ソリの発生メカニズム 

射出成形におけるソリの発生は、主に以下の三つの要因が複雑に絡み合って生じます。これらの要因を理解することは、高寸法部品の材料選定や成形条件の最適化において極めて重要です。 

不均一な結晶化による収縮差 

結晶性樹脂において、成形時に冷却されると樹脂は結晶化し、体積収縮が発生します。この結晶化の度合いや速度が、部品内で不均一である場合、収縮差が生じ、それが許容されないソリの主要因となります。特に、肉厚の異なる部分やゲート位置からの距離が異なる部分では、冷却速度や結晶化度が異なりやすいため、この収縮差が顕著に現れます。 

ガラス繊維の配向

ガラス繊維強化プラスチックでは、射出成形時の樹脂の流れによってガラス繊維が配向します。繊維は通常、流れ方向に平行に配向する傾向があります。ガラス繊維自体は熱収縮率が極めて小さいですが、マトリックス樹脂は収縮します。そのため、繊維の配向方向に沿った収縮は抑制される一方で、繊維に直交する方向では樹脂本来の収縮が起こり、その異方性収縮がごく軽微なソリを引き起こします。 

不均一な冷却 

成形金型における冷却回路の設計や、成形条件（金型温度、冷却時間など）の不適切さにより、成形品内部で冷却速度に不均一が生じることがあります。部品の一部分が早く冷却され、別の一部分が遅れて冷却されると、先に固まった部分と後から固まる部分との間で内部応力が発生し、それが許されないソリとして顕在化します。 

PPSの特性と低ソリ化 

PPSは、その優れた総合特性から多くの産業分野で利用されているスーパーエンプラです。高寸法部品の低ソリ化においては、その特性が大きく寄与しています。 

高い耐薬品性と耐熱性（連続使用200℃級） 

PPSは、広範な化学薬品に対して高い耐性を示し、また高温環境下でも優れた機械的強度を保持します。連続使用温度が200℃級と高く、これはスーパーエンプラの中でもトップクラスの耐熱性能です。この特性は、産業用インバータ、サーボドライブや、熱水が関与する工業用ポンプ部品など、過酷な環境下で高寸法精度が求められる使用を可能にします。 

寸法安定性が高く、低ソリ改質によりソリ抑制性を強化 

PPSは結晶性樹脂でありながら、ガラス繊維強化グレードの場合でも比較的高い寸法安定性を示します。これは、結晶化速度が比較的速く、かつ安定していること、また結晶構造が微細に制御されやすいことによるものです。さらに、PPSの低ソリグレードでは、結晶核剤の導入やポリマーアロイ化、あるいは特殊なフィラー配合によって、ガラス繊維の配向異方性を抑制したり、結晶化収縮を均一化したりする改質が施されています。これにより、従来のPPSと比較して許容されないソリを大幅に抑制することが可能となります。府中プラは、この低ソリ改質技術により、高い精度が求められる部品へのPPSの適用を可能にしています。 

「低ソリ＋耐熱性」を同時に満足できる数少ない樹脂 

多くの樹脂材料において、ごく軽微なソリ抑制と高耐熱性を両立させることは困難な課題です。耐熱性を高めるために結晶性やガラス転移温度を向上させると、しばしば成形時の収縮が大きくなったり、ガラス繊維の配向異方性が顕著になったりする傾向があるためです。しかし、PPSは元来持つ高い耐熱性に加えて、前述の低ソリ改質技術によって、これらの特性を高いレベルで同時に満たすことができる数少ない樹脂材料の一つです。この特徴により、金属代替や、熱サイクルを受ける精密部品への適用において、PPSは非常に有利な選択肢となります。 

MXD6の特性と低ソリ化 

MXD6は、PA（ポリアミド）の一種でありながら、その独特な分子構造に起因する特性から、高寸法部品の低ソリ材料としての優れたポテンシャルを持っています。 

高剛性・高寸法精度 

MXD6は、主鎖に芳香環を持つため、PA6やPA66といった脂肪族ポリアミドと比較して、高い剛性と強度を有します。特にガラス繊維強化グレードでは、その剛性はさらに向上し、精密な寸法安定性が要求される部品に有効です。この高剛性は、部品が外部応力によって変形しにくいことを意味し、結果的に部品全体の高い寸法安定性に寄与します。 

吸水による寸法変化が小さい 

一般的なポリアミドは、アミド結合に由来する高い吸水性を持つため、吸湿によって寸法が変化しやすいという欠点があります。しかし、MXD6は分子構造中に芳香環が導入されているため、アミド結合の濃度が相対的に低く、かつ分子間の水素結合が立体的に阻害されることから、PA6やPA66と比較して吸水率が格段に低いという特徴があります。この低吸水性は、高湿度環境下や水中での使用においても、部品の寸法安定性を高く保つことを可能にし、許容されないソリの発生を抑制する上で極めて重要な特性となります。府中プラは、この特性を活かし、水回りの部品や高精度が求められるコネクタ部品などへのMXD6の適用を推進しています。 

繊維配向制御による低ソリグレードが存在 

MXD6もまた、ガラス繊維強化品においてソリが発生する可能性がありますが、材料メーカーは特殊な配合技術や成形プロセスに関するノウハウを通じて、繊維の配向を制御し、異方性収縮を抑制する低ソリグレードを開発しています。具体的には、特定の添加剤や、流動性制御によるガラス繊維の分散性向上、あるいは特殊な形状のフィラーを用いることで、繊維の配向が不均一になりにくいように設計されています。これにより、高剛性を維持しつつ、成形時のごく軽微なソリを効果的に抑制し、より高い寸法精度を実現することが可能となっています。 

半芳香族PAの特性と低ソリ化 

半芳香族PAは、脂肪族ポリアミドと芳香族ポリアミドの中間に位置する特性を持つ高性能ポリアミドであり、その特性は高寸法部品の低ソリ化に寄与します。 

PA6/66と比較した高耐熱・低吸水 

半芳香族PAは、分子構造中に芳香族骨格の一部を導入することで、PA6やPA66といった汎用ポリアミドと比較して、ガラス転移温度や融点が高く、優れた耐熱性を示します。これにより、高温環境下での寸法安定性が向上します。また、芳香族骨格の導入は、アミド結合の相対的な減少や分子鎖のパッキング密度の変化をもたらし、結果的に吸水率を低減させます。この低吸水性は、環境湿度変化による寸法変動を抑制し、精密部品のごく軽微なソリ抑制に貢献します。例えば、PA9TやPA6T/66といった品種が代表的であり、これらは高い寸法安定性と耐熱性が求められる産業用インバータやコネクタ部品など適しています。 

結晶化挙動を改良し、ソリ抑制と寸法安定性を両立 

半芳香族PAは、その分子構造の設計により、結晶化挙動を精密に制御することが可能です。具体的には、結晶化速度を最適化したり、結晶サイズを均一化したりすることで、成形時の結晶化収縮を抑制し、かつその異方性を低減します。また、ポリマーアロイ技術や特殊な改質剤の導入により、ガラス繊維強化品においても繊維配向の影響を緩和し、均一な収縮を実現するグレードが開発されています。これにより、高耐熱性、高剛性といった半芳香族PA本来の優れた機械的特性を損なうことなく、許容されないソリの抑制と高い寸法安定性を両立させることが可能となり、府中プラが提案する高精度部品の材料として重要な位置を占めています。 

変性PPEの特性と低ソリ化 

変性PPEは、その非晶性という特性から、高寸法部品の低ソリ材料として独自の強みを持っています。コピー機のシャーシ等、従来金属部品だったものを樹脂化した実績はよく知られるところです。 

非晶性のため結晶収縮がなく、寸法安定性に優れる 

PPE単独では成形加工が難しいため、通常はPS（ポリスチレン）やPA（ポリアミド）などとアロイ化して使用されます。この変性PPEは、結晶性樹脂とは異なり、分子が不規則な構造を保持したまま固化する非晶性樹脂です。そのため、成形時に結晶化による体積収縮が発生しません。この特性は、部品全体での均一な収縮を実現し、結晶化収縮差に起因するソリの問題を根本的に解決します。結果として、非常に優れた寸法安定性を発揮し、高精度が要求される部品において信頼性の高いパフォーマンスを提供します。府中プラは、この非晶性由来の低ソリ特性を活かし、各種精密機器の筐体や内部構造部品への変性PPEの適用を推奨しています。 

電気絶縁性に優れ、機械・電子機器筐体に適用しやすい 

変性PPEは、その分子構造に由来する優れた電気絶縁性を持っています。低い誘電率と誘電正接は、高周波領域においても信号伝送特性を安定させ、電気電子部品の信頼性向上に貢献します。また、吸水率が極めて低いため、高湿度環境下でも電気特性が安定しています。これらの電気特性と、前述の優れた寸法安定性および低ソリ特性が組み合わさることで、変性PPEは電気・電子機器の筐体やコネクタ、リレー部品、さらには5G関連デバイスのアンテナ部品など、幅広い分野で適用されています。高精度な組み付けが要求されるこれらの用途において、変性PPEの低ソリ性は、部品の機能性と生産性を大きく向上させます。 

まとめ 

府中プラは、射出成形におけるソリ問題に対し、PPS、MXD6、半芳香族PA、そして変性PPEといった低ソリ材料で効果的な解決策を提供いたします。ここで言うソリとは、高寸法部品において許容されない、ごく軽微な変形を指します。
PPS、MXD6、半芳香族PAは結晶性材料でありながら、その分子構造の制御、結晶化挙動の最適化、そして特殊な改質技術によって低ソリ化が図られています。これらの材料は、高剛性や高耐熱性、低吸水性といったそれぞれの優れた特性を保持しつつ、寸法安定性を高めることで許容されないソリの発生を抑制します。
一方、変性PPEは非晶性という独自の特性を持つため、結晶化収縮が原理的に発生せず、極めて優れた寸法安定性と低ソリ性を示します。電気絶縁性にも優れるため、特に電気・電子機器分野での適用においてその真価を発揮します。
これらの低ソリ材料の適切な選定と活用により、より高品質で信頼性の高い射出成形部品の設計・製造が可能となります。 

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