熱たわみ温度 (HDT):定義、重要性、および影響要因

製造材料、特にプラスチックを選択する場合、技術データシートは選択に役立つ多くの有益な情報を提供します。熱たわみ温度 (HDT) もそのような情報の 1 つであり、圧力下で製品の形状とサイズを維持する必要があるかどうかを知るために重要です。

熱たわみ温度とは何ですか?

材料の HDT は、高温で特定の荷重がかかったときに変形し始める温度です。このような状況下でプラスチックが硬さを維持する能力を測定します。高 HDT プラスチックは高温でも剛性を維持しますが、低 HDT プラスチックはそれほど硬さを維持しません。そして、はい、これはポリマーとプラスチックにのみ関係するため、金属はこれを放置する必要があります（高温硬度やクリープテストなど、金属には独自のバージョンがあります）。

HDT は、次のような多くの業界におけるプラスチック製品 (またはプラスチック製の部品を含む製品) のエンジニアリング、設計、製造にとって価値があります (実際、必須です)。

• 梱包
• 航空宇宙
• 自動車
• 電子
• 医療
• 消費財
• 建設業界
• 射出成形

包装では、食料品店や郵便局、さらには家庭でもコンテナが積み重なり、時には熱にさらされて押しつぶされますが、圧力を受けても変形することはありません。ダッシュボードなどの自動車部品も同様です。車は何時間も直射日光の当たる場所に置かれることがよくありますが、その上にバッグや携帯電話を置いたときにダッシュボードが沈んでしまったら、大惨事になります。射出成形では、材料の HDT がプロセスのサイクル タイムを決定する要因の 1 つです。また、プラスチックが構造コンポーネントとして使用するのに適しているかどうかを決定する大きな決定要因でもあります。なぜなら、これらは当然のことながら非常に難しい仕事を伴うからです。

熱たわみ温度 (HDT) の重要性は何ですか?

HDT は、材料が構造用途に使用できない温度を決定するのに役立つゲージです。この値は、マテリアルを相互に比較するために使用できます。また、機械的負荷がかかり、熱にさらされたときに、成形プラスチック部品がどのように機能するかを示すのにも役立ちます。 HDT は射出成形業界において重要な特性です。これにより、ポリマーの成形性についての洞察が得られます。 

射出成形プロセスの取り出し段階では、新たに成形されたオブジェクトに負荷がかかります。材料は、エジェクター ピンによって金型から適切に押し出されるのに十分な硬さでなければなりません。 2 つの材料の HDT 値の相対的な差は、適切な冷却速度と温度を決定するのに役立ちます。エジェクタ ピンは、HDT の上にある柔らかく柔軟なプラスチックに沈み込みます。ただし、その温度を下回ると硬くなり、型から押し出すのが簡単になります。 HDT が高いほど、成形プロセスが高速化されます。  

熱たわみ温度 (HDT) は、特に熱溶融堆積モデリング (FDM) および Polyjet デバイスを使用する場合、3D プリント材料にとって重要な特性です。材料を加熱して溶かして 3D オブジェクトを作成するため、これは重要な考慮事項になります。印刷プロセス中、素材は高温にさらされます。最終製品が耐久性があり、正しく見えるように、形状と構造の完全性を維持する必要があります。 

3D プリント材料が異なれば、HDT 値も異なります。材料の選択は、特定の用途と動作条件によって異なります。たとえば、3D プリントされたパーツが高温環境で使用される場合、その形状と特性を維持するには高い HDT 値が必要です。

詳細については、3D プリントの仕組みに関するガイドをご覧ください。

熱たわみ温度 (HDT) を測定するには?

材料の HDT を計算するには、加熱、負荷、測定システムが必要です。これらはすべて HDT 試験装置/装置 (下の写真) によって提供されます。 HDT の標準測定システムは、米国材料試験協会 (ASTM) D 648 であり、ISO 75 国際標準に相当します。

HDT 測定プロセスは、次の 4 つのステップで構成されます。

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サンプルは 3 点曲げ構成で準備され、機械にロードされます。つまり、サンプルの両端でサポートされているため、中央に圧力を加えることができます。

一定の曲げ応力 (テスト内容に応じて 0.46 MPa または 1.8 MPa) が前記中間部分に適用されます。

プラスチックに影響を与えない鉱物油またはシリコン オイルが熱伝達に使用され、その温度は 2°C/分（±0.2°C/分）の制御された速度で徐々に上昇します。

サンプルはすべての段階と温度を通じて監視され、0.25 mm 変形すると HDT と見なされます。