射出成形に適したプラスチックの選択:包括的な専門ガイド

適切な樹脂が重要な理由

射出成形では、選択した樹脂が部品の性能、外観、耐久性、コストなどのあらゆる側面を決定します。ポリマーの選択を誤ると、やり直しやサイクルの遅れにより、生産コストが 30～50% 膨らむ可能性があります。

射出成形プラスチックとは何ですか?

高圧成形用に設計された熱可塑性プラスチックは、構造的、化学的、熱的完全性を維持しながら複雑な部品を形成します。これらは、汎用樹脂、エンジニアリング樹脂、高性能樹脂に分類されます。

• 商品 – 例:PE、PP、PS; 1 ドルあたり 1 ～ 2 ドル/kg。使い捨て包装や消費財に最適です。
• エンジニアリング – 例:PC、PA、POM; 3 ドルから 6 ドル/kg。耐熱性、耐摩耗性、耐衝撃性が重要な場合に使用されます。
• 高パフォーマンス – 例:PEEK、PEI、LCP; 200°C で最大 80% の引張強度を保持します。航空宇宙、医療、難燃性の用途に選ばれています。

射出成形ポリマー トップ 10 (部品の約 80%)

PMMA、ABS、PA、PC、PE、POM、PP、PS、TPE、TPU。

アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン (ABS)

衝撃強度と加工性のバランスをとったターポリマー (15 ～ 35% アクリロニトリル、5 ～ 30% ブタジエン、40 ～ 60% スチレン)。融点210～270℃。金型は40～80℃。衝撃>200J/m、曲げ弾性率 ≈2GPa。電動工具、ソケット、キーボードのキーに適していますが、安定化されていない限り紫外線に敏感です。

ポリカーボネート (PC)

ガラス転移温度が約 150 °C、溶融温度が 250 ～ 300 °C の高強度透明樹脂。サービス範囲は –20°C ～ 140°C。優れた靭性、光学的透明性 (透過率 88 ～ 90%)、耐薬品性を備えています。安全ヘルメット、医療用ハウジング、LED ライトパイプに最適です。安定剤を使用しないと UV の下で劣化します。

ポリプロピレン (PP)

半結晶、溶融温度 160 ～ 165 °C、成形温度 180 ～ 240 °C。収縮率 1.0 ～ 2.5%。優れた耐疲労性 (ヒンジサイクル 100 万回以上)。添加剤が配合されていない限り、紫外線に敏感です。医療用トレイ、電池ケース、食品容器などに使用されます。

ポリエチレン (PE)

HDPE、LDPE、LLDPE が含まれます。加工温度130～250℃、金型温度40～110℃。 HDPE は約 130 °C、LDPE は約 110 °C で融解します。優れた耐薬品性と衝撃強度。適切に配合されていない場合、環境応力亀裂が発生しやすくなります。

HDPE

高い強度対密度比。 ~115°Cで融解します。金型は～84℃。配管、洗剤ボトル、燃料タンクに最適です。鋭い角では応力亀裂が発生しやすくなります。

LDPE

高度に分岐しており、約 46 °C で融解します。 -50°C まで屈曲可能。室温を超えると強度が失われます。柔軟な蓋、ライナー、チューブに最適です。

LLDPE

短い枝を持つ線形。 90～110℃で溶けます。伸縮性に優れ、ストレッチラップやケーブルの絶縁に適しています。圧力下ではせん断粘稠性が生じる可能性があります。

ポリアミド (ナイロン) – PA 6 / PA 66

半結晶質。 PA6 溶融 220 ～ 300 °C、PA66 溶融 260 ～ 320 °C。 PA66 は、より高い結晶化度、より優れた耐熱性、より低い吸水性を備えています。ギア、ベアリング、スライド アセンブリで一般的。

ポリオキシメチレン (POM / アセタール)

高剛性かつ低摩擦。ホモポリマー溶融 190 ～ 230°C。コポリマーはわずかに低い。耐摩耗性に優れ、ギア、バルブ、燃料系部品などに使用されています。

ポリメチルメタクリレート (PMMA)

透明、結晶質、200～250℃で溶融。可視光を最大93%透過します。窓、温室、照明カバーに使用されます。耐衝撃性が低く、低温下では割れてしまう可能性があります。

ポリスチレン (PS)

線状芳香族ポリマー。 ～240℃で溶けます。使い捨てカトラリーや化粧品容器、CDケースなどに適しています。脆く、耐薬品性および耐紫外線性に劣る。 HIPS は衝撃を 200J/m 以上改善しますが、不透明なままです。

熱可塑性ポリウレタン (TPU)

ソフトセグメントとハードセグメントが交互に配置されたエラストマー。成形180～230℃、使用前に乾燥させてください。弾性、耐摩耗性、化学的耐久性に優れています。履物のミッドソール、ケーシング、オーバーモールド グリップによく見られます。

熱可塑性エラストマー (TPE)

硬質熱可塑性プラスチック（PP、PS）とゴム（EPDM、SBR）のブレンド。成形190～260℃、グリップ、シール、自動車用ウェザーシールに適しています。長期にわたるストレス下ではクリープします。屋外での使用には UV 安定剤が必要です。

高性能樹脂

• ピーク – 溶解温度 350 ～ 400 °C、成形温度 170 ～ 200 °C。 250℃以上でも強度を維持します。ベアリング、手術器具、航空宇宙部品に使用される
• PE – 溶解温度 340 ～ 400 °C、成形温度 130 ～ 170 °C。難燃性、光透過率 82%。医療機器や航空宇宙用ダクトで使用される
• PBT – 融解温度は 225 ～ 275°C。優れた耐摩耗性。コネクタ、スイッチ、食品容器に使用される
• ペット / ピート – 260 ～ 290 °C で溶解します。高い剛性、良好なバリア;食品との接触に関して FDA の承認を受けています。飲料ボトルや医療用容器に使用される
• PPS – 融解温度は 285 ～ 325°C。難燃性、高剛性。自動車のハウジングや電子部品に使用される
• PPO – 270～310℃で溶解。吸湿性が低い。成形性を向上させるためにノリルとしてブレンドされています。
• PEX (クロスリンク PE) – 200 ～ 250 °C で溶解します。架橋後の熱硬化性樹脂。高い耐衝撃性。配管やケーブルの絶縁に使用されます。
• LCP (液晶ポリマー) – 〜240°Cで溶解します。低い熱膨張。マイクロ波エレクトロニクスや精密医療機器に使用される
• ETPU – 広い温度範囲（65～371°C）。高い靭性。クッション性のあるミッドソールや耐衝撃性のケースに使用されています。
• OLSR (光学シリコーンゴム) – 140 ～ 180 °C で溶解します。 94% の光透過率。医療用フェイスシールドや LED ガイドに使用されます。
• TPR – 200 ～ 250 °C で溶解します。ショアA 30-90;グリップ、アダプター、スポーツ用品に使用されます。

透明なポリマー

主な選択肢:PC、PMMA、PEI、OLSR。光透過率：ガラス95%、OLSR94%、PMMA93%、PP90%、PC88-90%。 SPI‑A2 モールド仕上げ材を使用し、曇りの原因となる離型剤を避けてください。

分類の概要

結晶性（例：ナイロン66、HDPE）、非晶質（例：PC、ABS、PS）、半結晶性（例：PP、POM）、およびエラストマー性（TPE、TPR）。各クラスは、溶融挙動、収縮、寸法安定性を決定します。

主要な決定要素

• 環境への曝露 – 紫外線、化学薬品、温度。屋外用には PC または PMMA、化学浴用には HDPE または PP を選択してください。
• 規制の遵守 – 食品または医療用の FDA/ISO。自動車用はUL94またはISO。電子機器の REACH または RoHS
• コストとパフォーマンス – 少量部品用の汎用樹脂。長期的な耐久性を実現するエンジニアリングまたは高性能
• 美的および光学的要件 – 鮮明な高光沢 SPI-A2。厚い部分にはマット仕上げ。追加の顔料を検討してください。
• 機械的特性 – 引張強さ、衝撃、破断伸び、硬度。構造強度を高めるためにナイロン66またはPBTを使用してください。 TPU/TPE による柔軟性
• 処理の互換性 – メルトフローインデックス、収縮、反り。半結晶性樹脂はより収縮します。それに応じてゲートを設計します。
• 環境への影響 – リサイクル可能なポリマー (PE、PP) により設置面積が削減されます。可能な場合は、バイオベースのオプションを検討する

クリアパーツのデザインと表面仕上げのヒント

• 均一な肉厚を維持します。渦巻きやストレスマークを引き起こすような突然の変化を避ける
• 重要な光学ゾーンの外側にゲートを配置する。スプリット ゲートまたはエッジ ゲートを使用して、ウェルド ラインを最小限に抑えます。
• 亀裂の発生を減らすために、コーナーの半径を大きくする
• レンズ品質の透明度を高めるには、SPI-A2 研磨を選択します。フラット パネル用の樹脂コーティング
• 離型剤の残留を避けてください。日光にさらされる場合は、UV 安定性の添加剤を選択してください。

結論

材料の選択は、射出成形部品を成功させる鍵となります。樹脂の特性を現実世界の要求 (機械的負荷、化学薬品への曝露、温度、美観、規制要件) に合わせることで、やり直しを排除し、耐久性を確保し、市場で目立つ製品を提供できます。