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PBT는, 화확적으로는 폴리브티렌·테레프탈레이트라고 하는 결정성 플라스틱으로, 유리 섬유로 강화된 것이나, 무충전재 등에 의한 복합 그레이드와 비강화 그레이드가 있다. 비강화 그레이드의 하중 뒤틀림 온도가, 공업 재료로서는 높지는 않지만, 많은 성형품은 강화 그레이드로 만들어 진다. 이 때문에, 성형시의 변형 대책이 사출 성형에서는 가장 중요한 기술의 하나가 된다. 변형 대책은, 성형품의 형상설계, 금형 설계, 그레이드 선택 등으로 행해진다.
PBT는, 에스테르 결합을 가지고 있기 때문에, 성형시의 가수분해에 의한 열화의 문제가 발생할 수 있다. 성형시 pellet중의 흡수량과 수지 온도, 실린더내 체류시간등의 관리가 중요하다.
1. 표준 사출성형 조건
예비 건조 ： 120℃, 5시간
： 140℃, 3시간
실린더 온도 ： 250 ~ 270℃
금형 온도 ： 40 ~ 80℃
보압 ： 60 ~ 100 MPa
(600~1000 kg/cm2)
냉각 시간 ： 가소화 시간＋α
쪾스크류 회전수 ： 100 ~ 150rpm
2. 사출성형 예비 건조
PBT는, 열가소성 폴리 에스텔이므로, 흡습 상태로 성형되면 가수분해를 일으켜, 무른 성형품이 된다. 이 때문에, pellet의 건조에 주의해야만 한다.
120℃에서는 적어도 5시간 건조가 필요하게 되며, 140℃에서는 ３시간, 160℃에서는 ２시간 등이 된다. 그러나, 160℃과 같은 고온에서는 pellet의 변색 문제가 일어나기 쉽고, 100℃이하에서는, 장시간 건조해도 적당한 pellet 흡습량인 약 0.02%이하가 되지 못한다.
건조 방법으로서는 선반식 통풍 건조기나 호퍼 드라이어가 사용되지만, 어느 경우도 pellet이 균일하게 건조되도록 열풍 온도, 풍량 등을 조절할 필요가 있다. 특히 호퍼 드라이어의 경우는, 숏 패스를 할 수 없도록 점검하는 것이 중요하다. 보다 효과적인 건조를 위해서는 제습 타입의 건조기의 사용을 추천하고 싶다.
3. 사출 실린더와 금형 온도
PBT의 융점은 228℃ 부근이기 때문에 수지 온도는 250~270℃ 정도가 적당하다. 280℃이상이 되면 사실상 분해가 시작되기 때문에, 270℃정도를 상한이라고 생각하는 것이 좋다. PBT는 결정화 속도가 빠르기 때문에 40~120℃의 범위에서 비교적 광택이 있는 성형 표면을 얻을 수 있다.
금형 온도가 높은 것이 표면 광택과 치수 안정성이 좋아지지만, 변형은 커진다. 변형 대책으로써 금형 온도를 낮게 하는 경우도 있지만, 이 경우는 고온 사용이나 어닐링 등으로 변형이 커지는 일이 있기 때문에 사전의 검토가 필요하다.
4. 사출 속도와 수축 특성
PBT는 고체화 속도가 빠르기 때문에 사출 속도가 빠른 것이 표면 광택이 좋은 성형품을 얻을 수 있다. 그러나 사출 속도가 빠르면 가스탄화가 일어나기 쉽기 때문에, 가스 벤트의 설계에 충분한 고려가 필요하다. PBT는 결정성 플라스틱이므로, 비용적의 온도 의존성 곡선을 가지고 있기 때문에 비강화 그레이드의 성형 수축율은 매우 커진다.
한편, 유리 섬유로 강화하면, 캐비티 내의 유동에 의해서, 유리 섬유가 흐름의 방향으로 배향하기 때문에 성형 수축율이 작아져, 수축율의 이방성이 나타난다. 이와 같은 이방성이 있기 때문에, 성형시의 변형이 문제가 된다.
성형 수축율은 일반적으로 성형 조건의 영향을 받는다. 성형품의 치수는 그것이 사용되는 조건, 즉 결정화의 진행, 흡습·흡수 열팽창 등에 의해서 변화하기 때문에, 이러한 상황을 충분히 파악해 치수 안정화 대책을 세울 필요가 있다.
5. 흡수에 의한 치수 변화와 변형
PBT는 가수분해하는 재료이므로 뜨거운 물에서 사용되는 부품에는 사용되지 않는다. 이러한 점을 고려하면 흡습·흡수에 의한 치수 변화는 일반적으로 별로 문제가 되지 않는다. 성형품의 각 부분이 균일하지 못하게 수축하면 성형 폐해가 발생해, 이것이 변형의 주원인이 된다. 즉 성형품이 균일하게 수축하면 변형은 일어나지 않는다.
성형 수축이 균일하지 못하게 수축하는 원인은 다음의 3가지가 주된 것이라고 생각할 수 있다. PBT강화 그레이드에서는 유동 방향에 대한 수축율의 이방성이 가장 큰 요인이 된다. 성형품 두께의 불균일과 금형 온도, 캐비티 내압의 불균일, 유동 방향에 의한 수축율의 이방성이다.
6. 사출성형 금형설계
런너는 용해된 수지의 냉각이 가능한 적고, 압력 손실을 적도록 설계하는 것이 이상적이다. PBT도 hot runner에 의한 성형이 가능하지만, 아래와 같은 점에 주의해야만 한다. 유리 섬유를 함유한 그레이드는, 핫 팁, 매니폴드가 마모되지 않게 재질의 검토하고, 매니폴드, 핫 팁 내에서의 수지 체류에 의한 변색, 열화를 검토한다.
그 외에 대해서는 hot runner 설계의 일반적 유의점에 주의하면 문제는 없다.
게이트 설계에는 다음과 같은 점에 고려해야 한다. 게이트의 타입은 성형 물품품질, 생산성, 자동화등을 고려해 결정하고, 게이트의 위치 및 게이트수는 특히 변형 문제에는 게이트 위치, 게이트 수가 대책의 하나이다. 게이트의 크기는 일반적으로 성형품 두께의 60~70% 정도가 되는 두께의 게이트를 붙인다.
7. 게이트과 가스벤트 설계
게이트 설계에는 다음과 같은 점에 고려해야 한다. 게이트의 타입은 성형 물품질, 생산성, 자동화 등을 고려하여 결정하고, 게이트의 위치 및 게이트 수는 변형, 성형품의 강도, 외관 등에 영향을 준다. 특히 변형 문제는 게이트 위치, 게이트수가 그 대책의 하나이기도 하다. 게이트의 크기는 일반적으로는 성형품 두께의 60~70% 두께의 게이트를 붙인다. PBT는 가스벤트의 설계가 나쁘면 가스탄화로 흑색이 나타나기 때문에 외관상 문제가 되는 일이 있다.
전술한 바와 같이 표면 광택을 좋게 하기 위해서는 고속 사출하는 것이 좋지만, 가스벤트에 대해서는 충분히 배려하지 않으면 안된다. 가스벤트의 깊이는 2/100 mm이하로 한다.
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