【1級技能士】射出成形冷却時間｜短くしすぎると何が起きるか | 成形現場.tech｜ゆーじの成形解体新書 ― 現場発・射出成形の最適解 ―

本記事の数値・手順はあくまで参考値です。
実際の作業では金型メーカー指定値・社内規定を必ず最優先にしてください。内容の適用による損害について、当サイトは責任を負いかねます。

成形現場で働く皆さん、今日もお疲れ様です。
1級技能士のゆーじです。

今回のテーマは「冷却時間」です。

充填・保圧ときたら、次は冷却。
でも冷却って地味に見えて、実は一番コストに直結するパラメータなんです。
「もう固まってるだろう」「あと2秒縮めればサイクルが上がる」――その感覚、私も昔やらかしました。
ABSの製品をエジェクタで貫通させるまで。

まず確認｜あなたの冷却時間はどこで詰まっていますか？
冷却時間を短くすると何が起きるか
実体験｜ABSで製品を貫通させた話
冷却不足が引き起こす3つの不良
白化の原因は3つある
冷却時間の決め方｜現場の基準値
冷却を短くしていいケース・ダメなケース
冷却時間調整チェックリスト
よくある質問（FAQ）
まとめ
次に読むべき記事

まず確認｜あなたの冷却時間はどこで詰まっていますか？

症状	疑うべき原因
エジェクタが製品に刺さる・貫通する	冷却が明らかに足りていない
エジェクタ周辺が白くなる（白化）	冷却不足 or 型温が低すぎ or 保圧過多
取り出し後に製品が反る（後反り）	冷却不足（特に板物・薄肉）
サイクルを縮めると不良が出る	冷却と保圧の両方を疑う
型温を変えたら不良の出方が変わった	冷却と型温はセットで考える必要あり

冷却時間を短くすると何が起きるか

「冷却を縮めれば1ショットあたりの時間が短くなる」は正しいです。
問題は縮め方を間違えたときに何が起きるかです。

製品がキャビティ内で完全に固化する前にエジェクタが動けば、柔らかい樹脂を力任せに押すことになります。
ABSのように剛性はあるけど靭性が低い樹脂は、ピン先が集中荷重になった瞬間に貫通します。
一度やると分かりますが、製品に穴が開くというより刺さった状態で引き抜けなくなるんです。

実体験｜ABSで製品を貫通させた話

現場歴14年で一番冷却を軽く見ていたのは、正直に言うと最初の数年です。
あるときABSの製品でサイクルを煽ろうとして、冷却時間を少しずつ削っていきました。
最初は問題なし。
もう少し削っても問題なし。
「いけるな」と思ったところで貫通しました。
エジェクタピンがそのまま製品に刺さり、製品がぶら下がっている状態です。
製品を取り外してよく見ると、ピン径サイズの穴が開いていました。

※ABS樹脂でも製品を貫通することがあります。

「冷却を元に戻せば直る」と思って戻したら、今度は白化が出るようになりました。

穴が開くよりはマシですが、ピン周辺が白く曇った状態になる。
原因を調べて行き着いた答えは型温でした。冷却を縮めていた間、型全体が冷えすぎた状態が続いていたんです。型温を30℃から45℃に上げたところで白化が解消しました。

この経験で学んだのは「冷却・型温・保圧は別々のパラメータではなく、連動している」ということです。

型温管理とガス焼けについては別記事で詳しく解説しています。→ 【1級技能士が警告】射出成形ガス焼けの原因は型温｜熱膨張で0.02mmベントが消える理由と対策

冷却不足が引き起こす3つの不良

①エジェクタ貫通・突き出し変形

最もわかりやすい冷却不足のサインです。
固化が不十分な製品にエジェクタが当たれば、柔らかい状態の樹脂が変形します。
ABSやPCのように硬い樹脂は突き出し跡が残り、PPのように柔らかい樹脂は貫通します。

エジェクタが原因に見えますが、エジェクタは悪くありません。
その前の冷却が足りていないことが問題です。

②白化（応力白化）

白化は「エジェクタが強すぎる」と思われがちですが、根っこは冷却と型温にあることが多いです。

スキン層（製品表面の固化した層）が十分に育っていない状態でエジェクタが動くと、表面に引っ張りの応力がかかります。
樹脂内部の分子鎖が引き延ばされて光を乱反射する状態になるのが白化です。
主にABS樹脂で発生しやすいです。

③取り出し後の後反り

これが一番厄介です。
取り出し直後はきれいに見えるのに、時間が経ってから反る。

冷却が足りていない状態で取り出した製品は、内部に残留応力を抱えたまま外に出てきます。
型拘束がなくなった瞬間から応力が解放されていき、室温に落ち着く頃には変形しています。

残留応力と保圧の関係はヒケの記事でも触れています。→ 【1級技能士が解説】射出成形ヒケと保圧｜入れすぎが糸バリを生む理由と正しい対策

白化の原因は3つある

白化が出たとき、冷却だけを疑うのは早合点です。原因は3つあります。

原因	メカニズム	確認方法
冷却不足	スキン層が固まる前にエジェクタが押す	冷却時間を3〜5秒増やして変化を見る
型温が低すぎ	表面の固化が不均一・ピン周りに応力集中	型温を5〜10℃上げて変化を見る
保圧過多	キャビティ内圧が高い状態でエジェクタが動く	保圧を10%下げて変化を見る

まずは冷却時間→型温→保圧の順で1つずつ確認してください。
白化はこの3つが重なって出てくることが多いです。

冷却時間の決め方｜現場の基準値

肉厚＋5〜10秒から始める

✅ 現場の基準値

製品の一番厚い肉厚（mm）＋5〜10秒

例：肉厚3mmなら8〜13秒から始める。肉厚5mmなら10〜15秒。
そこから突き出し後の製品の状態を見ながら微調整します。

この「＋5〜10秒」の幅は樹脂種によって変わります。

樹脂	目安の補正	理由
PP・PE	＋5秒寄り	熱伝導が比較的良い
ABS	＋7〜10秒	スキン層が薄く白化しやすい
POM（ジュラコン）	＋8〜10秒	結晶化に時間がかかる・後反りしやすい
PC	＋10秒以上	肉厚があると固化に時間がかかる

型温との関係

冷却時間と型温はセットで考えてください。
型温を上げると固化が遅くなります＝同じ冷却時間では固化不足になりやすい。
型温を下げると固化は速くなりますが、スキン層の成長が不均一になり白化や残留応力の原因になります。

型温を変えたら冷却時間も必ず見直す。
型温5〜10℃の変更で、冷却時間も2〜3秒の調整が必要なケースは少なくありません。

冷却水の温度と流量も確認する

冷却時間を延ばしても改善しない場合は、冷却回路側を疑ってください。
特に夏場は冷却水の水温が上がりやすく、「同じ設定なのに夏だけ不良が出る」という現象の原因になります。
チェックリストに冷却水の温度・流量確認を加えておくと、季節変動のトラブルに強くなります。

冷却を短くしていいケース・ダメなケース

製品・条件	判断	理由
薄肉・単純形状・PP製品	短縮の余地あり	固化が速い・エジェクタ面積が広い
肉厚差が大きい製品	慎重に	厚い部分に合わせないと後反りリスク
板物・平板形状	慎重に	後反りが出やすい代表例
ABS・PC・POM	慎重に	白化・後反り・応力割れが出やすい
型温を同時に変えている	NG	2つの変数を同時に動かすと原因が特定できない

「サイクルを縮めたい」なら1回の変更幅は2〜3秒までにして、1〜2ショット確認してから次の調整に進んでください。5秒一気に縮めて不良が出たとき、原因の切り分けが難しくなります。

冷却時間調整チェックリスト

[　]製品の一番厚い肉厚を確認した
[　]初期値を「肉厚＋5〜10秒」で設定した
[　]突き出し後の製品温度を手で確認した（触れる程度か）
[　]エジェクタ周辺の白化がないか目視確認した
[　]取り出し直後と5分後の製品形状を比較した
[　]冷却水の温度・流量を確認した – 冷却を変更する前に型温・保圧の設定をメモした
[　]変更幅は1回あたり2〜3秒に抑えた – 型温を変えたタイミングで冷却時間も見直した