熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の射出成形にはどちらが良いのか？
長年にわたり、射出成形はプラスチック製品を大量生産するための定番となっています。射出成形とは溶かしたプラスチックを金型に注入し、冷やして形を作る製造方法です。
したがって、このプロセスに適した材料を選択することは、メーカーにとって非常に重要なこととなっています。プラスチックの最も一般的な分類は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂です。各タイプは、その資質とアプリケーションを持っています。違いについて知る前に、これらの材料が何かを見てみましょう。
熱硬化性樹脂
熱硬化性樹脂は融点が高く、熱を加えると強度が増します。熱硬化性樹脂は、一度加熱して形にすると、再成形したり、熱を加えて再び改質することができません。
熱硬化性樹脂は、極端な熱に触れても溶けたり変形したりしないため、高い耐熱性が求められる用途に使用されます。すべての熱硬化性樹脂に同じ融点があるわけではないので、加工性にばらつきが生じます。それは後述の加工性のセクションで説明します。
熱可塑性樹脂
熱可塑性プラスチックは、熱硬化性プラスチックと比べて、融点が低いです。そのため、耐熱性が要求されない用途に適しています。中程度の熱には耐えられるが、極端な熱になると、熱可塑性樹脂は溶けてしまいます。
熱可塑性樹脂は、加工前に液状化し、目的の金型に注入します。熱硬化性樹脂と異なり、何度も溶かして目的の形状にすることができます。
熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の違い
熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂は、性質が大きく異なりますが、その主な違いは、耐熱性と耐薬品性にあります。
プラスチック射出成形メーカーは、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂のどちらかを扱うのが一般的です。両方を扱っている会社はほとんどないでしょう。
熱反応
熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の違いは、熱に対する反応にもあります。熱硬化性樹脂は、熱を加えると強度が増します。一度熱を加えると、再成形したり、熱を加えて再び構造化することはできません。
熱硬化性樹脂は、熱にさらされても全体的な強度が保たれます。そのため、高温にさらされても強度を失わない。したがって、大きな耐久性が必要な部品に使われています。そのほか、極端な条件に直面することが必要な場合にも、熱可塑性プラスチックが使用されています。
リサイクル性
熱硬化性樹脂は、一度だけ成形することができます。熱を加えても全体の強度と形状が保たれます。そのため、熱を加えて構造を変えるような再成形はできません。
熱硬化性射出成形では、非常に高温の金型に冷たい材料を射出し、部品を作成します。この工程で部品が硬化し、二度と溶かすことができなくなります。
一方、熱可塑性プラスチックは、化学的な性質を保ったまま、加熱、冷却、成形を何度も繰り返して、さまざまな形状や構造を作り出すことができます。射出成形の場合、熱可塑性樹脂は大量生産が可能なため、さまざまな製品を作ることができる利メリットがあります。
加工性
すべての熱硬化性樹脂の融点が同じというわけではありません。熱に対する反応も熱硬化性樹脂によって異なります。したがって、射出成形に熱硬化性樹脂を適切に使用するために、特殊な機械が必要になります。このため、一つの熱硬化性樹脂のための射出成形機は、別の熱硬化性樹脂の成形に動作しない場合があります。
熱可塑性プラスチックの場合、これは当てはまらりません。異なる熱可塑性プラスチックは、1台の射出成形機で成形することができるので、大規模な製造プロジェクトに適しています。
射出成形の工程
熱硬化性射出成形では、非常に高温の金型に冷たい材料を射出し、部品を作ります。この工程で部品は硬化し、二度と溶けることはありません。熱硬化性樹脂は、熱を加えると強度が増し、形状が変化します。
熱可塑性樹脂は、まずペレット状にしてから加熱します。ある程度まで加熱すると溶融し、溶融した熱可塑性樹脂を目的の型に注入して形状を取得します。熱を加えると、再び成形することができます。
用途
熱硬化性樹脂は、極端な高温に耐えなければならない用途によく使われます。医療用途にも使われています。例えば、シリコーン製のハンドルと金属製の部品を持つ歯科用器具は、消毒して再利用するためにオートクレーブ処理に耐えなければなりません。高電圧の電気機器にも、熱硬化性樹脂が使われています。
熱可塑性プラスチックは、極端な熱や状況との接触を必要としないため、一般消費者向けプラスチックの製造によく使用されます。例えば、マグカップや他の家庭用器具を作るために使用されます。これらのプラスチックは、ある程度までの熱に耐性があり、極端な熱に当たれば溶けます。
熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の比較では、特定の化学物質と頻繁に接触するかどうかも考慮しなければなりません。例えば、心電計のケーシングを製造する場合、プラスチックは病院レベルの化学消毒剤に耐える必要があります。
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可用性
最初に開発されたプラスチック材料は、熱硬化性樹脂です。その後、熱硬化性樹脂の射出成形は、電気接点用途や液状シリコンを除いて、それほど一般的ではありません。そのため、熱硬化性射出成形の技術者は、熱可塑性射出成形の技術者に比べて少ないのです。
コスト
熱硬化性樹脂の射出成形は一般的に時間がかかるため、コストが高くなります。また、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の成形価格は、材料の特性によって異なります。価格については、メーカーに相談するとよいでしょう。
まとめ
溶融プラスチックの成形には、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の2つの選択肢しかありません。これらの材料は、希望の形状を得るために金型に注入されます。この二つの材料には、異なる特性があります。
上述したように、一番の違いは耐熱性と耐薬品性です。すべてのプラスチックがあらゆる化学物質に抵抗できるわけではないので、材料の適用には注意が必要です。特定の化学物質と定期的に接触する必要がある用途では、その化学物質に耐えられるかどうかを確認するようにしてください。
熱可塑性樹脂は極端な熱を加えると軟化し、熱硬化性樹脂は熱を加えると強度と元の形状に戻ります。熱可塑性樹脂が熱に弱いということではありません。熱に耐えられるのはある程度までで、それを超えると溶けてしまいます。そのため、熱硬化性樹脂は、極端な熱や不利な状況に耐えなければならない工業用やその他の場面で使用されます。これらのプラスチックは、一度だけ成形することができ、何度も成形することはできません。一方、熱硬化性樹脂は何度でも改質することができ、化学的なバランスも崩れないのです。
