プラスチックの黒点発生原因と対策

異物・黒点不良を削減する事は、プラスチック成形に関わる現場において重要な課題です。

発生原因を大きく分けると、

材料投入時に混ざり込んでしまう
ホッパーへの材料投入時、乾燥機やホース等から異物が混入する。
スクリュ内で材料が炭化してしまう
- 連続成形によりシリンダー内壁に触れた樹脂に熱分解や架橋反応が発生して炭化する。
- 成形終了後に成形機の中を空にしてしまうことで、シリンダーやスクリュ表面に残った樹脂が空気に触れ酸化し炭化する。
- 難燃樹脂等、炭化しやすい樹脂を滞留させる等で、加工温度以上にする事により炭化する。
金型の開閉時に付着する

といったことが考えられます。それぞれの原因に対し対策を講じる必要があります。今回は黒点に関して考えてみます。

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発生のメカニズム

1.不純物による黒点発生

プラスチック原料中に混入している不純物が原因で、黒点が発生することがあります。原材料を保管する際に汚染されてしまったり、投入時の異物混入、機械設備のメンテナンス不良によって混入してしまうことがあります。

2.練り込み異物による黒点発生

スクリュが高温で過熱されることで、樹脂の滞留・焦げつき・炭化などによりスクリュの壁面にカスがこびりつき、その焦げついた炭化物が溶融した樹脂と一緒に成形品に混ざります。

加熱シリンダーの異常加熱等で安定被膜が壊れ樹脂の炭化が始まります。
炭化が進み大きくなることで樹脂の流れに抵抗できず剥離されます。
剥離した部分は安定被膜が無く金属と直接触れる事から、新たな炭化物が形成されます。

「炭化物が作られ、一定の大きさで剥離して黒点の原因となる。」が繰り返されます。

3.酸化による黒点発生

プラスチックは酸素と反応し、酸化することがあります。酸化したプラスチックが黒く変色することがあり、これが黒点の原因となります。酸素と反応しやすいプラスチックは、特に酸化に注意する必要があります。

黒点不良削減対策

1.原料自体に混入された不純物が原因の場合

2.加工中の温度や圧力、加工機器の不具合が原因の場合

3.分解清掃

4.パージ剤による清掃

射出成形機用洗浄剤(パージ剤)は、色替え、樹脂替え、外観不良率の低減、異物発生を予防するために用いられる洗浄剤ペレットです。射出成形機における「洗浄」とは、シリンダー内に残った成形材料や焼けた炭化物、汚れを排出することです。パージ剤には、ガラスフィラー入り、界面活性タイプ、発泡タイプ等があり、用途に応じて使い分けられています。
良く落ちるものとしてはガラス(ガラスファイバー)入りタイプが使用されます。但し、スクリュ摩耗懸念やパージ剤排出に注意を要する事もあります。

ecomaruの登場

ecomaruは特に、炭化物・黒点除去に威力を発揮する高洗浄タイプです。従来のガラスファイバーのような長く太い繊維ではなく、短く細いグラスウールを使用しました。短く細いグラスウールがガラスファイバーのいきわたらない箇所まで入り込み、汚れや炭化物を掻き出します。勿論、色替え、樹脂種替えなど段取り時間の短縮による生産性向上や使用量の減少にも寄与します。