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PEEK射出成形完全ガイドのリソース
PEEKとは？
PEEKは、半結晶性で高性能の硬質エンジニアリング熱可塑性プラスチックであり、様々な特性を持ち、過酷な化学薬品に対して優れた耐性を持つ。PEEKは1977年に初めて合成され、1981年に工業生産が開始された。
PEEKはPFAやPTFEのようなフッ素樹脂と一緒にされることが多いが、フッ素は含まれていない。 PEEKは優れた機械的・電気的特性を持ち、最大連続使用温度は250℃、蒸気や高圧水環境では300℃まで優れた機械的性能を発揮します。
PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）は、卓越した機械的、熱的、化学的特性で知られる高性能エンジニアリング熱可塑性ポリマーです。その分子鎖はエーテル結合とケトン結合を含んでいます。これらの特殊な化学結合により、PEEKは高温でも優れた性能を維持することができます。
PEEK材は射出成形できますか？
はい、PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）の射出成形は可能です。PEEKは融点が高い（約343℃/649°F）ので、特殊な設備と加工条件が必要です。また、PEEKは粘度が高く、流動性が比較的低いため、複雑な形状や空洞に充填するのは難しい。しかし、適切な設備、ノウハウ、加工条件があれば、PEEKの射出成形は可能です。
以下が主な検討事項である：
1.射出成形機設備：
射出成形機のスクリューには、350度以上の高温に対応できる耐熱スクリューが必要です。
2.設計上の考慮事項：
PEEKパーツを設計する際には、反りやひび割れ、ヒケなどの欠陥が生じないように注意しなければなりません。つまり、ランナーの設計、ゲートの大きさ、抜き勾配の角度を考えなければなりません。ランナー、ゲート、抜き勾配をできるだけ大きくする必要があります。
3.射出成形金型
H13やS136のような耐熱鋼材で金型を作る必要があります。PEEKの加工には高温高圧が必要だからです。
4.PEEK 素材の選択：
適切なPEEKグレードを選ぶ必要があります。PEEKには射出成形に適したグレードとそうでないグレードがあります。流動性が良く、粘度の低いグレードを探しましょう。
5.材料の準備：
PEEKは成形前に残留水分を除去するために十分に乾燥させる必要があり、通常は150℃～160℃前後の温度で2～4時間乾燥させる。
6.処理条件：
温度、圧力、射出速度などの加工条件に注意し、金型への充填と冷却を適切に行う必要があります。加工条件：バレル温度370～390℃、射出圧力120MPa。金型温度は170℃。
7.冷却：
PEEK部品は、反りや歪みを防ぐために、ゆっくりと制御された冷却が必要です。これには、冷却システムを使用したり、金型からの部品の排出を遅らせたりする必要があります。
8.後処理：
インジェクション・ゲートがかなり大きかったり、構造的な金型が作れなかったりするため、後加工が必要になります。PEEKの部品は、希望する表面とサイズを得るために、切削、研磨、表面処理などの余分な工程が必要になる場合があります。
PEEK射出成形材料の特徴は何ですか？
PEEKは、高温・耐薬品性、優れた機械的特性、生体適合性、電気絶縁性を兼ね備えている。多目的材料である。PEEK素材の主な特性には、以下のようなものがあります：
高温耐性： PEEKは、強度や寸法安定性を失うことなく、250℃までの高温に耐えることができる。
耐薬品性： PEEKは、酸、アルカリ、有機溶剤など様々な化学薬品に対して強い耐性を持っており、過酷な化学環境での使用に適しています。
優れた機械的特性： PEEKは高い強度対重量比、優れた耐疲労性と耐摩耗性、優れた寸法安定性を持ち、高い強度と耐久性を必要とする用途に最適です。
生体適合性： PEEKは生体適合性があり、医療用インプラントや医療機器への使用が承認されている。
耐加水分解性： PEEKは耐加水分解性に優れ、水や蒸気の環境に適している。
電気絶縁： PEEKは電気絶縁性に優れ、電気・電子用途に適している。
引火性が低い： PEEKは燃焼性が低いため、耐火性を必要とする用途に適している。
耐クリープ性： PEEKは長期間の応力下、特に高温下でもその特性を維持する。
耐放射線性： γ線に対する耐性が非常に強く、汎用樹脂の中で最も耐放射線性が高いポリスチレンを上回る。1100Mradまでのγ線照射に対応し、なおかつ安全であること 絶縁性に優れた高性能電線。
吸湿性が低い： PEEKは耐熱加水分解性に優れ、高温高湿環境下での吸水率が非常に低い。ナイロンなどの一般プラスチックのように吸水による寸法変化が大きくありません。
PEEK射出成形の特性は？
PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）プラスチック原料は、芳香族結晶性熱可塑性高分子材料で、高い機械的強度、耐高温性、耐衝撃性、難燃性、耐酸性、耐アルカリ性、耐加水分解性、耐摩耗性、耐疲労性、耐放射線性、良好な電気特性を有する。
| プロパティ | 特徴 |
|---|---|
| 高温耐性 | 高いガラス転移温度（Tg=143℃）と融点（Tm=343℃）を持ち、負荷熱変形温度は316℃と高く、瞬間使用温度は300℃に達する。 |
| 機械的性質 | 剛性と柔軟性を併せ持ち、特に交互応力下での耐疲労性は合金材料に匹敵するほど優れている。 |
| 自己潤滑性 | 摺動特性に優れ、低摩擦係数と耐摩耗性が厳しく要求される用途に適している。特に、炭素繊維やグラファイトを一定の割合で配合したPEEKは、自己潤滑性に優れている。 |
| 耐食性 | 濃硫酸を除き、PEEKはいかなる溶剤、強酸、強アルカリにも不溶であり、加水分解に強く、化学的安定性が高い。 |
| 難燃性 | 自己消火性で、難燃剤を添加しなくてもUL規格94V-0に達する。 |
| 加工のしやすさ | 高温流動性がよく、熱分解温度が高いという特徴があり、射出成形、押出成形、圧縮成形、溶融紡糸など、さまざまな方法で加工できる。 |
| 耐剥離性 | 耐剥離性に優れているため、細線被覆電線やマグネットワイヤーにすることができ、過酷な条件下でも使用できる。 |
| 耐疲労性 | すべての樹脂の中で最高の耐疲労性。 |
| 耐放射線性 | 汎用樹脂の中で最も耐放射線性に優れているポリスチレンを凌駕する高放射線耐性を持っています。ガンマ線照射線量が1100Mradに達した場合でも、良好な断熱性能を維持できる高性能のものを作ることができる。 |
| 耐加水分解性 | PEEKおよびその複合材料は、水や高圧水蒸気による化学的影響を受けません。この材料で作られた製品は、高温高圧水中で連続使用されても優れた特性を維持することができます。 |
| スモーキー | PEEKはプラスチックの中で最も発煙量が少ない。 |
| 有毒ガスの放散 | PEEKは多くの有機材料と同じである。PEEKは高温で分解すると、主に二酸化炭素と一酸化炭素を発生する。英国の航空機試験規格BSS 7239を用いれば、極めて低濃度の有毒ガス漏れを検出することができる。この検出プロセスには1立方メートルのスペースが必要である。100グラムのサンプルを完全に燃焼させ、発生した毒ガスを分析する。毒性指数は、通常時に発生する毒ガスの濃度と、30分間で致死量となる毒ガスの濃度の比として定義されます。PEEK450Gの毒性指数は0.22で、酸性は検出されなかった。 |
| 絶縁安定性 | 良好な電気絶縁特性を持ち、非常に高い温度範囲まで維持する。高周波での誘電損失も非常に小さい。 |
| 安定性 | 用途によっては重要な寸法安定性に優れています。温度や湿度などの環境条件の変化は、PEEK部品の寸法にほとんど影響を与えず、比較的高い寸法精度が要求される条件下での使用条件を満たすことができます。 |
| PEEKプラスチック原料の射出成形は収縮率が小さく、PEEK射出成形部品の寸法公差範囲を制御するのに非常に有利であり、PEEK部品の寸法精度は一般的なプラスチックよりもはるかに高くなります。 | |
| 熱膨張係数は小さい。温度が変化しても（これは周囲温度の変化や運転中の摩擦熱によって起こります）、PEEK部品のサイズはほとんど変化しません。 | |
| 寸法安定性が良い。プラスチックの寸法安定性とは、エンジニアリングプラスチック製品の使用中や保管中の寸法安定性を指す。この寸法変化は主にポリマー分子の活性化エネルギーの増加によるもので、これにより鎖セグメントはある程度の安定性を持つようになる。カールによって引き起こされる。 | |
| PEEKは耐熱加水分解性に優れ、高温高湿環境下での吸水率が非常に低い。ナイロンなどの一般プラスチックのように吸水による寸法変化が大きくありません。 |
なぜPEEK射出成形は高価なのか？
PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）は、その優れた機械的、熱的、化学的特性で知られる高性能ポリマーである。PEEKが高価なのは、以下のようないくつかの要因がある：
① PEEKの製造は複雑だ： 特別な化学薬品を混ぜ合わせることによって作られる。特別な機械と知識のある人が必要なので、時間とお金がかかる。
② 一流の原材料： PEEKの製造には、芳香族ジアミンや芳香族ジカルボン酸のような高純度の原料が必要だが、これらは製造にも購入にもコストがかかる。
③ 反応条件は厳しく、コストも高い： PEEKの重合工程では、無酸素状態での反応を確保する必要があり、反応温度は310～340℃と高い。より純度の高いPEEK樹脂を得るためには、粗生成物を数十回のアルコール精製工程と水洗工程にかける必要がある。
④ 高い技術的要件： PEEKは加工性能に優れているが、PEEKは343℃で溶けるし、PEEKは物にくっつくので、機械には特別なバレル、スクリュー、金型が必要だし、温度管理にも長けていなければならない。
⑤ 製品数が多く、初期の研究開発費も高い： 顧客のさまざまな使用条件に対応するためには、炭素繊維強化、ガラス繊維強化といった一般的に使用されている基本グレードだけでなく、帯電防止グレード、導電グレード、耐摩耗グレード、高強度グレードなどの開発も必要である。同時に、初期段階での構造設計、金型設計、工程設計、金型トライアルなど、多くの研究開発作業も必要となる。
⑥ 製品のバッチは小さく、規格外の仕様も多い： PEEKは優れた総合性能を持っているため、幅広い産業で使用することができる。しかし、そのほとんどは設備上の特別な場面で使用されるものである。そのため、全体の寸法、構造的特徴、仕様、モデルなどが異なる。現在、私たちはPEEKを使用した1,500以上の製品に触れています。
⑦ そのほとんどが試験段階であり、プロモーションのコストも高い： PEEK合成は英国のビクトレックス社が独占してきた。海外では30年前からPEEKが普及し、使用されてきた。しかし、国内市場でのPEEK材料の理解と応用は始まったばかりで、多くの顧客は試験段階である。また、PEEKの普及にはコストがかかる。
⑧ 製品への要求は高く、加工工程も多い： PEEK素材は高価なため、完成品に対する顧客の要求は比較的高い。外観品質、公差、表面仕上げなどを厳しく管理する必要がある。製品によっては構造が複雑なため、加工工程が多くなりすぎ、多くの人が参加することになり、コストアップにつながる。
PEEK射出成形の用途は？
PEEKは優れた総合特性を持つ材料です。多くの特殊分野において、金属やセラミックといった従来の材料に取って代わることができます。耐熱性、自己潤滑性、耐摩耗性、耐疲労性に優れ、現在最も人気のある高機能エンジニアリングプラスチックのひとつです。主に航空宇宙、自動車、電子・電気、医療機器などの分野で使用されている。
| 応用分野 | 具体的なアプリケーションの状況 |
|---|---|
| 航空宇宙分野 | 様々な高精度航空機部品に加工できる。耐加水分解性、耐食性、難燃性に優れているため、航空機の内外装部品やロケットエンジンの多くの部品に加工できる。 |
| 自動車産業 | ポリエーテルエーテルケトンPEEKは、自動車製造産業で成功裏に使用されてきた。その優れた耐摩擦性により、金属（ステンレスやチタンを含む）に代わってエンジンインナーカバー、自動車用ベアリング、シール、ブレーキパッドなどを製造することができる。 |
| 産業分野 | 良好な機械的特性、耐高温性、耐摩耗性、耐高圧性により、コンプレッサーのバルブプレート、ピストンリング、シールなどの製造によく使用される。 |
| 医療機器 | 134℃のオートクレーブ滅菌に3,000サイクル耐えることができる。この特徴は、高い滅菌条件を必要とし、繰り返し使用する必要がある外科用機器や歯科用機器の製造要件を満たすことができます。耐クリープ性および耐加水分解性と相まって、高温蒸気滅菌を必要とする様々な医療機器の製造に使用することができる。特に重要なのは、PEEKが無毒性で軽量、耐食性に優れていることです。人間の骨に最も近い素材です。そのため、PEEKは金属に代わって人間の骨を作ることができる。 |
| 断熱材 | PEEKはその優れた電気特性により、高温・高湿などの過酷な条件下でも絶縁性を維持することができます。理想的な電気絶縁材料であり、半導体産業で広く使用されています。 |
| 耐高温構造材料や電気絶縁材料として使用できる新しいタイプのエンジニアリングプラスチックである。ガラス繊維や炭素繊維と組み合わせて強化材料を作ることもできる。 | |
| 変性ポリエーテルエーテルケトンには、黒色炭素繊維強化導電性ポリエーテルエーテルケトン、赤色炭素繊維強化導電性ポリエーテルエーテルケトン、鉱物強化ポリエーテルエーテルケトン、ガラス繊維強化ポリエーテルエーテルケトン、PEEK樹脂などがある。ポリエーテルエーテルケトンは多くの優れた特性を持つが、高価であるため、分野によっては用途が限定される。また、衝撃強度も低い。様々な分野での総合的な性能と多様なニーズに対応するために、充填、ブレンド、架橋、グラフト化などの改良を加えることで、より優れた性能を得ることができる。より優れたPEEKプラスチックアロイまたはPEEK複合材料。例えば、PEEKをポリエーテルとブレンドすることで、より優れた機械的特性と難燃性を得ることができます。PEEKをPTFEとブレンドして複合材料を形成することで、優れた耐摩耗性を有し、滑り軸受、ダイナミックシールリングおよびその他の部品の製造に使用することができます。PEEKを炭素繊維およびその他の充填物で改質し、強化PEEK複合材料を作ることで、材料の硬度、剛性、寸法安定性を大幅に向上させることができます。 | |
| IT製造分野 | 半導体製造と電子・電気産業は、PEEK樹脂用途のもう一つの成長ポイントになると期待されている。半導体産業では、高機能化、低コスト化を実現するために、シリコンウェーハの大型化、製造技術の高度化が求められている。低発塵、低放出ガス、低イオン溶出、低吸水は、半導体製造工程における各種装置材料に求められる要件である。特殊な要求に対しては、PEEK樹脂の出番となる。 |
| 事務機部品分野 | 複写機の分離爪、特殊耐熱ベアリング、チェーン、ギアなど、素材に金属ではなくPEEK樹脂を使用することで、部品の軽量化、耐疲労性、無給油潤滑が可能になる。 |
| ワイヤーカバー・フィールド | PEEKコーティングは優れた難燃性を持っています。難燃剤を添加しなくても、難燃レベルはUL94 V-0レベルに達します。また、PEEK樹脂は耐剥離性、耐放射線性（109rad）にも優れているため、軍需産業、原子力、その他関連分野の特殊電線に使用されています。 |
モールドフロー分析とは？
Mold flow analysis simulates the injection molding process to predict potential defects and optimize part design, enhancing efficiency and quality in production. Mold flow analysis aids engineers in detecting issues
射出成形の精度を高めるには？
Achieving high precision in injection molding is key to ensuring product quality. Fine-tuning mold design, material choice, and processing parameters can all enhance mold accuracy. Improving precision in injection molds
射出成形金型の標準金型製作の要件とは？
Standardized mold making in injection molds is vital for ensuring consistency, efficiency, and cost-effectiveness in production processes across various industries. Standardized mold making requires precise engineering, material quality selection, adherence
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