サンクマークの克服：射出成形におけるサンクマーク対策

サンクマークは、世界中の射出成形業者にとって常に頭痛の種です。私は、表面（A面）に肉眼ではほとんど見えないわずかな凹みにもかかわらず、顧客が指で触れて確認できるため、完璧な部品が不合格となった事例を何度も目にしてきました。また、どこからともなく現れるかのように思われるサンクマークを解消するために、何時間も費やした経験もあります。以下に、私がサンクマークの発生原因とその排除方法について積み重ねてきたすべての知見をまとめました。

主なポイント

| アスペクト | 主な情報 |

サンクマークの発生原因

要点： 基本的に、サンクマークとは、周囲のプラスチックよりもある特定領域で材料の収縮が大きいために生じる表面の凹みです。これは以下の状況で発生します。

• 厚肉部が遅く冷却されるため、表面が固化した後に内部へ収縮する

• 保持圧力が不十分で、収縮を補償できない

• ゲートの早期凍結により、追加材料の流入が妨げられる

計算式は単純です：プラスチックは冷却時に0.5–3％収縮します。均一な肉厚であれば、この収縮は一様ですが、リブ、ボス、または厚肉部を追加すると、収縮差が生じる状況を作り出してしまいます。

サンクマークの物理的メカニズム

  
サンク深さ ≈ （収縮率 × 肉厚差） × 材料係数  

リブの肉厚が壁厚の80％（例：壁厚3mmに対してリブ厚2.4mm）の場合：

• リブと壁の接合部は実質的に5.4mmの厚みとなる

• この部分の収縮量は公称壁厚部の約1.8倍となる

• 結果として、目に見えるサンクマークが発生する

視覚的識別ガイド

| サンクマークの種類 | 発生位置 | 主な原因 |

トラブルシューティング・フローチャート

ステップ1：サンクマークはどこに発生していますか？

ゲート近傍 → ゲートまたは保持に関する問題

• ゲート径を確認（小さすぎる可能性あり）

• 保持圧力を上昇

• 保持時間を延長

ゲートから離れた位置 → 圧力伝達に関する問題

• 射出圧力を上昇

• 流動制限箇所を確認

• 追加ゲートの設置を検討

特徴部（リブ／ボス）の反対側 → 設計上の問題

• リブ／ボスの肉厚を評価

• 中空化（コアリング）または質量削減を実施

不規則な位置 → 冷却に関する問題

• 金型温度の均一性を確認

• ホットスポットの有無を確認

• 冷却回路内の流体流量を検証

ステップ2：工程条件の調整（まず試す）

| 調整項目 | 方向 | 期待される効果 |

ステップ3：工程調整で解決しない場合

設計または金型の変更へ移行：

| オプション | コスト | 納期 | 効果 |

サンクマーク防止のための設計ガイドライン

リブ設計のルール

| パラメータ | ガイドライン | 理由 |

材料別の最大リブ肉厚：
| 材料 | リブ肉厚の壁厚に対する最大比率 | 備考 |

ボス設計のルール

| パラメータ | ガイドライン | 理由 |

壁厚の遷移

壁厚変化が必要な場合：

| 遷移タイプ | サンクリスク | 最適な対応 |

材料別のソリューション

半結晶性材料（PP、PE、Nylon、POM）

これらの材料は収縮率が高く（1.5–3％）、サンクマークが発生しやすい特性があります。

| 材料 | 収縮率 | サンク傾向 | 推奨対策 |

非晶性材料（ABS、PC、PS、PMMA）

収縮率は低い（0.4–0.8％）が、特にPCはサンクに敏感です。

| 材料 | 収縮率 | サンク傾向 | 推奨対策 |

ガラスファイバー充填材料

ガラス繊維は収縮率を低減する一方、異方性挙動を引き起こします。

| 充填率 | 流動方向収縮率 | 直交方向収縮率 | サンク傾向 |

高度なソリューション

ガスアシスト射出成形

厚肉部または大型リブを有する部品では、ガスアシストによってサンクマークを完全に除去できます。

動作原理：

• キャビティをプラスチックで部分充填

• 氮ガスを注入して厚肉部を中空化

• ガス圧により表面を金型壁に押し付け、形状を維持

最も適した用途：

• ハンドルおよびグリップ部

• 大型リブを有する構造部品

• 軽量化が求められる部品

コスト影響：
金型費用に$5,000–15,000の追加＋ガス設備導入費用

フォーム射出（化学発泡）

低圧構造フォームは、自然にサンクマークを抑制します。

利点：

• 厚肉部でのサンクマーク発生なし

• 10–20％の軽量化

• 必要クラフトン数の低減

欠点：

• 渦巻き状の表面仕上げ

• 実質部品比で強度が低下

• サイクル時間が延長

外部ガス圧の適用

冷却中にキャビティ内にガス圧を印加し、プラスチックを金型表面に押し付ける手法です。

適用タイミング：

• Class A外観面

• 設計変更が不可能な部品

• 大量生産（設備投資を正当化できる）

サンクマークの品質管理

測定方法

| 方法 | 精度 | 最適用途 |

許容基準

サンクマーク深さの一般的な基準：

| 用途 | 最大サンク深さ | 表面タイプ |

トラブルシューティング・ケーススタディ

問題： PC製ハウジング（Class A外観面）のリブ反対側にサンクマークが発生

初期状態：

• リブ肉厚：壁厚の70％（壁厚3mmに対して2.1mm）

• 保持圧：800 psi

• 保持時間：4秒

• 金型温度：180°F

ステップ1：工程条件の調整

• 保持圧を1,000 psiへ上昇 → 20％改善

• 保持時間を6秒へ延長 → 10％改善

• それでも塗装後には依然として可視

ステップ2：設計評価

• リブと壁の接合部は実質5.1mmの厚み

• 充填可能な質量を超えている

ステップ3：金型改造

• リブ肉厚を50％（1.5mm）へ低減

• リブ接合部のボス内にコアリングを追加

• コスト：$2,400、納期：4日間

結果： サンクマーク完全除去、塗装検査合格

予防チェックリスト

設計レビュー時に以下のチェックリストをご活用ください：

部品設計

• リブ肉厚 ≤ 壁厚の60％（結晶性樹脂の場合は≤50％）

• ボス壁厚 ≤ 成形品壁厚の60％

• 急峻な肉厚変化を避ける

• 厚肉部は可能な限り中空化（コアリング）

• ゲート位置は厚肉部への保持を考慮して配置

金型設計

• 厚肉部近傍に十分な冷却を確保

• 適切な保持を実現するためのゲート径

• 充填終了部への十分なエジェクション（ベント）

• 必要に応じてリブ低減のための鋼材余裕（Steel Allowance）

工程検証

• ゲートシール試験の実施完了

• 保持圧の最適化

• 冷却バランスの確認済み

• サンクマークの測定および記録済み

結論

サンクマークは、主に設計上の問題であり、時折工程上の問題であり、稀に謎ではありません。その物理的原理は明確です：材料が多い場所では収縮量が多くなり、収縮によって表面が内側へ引っ張られます。第一の防御