ショートショットの原因と確認手順

ショートショットとは｜樹脂が十分に充填されない不良

ショートショットは、キャビティに樹脂が十分に行き渡らず、製品形状の一部ができていない状態です。ボスの先端や歯車の歯先など、細部のわずかな充填不足は見落とす場合があるため、図面で求める形状と実物を確認します。

不良を調べる際は、欠けた位置、発生する頻度、多数個取りの場合はキャビティ番号を記録します。量産中に見つかった製品の扱いは、社内の不良対応手順に従い、影響する範囲を確認して良品と区別します。

ショートショットの原因を材料・成形条件・金型から調べる

金型へ送る樹脂の量が不足する

材料供給や計量が不足すると、キャビティを満たすだけの樹脂を金型へ送れません。ホッパー内の材料の残量、供給部の詰まり、計量が安定しているかを確認します。計量値に加え、実際の射出後に残るクッション量や、ショットごとの成形品の重量の変化も調べます。

クッション量は、射出・保圧時にスクリューが最も前進した位置から、機械的な前進限までの距離で表します。スクリュー先端側に残る樹脂の量を管理するための値です。逆流防止リングなどが摩耗すると、射出時に樹脂がスクリュー側へ戻り、金型へ送る量や圧力が不足する場合があります。計量・クッションの値が不安定なときは、供給状態とともに成形機の点検が必要かを確認します。

樹脂が途中で流れにくくなる

樹脂温度や金型温度が低いと、樹脂が流れにくくなったり、充填の途中で固まったりします。射出速度が遅く、充填に時間がかかることも、途中で冷えて流れが止まる要因になります。

ランナーやゲートの断面が小さい場合や流れる距離が長い場合は、圧力損失が大きくなり、末端まで充填するために必要な圧力が高くなります。製品の薄肉部が先に固まり、その先へ樹脂が届かなくなる場合もあります。

使用材料のグレード、樹脂・金型の温度、射出速度と圧力、流路の形状を確認し、良品を作れていた条件との差を調べます。材料を変更した場合は、流動性と、そのグレードで指定された乾燥・成形条件も確認します。

金型内の空気が十分に逃げない

充填される樹脂は、キャビティ内の空気を押し出しながら進みます。空気の逃げ道が足りないと、閉じ込められた空気の圧力で樹脂が入りにくくなります。空気が圧縮されて温度が上がると、未充填の近くに焼けが生じる場合もあります。

空気やガスを金型外へ逃がす溝などをベントと呼びます。充填が最後になる部分のベントの位置と、汚れや堆積物による詰まりを確認します。排気が不足している状態で射出速度を上げると、空気が逃げる時間が足りず、改善しない場合があります。

未充填が発生した位置から原因を確認する

未充填の位置と発生状況を、樹脂の量、流れ、排気の状態と結び付けて調べます。次の表は確認の手掛かりであり、例えば薄肉部で未充填と焼けが同時に起きるなど、複数の状況が重なる場合もあります。

多数個取りでは、同じ成形機の設定でも、各キャビティまでの流路や排気の状態が異なる場合があります。キャビティごとの発生数や成形品の重量を記録し、充填の偏りを確認します。不良が急に増えた場合は、材料の変更、供給の停止、温度の変化など、良品時から変わった点を調べます。

例えば、多数個取りで特定のキャビティに未充填が起き、欠けた部分の近くに焼けがある場合を考えます。欠けた位置とキャビティ番号を記録してほかのキャビティと比べ、流動末端のベントと、空気が閉じ込められる場所を調べます。同じショットで計量値やクッション量、成形品の重量も変わっている場合は、材料供給と計量の状態も調べます。確認できた状態に応じて変更する条件を選び、その条件と各キャビティの結果を残します。

ショートショットの対策と効果の確認

原因に対応した変更を検討する

供給不足なら材料供給や計量を、排気不足ならベントの状態を確認するなど、調べた原因に対応する変更を検討します。樹脂や金型の温度を上げる場合は、使用グレードの推奨範囲と装置・金型の仕様を確認します。樹脂温度を過度に上げると、材料の劣化やガスの発生を招く場合があります。

射出圧力や速度の変更も、実際の充填状態を見ながら検討します。ゲート・ランナーの断面や位置、製品の肉厚を変える場合は、充填への効果とともに、製品の機能・外観・寸法への影響を評価します。

変更した条件と結果を比較する

原因を確かめる初期の試験では、他の条件を保ち、一つの条件を変えて結果を比較します。変更前後の設定値と実測値、未充填の位置と発生数を記録すると、何を変えたときに改善したかを確認できます。

充填できた後は、焼けやバリの有無、外観と寸法が品質基準を満たすかを確認します。連続した成形でも安定して良品が得られるかを確かめ、使用した条件と結果を残します。

意図的に未充填品を作る試験

充填過程を調べるために、意図的に樹脂を途中まで充填した成形品を作る方法もあります。キャビティ間の充填順序や、樹脂がどの経路を通っているかを確かめるための試験です。

金型によっては、未充填品を正常に取り出せない場合があります。実施方法は成形機と金型の仕様に合わせて検討し、試験品はキャビティ番号とショットを識別して記録します。量産中に発生した不良品の調査と区別して、試験条件と目的を明確にします。

計量位置を変えて未充填品を作ると、スクリューの位置ごとに設定された射出速度や圧力が、通常の成形とは異なる区間で働く場合があります。通常の成形と充填の進み方を比べる場合は、比較する区間の速度・圧力の設定と実際の変化を確かめます。