アセタール射出成形

アセタール射出成形 または POM射出成形 高度に加工された熱可塑性材料であるポリオキシメチレン（POM）から製造された部品。POMは、ホモポリマーまたはコポリマーアセタールの形態をとることができる。ホモポリマーアセタールは結晶構造を持つため、高い強度を示す。しかし、融点が非常に特殊であるため、問題がある。コポリマーアセタールは、加工窓が大きいため成形が容易である。結晶構造の規則性が低いため、機械的強度は以前の材料より劣る。

いくつかの有名なサプライヤーは、コポリマーアセタールを提供しています。一方、定評ある材料メーカーであるデュポン社は、特性を強化したホモポリマーであるデルリン®のみを提供しています。Delrin®の等級は強さ、剛さ、粘着性および抵抗に従って分類される。Delrin® は射出成形とCNC機械加工の両方に適合します。アセタール金型製品/部品は、自動車、医療、流体ハンドリング分野で不可欠に使用されています。

この記事は主にアセタールプラスチック射出成形、POMの特性、利点、POMから部品を製造するための設計ガイドラインに焦点を当てています。さらに、アセタール射出成形プロジェクトの最適な結果を得るための射出成形設計ガイド、特定の提案、および推奨事項を提供します。

アセタールとは何か？

ポリオキシメチレン（POM）としても知られるアセタールは、強靭で高性能な熱可塑性プラスチックである。半結晶性の材料で、エンジニアリング用途によく使用される。アセタールポリマーは、分子式CH2Oの長鎖が連結して形成される。また、付加的な機能性を持たせるために共重合モノマーが組み込まれることもある。構造によって、アセタールはホモポリマーにもコポリマーにもなる。

最もよく知られているホモポリマーアセタールは DuPont™Delrin®である。アセタールプラスチックに高い強さおよび剛さがあり、高い強さを要求するが、低い屈曲を要求する適用にそれらを理想的にさせる。これらのプラスチックはまた低い摩擦および高い摩耗率を所有している。吸水性が低いため、アセタールには寸法変化に対する優れた耐性がある。これらの理由から、アセタールは多くの用途で金属の代わりに使用されている。

アセタール/POM材料特性

表：各種アセタールグレードの特性

上の表は、前述の POM の商品名とその特性を示したものです。ホモポリマーのデルリン® 100は、ポリマーの結晶化度が高いため、引張強度が最も高い。POMは非常に優れた引張強さと曲げ強さを特徴とするが、収縮率が高い。用途に応じて、POMグレードには強度、耐腐食性、耐紫外線性を向上させるためのフィラーが含まれている場合があります。

POM射出成形の長所

アセタールには、望ましい工学的特性を備えた高性能がある。この材料は、応力を受けたときに高い疲労強度とクリープ強度を発揮する。機械的強度が高いため、航空宇宙や自動車など、さまざまな精密さを要求される分野に最適である。低摩擦は、POMが長期にわたって非常に小さいレベルの摩耗を持っているのに役立ちます。さらに、アセタールは錆びず、腐食せず、高温でも働くことができる。

耐疲労性

アセタール射出成形部品は、繰り返し応力サイクルにさらされる場合、良好な性能特性を持っています。ギアのように荷重負担が一定である場合に最も適している。したがって、ホモポリマーPOMはコポリマーよりも優れた疲労強度を提供する。このような特殊な特徴により、高い応力がかかる条件下でも長期的な信頼性を確保することができる。疲労に強いPOMは、機械部品が求められる用途に適している。

クリープ抵抗

POM成形品は、長期的に機械的負荷を受けた場合、寸法安定性を示します。一定の応力を受けても永久変形を起こす傾向が非常に低い。この特性により、POMは荷重を受ける用途に適しています。また、クリープがないため、構造用途にも適している。これは、POMの圧力下での性能において非常に信頼性の高い分野である。

高強度

POM射出成形部品は、最高の引張特性と曲げ特性を提供します。この材料は、高性能機械部品に要求される剛性を提供します。POMのホモポリマー・バージョンは、コポリマーに比べてさらに高い強度を示します。一般的な用途としては、コンベヤーや安全関連部品などがある。POMの機械的特性は、様々な用途に使用できるよう、非常に汎用性が高い。

低摩擦

POMの低摩擦は、摺動部材の摩耗や損傷を減少させます。動きの変化が少ない場所での使用に適しています。摩擦を減らす性質があるため、メンテナンスも最小限で済みます：POMのこの耐摩耗性は、成形部品の寿命を非常に長く保ちます。そのため、低摩擦が必要な場所によく使用されます。

食品の安全性

高度なPOM食品グレード材料は、食品接触製品に適用される安全基準を満たしています。POMはまた、食品加工機械や設備の製造業者が使用することができます。これは、FDA、USDA、および厳格な安全性のすべての法的および規制要件に準拠しています。アセタール射出成形部品は、その信頼性と信頼性のために食品加工機器に広く使用されています。

寸法安定性

アセタール射出成形品は、成形工程から冷めてから正確な寸法を構成する。成形中の収縮率は比較的高いが、成形後はほぼ均一である。寸法安定性は自動車や電子機器などの分野で重要である。POM射出成形部品は、機械的用途や圧力に対して寸法安定性を保ちます。この特性は精密部品の必須条件です。

耐食性

POMは、燃料や溶剤など、ほとんどの化学薬品に対して比較的耐性がある。化学薬品と接触する可能性のある場所に使用するのが最適である。例えば、円筒形の貯蔵タンクなどである。しかし、この素材は強酸や強塩基の影響を受けます。POMは化学的な攻撃によく耐えるため、流体管理での使用に適した素材である。また、耐薬品性も安定しており、過酷な条件下での耐用年数も長い。

耐熱性

POMは、105℃までの高温領域での使用に耐えることができる。ホモポリマー・グレードは、コポリマーよりも高いヒートバーストに耐える。この特性は、さまざまな温度条件にさらされる部品にとって極めて重要である。この特性により、POMは高温への耐性があるため、産業での使用に適している。使用される材料の正しい選択は、熱気候に耐える能力を意味する。には 高温プラスチック より多くの高温材料を知るために。

POM射出成形設計における主な考慮事項

射出成形アセタール はステンレス製の金型を好んで使用する。使用される素材には腐食作用がある。そのため、使用する金型には強度と耐性が求められます。収縮率が高いため、精密な部品を作るには金型の設計が重要になる。POMは自動車部品、工業部品、医療部品に広く応用されている。そのため、成形は適切な方法で行わなければならず、この場合、精度と品質の出力が高くなることを保証することになる。POM射出成形を設計する際には、いくつかの特徴を考慮することが重要である。

肉厚は0.030～0.125インチの範囲とする。肉厚のばらつきを最小限に抑えることで、部品の肉厚を均一にすることができる。の収縮率は高いため、公差の管理は極めて重要であり、これはPOMのケースを見れば明らかである。特に応力が最大になる部分では、半径を最小にする必要がある。抜き勾配は0.5度から1度が理想的である。

壁厚

肉厚は射出成形POM部品の品質に直接影響する。肉厚が厚いと、反りや収縮が発生しやすくなり、好ましくない場合があります。このようにして、全体的な構造が改善され、一貫した厚みを維持することができます。しかし、極端に薄い肉厚は難しいが、一定の範囲内に収めなければならない。肉厚は構造用途で重要な役割を果たし、うまくいけば高圧に確実に耐えることができる。

公差

POMは高い収縮率を示すため、公差内に収めなければならないPOM成形部品を加工する際に課題となることがある。特に、肉厚が厚くなると、公差から外れる可能性が高くなることが分かっています。寸法が等しくなるように設計することは、寸法が一定になるため、悪い考えではありません。適切に成形する方法は常にあり、そうすることで公差が許容範囲内に収まるようになる。寸法変化による問題は、計画と管理によってうまく管理される。

半径

部品設計における半径は、部品の使用における応力集中を最小限に抑えるのに役立つ。鋭利な角は、構造物の耐久性を低下させる原因となるため、常に問題となります。半径を含めることで、これらの高応力領域が最小化されるため、部品の寿命が延びます。半径は、パイプ壁の公称厚さの0.25倍以上でなければなりません。半径が小さいほど応力は小さくなりますが、75%までの大きな半径では、応力分布がより良くなります。

ドラフト角度

最小限の抜き勾配で、POM部品の高い排出性を達成することが可能です。POMは低摩擦であり、0.5度の抜き勾配が可能です。歯車のような部品では、設計仕様を満足させるために抜き勾配がゼロであることが必須ではないことも考えられる。抜き勾配は、金型から部品を離型する際の困難さを回避するのに役立つ。優れた抜き勾配設計は、効率的な生産と生産される部品の品質向上を可能にする。

POM材料加工の課題

POMの加工が難しいのはなぜか？POMの最適な機能を決定する要因があります。POMは高熱条件に対する耐性が若干、あるいは低いからだ。射出成形の際、金型オペレーターはいくつかの要因を考慮する。そのような要素とは、熱制御、水分レベル、成形パラメーター、収縮率などである。これらの要素は、高品質のPOM射出成形部品の生産を成功させるために重要です。

熱

POM射出成形において最も重要な管理事項の一つは熱である。210℃以上の高温で加熱すると、材料は熱劣化を起こします。この分解により、腐食性の副生成物が形成され、射出成形金型に影響を及ぼすことになります。最良の結果を得るためには、金型温度は60～100℃であるべきだ。さらに、加熱サイクルが短いことも、材料に過度のストレスを与えないため有益である。温度の上昇に伴い、品質を達成するためには滞留時間の短縮を伴うべきである。

水分

POMの吸湿率は非常に低く、0.2～0.5%である。しかし、最良の結果を得るためには、加工前にPOM樹脂を乾燥させることをお勧めします。乾燥時間はPOMのグレードにもよりますが、通常3～4時間です。これは、成形中の水分レベルを低くして欠陥の発生を減らすために重要です。入念な準備により、射出成形時の湿気に関する問題を避けることができる。

成形パラメーター

POM射出成形では、適切な成形パラメータを維持する必要があります。成功する射出圧力は、実験の優れた再現性を確保するために70から120 MPaの間であることが確認された。また、スムーズな成形を実現するためには、中速から高速の射出速度が望ましい。成形品管理では、成形品が特定の仕様に適合するよう、適切なパラメータ管理が必要である。これらのパラメーターを綿密に追跡することで、最終製品の品質を高めることができる。

収縮

Delrin®を含むPOM材料では、収縮が通常の問題です。収縮率は通常、サイクルの冷却段階で2～3.5％です。収縮の大部分は部品がまだ金型内にあるときに発生し、残りは射出後に発生します。非強化ホモポリマーPOMは、コポリマー材料よりも収縮率が大きい。これらの収縮率は、所望の寸法を満たすために金型設計で考慮する必要があります。

アセタール射出成形の欠点

アセタール成形にはいくつかの利点がある。また、限界や欠点もある。さらに、アセタール金型には多くの課題がある。企業が最終製品の品質を高めるためには、成形工程でこれらの制約を注意深く考慮する必要がある。

耐候性に劣る

アセタールは非常に劣化しやすい。通常、紫外線やUVライトにさらされる状況で。常にさらされ続けると、大きな色ずれを引き起こし、最終的には性能にも影響を及ぼすからだ。紫外線は美的価値を劣化させ、素材を物理的に弱体化させる。さらに、紫外線はポリマーの構造を剥がしてしまう。したがって、アセタールの耐候性を高めるために安定剤を使用しなければならない。これらの安定剤は、屋外での長期間の劣化を完全に防ぐことはできないため、外装用途でのアセタールの使用を妨げている。

脆さ

固体の状態では、アセタールは高い耐性と剛性を持つが、特殊な条件下では脆性破壊を起こす。温度 低温はアセタールの材料特性に影響を及ぼし、衝撃を受けたときに亀裂や破壊が生じやすくなる。しかし、この脆さは、特に低温で高い衝撃強度が望まれる用途では欠点となる。アセタールから成形される製品を、破壊することなく衝撃に耐えられるように設計するには、大きな課題がある。

アセタール成形工程が部品の機械的性質に及ぼす影響については、考慮すべきことがある。

アセタール射出成形金型設計

アセタール材料を使用するアプリケーションを設計する場合、金型を正しく作ることが重要である。以下に、従うべき重要な設計ガイドラインをいくつか挙げる：

• ランナーの直径： 射出時に材料が流れやすいように、ランナーの直径は3～6mmが推奨される。
• ゲートの長さ： ゲートの長さは、材料のスループットを適切に調整するために、約0.5mmであることが理想的です。金型に材料を充填する際に欠陥が生じないように、金型の均一性を向上させます。
• ラウンドゲートの直径： これは、成形する部品の厚みの半分から6倍の間であるべきです。ゲートのサイズを適切に設定することで、ショートショットやウェルドラインのようなケースを排除することができます。
• 長方形のゲート幅： 設計上、長方形のゲートの幅は、製品の厚さの少なくとも2倍を測る必要がある。容器の構造補強に関する限り、これは壁厚の約0.6倍が理想的である。
• ドラフトの角度 成形品の表面を摩耗させることなく素直に除去するために、40～130の金型角度が提案されている。

予備乾燥アセタール材料

たとえ吸湿率が高くても、樹脂の射出成形前にアセタール部分を予備乾燥することをお勧めします。予備乾燥は、ボイドや気泡の形成のような破壊的な水分の存在を減らすことにもなる。乾燥は80～100℃の温度で2～4時間かけて行う。正しい乾燥は、ガズルのない成形を容易にするだけでなく、材料の様々な特性を保持するのに役立つので、重要である。

アセタール成形の温度制御

アセタール射出成形に関しては、より良い結果を得るために、水分と溶融温度の両方を維持することが非常に重要である。金型温度は摂氏75～120度、溶融温度は摂氏190～230度（それぞれ華氏374～446度）に保つ必要がある。正確な温度調節などのパラメーターは、歪み収縮や表面仕上げ不良などの問題も管理します。熱条件の正確な調節は、最終製品の寸法特性を改善する際に、均一に冷却し、したがって応力を最小限に抑えるのに役立ちます。

射出圧力

各材料は、特定の部品品質を提供するために達成する必要がある特定の射出圧力を必要とします。圧力の範囲は、アセタールのメルトフローレート、ランナーゲートと部品の厚みとサイズによって40～130MPaの範囲である。圧力が低いと金型への充填が不十分になり、圧力が高いとバリなどの欠陥が発生しやすくなる。最適な圧力は、適切な部品形成と欠陥の排除のために重要である。

射出成形速度

射出速度もまた、アセタール成形のプロセスを大きく左右する要因の一つである。金型に充填される際に欠陥が生じないように、水たまりの形成に応じて、金型の射出速度は中速から高速まで幅があります。低速の場合、表面にフローマークや表面の欠陥が見られる。一方、射出速度が速いと、ジェット噴射やせん断過熱と呼ばれる、ほとんどの部品の強度と表面仕上げに悪い影響を与える可能性があります。射出速度の変更によって、成形不良をなくし、成形の生産性を高めることができる。

これらの点を考慮することで、メーカーはパラメータや発生する問題をコントロールすることにより、アセタール射出成形部品の効率を高めることができる。アセタールの長所を生かしながら短所を回避するためには、金型設計、材料の取り扱い、およびプロセスの特定の側面を微調整する必要がある。

結論

アセタールまたは ポリオキシメチレン は、射出成形された半結晶性熱可塑性プラスチックの一種です。この材料は、ブッシング、ベアリング、ギア、スプロケットなどの機械部品によく使用されます。

金属や他のプラスチックに比べ、アセタールは摩擦係数が低く、剛性が高い。これらの特徴により耐摩耗性が大幅に向上し、製品が長持ちします。

これらの特性を総合して、アセタールは多くのエンジニアリング用途に選ばれる材料となっている。適切な加工と機器の設計により、さまざまな産業における効率と耐久性が向上する。

アセタールを生産工程に導入することで、機械設備の効率が上がり、メンテナンスの頻度が下がる可能性がある。