耐衝撃性最高クラス。ポリカーボネートの射出成形時のポイント

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ポリカーボネートとは?

ポリカーボネートは、ガラスの様に透明な樹脂です。別名有機ガラスと呼ばれるほど透過率の高い素材です。

耐衝撃性、耐久性、耐熱性、成形性に優れているのが特徴です。高機能なポリカーボネートはエンジニアプラスチックの代表的な素材で、その耐衝撃度は、プラスチック界で最高クラスです。ハンマーで叩いても簡単には割れません。日用品から工業部品まで、様々な分野で広く使われています。

性質 / 特徴 備考
分子構造 非晶性樹脂
収縮率 小さい 0.6〜0.7%
透明 光線透過率80〜90% 別名 有機ガラス
アクリルには及ばない
ガラス転移温度 高い 145〜150℃
脆化温度 低い ー100℃(衝撃破壊の脆性変化−30〜−40℃)
耐衝撃性 アクリルの50 ガラスの200倍
耐熱性 自己消化性 燃え広がらない
耐候性 紫外線に強い
電気的性質 電気絶縁性が良い
耐薬品性 アルカリ性に弱い
寸法安定性 非晶性、収縮率低いため
機械特性 PA、POMに比べれば良くない
成形品の表面 耐傷 傷付きやすい

代表的な用途

先述の通り、ポリカーボネートの性質 / 特徴を活かして、日用品から工業部品まで広い需要があります。

透明性を活かした用途

  • スマホ、カメラのレンズ
  • カメラボディ、鏡筒
  • 車のフロントレンズなどの照明部品
  • パチンコ機の飾り部品

耐衝撃性、耐候性、耐熱温度の高さを活かした用途

  • 耐衝撃性の高いヘルメット
  • テラスや、カーポートなどの屋外建築材
  • 割れないコップ、調理器具
  • カーボンを添加し導電性を高めることで、パチンコ機内部の球経路

ポリカーボネートの成形加工時におけるポイント

ポリカーボネートの成形加工における、原料の準備、成形条件の設定といった作業時に注意しておきたいポイントやよくある外観不良別の対策方法は以下です。

作業時に注意しておきたいポイント

成形加工に係る不良発生の防止を目的として、各種作業時に押さえておきたいポイントには様々ありますが、以下の作業においての不手際は不良に直結しやすいため、注意が必要です。

原料準備時

成形前に予備乾燥が必要です。(120℃で4時間) 未乾燥のポリカーボネートは、成形するとシルバーストリークが発生します。

加熱筒 / 金型温度設定時

  • 加熱筒:300度前後に設定します。糸引きが強い時は、加熱筒ノズル温度を下げます。

  • 金型:80度以上に設定します。金型温度が低いと、流れが悪くなり、ショートショット、湯じわの原因になります。

発生しやすい外観不良

また、ボリカーボネートはその特徴である透明度の高さから発生しやすい外観不良が存在します。以下が代表的な課題ごとの対策ポイントです。

  • シルバーストリーク:高速で充填するとシルバーが出やすい。金型内の構造が複雑でボスやリブを巻き込む時は、要注意です。

  • 練り込み異物:透明度の高いポリカーボネートは、練り込み異物が目立ちやすく、また、加熱筒設定温度が高いため、スクリューフライト部、先端スクリュー3点セットに滞留した樹脂が炭化していき剥離することがあるので注意が必要です。定期的に、パージ材でパージするか、スクリュー分解清掃を実施しましょう。

  • 異材:ポリカーボネートから、溶融温度が低い原料に換える際、抜けが悪く残ってしまうことがあります。ポリカーボネートは、きっちり樹脂替えが必要です。安価なPPや、PSで一大量にパージし、次の原料に置き換えるか、パージ材をうまく活用しましょう。

  • ランナー糸引き:ノズル設定温度を下げることで改善します。また、サックバック、背圧を調整することで調整します。

  • ウエルドライン:多点ゲート金型の流動が合わさる点や、リブ、ボスを巻き込む点に、ウエルドラインが強く発生する時は、充填速度を下げてガスをうまく逃がすことでウエルドラインが弱くなります。逆に、速度を速くして、分岐した樹脂が冷える前に合流させることで改善することもあります。

  • 離型不良:ポリカーボネートは透明度が高いため、離型傷が付きやすいです。事象品を確認し下記を点検調整します。

    • 保圧を掛けすぎていないか
    • 抜け勾配のバランスが悪くないか
    • エジェクタースピードが速すぎないか
  • ボイド:透明度が高いので、肉厚部の真空ボイドが目立ちます。保圧力、保圧時間の調整を基本とします。それでも改善しない時は、金型に肉盗み(ヒケぬすみ)を加工することが効果的です。

  • 湯じわ:充填速度が低くなると、流動の先端(フローフロント)が湯じわになります。事象箇所の充填速度を上げるか、金型にガスベントを加工することで改善します。

  • 吸着汚れ:取り出し機の吸着パッドが汚れていることが原因により、製品表面が汚れることがあります。吸着パッドの定期清掃が必要です。

まとめ

代表的なエンジニアプラスチック素材に挙げられる、ポリカーボネートは耐衝撃性、耐久性、耐熱性、成形性に優れています。一方で、その特徴が故に成形加工の際は様々な点に注意が必要となる素材でもあります。上記例のような要素を考慮し、より生産性の高い成形加工を目指しましょう。