ウェルドラインとは

ウェルドラインの基礎知識

ウェルドラインとは何か？

ウェルドラインとは、プラスチック射出成型などの製造プロセスで生じる、材料の流れが再び合流した際に形成される細い線状の痕跡を指します。特に、複雑な形状や多くのゲート（材料が流入する入口）がある成型品では、この線が目立つことがあります。ウェルドラインは、視覚的な不具合として問題視されることが多いですが、それだけでなく製品の機械的強度にも影響を与えることがあるため、成型技術者や設計者にとって大きな課題となっています。

ウェルドラインの発生する主な場面

ウェルドラインは、特にプラスチックの射出成型においてよく見られます。この成型プロセスでは、溶融したプラスチックが金型内に流れ込み、複数の流れが再度一つに合流する際にウェルドラインが形成されます。例えば、製品内部にリブやボスといった複雑な構造がある場合、または複数のゲートから材料が流れ込む場合、ウェルドラインが発生しやすくなります。こうしたラインは、製品の美観を損なうだけでなく、製品の弱点となり得るため、製造業においてはその発生を抑えることが重要視されています。

次に、「ウェルドラインの原因」について詳しく説明していきます。

ウェルドラインの原因

ウェルドラインが発生する物理的な理由

ウェルドラインの発生は、主に射出成型時の材料の流動特性に由来します。成型プロセスでは、溶融したプラスチックが金型内に流れ込み、複数の流れが再度合流することがあります。このとき、材料同士が適切に融合しないと、ウェルドラインが生じます。具体的には、以下の要因が関与します。

• 温度差: プラスチックが金型内で流れる際、各流れが合流する点で温度差が生じることがあります。この温度差が大きいと、流れが再度融合する際に材料同士がうまく結合せず、ウェルドラインが形成されます。
• 流動速度: 材料が金型内を流れる速度が不均一な場合、合流する材料が同じ速度で接触しないため、きれいに融合しないことがあります。この結果、ラインが形成されます。
• 圧力の不均一: 流動中に圧力が適切にかかっていない場合、流れが弱くなり、合流点での融合が不十分になることがあります。

材料や成型条件が与える影響

ウェルドラインの発生には、使用する材料や成型条件が大きな影響を与えます。

• 材料の粘度: プラスチック材料の粘度が高いと、流れが鈍くなり、ウェルドラインが発生しやすくなります。逆に、粘度が低い材料は、流動性が高いため、ウェルドラインが目立ちにくい傾向があります。
• 冷却速度: 成型後の冷却が急速すぎると、合流点で材料が十分に溶け合わないまま固化してしまい、ウェルドラインが形成されます。
• 金型温度: 金型の温度が低いと、材料が流入した際に急激に冷やされ、合流点での材料の融合が不完全になります。このため、ウェルドラインの発生が促進されます。

ウェルドラインが発生する仕組みを理解することで、次のセクションでは、ウェルドラインが製品に与える具体的な影響について掘り下げていきます。

ウェルドラインの影響

製品の強度や外観への影響

ウェルドラインは、製品にとって視覚的にも機能的にも重要な問題となり得ます。以下にその具体的な影響を詳しく説明します。

• 強度低下: ウェルドラインが形成された部分は、通常の材料よりも結合が弱くなります。このため、製品全体の機械的強度が低下しやすくなり、特に応力が集中する部位では破損や亀裂の原因となります。例えば、自動車部品や電子機器のケースなど、耐久性が求められる製品においては、ウェルドラインの存在が致命的な欠陥となることがあります。
• 外観品質の低下: ウェルドラインは、しばしば目に見える線状の痕跡として残ります。これは特に、外観が重視される製品（例えば、家電製品や消費者向けのプラスチック製品）では、製品の見た目を大きく損なう要因となります。消費者はこうした外観の欠陥を製品の品質低下と捉えることが多く、ブランドイメージにも悪影響を及ぼす可能性があります。

製品不良のリスク

ウェルドラインが原因で発生する製品不良には、以下のようなリスクがあります。

• 亀裂の発生: 物理的な応力がウェルドラインに集中しやすいため、繰り返し荷重がかかると亀裂が発生する可能性があります。この問題は、特に繊維強化プラスチック（FRP）などの複合材料で顕著です。
• 漏れ: ウェルドラインがあることで、密閉性が必要な製品（例えば液体容器やシール部品）において、漏れが発生するリスクが高まります。これは、材料の結合が不完全であることに起因します。

これらの理由から、ウェルドラインの発生を未然に防ぐことが重要です。次のセクションでは、ウェルドラインを抑制・回避するための具体的な対策方法について解説します。