射出成形の成功のための適切な金型材料の選び方

射出成形用金型材料

成形材料の選択が金型材料の選択に影響することもありますが、部品製造において金型製作が成形に先立つ工程であるため、まず金型材料の選択肢から説明します。

金型材料を検討する際、射出成形は数十万〜数百万個の同一プラスチック部品を製造するためによく用いられることを覚えておく必要があります。したがって、プロセスで使用される金属金型は極めて高い耐久性が求められます。

従来、射出成形には硬い工具鋼が用いられてきましたが、アルミニウムも同様に人気の選択肢となっています。ニッケルなどの金属も使用可能ですが、最も一般的な鋼製金型とアルミニウム金型に焦点を当てます。

金型材料の選択は、以下の複数の要因に依存します：

• 何個の成形品を生産するか？

• 成形品にどのプラスチックを使用するか？

• 部品設計はどの程度複雑か？

• プロジェクトの総予算はいくらか？

一般的に、穏やかなプラスチックであれば鋼・アルミどちらの金型も適しますが、強い研磨性を持つプラスチックには、より硬い鋼製金型が適しています。また、鋼製金型は非常に大量のプラスチック部品生産に向いている場合があります。

一方、アルミニウム金型は高いコストパフォーマンスを発揮します。多くのアルミニウムグレードは安価で、CNC加工などの工程で容易に加工できるため、リードタイムを大幅に短縮できます。したがって、アルミニウムは少量生産向けの金型材料として好ましい選択肢となり得ます。

鋼のメリット：

• 長寿命

• 耐摩耗性

アルミニウムのメリット：

• 低コスト

• 短納期

射出成形材料の重要特性

射出成形材料を選ぶには、部品の用途を考える必要があります。強度、靭性、弾性が必要か？ 高摩擦か低摩擦か？ 耐薬品性や耐熱性は必要か？ 望ましい材料特性が特定されて初めて、適切な射出成形材料を選定できます。

考慮すべき材料特性には以下が含まれます：

RapidDirectは、あなたのプロジェクトに最適な射出成形材料を見つけるお手伝いをします。作りたいものをお知らせください。

射出成形材料

射出成形に適した材料は、大きく分けて3つのカテゴリーに分類されます：プロセスに使用可能なすべての熱可塑性プラスチック、一部使用可能な熱硬化性プラスチック、一部使用可能なエラストマー。また、2種類以上の材料を複合化することも可能です。

熱可塑性プラスチックは、成形プロセスに本質的に適しているため一般的に使用されます。これらは温度上昇で軟化・可塑化し、温度低下で固体に戻ります。

これにより、熱可塑性プラスチックを射出成形機のホッパーに固体のペレット状で投入し、加熱シリンダーで溶融させて金型に射出できます。加熱されたプラスチックが金型内壁に触れると冷却・固化し、完成品となります。

RapidDirectが提供する射出成形用プラスチックには以下が含まれます：

• ABS

• POM

• アクリル

• HDPE

• ナイロン6

• ナイロン6/6

• PBT

• PC-PBT

• PEEK

• PEI

• PLA

• ポリカーボネート

• ポリプロピレン

• PPE-PS

• PPS

• PSU

• PVC

• LDPE

• PC-ABS

• PET

• ポリエチレン

• ポリスチレン

• TPE

• TPV

用途別射出成形材料

射出成形は柔軟なプロセスであり、1つの射出成形部品に対して複数の材料が選択可能な場合もあります。しかし、ハウジング、容器、バルブなど広く製造されている部品には、ある程度の慣習が存在します。

以下に、一般的な射出成形部品と、その製造に通常選ばれる材料を示します。

容器

PC、LDPE、HDPE、ポリスチレン

容器は、食品、日用品、その他様々な用途で最も広く製造される射出成形部品の一つです。耐薬品性と透光性を持つプラスチックが好まれる傾向があります。

電気部品

PET、PEI、TPE

電気部品は頻繁に射出成形で製造されます。吸水率が低く、強靭で耐性のあるプラスチックが適しています。

ベアリング

POM、ナイロン、PET、PPS

ベアリングなどの機械部品も、優れた疲労耐性を持つ高強度プラスチックを使用すれば射出成形で製造可能です。

バルブ

POM、PET

バルブは空気や液体の流れを遮断するために用いられ、射出成形で製造されることが多い部品です。製造にはPOMやPETなどの耐薬品性材料が一般的に使用されます。

自動車部品

ABS、PC、PET

射出成形自動車部品は一般的ですが、適切なプラスチックは部品の性質によります。

ABSはコンソールやパネルに、PETのようなより剛性の高い材料はフィルターやポンプなどに使用されることがあります。バンパーはポリプロピレン製が多いです。

玩具

ABS、ポリスチレン、PVC

多くの子供向け玩具は射出成形で製造されますが、優れた靭性と耐衝撃性を持つプラスチックが必要です。史上最も有名な玩具の一つであるレゴブロックはABSで作られています。

着色射出成形部品

射出成形は民生品に広く用いられるため、メーカーが多様な色の成形品を製造できることは重要です（企業はブランディングに合った色を使用したい場合があります）。

幸い、射出成形部品への着色は容易です。

一部の原材料はあらかじめ顔料が混合されており、追加の着色を必要としません。これらはコンパウンドカラーと呼ばれます。無着色のプラスチックペレットの場合、以下の3つの方法で着色できます：

溶剤着色

無着色ペレットを、溶剤に混ぜた顔料オイルで着色します。混合物は成形サイクル開始直前にスプレー塗布されます。

ドライピグメント混合

オイルと溶剤の代わりに、乾燥顔料パウダーでペレットを着色することもできます。このプロセスでは、着色パウダーをホッパー内でペレットと混合します。