カスタム射出成形で使用できる材料は何ですか？
射出成形材料の選択方法
カスタム射出成形でプラスチック部品を製造する際、適切な材料を選択することは極めて重要です。部品の機能と最終用途に応じて、強度、剛性、耐衝撃性などの機械的要件を満たす必要があります。運転条件に基づき、荷重たわみ温度や化学的適合性などの熱的特性も評価する必要があります。表面仕上げや着色能力などの外観品質も必要となる場合があります。また、材料は流動特性、収縮、反り傾向に関する製造プロセスの要件も満たさなければなりません。食品用途や医療用途の部品には、FDA 準拠の樹脂が不可欠です。生産量も考慮すべきであり、大量生産ではコスト抑制のためにより経済的な樹脂が必要となる場合があります。
同時に、異なる工程に応じて適切な射出成形材料を選択する必要があります。例えば、MIM 金属粉末は金属射出成形に適しており、先進セラミック材料はセラミック射出成形工程に適しており、プラスチックおよび弾性材料はプラスチック射出成形工程に適しています。
MIM 材料分類
MIM（金属射出成形）は、プラスチック射出成形と従来の粉末冶金の両方の利点を組み合わせ、高精度で複雑な金属部品を生産する製造工程です。MIM 工程では、金属粉末とバインダー材料を混合して原料（フィードストック）を形成し、それを所望の形状に射出成形します。得られた「グリーン」部品はその後、脱バインダーおよび焼結され、高密度かつ高強度の最終部品となります。
MIM 工程で使用できる材料には多種多様があり、以下が含まれます：
ステンレス鋼：これは MIM で最も一般的に使用される材料の一つです。優れた耐食性を提供し、医療機器から自動車部品まで様々な用途に使用できます。
低合金鋼：これらの材料は強度と柔軟性のバランスが良く、高応力用途に適しています。
工具鋼：これらの材料は、切削工具や金型など、高い硬度と耐摩耗性を必要とする部品の製造に使用されます。
チタン：この材料は軽量で優れた耐食性を持ち、医療用インプラントや航空宇宙用途で人気のある選択肢です。
銅：この材料は優れた電気伝導性と熱伝導性のために使用され、電気・電子部品に適しています。
MIM 用の材料を選択する際は、コスト、強度、耐食性、被削性などの要素を考慮する必要があります。一般的に、ステンレス鋼と低合金鋼は MIM において最も費用対効果の高い材料であり、チタンと工具鋼はより高価です。銅も比較的高価ですが、その独自の特性により特定の用途に不可欠です。
MIM 材料シート
材料番号 | 特性 | 用途 | |
|---|---|---|---|
ステンレス鋼 | 17-4 PH | 高強度、優れた耐食性、良好な延性と靭性 | 航空宇宙、医療機器、銃器、スポーツ用品 |
316L | 優れた耐食性、良好な強度と延性 | 医療用インプラント、化学処理装置、海洋部品 | |
420 | 高硬度と耐摩耗性、中程度の耐食性 | 切削工具、手術器具、銃器 | |
440C | 高硬度と耐摩耗性、良好な耐食性 | 切削工具、ベアリング、手術器具 | |
430 | 良好な耐食性、中程度の強度と延性 | 調理器具、自動車トリム、電子部品 | |
低合金鋼 | ASTM F-0005 | 高強度、優れた耐摩耗性、良好な耐食性 | 医療および歯科用器具、時計ケース |
ASTM F-0008 | 高強度、良好な延性、良好な耐食性 | 航空宇宙、自動車、医療部品 | |
ASTM F-0009 | 高強度、良好な延性、良好な耐食性 | 銃器部品、電子機器、自動車部品 | |
ASTM F-0010 | 高強度、良好な延性、良好な耐食性 | 航空宇宙部品、自動車部品、医療機器 | |
ASTM F-0040 | 高強度、優れた耐摩耗性、良好な耐食性 | 切削工具、金属射出成形部品 | |
ASTM F-0002 | 高強度、良好な延性、良好な耐食性 | 電子および電気部品、自動車部品 | |
ASTM F-0003 | 高強度、良好な延性、良好な耐食性 | 銃器部品、自動車部品、医療機器 | |
ASTM F-0004 | 高強度、良好な延性、良好な耐食性 | 航空宇宙部品、医療機器 | |
ASTM F-0006 | 高強度、良好な延性、良好な耐食性 | 自動車部品、電子部品 | |
ASTM F-0007 | 高強度、良好な延性、良好な耐食性 | 航空宇宙部品、自動車部品、医療機器 | |
工具鋼 | M2 | 高硬度と耐摩耗性、良好な靭性と被削性。 | 切削工具、冷間加工工具、パンチ、ダイス。 |
D2 | 高耐摩耗性と圧縮強度、良好な靭性。 | パンチ、ダイス、ブランキングおよび成形工具、シャーブレード。 | |
A2 | 高靭性と良好な寸法安定性、優れた耐摩耗性。 | 冷間加工工具、パンチ、ダイス、シャーブレード。 | |
S7 | 高耐衝撃性、良好な靭性と耐摩耗性。 | 衝撃工具、ダイス、成形工具。 | |
H13 | 高靭性と硬度、良好な耐熱性と耐摩耗性。 | 熱間加工工具、ダイカストダイス、押出ダイス。 | |
P20 | 良好な被削性、優れた研磨性、良好な靭性と耐摩耗性。 | 射出金型、ブローモールド、押出ダイス。 | |
420 | 良好な耐食性、高硬度と耐摩耗性。 | 手術器具、切削工具、金型。 | |
440C | 高硬度、良好な耐食性と耐摩耗性、優れた刃持ち。 | ナイフの刃、ベアリング、手術器具。 | |
タングステン合金 | W-Ni-Fe | 高密度、優れた放射線遮蔽性、良好な機械的特性。 | 医療機器、航空宇宙および防衛、原子力産業。 |
W-Ni-Cu | 高密度、優れた耐摩耗性、良好な機械的特性。 | バランスウェイト、振動減衰、ボーリングバー。 | |
W-Cu | 高熱伝導率、優れた電気伝導率、良好な耐摩耗性。 | 電極、ヒートシンク、電気接点。 | |
W-Ni-Cu-Fe | 高密度、優れた被削性、良好な機械的特性。 | 航空宇宙および防衛、医療機器、放射線遮蔽。 | |
W-Ni-Cu-Mn | 高密度、優れた被削性、良好な機械的特性。 | 航空宇宙および防衛、医療機器、放射線遮蔽。 | |
コバルト合金 | Co-Cr-Mo | 高強度、優れた耐食性と耐摩耗性、生体適合性。 | 医療用インプラント、航空宇宙および防衛、産業機器。 |
Co-Cr-W | 高強度、優れた耐食性と耐摩耗性、良好な被削性。 | タービンブレード、高温部部品、医療用インプラント。 | |
Co-Cr-Mn | 高強度、優れた耐食性と耐摩耗性、良好な生体適合性。 | 医療用インプラント、航空宇宙および防衛、産業機器。 | |
Co-Ni-Cr | 高強度、良好な耐食性と耐摩耗性、良好な被削性。 | 航空宇宙および防衛、産業機器、海洋用途。 | |
Co-W | 高強度、優れた耐摩耗性、良好な被削性。 | 切削工具、耐摩耗部品、航空宇宙および防衛。 | |
チタン合金 | Ti-6Al-4V | 高い強度重量比、優れた耐食性、生体適合性。 | 航空宇宙および防衛、医療用インプラント、スポーツ用品。 |
Ti-6Al-7Nb | 良好な強度と生体適合性、低い弾性率。 | 医療用インプラント、歯科用インプラント、手術器具。 | |
Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo | 高強度、優れた耐食性、良好なクリープ抵抗性。 | 航空宇宙および防衛、海洋用途、スポーツ用品。 | |
Ti-5Al-2.5Sn | 良好な強度、良好な耐食性、優れた成形性。 | 航空宇宙および防衛、医療用インプラント、スポーツ用品。 | |
Ti-6Al-2Sn-4V-2Mo | 高強度、優れた耐食性、良好な疲労抵抗性。 | 航空宇宙および防衛、海洋用途、スポーツ用品。 | |
銅合金 | Cu-10Sn | 高強度、良好な耐摩耗性、優れた被削性。 | 電気コネクタ、電子部品、スイッチ。 |
Cu-8Ni-4Si | 良好な強度と耐食性、優れた熱伝導率。 | 電気接点、ヒートシンク、電子部品。 | |
Cu-Ni-Sn | 良好な強度と耐食性、優れた電気伝導率。 | 電気接点、電子部品、スイッチ。 | |
Cu-25Zn | 良好な強度と耐食性、優れた熱伝導率。 | 熱交換器、電気コネクタ、電子部品。 | |
Cu-10Ni-4Si | 良好な強度と耐食性、優れた熱伝導率。 | 電気接点、ヒートシンク、電子部品。 |
CIM 材料分類
セラミック射出成形は、特定の特性と性能を持つ部品を生産するために幅広い技術セラミック材料を利用します。私たちは、組成と特性に基づいて CIM 材料を酸化物、非酸化物、フェライトなどのカテゴリに分類し、異なる用途への材料選定をガイドします。
セラミック射出成形（CIM）は、以下の主要カテゴリに分類できる多様な技術セラミック材料を利用します：
酸化物セラミックス：酸化物セラミックスは、射出成形用途で使用されるセラミック材料の主要なクラスです。アルミナ、ジルコニア、ベリリアなど、金属元素と酸素が結合して構成されています。酸化物セラミックスは、卓越した硬度、耐摩耗性、高温安定性を提供します。
非酸化物セラミックス：非酸化物セラミックスは、主成分として金属酸化物を含まないセラミック材料です。このクラスには、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、窒化アルミニウムが含まれます。非酸化物セラミックスは、極めて高温においても高い強度、破壊靭性、優れた耐熱衝撃性を示します。
特殊セラミックス：これには、生体適合性、圧電性などの特定の用途や特性向けに設計された先進材料が含まれます。当社の特殊セラミックスポートフォリオには、圧電セラミックス、バイオアクティブ、ガラス、機能性を調整したナノスケールセラミックスなどのユニークな材料が含まれています。
適切なセラミック射出成形材料を選択するには、必要な機械的、熱的、電気的、化学的特性、材料コスト、部品形状、二次加工の必要性、成形のためのレオロジー挙動、毒性などの重要な考慮事項を評価する必要があります。当社の専門家が、お客様の用途に合わせて理想的なセラミック組成の選定をサポートします。
CIM 材料シート
材料番号 | 特性 | 用途 | |
|---|---|---|---|
酸化物セラミックス | アルミナ (Al2O3) | 優れた硬度、耐摩耗性、強度、剛性。約 170°C までの高温安定性 | 切削工具および摩耗部品、医療用インプラント、高電圧絶縁体、防弾装甲 |
ジルコニア (ZrO2) | 優れた曲げ強度と撓み強度、低い熱伝導率、生体適合性および化学的不活性 | 整形外科用インプラント、クラウンやブリッジなどの歯科修復物、ボールベアリングおよびローラー、エンジン内のバルブ部品 | |
アルミナ - ジルコニア | 優れた硬度、耐摩耗性および耐擦過性、良好な耐熱衝撃性 | 切削工具および摩耗部品、高性能ベアリングおよびボールバルブ、ピストンやシリンダーなどのエンジン部品、 | |
非酸化物セラミックス | 炭化ケイ素 (SiC) | 極度の硬度と強度、優れた高温性能、優れた熱伝導率 | ロケットノズルおよびエンジン部品、熱交換器およびヒートシンク、パワーエレクトロニクスおよび LED |
窒化ケイ素 (Si3N4) | 高強度と破壊靭性、高温での良好なクリープ抵抗性、優れた耐熱衝撃性 | ターボチャージャーなどの自動車エンジン部品、産業用ガスタービン部品、高速スピンドル用ボールベアリング | |
炭化ホウ素 | 化学的不活性を伴う極度の硬度 | 防弾/防弾装甲プレートおよびヘルメット |
プラスチック射出材料分類
私たちは、射出成形用プラスチック樹脂を、ポリマータイプ、特性、性能に基づいて、汎用熱可塑性プラスチック、エンジニアリング熱可塑性プラスチック、高温プラスチックなどのカテゴリに分類します。これにより、異なる部品要件に応じた材料選定をガイドします。
アプリケーションに適した射出成形材料を選択するには、以下のカテゴリを参照してください：
汎用熱可塑性プラスチック：射出成形および押出方法で加工される、広く使用されている経済的なプラスチック材料のカテゴリを指します。低コストかつ入手性が広く、加工の容易さ、リサイクル可能性、および温度性能の制限という特徴があります。日常生活で一般的に使用される製品です。
エンジニアリング熱可塑性プラスチック：PEEK、ナイロン、ポリカーボネートなどは、汎用プラスチックと比較して優れた機械的および熱的特性を示し、自動車、航空宇宙、電子機器、産業部品などのより過酷な用途に適しています。これらの調整されたポリマー構造により、より高い性能が発揮されます。
高温熱可塑性プラスチック：PEEK、PPS、ポリイミドなどは、260°C を超える高温でも特性を維持します。その高い耐熱性により、自動車エンジン、航空宇宙システム、産業機器などの過酷な環境において金属を置き換えるのに理想的です。
特殊プラスチック：極度の耐薬品性、生体適合性、高い強度重量比、制御された摩擦、または導電性などの特殊な特性と性能向けに設計されたユニークなエンジニアリング熱可塑性樹脂を含みます。その強化された機能は、要求の厳しい用途に適しています。
熱硬化性プラスチック：架橋されたポリマー鎖を含み、寸法安定性、硬度、耐熱性を与えます。射出成形用の一般的な熱硬化樹脂には、フェノール、エポキシ、シリコーン、ポリウレタン樹脂があり、精密な寸法、剛性、耐高温性を必要とする用途に適しています。
プラスチック射出成形材料シート
材料番号 | 特性 | 用途 | |
|---|---|---|---|
汎用熱可塑性プラスチック | ポリスチレン (PS) | PS は主に 2 つの形態で利用可能です：透明クリスタル (GPPS) と耐衝撃性 (HIPS)。 | 包装、使い捨て食器、CD ケース、家庭用品に使用されます。 |
ポリプロピレン (PP) | PP は、高い耐薬品性を持つもう一つの費用対効果の高い熱可塑性プラスチックです | 包装、自動車部品、家庭用品、医療機器に適しています。 | |
エンジニアリング熱可塑性プラスチック | ポリアミド (PA/ナイロン) | ナイロンは、優れた機械的特性、高い引張強度、耐摩耗性を持つ多用途なエンジニアリング熱可塑性プラスチックです。 | 自動車部品、ギア、ベアリング、電気コネクタに一般的に使用されます。 |
ポリアセタール (POM/アセタール) | POM は、良好な機械的特性を持つ低摩擦のエンジニアリング熱可塑性プラスチックです | ギア、ベアリング、その他の精密部品に適しています。 | |
高温プラスチック | ポリエーテルエーテルケトン (PEEK) | 300°C 以上に耐え、不活性。特性：高温でも強度と靭性を維持します。 | 航空宇宙、自動車、医療、石油・ガス用途に使用されます。 |
ポリイミド (PI) | 260°C 以上に耐え、低煙/低毒性。特性：優れた絶縁特性。 | 航空宇宙、電子機器、半導体産業に使用されます。 | |
ポリエーテルイミド (PEI) | PEI は、耐高温性、優れた機械的特性、非晶質構造、高い耐熱能力を提供します。特性：低発煙性、難燃性。 | 電気コネクタ、航空宇宙部品、自動車部品に適しています。 | |
特殊プラスチック | ポリフェニレンスルフィド (PPS) | 極度の耐薬品性、非常に剛性が高い。特性：熱水/蒸気中での寸法安定性。 | PPS は、ポンプ、バルブ、ベアリング、ガスケットなどの様々な産業部品に適用されます。 |
液晶ポリマー (LCP) | 高強度と優れた寸法安定性。特性：酸、塩基、炭化水素への耐性。 | 電子コネクタおよびスイッチに一般的に使用されます。 | |
ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) | 最低の摩擦係数、化学的不活性。特性：低摩擦表面、非粘着性。 | 調理器具のコーティング、シール、ガスケットに使用されます。 | |
熱硬化性材料 | シリコーンゴム | シリコーンゴムは、柔軟性や機械的特性を失うことなく、極端な高温および低温に耐えることができます。-60°C から 250°C (-76°F から 482°F)。 | 油圧シール、医療用インプラント、哺乳瓶の乳首、スマートフォンケース。 |
フルオロシリコーン | 燃料、オイル、溶剤、その他の攻撃的な化学物質に対する耐性を高めるように設計されており、従来のシリコーンゴムでは十分な耐薬品性が得られない特定の用途に適しています。 | 石油・ガス産業用シール、化学溶剤用シール、電気コネクタ |
