熱可塑性添加剤の概要

熱可塑性プラスチックは、加熱すると溶融し、冷却すると固化し、材料の物理的完全性を損なうことなく硬化後に再溶融できる低融点のプラスチック ポリマーです。熱可塑性プラスチックは、強度がありながら柔軟性があり、収縮しにくく、衝撃を吸収し、後処理が不要なため使いやすいです。一般的な用途には、プロトタイピングや、ゴミ袋、調理器具、子供のおもちゃ、さらには自動車部品などの幅広い消費財が含まれます。

熱可塑性樹脂は本来、多くの有利な化学的および機械的特性を備えていますが、エンジニアはこれらの特性を次のレベルに引き上げたり、強度や生体適合性などの新しい特性をプラスチックに与えたりしたいと考えることがあります。そこで、添加剤とフィラーの出番です。ここでは、最も一般的な熱可塑性添加剤とフィラーについて知っておく必要があるすべての情報と、エンジニアにとって重要な考慮事項について説明します。

充填剤と添加剤はどのように機能しますか?

スポーツ用品から自動車の合成バンパー、皮下注射器に至るまで、今日市場に出回っている事実上すべてのプラスチック製品は、ベースポリマーと添加剤の組み合わせです。添加剤がなければ、最先端のプラスチック ポリマーでさえも本来の性能を発揮することはできません。添加剤によって提供される追加の化学的および物理的特性により、プラスチックはよりクリーンで、より安全で、より強力になります。製造業者は、添加剤を使用して、コストを押し上げることなく部品のライフサイクルを延長することもできます.

フィラーは、追加の特性を提供するだけでなく、樹脂の消費を抑えることで原材料のコストを削減します。

一般的な熱可塑性添加剤とフィラー

エンジニアが実現したいと考えるほぼすべての化学的または機械的特性に対応する添加剤またはフィラーがあります。現在市場に出回っている最も一般的な添加剤と充填剤の 4 つを次に示します。

ガラス繊維

ガラス繊維は、射出成形に使用される最も一般的なタイプの熱可塑性添加剤です。ガラス繊維は、それらが追加されたプラスチックの強度と剛性を大幅に向上させますが、繊維はプラスチックをより脆くします.そのため、ガラス繊維は、部品が強い衝撃応力やたわみに耐える必要がない用途にのみ推奨されます。

しかし、ガラス繊維を熱可塑性樹脂に添加することは、成形および設計プロセスにさまざまな影響を与えます。たとえば、ガラス繊維はベース樹脂の収縮率を制限する可能性があり、これにより非線形の収縮パターンが作成され、反りのリスクが高まります。樹脂が不均一に収縮すると、穴が開いたり、流動や形状に予期しない変化が生じたり、肉厚が変化したりする可能性があります。エンジニアは、ガラス繊維を検討する際にこれらのリスクを念頭に置く必要があります。

セラミックフィラー

部品の耐熱性を高めるために、セラミック フィラーを熱可塑性樹脂に追加することができます。セラミックフィラーは、部品に強度を与えるという点でガラス繊維に似ていますが、残念ながら同じ制限があります。セラミックフィラーを使用した部品はもろく、衝撃により欠けたり割れたりしやすくなります。

セラミックフィラーとガラス繊維を使用する場合、繊維の配向と形状が重要な役割を果たします。繊維、フレーク、粉末、およびビーズはすべて寸法が異なるため、パーツの特定の特性に影響を与える可能性があります。

たとえば、ビーズは均一で積み重ね可能で、熱可塑性樹脂の熱変形を増加させます。また、ビーズは、フィラーによって引き起こされる内部ストレッサーの影響を最小限に抑えます。残念ながら、ビーズは素材の強度をあまり高めません。エンジニアは、ニーズに最適な添加剤または充填材を選択したら、その充填剤または添加剤の形状も考慮する必要があります。

増粘剤

エンジニアは、樹脂ベースの液体ポリマーに増粘剤を追加して、粘性を高めることがよくあります。ほとんどの増粘添加剤は、低せん断速度でプラスチックの動きを遅くする三次元結合を形成するため、塩形成性または親水性ポリマーのグループに由来します。増粘剤は、接着剤、シーラント、コーティング、および一部のパーソナルケア製品に含まれています。

抗酸化物質

ポリマーが酸素と反応すると、材料の強度と伸びが失われる可能性があります。また、酸化により部品の表面仕上げに変色や亀裂が生じる可能性があります。酸化防止剤は熱可塑性樹脂に添加され、過度の熱、オゾン、および放射線の存在下での酸化を防ぎ、劣化を遅らせます。酸化防止剤はまた、パーツをフリーラジカルや紫外線から保護するため、パーツが潜在的に有害な気象条件に接触する用途に最適です。

熱可塑性添加剤の使用を開始

熱可塑性添加剤と充填剤は、あらゆるプラスチック部品メーカーのレパートリーの不可欠な部分であり、その汎用性により、幅広い用途に最適です。ただし、ガラス繊維、セラミックフィラー、酸化防止剤、増粘剤は始まりにすぎません。この概要では、抗菌剤、耐衝撃性改良剤、可塑剤、光安定剤などの添加剤の他のカテゴリは扱いません。エンジニアと製品チームは、幅広い市販オプションからどの添加剤またはフィラーを選択する必要があるかを決定するために、プロジェクトの一連の明確な要件から材料選択プロセスを開始する必要があります。

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