ウレタン鋳造材料解説：シリコーン、エラストマー、剛性ウレタン

ウレタン鋳造は、低〜中ロットでエンドユースプラスチック部品を迅速かつコスト効率よく製造する方法です。プロセスは、部品のマスターパターンからシリコーン鋳造金型を作成し、金型を半分に切って生産に持ち込めるようにすることを含みます。微細ディテール、可変肉厚、複雑形状を持つ部品の試作、ブリッジツーリング、製造に広く使用され、幅広い実行可能な部品設計をサポートできます。

プロセスの顕著な利点として、ウレタン鋳造は市場投入までの時間を加速でき、ほとんどの部品を2週間未満で鋳造可能です。さらに、鋳造部品は射出成形のようなプロセスで製造されたものより低い収縮率を示す傾向があります。

ウレタン鋳造が高汎用性製造プロセスであることを考慮すると、材料選定には多様な要因が関与します。製品チームがデューデリジェンスを行い、特定プロジェクトに最適な材料を選択することが重要です。

ウレタン鋳造材料選定の要因

ウレタン鋳造は剛性と柔軟性の両方の幅広い材料と互換性があり、鋳造ウレタン部品は多様な色、テクスチャ、仕上げで製造可能です。しかし、選択肢が多すぎるため、材料選定時に製造向け設計（DFM）ベストプラクティスを遵守することが重要です。以下の複雑な要因を検討します：

• アプリケーション要件：部品はエネルギーを蓄積または散逸する必要があるか？耐裂性、耐荷重、防音が必要か？これら各要因は異なる物理的・化学的特性を必要とし、実行可能な材料オプションのプールを絞り込む助けになります。
• 環境考慮：アプリケーション要件が部品を極端な温度、湿度、UV放射、化学薬品にさらす場合、これらの環境考慮も材料選定に反映すべきです。
• 期待値：美的考慮や、部品寿命、耐久性、コストに関する顧客期待の管理など、その他要因も最終選択に重要な役割を果たす可能性があります。

究極的に、与えられたアプリケーションに最適な材料を決定することは、生産サイクル全体を成功に導くために不可欠です。シリコーン、フォーム、ウレタン鋳造レジンなどのウレタン鋳造材料は、デュロメータースケールに基づく硬度で分類できます。デュロメーター、ショアスケール、最も一般的なウレタン鋳造材料を簡単に紹介します。

デュロメーターとショアスケールについて

ゴム、プラスチック、金属は物理的特性と特徴で大きく異なり、各材料が適する用途に直接影響します。明らかに柔らかく曲がるプラスチックでは硬化鋼が必要な場合に対応できず、その逆も然りです。

デュロメーターは、与えられた材料の硬度、つまり局所変形に対する抵抗度を測定する標準化指標です。これらの材料の多くは、ショア00、ショアA、ショアDの3カテゴリのいずれかに分類され、それぞれ硬度範囲を表し、ショア00が最も柔らかく、ショアDが最も硬いです。ウレタンは通常、25ショア00（ジェル自転車サドルのようなもの）から75ショアD（ボウリングボールのようなもの）の硬度範囲です。

剛性ウレタン（ショアDレジン）

ショアDスペクトルは剛性ポリウレタンレジンから高剛性ものまで広がります。65ショアDより硬いほとんどの材料は人間の手には完全に剛性に感じられ、より柔らかいショアA材料が提供する表面のフレックスや曲げやすさはありません。ショアDスペクトルの上端にはロックウェルスケールがあり、金属とアセタール・ナイロンのような極めて硬いレジンの測定に使用されます。

一般的なショアD材料には：

AFP3100（85ショアD）

極めて耐久性があり、耐熱性と耐衝撃性に優れ、この剛性レジンは消費者電子機器と医療機器のカバーとハウジング作成によく使用されます。ABSとPC/ABSプラスチックに匹敵します。

AFP3200（80ショアD）

HDPEに類似し、高引張・耐衝撃強度、剛性、硬さを提供し、消費者包装財、工業用配管とタンク、フェンダー・フード・ホイールウェルなどの自動車ボディコンポーネントに広く使用されます。

AFP3320（80ショアD）

優れた耐熱性と耐衝撃性により高温用途によく使用されます。HVACとエンジンルーム用途に最適なオプションです。

AFP3400（70ショアD）

多くの点でポリプロピレンに匹敵し、低曲げ弾性率と優れた耐衝撃性を維持しながら柔軟性を提供します。優れた伸びが必須のリビングヒンジなどの用途に適しています。

AFP3600（約82ショアD）

この透明材料は容易に着色可能で、優れた耐熱性を提供し、クリップやスナップフィットのような小さな部品に十分な柔軟性を提供します。レンズ、ハウジング、バックライト用途、透明とフロスト両方のコンポーネントによく使用されます。

PT8958（85ショアD）

MRI透過性と難燃性の両方を必要とする中・大型医療コンポーネント作成に最もよく使用されます。

RC 79D（85ショアD ±5）

これもMRI透過性と難燃性で、タフで耐衝撃性があり、より小型医療デバイスとアセンブリに適しています。

ウレタンエラストマー（ショアAレジン）

ショアA材料は剛性ショアD材料より柔らかく、より大きなフレックスと、多くの場合優れた引裂強さを提供します。材料スペクトルの一端では、0ショアAは柔らかいゲルライク材料を指し、半剛性プラスチックは90または95ショアAです。

一般的なショアA材料には：

E1005AL（5ショアA）

この超柔らかいエラストマーは着色容易で優れた引張・引裂強さを提供する万能ソフトラバーです。医療トレーニングモデル、特殊効果、小道具作成によく使用されます。

E1015AL（15ショアA）

E1005ALに類似だがわずかに剛性が高く、このエラストマーはソフトラバーグリップと伸縮性ライニング作成に優れています。

E1040AL（40ショアA）

この中程度柔らかいレジンは標準鉛筆消しゴム程度の硬さで、オーバーモールドとキーパッドに適しています。

E1060AL（60ショアA）

この中程度硬い材料は汎用エラストマーとして優れ、ベローズ、ブーツ、オーバーモールドコンポーネント作成によく使用されます。

E1070 AB（70ショアA）

自動車タイヤの硬さに匹敵し、耐久性と耐摩耗性のバランスがケーブルコネクタにも最適です。

E1095AB（95ショアA）

優れた耐摩耗性と引裂強さを提供し、ショッピングカートホイール、ローラー、バンパー製造によく使用されます。

これらの熱可塑性エラストマーレジンはすべて、EUのREACH（化学物質の登録・評価・認可・制限）とRoHS（有害物質使用制限）基準に準拠しています。

シリコーン

シリコーンはショアA材料より柔らかく、限られた種類の部品作成に使用されますが、エンドユース部品を鋳造する金型作成によく使用されます。これは特に、射出金型とその他ハードツーリングが機械加工・最終化されるまで生産を開始できるブリッジツーリング（中間ステップ）でウレタン鋳造プロセスを使用する場合に当てはまります。ブリッジツーリング用鋳造はウレタン、フォーム、金属でも可能です。

一般的なシリコーンには：

AFS15（15ショアA）

柔らかいゴムで、インクスタンプパッドや圧力パッドのように優れた柔軟性を必要とする用途によく使用されます。

AFS30（30ショアA）

AFS15より少し硬く、この鋳造シリコーンは金型製作と他コンポーネントのカプセル化に使用できます。

AFS40（40ショアA）

この中程度柔らかいシリコーンは優れたボタンとキーパッドを作り、優れた耐水性も提供します。

AFS60（60ショアA）

この中程度硬いゴムは金型製作とカプセル化用途に適しています。

これらのシリコーンはそれぞれ、様々な硬度でガスケットとシールのような実行可能なコンポーネント作成にも使用できます。

これらの一般的なウレタン鋳造材料のメリットを今すぐ活用

ウレタン鋳造はいくつかの理由で有用な製造方法です。1つ目、高速で一般的に非常にコスト効率が良い。2つ目、高品質エンドユース部品を生産する。3つ目、手元で作業できる膨大な種類のポリウレタンエラストマーレジンがある。しかし、選択肢が多すぎると圧倒されることもあります。材料間の微妙な違いが部品の寿命と性能にどう影響するか、どうやって判断すればいいでしょうか？

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