エラストマー材料の取り扱いの基本

車のタイヤ、防水ガスケット、靴底、輪ゴム、消しゴムの共通点は何ですか?これらのオブジェクトの多くは、私たちが日常的にやり取りするものですが、エラストマー、つまり「弾性ポリマー」を使用して作られているものもあります.

エラストマー材料は、ゴムに似た柔軟な合成ポリマーです。この 2 つは類似した特性を共有していますが、いくつかの重要な点で異なります。たとえば、ゴムはラテックス由来の天然化合物です。信じられないほど便利で用途の広い素材である一方で、ゴムの化学組成は特定の製造上の制限を課し、また部品をオゾン分解しやすくします。一方、エラストマーは石油ベースのポリマーの一種で、ゴムと非常によく似た働きをしますが、より優れた材料特性を提供します。

この記事では、エラストマー材料の製造に関する簡単な入門書を提供します。

エラストマーの特性と機械的特性の定義

エラストマーは、伸びてから元の形状に戻る能力を持つ材料です。エラストマーは、高弾性、耐摩耗性、耐引裂性、不透過性、ソフトな質感、滑り止めなど、さまざまな利点を提供します。また、大きな温度変動にも耐えることができ、温度と電気の絶縁に最適です。

エラストマーは、幅広い用途向けに化学的に調整できます。たとえば、エラストマー材料は、靴底などの反発を改善するように調整したり、グリップのような低反発で減衰力のある製品に調整したりできます。また、吸引とシールも提供できます。用途に応じて、適切な材料を選択することで、最終部品の望ましい特性を向上させることができます。

熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂

エラストマーには、主に熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の 2 種類があることに注意してください。熱可塑性樹脂は、加熱すると液化し、冷却すると固化します。このプロセスを繰り返すことで、材料のライフサイクルを延ばします。この品質により、射出成形部品の大量生産に特に役立ちます。これらの強力なポリマー素材は通常、収縮に強く、衝撃を吸収し、大部分はリサイクル可能です。

対照的に、熱硬化性プラスチックは、部品が硬化した後に溶かして再利用することはできません。硬化プロセスは化学反応を引き起こし、ポリマー内の分子間に信じられないほど強力な 3 次元架橋の形成を促進します。この結合は、極端な温度下でも切断することはほとんど不可能です。これらの結合が提供する高い耐久性、強度、および反り抵抗により、熱硬化性樹脂は、衝撃や変形に対して他の材料を補強するためによく使用されます。

エラストマー部品の設計と製造における 4 つの重要な要素

エラストマー部品の望ましい材料特性を最大化するために、製品チームが留意すべき重要な考慮事項がいくつかあります。

1.明確に定義された要件をリードする

特定のアプリケーションの特定の要件によって、部品の材料の選択と設計が促進される必要があります。これらの要件を明確に理解することで、製造業者はどのエラストマー材料が最も重要な利点を提供するかを迅速に判断できます。

資材所要量計画 (MRP) システムを使用すると、多くの場合、製品チームにとって有益です。生産計画とスケジュールからさかのぼって作業するこれらのシステムは、コンポーネントと材料の要件のリストを生成し、どの材料が、どのくらいの量で、どの時間枠で必要かを可視化します。これらはすべて、製造業者がスケジュールを守り、適切なリソースを確保するのに役立ちます。

2.適切なドラフトを達成する

抜き勾配とは、部品が金型からスムーズに突き出されるようにするために、部品設計に組み込まれたテーパー角度のことです。ドラフトが不十分な場合、パーツの取り外しが困難になるだけでなく、プラスチックが冷えるにつれて、曲がり、破損、ゆがみ、表面仕上げの劣化が生じる可能性があります。

エラストマー コンポーネントは、通常、材料が金型自体に付着するのを防ぐために、かなりの量の抜き勾配を必要とします。エジェクタ ピンにテクスチャを追加してグリップを強化することは、金型から部品を取り出す効率を高めるもう 1 つの方法です。

3.特定の要件に合わせて壁の厚さを調整

一般に、部品の壁の厚さは 1.5 ～ 3 mm に保ち、できるだけ均一にする必要があります。これにより、成形品の冷却が速くなり (サイクル タイムが短縮され)、不規則な収縮や見苦しいヒケが防止されます。部品の用途でさまざまな肉厚が必要な場合は、設計の完全性を維持するために段階的な移行を組み込む必要があります。

エラストマー材料の柔軟な性質により、部品をより厚い肉厚で設計したり、肉厚を変えたりすることができます。エンジニアは、生産中に圧力をかけることで、射出成形やより硬い材料で製造する場合には達成できない方法で材料を成形または成形できます。

4.オーバーモールドの効果を最大化

オーバーモールドとは、エラストマー層を作成し、それを剛性の非エラストマー部品に取り付けるプロセスを指します。この一般的な例の 1 つは、多くのハンドツールに見られる柔軟なグリップです。これにより、滑り止めが提供され、ユーザーが硬いプラスチックや金属をつかむことがなくなります。どちらもツールの安全性と効率を向上させます。

オーバーモールド グリップの効果を最大化するには、エンジニアは、化学的および機械的方法の両方を使用して、エラストマー素材と剛性素材の間の良好な結合強度を実現するように製品を設計する必要があります.2 つの材料間に形成される結合が改善されるため、化学的結合は特に重要です。パーツの耐久性と寿命を延ばすと同時に、追加の表面前処理や接着剤の必要性も排除します。

効率的なエラストマー製造 — その他

エラストマーは、大幅に改善された材料品質を提供する、ゴムのような熱可塑性樹脂の汎用性の高いカテゴリです。熱可塑性エラストマーの独自の化学的および物理的耐性と、その高い柔軟性と強度により、製造業者は、自転車のインナー チューブからウェットスーツに至るまで、私たちが日常的に使用する多くのアイテムを製造することができます。

Fast Radius のような経験豊富な製造パートナーと提携することで、製品チームはあらゆる材料や部品の設計を最大限に活用できます。経験豊富で協力的なエンジニアとデザイナーのチームは、積層造形の最新プロセスであるエラストマーのプロトタイピングに熟達しており、各顧客と緊密に協力して、特定の設計、製造可能性のために生産プロセスのすべての段階が最適化されるようにします。およびタイムライン要件。今すぐお問い合わせいただき、Fast Radius がもたらす細部への配慮、効率性、費用対効果をご確認ください。