バイイヤー工場のアンディより
2022 年 11 月 2 日更新
ここはバイイヤーの射出成形業界のニュースセンターです。次に、内容が多すぎるため、バイイヤーは射出成形プロセスの原材料の分析をいくつかの記事に分けて紹介します。続いて4つ目の記事です。
(8)。PP(ポリプロピレン)
1.PPの性能
PPは結晶性高分子です。一般的に使用されているプラスチックの中でPPは最も軽く、密度はわずか0.91g/cm3（水より小さい）です。PPは汎用プラスチックの中で最も耐熱性に優れており、熱変形温度は80～100℃で、熱湯での煮沸も可能です。PP は耐応力亀裂性が高く、曲げ疲労寿命が長いため、一般に「折りたたみ接着剤」として知られています。
PP の総合的な性能は PE 材料よりも優れています。PP製品は軽量、靭性、耐薬品性に優れています。PPの欠点：寸法精度が低い、剛性が不足している、耐候性が低い、「銅ダメージ」が発生しやすい、後収縮現象があり、脱型後は老化しやすく、脆くなり、変形しやすい。PP は、その着色能力、耐摩耗性、耐薬品性、および有利な経済状況により、繊維製造の主原料となってきました。
PPは半結晶性の材料です。PEよりも硬く、融点が高くなります。ホモポリマー PP は 0 °C を超える温度では非常に脆くなるため、市販の PP 材料の多くは、1 ～ 4% のエチレンが添加されたランダム コポリマー、またはエチレン含有量がより高いピンサー コポリマーです。共重合系PP素材は、熱変形温度（100℃）が低く、透明性、光沢度、剛性が低いですが、衝撃強度が強いです。PP の強度はエチレン含有量の増加とともに増加します。
PPのビカット軟化温度は150℃です。結晶化度が高いため、この材料は優れた表面剛性と耐傷性を備えています。
PP には環境応力亀裂の問題がありません。通常、PP はガラス繊維、金属添加剤、または熱可塑性ゴムを添加することによって改質されます。PP の流量 MFR は 1 ～ 40 の範囲です。MFR が低い PP 材料は耐衝撃性が優れていますが、延性が低くなります。同じMFR材料の場合、ホモポリマータイプよりもコポリマータイプの方が強度が高くなります。
結晶化のため、PP の収縮率は非常に高く、通常 1.8 ～ 2.5% です。また、収縮の方向性の均一性は、HDPE などの材料よりもはるかに優れています。30% のガラス添加剤を追加すると、収縮を 0.7% に減らすことができます。
ホモポリマーおよびコポリマーPP素材はいずれも、耐吸湿性、耐酸・アルカリ腐食性、耐溶解性に優れています。ただし、芳香族炭化水素 (ベンゼンなど) 溶剤、塩素化炭化水素 (四塩化炭素) 溶剤などには耐性がありません。また、PP は高温での酸化に対する耐性も PE ほど高くありません。
2. PPのプロセス特性
PPは溶融温度での流動性が良く、成形性が良好です。PP には加工上の 2 つの特徴があります。
1: PP 溶融物の粘度は、せん断速度の増加に伴って大幅に低下します (温度による影響が少なくなります)。
２つ目：分子配向度が高く、収縮率が大きい。PPの加工温度は220～275℃です。275℃を超えない方が良いです。熱安定性は良好（分解温度は310℃）ですが、高温（270～300℃）では樽内に長時間滞留します。劣化の可能性がございます。PP はせん断速度の増加に伴い粘度が大幅に低下するため、射出圧力や射出速度を高めると流動性が向上し、収縮変形や凹みが改善されます。金型温度（40～80℃）、50℃を推奨します。
結晶化度は主に金型の温度によって決まり、30 ～ 50 °C の範囲内に制御する必要があります。PP 溶融物は非常に狭いダイギャップを通過し、ドレープ状に見えることがあります。PPは溶解過程で多量の融解熱（比熱が大きい）を吸収する必要があり、金型から取り出された後の製品はより高温になります。
PP素材は加工時に乾燥する必要がなく、PEに比べて収縮率や結晶化度が低いです。射出速度 通常、内圧を最小限に抑えるために高速射出が使用されます。製品の表面に欠陥がある場合は、より高い温度でより低速の射出を使用する必要があります。射出圧力: 最大 1800bar。
ランナーとゲート: コールド ランナーの場合、一般的なランナー直径は 4 ～ 7 mm です。丸いボディのスプルーとランナーを使用することをお勧めします。あらゆるタイプのゲートが使用できます。一般的なゲート直径の範囲は 1 ～ 1.5 mm ですが、0.7 mm ほどの小さなゲートも使用できます。エッジ ゲートの場合、最小ゲート深さは壁厚の半分である必要があります。最小ゲート幅は肉厚の少なくとも 2 倍である必要があり、PP 材料はホット ランナー システムを完全に使用できます。
PP は、その着色能力、耐摩耗性、耐薬品性、および有利な経済状況により、繊維製造の主原料となってきました。
3. 一般的な適用範囲:
自動車産業（主に金属添加物を含むPPを使用：フェンダー、換気パイプ、ファンなど）、家電製品（食器洗い機のドアライナー、乾燥機の換気パイプ、洗濯機のフレームとカバー、冷蔵庫のドアライナーなど）、日用消費財（芝生）および芝刈り機やスプリンクラーなどの園芸機器)。
射出成形は、PP ホモポリマーにとって 2 番目に大きな市場であり、容器、蓋、自動車用途、家庭用品、玩具、その他多くの消費者および産業の最終用途が含まれます。
(9)。PA(ナイロン)
1.PAの性能
PA も結晶性プラスチックです (ナイロンは丈夫で角張った半透明または乳白色の結晶性樹脂です)。エンジニアリングプラスチックとしてのナイロンの分子量は一般的に15,000～30,000で、種類も豊富です。射出成形用によく使われるナイロン6、ナイロン66、ナイロン1010、ナイロン610など。
ナイロンは靭性、耐摩耗性、自己潤滑性を備えており、その利点は主に高い有機機械強度、優れた靭性、耐疲労性、滑らかな表面、高い軟化点、耐熱性、低い摩擦係数、耐摩耗性、自己潤滑性、衝撃吸収性です。また、ノイズ低減、耐油性、耐弱酸性、耐アルカリ性および一般的な溶剤耐性、良好な電気絶縁性、自己消火性、無毒、無臭、良好な耐候性を備えています。
欠点は、吸水率が大きく、染色性が悪く、寸法安定性や電気特性に影響を与えることです。繊維強化により吸水率が低下し、高温多湿下でも使用可能になります。ナイロンはガラス繊維との親和性が非常に良く（100℃で長時間使用可能）、耐食性に優れ、軽量で成形が容易です。PA の主な欠点は、水を吸収しやすいこと、射出成形に厳しい技術要件があること、寸法安定性が低いことです。比熱が大きいため高温になります。
PA66はPAシリーズの中で最も機械的強度が高く、最も広く使用されている品種です。結晶性が高いため、剛性、硬度、耐熱性が高い。PA1010 は 1958 年に我が国で初めて製造され、半透明で比重が小さく、弾性と柔軟性が高く、PA66 よりも吸水性が低く、寸法安定性が優れています。
ナイロン 66 はナイロンの中で最高の硬度と剛性を持ちますが、靭性は最低です。各種ナイロンを靭性別に分類：PA66＜PA66/6＜PA6＜PA610＜PA11＜PA12
ナイロンの可燃性はULS44-2、酸素指数は24～28、ナイロンの分解温度は299℃以上で、449～499℃で自然発火します。ナイロンは溶融流動性に優れているため、製品の肉厚を1mmまで薄くすることができます。
2. PAのプロセス特性
2.1.PAは吸湿しやすいため、加工前に十分に乾燥させ、含水率を0.3%以下に管理する必要があります。原料がよく乾燥していて製品の光沢が高くないと粗くなり、PAは加熱温度の上昇とともに徐々に軟化せず、融点に近い狭い温度範囲で軟化します。流れが発生します（PS、PE、PPなどとは異なります）。
PA の粘度は他の熱可塑性プラスチックに比べて非常に低く、溶融温度範囲は狭い (わずか約 5 ℃)。PAは流動性が良く、充填・成形が容易で、取り外しも容易です。ノズルは「よだれ」が発生しやすいため、接着剤を大きくする必要があります。
PA は高い融点と高い凝固点を持っています。金型内の溶融材料は、温度が融点以下になるためいつでも固化し、充填成形が完了しません。したがって、高速射出を使用する必要があります (特に薄肉または長流量の部品の場合)。ナイロン製の金型には十分な排気対策を講じる必要があります。
PA は溶融状態では熱安定性が悪く、劣化しやすくなります。バレルの温度は 300 °C を超えてはならず、バレル内の溶融材料の加熱時間は 30 分を超えてはなりません。PA には金型温度に対する高い要件があり、結晶化度は金型温度によって制御され、必要な性能が得られます。
PA素材の金型温度は50〜90℃、PA1010の加工温度は220〜240℃、PA66の加工温度は270〜290℃が好ましい。PA製品は品質要求に応じて「焼鈍処理」や「調湿処理」が必要な場合があります。
2.2.PA12 ポリアミド 12 またはナイロン 12 を加工する前に、湿度を 0.1% 未満に保つ必要があります。空気にさらされて保管されている場合は、85℃の熱風で 4 ～ 5 時間乾燥させることをお勧めします。材料が気密容器に保管されている場合は、3 時間の温度平衡後にすぐに使用できます。融解温度は240〜300℃です。通常の材料の場合は 310℃ を超えてはならず、難燃性の材料の場合は 270℃ を超えてはなりません。
金型温度: 非強化材料の場合は 30 ～ 40℃、薄肉または大面積の部品の場合は 80 ～ 90℃、強化材料の場合は 90 ～ 100℃。温度を上げると材料の結晶化度が高まります。PA12 では金型温度の正確な制御が重要です。射出圧力: 最大 1000bar (低い保持圧力と高い溶融温度を推奨)。射出速度: 高速 (ガラス添加剤を含む材料に適しています)。
ランナーとゲート: 添加剤を含まない材料の場合、材料の粘度が低いため、ランナーの直径は約 30 mm である必要があります。強化材の場合は5～8mmの大きなランナー径が必要となります。ランナーの形状はすべて円形である必要があります。注入口はできるだけ短くする必要があります。
さまざまな形式のゲートを使用できます。大きなプラスチック パーツには小さなゲートを使用しないでください。これは、プラスチック パーツへの過度の圧力や過度の収縮を避けるためです。ゲートの厚さは、プラスチック部品の厚さと等しいことが好ましい。サブマージゲートを使用する場合は、最小直径 0.8mm を推奨します。ホット ランナー金型は効果的ですが、ノズルでの材料の漏れや固化を防ぐために正確な温度制御が必要です。ホット ランナーを使用する場合、ゲート サイズはコールド ランナーのサイズより小さくする必要があります。
2.3.PA6 ポリアミド 6 またはナイロン 6: PA6 は湿気を吸収しやすいため、加工前の乾燥には特別な注意を払う必要があります。材料が防水包装で提供される場合は、容器をしっかりと閉めてください。湿度が 0.2% を超える場合は、80℃以上の熱風で 16 時間乾燥させることをお勧めします。材料が 8 時間以上空気にさらされた場合は、105℃で 8 時間以上真空乾燥することをお勧めします。
融解温度：230～280℃、強化品は250～280℃。金型温度：80〜90℃。金型温度は結晶化度に大きく影響し、ひいてはプラスチック部品の機械的特性に影響を与えます。結晶化度は構造部品にとって非常に重要であるため、推奨される金型温度は 80 ～ 90℃ です。
薄肉でプロセスに時間がかかるプラスチック部品の場合は、金型温度を高くすることも推奨されます。金型温度を上げるとプラスチック部品の強度と剛性が向上しますが、靭性は低下します。肉厚が3mmを超える場合は、20〜40℃の低温金型を使用することをお勧めします。ガラス強化の場合、金型温度は 80℃ 以上にする必要があります。射出圧力: 通常 750 ～ 1250bar (材料と製品の設計によって異なります)。
射出速度：高速（強化材の場合は若干遅くなります）。ランナーとゲート: PA6 は固化時間が短いため、ゲートの位置は非常に重要です。ゲートの直径は 0.5*t 未満であってはなりません (ここで、t はプラスチック部品の厚さです)。ホット ランナーを使用する場合、ホット ランナーは材料の早期固化を防ぐことができるため、ゲート サイズを従来のランナーよりも小さくする必要があります。サブマージ ゲートを使用する場合、ゲートの最小直径は 0.75 mm である必要があります。
2.4.PA66 ポリアミド 66 またはナイロン 66 材料が加工前に密封されている場合、乾燥は必要ありません。ただし、保存容器を開封した場合は、85℃の熱風で乾燥することをお勧めします。湿度が 0.2% を超える場合は、105℃で 12 時間の真空乾燥が必要です。
融解温度：260〜290℃。ガラス添加剤の製品は275〜280℃です。溶解温度が 300℃ を超えることは避けてください。金型温度：80℃を推奨します。金型温度は結晶化度に影響を与え、結晶化度は製品の物理的特性に影響を与えます。
薄肉のプラスチック部品の場合、40℃未満の金型温度を使用すると、プラスチック部品の結晶化度が時間の経過とともに変化します。プラスチック部品の幾何学的安定性を維持するには、アニーリング処理が必要です。射出圧力: 通常 750~1250bar、材料と製品設計によって異なります。射出速度：高速（強化材の場合は若干遅くなります）。
ランナーとゲート: PA66 の凝固時間は非常に短いため、ゲートの位置は非常に重要です。ゲートの直径は 0.5*t 未満であってはなりません (ここで、t はプラスチック部品の厚さです)。ホット ランナーを使用する場合、ホット ランナーは材料の早期固化を防ぐことができるため、ゲート サイズを従来のランナーよりも小さくする必要があります。サブマージ ゲートを使用する場合、ゲートの最小直径は 0.75 mm である必要があります。
3. 一般的な適用範囲:
3.1.PA12 ポリアミド 12 またはナイロン 12 用途: 水道メーターおよびその他の商用機器、ケーブル スリーブ、機械式カム、スライド機構およびベアリングなど。
3.2.PA6 ポリアミド 6 またはナイロン 6 用途: 機械的強度と剛性が優れているため、構造部品に広く使用されています。耐摩耗性に優れているため、ベアリングなどにも使用されています。
3.3.PA66 ポリアミド 66 またはナイロン 66 用途: PA6 と比較して、PA66 は自動車産業、計器ハウジング、および耐衝撃性と高強度要件が必要なその他の製品でより広く使用されています。
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投稿日時: 2022 年 11 月 29 日
