PEEK射出成形時に考慮すべきいくつかの要素

高性能熱可塑性樹脂 PEEK (ポリエーテルエーテルケトン) は、要求の厳しい用途において優れた化学的安定性と熱的安定性を備えているため高く評価されています。PEEK を成形する場合、加熱金型の使用、材料の強度、必要な特定の加工技術など、考慮すべき点がいくつかあります。

PEEK 射出成形 — 重要な考慮事項

• 暖房システム:

PEEK は射出成形中に加熱する必要があるため、金型内に信頼性の高い加熱および温度測定システムが必要です。金型は高温および高圧下でも十分な強度を保つ必要があります。

• 材料強度:

繊維強化 PEEK ポリマーを使用する場合、金型のサイクル寿命が短くなる可能性があるため、金型材料に対する要件が大幅に増加します。

PEEK 射出成形中は監視すべき事項がいくつかあり、そのうちのいくつかは重要です。

1. 金型加熱の均一性: 金型全体に均一な熱分布を確保し、欠陥を防止します。
2. ゲートとランナーの設計: 最適化できるように設計し、部品の最も厚い壁の半分よりも厚くならないようにします。
3. 射出圧力設定: 適切に充填するには、材料の密度の半分よりわずかに高い射出圧力を選択します。
4. 成形後の熱処理: 部品に高い寸法精度が必要な場合は、射出成形後に熱処理を行います。
5. 安全上の注意: 高温と高圧のため、火傷を起こさないように安全対策を講じる必要があります。

PEEK射出成形構造と設計

PEEK 射出成形は標準的な金型と構造が似ていますが、特別な考慮が必要です。

1. 材料強度: PEEK ポリマーは高温でも強度を保つ必要があります。
2. ランナーとゲートのサイズ: PEEK は比較的独特な特性を持っているため、これらは標準設計よりも大きくする必要があります。
3. 加熱および測定装置: 適切な機器の金型に加熱システムと温度を測定する方法を提供します。

PEEK射出成形プロセスフロー

• 乾燥:

最良の結果を得るには、PEEK 樹脂は粒状ポリマーの 0.02% w/w 未満である必要があり、したがって、大気中の水分吸収が 0.5% w/w 未満になるまで乾燥させる必要があります。乾燥した PEEK 樹脂は、空気循環オーブンに入れて、たとえば 150 ℃ で少なくとも 3 時間、または 160 ℃ で 2 時間乾燥させます。

乾燥炉で乾燥する場合、トレイ内の原料の厚さは25mm以下とし、陰影がつかないように注意する。

• リサイクル：

純粋な PEEK 樹脂と残留 PEEK 樹脂はリサイクルして相互に注入することができます。

リサイクル PEEK 樹脂 (充填剤なし) の使用は総重量の 30 パーセントを超えてはならず、充填剤を含むリサイクル PEEK 樹脂は総重量の 10 パーセントを超えてはなりません。

• 熱安定性:

ポリマー滞留時間が 1 時間を超えない条件下で、溶融プロセス中に機械を停止した場合、ピークポリマーが 360°C で劣化するかどうかを調べます。逆に、機械が 1 時間以上停止した場合、材料の劣化はそれほど大きくありません。
しかし、1 時間を超える場合は、バレルの温度を 340 ℃ まで下げる必要があります。340 ℃ では、ピークポリマーを数時間維持して処理を継続できますが、バレルの温度が 3 時間を超える場合は、バレルを洗浄する必要があります。

• 射出成形機:

ピーク融点は 343 °C なので、360 ℃ ～ 400 ℃ の範囲の高温溶融温度を維持できる従来の機械で溶融状態を実現できます。

• バレル容量:

PEEK ポリマーの滞留時間が短いことは、高温処理を考慮すると、部品の寿命が限られているため重要です。理想的なバレル容量は、ショットの総重量の 2 ～ 5 倍です。

• ノズルとブロッキングシステム:

PEEK の融点は非常に高く、温度が下がりすぎると、343°C 未満でも溶融物はすぐに固まってしまいます。そのため、温度低下による「コールド インジェクション」の発生を防ぐために、ノズルに十分な大きさのヒーターを取り付ける必要があります。

• ネジ:

最小 L/D 比は 16:1 が推奨されますが、18:1 から 24:1 の間の比率が好ましいと考えられます。

• シリンダー温度:

非強化グレード - 360～380℃、強化グレード - 380～400℃。

• 金型温度:

金型表面温度は175～205℃です。

• 射出圧力:

一般的な射出圧力は70～140MPaです。

• 注入速度:

中速から高速。

• バックプレッシャー:

背圧は0～1.0MPa（0～10kgf/cm2）に設定することを推奨します。

• スクリュー速度:

スクリュー速度は 50 ～ 100 rpm になる傾向がありますが、高バランスグレードの場合は強化グレードのスクリュー速度を低くする必要があります。

• 成形収縮:

非充填グレードは約 1.2～2.4% の割合で収縮し、充填グレードは 0.1～1.1% の割合で収縮します。

• 二次加工:

接着、タッピング、プレス、金属インサート、切断、表面金属化などの二次加工に進むことができます。

ストレス解消法をなくす方法:

内部応力が管理されていない場合、変形が発生する可能性があります。主な要因は次のとおりです。

1. 材料が適切に乾燥されていることを確認します。
2. 二次加工時の過剰な切削量や冷却不足を回避します。
3. 不均一な応力を防ぐために材料をバランスよく除去します。

成形後の作業:

これらの PEEK コンポーネントは、接着、タッピング、機械加工などの二次加工を受けますが、内部応力を管理しないと変形は起こりません。

内部ストレスの管理

1. 不完全な応力緩和: 残留応力を回避するプロセス。
2. 過剰な切断: 金属が過熱したり変形したりしないように、金属を十分に冷却し、切断量を控えめにします。
3. 不安定なツール: 処理中は固定具とツールが静止していることを確認します。

射出成形プロセスにおける PEEK コンポーネント:

PEEKシート

PEEK部品

PEEKチューブ

PEEKシール&リング

PEEKベアリング

PEEKバルブ

PEEK医療用インプラント

PEEK 射出成形の理想的な製造業者は、リスクを最小限に抑えることに関して経験豊富である必要があります。その経験は、金型の設計や、性能と品質を最適化するための処理パラメータの設定に活用できます。

BW PEEK は、連続押出機、大型水平および垂直射出成形機、精密 PEEK 射出成形機、CNC 加工センターなどの高度な生産能力を備えています。当社は、お客様の仕様に従って、押し出し、射出、または圧縮金型を設計および製造することができ、高品質のサンプルと大量生産を保証します。