電磁誘導加熱を用いたフッ素エラストマーと熱可塑性樹脂との多層圧縮成形法の開発

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K06085
• Research Institution: Nippon Institute of Technology
• Principal Investigator: 村田 泰彦 日本工業大学, 工学部, 教授 (00200303)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: フッ素エラストマー / 熱可塑性樹脂 / 多層圧縮成形 / 金型 / 電磁誘導加熱 / 接合強度

Outline of Annual Research Achievements

フッ素エラストマーは、耐熱性や耐油性に優れ、Oリング等へのシール材として利用されてきた。フッ素エラストマーと熱可塑性樹脂とが接合されて一体構造になったシール材ができれば、気密性や滑り性、組立性等の性能の向上が期待できる。しかし、フッ素エラストマーは接着性が劣ることに加え、硬化温度あるいは融点、粘度特性等が異なる両材料を、接合界面の形状や層厚み、接合強度を制御しながら多層成形することが難しいために、上記シール材の実現が困難であった。本研究では、接合界面の形状や層厚み等の寸法に高い精度を有したフッ素エラストマーと熱可塑性樹脂との多層成形品を製造するための成形プロセスと、それを実現するための、金型各部の温度が独立制御できる電磁誘導加熱を利用した金型とを開発すること、また、剥離が起こりにくい界面形状を提案すること、接合のメカニズムを明らかにすることを目的としている。平成29年度は、フッ素エラストマーと熱可塑性樹脂との多層成形品を製造するための多層成形プロセスと金型各部の温度が独立制御できる電磁誘導加熱を利用した金型の設計・製作を行った。そして、シース熱電対を用いて金型各部の温度や昇降温特性の確認を行った。さらに、本金型を用いて、フッ素エラストマーであるテトラフルオロエチレン・パーフルオロ系エラスマーFFKMと熱可塑性樹脂である高密度ポリエチレンHDPEを用いて金型の試運転を行い、計画した通りの性能を確認することができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成29年度は、フッ素エラストマーと熱可塑性樹脂との多層成形品を製造するための多層成形プロセスと金型各部の温度が独立制御できる電磁誘導加熱を利用した金型が出来上がった。そして、本金型を用いて、フッ素エラストマーであるテトラフルオロエチレン・パーフルオロ系エラスマーFFKMと熱可塑性樹脂である高密度ポリエチレンHDPEを用いて、金型の試運転を行い、計画した通りの性能を確認することができた。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度は、平成29年度に製作した多層成形用電磁誘導加熱・冷却金型を用いて、テトラフルオロエチレン・パーフルオロ系エラストマーFFKMに対して、熱可塑性樹脂の高密度ポリエチレンHDPE、ポリプロピレンPP、アクリロニトリルブタジエンスチレンABS等と組み合わせた多層成形を行う。多層成形法については、二段階成形法と同時成形法の2つの方法について検討を試みる。そして、得られた多層成形品の接合強度の形状を各種顕微鏡により観察する。また、多層成形品の剥離試験を行い、破壊強度や破壊状況を評価する。これら評価を通じて、接合界面および破壊強度と金型温度制御条件との相関関係を明らかにする予定である。
なお、得られた成果は、一般社団法人プラスチック成形加工学会、精密工学会等において発表する予定である。

Causes of Carryover

研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したために当初の見込額と執行額がわずかに異なったが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの研究を進めていく。

(使用計画)
平成30年度予算は、金型部品や電磁誘導コイルの製作費と学会発表のための旅費に充てる予定である。