ポリマー収縮修正の 5 つの方法、いくつご存知ですか?

ポリマーの収縮率が低いほど、製品の寸法精度は高くなります。以下では、ポリマーの収縮率を効果的に低減するいくつかの改質方法について簡単に説明します。

1. あらゆる種類の繊維を詰めたり改質したりできる

ここで言及する繊維には、あらゆる種類の無機繊維と有機繊維が含まれます。例えば、ガラス短繊維強化材を例に挙げると、PP樹脂に添加するガラス繊維の含有量を変えることで、成形収縮率を大幅に低減することができます。

長ガラス繊維強化ポリマーは、短ガラス繊維に比べて収縮率が低く、縦方向と横方向の両方向で収縮が一定であるという利点があります。ウィスカー強化ポリマーはガラス繊維強化ポリマーよりも収縮率が低く、例えばガラス繊維と硫酸カルシウムウィスカー強化ポリマーの収縮率を比較すると、以下のようになります。PPおよびABS材料は以下のように表示されます。

2.無機フィラー充填改質

無機充填剤には具体的にはタルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、雲母粉、珪灰石、モンモリロナイトなどがあり、充填剤の種類によって収縮率に及ぼす影響は異なります。

（１）フィラーの形状
無機充填剤の形状によって収縮率に異なる影響があり、具体的な影響は薄片状＞針状＞顆粒状＞球状の順である。

（２）フィラーの粒子径
同じ充填剤でも粒子径が異なると収縮率への影響が異なり、粒子径が小さいほど収縮率の低減効果が大きくなります。タルク充填PP（タルク20% + POE8%）を例にとると、タルクの粒子径の違いが収縮率に与える影響は以下のようになります。

（３）フィラーの表面処理
同じ充填材であっても、樹脂との積層時に表面処理されているかどうかで収縮率への影響は異なります。充填材の表面処理は収縮率に大きな影響を与えます。
（4）充填剤の量
同じ充填剤でも添加量によって収縮率は異なり、添加量が多いほど収縮率の減少が大きくなります。

3. 結晶性変化の低減
（１）結晶化添加剤を減らすために添加する
一般的には小分子の結晶化を抑える添加剤として使用され、溶融状態のときに添加すると大分子の規則性が壊れ、大分子の動きを妨げ、結晶化を抑える目的があります。

（２）他の樹脂ブレンドを加える
例えば、PPに少量のLDPEやHDPE樹脂を混合すると、加工時にPPの結晶特性が大きく損なわれる可能性があります。例えば、PPにPE樹脂を添加すると、PE含有量の違いがPPの収縮率に与える影響は下表のようになります。さらに、PS、ABS、PMMA、PCなどの非結晶性樹脂をPPに添加することもでき、これらも結晶化を抑制する効果があります。

他の樹脂を添加した場合の収縮への影響は、繊維や無機充填剤を充填した場合の影響よりもはるかに小さく、一般的にガラス繊維強化 PP のみが収縮に対して約 50% の影響を与えることができます。

4. ブレンドエラストマー改質
POE、EPDM、SBSなどのエラストマーを混合することができ、各種エラストマーのプラスチック収縮率はほぼ同等の影響を及ぼします。

エラストマー含有量が5%未満の場合は、各種類のエラストマーがPPの収縮率に与える影響は基本的に同じです。エラストマー含有量が5%を超えると、異なる種類のエラストマーの影響度が異なり、収縮率への影響の順位はPOE>EPDM>SBSとなり、これはエラストマーがPPを強靭化する効果と一致しています。

エラストマーと混合した PP に無機充填剤を使用すると、収縮がより低減されます。

5. 化学架橋およびグラフト修飾
PP樹脂を例に挙げると、グラフト改質によって樹脂の結晶性を低下させ、収縮率を低減するという目的を達成できます。PE架橋を例に挙げると、架橋によって樹脂の線膨張係数を大幅に低減し、収縮率を低減するという目的を達成できます。