用語解説：樹脂成形品におけるクリープとは

樹脂成形品におけるクリープ（Creep）とは、成形品に一定の荷重を長時間かけ続けたときに、時間の経過とともに少しずつ変形していく現象です。

金属と比べてプラスチックでは特に重要な現象です。

例えばこんな現象です

樹脂製の棚受けに本を載せたとします。

最初は、 少しだけたわむだけだったものが、荷重をかけ続けると、

最初 → 少したわむ　1日後 → さらにたわむ　1年後 → 大きくたわむ

というように、荷重そのものが増えていなくても変形が進行します。

これがクリープです。

なぜプラスチックはクリープするのか？

プラスチックは、金属のような完全な固体というより、粘性を持った材料としての性質も持っています。

そのため、荷重を受けると、

瞬間的な弾性変形➡時間とともに進む変形➡荷重を取り除いても完全には元に戻らない

という挙動を示します。特に影響が大きいのが温度です。

一般的には、

温度が高いほど、クリープは急激に進行する

と考えてよいです。

例えば、常温では問題ない樹脂部品でも、エンジンルームなどの高温環境ではクリープによって寸法や締結力が変化することがあります。

射出成形品ではどんなところで問題になる？

実際の製品では、例えば以下のようなケースがあります。

部品・用途	クリープによる問題
樹脂製ブラケット	荷重によるたわみ
ネジ締結部	締結力の低下
スナップフィット	保持力の低下
ギア	歯形状の変化
ベアリング保持部	穴径の変化
コネクタ	接触圧の低下
樹脂製フック	徐々に伸びる・変形する
自動車部品	高温環境での永久変形

特にネジ締結は分かりやすい例です。

樹脂部品をネジで強く締め付けると、最初は十分な締結力があります。しかし長期間経過すると、ネジ周辺の樹脂が徐々に変形して、締結軸力が低下することがあります。

「応力緩和」との違い

クリープとよく一緒に出てくるのが応力緩和です。

この2つは似ていますが、条件が違います。

・クリープ

荷重・応力を一定にする

→ 時間とともにひずみ（変形）が増える

・応力緩和

変形量を一定にする

→ 時間とともに応力・締結力が低下する

例えば、樹脂製クリップを一定量押し広げた状態で保持すると、最初は強い反発力がありますが、時間が経つと反発力が小さくなります。

材料によっても大きく違う

クリープ特性は樹脂によってかなり異なります。

例えば一般的な傾向として、

結晶性樹脂

PP、PE、PA、POM、PBT

などは温度や荷重によってクリープ特性が大きく変化します。

一方、

非晶性樹脂

ABS、PC、PMMA、PS

などもクリープします。

したがって「樹脂だからこのくらいクリープする」と一律には決められず、樹脂種類・温度・応力・時間・繊維の有無などを考慮する必要があります。

ガラス繊維を入れると？

ここは射出成形では非常に重要です。

例えば、

PP → GF30%入りPP

のようにガラス繊維を添加すると、一般的にはクリープ変形を抑制する方向になります。

ガラス繊維そのものは樹脂よりも剛性が高く、長時間荷重を受けたときの樹脂の変形を抑えるためです。

ただし、

「GFを入れればクリープしない」わけではありません。

特に射出成形品では繊維配向によってクリープ特性が大きく変わります。

例えば、

繊維方向 ＞ 繊維直交方向

のように、荷重方向とガラス繊維の配向によって剛性・クリープ特性が変わってきます。

これは以前お話しした**「繊維方向によって収縮率が違う」問題**とも関連しています。

一言でまとめると

クリープとは、「同じ荷重をかけ続けているだけなのに、樹脂が時間とともに少しずつ変形していく現象」です。

射出成形品の設計では、**「強度が足りるか」だけでなく「10年後も変形しないか」**を見る必要があるため、非常に重要な特性です。