射出成形品にスプレイマークや銀筋が発生した場合の対処法とは？

スプレイマークは 共通欠陥 射出成形の生産現場では、毎日のようにさまざまな製品が登場している。 射出成形機.この欠陥につながる要因は数多く、複雑である。簡単に解決できるケースもあれば、調整に手間取り、大きな無駄を生み、製品納入を遅らせる可能性のあるケースもある。

本日は、実践的な観点からスプレイマークに関するあらゆることを取り上げ、成形現場における現実的な問題に効果的に対処するための見識を、同業者や射出成形愛好家に提供したいと思います。

スプレイマークの発生は製品設計に影響される可能性があるため、製品設計会社、構造設計者、機械エンジニアはこの問題について深く理解することを強くお勧めする。これは、費用対効果に優れた効率的な新製品を設計するのに役立つだけでなく、以下のような設定も容易になる。 受入基準 と 射出成形サプライヤー (詳細は射出成形の受け入れ基準を参照）。

その他の射出成形の不具合にご興味のある方は、以下のリンクをクリックして詳細をご覧ください。

射出成形のさまざまな欠陥を理解する
フラッシュ	ショートショット	シンクマーク	反り／変形	バーンマーク
スプレイマーク／シルバーストリーク	ダークスポット/ブラックスペック	フローマーク	バブル	溶接ライン
色差・色ムラ	エジェクターピンマーク

スプレイマークとは何ですか？

スプレイマークはシルバーストリークとも呼ばれ、ゲート付近の成形部品の表面に花のようなスプレー模様として、あるいは部品に光を斜めに当てると明るく輝くV字型の線として現れる。

射出成形において、スプレイマーク/シルバーストリーは基本的な成形不良であり、通常は工程調整によって迅速に解決することができます。製品の品質を評価するために冷却と固化の時間を必要とするサイズや反りの問題とは異なり、スプレイマークの原因は時につかみにくく、生産効率に深刻な影響を与えることがあります。

スプレイ・マークの原因は？

カビ関連要因：

• ゲートのサイズは小さい。
• 金型の通気性が悪く、ガスが滞留し、スプレイマークが発生する。
• ゲートやランナーのデザインにおけるシャープなコーナー。
• 行き止まりの残留プラスチック ホットランナー.
• ホットランナー温度センサーの不適切な配置または誤作動。
• ホットランナーの詰まり。
• 金型の水漏れ。
• 正確に制御されていないホットランナーの過度の温度。
• キャップ付きノズルチップ。

機械設定の要因：

• 溶融プラスチックの背圧設定が不適切で、低すぎると水分のスプレイマークが発生し、高すぎると熱劣化のスプレイマークが発生する。
• について 射出速度 は速すぎる。
• 初期射出速度または初期射出位置が正しく設定されていない。
• 溶融速度が速い。
• 射出サイクルの終わりに減速することはない。
• ノズルの一部が詰まっている。
• について 型温度 が低すぎる。
• 詰まり パーティングライン 4時間ごとに清掃が必要。
• 樽の温度が高すぎる。
• ノズル温度が低すぎる。
• 乾燥温度の設定が不適切、または乾燥時間が不十分で、水分のスプレイマークが発生した。

デザインに関する要因：

• 滑らかでないゲート設計により、材料のスプレイマークが残る。
• ゲートとランナーの寸法が小さすぎる。
• ゲートのタイプ（ピン、角、丸、扇形）またはサイズが不適切。
• パーティング面のベント位置の設計が悪いか、ベントの深さや量が不十分。
• 肉厚に有意差。
• ゲートの位置が不適切。
• 金型設計における流路後方の通気孔の欠如。
• 金型流動解析における不十分なベントチャンネル。

機械関連の要因：

• ノズルと金型スプルーのマッチングが悪い。
• ホッパー内の発熱体またはファンの誤作動。
• 樽の異常加熱。
• 背圧バルブの誤作動。

素材に関する要因：

• 材料の乾燥温度と時間が適切でない。
• 材料中の汚染物質。
• 不揃いな大きさの材料粒子。
• 異なるサプライヤーからの異なるバッチの改質材料を混合すること。
• ゲートが汚れている、またはほこりが多い。

スプレイ・マークの種類

以上の理由から、私はスプレイマークを以下のように分類している：

1.加水分解スプレイマーク（モイスチャースプレイマーク）

これは、成形前の材料に含まれる水分のためにバレル内でプラスチックが加水分解を起こすか、十分に乾燥した材料が効果的な断熱材なしでホッパー内に置かれたまま水分を吸収した場合に発生する。この過剰な水分は、バレル内で高温にさらされると、水を水蒸気に変え、樹脂を劣化させ、溶融樹脂内に閉じ込められた炭酸ガスを形成する。このガスは射出中に金型キャビティに流れ込み、加水分解性の銀条を作り、成形品の強度と脆性を著しく低下させる。これらはかなり一般的で識別も容易であり、通常は射出方向に沿って均一に分布し、ひどい場合には表面に密集している。

加水分解スプレイマークの根本的な対策は、原料の徹底した乾燥であり、成形時に使用するペレットの含水率を0.03%以下に管理することである。従って、乾燥工程条件を厳密に管理し、成形前にペレットの含水率をエアショットで確認する必要がある。

材料の含水率

材料の含水率は非常に多くの深刻な問題を引き起こす可能性があるため、射出成形における含水率に関する統一された注意ラインはあるのだろうか？残念ながら、ありません！各素材の含水率は大きく異なり、「脱水」できる度合いも異なります。下の表は、一般的なプラスチックとその含水率をまとめたものです：

プラスチック	含水率	射出成形の許容水分率
PE	0.1%~0.2%	0.05%
PP	0.1%~0.3%	0.07%
高密度ポリエチレン	0.1%~0.2%	0.05%
LDPE	0.1%~0.2%	0.05%
LLDPE	0.1%~0.2%	0.05%
PVC	0.1~0.4%	0.07%
ジーピーピーエス	0.1~0.3%	0.07%
ヒップス	0.1~0.3%	0.07%
AS、SAN	0.20.3%	0.07%
ABS	0.40%	0.07%
PMMA	0.40%	0.07%
PET	0.3%~0.4%	0.02%
PBT	0.1%~0.25%	0.02%
PA6	1.30%	0.019
PA66	1.50%	0.01%
PC	0.30%	0.02%
POM	0.12%~0.25%	0.02%
PPO（ノリル）	0.14%	0.02%
PPO（SE-100）	0.37%	0.02%
ピーピーエス	0.10%	0.05%
追記	0.1~0.3%	0.07%
PC/PBT	0.50%	0.05%
PC/ABS	0.50%	0.06%

脱水

一般的に、素早く脱水するために、ほとんどのプラスチック材料は射出成形前に焼成する必要がある。プラスチック粒子の初期含水率は比較的低いため、乾燥工程は微量水分乾燥に属し、乾燥媒体として一般的に熱風が使用される。

生産ニーズに応じて、ベーキングには2つの方法がある。ひとつは小ロット原料用で、ベーキングオーブンで行う非連続ベーキングである。より一般的な連続焼成法では、熱風乾燥機と除湿乾燥機の2種類の装置を使用する。コストは業種によって異なる。

熱風乾燥機

小ロット原料に適し、一台のオーブンで多種の原料粒子を同時に焼くことができる。温度制御精度が高く、設備投資が少なく、操作が簡単である。一般的に小型家電や電子消費財の射出成形ニーズに適している。

熱風乾燥機

大ロット原料の使用に適し、操作が簡単で、投資コストが比較的低く、低湿度環境での乾燥効果が高い。しかし、雨季には不良率が急上昇することが多い。そのため、南部地域のメーカーは特に注意を払う必要がある。

除湿乾燥機

熱風乾燥機をベースに、空気中の水分を除去し、乾燥効率を高めるために除湿機を追加する必要があり、特に雨の日や含水率の高いPA素材の使用に適している。

焼く工程に関しては、料理と同じように「火加減」が重要だと考えていい。焼成時間が長すぎると変色や素材の劣化を招き、乾燥温度が低すぎると素材の含水率が基準値を超えてしまう。プラスチックの焼成時間の表もまとめてみた：

プラスチック	ベーキング温度	焼成時間
PE	60~80°C	1~2h
PP	80~100°C	1~2h
高密度ポリエチレン	60~80°C	1~2h
LDPE	60~80°C	1~2h
LLDPE	60~80°C	1~2h
PVC	60~80°C	1~2h
ジーピーピーエス	80~90°C	2~3h
ヒップス	80~90°C	2~3h
AS/SAN	80~90°C	2~4h
ABS	80~90°C	3~4h
PMMA	80~90°C	3~4h
PET	130~140°C	4-6h
PBT	130~140°C	3~4h
PA6	80~100°C	4~6h
PA66	80~100°C	4~6h
PC	120°C	3~4h
POM	80-90°C	2~4h
PPO(ノリル)	120°C	2~4h
PPO(SE-100)	95°C	2~4h
ピーピーエス	120°C	3~4h
追記	80~90°C	2~3h
PC/PBT	100~120°C	3~4h
PC/ABS	80~100°C	2~3h

2.熱劣化スプレイマーク（サーマルシルバーストリーク）

これは、成形中に樹脂が過熱して二酸化炭素などのガスが発生し、成形品の表面に銀色の筋が入ることで起こる。

一般的な原因は以下の通り：

1.バレルの温度が過度に高い。

2.バレルまたはノズルのデッドエンドに残留するプラスチック。

3.バレル内での滞留時間が長い。

4.リグラインドの過剰使用による樹脂の分子量低下。これにより衝撃強度が損なわれ、材料がもろくなりすぎて使用できなくなる。

5.背圧が高すぎる。

サーマル・シルバー・ストリークは、特定のパターンに従わず、時には彗星のような外観で識別できる。特にスプルーに沿って顕著で、サーマルシルバーストリークを識別するための主な指標となる。

劣化の原因に応じて適切な対策を講じる必要がある。バレル内の一部分の温度が高すぎることが原因であれば、その部分の温度を下げること、バレルやノズルのデッドスポットが原因であれば、その部分を清掃してデッドスポットをなくすこと、バレル内の滞留時間が長いことが原因であれば、製品の品質を確保しながら成形サイクルをできるだけ短くすることなどが考えられる。これらの対策が効果的でない場合は、より小容量の射出成形機を使用して生産することを検討する。

3.構造的な銀色の筋：

これは、成形品の構造設計が不十分で、肉厚の不均一がひどかったり、断面が急激に変化したりして、充填時に溶融材料が急激に膨張・収縮し、金型キャビティ内の溶融材料に空気が混入することによって発生します。構造銀条は主に外観に影響し、成形品の強度や衝撃靭性にはほとんど影響しない。

構造銀筋の特徴としては、工程条件が一定であれば、筋の形状や位置が一定に分布し、一般に射出方向に沿って発生し、急な断面変化後に発生することが多い。構造銀筋は、急激な断面変化や激しい偏肉によって発生するため、ヒケ欠陥とともに成形品表面に現れることが多く、成形品内部に程度の差こそあれ気泡が発生することもある。

構造的な銀筋は、一般に射出速度を変えることで消すことができる。断面変化が小さい場合は、射出速度を下げることで、材料が金型キャビティにスムーズに充填され、急峻な断面を通過する際に空気が混入するのを防ぐことができるため、シルバーストリークの発生を防ぐことができます。しかし、射出速度を下げるとショートショットになることもあり、金型温度やノズル温度など他の工程条件を調整して解決する必要がある。断面積の変化が大きい場合は、射出速度を上げるとともに、射出圧力を上げてパーティング面から空気を追い出すこともできる。

射出速度を調整したり、射出圧力を上げても問題が解決しない場合は、プラスチック部品の構造設計を改善し、金型ベントシステムを強化することを検討する。

4.ゲートとランナーのデザイン スプレイマーク：

これらは、ゲートシステムの不合理な設計や局所的な閉塞が原因である。その原因と解決策は以下の通りである：

1）スプルーの円錐角度が大きく設計されている。

スプルーの円錐角度が大きすぎると、射出開始時に材料が円錐壁から離れ、隙間が生じます。金型キャビティが充填されると、材料の流れに混じった空気が金型キャビティに入り、銀色の筋が形成されます。この筋は射出方向に沿って分布しているのが特徴です。

この不具合をなくすには、まずドライ・サイクルを行い、樹脂の加水分解や変性の可能性を排除し、次にスプルー・コーン角の大きさが適切かどうかをチェックする。A角が10度以上の場合、上記の現象を引き起こす可能性があります。A角度は4～6度が適当で、小さすぎると脱型が困難になり、材料の流れが悪くなることがある。射出速度を変えることによってランナーシルバーの筋がなくなることもありますが、やはりスプルーブッシュを改造または交換してスプルーコーンの角度を小さくするのが基本的な方法です。

2) 不合理なゲート設計

ゲートの断面積が小さすぎると、材料がゲートを通過する際に乱流や噴流が発生し、溶融材料が空気と混合してゲート付近に銀色の筋が発生する。このストリークマークは、ゲートを中心とした放射状の分布が特徴である。その除去方法は、ゲートを大きくするか、ゲートの断面形状を変えることで銀条痕を目立たなくする。ゲートを変更する一方で、射出速度を適切に低下させれば、より効果的である。

3.ノズル先端の冷たい材料が、射出中にゲートシステムの一部や局所的な閉塞を引き起こす。

ランナーやゲートの部分的な閉塞によるシルバーストリーク形成のメカニズムは、小さすぎるゲートによるものと似ている。このようなシルバーストリークを確認する場合、ゲートシステムに冷えた材料の痕跡が見つかるはずである。この欠陥をなくす方法は、金型内のコールド・スラグ・ウェルを大きくし、ノズル温度を上げることである。

5.脈打つ銀色の筋：

いわゆる脈動銀条は、銀条そのものが脈動しているのではなく、予備可塑化スクリューの後退と送り出しの間に起こる、パルスに似た不均一なジャンプ現象を指す。この現象は主に材料の異常落下を反映したもので、射出時にバレル内に空気が入りやすく、溶融材料とともに金型キャビティ内に運ばれ、シルバーストリークを形成する。

これらの筋は、位置的にも量的にも不規則に発生するのが特徴で、時にはショートショット、ヒケ、内部の気泡を伴う。

脈動銀筋を解消する方法は、脈動の原因に応じた対策を講じることである。

その原因と解決策は以下の通りである：

1).バレル後端部の温度が高すぎるため、供給口付近の材料粒子が固着して異常落下している。バレル後端の温度を下げるべきである。

2).材料温度が低すぎて樹脂の可塑化が悪く、予備可塑化モーターに過大な負荷がかかり、スクリューの回転数が異常になる。

3).スクリューの背圧が低すぎる。PC材料の場合、背圧は10～25Mpaであるべきである。

4).ホッパー保温装置の設定または使用方法が不適切である。赤外線電球を材料粒子に近づけすぎたり、長時間使用しすぎたりすると、高温で粒子同士がくっつき、落下の原因になる。

通常の生産中に急激な脈動が発生することがあるが、これは個々の自動制御機器の誤動作やバレル加熱装置の故障が原因で、バレル後端の温度が異常に上昇することが多い。そのため、温度調整と同時に、計器や回路に異常がないかを確認する必要がある。

6.閉じ込められた空気の銀色の筋：

トラップド・エア・シルバーストリークとは、材料充填工程で排出できなかったガスによって形成される筋のことである。このような筋の特徴は、溶接線がかなりはっきりしていることであり、銀筋は溶接線の近くに現れることが多いが、他の部分には銀筋は見られない。

このようなシルバーストリークをなくす基本的な方法としては、ゲートの位置や種類を変更したり、効果的なベントスロットを設定したり、プラスチック部品の構造を変更したりする必要があるが、そのためには金型に大きな変更を加える必要がある。現実的な生産または 試作射出圧力や射出速度の調整、固定金型と移動金型の温度差の変更などである。

スプレイマークの欠陥事例

製品情報

1.名称スピーカーシェル

2.材料：高輝度ABSグレー

3.サイズ: 20mm x 5mm x 4mm

4.キャビティ: 1*2

5.重量：87g*2

6.ゲート：サブマリンタイプ

射出成形プロセス：

1.射出成形機モデルハイチ450T

2.ノズル温度：215

3.バレル温度230°C-220°C-200°C-190°C-170°C

4.金型温度キャビティ55℃、コア45

5.成形時間45秒、冷却時間18秒

6.注入時間3.2秒

7.計量ストローク150mm

8.引き込み時間：0.3秒

9.分割注入：4段階

10.射出圧力90-110-90-50

11.射出速度： 20-45-30-5

12.注入位置142-130-122-0

13.セグメント 保圧2ステージ

14.保持圧力15-72

15.保持時間10-20

16.保持時間：2秒～6秒

製品の加工方法：

自動ロボットを使用して製造され、ABS素材はグレーのマスターバッチと混合され、製造前に85℃の乾燥温度で予備乾燥される。

製品の品質要件：

この製品は外観用であり、表面に傷、ヒケ、フローライン、スプレイマーク、その他の欠陥があってはならない。寸法公差は0.02を超えてはなりません。この公差を超えると、組み立てに問題が生じる可能性があります。

製造上の欠陥情報：

製造中、ゲート付近にスプレイマークが発生し、製品の表面外観に影響を与えた。太陽光にさらされた後、層間剥離が発生し、製品の寸法や機械的・化学的特性にも影響を与えた。これはプラスチック部品の品質と寿命に深刻な影響を与える。

このような欠陥のある製品は不良品とみなされ、プロセスエンジニアは、生産能力の遅延、エネルギーの浪費、注文納期の遅延の原因となるバッチ不良を回避するための調整を迅速に行う必要がある。

解決策

分析の結果、製造に使用される金型一式の製造においてオーバーフローが発生し、ノズルとバレルの第1および第2加熱リングに材料が巻き付いたことが実証された。ノズルとバレルの第1セクションの加熱リングは損傷し、交換された。加熱リングの交換の際、熱電対がしっかりとクランプされておらず、後方にずれていたため、材料の設定温度が同じであるにもかかわらず、実際の材料温度が設定温度より高くなってしまった。

これは、実際の材料温度が前回の生産時よりも高かったことを意味し、今回の生産ではサブマリンタイプのゲートを使用しているため、同じバレル温度（材料温度）ではせん断速度が必然的に速くなり、材料が分解してスプレイマークが発生した。材料温度を調整し、加熱リングを固定し直し、熱電対をクランプする必要がある。

結論

スプレイマーク・シルバーストリークは一般的な製造上の問題です。射出圧力の調整、金型温度の調整、プラスチック材料の交換など、さまざまな方法で解決することができます。重要なのは、スプレイマークの原因を特定し、具体的な状況に応じて適切な対策を講じることです。効果的な解決策により、スプレイマークが生産工程に与える影響を大幅に軽減し、射出成形機の効率を向上させることができます。

私はFirstMoldのイ・ヨンです。射出成形業界で10年以上の経験を持ち、何千人もの顧客や製品マネージャーと接してきました。これまで何千人ものお客様や製品マネージャーと接し、製品や部品の高品質生産を実現するには、設計者と生産者の協力が必要であることを実感してきました。私の経験が皆様のお役に立てれば幸いです。