ボイドの改善方法
ボイドとは製品内部に発生する泡形状の気泡を指します。製品内部に発生するために有色の部品では目視確認できない場合が多く、見過ごしがちな不良です。透明樹脂などの場合は目視が出来ますので、外観不良として扱われます。
一般的にはボイドは2種類に分類されます。
- ガス/空気を含んだ泡（溶融樹脂にガス/空気を含み、金型内に射出することで製品の内部に泡が存在する
- 真空状態の泡（溶融樹脂が固化することで生じる体積収縮が原因となってできる泡）
ガス/空気を含んだ泡の場合はその根本原因を比較的容易に解決できます。
根本原因は、
・ペレット状の樹脂材料を溶融させる際に巻き込んだ空気（背圧にて対応）
・ペレット状の樹脂材料を溶融させる際に発生するガス（樹脂温度・成形サイクル・材料乾燥条・ベントスクリュー等で解決します）
・溶融樹脂が金型内に流入されることで巻き込んだ空気（ゲート位置やガスベント追加等で解決）
解決が難しいボイドが真空状態の泡です。ヒケの改善方法で触れていますが、
- 充填圧力の差（ゲートは充填圧力が高く、反ゲート側は低い傾向にあります）
- MD/TD方向の収縮率の違い（ガラス繊維等添加剤が入った材料によく見られる現象です）
- 製品の肉厚差の違い（樹脂は肉厚により収縮率が変化する傾向にあります）
- 金型温度の差（製品形状や金型の冷却設計により生じる金型表面の温度差）
- キャビ内の樹脂充填時に発生する逃げ場を失った圧縮された空気
- スキン層/コア層の収縮率の差や厚さの差
- 形状由来の剛性の差
が要因として挙げられます。ヒケと同様に1の充填圧力を高く維持することである程度の真空ボイドは解決できますが、厚肉製品やオレフィン系樹脂などの収縮率が大きな材料の場合、なかなか解決できない問題として残ります。
特にボイドは強度低下、特に圧縮強度に悪影響を与え、長期間使用時の脆性破壊の起点となりますので、注意が必要です。
あまり知られていませんが、強度が必要な製品においてガラス繊維等を含有させた材料を使用する場合、ボイドを抑える成形条件において明らかな泡となることが少なく、クラックとして現れます。このクラックは繊維配向に沿って発生するために脆性破壊の起点とし悪質な部位となります。上記2のMD/TD方向の収縮率の違いがそれにあたりますが、繊維配向を変えることは難しく、高強度部品を製造する上で十分な配慮が必要です。
当社の射出圧縮技術IMP工法 IMM工法は真空ボイドを高次元で制御する加工方法です。厚肉成形品におけるボイド制御は金属部品の樹脂化など、必要な強度を算出し、それに合わせた肉厚を設定するため、厚肉となった場合は弊社の技術が不可欠となります。
当社の射出圧縮技術は「必要な箇所に必要な肉厚を」をコンセプトに開発した技術ですので、通常の射出成形品形状の殆どに対応できる技術です。