金型汚染とその対策

金型汚染は射出成形における避けられない課題であり、熱分解やガス発生、離型剤の堆積、湿気や腐食が主な原因です。これらは製品の外観不良や寸法精度の低下、生産効率の悪化を引き起こします。

本記事では、金型汚染の原因や品質への影響、超音波洗浄やドライアイス洗浄、表面改質処理などの効果的なクリーニング技術を紹介し、金型の寿命延長と生産効率向上のポイントを解説します。

金型汚染の仕組み

金型汚染は射出成形における避けられない課題であり、原因を正しく理解することで効率的な対策が可能になります。汚染の主な原因は以下の通りです。

1.熱分解による汚染

樹脂が高温で溶融する過程で分解が進み、ガスや炭化物が発生します。難燃剤や添加剤を含む材料では、この現象が顕著で、キャビティ内部に黒ずみや曇りが発生します。特にPPSやPESなど高温成形が必要な材料では、分解による汚染が顕著です。

2.ガスの発生と凝集

成形材料中の着色剤や安定剤などの添加剤は、高温でガス化し、金型表面に凝集して汚れを残します。この現象は、表面の白濁や気泡発生の原因となり、微細な隙間に溜まったガスが次回成形時に影響を及ぼします。

3.離型剤の堆積

離型を促進するために使用する離型剤は、成形品に不要な付着物を引き起こし、金型内で蓄積します。この堆積物が製品の外観不良や寸法精度の低下を招きます。

4.湿気や腐食の影響

外気中の湿気や樹脂中の水分が高温で蒸発し、金型表面を腐食させることがあります。また、錆びが形成されると表面が不均一になり、成形品の品質低下につながります。

金型汚染による品質影響

金型汚染は成形品の品質に深刻な影響を与えます。具体的な例として以下が挙げられます。

1.外観不良

金型表面の汚れが転写され、黒点や白濁、傷、曇りなどが発生します。透明製品では特に目立つ問題となり、製品価値を低下させます。

2.寸法精度の低下

キャビティ内部の汚れが容積を変化させるため、寸法精度が乱れることがあります。特に精密部品ではこの影響が顕著です。

3.内部欠陥

ガスや汚れが樹脂内に残留すると、気泡やボイドが発生し、製品強度を低下させます。

4.生産効率の低下

汚染が進むと離型性が悪化し、サイクルタイムが延びる原因となります。また、頻繁な清掃が必要になることで稼働率が低下します。

金型クリーニングの手法

汚染を防ぎ品質を維持するため、以下の最新技術を活用した金型クリーニングが効果的です。

1.超音波洗浄

液体中で超音波を発生させることで、キャビテーション効果を利用して汚れを非接触で除去します。この方法は微細部分や複雑形状にも対応可能で、環境負荷が少ない点が特徴です。特に精密成形用金型や微細キャビティの清掃に有効です。

2.ドライアイス洗浄

固体CO₂を高速で噴射し、汚れを冷却・破砕して取り除きます。廃液が出ないためクリーンで、作業時間も短縮できます。離型剤やガスによる汚染除去に適しています。

3.表面改質処理

プラズマ処理や特殊コーティングにより、金型表面の特性を改質します。汚れの再付着を防ぐだけでなく、耐摩耗性や耐食性も向上させ、長期的な維持管理を可能にします。

これらの手法は、単独でも有効ですが、金型の状態や汚れの種類に応じて組み合わせることで最適な効果が得られます。