PMMA、PC、PET製の透明プラスチック包装に関する注意事項 - Maypak

1. 透明プラスチック射出成形工程において注意すべき問題点

これらの化粧品容器はプラスチック製です。プラスチック製の香水瓶、プラスチック製のクリーム瓶、プラスチック製ローションボトルなど

透明プラスチックは、融点が高く流動性が低い材料であることが多いため、製品の表面品質を確保するには、射出成形中に金型内に内部応力が発生して製品の変形や亀裂を引き起こすことなく、金型を充填できるように、バレル温度、射出圧力、射出速度などのプロセスパラメータを微調整する必要がある場合が多い。

1) 原材料の準備と乾燥

プラスチック中の不純物は製品の透明度に影響を与える可能性があるため、原材料の清浄度を確保するため、保管、輸送、供給時の密封に注意を払う必要があります。特に、原材料には水分が含まれており、加熱後に劣化の原因となるため、乾燥させる必要があります。射出成形時に原材料を供給する際には、乾燥ホッパーを使用する必要があります。また、乾燥工程においては、原材料が汚染されないよう、供給空気をろ過・除湿することが望ましいことに留意してください。

2) バレル、スクリュー、およびその付属品の清掃

ネジや付属品の凹部に、原材料の汚染や古い材料、不純物が付着するのを防いでください。特に、熱安定性の低い樹脂は避けてください。そのため、使用前と停止後には、すべての部品をネジクリーナーで洗浄し、不純物の付着を防いでください。ネジクリーナーがない場合は、PEやPSなどの樹脂でネジを洗浄することもできます。

一時的に運転を停止する際は、原料が長時間高温状態に置かれて劣化するのを防ぐため、乾燥機とバレル内の温度を下げる必要があります。例えば、PCおよびPMMAのバレル内の温度は160℃以下に下げる必要があります（PCの場合はホッパー内の温度を100℃以下に下げる必要があります）。

3) 金型設計および製品設計

逆流不良や冷却ムラによる成形不良、表面欠陥、劣化を防ぐため、金型設計時には一般的に以下の点に注意する必要があります。

① 壁の厚さはできるだけ均一にし、離型傾斜は十分に大きくする必要があります。

②移行部分は緩やかであるべきです。鋭い角やバリを防ぐために滑らかな移行が必要であり、特にPC製品には隙間があってはなりません。

③ゲート。ランナーはできるだけ幅広く短くし、ゲートの位置は収縮凝縮プロセスに合わせて設定し、必要に応じて冷却ウェルを追加する必要があります。

④金型の表面は滑らかで清潔であり、粗さが低い（好ましくは0.8未満）必要があります。

⑤ 排気孔。溝は、溶融物中の空気やガスを適時に排出するのに十分な大きさでなければならない。

⑥ PETを除き、壁の厚さは薄すぎず、一般的には1mm以上であるべきです。

4) 射出成形プロセス

射出成形工程において、内部応力や表面品質の欠陥を低減するためには、以下の点に注意を払う必要があります。

① 特殊なスクリューと独立した温度制御ノズルを備えた射出成形機を選定する必要があります。

②射出温度。プラスチック樹脂が分解しないことを前提として、より高い射出温度を使用する必要があります。

③射出圧力。一般的には溶融粘度が高いという欠点を克服するために高めに設定されていますが、圧力が高すぎると内部応力が発生し、離型が困難になったり変形したりします。

④ 射出速度。金型充填を満足に行うには、一般的に低速であるべきであり、低速-高速-低速の多段階射出が最適です。

⑤ 保持時間と成形サイクル。垂れ下がりや気泡を生じさせることなく製品の充填を満足に行うためには、バレル内の溶融材料の滞留時間を最小限に抑えるため、保持時間はできるだけ短くする必要があります。

⑥ スクリュー回転速度と背圧。可塑化品質を満たすことを前提として、劣化の可能性を防ぐために、できるだけ低くする必要があります。

⑦ 金型温度。製品の冷却は品質に大きな影響を与えるため、金型温度を正確に制御する必要があります。可能であれば、金型温度は高めに設定してください。

5）その他の問題

表面品質の劣化を防ぐため、射出成形時には離型剤の使用量をできるだけ少なくし、再生材を使用する場合は20%を超えないようにすべきである。

PET以外の製品は、内部応力を除去するために後処理が必要です。PMMAは70～80℃で4時間、熱風循環で乾燥させます。PCは110～135℃で、清浄な空気、グリセリン、流動パラフィンなどで加熱します。加熱時間は製品によって異なり、最大10時間かかる場合があります。また、PETは良好な機械的特性を得るために、二軸延伸処理を経る必要があります。

2．各種透明プラスチックの射出成形プロセス特性

透明プラスチックは光透過率が高いため、プラスチック製品の表面品質には厳しい要件が課せられ、筋、気泡、白化、ハロー、黒点、変色、光沢不良などの欠陥があってはなりません。原材料、設備、金型、さらには製品設計に至るまで、細心の注意を払い、厳格な、あるいは特別な要件を課す必要があります。

1) PMMAのプロセス特性

PMMAは粘度が高く流動性がやや低いため、射出成形には高い材料温度と高い射出圧力が必要です。射出温度の影響は射出圧力の影響よりも大きいですが、射出圧力を上げると製品の収縮率が向上します。射出温度範囲は広く、融点は160℃、分解温度は270℃に達するため、材料の温度調整範囲が広く、加工性が良好です。したがって、流動性を向上させるには、射出温度から始めることができます。衝撃が弱く、耐摩耗性が低く、傷がつきやすく、脆いため、金型温度を上げて凝縮プロセスを改善し、これらの欠点を克服する必要があります。

2) PCのプロセス特性

PCは粘度が高く、溶融温度が高く、流動性が低いため、より高い温度（270～320℃）で射出する必要があります。比較的言えば、材料の温度調整範囲は狭く、加工性はPMMAほど良くありません。射出圧力は流動性にほとんど影響しませんが、粘度が高いため、射出圧力は比較的高くする必要があります。それに伴い、内部応力を防ぐために、圧力保持時間はできるだけ短くする必要があります。収縮率が大きく、サイズは安定していますが、製品の内部応力が大きく、割れやすいため、圧力を上げるのではなく温度を上げて流動性を向上させ、金型温度を上げて割れの可能性を減らし、金型構造と後処理を改善する必要があります。射出速度が低い場合、ゲートで波紋などの欠陥が発生しやすいため、ノズルの温度を個別に制御し、金型温度を高くし、ランナーとゲートの抵抗を小さくする必要があります。

3) PETのプロセス特性

PET成形温度は高く、材料温度調整範囲は狭い（260～300℃）が、溶融後は流動性が良いため加工性は悪く、ノズルに液だれ防止装置を追加することが多い。射出成形後の機械的強度と性能は高くなく、延伸工程や改質によって性能を向上させる必要がある。金型温度を正確に制御して反りを防ぐ。変形の重要な要素であるため、ホットランナー金型の使用が推奨される。金型温度は高くなければならず、そうでないと表面光沢が悪く、離型が困難になる。

4) 透明プラスチック部品の欠陥と解決策

① シルバーストリーク

金型充填および凝縮過程における内部応力異方性の影響により、垂直方向に発生する応力によって樹脂が上向きに流れ、非流動方向と非流動方向との屈折率の差によって光沢のある絹のような線が生じます。膨張すると、製品にひび割れが生じる可能性があります。

射出成形工程や金型に注意を払うことに加えて、製品の焼きなまし処理を行うのが最善です。例えば、PC材料は160℃以上に3～5分間加熱した後、自然冷却します。

② バブル

樹脂中の水蒸気やその他のガスが（成形時の凝縮過程で）排出されないため、あるいは成形時の充填が不十分なため、凝縮面が急速に凝縮しすぎて真空気泡が形成されない。

③ 表面の光沢が悪い

一方、金型の表面粗さが大きいため、樹脂の凝縮が早すぎて、樹脂が金型表面の状態を再現できず、結果として表面がわずかに不均一になり、製品の光沢が失われる。

④ 振動パターン

これは、スプルーを中心として形成される密な波状構造を指します。その理由は、溶融物の粘度が高すぎるため、先端部の材料がキャビティ内に凝縮し、後から流れてくる材料がその凝縮面を突き破ることで、表面に振動線が生じるためです。

⑤ ホワイトハロー

主な原因は、空気中の粉塵が原料に混入すること、または原料の水分含有量が多すぎることです。

⑥ 白い煙と黒い斑点

主に銃身内部のプラスチックが原因で、銃身樹脂が局所的な過熱によって分解または劣化する。