PE樹脂は密度によって大きく2つに分けられ、高密度のPEをHDPE樹脂と呼びます。
HDPEは、High-density polyethyleneの略で、ハイデンポリエチと呼ぶこともあります。
密度は0.910以上～0.965未満と定義され、耐熱性と耐寒性を兼ね備えた樹脂です。
剛性や耐薬品性に優れることから、主にタンクや容器として使用されます。
一般的なHDPE樹脂の特性は、下記の通りです。
射出成形加工で使用されるHDPE樹脂は下記の通りです。HDPE樹脂は主に雑貨製品に使われることが多いですが、建築材料まで、多岐に使用されています。
HDPE樹脂は、私たちの身の周りの様々な場所で使われています。耐熱性及び耐寒性は共に優れており、過酷な用途でも使用できる樹脂です。安価で高強度であるという特徴から、大型コンテナや塗料容器などに使用されます。しかし、HDPE製容器の耐熱温度は低いので、電子レンジに対応できないことがあります。一般的に、電子レンジに対応している容器は、PPなどのの耐熱温度の高い樹脂製です。
HDPE樹脂の加工ポイントは下記の２つになります。
マスターバッチの混練不足は、成形品の色ムラ不良になります。
成形品の着色手法は色々ありますが、1番ポピュラーな方法はマスターバッチによる着色です。
マスターバッチの混練不足のトラブルを未然に防ぐには、下記のポイントが重要です。
混合比率は様々な呼び方があります。
取引先や、マスターバッチメーカーごとに表現が異なりますので、認識に注意が必要です。
(例）
- パーセント(%)：3%
- 倍率：30倍
- 対比：100:3
原料とマスターバッチの混合比率が合っていても、タンブラーの混合時間が適切でないと混練不足になります。50Kgのタンブラーの推奨時間は、15分～20分です。
注意点としては、マスターバッチは、静電気を帯びてタンブラー内壁に付着することがあります。エアーガンを使用して、内壁に付着したマスターバッチを取り除きます。
多品種少量生産を求められる中、闇雲に生産すると大きなロスになりますので、効率の良い生産計画を立てることがポイントです。以下、注意すべきポイントを紹介します。
シリンダー温度は比較的上げやすいですが、下げるのには時間がかかります。この点を考慮して、シリンダー温度設定が低い樹脂から生産します。
濃い色から薄い色の場合、中々色が抜けず、生産途中で前色が出てしまうことがあります。色をつける場合は、薄い色から濃い色順でつけると良いでしょう。
透明⇒青色⇒黒色のように色を被せることで、時間の短縮になります。ただし、白色は黒色と同じくらい強い色なので、色残りが発生しやすい。色変え時はパージを十分におこなったり、パージ剤を使用しましょう。
パージ剤は、シリンダー及びスクリューにこびり付いた樹脂を、効率よく除去できます。
濃い色から薄い色に色替えする時は、パージ剤を使用します。スクリュー全体のパージ後、ノズルの先端部を重点的にパージすると、洗浄効果が高まります。
以上のことから、シリンダー温度が低い原料から生産計画を立てる。
薄い色から生産計画を立てることがポイントです。
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HDPE樹脂の特性に合わせた成形条件出しが必要になります。
よく発生する不良のポイントは以下の通りです。
糸引きとは、金型が開いた時にスプルーが固化されなかった樹脂が、糸状となり伸びてしまう
事象です。
連続生産時、糸引きが金型内やタイバーに巻き付いたり、糸引きにグリースが付き、製品にグリース汚れを挟み込んでしまいます。ノズルの樹脂温度が高いことや、加熱筒先端の内圧が高いことが原因です。糸引きの対策方法は、下記の通りです。
ノズル温度を下げることで、スプルーの切れが変化し、糸引きが軽減します。
必要以上に温度を下げるとノズル詰まりの原因になるので、５℃刻みで下げていき、糸引きの状態を観察します。
サックバック量を増やすことで、加熱筒先端の内圧を下げることができ、糸引きが改善します。
サックバック量を増やし過ぎると、エアーを巻き込んでしまい、外観不良の原因になりやすいので注意が必要です。
スプルーブッシュに糸引き防止スリットを設置することで、強制的に糸引きを防止します。
気泡とは、成形品の内部が空洞になってしまう事象です。
特に、最終充填部のガスの排気不良により、ガスの逃げ道が無くなることが気泡の一因です。容器のリブや流動末端に発生しやすい不良事象になります。日常的な金型の掃除、定期メンテナンス不足には注意しましょう。気泡の対策方法は、下記の通りです。
毎日や、毎勤務に、ガスベンドの掃除を行うことで、ガス逃げが良くなり、末端に発生しやすい気泡が改善します。
30,000、50,000ショットなど定期的にオーバーホールを実施しましょう。日常点検で普段行き届かない箇所を、定期的にメンテナンスすることで、ガスの排気が向上し、成形条件が安定します。
オーバーパックとは、金型内に樹脂が多く充填されてしまう事象です。パーティングラインや、入れ子等の隙間に、滞留した樹脂が入り込こむことが原因です。HDPE樹脂は、滞留すると粘度が下がり流動性が上がる特徴を持つため、注意が必要です。トラブル等で射出成形機を停止させる時は、停止した時間の長さにより対策を行います。オーバーパックの対策方法は、下記の通りです。
一旦射出ユニットを後退させて、パージを行い、ショートショットからスタートします。
VP切替位置を手前にし保圧を0にして、ショートショットから立ち上げます。
HDPE樹脂の取扱い方法や成形加工時のポイント、よく発生する不良について説明しました。HDPE樹脂は耐熱性や耐寒性、耐薬品性に優れていることから、主に中空製品のタンクや容器で使用され、私たちの生活では欠かせない樹脂です。マスターバッチの混練不足や、効率の良い生産計画に注意することが大切です。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。
