樹脂材（ＡＢＳ）の乾燥状態について

Question

樹脂成形については、素人なので教えてください。

成形する際に、樹脂材(板）が吸水しているので、成形する前に乾燥をしますね。
一般に、本にはＡＢＳの場合、７０℃～９０℃で、３～４時間乾燥する必要があると書かれています。

その成形する直前で、材料の吸水状態（乾燥状態）を確認する方法があれば、教えてください。

宜しくお願い致します。

drmuraberg · Accepted Answer

おはようございます。

板の間にスぺーサーを入れるのは良いアイデアです。

樹脂ペレットの乾燥では、除湿速度は√ｔに比例すると言う経験則が有ります。
これは、ペレットの中に入るほど水分が表面に出るまでの時間が掛かり、
乾燥時間ｔを２倍にしても、脱水は1.4142倍までしか行かないということです。

したがって、板を重ねないようにすれば、板の実質厚みが減少し乾燥が両面から進行するので、
乾燥時間が短縮できる可能性は高いです。

乾燥機に付いての改善では、送風を強くすることです。
炉内に置いたワークを反応雰囲気を循環させ処理する炉を作ったことが有ります。
手本にしたドイツ製炉ほど上手く行きませんでした。処理時間が予想より長く、あやうく
違約金を取られそうになりました。
手本の炉は、矩形の炉容器の奥壁に埋め込みのシロッコファンが付いており（吹き出し）、
炉容器内に一回り小さい矩形の枠が入っており、枠内に棚を設置するものでした。
ファンは強く扉を開けたまま回すとワークが吹き飛ばされるのではというものでした。
扉を閉めると、熱風は減速され、ワーク周辺を流れ、矩形枠の外を通りファンに戻る
構造でした。
小生の炉は羽根式のファンで風量が少なかった事、内枠の壁や棚板の厚みが厚く、更に
熱風の流れを阻害したためでした。

それからもう一点。熱風乾燥機では乾燥機を閉鎖したまま熱風を循環させます。
熱風中の水蒸気濃度が上がりサウナ状態になると、空気中の湿度とペレット中の
湿度がバランスし乾燥速度は低下します。
通常は乾燥機の容積はペレット容積（水分）より十分に大きいので問題にはなりません。
プレートの場合、かなりコンパクトに大量にチャージすることが可能ですので、
このリスクが無いか検討してください。
回避の方法としては、例えば１時間毎に乾燥機内の空気を入れ換える事が考えられます。
空気の量は乾燥機容積の３倍が目安です。
熱損失は起こりますが、乾燥機自体の熱容量から見れば、換気される空気の熱容量は
小さな物で、温度低下も換気後すぐ回復するでしょう。

まず、効果が期待でき最も簡単な、板の間にスぺーサーを噛ます方法から始めて下さい。

drmuraberg · Answer

補足を拝見して、なるほどと思いました。

プレートは、メーカーから所定寸法に裁断され、何枚か重ねた状態で梱包され納入されていると
推察します。メーカー内での生産から出荷までの取扱い方（梱包も含む）と時間と、さらに受入れた
貴社での保管方法と時間で成形前の吸湿状態は変わってきます。
吸湿速度は前回答に見られる様に極めて速く、加えて日本ではより高温多湿の日も多く吸湿度は
かなり高いこともあります。

乾燥はプレートの場合、ペレットの場合ほど単純では有りませんし、平板のため時間も掛かります。
積み重ねられたプレートの上の方は（場合に依っては下側も）吸湿率が高く、真空成形時の不良を
無くすためにはこの吸湿率の高い部分に乾燥条件を合わせる必要が有ります。重ねた中頃のプレート
では不要な程長い乾燥時間かも知れません。
この無駄を省き、乾燥時間を短縮できれば省エネにも繋がるわけで、このご時世大切な事かと思います。

現在お使いの乾燥機は棚板型の熱風乾燥機ですか。
乾燥条件としては、材料が許す範囲で温度を上げ、熱風循環ファンを強力にすることです。
ABSの場合、ブタジエンが黄変し易く、物性低下を起こしやすいのでこの点に留意して検討してください。
温度が１０℃上がれば乾燥時間は半分と言われています。
真空乾燥機を使えば温度を上げずとも乾燥時間は短縮できますが、設備コストと操作性が悪いのが
問題でしょう。

さて、重量による含水率の推定ですが、次の可能性は有るのでしょうか。夕方の晩酌時のビールアイデア
ですが。
含水率％＝（試料重量Wー試料絶乾重量Wo）／試料絶乾重量Wo　X　１００
ですから、何とかWoを見積もれないかと言うことです。
プレートはメーカでの成形直後には乾燥状態で、その厚みは生産ロット内でかなり一定していると
思います。厚みは当然許容寸法内でぶれますが、ロットAではプラス方向にaμ、ロットBではマイナス方向に
bμで、そのバラツキがプレート製品のロットに渡る納入規格内寸法に納まると言う具合です。
しかし、納入ロット内でのこのa,bの周辺でのバラツキは0.1%より遙かに小さいのではと期待できます。
（カレンダローラの間隔設定と管理精度から。）
ある納入ロットを十分過ぎる程に乾燥して、その重量を近似的にWoと置きます。以降は乾燥毎に
乾燥重量Wを測り、(1-W/Wo)をそのロットの乾燥後の吸湿率の目安とし、それが貴社の経験値X%以下
なら合格とします。
プレートは厚みの他に裁断寸法の誤差が有りますが、複数枚測れば何となく相殺し合うような気がします。
コレは泡と消える可能性の高いビールアイデアですが、実験も２，３日でできると思いますので、
納入プレートの寸法精度を検討の後で可能性が残れば検討されたらいかがでしょうか。

ずるの様ですが、上下の何枚かと中頃のプレートの乾燥時間を変える手も考えられます。
マニュアル化する等の手間は大変ですが、意外と効果が有るかも知れません。

元射出成形準専門家の残暑の夜のビールとの戯言でした。
皆様で知恵を寄せ合って省エネ頑張ってください。

drmuraberg · Answer

＜その成形する直前で、材料の吸水状態（乾燥状態）を確認する方法があれば、教えてください。＞

有りません。そんな回りくどい方法をやる成形メーカは無いでしょうし、指示要求する人も居ないでしょう。

＜本にはＡＢＳの場合、７０℃～９０℃で、３～４時間乾燥する必要があると書かれています。＞
これはABSの場合、最高1%弱まで給水する可能性は有るが、この条件下で乾燥すれば射出成形や押出成形に
問題の無い吸水率0.1%以下までに乾燥されるからです。
成形現場では、この様な乾燥条件を工程に組み入れて、乾燥の済んだ物は吸湿率OKと見なして次工程に進みます。
当然、次工程までの間および次工程中での（ホッパードライヤー等）吸湿の可能性と対応も考慮してあります。
乾燥曲線と吸湿曲線に付いては下記URLを参照してください。
http://www.n-al.co.jp/faq/abs_ans/a03-04.html

さて、上の乾燥に付いてのガイドラインや乾燥曲線データは粒状（ペレット状）の成形材料に付いてです。
ご質問では、
＜成形する際に、樹脂材(板）が吸水しているので、成形する前に乾燥をしますね。＞と有りますが、
ペレットでは無く、板材（プレート）を加熱して成形する真空成形 vacuum forming が対称でしょうか。

この場合、水分の影響は樹脂溶融下で高圧が掛かり高い剪断速度が作用する射出成形や樹脂溶融下で
高圧が掛かる押出成形より影響は少なくなります。
工程手順書を守り成形していれば特に問題は起こらないと思います。

そんな訳で、成形メーカさんや現場で＜成形する直前で、材料の吸水状態（乾燥状態）を確認＞とかを
要求したら馬鹿にされます。

成形の一般的な事ではなく、特殊な問題を抱えて居られる場合は、より具体的に質問されるようにお勧めします。

swisszh · Answer

1) 成型する前の樹脂材(剤)には水分の他に樹脂そのものの原材料のモノマーも極少量含んでいるで 
    しょう
2) ABS の場合はアクリロニトリル(A)、 ブタヂエン(B)、 スチレン(S)のモノマーです、 乾燥過程で、水分だけでなく、
   におい物質も出てくるので、換気の良い所で行うように
3) 材料の乾燥状態は一番簡単なのは乾燥前後重量 をはかることです。 材料はいつも同じでないでしょうから、乾燥前後 ( たとえば 1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、6時間 乾燥) の重量を記録することで、その状態がわかります。 ( ナン% の重量減少)
4) 水分が重量ロスの90-95% 占めているなら、乾燥前後のサンプルを遠赤外、赤外分析できるでしょうが
   サンプリング、データの処理など、なれていなければ難しいでしょう。
5) サンプリングに注意して、計量する時のサンプルは常温にしてから

樹脂材（ＡＢＳ）の乾燥状態について

おはようございます。

補足を拝見して、なるほどと思いました。

＜その成形する直前で、材料の吸水状態（乾燥状態）を確認する方法があれば、教えてください。

この回答への補足

1) 成型する前の樹脂材(剤)には水分の他に樹脂そのものの原材料のモノマーも極少量含んでいるで

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