JP6869361B2 - 射出成形品の材料選択方法および射出成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
本出願は、射出成形品の材料選択方法および射出成形品の製造方法に関する。
ポリエチレンの射出成形により製造された製品は、使用過程でクラックが発生し得る。したがって、射出成形により製品を製造する場合、クラック安定性に優れた射出成形品を製造し得るポリエチレンを選択しなければならない。しかし、射出成形に使用される材料を選択する従来の方法は、射出成形を実施して射出成形品を製造しない場合には、射出成形品のクラック安定性を確認できないという問題点がある。
本出願は、射出成形品の材料選択方法および射出成形品の製造方法を提供する。
本出願は、射出成形品の材料選択方法に関する。本出願の射出成形品の材料選択方法によると、射出成形に使用されるポリエチレンの簡単な物性評価によってクラック安定性に優れた射出成形品を製作し得るポリエチレンを選択することができ、優れたクラック安定性を有する射出品を製造し得るポリエチレンを利用して射出成形品を製造し得る。
本発明の射出成形品の材料選択方法は、特定の範囲内の複素弾性率を有する材料を選択する方法である。
前記複素弾性率は、ポリエチレンから横が６ｍｍであり、縦が１０ｍｍであり、厚さが０．３ｍｍであるシート形態の第１試験片で製造して測定する。本発明で物性の測定に使用された試験片の長さおよび厚さなどを具体的に記載したものには、当業界で容認できる程度の誤差があり得ることをこの技術分野における通常の知識を有する者は理解することができる。試験片の製造過程において前記誤差は、約１％〜５％程度になり得る。第１試験片は、ポリエチレンペレットを１５０℃〜２５０℃で溶解させ、溶解したペレットを２０〜２５ＭＰａの成形圧力のプレス工程に適用して製造し得る。前記条件で成形して製造した第１試験片から複素弾性率を測定すると、後述する射出成形品の製造方法の射出条件で射出を実施するとき、クラック安定性に優れた材料を選択することができる。
複素弾性率の測定は、２５℃で第１試験片の縦方向に０．１％の変位を１Ｈｚの周波数で第１試験片に印加することで行われ得る。前記変位は、（引張変形を加えた後の長さ−引張変形を加える前の長さ）／（引張変形を加える前の長さ）×１００で計算する。前記のような条件で複素弾性率を測定する場合、後述する射出成形品の製造方法の射出条件で射出を実施するとき、クラック安定性に優れた射出成形品を製造し得る材料を選択することができる。
射出成形を用いて製造された射出成形品のクラック安定性は、射出成形品の剛性と関連がある。射出成形品の剛性は、材料の複素弾性率から類推し得る。特に、射出成形を利用してルツボを製造する場合、ルツボの底面のクラック安定性は、材料の複素弾性率から類推し得る。優れたクラック安定性を有する射出成形品を製造し得る材料は、前述した第１試験片の形態で測定した複素弾性率の範囲が１．８０ＧＰａ以下、または１．７５ＧＰａ以下であり得る。複素弾性率の値が小さいほど、射出成形品の剛性が大きいことを意味するが、複素弾性率の値が過度に小さい場合、材料の工程性に劣り、射出工程の効率に劣るので、前述した第１試験片の形態で測定した複素弾性率が１．３ＧＰａ以上、１．４ＧＰａ以上または１．４５ＧＰａ以上であることが好ましい。前述した範囲の複素弾性率を有する材料を利用する場合、剛性に優れた射出成形品を効率的な工程で製造し得る。
本発明の射出成形品の材料選択方法は、特定の範囲内の延伸率の比率を有する材料を選択する方法である。本発明で延伸率の比率とは、横方向の延伸率（Ａ）および縦方向の延伸率（Ｂ）の比率（Ａ／Ｂ）を意味する。前記延伸率において横方向とは、第２試験片を製造した射出方向と同じ方向を意味し、前記延伸率において縦方向とは、射出方向に垂直な方向を意味する。
前記延伸率の比率は、厚さが３ｍｍであり、幅が３ｍｍであり、延伸部の長さが１３ｍｍであるドックボーン形態の第２試験片を製造して確認する。第２試験片は、樹脂温度が１９０℃〜２５０℃であり、金型温度が４０℃〜６０℃であり、成形圧力が０．６ＭＰａ〜１．２ＭＰａである射出成形方式で製造し得る。前記条件で射出して製造した第２試験片から延伸率の比率を測定すると、後述する射出成形品の製造方法の射出条件で射出を実施するとき、クラック安定性に優れた材料を選択することができる。
前記延伸率の比率は、厚さが３ｍｍであり、幅が３ｍｍであり、延伸部の長さが１３ｍｍであるドックボーン形態の第２試験片を製造して確認する。第２試験片は、樹脂温度が１９０℃〜２５０℃であり、金型温度が４０℃〜６０℃であり、成形圧力が０．６ＭＰａ〜１．２ＭＰａである射出成形方式で製造し得る。前記条件で射出して製造した第２試験片から延伸率の比率を測定すると、後述する射出成形品の製造方法の射出条件で射出を実施するとき、クラック安定性に優れた材料を選択することができる。
延伸率の比率（Ａ／Ｂ）の確認は、２５℃で前記第２試験片の横方向の延伸率（Ａ）および縦方向の延伸率（Ｂ）を測定することで行われる。延伸率は、破断点まで試験片を延伸して、破断点まで延伸して延伸方向に追加に伸びた試験片の追加としての長さを延伸前の延伸方向への長さで割った値を意味する。具体的には、（延伸後の長さ−延伸前の長さ）／（延伸前の長さ）で計算する。横方向の延伸率（Ａ）は、２５℃で３００ｍｍ／ｍｉｎの延伸速度で前記第２試験片を横方向に延伸して測定し得る。縦方向の延伸率（Ｂ）は、２５℃で前記第２試験片を３００ｍｍ／ｍｉｎの延伸速度で縦方向に延伸して測定し得る。前記のような条件で延伸率の比率を確認する場合、後述する射出成形品の製造方法の射出条件で射出を実施するとき、クラック安定性に優れた射出成形品を製造し得る材料を選択することができる。
射出成形を用いて製造された射出成形品のクラック安定性は、射出成形品の配向性と関連がある。射出成形品の配向性は、材料の延伸率の比率から類推し得る。特に、射出成形を利用してルツボを製造する場合、ルツボの側面のクラック安定性は、材料の延伸率の比率から類推し得る。優れたクラック安定性を有する射出成形品を製造し得る材料は、前述した第２試験片の形態で確認した延伸率の比率（Ａ／Ｂ）の範囲が２．８以下、２．５以下または２．２以下であり得る。延伸率の比率の範囲が小さいほど、横方向に配向が少なくなって、縦方向への剛性が増加するので、横方向と平行なクラックの発生確率が小さくなる。しかし、延伸率の比率の範囲が過度に小さい場合、射出を通じて射出成形品を製造するとき、生産性に劣る問題があるので、前述した第２試験片の形態で確認した延伸率の比率の範囲が１．５以上、１．６以上または１．７以上であることが好ましい。横方向の延伸率（Ａ）および縦方向の延伸率（Ｂ）の値は、延伸率の比率（Ａ／Ｂ）が前記値を満たす場合、特に限定されるものではないが、横方向の延伸率（Ａ）は、１．８〜２．５であり、縦方向の延伸率は１．２５〜１．４５であることが好ましい。
また、本発明は、クラック安定性に優れた射出成形品を製造し得るポリエチレンで射出成形品を製造する方法に関する。
本発明の射出成形品の製造方法は、複素弾性率および延伸率の比率が特定の範囲内であるポリエチレンで射出成形品を製造する方法である。
本発明の射出成形品の製造方法において、複素弾性率に関する第１試験片の製造方法、複素弾性率の測定方法および好適な複素弾性率の範囲に関することは、前述した通りであるので、省略することとする。
本発明の射出成形品の製造方法において、延伸率の比率に関する第２試験片の製造方法、延伸率の比率の確認方法、好適な延伸率の比率および好適な延伸率の範囲に関することは、 前述した通りであるので、省略することとする。
本発明の射出成形品の製造方法は、樹脂温度が１９０℃〜２５０℃であり、金型温度が４０℃〜６０℃であり、成形圧力が０．６ＭＰａ〜１．２ＭＰａである射出成形であり得る。前記のような条件で射出成形を進める場合、前述した複素弾性率の範囲および延伸率の比率の範囲を満たすポリエチレンでクラック安定性に優れた射出成形品を製造し得、射出成形を効率的に行うことができる。
本出願の射出成形品の材料選択方法および射出成形品の製造方法によると、クラック安定性に優れた射出成形品を製造し得る材料を選定することができ、クラック安定性に優れた射出成形品を製造し得る。
以下、本出願による実施例および本出願によらない比較例を通じて本出願をより詳細に説明するが、本出願の範囲が下記に提示された実施例に限定されるものではない。
７種のポリエチレンで製造した射出成形品のクラック安定性を評価するために、下記のようにポリエチレンから複素弾性率および横方向の延伸率と縦方向の延伸率の比率を測定した。
１．複素弾性率の測定
ポリエチレンペレットを２００℃で溶解させ、溶解したポリエチレンペレットを２０〜２５ＭＰａの成形圧力のプレス工程に適用して、横が６ｍｍであり、縦が１０ｍｍであり、厚さが０．３ｍｍであるシート形態の試験片を製造した。
ポリエチレンペレットを２００℃で溶解させ、溶解したポリエチレンペレットを２０〜２５ＭＰａの成形圧力のプレス工程に適用して、横が６ｍｍであり、縦が１０ｍｍであり、厚さが０．３ｍｍであるシート形態の試験片を製造した。
ＴＡ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社の動的機械分析装置（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ，ＤＭＡ）であるＱ８００を利用して、前記試験片に２５℃で０．１％の変位を１Ｈｚの周波数で印加して、複素弾性率を測定した。測定結果は、下記表１に示した。
２． 横方向の延伸率と縦方向の延伸率の比率の確認
ポリエチレンを樹脂温度が約２３０℃であり、金型温度が約５０℃であり、成形圧力が約０．９〜１．０ＭＰａである射出成形方式で射出成形して、厚さが３ｍｍであり、幅が３ｍｍであり、延伸部の長さが１３ｍｍであるドックボーン形態の試験片を製造した。
ポリエチレンを樹脂温度が約２３０℃であり、金型温度が約５０℃であり、成形圧力が約０．９〜１．０ＭＰａである射出成形方式で射出成形して、厚さが３ｍｍであり、幅が３ｍｍであり、延伸部の長さが１３ｍｍであるドックボーン形態の試験片を製造した。
前記試験片に万能材料試験機（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ，ＵＴＭ）を利用して、２５℃で破断点まで３００ｍｍ／ｍｉｎの延伸速度で横方向および縦方向に延伸して、横方向の延伸率および縦方向の延伸率（Ｂ）を測定した。測定結果は、下記表１に示した。
３．クラック安定性テスト
ポリエチレンを樹脂温度が約２３０℃であり、金型温度が約５０℃であり、成形圧力が約０．９〜１．０ＭＰａである射出成形方式で射出成形して、上面の直径が３０ｃｍ、下面の直径が２７ｃｍ、高さが３６ｃｍであるルツボを製造した。
ポリエチレンを樹脂温度が約２３０℃であり、金型温度が約５０℃であり、成形圧力が約０．９〜１．０ＭＰａである射出成形方式で射出成形して、上面の直径が３０ｃｍ、下面の直径が２７ｃｍ、高さが３６ｃｍであるルツボを製造した。
射出成形を用いて製造したルツボが満水になるようにし、落下過程で水が漏れないように蓋体で覆った後、２Ｍの高さより底面および側面に各１０回を落下させて、ルツボの底面および側面にクラックが発生するか否かを観察した。観察結果は、下記表１に示し、評価基準は、下記のとおりである。
Ｏ：ルツボの側面および底面の両方にクラックが発見されない。
Ｘ：ルツボの側面または底面にクラックが発見される。
Ｏ：ルツボの側面および底面の両方にクラックが発見されない。
Ｘ：ルツボの側面または底面にクラックが発見される。
Claims (5)
- ポリエチレンを使用して横が６ｍｍであり、縦が１０ｍｍであり、厚さが０．３ｍｍであるシート形態の第１試験片を製造する段階と；
ポリエチレンを射出成形して、厚さが３ｍｍであり、幅が３ｍｍであり、延伸部の長さが１３ｍｍであるドックボーン形態の第２試験片を製造する段階と；
２５℃で前記第１試験片の複素弾性率を測定する段階と；
２５℃で前記第２試験片の横方向の延伸率（Ａ）および縦方向の延伸率（Ｂ）を測定して、前記延伸率の比率（Ａ／Ｂ）を確認する段階と；
前記複素弾性率が１．３ＧＰａ〜１．８０ＧＰａであり、前記延伸率の比率（Ａ／Ｂ）が１．５〜２．８であるポリエチレンを射出成形用材料として選定する段階と；を含む射出成形品の材料選択方法であって、
前記第１試験片は、ポリエチレンペレットを１５０℃〜２５０℃で溶解させ、溶解したペレットを２０〜２５ＭＰａの成形圧力のプレス工程に適用して製造され、
前記第２試験片は、樹脂温度が１９０℃〜２５０℃であり、金型温度が４０℃〜６０℃であり、成形圧力が０．６ＭＰａ〜１．２ＭＰａである射出成形方式で製造され、
前記第１試験片の複素弾性率を測定する段階は、２５℃で前記第１試験片の縦方向に０．１％の変位を１Ｈｚの周波数で前記第１試験片に印加することを含み、
前記第２試験片の延伸率の比率を確認する段階は、２５℃で３００ｍｍ／ｍｉｎの延伸速度で横方向の延伸率および縦方向の延伸率を測定することを含む、射出成形品の材料選択方法。 - ポリエチレンを射出成形用材料として選定する段階は、前記第２試験片の横方向の延伸率（Ａ）が１．８〜２．５であり、前記第２試験片の縦方向の延伸率（Ｂ）が１．２５〜１．４５であるポリエチレンを選定する段階である請求項１に記載の射出成形品の材料選択方法。
- 射出成形品を製造する方法であって、
請求項１または２に記載の方法により射出成形用材料としてポリエチレンを選択する工程と、
選択したポリエチレンを原料として射出成形して、射出成型品を製造する工程を含む方法。 - 前記射出成形の条件は、樹脂温度が１９０℃〜２５０℃であり、金型温度が４０℃〜６０℃であり、成形圧力が０．６ＭＰａ〜１．２ＭＰａである請求項３に記載の射出成形品の製造方法。
- 射出成形品がルツボである請求項３または４に記載の射出成形品の製造方法。
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