PBT防翘曲的机制和最新阻燃耐水解材料的解说

　1.PBT翘曲变形原因
热可塑性树脂大致可以分为结晶性树脂和非晶性树脂。结晶性树脂虽然具备出色的机械特性、耐热性和耐化学性等性质，但是成型时的翘曲变形通常较大。非晶性树脂虽然透明性高，不易翘曲变形，但在耐化学性等方面通常有劣势。

结晶性树脂容易发生翘曲变形的原因与结晶导致的尺寸变化（收缩率）较大有关。一般认为即使收缩率较大，只要收缩程度相同就不会发生翘曲变形，但实际上在成型品内容易产生不均匀的收缩率，这就是翘曲变形的原因。

结晶性树脂在固化时如果慢慢冷却则会不断结晶，收缩率变大，如果急速冷却则会停止结晶，收缩率变小。如果成形品的厚度较厚则会慢慢冷却，导致收缩率变大，而如果较薄则会突然冷却，导致收缩率变小（图1、图3-①）。如果模具温度较高也会慢慢冷却，导致收缩率变大（图3-②）。另外，由于浇口尺寸和流动距离等原因导致压力损失有差异，成型时施加压力的方式有时也会有变化，导致收缩率不均（图3-③）。而且，玻璃纤维强化材料受纤维取向的影响较大，纤维的取向方向收缩率较小，与纤维成直角的方向收缩率较大（图2、图3-④-1）。纤维的取向随着模腔内树脂的流动而变化（图3-④-2）。这些收缩率的差异导致了翘曲变形。PBT是结晶性树脂，所以属于翘曲变形较大的树脂。

注射成型品翘曲变形的主要原因可以归结为以下4点。
①产品厚度不均导致收缩率不同（结晶化）
②模具温度不均导致收缩率不同（结晶化）
③模腔内压力不同导致收缩率不同（压力）
④受纤维取向的影响，收缩率的各向异性导致收缩率不同（增强效果）

图1 : 非增强PBT的收缩率与厚度的关系


图2 : 玻璃纤维含量与成型


图3 : 翘曲变形的原因

2.DURANEX® PBT降低翘曲的手法
低翘曲材料的手法主要有以下3点。
①通过低各向异性填料降低收缩率的各向异性
  通过非纤维状的填料，纵横比小的球状或板状的填料，可以降低收缩率的各向异性。
  但是翘曲变形减小的另一方面，机械强度也会降低。
②通过与非晶性材料合金化降低收缩率的绝对值
  通过与PC、AS等非晶性树脂合金化，可以降低收缩率的绝对值。这种手法对机械强度
  降低的影响较小，但另一方面，根据合金化树脂的不同，对热学特性等会产生影响。
③提高流动性，减少不均匀的压力分布
  通过减少模腔内的压力分布（收缩率分布），期待可以取得一定的效果，但是与上述
①、②相比，降低翘曲的效果不大。

3.DURANEX® PBT的主要低翘曲品级
DURANEX® PBT结合了这些手法，形成了具有各种特长的低翘曲品级的产品阵容（参见图4）。关于各品级的物理特性和翘曲变形的评估，请参照表1和图5。


图4 : DURANEX® PBT的主要低翘曲品级


图5 : DURANEX® PBT低翘曲品级的平板平面度


表1 : DURANEX® PBT低翘曲品级的特性（参考: 缓燃阻燃的GF30%增强品级和GFR330）

4.新的阻燃、低翘曲品级 DURANEX® PBT 750AM
PBT具备出色的机械特性、电学特性等，物理特性平衡，特别是通过玻璃纤维等强化之后，强度、刚性和耐热性获得了飞跃性的提升。此外还可以通过添加阻燃剂实现阻燃化，被广泛运用于电器、电子领域等各种工业产品中。最近，在汽车领域，通讯设备、EV和HEV的高压零件也开始要求使用阻燃材料，需要同时具备汽车领域所需的高耐久性和出色的成型性。

DURANEX 750AM是GF30%增强品级，是在阻燃性和低翘曲性的基础上，进一步增加了耐湿热性（耐水解性）的新品级。图6和7分别展示了DURANEX 750AM的低翘曲性和耐湿热性。不仅具备汽车领域所需的足够耐久性，同时也是非常适合通讯设备、EV和HEV零件等的材料。

图6 : DURANEX® PBT 750AM的翘曲变形（评估箱形成型品的内翘曲变形）


图7 : DURANEX® PBT 750AM的耐湿热性（评估PCT(压力锅试验)的拉伸强度保持力）

5.结语
PBT是机械特性、电学特性等特性非常平衡的树脂，但由于是结晶性材料，存在成型时翘曲变形的问题。本文总结了翘曲变形的原因和对策，希望能够为产品开发和零部件设计提供参考。

此外，DURANEX 750AM是在以往PBT出色电学特性的基础上，加入低翘曲、高刚性、阻燃性和耐水解性的新品级。不仅限于电器和电子零件，在汽车领域等广泛领域的零部件中都可以使用。

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