PEEK金型用鋼の選び方

PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）は、高性能エンジニアリングプラスチックとして、その優れた機械的特性、耐高温性、耐薬品性、生体適合性により、航空宇宙、医療機器、電気・電子などのハイエンド分野で幅広い用途があります。しかし、PEEK材は射出温度が高いため、金型鋼の選択には特別な要求があります。適切な金型鋼を選択することは、金型の寿命を確保するだけでなく、製品の品質と生産性を向上させます。製品の量と精度の要求に応じて、PEEK射出成形加工に適した金型鋼を選択し、量が少ないか、精度の要求が低い場合は、より費用対効果の高い金型鋼を選択することができます。

I.金型用鋼に要求されるPEEK材の特性

1.高温安定性

PEEKの融点は約343℃であり、射出成形の加工温度は通常360℃～400℃である。そのため、金型鋼は高温強度と熱安定性に優れ、高温で長時間作業しても軟化、変形、性能劣化がなく、射出成型品の接着剤不足、寸法不良、不安定な性能を避けることができなければならない。

2.耐摩耗性

PEEKメルトは粘度が高く、射出時に高い圧力を必要とする。同時に、PEEKはガラス繊維（通常10%GFから40%GF、あるいは50%GFを加える）、炭素繊維などの補強材を加えることが多く、金型表面の磨耗が激しくなる。そのため、金型鋼は硬度が高く、耐摩耗性に優れ、金型の耐用年数を長くする必要があります。

3.耐食性

高温になると、PEEKはある種の腐食性ガスを放出し、金型に腐食損傷を与える可能性がある。特に添加物を含むPEEK材料を加工する場合、腐食の問題はより顕著になる。そのため、金型鋼は耐食性に優れている必要があります。

4.良好な研磨特性

高い表面品質が要求されるPEEK製品の場合、製品の表面仕上げが要求を満たすように、金型鋼は優れた研磨性能を持つ必要がある。しかし、PEEK射出成形製品のほとんどは内部構造部品であり、表面仕上げは高くない。

PEEK加工に適した金型鋼の種類

1.H13（4Cr5MoSiV1）熱間加工金型鋼

• 特性H13は高温強度と靭性に優れ、耐熱性と耐熱疲労性に優れた一般的な熱間金型用鋼である。
• 向き不向き高温高圧にさらされる金型部品（キャビティ、コアなど）の製造に適しています。

2.S136（アメリカ等級2083、ドイツ等級1.2083）の高い等級の耐食性の型の鋼鉄

• 特性S136はプリハードンされた耐食ミラー仕上げのプラスチック金型用鋼で、耐食性と研磨性に優れ、硬度は48-52HRCです。
• 向き不向き医療機器や精密電子部品など、表面仕上げや耐食性に高い要求があるPEEK金型に適しています。

3.M310（ドイツ等級1.2344）高性能熱間加工金型用鋼

• 特性M310鋼は、H13の高温特性とS136の耐食性を併せ持ち、熱安定性、耐摩耗性、研磨性に優れています。
• 向き不向き高精度で要求の厳しいPEEK金型の製造に適しており、総合的な性能の優れた選択肢です。

4.その他の高性能金型用鋼

例えば、UDDEHOLM SteelのMirrax 40やThyssenKruppのV320のような特殊金型用鋼は、高い硬度、靭性、耐腐食性を備えた難しいプラスチック射出成形工程用に設計されています。

III.金型鋼の選択における重要な考慮事項

1.プロセス温度

• 耐熱性金型用鋼は、軟化したり変形したりすることなく、PEEK射出成形の高い加工温度に長時間耐えられる必要があります。
• 熱伝導熱伝導率が良いので、金型の冷却に役立ち、生産性が向上し、製品の品質が向上します。

2.材料硬度

• 耐摩耗性高硬度は耐摩耗性を向上させ、繊維強化素材による金型の摩耗を低減します。
• タフネスバランス硬度を上げる一方で、高圧下でも割れたり砕けたりしないよう、金型用鋼に十分な靭性を持たせる必要がある。

3.耐食性

• 化学的安定性耐食性に優れた鋼材を選択することで、金型の寿命を延ばし、メンテナンスコストを削減することができます。

4.表面処理

• 窒化高い耐摩耗性が要求される金型部品の表面硬度と耐摩耗性を向上させます。
• クロムメッキ、チタンメッキ金型表面の耐食性と仕上がりを高め、離型性を向上させます。

5.加工性

• 作業性機械加工や研磨が容易な鋼材を選択することで、製造の困難さとコストを削減する。
• 熱処理の安定性鋼材は、歪みのリスクを軽減するため、熱処理中も寸法が安定していなければならない。

IV.コストと顧客の要求に基づく

1.コストとパフォーマンスの総合評価

• コスト高性能金型用鋼は高価ですが、優れた性能を発揮し、高付加価値のPEEK製品に適しています。
• 生産量大量生産の場合は、高品質の金型用鋼を選択することで、総所有コストを削減できます。少量生産の場合は、要件に応じてコストと性能のバランスを取ることができます。

2.サプライヤーとのコミュニケーション

• テクニカルサポート金型用鋼のサプライヤーや熱処理専門メーカーと協力し、専門的な材料選択のアドバイスや熱処理プロセスのサポートを提供します。
• 材料バリデーション必要であれば、鋼材の特性が要求事項を満たしていることを確認するために、試験片試験を実施する。

3.金型メンテナンスに注力

• 定期検査高温高圧で使用される金型は、摩耗や腐食の問題をタイムリーに発見し解決するために、定期的な点検とメンテナンスが必要です。
• 合理的使用誤用による金型の破損を避けるため、専門家による正しい操作手順を守ってください。

要するに、PEEK金型鋼の選択は金型の性能と寿命、製品の品質と生産性に直接影響する。PEEK射出成形の高温、高圧、耐食などの加工特性を総合的に考慮し、H13、S136、M310などの高温強度、耐摩耗性、耐食性、研磨性能の良い金型鋼を優先的に選択する必要があります。同時に、合理的な熱処理と表面処理工程、金型の標準化された使用とメンテナンスも金型の性能を確保する鍵である。Techengの技術は専門のかいま見の鋳型のプロセッサであり、かいま見の開いた鋳型の注入サービスを、コピーから、機械化の見本抽出、3D印刷の見本抽出、鋳型の設計および製造業の注入の処理のワンストップサービスに、相談する歓迎提供する。