ABSプラスチック射出成形プロセスに関する知識

ABS樹脂は、優れた機械的強度と総合的な性能で知られており、電子機器、機械、輸送、建築資材、玩具製造などの業界で重要な位置を占めています。特に、やや大型の構造物、力学部品、めっきを必要とする装飾部品において、その重要性は顕著です。長年の実務経験に基づき、ABS樹脂の射出成形プロセスを以下のように分析します。

（1）ABSプラスチックの乾燥

ABS樹脂は吸湿性が高く、湿気に敏感です。加工前に適切な乾燥と予熱を行うことで、水蒸気による花火のような気泡帯や銀線などの表面欠陥を解消できるだけでなく、可塑化を促進し、ABS樹脂製品の表面における色斑や曇りを軽減することができます。ABS原料の水分含有量を0.13%以下に管理することが重要です。

事前射出成形乾燥条件としては、乾燥した冬季には75～80℃以下の温度を2～3時間、夏の雨天時には80～90℃以下の温度を4～8時間維持することが挙げられます。優れた光沢を求めるABS樹脂製品や複雑な構造を持つ製品の場合は、8～16時間という長時間の乾燥が推奨されます。微量水蒸気による表面の曇りは、よくある問題です。ホッパー内の乾燥したABS樹脂による水分の再吸収を防ぐため、機械のホッパーを熱風ホッパードライヤーに改造することをお勧めします。ただし、特に生産中断時には、材料の過熱を防ぐために、このようなホッパーでは湿度を監視することが不可欠です。

(2) 注射温度

ABS樹脂の温度と溶融粘度の関係は、他の非晶質樹脂とは異なります。溶融工程で温度が上昇しても溶融粘度の低下は最小限に抑えられますが、可塑化温度（最適な加工温度範囲、例えば220～250℃）を超えて温度を上げ続けると、熱劣化が起こり、溶融粘度が増加し、射出成形が困難になり、ABS樹脂製品の機械的特性が低下します。そのため、ABS樹脂の射出温度はポリスチレンなどの樹脂よりも高いものの、その温度範囲は広くありません。温度制御が不十分な射出成形機では、一定の生産サイクル後にABS樹脂製品に黄色または茶色のコーキング粒子が付着し、除去が困難になる場合があります。

これは、ABS樹脂にブタジエン成分が含まれていることが原因です。高温になると、プラスチック粒子がスクリュー溝表面に固着し、容易に洗い流せないため、長時間高温にさらされると劣化や炭化を引き起こします。シリンダーセクションごとに炉の温度を制限する必要があります。ABSの種類や組成によって必要な炉の温度は異なります。プランジャー式成形機の場合は炉の温度を180～230℃、スクリュー式成形機の場合は160～220℃に維持してください。

ABSは加工温度が高いため、様々なプロセス要因の変化に敏感です。そのため、バレル先端とノズルの温度管理が非常に重要です。実務経験から、これらの2つの部品のわずかな変化でさえ、ABS樹脂製品に影響を及ぼすことが分かっています。温度変化が大きいと、融着接合部、光沢低下、バリ、金型の固着、変色などの欠陥が発生します。

（3）射出圧力

溶融ABS部品の粘度はポリスチレンや改質ポリスチレンよりも高いため、より高い射出圧力が必要になります。しかし、すべてのABS樹脂製品に高圧が必要なわけではありません。小型、シンプル、かつ厚みのあるABS樹脂製品には、低い射出圧力で対応できます。射出時の圧力は、ABS樹脂製品の表面品質や銀線欠陥の程度を左右することがよくあります。圧力が不十分だと樹脂の収縮が大きくなり、キャビティ表面との接触面積が減少するため、表面曇りが発生します。圧力が高すぎると樹脂とキャビティ表面の摩擦が増加し、金型の固着につながります。

（4）射出速度

ABS樹脂の場合、中程度の射出速度が推奨されます。射出速度が速すぎると、樹脂の燃焼、分解、ガス化物の放出が起こり、ABS樹脂製品の溶融接合、光沢低下、ゲート付近の樹脂の赤化などの欠陥が発生する可能性があります。しかし、薄肉で複雑な形状のABS樹脂製品を製造する場合、適切な充填のためには、十分に高い射出速度を確保することが不可欠です。

（５）金型温度

ABS樹脂の成形温度は比較的高いため、金型温度もそれに応じて調整する必要があります。一般的に、金型温度は75～85℃に調整されます。投影面積の大きいABS樹脂製品の場合、固定金型温度は70～80℃、可動金型温度は50～60℃に維持する必要があります。大型で複雑な薄肉ABS樹脂製品を射出成形する場合は、専用の金型加熱装置が必要となる場合があります。生産サイクルを短縮し、金型温度を比較的安定させるには、ABS樹脂製品を金型から取り出した後、冷水浴、温水浴、その他の機械的な成形方法などの補償措置を講じることが重要です。

（6）資材管理

ABS樹脂の射出成形では、1回の射出量は標準射出量の75%以下に抑えてください。ABS樹脂製品の品質と寸法安定性を高め、均一な表面光沢と色を実現するために、射出量は標準射出量の50%以下に抑えることを推奨します。

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