金型の水管詰まりの原因とは？効果的な洗浄方法と対策を徹底解説！
プラスチック射出成形において、金型の冷却性能は製品の品質と生産性を左右する極めて重要な要素です。しかし、長期間稼働を続けている金型や、保管環境によって内部の冷却水管が詰まり、深刻な成形不良やサイクルタイムの増大を引き起こすケースは少なくありません。
本記事では、金型の水管が詰まる原因から、効果的な洗浄方法と対策を解説します。
金型における水管とは？
射出成形において、金型は単に溶融した材料を目的の形状に整える「型」であるだけでなく、注入された高熱の材料から速やかに熱を奪い、固化させる「熱交換器」としての役割を担っています。
この熱交換の中核を成すのが、金型内部に細かく配置された冷却水管（冷却回路）です。
プラスチック成形では約200℃前後の溶融樹脂が高速で金型内に注入されます。成形品の外観精度や寸法精度を一定に保ち、所定の強度を確保するためには、金型全体を均一かつ適切に冷却し、一定の温度域に制御し続けなければなりません。
冷却工程は成形サイクル全体の過半数を占めるため、水管を通じていかに効率よく熱を排出できるかが、生産スピードに直結します。適切な水流量と温度管理が行われている水管は、成形品の品質安定だけでなく、工場全体の生産効率向上を支えるもっとも基本的なインフラといえます。
水管詰まりが与える影響
- 成形ショットサイクルが維持出来なくなる
- 製品に変形が出てくる・寸法管理が出来なくなる
- 金型が膨張してしまうことで、かじりの原因になる
冷却水管内に錆やスケールが付着すると熱伝導率や冷却水流量が減少し、冷却効率が悪化します。
水管の詰まりによって金型の冷却が上手くいかなくなると、まず成形ショットサイクルに異変が起こります。そして、成形品に変形が生じてしまい、寸法管理ができなくなってしまいます。最悪のケースでは、金型に熱が籠って膨張してしまい、かじりが発生してしまいます。こうなると、金型が動かなくなったり、ライン停止にもつながりかねません。
水管詰まりのサイン
・成形条件は変わっていないのにも関わらず、良品が出なくなった
・金型自体の温度がいつもより高い
・バリが出やすくなった
成形条件は一切変更していないのにも関わらず、バリが出やすくなって良品が出なくなってしまった、さらに金型用温度計で測定した際に金型温度が通常時より高い、という現象が見られた際は、要注意です。こうした前兆は、金型の冷却が上手くいっていないことが推定されるためです。
金型の水管が詰まる主な原因
原因①：錆の発生と体積膨張
金型水管の詰まりにおいて最も頻繁に見られる原因の一つが、金属表面に発生する「錆」です。金型鋼や冷却配管に水と酸素が常時接触する環境では、酸化反応によって酸化鉄が発生します。工場配管や温調機からのもらい錆が金型内に流入し、付着するケースも多発しています。
原因②：スケール（カルシウム・マグネシウムなどの堆積）
水管内部には、錆だけでなく「スケール」と呼ばれる硬質な結晶状の堆積物が形成されます。スケールとは、冷却水に含まれているカルシウム、マグネシウム、シリカなどのミネラル成分が、熱によって結晶化して管壁に沈着したものです。特に、金型温度が高温になるダイカスト成形や、高温成形用樹脂を扱うラインでは、水管内部で水が急激に温められることでミネラル分の溶解度が下がり、スケールが強固に固着しやすくなります。地域の井戸水や硬度の高い水道水を温調水として使用している場合、この現象は加速します。
原因③：スライム・藻・バクテリアの繁殖
長期間循環させている冷却水や、開放型のクーリングタワーを使用している環境では、水中にバクテリア、カビ、藻類などの微生物が発生しやすくなります。これらの微生物が増殖し、死骸や代謝物と混ざり合うことで形成される粘性の高い有機物質が「スライム」です。
金型水管の効果的な洗浄・除去方法
➊ドリルによる錆取り・再加工
完全に水路が塞がってしまった場合や、固くこびりついた錆・スケールを除去する伝統的かつ確実なアプローチが「物理的洗浄」です。直線の水管回路であれば、金型を解体・分解した上で、水管開口部から専用のロングドリルや特殊なワイヤーブラシを挿入し、内部の錆や堆積物を直接削り落としていきます。頑固な固形物を削り取ることができるため、通水能力を強制的に復活させることが可能です。
❷専用の酸性洗浄液を用いた溶解・除去
ドリルなどの工具が届かない箇所や、金型内部の複雑な水路、傷をつけたくないデリケートな金型には「化学的洗浄」が極めて有効です。これは、錆やスケールを化学反応によって溶かす専用の化学洗浄液を水管内に注入・循環させる手法です。カルシウム系のスケールや鉄サビは酸性薬品によって液体へと溶解されるため、管壁を削ることなく安全に沈着物を除去できます。物理洗浄では届かないエルボ部や細径部の汚れも均一に落とせる点が最大のメリットです。
❸ウォーターリーマーによる自動洗浄と流路回復
水管メンテナンスの主流となっているのが「ウォーターリーマー」などに代表される金型水管専用の自動洗浄装置の活用です。ウォーターリーマー等の装置は、専用の除錆・スケール除去液を金型に循環させながら、圧縮空気を利用して「強力な脈動」や「水流の自動逆転」を発生させます。薬品で柔らかくした剥離物を、脈流の衝撃波と逆方向からの水流によって力強く押し出し、一気に排出します。最大の特長は、金型を分解することなく、成形機に載せたまま、あるいは降ろしたそのままの状態で洗浄作業を完結できる点です。従来は何時間もかかっていた分解・手作業のドリル掛け作業を排除し、作業時間と人件費を劇的に削減できます。さらに、流量計を備えた装置であれば、洗浄前後の数値変化から流路の回復具合を客観的に確認できます。
修理Before
修理After
水管詰まりの洗浄方法を動画で解説！
水管詰まりを未然に防ぐ日常の予防策とメンテナンス
金型の冷却不良に関しては、原因を特定することは難しくなりますが、水管詰まりの場合が多くなります。また、水管の詰まりに関しては、金型メーカーでないと困難な修理作業となります。
そのため当社では、定期的な金型メンテナンスを推奨しております。当社では、冒頭の写真のように、ウォーターリーマーを用いることで、面倒な金型分解をせず水管メンテナンスを行います。そのため、比較的短納期かつ低コストでお客様に修理した金型を納品することができます。
金型の水管詰まり修理は三愛テクノロジーにお任せください！
当社では射出成形金型の設計・製作で培ったノウハウを活かして、射出成形金型の修理・改造、メンテナンスも事業として展開しています 。
❶ ウォーターリーマーを駆使した分解不要の「強力水管清掃・防錆被膜形成」
金型の水管内に付着した頑固なサビやスケール、異物の詰まりに対し、専用のウォーターリーマー（金型温調配管用除錆機）を用いた自動洗浄を行います 。面倒な金型の全分解をせずに内部の汚れを強力除去し、同時に「一次防錆被膜」を形成することで再発を防ぎ、冷却効率を大幅に復活させます 。分解工数を削減できるため、短納期かつ低コストでの納品が可能です 。
❷ ドリル再加工から回路変更まで対応する「高度な金型修繕・改造技術」
ウォーターリーマーでは除去しきれない完全閉塞の水管であっても、工作機械によるドリル再加工（再削孔）で水路を削り出し、通水能力を強制的に再構築します 。また、水管周辺のクラック・水漏れを伴う場合や、図面のない他社製・海外製金型であっても、3Dスキャン（リバースエンジニアリング）技術を用いて内部回路を正確に解析・再設計し、最適な回路変更や金型改造をご提案します 。
❸ 徹底した通水・水漏れ検査と最大850tでの「テストショット品質保証」
修理・洗浄を行った金型は、納品前に自社工場で空気圧検査や通水確認を徹底して行います 。さらに、最大850tの成形機を完備した国内自社工場にて試作トライ（テストショット）を実施し、実際の量産環境での冷却性能や成形品品質をクリアした上で納品いたします 。お客様の現場でのスムーズな立ち上げを約束し、手戻りを未然に防ぎます 。
当社では、射出成形金型の修理から改造、新型の設計製作まで対応しております。
金型の修理・メンテナンスにお困りの方は、プラスチック金型メンテセンター.comまでお問い合わせください。
