多材料射出成形における材料の互換性:オーバーモールディングおよびツーショットプロセスに関する専門家によるガイダンス

2021 年 11 月 24 日に公開

元々は 2021 年 11 月 24 日に fastradius.com で公開されました

マルチマテリアル射出成形とは、2 つ以上の異なる材料を単一の一体化されたプラスチック部品に結合する射出成形プロセスを指します。最も一般的な 2 つの技術は、オーバーモールディングとツーショット (ダブルショット) モールディングです。

オーバーモールディングでは、まず選択した熱可塑性プラスチックから硬質基板を成形します。次に、その基板を別のオーバーモールド キャビティ内に配置し、溶融したオーバーモールド材料を射出して基板を包み込むかカバーします。冷却すると、2 つのポリマーが化学的または機械的に結合し、強度と耐久性が向上した部品が得られます。デュアルツールのセットアップにより工具コストは増加しますが、下流の組み立てが不要になるため、製品ライフサイクル全体で人件費と材料費を大幅に削減できます。

ツーショット射出成形では、1 つのツールで同様の結果が得られます。最初の材料が射出されて基板が形成されます。固化すると金型が開き、第 2 チャンバーが 180 度回転して基板を第 2 の材料と接触させます。次に 2 番目のポリマーが射出されて、最初の層に結合されます。金型の設計はより複雑で高価ですが、ツーショット成形はサイクル タイムが速く、大量生産に最適です。一方、オーバーモールディングの手動転写は少量生産に適しています。

化学的適合性に基づく材料適合性は、ポリマーが他のポリマーにさらされたときにどの程度安定性を保つかを表します。互換性のないペアは化学反応を起こし、ボイド、変色、さらには致命的な故障を引き起こす可能性があります。化学結合を形成できないポリマーの場合は、接合部の完全性を維持するために、確実な機械的固定または物理的インターロックを推奨します。

射出成形材料の選択に関する重要な考慮事項

2 つの樹脂間の不一致は、生産エリアでの残留臭気からバレルの爆発的な破損まで、あらゆる原因となる可能性があります。したがって、エンジニアは金型設計に着手する前に、樹脂の組み合わせを慎重に評価し、禁忌がないことを確認する必要があります。

一般的に互換性のないペアリングは次のとおりです。

• PVC または CPVC を使用したアセタール
• アセタール、PVC、または CPVC を含むアイオノマー
• アセタール、PVC、または CPVC を使用した TPV

複数の樹脂に同じバレルとスクリューを使用する場合は、互換性の有無にかかわらず、徹底的な分解と洗浄が不可欠です。非相溶性樹脂の微量残留物であっても反応を開始する可能性があります。

摩擦、接着、摩耗が複数材料の射出成形に与える影響

トライボロジー (移動する表面間の摩擦と摩耗の研究) は、スナップフィットまたは連動コンポーネントの設計において重要な役割を果たします。 HDPE やアセタールなど、低摩擦で耐摩耗性の高い材料を選択すると、引っ掛かりを防ぎ、部品の寿命を延ばすことができます。

エンジニアは、周囲にプラスチックを成形する際の摩耗を軽減するために、青銅や真鍮などの金属インサートを組み込むこともあります。確実な締結機能による機械的結合により、堅牢な接合が保証され、金属の低摩耗特性により長期的な劣化が軽減されます。

オーバーモールディングおよびツーショットプロセスによって化学的または機械的結合が形成される場合でも、特に熱可塑性エラストマー (TPE) では接着不良が発生する可能性があります。薄いオーバーレイ（1/16 インチ未満）は、冷却が速すぎて適切に接着できない可能性があり、長さと厚さの比率が不均衡であると、カールや層間剥離が発生する可能性があります。

エラストマーの種類に関係なく接着力を向上させるには、次の戦略を検討してください。

• 基板とオーバーレイの間の急激な移行を設計して、薄化を回避します。
• シャットオフを使用して、溶融した材料をしっかりと止め、カールや引き裂きの可能性を排除します。
• オーバーモールド中に空気が閉じ込められるのを防ぐために、ツール内の適切な通気を確保してください。
• より良好な接着を促進するために、インサートと基板を清潔に保ちます。
• インサートを予熱して接着強度を高めます。

SyBridge で射出成形金型の材料選択をマスター

複数材料の射出成形により、耐久性のある一体化された部品が得られますが、適切なポリマーの組み合わせを選択するには、化学、トライボロジー、設計の専門知識が必要です。 SyBridge のような経験豊富なパートナーは、材料の選択、設計の最適化、生産計画をガイドし、信頼性の高い接合部と高品質の部品を保証します。

オーバーモールディングまたはツーショット材料の互換性に関するご質問については、今すぐ SyBridge の設計者にお問い合わせください 。長年の経験により、当社は製品チームが次のプロジェクトに最適な材料を選択できるよう支援します。一緒に素晴らしいものを作りましょう。