PEEKは、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、硬い質感、長寿命などの利点を持ち、自動車産業、航空宇宙、医療機器などの分野で多くの用途がある。
PEEK樹脂が最初に使用されたのは航空宇宙産業で、さまざまな航空機部品の製造においてアルミニウムやその他の金属材料に取って代わられた。
自動車業界では、PEEK樹脂に起因するベアリング、ガスケット、シール、クラッチリング、トランスミッション、ブレーキ、車内の空調システムの他の部品の製造とエンジンカバーの製造のための原料として、良好な耐摩擦性と機械的特性を持っている広く使用されています。
PEEK樹脂は理想的な電気絶縁体であり、高温、高圧、高湿などの過酷な使用条件下でも良好な電気絶縁性を維持するため、電子情報分野は徐々にPEEK樹脂の2番目に大きな応用分野となっている。
半導体産業における超純水輸送管、バルブ、ポンプの製造は、ウェハー・ベアラー、電子絶縁ダイアフラム、およびさまざまな接続機器の製造に一般的に使用されている。
半結晶性のエンジニアリング・プラスチックであるPEEKは、濃硫酸以外のほとんどの溶媒に不溶であるため、コンプレッサー・バルブ、ピストンリング、シール、各種ケミカル・ポンプ・ボディやバルブ部品の製造に一般的に使用されている。
PEEK樹脂はまた、134℃のオートクレーブ滅菌に3,000サイクルまで耐えることができる。この特徴により、滅菌の要求が高く、繰り返し使用される外科用器具や歯科用器具の製造に使用することができる。PEEK成形温度 320度～390度
乾燥温度は160～185℃、乾燥時間は5～8時間、金型温度は140～180℃です。この材料は射出成形温度が非常に高く、スクリューへの負荷が大きいため、スクリュー回転数を上げすぎてはいけません。射出圧力は100～130 MPa、射出速度は40～80に設定します。成形後は速やかにPEワックスでスクリューを洗浄し、PEEK材料をスクリュー内に残さないでください。
PEEK材料は多くの分野で極めて高い性能を発揮し、PEEK射出成形品には大きな発展の可能性があります。一方で、コールドスラグ、シルバーストリーク、ボイド、ウェルドライン、反りなど、さまざまな欠陥が生じることもあります。
著者は航空機客室のコントロールリングドアを例に、PEEK射出成形部品の成形欠陥とプロセス最適化について論じています。
PEEK製品の成形不良分析
下図は、Victrex PEEK 450Gで射出成形されたバルブ用インサート付き黒色PEEK製品です。この製品は直径110mm、厚さ15mmで、M6 x 1のスチール製インサートが付いています。
この製品の成形工程における主な難点は、冷材、シルバーパターン、エアホール、融着痕などの外観不良があることである。フロントフィードの途中にゲート跡がある。
外観不良を人、機械、材料、方法、環境の面から分析し、対応策を講じ、良好な結果を得た。ゲート跡は成形後に機械加工で除去し、前面が平らで厚みが設計条件を満たすようにしている。
コールドマテリアルの問題
コールドマテリアルの問題には、主に以下の2つの理由がある。
生産工程で、射出金型のコールドスラグウェルが仕様どおり設計されていない、または除去されています。
だから、生産と低温金型の接触でポリマーの溶融状態は、溶融状態の前部は、熱伝達され、温度が急速に低下するので、PEEK 343 ℃の融点に低くなるように、PEEKの溶融段階にある必要があります急速に冷たい材料に凝固する。
製造工程でランナー末端にコールドスラグウェルがないと、コールドスラグが製品へ流れ込みやすくなり、射出成形品に欠陥が生じます。
PEEK素材は特殊な工程で作られる。厚みが大きくなると長時間冷却する必要がある。ノズルの温度は400℃にもなりますが、素材周辺の温度はその値に達せず、大きな温度差によって熱の放散が早くなります。
ゲートスリーブの温度が低く、射出成形機ノズルとの接触時間が長い場合、温度がPEEKの融点まで下がると溶融材料が非常に固化しやすく、射出成形工程を妨げます。そのため、材料の射出と保圧が完了したら直ちにバレルを離し、金型とノズルの間隔を保つ必要があります（充填前）。
流れ遅れの現象からノズルを防ぐために、適切なゴム抽出を設定する必要があります。温度差のために空気との溶融物の直接接触は、処理の欠如は、PEEKは、冷たい材料の欠陥の結果、バネの助けを借りて、製品の表面に現れながら、金型に入るだろう固まっている場合、凝固しやすいです。
シルバーパターン問題
一部のPEEK射出成形部品では、ゲート付近のシルバーストリーは、通常、水分またはガスが原因です。製品の可塑化プロセスはガスの発生を伴うため、製品のシルバーストリークを引き起こす可能性が非常に高い。
成形機のスクリュー回転数が高いと、可塑化工程でガスが混入し、ファウンテンフローによって成形品の表面へ運ばれます。これが高圧でゲートを通過することで、表面にシルバーストリークが発生します。射出成形で背圧を設定すると、可塑化中に溶融樹脂がガスを巻き込むのを効果的に防げます。
十分に乾燥されていない原材料からの水分もまた、シルバーストリークを発生させやすく、PEEK素材は、座っている間に空気中の水分を0.4%まで吸収する可能性がある。
生産中、吸収された水分が溶融物を通してゲートに入り、金型キャビティ壁と溶融物の温度差が大きくなり、銀条が発生する。銀条を避けるために、実際の生産では水分を0.2%以内にコントロールするように注意しなければならない。
材料は積み重ねずに均等に保管し、材料層の高さは20～30mmに管理する。PEEKは、使用前に150～160℃の乾燥オーブンで6～8時間乾燥させる。
反りの問題
収縮すると、冷却ムラのある製品と金型キャビティがずれて、そり現象が発生する。実際には、収縮自体はあまり大きな影響を与えず、主にその差によって発生する収縮過程にある。
通常、収縮が均一であればPEEK射出成形品は体積だけが変化します。収縮が不均一な場合は、射出成形品に反りや変形が生じます。
主な要因は3つある：
(1)射出成形品の偏肉による反り。
(2) 射出成形品の急激な曲げ角度に起因する反り。
(3)応力による反りやひび割れ。
PEEK射出成形プロセスの最適化に関する推奨事項
PEEKの射出成形では、金型温度と冷却速度を制御することで製品の機械的特性を変えられます。多くの場合、PEEK成形時の金型温度は約175℃に制御します。
金型温度が140℃より高い場合、金型温度は約175℃に制御する必要がある。金型温度が140℃より高い場合、PEEK結晶はよりよく成長し、より完全で、比較的安定した構造を有する。
適切な冷却速度は、製品の機械的特性を向上させるのに役立ちます。徐冷や急冷は、製品の機械的特性を低下させます。ある温度でのPEEKの結晶形状は均一な核であるため、徐冷法を使用すると、不均一な大きな結晶が形成されやすくなります。
しかし、製品表面が急冷されると、内部冷却速度が不十分となり、内部応力やクラックが発生しやすくなり、その結果、材料の機械的特性が低下する。
射出圧力の選択
高圧射出を使用すると、材料はしっかりと充填され、成形効果は良好で、PEEKの機械的特性を向上させるのに役立ちます。しかし、圧力が高すぎると、製品が離型しにくくなり、製品表面が摩耗するため、射出圧力は中程度にする必要がある。射出圧力が9.5MPa、保持シリンダー圧力が7.5MPa、背圧が0.5～1.5MPaの場合、製品はスムーズに成形されます。
推奨温度
PEEKは特殊な熱可塑性結晶性プラスチックである。ガラス転移温度は約143℃、融点は約343℃である。
製品表面が滑らかで光沢がある場合、バレル温度の最適範囲は360～400℃である。550 ℃ PEEKの熱分解温度。しかし、高温（410 ℃以上）成形、機械的作用と少量の空気の存在により、劣化しやすく、架橋反応、これらの反応は、直接製品の光沢が変化するように、その溶融粘度の変化につながる。
推奨時間
射出時間は、加工品の厚みが大きいため、キャビティ全体が十分な溶融材料で満たされるように6秒とし、保持時間は、キャビティ内の溶融温度の低下による体積減少分の補充と、スプルーから凝縮材料を除去した後の空気孔の発生を避けるために8秒とする。
離型時に製品外観へ傷を付けないようにします。型開き時にキャビティ圧力が大気圧より高くても低くても、製品外観に影響します。外観の変化を確認しながら調整した結果、冷却時間は35秒としました。全体像については、射出成形完全ガイドをご覧ください。
