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更新日 09.25, 公開日 09.25
射出成形部品に適したプラスチック材料の選び方
射出成形部品に適したプラスチック材料の選び方
適切なプラスチック材料の選択は、カスタムプラスチック部品を開発する際の最も重要な決定の一つです。材料の選択は、強度、耐久性、耐熱性、耐薬品性、外観、寸法安定性、製造性、および全体的なコストに影響を与えます。
すべての用途に適した単一のプラスチック材料は存在しません。適切な選択は、製品の機能、使用環境、設計要件、製造プロセス、および目標コストによって異なります。
Akinotekでは、材料の選択は製品設計、DFM、金型開発、射出成形、および最終用途の要件とともに検討されます。
1. 部品の用途を理解する
最初のステップは、プラスチック部品がどのように使用されるかを理解することです。
次のような質問を検討してください：
- 部品は機械的荷重を支えますか？
- 衝撃や振動を受けますか？
- どのような温度で動作しますか？
- 薬品、油、または洗浄剤に接触しますか？
- 日光や屋外環境にさらされますか？
- 柔軟または剛性が必要ですか？
- 電気絶縁が必要ですか？
- 外観は重要ですか？
例えば、装飾的な電子機器の筐体は外観と寸法安定性を優先するかもしれませんが、自動車部品はより高い耐熱性と機械的強度を必要とするかもしれません。
2. 機械的要件を検討する
異なるプラスチックは、強度、剛性、耐衝撃性、硬度、柔軟性の異なる組み合わせを提供します。
一般的な材料オプションには以下が含まれます：
ABS
ABSは、筐体、カバー、家電製品、その他強度、耐衝撃性、外観、コストのバランスが求められる製品に広く使用されています。
PC
ポリカーボネートは高い耐衝撃性と優れた寸法安定性を提供します。保護カバー、透明部品、電子機器の筐体、より高い靭性が求められる製品によく検討されます。
PP
ポリプロピレンは軽量で、優れた耐薬品性と疲労性能を提供します。容器、内装部品、家庭用品、リビングヒンジによく使用されます。
PA / ナイロン
ナイロンは優れた機械的強度と耐摩耗性を提供します。ギア、構造部品、機械部品、その他エンジニアリング性能が求められる用途に使用できます。
POM
POMはアセタールとも呼ばれ、優れた寸法安定性、低摩擦、耐摩耗性を提供します。ギア、ブッシング、スライド、精密機械部品によく使用されます。
TPE
TPEはゴムのような特性を提供できる柔軟な材料ファミリーです。グリップ、シール、ソフトタッチ部品、オーバーモールド部品によく使用されます。
3. 温度要件を確認する
使用温度ももう一つの重要な検討事項です。
熱源の近くで使用されるプラスチック部品は、標準的な消費者製品よりも高い耐熱性を持つ材料が必要になる場合があります。温度変化は寸法安定性や機械的性能にも影響を与える可能性があります。
材料を選択する際には、連続使用温度と短期間の温度曝露の両方を考慮してください。
電子製品、自動車部品、家電製品、産業機器の場合、この要素は設計の初期段階で評価する必要があります。
4. 耐薬品性と耐環境性を考慮する
プラスチック部品は以下のものと接触する可能性があります：
- オイルおよび潤滑剤
- 洗浄薬品
- 洗剤
- 水および湿気
- 溶剤
- 屋外の気象条件
実験室環境で良好な性能を発揮する材料が、特定の薬品や環境条件に適しているとは限りません。
したがって、薬品や湿気に曝される製品では、設計を確定する前に材料の適合性を評価する必要があります。
5. 外観と表面仕上げ
目に見えるプラスチック部品では、材料の選択が最終的な外観にも影響します。
求められる外観には以下が含まれる場合があります：
- 光沢のある表面
- マットな質感
- 透明または半透明の外観
- カスタムカラー
- 塗装表面
- メッキ表面
- ソフトタッチ仕上げ
- 金型テクスチャ
例えば、ABSは魅力的な成形表面が求められる製品によく選ばれ、さまざまな後加工オプションにも対応できます。
材料は、金型表面仕上げ、テクスチャ、肉厚、ゲート位置、射出成形プロセスと併せて検討する必要があります。
6. 成形性と部品設計を検討する
材料が機能要件を満たしていても、射出成形を成功させるために設計調整が必要になる場合があります。
材料選定は以下に影響を与える可能性があります：
- 収縮
- 反り
- 流動挙動
- 冷却要件
- 肉厚
- リブ設計
- 抜き勾配
- ゲート設計
- 金型構造
これが、材料選定を孤立した購買決定として扱うべきではない理由です。
DFMレビューは、金型製作が始まる前に潜在的な製造上の問題を特定することができます。
7. 性能とコストのバランス
高性能エンジニアリングプラスチックが常に必要なわけではありません。
標準材料がすでに製品要件を満たしているのに高価な材料を使用すると、意味のある利点を提供することなく、部品の総コストを増加させる可能性があります。
一方で、実際の使用環境に耐えられない低コストの材料を選択すると、早期故障や後々のより高いコストにつながる可能性があります。
実用的な材料選定プロセスでは、以下をバランスさせる必要があります：
性能 + 製造性 + 入手性 + 外観 + コスト
プラスチック材料選定ガイド
材料 | 主な特性 | 一般的な用途 |
ABS | 優れた耐衝撃性、外観、コストバランス | 電子機器の筐体、家電、カバー |
PC | 高い耐衝撃性、靭性 | 保護カバー、電子機器、透明部品 |
PP | 軽量、耐薬品性、耐疲労性 | 容器、家電製品、自動車部品 |
PA/ナイロン | 強度、耐摩耗性 | 歯車、機械部品、構造部品 |
POM | 低摩擦、耐摩耗性、寸法安定性 | 歯車、ブッシング、精密部品 |
TPE | 柔軟、ゴムのような感触 | シール、グリップ、ソフトタッチ部品 |
材料選定は金型製作の前に開始すべき
金型設計がすでに確定した後にプラスチック材料を選定すると、不必要な設計変更が発生する可能性があります。
理想的には、材料選定は製品開発およびDFM段階で検討されるべきです。エンジニアリングチームは、金型設計が確定する前に、用途、部品形状、予想生産量、外観、材料特性、成形要件を評価することができます。
Akinotekでは、製品設計とDFMから金型開発、射出成形、組立、量産までお客様をサポートしています。これにより、材料選定を製造プロセス全体の一部として検討することができます。
Akinotekのカスタムプラスチック部品と材料選定
新しいプラスチック製品を開発している場合、射出成形金型製造に進む前に適切な材料を選定することが重要なステップです。
Akinotekは、お客様のCADファイル、図面、アプリケーション要件、材料の希望、表面仕上げ、生産数量、目標コストを評価し、適切な製造アプローチを決定するお手伝いをします。
製品図面または3D CADファイルをお送りいただければ、当社のエンジニアリングチームがプロジェクトを検討し、プラスチック材料の選定、DFM、金型、射出成形生産に関する推奨事項を提供できます。
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