スミカエクセル PESの射出成形条件

射出成形機の選定

スミカエクセル PESは、通常のインラインタイプの射出成形機やプランジャー(プリプラ)タイプの射出成形機で成形することが可能です。

スクリュ、シリンダ

  • スミカエクセル PESのフィラー強化グレードは、GFなどを充填しているため、耐摩耗仕様の材質が好ましい。
  • スクリュデザインは、せん断発熱量が少ない標準的なフルフライトタイプが適している。サブフライト付きスクリュや高混練スクリュの使用は、樹脂の滞留やせん断発熱により樹脂温度が400 ℃以上になり、好ましくない。
  • L/D スクリュの長さ(L)/スクリュの径(D)=20前後が好ましい。
  • 圧縮比 圧縮比=2~2.2前後が好ましい。
  • 各ゾーン
    供給ゾーン:55%前後
    圧力ゾーン:25%前後
    計量ゾーン:20%前後
  • スクリュヘッドは、逆流防止機構付きスクリュヘッドを推奨する。

ノズル

  • 材質は、スクリュ、シリンダに準じる。
  • オープンタイプのノズルの使用が適している。シャットオフノズルは、デッドスペースが多く樹脂が滞留しやすいので好ましくない。
  • ノズルヒーターは、独立した温度制御器を使用し、制御性が良好なPID制御方式が好ましい。
  • 延長ノズルを使用する場合は、温度分布が均一になるように十分考慮されたものを使用すること。

射出ユニットおよび制御系

  • スミカエクセル PESは溶融粘度が高いため、射出圧力が200MPa以上の成形機が好ましい。
  • スミカエクセル PESは溶融粘度が高いため、計量時のトルクが大きく、標準よりも高出力タイプを推奨する。

成形機容量

  • 製品の大きさにもよるが、計量値が全射出容量の1/3~3/4となるようなシリンダ径と型締め力の組み合わせとなるよう選定することが望ましい。計量値が小さいと、無用な樹脂滞留から、種々の成形不良となることがあるため注意すること。

予備乾燥

スミカエクセル PESは吸水性があるため、十分乾燥する必要があります。熱風循環式オーブン、除湿乾燥機を使用し、160~180℃で5~24時間乾燥してください。棚段式オーブンを用いる場合は50mm以下の厚さに広げ、乾燥してください。特に大型成形品を成形する際には180℃での乾燥をお奨めします。
また、非強化品や大型成形の場合、除湿乾燥機を使用することをお奨めします。ホッパードライヤを使用する場合は、十分な容量があり、熱容量の大きいものが必要です。予備乾燥が不十分な場合、成形品表面にシルバーストリーク・フラッシュマーク等が現れることがあります。上記のような現象が発生した場合、さらに乾燥が必要です。
スミカエクセル PESは加水分解しないため上記の条件下での乾燥による劣化はありません。

図1 4100Gの乾燥曲線

図1 4100Gの乾燥曲線

成形条件

スミカエクセル PESの標準的な成形条件を示します。

グレード 3600G
4100G
4800G GF充填系
乾燥条件 160~180℃×5~24hr 160~180℃×5~24hr 160~180℃×5~24hr
シリンダ温度(℃) 後部 300~340 320~340 300~340
中央部 320~370 330~370 320~370
前部 330~380 340~390 330~380
ノズル 330~380 340~390 330~380
金型温度(℃) 120~180 120~180 120~180
射出圧力(MPa) 100~200 120~180 100~200
保持圧力(MPa) 50~100 80~150 50~100
射出速度 低速~中速 低速~中速 50~100
スクリュ回転数(rpm) 50~100 50~100 50~100
スクリュ背圧(MPa) 5~10 5~20 5~10

樹脂温度

樹脂温度として330~380℃を推奨します。スミカエクセル PESは溶融粘度が高いため、せん断発熱によりシリンダ温度設定値に比べ樹脂温度が高くなる傾向があり、40℃以上差が生じる場合があります。樹脂温度を確認しながら成形を行う必要があります。

図2 PESの流動長

図2 PESの流動長

金型温度

金型温度は表面温度で120~180℃になるように設定してください。また、金型表面の温度分布が小さくなるように設計してください。
金型温度が低すぎると残留応力による成形品の反りやクラック(割れ)が発生します。GFグレードではGFの浮き出しの原因になります。金型温度を高く設定することにより、残留応力の少ない成形品が得られます。ただし、金型温度が高すぎると、成形品取り出し時の変形の原因となります。
加熱方法としては、ヒータ方式・オイル温調方式のいずれも使用できますが、複雑形状金型、深物金型およびスライドコアのある金型では、オイル温調方式を使用し、金型温度分布をできるだけ小さくしてください。
特に大型成形の場合や非強化品を使用する成形の際には、金型温度に十分な注意を払う必要があります。

射出圧力、保持圧力

一般的にスミカエクセル PESの成形では高い射出圧力が要求されます。薄肉成形品やガラス充填グレード、流動長の大きい成形品は、150MPa以上の射出圧力が必要です。
保持圧力は射出圧力の1/2~1/3に設定することを推奨します。保持圧力は低い方が残留応力の少ない成形品を得られます。

射出速度

スミカエクセル PESは一般的に低速~中速の射出速度が適していますが、成形品形状により最適な射出速度は異なります。
スミカエクセル PESは溶融粘度が高いため、速すぎる射出速度ではせん断発熱やエアの断熱圧縮によるヤケやシルバーの原因になります。一方、薄肉成形品(1mmt以下)や流動距離の長い成形品では、速い射出速度が必要になります。
一般的には、射出速度を低速にした方が、残留応力の少ない成形品が得られます。

スクリュ回転数、背圧

せん断発熱による樹脂温度上昇を防ぐため、スクリュ回転数は50~100rpmを推奨します。 適当な背圧をかけることにより、均一な溶融状態となります。背圧は5~10MPaが好ましく、分子量の高いグレードは、高めの背圧を設定してください。ただし、高すぎると樹脂の加熱や過負荷等の問題がおこる可能性があります。

パージング

パージ材としては、MFR0.05程度の高分子量ポリエチレン、またはポリカーボネート、好ましくはそのGF強化グレードが適しています。
シリンダに滞留している樹脂を射ち切った後に、シリンダ温度を280~300℃に設定し、340℃以下の温度になってから高分子量ポリエチレンを投入し、設定温度になるまでパージを続けます。パージ後にスミカエクセル PESを投入する場合には、シリンダ内に滞留しているパージ材を射ち切った後、シリンダ温度を比較的低温(300~320℃)に設定し、この温度でシリンダをスミカエクセル PESで十分に置換した後にシリンダ温度を成形温度まで上昇させてください。シリンダ温度を成形温度まで上昇させてからスミカエクセル PESを投入した場合はパージ材のシリンダ内での滞留やパージ材の熱劣化が起きやすくなります。これらは成形不良を引き起こす原因となります。
成形を一時休止する場合には、樹脂の熱劣化を防止するためシリンダ温度は250~260℃に設定してください。樹脂温度が250℃未満になりますと、スクリュ表面やシリンダ内壁を損傷したり、成形再開後の異物発生の原因になる恐れがあります。長時間休止する場合にはシリンダ内をパージ材ででパージしてからシリンダ温度を下げてください。

パージ方法

スミカエクセル PESご使用時のパージ方法について、説明いたします。

推奨パージ材: MFR0.05程度の高分子量ポリエチレン、またはポリカーボネート、
好ましくはそのGF強化グレード
  • 加工温度が高いため、発煙、ガス噴出、樹脂の飛散等があることを十分ご考慮ください。
  • パージ材をシリンダ内で滞留させないようご注意ください。
1 成形終了 先行樹脂(ホッパー内、シリンダ内)を射ちきる。
シリンダ温度を280~300℃に設定する。
2 パージ材投入 340℃以下の温度になってからパージ材を投入し、設定温度になるまでパージを続ける。
パージ材射ちきり後、ポリカーボネート使用の場合にはポリエチレンに置き換える。
3 終了操作 電源OFF(降温途中で可)

スミカエクセル PESへの切り替え

1 成形終了 先行樹脂(ホッパー内、シリンダ内)を射ちきる。
2 シリンダ昇温 スミカエクセル PESの成形温度に設定
3 樹脂置き換え スミカエクセル PESで十分に置換後、成形開始
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