結晶　非結晶　違い

結晶と非結晶の分かりやすい説明

プラスチックにはたくさんの分類方法があるが、その中でも重要な2つを紹介、この二つを理解することで設計時の材料選択やフィルム成形時の条件出し時に大いに役立ちます。

【結晶性プラスチックと非晶性プラスチック】

熱可塑性プラスチックはひも状の高分子が絡み合ってできていますが、さらに固まるときの性質により結晶性プラスチックと非晶性プラスチックの2つに大きく分けられます。
溶解状態の温度から温度を下げていく状態をイメージしながら考えてみます。

溶融状態から一定の温度に低下し固化するとき、結晶性樹脂と非晶性樹脂では、分子の停止状態に違いがあります。

溶解状態では分子運動しながら絡み合っているが、温度を下げていくことで分子運動がゆっくりと収まりながら結晶化温度(Tc)にて
部分的に整列するものがあり、これを結晶性プラスチックと呼び、

ランダムに絡み合ったまま固化するものを非晶性プラスチックと呼ばれています。温度が高い状態(溶解状態)では、一つ一つの分子がバラバラに動いていますが、温度が一定の温度(結晶化温度)になると、タイプによって部分的に手をつなぎ、温度が低い状態では完全に停止しているような状態です。

手をつなぐタイプを結晶性プラスチック、手をつながないタイプを非結性プラスチックと分類されています。

結晶性プラスチック：ガラス転移点、融点が存在します
非晶性プラスチック：ガラス転移点のみ存在します

ガラス転移点（Tg）

非結晶部分の物性が大きく変化する温度がガラス転移点（Tg）

融点（Tm）

結晶部分が流動するようになる温度を融点（Tm）といいます。

結晶性プラスチック

結晶部分と非結晶部分の両方を持つ結晶性プラスチックはガラス転移点と融点の両方を持ち、

非晶性プラスチック

結晶部分のない非晶性プラスチックはガラス転移点のみを持ちます。

結晶性プラスチック：ガラス転移点、融点が存在
非晶性プラスチック：ガラス転移点のみ存在

参考引用文献
田口技術士事務所-結晶性プラスチックと非晶性プラスチックの特徴
http://plastic2.net/kessyouseihisyousei
https://www.keyence.co.jp/ss/
products/sensor/plastic-molding/about/crystalline.jsp

熱処理（焼成加工）で解決できること

・残留応力トラブル

・結晶化（抵抗値の安定）
・導電膜の抵抗値を下げる
・加熱プロセスによるフィルム変形の対策

・平面性が出ないので製品性能が出ないなど解決
・打跡を解消する

・横段（よこだん）の解消
・残留溶媒問題
・脱水処理

・圧延油を熱で飛ばす
・熱収縮低減（応力を限りなくゼロに）

ロール to ロールで連続240分（最大）

超精密モーターと制御で連続4時間が可能に、材料を巻き戻しながら、ロールtoロールの状態でおこないます。

酸化対策が必要な場合は窒素気流条件下で行います。

熱処理から産み出される新機能

金属箔を軟らかくすることも

金属箔を処理する目的として【焼きなまし】があります。焼きなましとは、素材の内部歪みを取り除き、微細な組織を加熱・冷却することにより軟化させ、目的の強さ、軟らかさを得ることができ、各加工工程の品質安定、向上に繋がる処理です。最高温度600℃、金属箔の酸化を防ぐために低酸素雰囲気での処理でそれらを実現しています。ニッケル箔や特殊合金など、比較的硬い金属箔をカットや抜き加工する際に「カット端部の切れ味が悪い」「精密部品の抜き加工で精度が安定しない」などお悩みをお聞きすることがあります。そのお悩み、焼きなまし（アニーリング）で解決できます！

事例を一つご紹介

先日、プレス加工業者の方から、寸法精度が出なくて困っているとお問合せいただきました。製品規格公差は±0.03mm。プレス型の形状や刃の材質を変更したが、どうしても寸法がバラツキ、公差外のものが発生してしまう。ユーザーへの納期も迫っていたので、早くどうにかしないと・・・ということですぐに焼きなましに取り掛かりました！！最適な条件を見出すまでに少し時間はかかりましたが、3ゾーン炉の加熱温度制御、処理時間、そして徐冷を絶妙にコントロールすることにより満足するものができました。プレス加工後の精度も非常に安定し、無事高品質のものを期日までに納めることができた、とお電話いただきました(^^)/

その時の画像がこちら

樹脂の結晶化と熱収縮

機能性樹脂や耐熱フィルムでの処理目的は、結晶化や熱収縮低減があります。加工時のポイントは複数あるパラメータをマトリクスする際に、最も重要な部分は素材表面の実温です。同じ設定でも素材や厚み、成膜時の製造条件により顕著に変化しますがMSRでは過去の実績データを元に、熟知した技術者による微調整加減で実現しています。今後も、唯一無二で有り続けることを目指し学んでいきます。

フィルムの熱収縮、寸法安定には「ゼロ」で
熱収縮率を軽減させる為の「やっかいな敵は張力」。ロールtoロールの搬送なので少なからず張力が掛かってしまいます。「ある程度、低張力なので軽減するんじゃないの～？」　　いいえ、そんなことはありません。特殊な手法で少しの張力をキャンセルすることに成功

残留応力とは

ウィキペディアによると意図しない残留応力の発生は構造物の早期破壊を引き起こす場合もある。残留応力は様々なメカニズムで発生する。例えば、塑性変形や温度勾配、物質の相転移などがある。溶接時に発生する熱は局所的な材料の膨張を発生させる。溶接中は、溶接されている部品が移動したり、溶融金属が膨張を吸収するが、溶接完了時には、ある部分は他の場所以上に早く冷却され、残留応力が残る結果となる。

フィルムや金属箔の製造工程では、このような残留応力が必ず存在し、それらが品質の鍵を握るといっても過言ではなく、高精度を要求される程、アニール処理は必要とされます。

残留溶剤を揮発させる。

フィルム型機能膜や多層絶縁フィルム、包装材料や容器、ゴム・プラスチック等の石油化学製品は、製造工程でインキや接着剤、粘着剤、コーティング塗工液などの各種有機溶剤が多量に使用されます。その際の有機溶剤等は、乾燥工程等で殆ど揮発・除去されますが、僅かに製品内部に残留します。残留溶剤が次の工程で悪影響を及ぼすことが多くアニール処理で解決することが増え始めています。

偏肉などのゲージバンドもアニール処理で解消！

詳細へスキップ

材料が流れる方向（マシンディレクション）の張力を低くすることは、ロールtoロールの連続熱処理においては、困難な課題です、巻き戻しから引っ張って巻き取るので無理もないですが縦の収縮と大きく関係することから、可能な限り弱い張力制御がもとめられてきました。熱処理メンバーは日々研究の中から張力管理制御を繰り返し繰り返し調整することで最小10Nの張力でワークを管理することが出来ました。お試しください。

熱処理から産み出される新機能

コーティングを焼き付ける

600℃の超高温、240分の長時間処理で【コーティングを焼き付ける】という要求も満たします。更に熱処理に関する難題を解決するべく、各工場から技術者集結しチームを発足。皆さまの次世代へと繋がる、研究開から量産のブレークスルーを目指します。

熱処理から産み出される新機能

金属箔を軟らかくする

金属箔を処理する目的として【焼きなまし】があります。焼きなましとは、素材の内部歪みを取り除き、微細な組織を加熱・冷却することにより軟化させ、目的の強さ、軟らかさを得ることができ、各加工工程の品質安定、向上に繋がる処理です。MSRでは、最高温度600℃、金属箔の酸化を防ぐために低酸素雰囲気での処理でそれらを実現しています。ニッケル箔や特殊合金など、比較的硬い金属箔をカットや抜き加工する際に「カット端部の切れ味が悪い」「精密部品の抜き加工で精度が安定しない」などお悩みをお聞きすることがあります。そのお悩み、焼きなまし（アニーリング）で解決できます！

事例を一つご紹介

フィルム、金属箔の張力、最小10Nから
サンプル熱処理　A４から
連続熱処理、試作　３メーターから

材料が流れる方向（マシンディレクション）の張力を低くすることは、ロールtoロールの連続熱処理においては、困難な課題です。巻き戻してから引っ張って巻き取るので無理もないですが縦の収縮と大きく関係することから、可能な限り弱い張力制御がもとめられてきました。MSRアニールメンバーは日々研究の中から張力管理制御を繰り返し繰り返し調整することで最小10Nの張力でワークを管理することが出来ました。お試しください。

熱処理には三つの方法があります

加熱ロールで材料に直接コンタクト焼成します

ロール加熱温度は最高500℃。
最大幅1700ｍｍ　長さ１ｍからの試験が可能です。

フロートアニールと違って材料をロールにグリップ（固定）しながらのアニール処理なのでダレやゲージが無く非常に綺麗な状態が保てます。その反面、ロールにコンタクトしながら熱処理しますので応力緩和の効果はフロートタイプに比べると少し劣ります。窒素による酸素パージアウトが必要な場合は下段のフロートアニールにて対応します。

②フロートアニール（浮かした状態で焼成加工）

窒素気流条件対応

フロートアニール方式はロールにコンタクトせずに浮かした状態を保ち

ロールto ロールで
最大240分の連続アニールが可能
最高温度600℃
窒素パージオプション詳しく

評価試験表（クリックで拡大）

③バッチ炉熱処理 (BOXに入れるだけの熱処理)

放り込むだけ!!

・ロール状のまま
・シート状を大量に

最高温度350°C±1°Cの高精度制御
昇温、高温設計自由オペレートレスでコスト安!

量産までのプロセス

価値あるコストと時間を導き出すためのプロセスです

A4サイズ実験

↓

方式決定

↓

小型実機評価

↓

大型装置

先ず最初にLABOアニール処理装置でA4サイズぐらいからスタートです。

熱収縮の条件を数通り行い最適で絶対必要な温度と時間を見極めます。

まずは試してみましょう

実績と収縮率の実力

実績

フィルム

・フッ素フィルム
→ PFA、ETFE、PTFE、FEP
・LCP(液晶ポリマー)
・PPS
・PET(ポリエステル)
・PI(特殊ポリイミド)
・透明PI
・PC(ポリカーボネート)
・PMMA(アクリル)
・COP
・COC
・PA(ポリアミド・ナイロン)
・メッシュ素材

複合材

・ITO/PET
・ハードコートフィルム
・粘着剤/フィルム
・フッ素コート/銅箔
・LCP/アルミ箔
・LCP/銅箔
・特殊コート/SUS箔

金属箔

・SUS箔
・銅箔
・アルミ箔
・ニッケル箔
・チタン箔
・メッシュ素材
・インバー
・アルミ箔/銅箔
・インコネル

巻き戻しアニール処理（熱処理、焼成加工）においての実力

最大処理時間：240分
最高温度：500℃(550℃）

ゲージバンドにも大きな効果

フィルムやシートは製膜後はとてもデリケートな状態で熱も応力も残った変形しやすい状態巻き取られます。その結果ゲージバンドと呼ばれる見た目で凸凹した状態で仕上がることがあります。そして、その原反には残留応力が内在しているため、塗工やラミネートの熱入れが加わると、度々変形に至ることがあります。そこで、変形が生じる若干低い温度でじわっと加熱することにより、この残留応力を解放させます。