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新しい樹脂配合を量産前に試すには?研究開発から量産化までの試作・評価の進め方!

フィルム製膜樹脂コンパウンド

〇新しい樹脂配合を開発する際、いきなり量産設備で生産する事には
 大きなリスクがあります。

 配合による物性変化や成形性、添加剤の分散状態 等は
 実際に樹脂を混練・成形して評価しなければわからない事も多くあります。

 その為、量産前に少量の試作を行い、段階的に性能や加工条件を
 確認する事が重要です。

■材料設計・材料選定

〇まずはベース樹脂、添加剤、フィラー 等の材料を選定し
 目標とする性能に合わせて配合を検討します。

  • 樹脂の種類、グレード
  • 添加剤やフィラーの種類
  • 配合比率
  • 目標とする物性、性能

 最初から配合を一つに絞らず、複数の配合パターンを
 検討する事も重要です。

■少量コンパウンド試作

〇配合した材料を二軸混練押出機 等で混錬し、試作ペレットを作成します。

 この段階では、以下の項目を確認します。

  • 樹脂と添加剤の分散状態
  • 混練時のトルクや押出安定性
  • 外観や異物、フィッシュアイの有無
  • 加工温度や回転数 等の条件

 量産前に少量で試す事で、材料の問題や加工上の課題を
 早期に発見できます。

■作成したペレットの物性評価

〇作成したペレットを用いて、目的に応じた物性評価を行います。

  • 引張強度、伸び
  • 衝撃強度
  • MFR(メルトフローレート)
  • 熱特性
  • 外観、分散性

 配合設計時の目標性能と比較し、必要に応じて配合や混練条件を
 見直します。

■フィルム・シート等の成形評価

〇ペレットの物性だけでなく、実際の用途に近い形状に成形して
 評価する事も重要です。

  • 成形時の安定性
  • 厚みの均一性
  • 表面状態や異物の有無
  • フィルムの強度や柔軟性

 ペレット段階ではわからなかった成形上の問題を把握できます。

■量産条件の検討・スケールアップ

〇少量試作と評価で良好な結果が得られたら、量産設備への展開を
 検討します。

 ただし、試作設備と量産設備では、混練状態や滞留時間、温度分布
 等が異なる為、単純に同じ条件を適用できるとは限りません。

 試作時のデータを参考にしながら、量産設備に適した条件へ
 調整していきます。

■まとめ

〇新しい樹脂配合を量産化する為には、配合設計だけでなく
 少量コンパウンド試作、物性評価、成形評価を段階的に
 進める事が重要です。

 量産前に小規模な試作と検証を行う事で、材料や加工条件の
 課題を早期に発見でき、開発リスクや量産時のトラブルを
 低減できます。

 N.6株式会社では、二軸混練による樹脂コンパウンド試作から
 Tダイによるフィルム試作まで対応し、新しい樹脂配合の開発
 評価をサポートしています。

 研究開発段階の少量試作から量産化を見据えた条件検討まで
 お気軽にご相談下さい。