透明プラスチック原料の特性と射出成形プロセス

医療用射出成形製品 ガラスの代替として使用されるこれらのプラスチック（以下、透明プラスチックという）は、透明性、耐摩耗性、耐衝撃性に優れていることが求められるため、プラスチックの組成、射出成形プロセス全体のプロセス、設備、金型などに多くの作業を行う必要があります。ガラスの代替として使用されるこれらのプラスチック（以下、透明プラスチックという）が良好な表面品質を持ち、使用要件を満たすことを保証するために。現在、市場で一般的に使用されている透明プラスチックは、ポリメチルメタクリレート（一般にアクリルまたは有機ガラスと呼ばれ、コード名PMMA）、ポリカーボネート（コード名PC）、ポリエチレンテレフタレート（コード名PET）、透明ナイロン、AS（アクリロニトリルスチレン共重合体）、ポリスルホン（コード名PSF）などです。その中でも、PMMAが最も一般的に使用されています。PCとPETは3種類のプラスチックです。スペースが限られているため、これら3つのプラスチックを例にして、透明プラスチックの特性と射出成形プロセスについて説明します。

1. 透明プラスチックの性能

透明プラスチックは、まず透明度が高く、次に一定の強度と耐摩耗性、耐衝撃性、耐熱性、耐薬品性に優れ、吸水性が低い必要があります。このようにしてのみ、透明性の要件を満たし、使用中に長期間変化しません。次の表は、PMMA、PC、PETの性能を比較したものです。（1）品種が多種多様であるため、これは平均値にすぎず、品種によって実際のデータは異なります。（2）PETデータ（機械的側面）は、伸張後のデータです。

2. よくある問題

透明プラスチックの射出成形中に注意すべきこと 透明プラスチックは光透過率が高いため、プラスチック製品の表面品質に対する厳しい要求は避けられません。斑点、気孔、白化、ハロー、黒点、変色、光沢不良などの欠陥があってはなりません。したがって、射出成形プロセス全体において、原材料、設備、金型、さらには製品設計に細心の注意を払い、厳しい、あるいは特別な要件を提示する必要があります。第二に、透明プラスチックは融点が高く流動性が悪いものが多いため、製品の表面品質を確保するために、機械温度、射出圧力、射出速度などのプロセスパラメータを微妙に調整して、射出プラスチックが金型に充填されても内部応力が発生しず、製品の変形や割れが発生しないようにする必要があります。以下は原材料の準備についてです。設備と金型、射出成形プロセス、製品の原材料処理に対する要件、および注意すべき事項について説明します。 （一）原材料の準備と乾燥 プラスチックに不純物があると製品の透明性に影響を与える可能性があるため、保管と輸送が必要です。 供給プロセス中は、原材料が清潔であることを確認するために密封に注意する必要があります。 特に、原材料に水分が含まれている場合は、加熱により原材料が劣化するため、乾燥させる必要があり、射出成形中は、供給に乾燥ホッパーを使用する必要があります。 もう一つの注意点は、乾燥プロセス中は、入力空気をフィルタリングして除湿し、原材料が汚染されないようにすることです。 （二）バレル、スクリュー、付属品の洗浄 スクリューや付属品のくぼみに原料の汚染や古い材料や不純物が入らないように、特に熱安定性の悪い樹脂の場合は、使用前とシャットダウン後にスクリュー洗浄剤を使用してすべての部品を洗浄し、不純物が付着しないようにする必要があります。 スクリュー洗浄剤がない場合は、PEやPSなどの樹脂でスクリューを洗浄できます。機械を一時的に停止する場合、原料が長時間高温状態になり、劣化するのを防ぐために、乾燥機とバレルの温度を下げる必要があります。たとえば、PC、PMMAなどのバレル温度は160℃以下に下げる必要があります。（PCのホッパー温度は100℃以下に下げる必要があります）

（iii）金型設計において注意すべき事項

（製品設計を含む）還流不良や冷却不均一によるプラスチック成形不良、表面欠陥、劣化を防ぐために、金型設計では以下の点に注意する必要があります。 a）壁の厚さはできる限り均一にし、脱型勾配は十分に大きくする必要があります。 b）遷移部分は緩やかにする必要があります。 鋭い角を防ぐために滑らかな遷移です。 鋭いエッジが生成されるため、特にPC製品には隙間があってはなりません。 c）ゲート。 ランナーはできる限り広く短くし、ゲート位置は収縮と凝縮のプロセスに応じて設定する必要があります。 必要に応じて、コールドウェルを追加する必要があります。 d）金型表面は滑らかで粗さが低い必要があります（0.8未満が望ましい）。 e）ベント。 溝は、溶融物内の空気とガスを適時に排出するのに十分でなければなりません。 f）PETを除き、壁の厚さは薄すぎてはならず、通常は1mm以上です。

（IV）射出成形工程で注意すべき事項

（射出成形機の要件を含む）内部応力と表面品質の欠陥を減らすために、射出成形プロセスでは次の問題に注意する必要があります。 a）専用のスクリューと、独立した温度制御ノズルを備えた射出成形機を選択する必要があります。 b）プラスチック樹脂が分解しないという前提で、より高い射出湿度を使用する必要があります。 c）射出圧力：溶融物の高粘度の欠陥を克服するために一般的には高めですが、圧力が高すぎると内部応力が生じ、脱型が困難になり、変形が発生します。 d）射出速度：金型を充填する条件下では、一般的に低くする必要があり、低速-高速-低速の多段射出を使用するのが最適です。 e）保持時間と成形サイクル：へこみや気泡を生成せずに製品を充填する条件下では、バレル内の溶融物の滞留時間を最小限に抑えるために、できるだけ短くする必要があります。 f）スクリュー速度と背圧：可塑化品質を満たすという前提で、減圧の可能性を防ぐためにできるだけ低くする必要があります。 g) 金型温度：製品の冷却品質は品質に大きな影響を与えるため、金型温度はプロセスを正確に制御できなければなりません。可能であれば、金型温度は高くする必要があります。

（V）その他の課題 上面品質の低下を防ぐために

一般的に、射出成形時に離型剤をできるだけ少なく使用します。リサイクル材料を使用する場合は、20%を超えてはなりません。PETを除き、すべての製品は内部応力を除去するために後処理する必要があります。PMMAは70〜80tの熱風循環で4時間乾燥させる必要があります。PCは、清浄な空気、グリセリン、流動パラフィンなどで110〜135℃で加熱する必要があります。時間は製品によって異なりますが、最大で10時間以上かかります。PETは、良好な機械的特性を得るために、二軸延伸プロセスを経る必要があります。

3.透明プラスチックの射出成形プロセス 透明プラスチックのプロセス特性：上記の一般的な問題に加えて、透明プラスチックにもいくつかのプロセス特性があり、次のように説明されます。 1. PMMAのプロセス特性 PM-MAは粘度が高く、流動性がやや悪いため、材料温度と射出圧力を高くして射出する必要があります。 射出温度の影響は射出圧力よりも大きいですが、射出圧力を上げると製品の収縮率が向上します。 射出温度範囲が広く、溶融温度は160℃、分解温度は270℃であるため、材料温度の調整範囲が広く、加工性が良好です。 したがって、流動性を改善するには、射出温度から始めることができます。 耐衝撃性、耐摩耗性、傷がつきやすさ、割れやすさなどの欠点があるため、金型温度を上げて凝縮プロセスを改善し、これらの欠点を克服する必要があります。 2. PCの加工特性 PCは粘度が高く、溶融温度が高く、流動性が悪いため、より高い温度（270〜320t）で射出する必要があります。 相対的に言えば、材料の温度調整範囲は狭く、加工性はPMMAほど良くありません。 射出圧力は流動性にほとんど影響しませんが、粘度が高いため、依然として大きな射出圧力が必要です。 それに応じて、内部応力の発生を防ぐために、保持時間はできるだけ短くする必要があります。 収縮率が大きく、サイズは安定していますが、製品の内部応力が大きく、割れやすいため、流動性を向上させるには圧力よりも温度を上げ、金型温度を上げ、金型構造と後処理を改善して割れの可能性を減らすことをお勧めします。 射出速度が遅いと、ゲートに波紋などの欠陥が発生しやすくなります。 ラジアルノズルの温度を個別に制御し、金型温度を高くし、ランナーとゲートの抵抗を小さくする必要があります。 3. PETの加工特性 PETの成形温度は高く、材料の温度調整範囲は狭い（260〜300℃）が、溶融後の流動性は良好であるため、加工性が悪く、ノズルにドラフト防止装置が追加されることが多い。 射出後の機械的強度と性能は高くなく、延伸プロセスと修正を通じて性能を向上させる必要があります。 金型温度の正確な制御は、反りや変形を防ぐための重要な要素です。 そのため、ホットランナー金型の使用をお勧めします。 金型温度が高すぎると、表面光沢が悪くなり、脱型が困難になります。

IV. 透明プラスチック部品の欠陥と解決策 スペースの制約により

ここでは製品の透明性に影響を与える欠陥のみについて説明します。その他の欠陥については、当社の製品マニュアルまたはその他の資料を参照してください。欠陥はおおよそ次のとおりです。（I）シルバーストリーク：金型充填および凝縮時の内部応力の異方性により、垂直方向に発生した応力により樹脂が上向きに流れ、屈折率が非流動方向と異なるため、フラッシュシルクストリークが発生します。それが拡大すると、製品に亀裂を引き起こす可能性があります。射出成形プロセスと金型に注意を払うだけでなく（製品をアニールするのが最善です。たとえば、PC材料は160℃以上に加熱し、3〜5分間維持してから自然冷却します）。（ii）気泡：主に樹脂内の水蒸気やその他のガスが排出できない（金型の凝縮プロセス中）ため、または金型の充填が不十分なため、凝縮面が急速に凝縮して「真空気泡」を形成します。（iii）表面光沢が悪い：主に金型の粗さが大きいため、一方で凝縮が早すぎるため、樹脂が金型表面の状態をコピーできません。これらすべてにより、表面に小さな隆起や凹凸が生じ、製品の光沢が失われます。（iv）チャタリングマーク：スプルーを中心にして形成される密な波紋を指します。原因は、溶融粘度が高すぎるため、前端の材料がキャビティ内で凝縮し、後端の材料がこの凝縮面を突破することです。表面にチャタリングマークが発生します。(v) 白化。ハロー：主に空気中の粉塵が原料に落ちるか、原料の水分含有量が多すぎることが原因です。(VI) 白煙。黒点：主にバレル内のプラスチックの局所的な過熱によって引き起こされるバレル樹脂の分解または劣化によるものです。これらの欠陥を克服するために講じられた対策を明確に説明するため。