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射出成形欠陥:繊維の浮き上がり - 根本原因と解決策 2025-06-20


ガラス繊維強化材料の射出成形プロセスでは、 繊維浮遊 最も一般的な表面欠陥の一つです。部品のガラス繊維が露出することで、表面に凹凸が生じます。この問題は製品の外観を損なうだけでなく、塗装、コーティング、電気めっきなどの二次工程にも悪影響を及ぼす可能性があります。本日は、繊維浮きの根本原因を深く掘り下げ、効果的な解決策を探ります。


ガラス繊維強化製品の表面


1. ファイバー浮遊問題の原因
繊維の浮遊は、主に次の 4 つの重要な側面を含む複数の要因が相互作用した結果です。

射出成形プロセス --充填速度が遅い、溶融温度が低い、金型温度が低い
金型設計 --不十分なベント、ホットランナー温度の問題、不合理な流動長、不適切なゲート設計
機械の性能 --機械の能力不足または動作状態が悪い
材料特性 -- 異常な水分含有量、粘度の変化、ガラス繊維含有量または種類の不一致



2. 射出成形プロセス要因の詳細な分析
充填速度が遅い: 繊維浮上を支える「見えない推進力」

主な問題: 充填が遅いと、ガラス繊維が成形部品の表面に移動します。



解決:
充填速度を上げて樹脂を豊富に含んだ表面層を形成します。
充填圧力が機械の最大圧力の 90% を超えないようにしてください。
金型の通気を確認します。通気不足の場合、充填速度が制限される可能性があります。


低融点:材料流動の「温度閾値」
主な発見: 溶融温度が 10 °C 低下するごとに、表面繊維浮上が 15~20% 増加します。

専門家の推薦:
バレルの設定値だけに頼るのではなく、溶融プローブを使用して実際の溶融温度を測定します。
溶融温度を推奨範囲の上限まで上げます(材料の劣化を避けながら)。
過度のファイバー破損を防ぐために、背圧の設定に注意してください。



低い金型温度:表面品質の「熱コード」
業界の経験: 通常、金型温度は推奨範囲の上限に設定する必要があります。


実用的なヒント:
高温金型温度コントローラ(> 100 °C)または熱油システムを使用します。
誤用を避けるために、必要な金型温度コントローラのタイプを明確に示してください。
高温で操作する場合は、安全のために特別な注意が必要です。



3. 金型設計における重要な考慮事項
ベントシステム:スピードと品質のバランス

コアの競合: 高速充填には十分なベントが必要ですが、過度のベントはフラッシュや繊維の浮上欠陥 (例: ウェルド ライン、閉じ込められた空気) につながる可能性があります。


繊維浮上欠陥画像(ウェルドラインと閉じ込められた空気を含む)


革新的なソリューション:
溶接ラインの端にオーバーフローウェルを追加する
多段換気構造を採用
ケーススタディ: 補助ゲートを開くことで溶接ラインの外観を改善



ホットランナー温度: 見落とされがちな「熱の盲点」
よくある誤解: ホットランナーの温度はバレルの温度と矛盾して設定されます。

ベストプラクティス:
ホットランナーの温度を、材料の推奨溶融温度範囲内に設定します。
正確な温度制御には熱電対を使用します。



ゲート設計:流れの最初の障壁
設計ガイドライン:

突然の圧力上昇を引き起こす可能性があるゲートでの過度な制限を避けてください。
ゲートのサイズと位置は、材料の流動特性と一致する必要があります。


噴射マークや繊維の浮き上がりの悪化を防ぐため、ゲートが小さすぎることは避けてください。


欠陥部品の画像:ジェット噴射による繊維浮上



材料要因の詳細な分析
水分含有量:過小評価されている「隠れた変数」

特殊な現象: ナイロン素材の水分含有量が高いと、表面の外観が実際に改善されることがあります。

制御推奨事項:
材料の水分レベルの季節調整メカニズムを確立します。
各材料バッチの水分含有量テストを実行します。



ガラス繊維の特性:性能と外観のトレードオフ
業界の教訓: ガラス繊維用サイズ剤の品質は、製品の外観に直接影響します。

材料選択ガイドライン:
ガラス繊維用サイズ剤の仕様をサプライヤーと明確に定義します。
ガラス繊維含有量が高い場合(例:33%)、プロセス調整には特に注意が必要です。
長いガラス繊維と短いガラス繊維のどちらを選択するかは、機械的性能と表面の美観のバランスを考慮する必要があります。



概要:繊維浮上問題の解決策
優先原則: まず主な原因 (通常はプロセス パラメータ) に対処し、次に二次的な要因に取り組みます。

体系的な思考: プロセス、金型、設備、材料を網羅した統合ソリューションを開発します。

予防重視: 新しい金型の開発の初期段階で繊維浮上対策を検討してください。

データ駆動型アプローチ: 主要なパラメータのプロセス管理チャートを作成します。

継続的な改善: 繊維浮上問題に対する迅速な対応メカニズムと知識データベースを構築します。



最終勧告:
繊維浮上問題には普遍的な解決策はありません。最適なバランスは、製品、材料、設備の条件に合わせて、体系的な分析と実験的検証を通じて特定する必要があります。







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