これらは射出成形できますか？ PTFE、PVC、ゴム、シリコン、ポリプロピレン、ポリラトン酸、およびポリエチレンテレフタレート

導入

射出成形は製造プロセスであり、溶融物質が高圧下でカビの空洞に注入され、冷却して希望の形状に固化することができます。このレポートは、7つの一般的な産業材料の射出成形の実現可能性と特定の考慮事項を包括的に分析することを目的としています：ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、ポリ塩化ビニル（PVC）、ゴム、シリコン、ポリプロピレン（PP）、ポリラクチンテレフタレート（PET）。射出成形の適合性は、主に材料のユニークな物理的および化学的特性に依存し、必要な処理条件と達成可能な部分特性を決定します。

概要：

PTFE射出成形

PTFEは、優れた耐薬品性、低摩擦、熱安定性で知られている高性能ポリマーです。そのユニークな分子構造により、約327°C（621°F）の高い融点が得られます。しかし、その融点の上でさえ、PTFEは他の熱可塑性科学ほど簡単に流れることはありませんが、ゴム製のエラストマーになり、そのアモルファス状態で非常にせん断感受性があり、骨折を溶かしやすくなります。 PTFEはまた、非常に高い溶融粘度を持ち、流れないゲルと同様に、溶融状態で元の形状を維持することができます。さらに、PTFEには焦げ付き表面があります。

溶融粘度が高く、非繁殖性があるため、従来の射出成形方法はPTFEには適していません。 PTFEは溶融状態で典型的な熱可塑性形成症とは非常に異なって動作します。これにより、温度が上昇すると粘度が低下し、注射が容易になります。対照的に、PTFEの高い粘度とゲル様状態は、圧力だけでは従来の機器の複雑なカビの空洞に流れるのに十分ではないことを意味します。 PTFEには、熱膨張速度が高く、熱伝導率が低いため、成形プロセス中に適切に制御されないと2〜5％の収縮とパーツの歪みが発生する可能性があります。さらに、PTFEは非常に高い噴射圧力（10,000 psiを超える）を必要とし、表面エネルギーが高いために拒否している間、慎重な取り扱いと特殊な金型設計が必要です。また、PTFE部品は、アニーリングや機械加工などの追加の処理が必要になることがよくあり、PTFEのカビ材料の高い反応性は、頻繁にメンテナンスまたは専用機器の交換が必要になる可能性があります。

これらの課題にもかかわらず、PTFEはいくつかの特殊な技術を使用して成形できます。プレスモールディングは現在、最も広く使用されているPTFEモールディングプロセスです。この方法では、PTFEパウダーを型に均一に充填し、室温で10〜100 MPaの圧力で圧縮することが含まれます。次に、圧縮材料を360°Cから380°C（680°F〜716°F）の温度で焼結し、粒子を結合します。さまざまなニーズに応じて、プレスモールディングは、通常のプレスモールディング、自動プレスモールディング、および等張りのプレスに分けることができます。 **プッシュモールディング（貼り付けの押し出し）**は別の方法であり、20〜30メッシュのスクリーニング樹脂を有機添加剤と混合し、ビレットに押し込んでからプッシュプレスに押し出され、最終的に乾燥して焼けます。スクリュー押出は、ネジが主に運搬とプッシュの役割を果たし、Die Headを通してPTFEパウダーを焼いて冷却する特別な押出機設計を使用します。アイソスタティックプレスとは、カビと弾性型の間にPTFE粉末を満たし、液体圧力ですべての方向から粉末を押して、複雑な形状の製品に適したものにすることです。 KingStar Moldは、PTFE射出成形を実行できると主張していることは注目に値しますが、これには微粉末や粒状PTFEの使用など、特殊な機器と技術が必要であり、注入前の圧縮成形またはプランジャーの押し出しが含まれる可能性があることを強調します。これは、従来の射出成形プロセスを使用してPTFEを直接処理することには固有の困難があるが、注入前処理または特別に処方されたPTFE材料などの改善された方法を通じて、ある程度の「射出成形」が達成される可能性があることを示しています。

PTFE成形部品は、優れた耐薬品性、低摩擦、シール、ガスケット、電気断熱などの熱安定性を必要とする用途で広く使用されています。その優れた耐薬品性に​​より、PTFEは化学産業でも広く使用されています。その高温の安定性は、航空宇宙および自動車部門の極端な条件下で耐久性を必要とする部分で不可欠です。 PTFEの低摩擦により、滑らかな動きやベアリング、シール、ガスケットなどの最小限の摩耗が必要な部品に最適です。その生体適合性により、PTFEは医療用途にも適しています。

ポリ塩化ビニル（PVC）射出成形

ポリ塩化ビニル（PVC）は、射出成形プロセスを通じてさまざまな部品を生成できる汎用性の高い熱可塑性塑性です。 PVCは非酸素視点であり、良好な耐薬品性を持っています。ハードPVCとソフトPVCに分けることができ、ソフトPVCは可塑剤を添加することでより柔軟になります。 PVCは通常、粒状または粉末の形で供給され、処理する前に溶かす必要があります。射出成形プロセスでは、溶融PVCを高圧下でカビの空洞に注入し、それを冷却して希望の形状に固めます。典型的な溶融温度は160〜190°Cの範囲であり、200°Cを超えてはなりません。カビの温度は通常、20〜70°Cに維持されます。注射圧力は90MPaを超えている必要があり、保持圧力は通常60〜80MPaです。表面の欠陥を避けるために、通常、中程度の噴射速度が使用されます。 PVCは0.2％から0.6％の収縮が比較的低いですが、冷却中の不均一な収縮は反りを引き起こす可能性があります。パーツの滑らかな断片を確保するために、PVCパーツ設計では0.5％〜1％のドラフト角度が推奨されます。

PVC射出成形には、高い費用対効果を含むいくつかの利点があります。他の特殊プラスチックやポリマーブレンドと比較して、PVCは価格が低い一般的な射出成形材料です。それは多くの酸、塩基、塩、脂肪、アルコールに対する良好な耐薬品性を持ち、良好な電気絶縁体です。 PVCはまた、難燃性で耐水性であり、耐久性があり、色やリサイクルが簡単です。ただし、PVCにはいくつかの欠点もあります。熱安定性が低く、60°Cを超えると劣化し始め、塩酸（HCl）などの過熱すると有害な副産物に分解されますが、これは非常に腐食します。 PVCはまた、熱歪み温度が比較的低く、82°Cを超える荷重下で変形し、より高い温度で強度を失います。さらに、PVCは酸化酸にさらされると摩耗する場合があります。

PVC射出成形は、パイプ、継手、ハウジングの生産など、さまざまな分野で広く使用されています。その他の一般的なアプリケーションには、アダプター、RV部品、コンピューターハウジングとコンポーネント、および建設フィールドのドア、窓、および機械ハウジング（剛性PVC）が含まれます。ソフトPVCは、主に医療カテーテル、自動車インテリア、庭のホースを作るために使用されます。自動車業界では、PVC射出成形を使用して、ダッシュボード、インテリアパネル、シーリングストリップなどの部品を作成します。コンテナや家具の部品などの多くの家庭用品（人体と直接接触する眼鏡や洗面台を除く）は、PVC射出成形を使用して作ることもできます。 PVCは、電子分野、医療、および産業分野でも広く使用されています。その他のアプリケーションには、おもちゃ、ホース、装飾ディスプレイ、ラベルが含まれます。

ゴム製の射出成形

ゴム製の射出成形は、染色ゴムが金属型の空洞に注入され、熱と圧力の下で加硫（硬化）されて使用可能な製品を形成するプロセスです。この方法は、天然ゴムと合成ゴムの両方に適用できます。一般的なゴム製の射出成形プロセスでは、射出ゴムを射出成形機に供給し、それを加熱してゲル状態に液化し、ランナーとゲートを通してカビの空洞に注入し、高圧と温度でそれを硫化してポリマーチェーンを架橋し、最終的に型から冷却して排出します。

射出成形は、圧縮モールディングや伝達成形などの従来のゴム製モールディング方法よりもいくつかの重要な利点があります。より高い精度とタイトな許容範囲で製品を生産することができ、より複雑で繊細な幾何学の設計を可能にします。射出成形の生産サイクルは一般的に短く、多くの場合、材料の廃棄物とフラッシュが減少するため、事前延長は必要ありません。さらに、射出成形は、より広い範囲のゴム硬度（海岸の硬度）に対応し、材料の流れとカビの詰め物をよりよく実現できます。また、このプロセスには自動化の可能性があり、人件費を削減し、より良い表面仕上げを達成できます。速度と精度のため、射出成形は、ゴム部品の大量生産と、覆われた部品（ゴムから金属への結合）を生成する能力に適しています。

射出成形に適したさまざまな天然および合成ゴムがあります。天然ゴムは、張力と摩擦の良好な特性だけでなく、高い引張強度を持っています。ただし、粘度が高く、温度に対する感度があるため、天然ゴムの射出成形には特定の技術が必要です。さまざまなタイプの合成ゴムがあり、それぞれが異なる用途に適したユニークな特性を備えています。ニトリルゴム（NBR）は、油、溶媒、水、摩耗に対する優れた耐性を持っています。エチレンプロピレンジエンモノマーゴム（EPDM）は、光、オゾン、熱に対する耐性を高め、屋外用途に最適です。ネオプレンは広く使用されており、火、天候、温度、耐摩耗性があります。シリコンゴムは、優れた耐熱性、高温および低温の柔軟性、および生体適合性を備えています（これについては、シリコンセクションで詳しく説明します）。フルオロシリコンゴムは、燃料、化学物質、油に優れた耐性を持っています。熱可塑性エラストマー（TPES）は、プラスチックとゴムの特性を組み合わせて、加熱すると簡単に流れ、TPR、TPU、TPVを含むリサイクルできます。水素化ニトリルゴム（HNBR）は、石油ベースのオイルに対して高い耐性を持ち、自動車分野で広く使用されています。ブチルゴムは、ガスと水分の透過性が低く、真空および高圧ガスシステムに適しています。スチレンブタジエンゴム（SBR）は、耐摩耗性が良好な一般的な合成ゴムです。イソプレンゴムは、色が重要な場合に最適な選択です。 FluorOrubber（Viton/FKM）は優れた熱と耐薬品性を持ち、極端な環境に適しています。

ゴム製の射出成形は、シール、ガスケット、Oリング、ゴムプラグ、パイプの製造など、さまざまな業界で広く使用されています。自動車産業では、トランスミッション、エンジン部品、バルブ、押し出し、楽器パネル、インテリアパネル、シールを生産するために使用されます。防衛産業は、ゴム製の射出成形を使用して、武器部品、衝撃および騒音の低減部品、シールを製造しています。大量輸送では、ブレーキ、ステアリングシステム、チューブ、ワイヤー断熱材、およびエンジン部品に使用されます。ゴム製の射出成形は、家庭用品、電気部品、建物のコンポーネント（衝撃吸収装置やシーリングガスケットなど）、医療機器、キッチン用品やツールでのゴム製ハンドルを作成するためにも使用されます。食品加工と製造では、天然ゴムが生産ラインに衝撃吸収体を生産するためによく使用されます。耐摩耗性のため、天然ゴムは鉄道および防衛産業でも一般的に使用されており、核認証を受けています。耐摩耗性は、輸送業界のスピードバンプにも適しています。

シリコン射出成形

シリコン射出成形は、主に2つのタイプに分かれています：液体シリコンゴム（LSR）射出成形と高粘度ゴム（HCR、固体シリコンゴムとも呼ばれる）射出成形。 LSRは、冷却されたバレルと加熱型を必要とする低粘度プラチナ硬化シリコンゴムです。これは、注入前にAとB成分が混合される2成分システムです。 HCRは粘度が高く、通常は過酸化物硬化され、加熱されたバレルとカビが必要であり、治療時間が長くなります。 HCRは、事前に混合された化合物として、または混合する必要があるベースコンポーネントとして提供されます。

LSR射出成形プロセスでは、2つの液体成分（ベースシリコンと触媒）を一緒に測定し（顔料が頻繁に追加されます）、冷却噴射樽に供給されます。混合物を加熱型（通常は150〜200°Cまたは275-390°F）に注入し、そこで急速な硫化が発生します。 LSR生産サイクル時間は非常に短く、通常は30秒から2分です。このプロセスは通常、自動化され、最小限のフラッシュ（「Flashless」テクノロジー）を生成し、多くの場合、自動型式システムを使用します。対照的に、HCR射出成形プロセスでは、固体シリコンゴム（ブロック、ストリップ、または混合物内）を加熱噴射樽に供給することが含まれます。これは、加熱型（150-200°Cまたは302-392°F）にルカ化のために注入されます。 HCRは、LSRよりも長い硬化サイクルを持っています。多くの場合、手動の荷重と折り畳みが必要であり、フラッシュする傾向があり、トリミングが必要です。 LSR射出成形には、高精度、複雑な設計の製造能力、大量生産、一貫した品質、迅速な生産サイクル、低材料廃棄物、生体適合性、良好な熱と化学耐性、自己接着グレードなど、多くの利点があります。その短所は、より高い初期ツールと特殊な機器コスト、および専門知識の必要性です。 HCR射出成形は、耐久性と靭性を必要とする特定のアプリケーションで利点があり、LSR射出成形ツールよりも機器コストが低く、添加物と混合してユニークな仕様を満たし、大規模な成形製品に適しています。ただし、HCRの粘度が高く、処理が困難であり、多くの場合、小さなバッチ生産のための労働集約的な移動成形と圧縮成形方法を必要とし、LSRよりも遅い硬化サイクルを持ち、廃棄物の材料を廃棄し、過酸化物の副産物を除去するために治療を必要とすることが多く、手動操作と追加の工具装置が必要です。 LSRは、医療機器（アザラシ、ダイアフラム、コネクタ、乳首、カテーテル、バルブ）、自動車部品（アザラシ、ガスケット、電気コネクタ）、消費者製品（キッチン製品、エレクトロニクス）、工業部品（アザラシ、ガスケット、ガスケット、Oリング）、ウェアラブル（塗装、薬物監視、薬物監視、薬物監視、薬物監視、薬物監視、薬物監視、薬用監視、薬用監視、薬物監視、薬物監視、薬物監視など）など、高精度と品質を必要とする製品で一般的に使用されています。 HCRは、通常、圧縮成形と押出チューブに使用されます。医療機器メーカーは、HCRを使用して、埋め込み可能なシャント、ペースメーカーの鉛鞘、ポンプダイアフラム、カテーテルを作ります。

ポリプロピレン（PP）射出成形

ポリプロピレン（PP）は、重合プロピレンモノマーによって作られた熱可塑性ポリマーです。 PP射出成形プロセスでは、PP（通常は232-260°Cまたは450-500°Fの間で融解しますが、220-280°Cまたは428-536°Fの範囲）の範囲（20-80°Cまたは68-176°F、50°Cまたは122°Fの温度）に注入することができます。 PPの低溶融粘度により、型にスムーズに流れることができます。その後、冷却され、固化し、排出されます。

PPには、低コストと可用性、高い曲げ強度と耐衝撃性、酸と塩基に対する良好な化学耐性、摩擦摩擦係数（滑らかな電気表面）、優れた電気断熱性、耐水性吸収、耐疲労耐性、疲労耐性、ヒンジを作るのに適した、簡単な色など、射出成形に適したいくつかの重要な特性があります。 PP射出成形は費用対効果が高く、大量生産、多用途、食品安全（BPAフリー）、リサイクル可能です。ただし、PPには、紫外線分解や酸化に対する感受性、高温膨張係数、高温のアプリケーションでの使用を制限し、接着不良、他の材料への結合や結合が困難です（溶接が必要）、塩素化溶液に対する耐性の不十分な耐性、アロマティック型炭化水素、羽ばたき、羽ばたき、羽ばたき、炎症、炎の耐性など、いくつかの欠点もあります。比較的高い収縮（1.8-2.5％）。

PP射出成形は、フードパッケージや容器（ヨーグルトやバター容器など）、自動車産業（インテリアトリム、グローブボックスドア、ミラーハウジング）、ヒンジ（ケチャップの蓋、テイクアウトコンテナ）、医療機器、テキスタイル素材、子供のおもちゃ、電子製品、パネル、パネル、居住用電源装置、居住者の装備で広く使用されています。 （冷蔵庫、ブレンダー、ヘアドライヤー、芝刈り機）、パイプ（産業および国内）、および家具、ロープ、テープ、カーペット、キャンプ用品、ひも、室内装飾品。 PP射出成形の典型的なプロセス条件には、溶融温度220-280°C（428-536°F）、カビ20-80°C（68-176°F）、50°C（122°F）推奨（より高いカビの温度が結晶性に増加する）、180 mpaまでの注射速度を避けることは、速度を避けます。温度、冷却温度は約54°C（129°F）で、排出中の変形を防ぎ、収縮率1〜3％、つまり1.8-2.5％（フィラーを追加することで収縮を減らすことができます）。

PP射出成形の金型設計では、以下の要因を考慮する必要があります。フルサークルランナーとゲートが推奨されます（コールドランナーの直径4〜7 mm）、あらゆる種類のゲートを使用できます。ピンポイントゲートの直径は通常、1〜1.5 mm（0.7 mmまで）であり、サイドゲートは壁の厚さの少なくとも半分の深さ、壁の厚さの2倍です。ホットランナーの金型は直接使用できます。コールドウェルは、ランナーの分岐点で設計する必要があり、ゲートの位置は重要であり、理想的には垂直コアの前にあります。

ポリラトン酸（PLA）射出成形

ポリラクチン酸（PLA）は、コーンスターチやサトウキビなどの再生可能な資源に由来する生分解性熱可塑性ポリエステルです。 PLAは、成形条件を調整することにより、アモルファスまたは結晶型で射出成形できます。 PLAは吸湿性があるため、成形前に慎重に乾燥させる必要があります（湿気は分解を引き起こします）。水分含有量は0.025％未満であることをお勧めします。乾燥条件は、80°Cで2〜3時間、-40°Cの露点で空気、または真空下で80°Cで2〜3時間です。 PLAは一般に、通常150〜160°C（302-320°F）の間で、他の一般的に使用される射出成形プラスチックよりも溶融温度が低くなりますが、推奨範囲は180〜220°C（356-428°F）です。カビの温度は結晶化度に影響します。アモルファスPLAには24°C（75°F）を下回るカビの温度が必要ですが、結晶PLAは82°C（180°F）、好ましくは105°C（220°F）を超えるカビの温度が必要です。結晶の形態は耐熱性を改善します。 PLAは一般に、結晶化速度が遅いため、より長い冷却時間が必要です。 PLAの高い粘度には、より高い注入圧力が必要です。 PLAの主な機能には、生分解性と環境への親しみやすさ、食品安全性（特定のグレード）（一般にすべての食品包装アプリケーションの安全（GRA）と見なされる米国FDA）、優れた機械的および物理化学的特性、光沢と滑らかな表面、簡単な成形、リサイクル性が含まれます。ただし、PLAの耐熱性は他のプラスチックよりも低く（アモルファスPLAは55°Cを超えて柔らかくなり始めます）、結晶化は155°Cの融点までの耐熱性を改善する可能性があります。 PLAの強度は比較的低く、機械加工が難しく、脆くなる場合があります。

PLA射出成形に推奨される加工条件には、溶融温度180〜220°C（356-428°F）と、結晶PLAで82°Cを超えて約82°C（180°F）から約105°C（220°F）で24°C（75°F）未満のカビの温度が含まれます。 PLAは、成形前に0.025％未満の水分含有量まで乾燥する必要があります。通常、10〜30％の背圧が使用されます。通常、冷却時間は、結晶化が遅いため長くなります。

PLA射出成形用の金型設計には、材料の劣化を防ぐために、低せん断、デッドアングルのないホットランナーシステムが必要です。 PLAの粘度が高いため、良好な通気が重要です。最小限の通気から開始し、必要に応じて徐々に増加することをお勧めします。バレルの長さはショットサイズの少なくとも3〜5倍でなければならず、ネジのアスペクト比は少なくとも20：1でなければなりません。

PLA射出成形の一般的な用途には、食品包装（容器、ファーストフードボックス）、使い捨て食器、非織り（産業、医療、衛生、屋外、テントファブリック、床マット、床縫合）、外科的縫合糸（吸収性）、使い捨て輸送デバイス、取り外し可能な外科用縫合材、薬物維持リリースパッケージ材料、衛生用品、衛生用材料などがあります。

ポリエチレンテレフタレート（PET）射出成形

ポリエチレンテレフタレート（PET）は、射出成形で処理できる熱可塑性ポリエステルです。ペットの融点は高く、強化されていないペットの融点は265-280°C（509-536°F）、ガラス繊維強化ペットの融点は275-290°C（527-554°F）です。射出型の温度は通常、80〜120°C（176-248°F）です。ペットは水分に非常に敏感であり、生産前に完全に乾燥させる必要があります。湿度を0.02％未満に保つために、120-165°Cで4時間乾燥させることをお勧めします。 PETは融解後の安定時間が短く、融解温度が高くなるため、可塑化中の多段階温度制御と自己抑制の熱生成が少ない噴射システムが必要です。通常、ホットランナーの金型は、ペットのプリフォームの成形に使用されます。注射中の早期凝固を防ぐためには、多くの場合、迅速な噴射速度が必要です。

PETの主な特性には、高強度と耐久性、軽量、高光沢表面、湿気、溶媒に対する抵抗性、良好な寸法の安定性、耐衝撃性、良好な電気断熱特性、リサイクル可能（樹脂識別コード「1」）、食物安全性材料として指定された（特に酸性グレードグレードグレードグレードグレード）。

PET射出成形のプロセスの考慮事項には、分子量の分解と脆性の変色された製品を防ぐための徹底的な乾燥の重要性が含まれます。溶融温度は正確に制御する必要があります（非強化型の場合は270-295°C、ガラス繊維強化タイプの場合は290-315°C）。金型の設計では、熱シールド（厚さ約12 mm）のホットランナーを使用する必要があります。局所的な過熱や亀裂を避けるために、金型（通気深さは0.03 mmを超えない）で適切な通気が必要です。ゲートは、過度の流れ抵抗と迅速な冷却を避けるために、ペット製品の厚い部分に開く必要があります。ゲートの方向は、融解の流れに影響します。摩耗を減らすために腰の圧力をお勧めします。高温でのPETの滞留時間は、分子量の分解を防ぐために最小限に抑える必要があります。

ペットの射出成形の一般的な用途には、飲み物容器（ソフトドリンク、水、ジュース）、フードパッケージ（サラダドレッシング、ピーナッツバター、食用油）、健康と美容製品容器（マウスウォッシュ、シャンプー、液体ハンドソープ）、テイクアウト食品コンテナ、準備された食品トレイ、電子機器、電化製品（モーターハウジング、電気コネクタ、エフレクター、エフレクター、マイクロエイブエンテーブ、マイクロエイブオブエンベーブのインターンライト）が含まれます。構造部品）、電子機器のプラスチック部品、電気カプセル化または断熱材、電気コネクタ、家電製品、ボトル、および化粧品包装用の剛性ボトル。