ウェルドライン対策｜強度・外観への影響と確認内容

ウェルドラインとは

ウェルドラインは、溶けた樹脂の流れの先端同士が合流し、その境界が成形品の表面に細い線や溝として残った部分です。穴やインサートを回り込んだ樹脂が再び合う場所や、複数のゲートから流れ込んだ樹脂が合う場所に生じます。

合流する樹脂の温度が低いと、互いに十分に融着しにくくなります。合流部に加わる圧力や、閉じ込められた空気の逃げ方も、境界の状態に影響します。

発生位置を製品図面へ記し、穴やゲートとの位置関係から、どの流れが合流しているかを調べます。流動解析では、金型内の樹脂の流れと合流位置を予測できます。

ウェルドラインの強度・外観への影響

表面に残る溝は外観に影響し、力が加わると応力が集中する箇所にもなります。合流した樹脂の融着状態に加え、ガラス繊維入り樹脂では繊維の向きもウェルド部の強度に関係します。

強度への影響は材料と成形条件、荷重の方向などによって変わります。対象製品の使用時にかかる力を踏まえ、求める強度を満たすか試験で評価します。

外観では、意匠面に現れる線の位置、長さ、溝の目立ち方を確認します。製品の外観仕様や限度見本を使い、同じ照明・観察方向で変更前後を比べます。評価方法の例を次に示します。

線が目立ちにくくなることと、必要な強度が得られることは、異なる評価結果です。強度が必要な部品では、外観の改善後も要求する性能を試験で確かめます。

ウェルドラインの対策｜ゲート・成形条件・排気

対策には、樹脂の合流位置を変える方法や、合流部の融着・排気を改善する方法があります。製品形状と材料、ウェルドラインの発生位置から、変更する対象を検討します。

温度・圧力・排気について、問題となる状態と対策の考え方を次に示します。

ゲート位置と流路

ゲートは、樹脂が製品を形作る空間へ入る入口です。位置や数を変えると流れ方が変わり、ウェルドラインの位置を移せる場合があります。強度が必要な場所や目立つ面を避けて合流させる案を検討します。

穴を回り込む流れと、複数ゲートから来る流れでは、合流するまでの経路が異なります。ゲートを変える案は流動解析で位置や圧力を予測し、試作でウェルドラインと製品品質を確かめます。

例えば、穴を回り込んだ樹脂が、使用時に力のかかる部分で合流する製品を考えます。現在のゲート位置と合流位置を図面に示し、荷重のかかる場所から合流部を移す配置を検討します。変更案の流れと圧力を解析で予測し、試作品で合流位置と必要な強度を確かめます。線が目立ちにくくなった場合も、要求する荷重条件で評価した結果を残します。

樹脂温度・金型温度・射出速度

合流までに樹脂が冷えて融着しにくい場合は、樹脂温度や金型温度を上げることが改善につながります。使う材料グレードの推奨範囲内で条件を検討します。

射出速度を上げると、樹脂が冷える前に合流させやすくなります。一方、空気が逃げにくい場合は、速度を下げて排気を助ける対策が必要になることもあります。速度を変えた結果は、線の長さ・深さなどの外観と、必要な強度を評価して判断します。

合流部の排気

ベントは、金型内の空気やガスを外へ逃がすための溝などです。合流部の空気が抜けにくいと、樹脂同士の融着が妨げられ、焼けを伴う場合もあります。

ベントの位置と詰まりを調べ、合流する場所から空気が逃げるように排気経路を見直します。溝の深さや追加する位置は、材料の流れやすさと金型構造に合わせて検討します。

ウェルドライン対策後の品質評価

変更した条件と成形品の結果を組にして残し、同じ材料・製品仕様で対策前後を比べます。外観は同じ観察条件で確認し、強度は要求される荷重条件に対応した試験で評価します。

温度や圧力を変えると、バリや反りなど他の不良にも影響します。図面で要求される寸法を測り、外観と組立時のはめ合いも確かめて、製品として必要な品質を満たすか判定します。

流動解析を使う場合は、実際に使う材料データ、製品・金型の形状、成形条件を入力します。予測した合流位置を試作品で確かめ、外観と強度の評価結果から対策の効果を判断します。