熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂:両者の違い

2023 年 11 月 6 日に公開

部品を設計するときは、同等の材料間の重要な違いを理解することが重要です。たとえば、高温に耐えられる製品を作成するために熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を使用すると、悲惨な結果が生じる可能性があります。 

「熱可塑性樹脂」と「熱硬化性樹脂」という用語は、プラスチック部品の製造に関する同じ会話の多くに登場しますが、互換性はありません。この記事では、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の主な違い、各材料の主な利点と最適な用途について詳しく説明します。

熱可塑性プラスチック:知っておくべきこと

機械的/化学的特性

熱可塑性プラスチックは、加熱すると溶融し、冷却すると固体となり、冷却後に再溶融または成形できる融点を持つプラスチック材料です。このプロセスは完全に可逆的であり、そうしても素材の物理的完全性が大きく損なわれることはありません。 

熱可塑性プラスチックは通常、射出成形プロセス中に容易に溶解できるようにペレットとして保管されます。熱可塑性プラスチックの一般的な例には、アクリル、ポリエステル、ナイロン、PVC などがあります。

• ナイロン:  ナイロンは強度と耐摩耗性の独自の組み合わせを備えているため、このファミリーの素材はさまざまな用途に適しています。
• TPE と TPU:  製品設計者やエンジニアが部品に衝撃吸収性、曲げ反発性、または高い衝撃強度などの特定の特性を持たせたい場合、多くの場合、熱可塑性エラストマーで作られたポリマーに頼ることになります。 
• ウルテム (PEI):  ULTEM® は、航空宇宙環境での使用が承認されている唯一の樹脂の 1 つです。また、市場で最も多用途なプラスチックの一つでもあります。 

熱可塑性プラスチックの利点

熱可塑性プラスチックは強度があり、収縮しにくく、比較的使いやすいです。固有の柔軟性により、形状を維持しながら摩耗や損傷に耐えることができる衝撃吸収製品を必要とするメーカーにとって、優れた選択肢となります。 

熱可塑性樹脂は加工が容易なため、一般に熱硬化性樹脂よりもコスト効率が高くなります。これは、熱可塑性プラスチックが大量に製造され、後処理が必要ないためです。さらに、熱可塑性プラスチックの型は、アルミニウムなどの手頃な材料で作成できます。熱可塑性プラスチックは射出成形プロセスとの互換性が高く、再現可能な部品を大量に製造するのに最適です。 

さらに、熱可塑性プラスチックは、設計上リサイクル性が高いため、市場で環境に優しいプラスチックの一部です。追加の利点として、熱可塑性プラスチックで製造すると、熱硬化性樹脂を使用する場合よりも有毒ガスの発生が少なくなります。 

一般的な熱可塑性プラスチックの用途

メーカーはプロトタイピングに熱可塑性プラスチックをよく使用します。これは、最終製品が特定の基準を満たしていない場合、簡単に部品を溶かして、大量のスクラップ材料を生成することなく最初からやり直すことができるためです。

熱可塑性プラスチックは、部品のプロトタイピングを超えて、医療機器、自動車部品などだけでなく、さまざまな身近な消費者製品の作成にも使用できます。

熱硬化性樹脂:知っておくべきこと

機械的/化学的特性

熱可塑性プラスチックとは対照的に、熱硬化性樹脂は、熱によって硬化すると硬化し、硬化プロセス後に再形状を変えることができないプラスチック材料です。硬化中、ポリマー内の原子価結合が互いに架橋して三次元の化学結合を形成します。この化学結合は、たとえ極度の熱下であっても元に戻すことはできません。 

熱硬化性樹脂は通常、大きな容器に液体の状態で保管されます。熱硬化性樹脂の一般的な例には、エポキシ、シリコン、ポリウレタンなどがあります。

• エポキシ (EPX 82):  Carbon が DLS プロセスのために開発した添加剤材料。この材料は、自動車、産業、民生用途に最適です。 
• シリコン (SIL 30):  SIL 30 は、デジタル光合成 (DLS) 用に Carbon® によって開発された添加剤材料です。 SIL 30 としても知られるこのシリコーン ウレタンは、生体適合性の独自の組み合わせを提供します。
• RPU 70:  RPU はその靭性、強度、耐熱性で知られており、消費者製品、自動車、産業などの複数の業界で使用できます。 

フェノールのような他の製品は、粒状製品として入手できます。

熱硬化性樹脂の利点

熱硬化性樹脂には幅広い利点があります。全体として、それらは強く、安定しており、耐薬品性があり、優れた電気特性を持っています。極端な温度でも簡単に反ったり、劣化したり、壊れたりすることはありません。 

熱硬化性樹脂はその強度と耐久性により、別の材料の構造特性を強化するためによく使用されます。市場で最も耐衝撃性の高い材料の中で、製品を変形から保護するためにシールするためによく使用されます。 

一般的な熱硬化性樹脂の用途

熱可塑性プラスチックは高機能および低機能のより多様な用途を提供しますが、熱硬化性樹脂はさまざまな業界で高性能製品を作成するために使用できます。 

熱硬化性樹脂は、キッチン家電や電子部品など、定期的に極端な温度にさらされるあらゆるものの構築に最適です。  

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熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の決定的な違いは、熱に対する反応の仕方にあります。熱可塑性プラスチックは、構造の完全性を失うことなく熱の存在下で成形および再成形できますが、熱硬化性樹脂は一度しか成形できません。この 2 つのうち、熱可塑性樹脂は強度と柔軟性が必要な多目的製品に適しており、熱硬化性樹脂はより優れた高性能製品を製造します。経験豊富な製造パートナーが、お客様のニーズに最適な材料を決定するお手伝いをいたします。 

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