として有効です。

ヒケの対策の図説02

 

ボスで発生するヒケ対策

ヒケが発生しやすい箇所としては、ボス部分にもリブと同様の理由でヒケが発生しやすい箇所です。

ボスで発生するヒケ対策の図説01

設計の際の対策としては、ボス周りとボス内部の天井面の肉厚を減らすことで、後収縮でのヒケを抑制することも可能です。

ボスで発生するヒケ対策の図説02

しかし、肉厚を減らすことで、ヒケの改善は可能ですが、肉厚を減らす事で強度が落ちる可能性がありますので、注意が必要です。

肉厚を減らす際には、ボス周りにリブを付け、強度を補強する事が必要です。

ボスで発生するヒケ対策の図説03

まとめ

ヒケ対策を施した図面が作成でき金型を作成しても、成形現場の気温など些細な外部条件で、ヒケが発生するリスクはあります。

 

プラスチック成形品を安定して生産するためには、設計側が起こりうるリスクを想定し、デザインや図面を作成することが必要です。

また、成形を担当する側も経験と知識から成形条件の微調整を行うことも必要です。
設計側と成形側の両者にこれらの知識があってこそ、思い通りのプラスチック成形品が生み出せるのです。

 

当社、関東製作所では、プラスチック製品開発のベストパートナーとして、お客様の生産技術代行を行っております。

関東製作所浜松工場の設計チームの写真

関東製作所浜松工場の写真

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