ウレタン射出成形ガイド
ウレタンは、試作品、自動車、頑丈な車輪、コンベヤーベルト部品などに使用されるポリマーの一種であり、ウレタン射出成形の価値が高まっています。
ウレタン射出成形は、耐久性のある金属型の代わりに安価なシリコン型を使用するウレタン鋳造とは異なります。
このガイドでは、ウレタン射出成形プロセスとその利点について詳しく説明します。最後に、ウレタン射出成形をいつ使用できるかを判断するのに役立つ小さなヒントを紹介します。
ウレタン素材とは？
ポリウレタンは、フォームのように柔軟にすることも、強靭なプラスチックのように硬くすることもできるポリマーの一種です。ウレタンの特性は触媒を加えることで変えることができるため、多くの業界で広く使用されています。
ウレタンは耐久性に優れ、標準的なプラスチックやゴムよりも摩耗や化学物質への曝露に強いです。ウレタンの種類によっては、ひび割れることなく曲げたり曲げたりすることができます。
ウレタンは、特定の PU コーティング用に、熱または紫外線下でジイソシアネートとポリオール (糖アルコール) 間の化学反応から生成されます。
ウレタンには、熱可塑性ポリウレタンと熱硬化性ポリウレタンの 2 種類があります。
射出成形 機械ではウレタンを加熱する必要があり、この目的のために熱可塑性ウレタン (TPU) が使用されます。
タイトル: ウレタン素材パーツ
ウレタン射出成形とは？
ウレタン射出成形は、TPU またはポリウレタンを圧力下で金型に注入し、冷却して部品の形状に固める大量生産プロセスです。
ポリウレタン射出成形（反応射出成形）
ポリウレタン射出成形では、ポリオールとイソシアネートを液体の状態で使用し、混合してポリウレタン (PU) を作成し、金型に注入します。
TPU射出成形
TPU 射出成形では、従来の射出成形バレルとスクリューを使用して TPU を金型に注入し、部品の形状を作成します。
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ポリウレタン射出成形プロセス: ステップバイステップガイド
反応成形 PUのプロセス。出典： サイエンスダイレクト
ポリウレタン射出成形ではピストン、ポンプ、貯蔵タンクが使用されるため、射出成形や圧力成形に比べてプロセスが若干複雑で時間がかかります。
ステップ1：樹脂の保管
プロセスの最初のステップでは、ポリオールを貯蔵タンクに貯蔵し、イソシアネートを別のタンクに貯蔵します。タンクからのパイプはポリマーを金型に送り込み、別のラインで貯蔵タンクに循環させます。
ステップ2：注射
ポリウレタンを射出する前に、2 成分樹脂をミックス ヘッドで混合し、小さなプランジャーを引き込んで混合樹脂 (PU) を金型に流し込みます。ポリウレタン射出成形では、樹脂を正しく混合するために高圧が必要です。
ステップ 3: 硬化
PU 射出成形では、金型キャビティに特殊な工具鋼や高強度鋼は必要ありません。射出前にポリマーを高温に加熱する必要がないため、このプロセスでは通常、アルミニウム金型が使用されます。
硬化時間は、充填密度と部品のサイズによって異なります。ポリウレタンの製造は、混合されて金型に注入される発熱プロセス（熱発生）です。金型温度を上昇させることで、部品の硬化も促進します。
壁の厚さは温度上昇の大きな要因であり、薄肉部品では温度が 25 °C 上昇し、大型部品や大量成形では温度が 100 °C を超える場合があります。
硬化前には、PU が金型ベースに付着するのを防ぐために潤滑剤も塗布されます。
ステップ 4: 排出
硬化後、金型は冷却され、製造された部品はエジェクタピンを使用して金型から取り出されます。
ステップ5：コーティング
成形された部品のほとんどは後処理工程を経ます。見た目を良くし、光沢を出すには、単純な塗装で十分な場合がよくあります。
ポリウレタンと熱可塑性ポリウレタン（TPU）射出成形
TPU射出成形
TPU 射出成形では、加熱されたバレルに充填された TPU ペレットを使用します。従来のスクリューとバレルを使用してペレットを金型の近くまで移動させ、ペレットを均一な粘度で溶かします。
この混合と加熱中に、任意の色やダイを追加することもできます。TPU 射出成形には、アルミニウムまたは硬化鋼で作られた精密機械加工された金型が必要です。
その 金型ツーリング は高価であり、複雑な詳細、デザイン、コアはすべてこの段階で組み込む必要があります。スクリューはインジェクターとしても機能し、圧力をかけて溶融 TPU を 1500 バールで注入し、圧力をかけて収縮を防ぐために所定の位置に留まります。
固化後、TPU 部品が取り出され、スプルースやフラッシュが外面から切り取られます。
ポリウレタン射出成形では、2 つのタンクと成形プレスを備えた RIM マシンが使用されますが、これは TPU 射出成形ペレットと加熱バレルのセットアップとは異なります。
主な違い
- ポリウレタン成形では、射出成形の直前に形成される液体 PU を使用しますが、TPU 射出成形では熱可塑性ペレットを使用します。
- ポリウレタン射出成形では、最大 20 バールの圧力が必要となる TPU 射出成形と比較して、約 150 ～ 1500 バールの低い圧力が使用されます。
- PU 樹脂は再溶解して再利用できない熱硬化性プラスチックですが、TPU は再加熱してリサイクルできる熱可塑性材料です。
- ポリウレタンにはまったく異なる液体ポリマー貯蔵タンクのセットアップが必要ですが、TPU プラスチック射出成形ではバレルとスクリューを使用します。
ウレタン射出成形の主な用途
ポリウレタン射出成形アプリケーション
PU 射出成形では、よりシンプルな金型で熱硬化性部品を製造でき、多くの場合、ツール コストも低くなります。ウレタン射出成形の用途には、次のものがあります。
- フロントバンパーやダッシュボードなどの自動車外装部品。これらの用途に使用されるウレタンには、柔らかいフォーム衝撃を与えるための触媒と特殊な硬化が必要であり、自動車のクッション付きプラスチックトリムをコスト効率よく実現します。
- ウレタン射出成形の医療用途には、音響を低減する MRI 装置の剛性のある軽量筐体が含まれます。
- 絶縁
- 多くの安全ヘルメット、自転車用ヘルメット、スポーツ用ヘルメットでは、簡単にカスタム形状に成形できる柔軟なウレタン成形パッドを使用しています。
TPU射出成形アプリケーション
TPU 射出成形はより高速かつ高精度で、固体熱可塑性プラスチックを生産します。TPU 射出成形の用途には次のものがあります。
- TPU は弾力性、柔軟性、耐久性に優れています。また、防水性もあり、これらの機械的特性により、靴のアウトソールに最適です。
- 多くの携帯電話カバーは TPU で作られています。
- TPU はエンジン アセンブリにおいて非常に特殊な役割を果たします。ガスケットは TPU で作られることが多く、優れた固定シールを提供します。
- ホイールは射出成形TPUで作られています。具体的には、コンベアベルトのローラーです。
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ウレタン射出成形における一般的な課題とその克服方法
TPUパーツ
ウレタン射出成形には、他の射出成形原材料と同様の欠陥や課題があります。
混合中の反応性
ポリオールとイソシアネートの混合比率は、アフターミキサーで慎重に放出する必要があります。比率が一定でないと、硬化が不十分になったり、固体中にポリマーが懸濁したりする可能性があります。硬化を促進するために、金型も予熱する必要があります。
充填密度
樹脂を金型に注入した後のフォームの密度を制御するのは比較的困難です。圧力、発泡剤、 温度 密度を変化させ、部品の強度を変えることができます。
射出成形中の水分管理
凝固中に水分があると、気孔や閉じ込められたガスが発生し、部品の完全性が損なわれる可能性があります。TPU ペレットは、水分を除去するために予熱され、乾燥されます。
収縮
TPU は遷移部分で収縮したり歪んだりする傾向があるため、注入後に圧力をかけることが重要です。これは「滞留」によって実現できます。
あらゆる材料の粘度は温度によって変化します。TPU の粘度と温度が均一でない場合、一部は流動性が高く、他の部分は滑らかに流れる層状の流れが発生する可能性があります。
これはバリや不完全な充填の原因となります。バレルの金型入口付近の温度を一定に保ち、同じサイズのペレットを使用することで、この問題を解決できます。適切な材料を選択することで、多くの欠陥を回避できます。 射出成形に最適な材料 こちらをクリックしてください。
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- ABS射出成形
- asfasdf
- ペット
- HDPE
- TPU
- ナイロン
- ポリエチレン
FAQ
ウレタンを射出成形できますか？
ポリウレタンは射出成形により、軽量かつ剛性があり、耐久性のある大量生産部品を生産することができます。ポリウレタン部品は自動車業界で広く使用されています。
ウレタン注入工法とはどのようなものですか？
ポリウレタン射出成形では、液体ポリオールとイソシアネートを精密機械加工された金型に注入する反応射出成形を使用できます。
射出成形において、TPU とポリウレタンは同じですか?
TPU は再溶融して射出成形で再利用できる熱可塑性樹脂ですが、ポリウレタン (PU)、特に樹脂は製造後に再成形できない熱硬化性樹脂です。
熱可塑性ポリウレタン (TPU) 射出成形の利点は何ですか?
TPU 射出成形は形状の許容範囲が狭く、サイクル速度が速く、用途が多様で、大量生産でもコスト効率に優れています。
ウレタン射出成形はどのような業界でよく使用されていますか?
ウレタン射出成形は主に自動車産業や靴の金型製造に使用されています。ウレタンは絶縁体としても使用されますが、これは通常、成形ではなくスプレーで塗布されます。
射出成形用の材料を選択する際に考慮すべき要素は何ですか?
射出成形材料を選択する際には、金型コスト、金型材料との材料反応性、水分除去のための予熱などの前処理、材料の機械的特性を考慮する必要があります。
ウレタン射出成形における一般的な欠陥は何ですか?
ウレタン射出成形で最も一般的な欠陥としては、ヒケ、気泡、バリ、反り、収縮、硬化の不均一などがあります。