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『組み合わせによる成形不良』
 

『成形不良とは』

 

成形不良とは、原料・生産設備・成形条件・金型の4つのカテゴリー(分類)の組み合わせで発生するトラブルの現象。

 

寸法精度・強度・外観・色彩等、製品に要求される項目に合わせて、評価基準が設けられ基準に満たない製品を成形不良と言う。

 

原料自体の種類の多さと大気環境に伴う水分率等の保管状態により、状態は非常に多くの組み合わせが存在する。

 

生産設備も成形機をメインとして、乾燥機・温調機・粉砕機・取り出し機等、多種におよびメーカー数と仕様により、非常に多くの組み合わせが存在する。

 

成形条件と金型も同様に複雑な組み合わせが存在しており、原料・生産設備・成形条件・金型の組み合わせになると同じものが存在しないくらいの組み合わせになる。

 

ひとつのカテゴリーやひとつの方法(成形技術)で全ての成形不良が解決するような単純なものではなく、科学が進歩した現代でも成形不良は存在し、今も発生している。

 

『成形不良改善の為のチェック項目』

 

多くの組み合わせの中から発生している成形不良を改善する方法も組み合わせがあり、対策する為にチェックする項目があります。

 

原料管理では、水分率・酸化・熱履歴

 

生産設備では、スクリューデザイン・可塑化条件・せん断発熱

 

金型技術では、温度分布・断熱圧縮・蓄熱状態

 

生産現場では、安定した品質の製品(良品)を常に安定供給する事が目的であり、複雑な組み合わせを管理しながら運営する『良品量産技術』が重要になります。

 

 

| haru | 成形技術 | comments(3) | trackbacks(0) |
『プラスチック射出成形 不良現象 白点』
 

『プラスチック射出成形 不良現象 白点』

『成形不良発生原因とその対策及び改善方法 ロジカルシンキング』

 

透明製品に代表されるプラスチック樹脂のレンズや導光板等には、白点と呼ばれる成形不良が存在しており、黄変・黒点(コンタミ)と並び代表的な不良現象です。

 

代表的な樹脂として、PCPMMAを使用しており、樹脂自体は透明であり、非常に硬い。

 

白点の発生原因として、樹脂粉又は気泡(マイクロボイド)と言われているが、使用樹脂・原料管理・生産設備・金型構造・製品デザイン・成形条件・可塑化条件により、発生理由には無数の組み合わせがある。

 

同じ品質の成形品を毎日、量産(供給)する為には、絶対的基準と変化点管理が重要になり、良品量産安定化技術の礎になります。

 

何が原因で何の理由で発生したのか?

 

先ずは、樹脂粉が白点の発生原因だと仮定して、粉取り対策を実施する。

 

白点発生数の変化点管理を実施。

 

判断基準→増える事・減る事=変化あり。何も変わらない=変化なし。

 

    原料袋の底に堆積している樹脂粉を除去する。

樹脂をふるいにかけて、樹脂に付着している粉を除去する。

 

単純に粉取り対策有無で、成形を行い白点の不良発生率で比較。

 

  白点発生数に変化が無ければ、樹脂に付着している粉が白点の発生原因では無い。

 

× 白点発生数に変化が有れば、樹脂に付着している粉が白点の発生原因である。

 

過去の経験では、粉取り対策で白点不良の発生数は変化致します。

 

    次に原料袋の底に堆積していた粉を樹脂にふりかけて、粉まみれの樹脂で成形を実施。

 

  白点発生数に変化が無ければ、樹脂に付着している粉が白点の発生原因では無い。

 

× 白点発生数に変化が有れば、樹脂に付着している粉が白点の発生原因である。

2パターンの実験を実施する事で、変化の有無と増える方法性と減る方向性が確認出来ます。

 

変化しない事が一番の問題であり、不良数が増えても減っても変化が有る事が重要です。

 

粉が多い→白点が多い。粉が少ない→白点が少ない。と言うパターンが見つかれば、白点不良の原因は樹脂粉だと断定して、粉が出来る理由を考えます。

 

原料袋の中で、輸送中に樹脂同士が接触して粉砕したものが粉になる。

 

乾燥機から成形機に乾燥済み樹脂が輸送される時、樹脂同士の接触やホッパーへの接触で粉が発生。

 

どの理由が最も粉を発生させるか?

 

原因と理由を考えて幾つかの対策案を実施下さい。

 

成形不良改善の講習会では、成形不良の種類毎に原因があり、理由の組み合わせで不良率が変化するとお話しておりますので、答えは粉だとして理由を考えてみて下さい。

 

 

 

 

| haru | 異物不良・パージ材対策 | comments(0) | trackbacks(0) |
『熱伝導性樹脂とは、』
 

『熱伝導性樹脂とは、』

 

従来のプラスチック樹脂は、低熱伝導性でナイロン(PA)でも熱伝導率が0.2M/m・k程度であることから熱伝導性が悪く蓄熱される事で、温度管理の必要な用途には普及されず、高い熱伝導性のアルミ(熱伝導率236M/m・k)が温度管理の必要な用途に使われてきた。

 

プラスチック樹脂も時代の進化に伴い飛躍的に性能が上がり、樹脂に各種フィラーを混合する事で、新たな樹脂特性を持たせる事が可能になった。

 

各種フィラーにより、高剛性・高耐熱・摺動性・導電性等を向上させる。

 

樹脂(ベースレジン)+各種フィラー=高機能樹脂

 

熱伝導性樹脂は、樹脂(低熱伝導性のベースレジン)に熱伝導性フィラーを混合する事で熱伝導性を持った高機能樹脂となり、フィラーの種類・フィラー添加量で様々な用途の熱伝導性樹脂を生み出す。

 

『熱可塑性樹脂の熱伝導率向上』

 

熱可塑性樹脂を高熱伝導化する事で、幾つかの懸念材料があり、熱伝導率と樹脂の流動性、それに伴う強度と絶縁性が懸念される。

 

単純に熱伝導率を上げれば良いと言う簡単な話ではなく、射出成形の場合、流動性と強度が重要であり、熱伝導率を上げても流動性が悪く、強度が不足すれば決して使用されない。

 

熱伝導率を上げると流動性が悪くなり、強度が弱くなり、絶縁性が悪くなると言う事では使えない。

 

当然、製品形状やゲートの種類・取り数にも制約が生まれ、製品設計上の自由度が損なわれる。

 

ベースレジンの樹脂が吸湿性であれば、吸湿対策を施す必要があり、ベースレジンが吸湿性でなくても熱伝導フィラーが吸湿性であれば、同様に吸湿対策を施す必要が出てきます。

 

熱伝導性フィラーの硬度により、スクリューの摩耗や金型の摩耗も懸念材料のひとつである。

 

成形不良としては、ウエルド・クラック・バリ・ショート・寸法安定性・ガス・金型メンテナンス・摩耗等、様々な成形不良が予想される。

 

近年、電気自動車の普及に伴い、モーターコイルや充電ユニットに熱伝導性樹脂を利用する動きが出ているが、これは今まで以上に昇温防止や温度管理が必要になってきているからである。

 

ただし、高い絶縁性能を必要としている部品が多く、熱伝導性フィラーを大量に混合すると絶縁性能が低下すると言う問題も抱えている。

 

熱伝導性樹脂は、今後のプラスチック射出成形業界の発展に置いても重要な素材のひとつでもあり、原料管理・生産設備・成形技術・金型技術を含む、良品量産安定化技術が必要となる。

 

| haru | 新素材関連 | comments(0) | trackbacks(0) |
熱伝導性樹脂成形技術の確立 新素材への取り組み
 

『熱伝導性樹脂成形技術の確立』

 

近年、様々な製品で高機能化・高速化が求められ、小型化・軽量化が進められてきております。

 

高機能化・高速化の為の電子部品等の性能向上と電子部品等の小型化・軽量化は相反する為、性能向上における電子部品からの発熱対策が重要視されております。

 

従来の熱対策では、ヒートシンク等の冷却構造が必要となり、小型化・軽量化の足かせとなっております。

 

高機能化・高速化に伴う電子部品からの発熱と小型化・軽量化に伴う冷却構造の効率化を同時に実現するべく、熱伝導性樹脂に注目が集まっております。

 

一時、金属の樹脂化が話題となっておりましたが、金属に比べプラスチック原料は熱伝導率の悪さから、計量化は望めるが熱対策が必要となりクラック(割れ)やボイド・ヒケ・外観不良・寸法のバラツキ等のプラスチック樹脂成形独特の成形不良が発生し、不良率の高さから様々なトラブルが発生致しました。

 

原料メーカー各社から熱伝導グレートのプラスチック樹脂を販売されておりますが、熱伝導率・熱放熱率を向上させる為に添加しているものが、様々な成形不良を発生させるという懸念を考慮する必要があります。

 

熱伝導性樹脂により、製品性能は向上しても歩留りを含む量産性が確保出来なければ、量産現場では大変な事態が予測出来ます。

 

熱伝導性樹脂の良品量産を安定化する技術の確立が重要であり、原料管理技術・可塑化条件・射出条件・生産設備選定・金型技術のトータル技術の確立を目指す研究グループを発足させました。

 

成形不良の発生メカニズムを解明し、改善・対策してきた独自の理論により、原料管理・成形技術・金型技術・生産設備を使用して、様々な新素材に立ち向かって参ります。

 

熱伝導性樹脂成形に関して、今後報告させて頂きます。

| haru | 新素材関連 | comments(0) | trackbacks(0) |
2013 不良改善講習会
 みなさん、こんにちは。

ひさしぶりに不良改善講習会を実施致しました。

2013年からは以前より、パワーアップしてお送り致します。

どちらかと言うと良品を安定量産させる為の原料管理・成形条件・生産設備・金型技術をミックスさせた不良を出さない良品量産技術になります。

3現主義の成形技術(現場・現物・現実)にロジカル・シンキングを組み合わせて、原因を数値化する事で不良発生のメカニズムを解明し、変化点管理による安定成形を実現させます。

原因の数値化が、一番難しく発生メカニズムを数値化して、方程式を導き出す事に莫大な時間と費用が掛かりました。

2011年8月より、掲載を中断させて頂き、数値化させる為の装置やシステム開発に着工、膨大なデーターと格闘して発生メカニズムの仮説を立て、数値化する事で方程式を導き出し、再現性を持って方程式の整合性を確認、それの繰り返しを行う作業に忙殺されました。

当然、量産工場で量産型を使用して量産設備により、連続成形で量産品で検証すると言う大原則は今まで通りです。

hakkai 株式会社殿、オハラ樹脂工業 株式会社殿には、多大なるご支援・ご尽力賜り、誠にありがとうございます。

日本のものづくりを進化させ、更なる発展を目指すべく良品量産技術の開発を進めさせて頂きます。

2013不良改善講習会に関しては、後日掲載させて頂きます。

取り急ぎ、御礼申し上げます。






| haru | プラスチック成形セミナー | comments(2) | trackbacks(0) |
樹脂温度と金型温度とスキン層
 

【樹脂温度と金型温度とスキン層の考え方】

 

流動抵抗や充填バランス・転写不良に代表されるスキン層の生成問題は、金型表面と溶融樹脂との熱伝達によるトラブルが多く、一般的には樹脂温度や金型温度の温度設定を変更して対策する。

 

スキン層の生成を樹脂温度と金型温度でコントロールする事になる。

 

固体のペレットが可塑化過程で液化し、金型内に流れ込み冷やされ固まる。

 

固体→液体→固体の間には、熱と言う影響があり樹脂と金型と言う2種類の違った温度が存在する。

 

実際はせん断熱や断熱圧縮・樹脂特性や滞留時間の影響があるので、それだけではないが今回は簡単に考えます。

 

     金型表面温度と溶融樹脂温度の温度差→温度境界層→温度差依存。

 

     金型表面と溶融樹脂の粘性による抵抗負荷→速度境界層→粘性依存。

 

現状の問題が温度境界層か速度境界層のどちらの影響で起こっているのかでその対策が違ってきます。

 

温度境界層の問題ならば、温度差が問題ですので金型表面温度と溶融樹脂温度の温度差を変える事で流れの方向が変化致します。

 

温度境界層がスキン層となりトラブル発生。

流れる→温度差が小さい。流れない→温度差が大きい

 

速度境界層の問題ならば、粘性が問題ですので粘性を変える事で流れの方向が変化致します。

 

速度境界層がスキン層となりトラブル発生。

流れる→粘性が低い。流れない→粘性が高い。

 

 

当然、これらの対策には副作用が働きます。

 

樹脂温度を上げれば熱ダメージが加算されますので最悪の場合、ガス化や糸引き・ハナタレ等の違う問題が発生致します。

 

金型温度を上げれば冷却効率が下がりますので、収縮率や冷却時間に影響を及ぼす可能性が発生致します。

 

不良状況に合わせて樹脂温度と金型温度を組み合わせて選択下さい。

 

 

 

 

| haru | ジェッティング・フローマーク対策 | comments(1) | trackbacks(0) |
『気温と湿度と成形不良』 気候変化と原料管理
 

『気温と湿度と成形不良』

 

地域的気候変化に伴い気温と湿度が常に推移する事で、露点温度と気温の差が近くなると結露しやすい雰囲気になります。

 

工場環境が管理されている工場では常に室温と湿度が安定している為、年間を通じて安定した成形が可能になります。

 

ただし、クリーンルームに見られるように成形機はクリーンルームの中にあるが、乾燥機は室外にあり空調設備が無い環境であることが多く見受けられます。

 

原料管理場所の環境管理が不十分であると地域的気候変化により、気温と湿度が推移する事で原料袋が紙体であれば、原料袋自体が結露する可能性があります。

 

ある一部の成形工場を除き、殆どの成形工場は四季の変化や気候変化の影響を受ける環境で、成形している事が多く気候変化に伴う成形不良が発生していると推測されます。

 

原料袋を開封後速やかに乾燥機等の大気環境と隔離された空間に原料を保管する事が樹脂水分量の推移を安定させる事になります。

 

非吸湿の樹脂は、紙体梱包が大半で乾燥せずに成形する事が多いが保管環境や気候変化で紙体自体が結露すれば中の樹脂に影響を及ぼす事が、予想されます。

 

梅雨時期に吸水系の成形不良が増える場合、気候変化に伴う原料管理を見直す事を検討下さい。

 

高温多湿の環境下での原料管理は、海外の工場を含め成形不良を改善・対策するのに重要な役割になります。

 

 

地域的環境の違い、気候変化に伴う原料管理は気温と露点温度に注意を払い、露点温度以下の環境に原料を保管しない事が基本となります。

 

一度、時間毎の工場内の気温と湿度を計測して、露点温度との差を確認下さい。

 

その時間帯での成形不良率との関連性を確認して頂ければ、今お困りのトラブルが気候変化に伴う成形不良であるかが確認できます。

 

 

 

| haru | シルバー不良・ボイド不良対策 | comments(6) | trackbacks(0) |
『プラスチック射出成形技術』 『クッション量とコールドスラッグウェル』
 

『プラスチック射出成形技術』 『クッション量とコールドスラッグウェル』

 

成形不良を未然に防止するプラスチック射出成形を考える上で、可塑化過程から射出過程に移行する時にクッション量が重要な役割を発揮致します。

 

クッション量の役割に関しては、当ブログ内で『成形条件クッション量と成形不良』で解説させて頂いておりますので、詳細はご確認下さい。

 

 

クッション量の役割として、成形条件での【計量】【射出】【保圧】の3つの工程で重要な役割を果たしておりますので、クッション量を無くすわけにはいきません。

 


【計量での役割】  計量のバラツキをクッション量で調整・補填。

【射出での役割】  充填樹脂量のバラツキを調整・補填。

【射出での役割】  充填完了時の衝撃緩和。

【保圧での役割】  圧力を伝達する為の役割。

 

ただし、クッション量は前の計量の残量(残留樹脂)ですので、1ショット以上のサイクルタイム(滞留時間)の影響を受けた樹脂になります。

 


金型にノズルタッチしている状態では、最もコールドスラッグ(高粘度樹脂)になる可能性のある樹脂になります。

 


この時、発生するコールドスラッグ(高粘度樹脂)は金型内に充填過程で流動抵抗となり、ジェッティング・フローマーク等の成形不良を発生させる原因になる為、コールドランナーを使用される場合、コールドスラッグ(高粘度樹脂)を充填させない為にコールドスラッグウェル(樹脂溜り)を施し対策致します。

 

 

当然、クッション量(残留樹脂)が多いとコールドスラッグ(高粘度樹脂)が多くなる可能性がありますので、コールドスラッグウェル(樹脂溜り)は大きくする必要があります。

 

 

金型側の加工になるコールドスラッグウェル(樹脂溜り)を大きくする為には、金属加工が必要になる為、現実的ではありません。

 

クッション量の設定条件は、成形機側で入力すれば比較的安易に変更出来ますので、金型側で加工済みのコールドスラッグウェル(樹脂溜り)に合わせてクッション量を決定する事は、現時点での対策方法になります。

 

 

金型屋の領域のコールドスラッグウェルと成形現場の領域のクッション量を個々に考えるのではなく、量産時成形不良を未然に防止しながら安定成形が可能なクッション量とコールドスラッグウェルを本来は、試作段階で見極め打合せ下さい。

 

 

外観に関する品質面の要求が、年々厳しくなってきており高光沢が望まれている現状で、『外観不良』とクッション量とコールドスラッグウェルは重要な役割を担っております。

 

 

クッション量のバラツキの幅を考えながら、クッション量を変化させて成形品の外観を観察して下さい。

 

 

| haru | 外観不良・メッキ不良対策 | comments(0) | trackbacks(0) |
成形不良改善ブログ開設4年目を迎えてのご報告
 

『成形不良改善ブログ開設4年目を迎え、新たな取り組みをご報告』

 

 

射出成形業界に置ける成形不良に対する解析技術は、幾つかのカテゴリー毎に得意な分野からの経験値に基づいた対策方法がweb公開されています。

 


『プラスチック業界の各カテゴリー』

       原料・樹脂メーカー関連から見た成形不良の解析

       金型・設計メーカー関連から見た成形不良の解析

       成形機メーカー関連から見た成形不良の解析

       成形業者関連から見た成形不良の解析

       周辺機器・検査装置メーカー関連から見た成形不良の解析

       大学及び研究機関から見た成形不良の解析

       パーツ・部品メーカー関連から見た成形不良の解析

 


その大半が、各カテゴリー毎の経験値型思考による解析が多く、専門分野から見た解析をしている物が多く含まれますので、非常に勿体無いと感じておりました。

 

 

プラスチック成形品を作る為には、各カテゴリーを経て最終的に製品になる為、全てのカテゴリーが協力して、知識・経験値をトータルした集合知識に発展させる必要がありました。

 


成形不良を改善する為の知識・技術では無く、成形不良を出さない為の知識・技術を総合的に考えるネットワーク作りに奔走致しました。

 

 

その為、2007年5月に成形不良を中心とした不良改善ブログを開設致しました。


2010年5月で、4年目を迎え掲載記事も100に達しました。

 


多くの業界関係者にご賛同頂き、感謝しております。

 


現在、更なる技術革新を目指し総合力によるプラスチック射出成形研究会の設立を準備しております。

 


既にマイスター殿には、ご協力頂いておりますが、準備出来次第当ブログで詳細を発表させて頂きます。


 

| haru | 連絡・宣伝 | comments(18) | trackbacks(0) |
『プラスチック射出成形不良を改善する前に最も大切な事』
 

『プラスチック射出成形不良を改善する前に最も大切な事』

 

キーワードは、『相談出来る相手がどの位いますか?』

 

 

長年、多くの成形工場を回り数え切れない数の成形不良を見て感じた事は、殆どの成形不良には起因となる発生理由があり幾つかの複合要因が重なり、結果として現象に至ると言う事です。

 

一般的には、『樹脂』『金型』『成形機を含む周辺機器』『成形条件』『メンテナンスを含めた運用方法』等が挙げられますが、全てを経験して理解する事は、分業化された今の時代には無理だと思います。

 

『樹脂』=『原料メーカー』 『金型』=『金型屋』 『成形機を含む周辺機器』=『機器メーカー』 『成形条件』『メンテナンスを含めた運用方法』=『成形業者』が管轄しているカテゴリーです。

 

少なくてもプラスチック成形品を作る過程で、4つのカテゴリーに分業化されており各カテゴリーが独自の進化と考え方を構築しております。

 

 

成形不良は、成形工場で発生している現象ですので現場で出来る事は、『成形条件』『メンテナンスを含めた運用方法』で不良対策するしかありません。

 

 

『樹脂』『金型』『成形機を含む周辺機器』等がトラブル原因で有れば、それを見付けるだけでもかなりの時間が掛かりますので、その間は不良発生が止められない事になります。

 

 

『成形機を含む周辺機器』→『金型』→『樹脂』の順番で、トラブルが無いか確認作業に入りますが、殆どの場合結論に結びつく事は無いでしょう。

 

 

日本のテクノロジーを持っても未だに成形不良が無くならない事が証明していると思います。

 

 

殆どが今の状態で、運用して行かなければならない事は成形現場に従事した方ならば経験済みだと思います。

 

 

この様な環境の中で、成形不良0%にする事を目的に長い年月と経費を掛けて改善を繰り返された企業は存在致します。

 

 

『樹脂』『金型』『成形機を含む周辺機器』『成形条件』『メンテナンスを含めた運用方法』のスペシャリストが揃っている企業に多く見られます。

 

 

企業で全てのカテゴリーのスペシャリストを揃える事は、困難だと思いますので先ずはスペシャリストを見つける事です。

 

 

私の場合は、20年掛けて各カテゴリーのスペシャリストと知り合う事が出来ました。

 

トラブルが発生した時に相談出来る師匠がいる事が私の財産になっております。

 

 

一度、成形不良が発生したと仮定して自分自身では対策出来ないと言う設定で相談出来る人を考えてみて下さい。

 

『樹脂』=『○○さん』 『金型』=『○○さん』 『成形機を含む周辺機器』=『○○さん』 『成形条件』『メンテナンスを含めた運用方法』=『○○さん』

 

 

全て記入出来た人は、既に恵まれた環境に居られますので素直に相談してみて下さい。

 

必ず、よい改善方法が見つかる筈です。

 

記入出来なかった人は、先ずは相談出来る人を見つけて下さい。

 

 

| haru | 【haruの他愛も無い日記】 | comments(3) | trackbacks(0) |