なぜ小さなシリコーン部品には、単なる成形以上の工程が必要なのか

シリコーン製の部品は、一見すると単純そうに見えます。しかし、実際に調達を始めると、すぐに問題が生じてきます。.

ある時、食品用パウチに使われる小さなシリコン製バルブを手に、ある買い手が当社を訪ねてきました。その部品は1グラム未満と軽量で、デザインもすっきりとしていました。しかし、生産では次々と不具合が発生していました。.

問題は価格ではありませんでした。一貫性の問題だったのです。.

この用途では、バルブは特定の圧力で開く必要がありました。シリコーンが柔らかすぎるとバルブから漏れが生じ、硬すぎると流れが遮断されてしまいました。許容範囲は狭かったのです。.

その顧客はすでに2社のサプライヤーを試していた。どちらのサプライヤーも、初期試験に合格したサンプルを納入していた。しかし、生産規模を拡大したところ、欠陥が現れた。バリ、寸法公差、および開弁圧力の不安定さにより、これらの部品は量産には不向きとなった。.

その部品を検討した際、製造上のリスクは明らかでした。.

• 壁の厚さが不均一だった
• 流路は長く、狭かった
• シールエッジはパーティングライン上に位置していた
• 通気面積は限られていた

これらの問題は、それぞれ単独であれば対処可能です。しかし、これらが重なると、生産が不安定になるリスクがはるかに高まります。.

シールエッジに沿ってフラッシュが発生した。収縮により開口圧力が変化した。空気の閉じ込めにより、小さな焼け跡が生じた。これらは単なる偶発的な欠陥ではなかった。これらは、金型の設計が液体シリコーンゴムの挙動に合致していなかったことを示す兆候であった。.

私たちは機械ではなく、金型から着手しました。.

• ゲートの位置が調整されました。. これにより、流路が短縮され、キャビティの充填がより均一になったため、充填不足や硬化ムラが生じるリスクが低減された。.
• パーティングラインが再設計されました。. シーリングエリアから離し、表面の整合性を向上させることで、バリの発生リスクを低減しました。.
• 最後の充填エリアに微細通気口が追加されました。. ベントの深さは、0.004 mm前後という狭い範囲内に収まりました。.
• 射出成形中に真空がかけられた。. これにより、焼き跡や充填不良の原因となる前に、閉じ込められた空気を除去することができました。.
• 収縮補正は、方向および肉厚ごとに適用された。. これにより、最終的なバルブの形状を、要求される性能範囲により近いものに保つことができた。.

鋼材の切断に先立ち、モールドフロー解析を用いて充填挙動を確認しました。試運転では、温度の安定性に重点を置き、均一な硬化が図れるよう、温度変動を狭い範囲内に抑えました。.

これらの金型および工程の変更を経て、バルブの性能は安定しました。.

• 始動圧力は規定範囲内に収まった
• シール縁には、もはやフラッシュが見えなくなっていた
• 焦げ跡が消えた
• ロット間の均一性が向上した

顧客は実際の充填ラインで部品の試験を行いました。バルブはロットを問わず安定した性能を発揮したため、プロジェクトは量産段階へと進むことができました。.

外から見ると、これは些細な部品のように見えた。しかし、安定した生産は、製造上のリスクをどれだけ早期に特定できるかにかかっていた。.

サプライヤーが成形作業のみに注力している場合、欠陥が発生してから対応することになります。一方、金型設計の知識があれば、生産開始前にそうした欠陥の多くを未然に防ぐことができます。.

プロジェクトの初期段階では、その違いがよくわかります。有能なシリコーン成形サプライヤーは、単に部品の見積もりを出すだけではありません。設計内容を精査し、製造上のリスクについても説明してくれます。.

金型製作に着手する前に、いくつかの実用的な質問を投げかけてみる価値があります：

• 金型製作の前に、あなたの部品設計の確認は行われますか？
• 彼らは、流路や通気、収縮について議論しているのでしょうか？
• フラッシュがどこに現れる可能性があるかについて、説明されていますか？
• 彼らは、分割線の位置が機能にどのような影響を与えるかを理解しているのだろうか？
• 彼らは、単なるサンプルの承認だけでなく、再現性のある生産に向けたプロセスの妥当性を確認しているのでしょうか？

これらは、実際の製造現場での経験がある証拠です。.