APL5514ML, APL5014DP 기술자료 APEL 광학제품성형가이드 목차 1. APEL 에대하여 1 제품의특징 2 제품 2. 성형설비 1 사출성형기 2 스크류 3 금형 4 건조설비 5 기타부대설비 3. 성형준비 1 성형시작 정지순서 2 스크류의클리닝 3 금형의클리닝 4. 성형조건 1 온도 압력설정 2 속도 계량설정 3 성형조건의타사제품과의차이점
1. APEL 에대하여 1 제품의특징 광학제품성형가이드 2 APEL 은환형올레핀계수지중에서최소복굴절과최대굴절률을겸비하여렌즈 광학부품의사출성형에가장적합한플라스틱제품입니다. APEL 펠릿의특징 항목설명비고 로트내균일성 물성을균일화하는블렌드공정이 렌즈제조시에사용한 있어로트내의물성은균일합니다. 로트번호를매번기록하실 것을권장합니다. 펠릿형상 펠릿은둥근형상입니다. 일반적인광학수지 ( 원주형 ) 와다르지만, 이것은펠릿화공정의차이에따른것입니다. 로트번호를연락해주시면폐사검사데이터등과대조할수있습니다. 형상이달라서유의해야할사항은특별히없습니다. 펠렛사이즈 일반광학수지보다큰편입니다. 사출성형기를선택할때는 유의하셔야합니다.( 후술 )
1. APEL 에대하여 2 제품 광학제품으로는용도에맞추어 APL5514ML, APL5014DP 를준비해놓고있습니다. 광학제품과그특징 항목 APL5514ML APL5014DP 비고 내열성단위 ; Tg 미쓰이화학법 (DSC) 135 135 TMA 미쓰이화학법 ( 연화점 ) 147 147 용융유동성 ; 단위 ; g/10분 MFR (260, 2.16kg) 36 36 광학특성굴절률 (n D ) 아베수 내습열성 ( 耐濕熱性 ) 1.54 56 마이크로크랙방지처방 1.54 56 통상처방 두제품에차이는없습니다. 광학제품성형가이드 3 APL5514ML 85, 90%RH, 500hr 의시험에서마이크로크랙발생없음. 품질관리헤이즈 (3mm두께평판 ) 0.5% 이하 2.0% 이하 APL5514ML 촬상용도의외관검사에서문제가되는백점 관리착색이물질사이즈 10μm 이상 50μm 이상 흑점이물질을왼쪽지표로 예상용도촬상광학계픽업렌즈관리하고있습니다. APL5014DP 레이저광학계에서 필요한품질수준을확보하고 있습니다. 수치는대표값이며, 어떠한보증을하는것은아닙니다.
( 참고도 ) 백점과헤이즈 APEL 의수지내에는수지조성에기인하는소량의미소 (1μm 전후 ) 한백점이존재하고있습니다. 백점이많으면산란광이생겨광학성능에영향을줍니다. APEL 에서는산란광의양으로계산되는헤이즈 (%) 를측정하여백점의양을관리하고있습니다. ( 최대 APL5514ML; 0.5%, APL5014DP; 2.0% 정도 ) 광학제품성형가이드 4 측정용시험편=3mm 두께 산란광 =B 직진광 =A B 헤이즈= 100 (%) A 백점의화질에대한영향 그림 ; 헤이즈측정방법 이미지센서광학계의경우, 헤이즈가많은제품을사용하여렌즈를성형하면역광촬영시의플레어가많아집니다. 헤이즈가 1.0% 이하이면화질에는거의영향을미치지않습니다. APL5014DP 헤이즈 1.3% APL5514ML 헤이즈 0.1% 헤이즈 13% 1.3% 의경우, 플레어가다소크다. 그림 ; 헤이즈와화질의상관관계. APEL /PC/APEL 의 3 매구성광학계에서의검토예
2. 성형설비 1 사출성형기 성형기를선택할때는다음사항에유의하십시오. 광학제품성형가이드 5 성형기의사양 (1) 사출성형기 항목 설명 비고 성형기타입 각성형기메이커제품의광학사양 사출성형기를권장합니다. 사출용량 성형기가너무크면수지의정체 전단 ( 剪斷 ) 현상이증가합니다. 제품의사출용량에맞는크기를선택하십시오. 노즐 오픈노즐타입을권장합니다. APEL 은타사제품에비해실처럼늘어나는현상이비교적적지만, 늘어나는현상을방지하기위해서는각성형기메이커의늘어짐방지노즐을사용하는것도효과적입니다.
2. 성형설비 2 스크류 광학제품성형가이드 6 각성형기메이커가환형올레핀계폴리머에적합한형상 재질의스크류를개발하였으므로, 각사추천에따라선택하십시오. 성형기의사양 (2) 나사 항목설명비고 스크류 펠릿사이즈와비교하여충분한 소구경스크류를사용하면펠릿이 직경 사이즈의스크류직경을 분쇄되기쉬우므로, 계량불안정, 선택하십시오. 분쇄조각에의한백색이물질 (φ20mm 이상을권장 ) 혼입가능성이있습니다. 스크류형상 APEL 은고전단하에서겔화되기쉬운성질이있으므로, 스크류형상을선정할때는전단저감에 겔은그대로제품중에혼입되어도통상광학부품의성능이나외관에거의영향을 유의하십시오. 주지않지만, 성형기속에서겔이정체되어산화노후가진행되면갈색으로변색되어제품내흑점의원인이됩니다. 스크류재질 코팅재를선정할때는비부착성이뛰어난것을선택하십시오. 코팅재로는 Cr 도금외에 TiN,Ti CN 등이효과적입니다.
( 참고도 ) 광학제품성형가이드 7 스크류내에서발생하는분쇄조각에의한불량 스크류직경이너무작은성형기를사용한경우, 성형물중에미용융 APEL 이혼입되어제품안에백점으로보이는불량이발생할수있습니다.( 추정도 ) 미용융에의한 펠릿을분쇄하면 백점불량발생 분쇄조각이발생한다. 제품 분쇄조각은스크류에달라붙어잘용융되지않는다 펠릿은실린더벽면으로부터의전도열과전단 ( 剪斷 ) 으로용융상태로변화 그림 ; 분쇄조각에의한백점불량발생
( 참고도 ) 광학제품성형가이드 8 전단응력과겔화 APEL 은온도에관계없이약 30MPa 이상의전단응력에의해겔화되어전단응력 점도가상승합니다. 1000 Shea ar Stres ss/mpa 100 10 1 230 250 겔화ゲル化領域영역 68 6.5 160 10 3.8 470 24 230 7 250 1600 12 4700 19 16000 32 23000 190 10 100 1000 10000 100000 Shear Rate/sec.-1 그림 ; 일정한온도에서전단속도를변화시킨경우의전단응력변화
2. 성형설비 3 금형 금형설비 광학제품성형가이드 9 항목 설명 비고 광학설계 APL5514ML, APL5014DP 굴절률의온도 파장의존성데이터는다음과같습니다. 다른제품 조건에서의굴절률온도 파장의존성데이터는 폐사담당에게문의하시기바랍니다. 금형설계 성형수축률은 0.6으로설계하고, 그후에 흑점이나그을음 변색의 미세조정을하십시오. 구배각은 2 이상, 가스제거홈깊이는 0.02mm 원인이되므로핫런너는권장하지않습니다. 정도를권장합니다. 러너는원형이가장적합합니다. APL5514ML APL5014DP 温度 h g F e d C LD780 ( ) (404.7nm) (435.8nm) (486.1nm) (546.1nm) (587.6nm) (656.3nm) (780.1nm) 10.0 1.5627 1.5581 1.5527 1.5481 1.5458 1.5429 1.5395 25.0 1.5610 1.5564 1.5509 1.5465 1.5441 1.5412 1.5379 39.9 1.5593 1.5547 1.5493 1.5448 1.5425 1.5396 1.5362 55.1 15578 1.5578 15533 1.5533 15478 1.5478 15433 1.5433 15410 1.5410 15382 1.5382 15348 1.5348 69.4 1.5560 1.5515 1.5461 1.5416 1.5394 1.5365 1.5332 10.3 1.5623 1.5578 1.5522 1.5477 1.5454 1.5425 1.5391 25.1 1.5605 1.5560 1.5505 1.5460 1.5437 1.5408 1.5374 40.3 15589 1.5589 15544 1.5544 15489 1.5489 15445 1.5445 15422 1.5422 15393 1.5393 15359 1.5359 55.3 1.5573 1.5528 1.5474 1.5429 1.5406 1.5377 1.5344 70.0 1.5555 1.5510 1.5457 1.5412 1.5389 1.5362 1.5328
2. 성형설비 4 건조설비 광학제품성형가이드 10 펠릿안에용해되어있는공기를제거하기위해건조기사용을권장합니다. 황변, 연속성형시의흑점, 기포혼입에의한백점등의방지에효과적입니다. 건조설비의사양 항목설명비고 건조기사양열풍건조기, 제습건조기, 감압건조기, 건조기내의산소농도를 1% 질소건조기등. 80~120 의온도로이하로관리하면 ( 질소건조기등 ) 펠릿을가열하고, 아래권장시간동안황변이나연속성형시의흑점불량을더욱효과적으로방지할유지하는능력의제품을권장합니다. 수있습니다. 건조조건아래표참조. 권장건조시간 건조온도건조시간 ( 제습건조기에서의검토예 ) 120 100 80 2 4 6 8 10 12 18 24 권장조건 최적조건
( 참고도 ) 광학제품성형가이드 11 펠릿에의공기용해와건조에의한용존 ( 溶存 ) 공기제거상온의 APEL 펠릿에는그체적과거의같은양의공기가용해되어있습니다. 가스가용존된채로성형하면용융시에가스가발생합니다. 발생가스는성형물중의미소한기포의원인이될수있습니다. 또산소가포함되기때문에산화노후에의해발생하는착색이나흑점의요인이됩니다. 100 무건조 2 시간건조용해공100 무건조 2 시간건조 기량 50 체6 시간건조 12 시간건조 적%0 0 40 60 80 온도 ( ) 100 그림 ; 펠릿에용해되는공기량 120 24Hr. 가열탈기한펠릿의중량과각온도에서 24Hr. 건조한펠릿중량과의차이로용존공기량을계산하였다. 그림 ; 100 건조시간과용융수지중의거품량 100 로설정한건조기내의정체시간을바꾸어 APEL 펠릿을건조한후성형기에공급하고, 퍼지덩어리사진을촬영하였다.
( 참고도 ) 광학제품성형가이드 12 건조조건과착색건조온도를고온으로하면펠릿중의공기를제거하는효과는높아지지만, 고온에서 장시간건조하면 APEL 의산화노후에의한황변의원인이됩니다. 또질소건조기등에의해산소농도를 1% 이하로관리하면 120 에서건조하더라도황변하지않습니다. ( 황색 ) 색상 건조온도 120 100 80 ( 무색 ) 0 10 20 30 건조시간 (Hr.) 그림 ; 제습건조기를사용한경우의건조시간과성형물의색상
2. 성형설비 5 기타부대설비 기타부대설비의사양 항목설명비고 성형기의질소밀봉 금형온도조절 취출로봇 분진제거 제전 ( 除電 ) 연속성형에서는필수는아니지만, 성형중단시나재개시의산화에의한스크류에의노후물부착을방지하는효과를기대할수있습니다. 금형표면온도를 110~130 130 로설정해야합니다. 성형사이클을안정시키기위해로봇사용을권장합니다. 분진제거장치 ( 건조기에부속되어있는경우가있습니다 ) 를사용하면성형물내로의백점을억제할수있는경우가있습니다. 성형품의반송 게이트컷 외관검사 코팅작업등을할때먼지부착을방지하기위해요소에이오나이저등을설치해야합니다 합니다. 필요합니다. 광학제품성형가이드 13 스크류에부착된노후물은연속성형시에흑점불량의원인이됩니다. APEL 중에미량포함되어있는가루성분은펠릿과동일합니다. 펠렛사이즈가작기때문에성형기안에서용융되지않고성형물내에혼입되는경우가있습니다. APEL 은비교적먼지가부착되기쉬운수지입니다. 이오나이저는정기적인보수가필요합니다
3. 성형준비 1 성형시작 정지순서 광학제품성형가이드 14 광학부품성형의시작 정지시에수지노후로이어지는고온이나산소혼입을가능한한억제하는것이흑점발생방지에효과적입니다. 다음에제시하는방법은그일례입니다. 정지하는시간이길어지는경우, 스크류보수 ( 다음항 ) 의실시를권장합니다. 시작 항목설명비고 승온 퍼지온도까지승온합니다. 노즐온도의승온시작을늦추면 수지노후를방지할수있습니다. 퍼지 250~260 의저온에서퍼지합니다. 스크류회전 20~30rpm 정도. 쇼트수 30 정도. 성형조건설정성형온도까지계속승온합니다. 정지 ( 일시적인중단 ) 항목설명비고 잔존수지호퍼구멍에다소수지가남습니다. 퍼지 250~260 의저온에서퍼지합니다. 스크류회전 20~30rpm 정도. 쇼트수 30 정도. 정지 ( 중단 ) 150~170 에서보온설정합니다. APEL 이스크류내에남은상태에서히터를끄면재승온시에전단 ( 剪斷 ) 이걸려수지노후가촉진됩니다.
3. 성형준비 2 스크류의클리닝 광학제품성형가이드 15 다른수지에서 APEL 로수지를교체하거나 APEL 제품간에수지를교체할때는스크류의클리닝이필요합니다. 또 APEL 만연속성형되는경우에도정기적으로클리닝을해줄것을권장합니다. 흑점불량의증가를억제할수있습니다. 스크류의클리닝방법 클리닝효과는 1<2 < 3의순입니다. APL5014DP APL5514ML로수지를교체하는경우에는 3을강력추천합니다. 항목설명비고 1 퍼지 사용수지 (APEL ) 를사용하여퍼지조작을합니다. 수지온도를낮추면효과적입니다. 2 클리닝펠릿 PP 또는시판중인클리닝용펠릿을 3kg 종료후사용수지 (APEL ) 로 사용 정도사용하여퍼지조작을합니다. 충분히퍼지하십시오. 3 스크류보수스크류를빼서닦습니다. 대단히효과적입니다. 보수방법은각성형기메이커로보수방법은각성형기메이커로문의하십시오.
( 참고도 ) 광학제품성형가이드 16 제품교체시의스크류보수보수하지않고제품을교체하면스크류에퇴적된이전제품이그을음을일으키는경우가있습니다. 특히교체후제품의수지점도가교체전에비해높아지는경우에는일으키는효과가커집니다. 그을음이제품에혼입되면흑점불량이됩니다. 이전제품연속성형후가소화부에연속성형에의한그을음이부착 수지교체가소화부가변화수지점도가변화 제품 연속성형시작그을음이일어나흑점이제품에혼입 APL5514ML 은 APL5014DP 에비해가소화가빠르고전단발열이적기때문에, 성형기내의수지온도가 낮아지고수지점도가약간높아지는경우가있습니다. APL5014DP APL5514ML로수지를교체할때는특히주의해야합니다. 스크류회전시의토크비교예 토크 고 저 APL5014 DP APL5514 M L
3. 성형준비 3 금형의클리닝 광학제품성형가이드 17 연속성형시수지안에서블리드아웃된성분이금형에부착 퇴적됨으로써성형물표면이움푹파이는경우가있습니다. 그경우에는금형클리닝이필요합니다. 금형의클리닝방법클리닝효과는 1<2 의순입니다. 항목설명비고 1 용제에의한청소 2 초음파세정 금형표면을용제를적신부직포나걸레등으로닦아낸다. 오염된부분의금형부품을분리하여용제속에담근상태에서초음파세정을한다. 세정온도를가능한범위에서높이면효과적입니다. 작업장의환기를충분히실시하고취급용제의제품안전정보 ( 특히비등점 인화점등 ) 에주의하십시오. 효과가있는용제는퇴적되어있는성분에따라다릅니다. 아래의두종류부터각각시험사용해보고효과적인용제를선택하십시오. ⅰ) 첨가제및첨가제분해물 아세톤 메탄올등의극성용매. ⅱ) APEL 의저분자량성분 톨루엔 시클로헥산등의비극성용매.
4. 성형조건 1 온도 압력설정 성형조건은제품별로최적화되어야합니다. 다음조건은일례입니다. 성형조건예 1 권장조건설정예 (φ11 3mm, APL5514ML) 설정개념 수지온도 250~280 금형온도 ( 실온 ) 100~135 보압 50~150MPa 배압 1~10MPa FANUC 30t ( 스크류 φ20mm) 광학제품성형가이드 18 펠릿을천천히용융시키기위해호퍼아래부터단계적으로온도를올리도록설정하고, 가소화위치를호퍼에서멀리하였습니다. 수지온도를높게설정하면착색이나광학면의전사불량의원인이되므로수지온도는약간낮게설정할것을권장합니다. 왼쪽설정예에서는실처럼늘어지는것을방지하기위해노즐부의온도를약간낮게설정하였습니다. 270 /275 /270 /260 / 수냉또성형기메이커에따라온도측정부위가 ( 노즐 ) ( 호퍼아래 ) 다르므로, 최적조건은다릅니다. 기름온도조절 기름온도설정 ; 140 금형실온 ; 131 60Mpa 3.0MPa 금형온도에따라제품상태가크게달라지므로, 설정온도가아니라금형실온으로온도를관리할것을권장합니다. 보압을너무올리면과충전에의한이형불량과설계와의굴절률괴리가발생하는원인이됩니다. 펠릿에서발생하는가스를제거하기위해필요한최저한의배압을가합니다.
( 참고도 ) 광학제품성형가이드 19 수지온도 수지온도를낮게설정하면광학부품의표면정밀도 투과율을향상시킬수있습니다. 250 270 290 %) 분광광선투과율分光光線線透過率 ( 90 85 80 400nm 75 500nm 600nm 70 250 275 300 수지樹脂温度온도 ( ) 그림 ; 수지온도와표면형상 (fθ 렌즈에서의검토사례 ) 3mm 두께, 무코팅 그림 ; 수지온도와분광광선투과율
( 참고도 ) 광학제품성형가이드 20 금형온도금형온도를높게설정하면광학부품의표면정밀도를향상시킬수있습니다. 표면정밀도는투과율에도영향을미칩니다. 106 116 126 131 분광광선투과율分光光線線透過率 (%) 90 85 80 75 그림 ; 금형온도와표면형상 (fθ 렌드에서의검토사례 ) 400nm 500nm 600nm 3mm 두께, 무코팅 75 100 125 150 금형金型温度온도 ( ) 그림 ; 금형온도와분광광선투과율
( 참고도 ) 광학제품성형가이드 21 보압 보압은성형품의굴절률에영향을미칩니다. 1.546 587.6nm 656.3nm 780nm 1.544 굴절절률屈折率 1.542 1.54 1.538 1.536 40 60 80 100 120 보압保圧 (Mpa) 그림 ; 보압과굴절률
( 참고도 ) 광학제품성형가이드 22 배압 배압이너무높으면겔화됩니다. 1.0MPa 3.0MPa 10MPa 20MPa 현미경관찰顕微鏡観察 ( 관찰경 =11mm) ( 観察径 =11mm) 干渉計による간섭계에의한透過波面観察투과파면관찰 ( 観察径관찰경 =3mm) 배압이높은경우 (20Mpa) 에겔이발생. 현미경관찰에서는내부에하얗게보이는점이겔이다. 背圧が高い場合 (20MPa) にゲルが発生 顕微鏡観察においては 内部に白く見える点がゲルである 透過波面においては 투과파면에서는赤色部がゲルである 적색부분이겔이다. 그림 ; 배압과성형물내의겔
4. 성형조건 2 속도 계량설정 성형조건은제품별로최적화해야합니다. 다음에제시하는성형조건은일례입니다. 성형조건예 2 권장조건 설정예 (3mm 두께평판, APL5514ML) 설정개념 사출속도 30mm/sec. 사출속도를바꾸면광학면의전사 10cc/sec/ 캐비티이상 스크류회전수 50rpm 이하 석백 (suck back) 10 1.0mm 이하 광학제품성형가이드 23 (1개씩사출. 10cc/sec./ 캐비티 ) 상태가크게달라집니다. 성능에영향을미치지않는범위에서비교적고속을선택하면불량률을낮출수있습니다. 30rpm 0mm 회전수를가능한한늦추면수지에걸리는전단 ( 剪斷 ) 을억제할수있습니다. 착색방지나흑점저감에효과가있습니다. 실처럼늘어지는일부환형올레핀계수지에서는석백을크게할필요가있지만, APEL 은이런현상이적기때문에석백은작게설정하십시오. 석백을작게하면기포나백점불량을줄일수있습니다.
( 참고도 ) 광학제품성형가이드 24 사출속도사출속도를빠르게설정하면광학부품의표면정밀도를향상시킬수있습니다. 2.5cc/sec./ 캐비티 5cc/sec. / 캐비티 10cc/sec. / 캐비티 20cc/sec. / 캐비티 ight/nm 150 0 그림 ; 사출속도와표면형상 (fθ 렌즈에서의검토사례 ) ight/nm 150 7mm/sec./ 캐비티 10mm/sec. / 캐비티 30mm/sec. / 캐비티 0 ight/nm 150 0 He He He -150 0 1 2 3 4 5 6 7 Distance/mm -150 0 1 2 3 4 5 6 7 Distance/mm -150 0 1 2 3 4 5 6 7 Distance/mm 7mm 측정부 측정방법 왼쪽계측영역의형상을측정. 결과 사출속도가높은쪽이쇼트별형상의차이가적다. 그림 ; 사출속도와표면형상전사상태
( 참고도 ) 광학제품성형가이드 25 스크류회전수 전단응력이일정치를넘으면 APEL 은겔화를일으키는것으로알려져있습니다. 나사회전수는전단응력에비례하므로, 가능하면낮게설정할필요가있습니다. 정체된겔은열이력에의해노후되고약해지기때문에스크류표면에서박리 스크류회전시에전단응력이일정치를넘으면겔화가일어난다 제품 흑색 ~ 다갈색의이물질혼입에의한불량률악화 겔화가일어나면점도가상승하고잘흐르지않게되므로정체되기쉽다. 그림 ; 겔생성에의한흑점불량발생
( 참고도 ) 광학제품성형가이드 26 석백 (suck back) 석백을크게하면제품부에공기가혼입될우려가있습니다. 충전 사출 스크류회전 냉각 계량 그림 ; 기포의혼입에의해제품표면이거칠어짐 ( 실버 ) 석백에의해용융수지에기포혼입취출 석백 제품부에기포가혼입 충전 사출 그림 ; 석백에의한기포혼입
4. 성형조건 3 성형조건의타사제품과의차이점 광학제품성형가이드 27 타사제품 ; 굴절률 1.53, 개환중합수첨수지 APEL ; APL5514ML, APL5014DP 사출속도와수지온도타사제품에비해수지온도를낮추고 290 사출속도를빨리하면금형전사성이향상됩니다. 280 지온도 ( ) 수 270 260 250 타사제품 APEL 5 10 20 40 사출속도 (cc/sec./ 캐비티 ) 석백 (suck back) 실처럼늘어지는것이문제가되지 않는범위에서석백을적게하십시오. APEL 타사제품 0 1 2 3 석백 (mm)
본가이드에대하여 광학제품성형가이드 28 광학제품성형가이드 2008 년 3 월판 본가이드의내용에대한문의는아래로연락바랍니다. Mitsui Chemicals, Inc. 전자 정보재사업부기능성폴리머 G TEL 03-6253-3489 105-7107 도쿄도미나토구히가시신바시 1초메 5번 2호