射出成形部品に最適な材料選定ガイド

射出成形サービスで部品を製造するメリットは数多くありますが、中でも主要なのは、高精度・高精密で大量生産が可能なことです。しかし、射出成形用プラスチック材料は85,000種類以上あり、メーカーにとってどれが自分の望む部品に最適か判断するのは圧倒的に難しく感じられます。

適切な材料選定は、部品の用途という最重要ファクターを含む多数の要因に依存します。例えば、射出成形の子供用おもちゃに使う材料は、ランニングシューズのソール用材料と明らかに異なる必要があります。それぞれの用途で求められる物理的特性が違うからです。おもちゃは幼児の繰り返し衝撃に耐えられる必要があり、シューズソールはランナーの足と関節をクッションし、屈曲性を提供する必要があります。部品の意図用途に最も有利な材料を知ることで、より優れた耐久性のある部品を生産できます。

この記事では、射出成形で最も一般的に使用される材料のいくつかと、それぞれのメリットと理想的な用途について触れます。

最も一般的な射出成形材料

アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）

このタフで耐衝撃性に優れたプラスチックは、化粧品からコンピュータまで幅広い業界で使用されています。比較的安価であることに加え、ABSは高い寸法安定性（温度変化と安定性に強い）、他材料と比較して製造後の収縮が少なく、優れた耐薬品性を提供します。

これらの物理的特性により、ABSは携帯電話や電動工具成形品など、手持ちデバイスの部品に人気の選択肢です。ABS検討時に留意すべき潜在的問題が2つあります。第一に、ABSはナットライン（製造工程で2つのプラスチック樹脂流が出会う箇所）が発生しやすいです。また、部品冷却時の局所的収縮によるシンクやボイドが発生する可能性があります。これらの問題は、部品設計への戦略的調整や、ABS-ポリカーボネートブレンド材料の使用で回避できます。

ポリカーボネート（PC）

強靭で極めて耐衝撃性・耐熱性に優れ、透明なプラスチックであるPCは、低収縮と優れた寸法安定性を約束します。高精細な化粧仕上げをPC部品に施せるため、携帯電話ハウジングや電気部品などの用途に有力な候補となります。

さらに、光学グレードの透明仕様で製造できるため、PCはレンズ、防弾ガラス、一部の照明・医療機器によく使用されます。ABSと同様、PCも厚肉部でボイドとシンクが発生しやすいため、非透明部品にはABS-PCブレンド、厚肉形状の部品にはアクリル材料を選ぶのが賢明です。PC部品は耐薬品性が劣る傾向があります。

ABS-PC

ABS-PCブレンドを使用すると、PCの強度と耐熱性にABSの柔軟性を組み合わせ、両方の長所を得られます。ブレンドは実際の射出成形工程で扱いやすく、ABSやPC単体より優れた耐久性と寸法安定性を提供します。低温でも優れた衝撃強度を発揮し、ドアハンドル、コンピュータ、電子機器、通信機器などの用途によく使用されます。残念ながら、ブレンドの主要な制約は、その強度にもかかわらず、依然として耐薬品性が劣ることです。

脂肪族ポリアミド（PAまたはPPA）

様々なPAがあり、それぞれ異なる物理的・化学的特性を持ちます。ナイロンとしても知られるこのプラスチック射出成形材料ファミリーは、高温下でも高い耐薬品性と強度を提供します。

ナイロン6/6のように強靭で剛性が高く耐摩耗性のある部品を作るPAもあれば、ナイロン6/12のようにより高い耐衝撃性を提供するPAもあります。多様な物理的特性があるため、PAは櫛、ネジ、カメラからギア、自動車エンジン部品まで幅広い用途に使用可能です。ナイロンは反りやすく、吸湿する傾向があり、適切に考慮しないと構造上の問題を引き起こす可能性があります。

ポリメチルメタクリレート（PMMA）

アクリルとも呼ばれるPMMAは、高光沢で耐傷性に優れた材料で、レンズ、光ファイバー、ランプシェード、サインの作成によく使用されます。薄肉・厚肉両方の形状で低収縮かつシンク発生リスクが低いため、これらの用途に適しています。PCと同様、アクリルも一般的に耐薬品性が劣ります。さらに、アクリルは他材料より脆く、応力割れを起こしやすいですが、部品設計工程でドラフト角を増やすことで一定程度相殺可能です。

ポリプロピレン（PP）

この柔軟でタフ、かつ安価なレジンは高い耐衝撃性を提供し、他のポリマーとブレンドしてさらに強い部品を作れます。PPは耐摩耗性と耐薬品性も備え、高い伸び（ひずみ耐性）を提供するため、ヒンジ、スナップクロージャー付きボトルキャップ、医療用チューブに有用な材料です。PPは収縮と反りの傾向があり、厚肉部ではボイドや気泡が生じやすい点に注意が必要です。

仕事に適した材料を見つける

ここでは最も一般的な射出成形材料のいくつかのみを挙げましたが、ポリアセタール、高密度ポリエチレンなど、エンジニアとデザイナーが部品設計時に認識すべき他にも多くの材料があります。より高コストなプロセスですが、金属射出成形も耐久部品の製造に使用可能です。

部品設計時には、部品用途に求められる特性と材料特性を一致させることが重要です。単一材料がある望ましい特性を提供しながら制約を抱えている場合、ブレンドや充填剤添加による材料調整で、望ましい結果に適した材料が得られる可能性があります。射出成形は多くの美観オプションも実現できます。多くの材料は着色剤と混ぜてカスタムカラーを作れます。

作ろうとしている部品にどの材料が最適かご質問がある場合は、今すぐお問い合わせください。Fast Radiusでは、部品設計と材料選定から後工程と仕上げまで、あらゆる段階でお客様と共に歩み、コスト効率の良い高品質部品をできるだけ早くお届けします。

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