PPS（ポリフェニレンサルファイド）は、高温環境でも性能を維持できるスーパーエンジニアリングプラスチックで、自動車部品や電子機器部品など幅広い用途で活躍しています。耐熱性・耐薬品性・機械的強度・電気絶縁性に優れることから、金属代替材料としても注目され、多くの産業で採用されています。一方でPPS樹脂の加工（特に射出成形）は難易度が高く、高い技術力とノウハウが求められる素材でもあります。
本記事では「PPS加工」をテーマに、PPS樹脂の特徴や加工方法、成形時の注意点、具体的な活用事例、そして加工を任せる企業選定のポイントまで解説します。高耐熱・高信頼樹脂であるPPSの成形加工ポイントを押さえ、製品設計・加工の現場に役立つ知識を深めましょう。
PPS樹脂とは｜なぜ加工難易度が高いのか
PPS樹脂とは、高耐熱・高強度で信頼性の高いスーパーエンプラです。連続使用温度は220~240℃にも達し、多くの酸・アルカリにも侵されにくい耐薬品性、優れた寸法安定性と自己消火性を併せ持っています。
一方で、PPSが加工難易度の高い樹脂に分類される主な要因は、その材料特性にあります。
融点は約280℃と高く、射出成形時には金型温度を120〜130℃程度に設定するケースが一般的です。このため、高温条件に対応可能な成形設備および金型材料が必要となり、設備要件は他の熱可塑性樹脂と比べて高くなります。
また、PPSは剛性が高い反面、応力緩和性が低く、衝撃や曲げ荷重が加わった際にクラックが発生しやすい特性を有しています。成形時に内部応力が残留すると、冷却後や使用環境下で割れや反りが発生する可能性があります。さらに、ガラス繊維などで強化されたグレードが多く使用されており、これらのフィラーが金型部品や切削工具の摩耗を促進する要因となります。PPSは熱条件・応力条件・摩耗条件の影響を受けやすく、成形条件や金型設計が適切でない場合、反り、クラック、バリといった不良が顕在化しやすい材料です。
加えて、PPS樹脂は成形時にガスやバリ（フラッシュ）が発生しやすい傾向があります。
溶融樹脂の流動性が低いため、充填を確保する目的で射出圧力を高めに設定する必要があり、その結果として金型のパーティング部などから樹脂が漏れ、バリが発生することがあります。一方、射出圧力を低く設定しすぎると、充填不足やガス滞留による成形不良を招く可能性があります。そのため、射出圧力・射出速度・保圧条件を含めた成形条件の精密な最適化が求められます。
さらに、成形中には硫黄や塩素成分を含むガスが発生する場合があり、これらが金型表面に付着すると、金型腐食や型寿命の低下、製品寸法への影響につながる可能性があります。このため、安定した成形品質を維持するには、定期的な金型清掃およびメンテナンスの実施が重要となります。
このようにPPS樹脂は高い材料性能を有する一方で、成形条件および金型設計への依存性が高く、加工難易度の高い材料と位置付けられています。
▼PPS樹脂の物性値はこちら
https://www.showa-precision.co.jp/about_pps.html
PPSの加工方法の全体像｜成形と機械加工の違い
PPS樹脂の主な加工方法には「射出成形」と「機械加工（切削加工）」があります。
射出成形
射出成形は、加熱溶融したPPSを金型に射出し、成形品を量産する方法です。複雑形状を一体成形でき高精度な量産に適していますが、PPSでは金型設計の自由度に制約があり、設計段階で成形性の検討が必要となります。
機械加工（切削加工）
機械加工は、PPSの板材や丸棒を切削工具で加工する方法で、金型を必要としないため試作や少量生産に適しています。また、射出成形後の仕上げ加工や寸法調整にも用いられます。一方で、PPSは硬質で、特にガラス繊維強化品では工具摩耗が進みやすく、加工時間の増加や熱による溶融・バリ発生といった課題があります。
PPS成形加工で重要な技術要素
PPSの射出成形では、「金型設計」「成形条件」「品質管理」の3点が重要な技術要素となります。
金型設計のポイント
まず金型自体がPPSの高温成形に耐えうる材料・構造であることが必須です。金型材質には熱間硬さと耐摩耗性に優れ、腐食に強い鋼材を用います。また成形時に発生するガスを適切に逃がすベンチレーション（ガス抜き）設計が欠かせません。金型の各所に排気用の溝やピンを配置し、ガス焼けや充填不良を防ぎます。さらにPPSは低粘度で細かな隙間にも流れ込みやすいため、パーティングラインやエジェクターピン周辺のクリアランスは極力小さく設計します。加えて、流動解析ソフトを活用して最適なゲート位置・サイズを検討し、ウェルドラインやソリの発生を最小化することも重要です。
成形条件のポイント
PPS成形ではシリンダー温度約300℃、金型温度120〜130℃程度の高温条件が要求されます。成形機には高温樹脂対応のシリンダー・スクリューや金型温調機器が必要です。また、射出速度や圧力の制御もカギとなります。PPSは溶融粘度が低く充填自体は速い反面、射出圧力が高すぎるとバリを誘発します。一方圧力が低すぎれば充填不足やガス滞留を招きやすいです。そのため強度・寸法・外観を満たしつつバリを抑える最適圧力をデータに基づき設定することが大切です。実際に経験的な勘に頼らず実験計画法などで成形パラメータを最適化し、標準化した条件で再現性の高い成形を行う手法も有効です。加えて、材料の事前乾燥にも注意します。PPSは吸水率が低いものの、高温での成形時に水分があるとガス発生や材料劣化（分解）につながるため、成形前に十分な乾燥処理を行いましょう。成形条件の管理は安定した品質を得る根幹であり、PPSのような難成形樹脂では特にシビアな管理が求められます。
品質管理のポイント
PPS成形品の品質を確保するには、工程内と製品検査の両面から綿密な管理が必要です。まず金型の定期メンテナンスを計画的に実施します。成形中に発生するガスや分解物が金型に付着すると、型腐食や製品不良（外観不良・寸法変動）の原因となるため、一定の成形ショット数ごとに清掃・点検を行います。次に成形品の検査体制です。PPS成形品は高精度が要求されることが多いため、測定機器を用いた寸法検査や外観検査を徹底します。特に重要寸法は顧客と測定方法・頻度を取り決め、測定データを共有しながら品質保証することが望ましいでしょう。また、成形初期には材料ロット間でのばらつきや成形不良（例えばPPS成形特有のバリやソリ、焼け焦げなど）が発生しないか重点的に監視し、必要に応じて条件調整や金型修正で対策します。最終的にISO9001等の品質マネジメントシステムに基づく工程管理とトレーサビリティの確立が、PPS成形品の安定供給には欠かせません。
昭和電器のPPS加工・成形の事例
昭和電器では設計から金型製作・成形まで一貫生産体制を確立しており、高機能樹脂であるPPSなどスーパーエンプラの射出成形加工にも、豊富な実績と高度な技術力で対応します。金型製作部門を社内に有し、蓄積したノウハウを活かした金型設計力によって、高精度かつ安定品質の成形を実現しています。さらに全工程を社内完結する一貫対応により、短納期での量産立ち上げと金型トラブル時の迅速な復旧を両立し、高品質な製品の安定供給を可能にしています。高機能樹脂PPSの加工・成形に関するご相談・お問い合わせは、ぜひ昭和電器までお気軽にお寄せください。
