成形現場のお役立ちコラム
【射出成形】樹脂の気泡をなくす対策｜
原因の特定方法と解消の5ステップ
射出成形の現場において、製品内部にキラキラと輝く「気泡」が残ってしまうトラブルは、非常に頻度の高い不良の一つです。透明な製品であれば致命的な外観不良となり、不透明な製品であっても、内部の泡が構造的な弱点となり、強度不足やクラックの原因となります。
「乾燥時間を延ばしても気泡が消えない」「背圧を上げたら別の不良が出た」……。そんな悩みを抱える現場は少なくありません。気泡対策で最も重要なのは、その泡の正体が「水分」なのか「空気」なのか、あるいは「分解ガス」なのかを正しく見極めることです。
本記事では、樹脂の中に気泡が発生するメカニズムを徹底解説し、現場ですぐに実践できる診断方法から、最短距離で気泡をゼロにするための5つの解決ステップを網羅的に紹介します。
✅気泡対策の要約：原因別のクイック診断
時間のない方は、まず以下の表で気泡の「正体」を推測してください。
| 気泡の正体 | 主な原因 | 特徴・見分け方 |
|---|---|---|
| 水分の泡 | 予備乾燥不足・再吸湿 | シルバーストリーク（銀条）を伴うことが多い。 |
| 空気の泡 | 計量時の巻き込み | 製品全体にランダムに発生。背圧不足が疑われる。 |
| 分解ガスの泡 | 樹脂の熱分解 | 黄ばみや焼けを伴う。シリンダー内の滞留や高温が原因。 |
| 真空の泡（ボイド） | 体積収縮（真空） | 厚肉部の中心に発生。加熱しても膨らまない。 |
1. なぜ樹脂の中に「気泡」が発生するのか？3つの発生メカニズム
樹脂内部の気泡は、大きく分けて「外部から持ち込まれるもの」と「内部で発生するもの」に分類されます。
① 樹脂に潜む「水分」の影響
吸湿性樹脂（ナイロン、ポリカーボネート、PBTなど）は、空気中の水分を吸収する性質があります。乾燥が不十分なまま成形機に投入されると、高温のシリンダー内で水分が一気に気化し、膨大な数の微細な気泡となります。
特に注意が必要なのは「再吸湿」です。乾燥機で完璧に乾燥させても、ホッパー内での滞留時間が長かったり、梅雨時期などの高湿度環境下では、成形機に入る直前で再び水分を吸ってしまうことがあります。
② 「空気」の巻き込みメカニズム
通常、適切な背圧がかかっていれば、スクリュー内の樹脂が圧縮されて密度が高まり、ペレット間の空隙が減少します。しかし、背圧が低すぎたり、スクリューの回転速度が速すぎると、空気を含んだまま溶融・充填されやすくなります。
また、「サックバック（スクリュー後退）」の設定が大きすぎると、ノズル先端から空気を吸い込み、それが次ショットの製品内部に閉じ込められることもあります。
③ 「熱分解ガス」の脅威
樹脂は一定の温度・時間を超えて加熱されると、化学結合が切れて分解を始めます。この過程で発生するのが「分解ガス」です。
設定温度が高すぎる場合はもちろん、成形機サイズに対して製品が小さすぎて、シリンダー内での滞留時間が長すぎる場合も、樹脂が「焼けて」ガスを発生させます。これが泡となり、製品内部に残留します。
2. 【現場診断】その気泡は「ガス」か「真空」か？
対策を誤らないために、まずは不良の種類を切り分けましょう。気泡はガスや空気が閉じ込められた状態、ボイドは冷却収縮によって生じる内部空洞です。原因が異なるため、対策も分けて考える必要があります。※ただし、樹脂の種類や厚みで見え方が変わるため、あくまで現場での簡易確認として扱います。
ライターテスト（加熱して膨らむかを確認する簡易判別法）
加熱による簡易判別。気泡がある箇所をヒートガンやライターの熱で軽く温め、膨らみ方の変化を見ます。目安として、膨らめば内部に気体があり、変化がなければボイドの可能性があります。
- 表面が膨らんでくる場合： 内部に気体が入っており、熱で膨張した証拠です。正体は「気泡（ガス・空気・水分）」です。
- 変化がない、または膨らみが小さい場合： 内部の圧力が低い空洞（ボイド）の可能性があります。ただし、完全な真空とは限らず、わずかなガスを含む場合もあります。
発生場所による見極め
- 肉厚部の中心： 真空ボイドの可能性が高い。
- ゲート付近や製品全体： 水分や空気の巻き込みの可能性が高い。
- 最終充填部（ガス逃げ付近）： 熱分解ガスや、逃げ場を失った空気の可能性が高い。
3. 現場で実践すべき「気泡」解消の5ステップ
診断の結果、中身が「気体」であると分かった場合、以下の順序で対策を講じます。
ステップ1：予備乾燥の「質」を疑う
「乾燥機は回しているから大丈夫」という思い込みが最大の落とし穴です。
- 実温の確認： 乾燥機のモニター表示ではなく、ホッパー内部に温度計を差し込み、樹脂が実際に何度になっているか確認してください。
- 風量とフィルター： フィルターが目詰まりしていると、熱風が循環せず乾燥不足になります。
- 露点管理： 除湿乾燥機の場合、露点計がマイナス40℃以下を維持しているかチェックしてください。
ステップ2：計量条件（背圧）の最適化
巻き込まれた空気の影響を減らすために、樹脂の密度と溶融状態を安定させる調整です。
- 背圧を上げる： 背圧を少しずつ上げ、スクリュー内の樹脂密度を高めて空気の巻き込みを減らします。背圧の適正値は樹脂や機械条件で変わるため、成形品の状態を見ながら調整します。
- スクリュー回転速度を下げる： 回転を遅くすることで、樹脂が溶ける時間を十分に確保し、空気を噛み込みにくくします。
- サックバックの最小化： サックバックは、ノズルからの垂れを防げる必要最小限に設定します。過大にすると空気を吸い込みやすくなるため、機械と材料に応じて見直します。
ステップ3：射出条件の微調整
- 射出速度を下げる： 低速で充填することで、金型内の空気がガスベントから抜ける時間を確保します。
- 多段射出の活用： 気泡が出やすい位置の直前で速度を落とすなど、流動の制御を行います。
ステップ4：金型のガス抜き（ベント）清掃
金型内の空気が樹脂に押し潰されて気泡化するのを防ぎます。
- ベントの清掃： ガスベントに樹脂のカスやヤニが詰まっていないか確認します。
- 真空引きの検討： 高付加価値な透明製品などの場合、型締め後にキャビティ内を強制的に真空にする装置も有効です。
ステップ5：パージ剤による「ガス源」のリセット
シリンダー壁面にこびりついた「炭化物（焦げ）」が原因で、常に分解ガスが発生しているケースがあります。
これにより、樹脂の分解の起点となる炭化物（焦げ）を除去し、ガスの発生源を低減します。
4.気泡をゼロにするための設備管理
成形不良対策は、条件調整だけでは限界があります。安定した品質を維持するための「周辺機器」の役割についても触れておきます。
乾燥機の「実力」を維持する
乾燥不足による気泡は、最も頻度が高く、かつ対策が容易な不良です。しかし、古い乾燥機ではヒーターの劣化や送風能力の低下により、設定通りの性能が出ていないことがあります。定期的な露点計測や、高精度な除湿乾燥機への更新は、気泡トラブルをゼロにするための最短の投資となります。
静電気による異物吸着の防止
材料搬送時に樹脂ペレットが静電気を帯びると、空気中の微細なホコリを吸着します。静電気で付着したホコリや異物は、外観不良や不安定な成形の一因になります。精密成形では、除電や清浄な材料供給環境の整備が重要です。
5. 真空ボイド（厚肉部）への特殊対策
加熱しても膨らまず、内部が空洞に見える場合は、ボイドの可能性があります。特に厚肉部では、冷却収縮により内部空洞が生じやすくなります。
- 保圧を上げる・長くする： 中心部が固まるまで材料を押し込み続けます。
- 金型温度を調整する： 外側のスキン層の固化を早めることでボイド抑制に寄与する場合があります。ただし、温度を下げすぎると充填不良やヒケが悪化するため、適正範囲での調整が必要です。
- 肉盗みの設計： 製品設計の段階で、極端な肉厚部をなくす（肉盗み）ことが根本解決となります。
▶ 【射出成形】ボイド（気泡・空洞）の原因と対策｜発生メカニズムと解決の5ステップ
まとめ：気泡対策は「消去法」が最短ルート
気泡トラブルを解決する鍵は、「水分・空気・ガス・真空」のどれが犯人かを特定することに尽きます。
まずは不良の種類を見極め、次に乾燥状態、背圧、射出条件、金型のガス抜きを順に確認してください。最後に、シリンダー内の汚れや炭化物が残っていないかも点検します。
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その他の成形不良に関する網羅的な対策については、こちらのまとめ記事もご参照ください。
▶ 射出成形の成形不良の原因と対策一覧｜主要トラブルの解決策を完全解説
