プラスチックの融点

プラスチックの融点 は重要な情報である。それは多くの別々の工業的工程で必要とされる。射出成形、押出成形、成形は、プラスチック製品を作るための標準的な技術であることはご存知でしょう。これらの方法では、プラスチックを溶かして加工するための特別な技術が必要です。したがって、プラスチック材料の融点を知ることは非常に重要です。

プラスチックを加熱する適切な温度を知らなければ、燃やしてしまったり、十分に溶けなかったりして、製品を台無しにしてしまう。良い職人は、常に自分の材料を知っていることに注意してください。オーブンの温度を知らずにケーキを焼くことはないだろう。

射出成形では、プラスチックは金型の隅々まで充填されるようにスムーズに流れなければならない。一方、押出成形では、成形に適した粘度に溶融しなければならない。基本的な成形工程でも、融点が製造戦略を決定する。

プラスチックの融点を知ることは不可欠。簡単なことだ。プラスチックの融点をマスターすれば、生産工程をコントロールすることができる。この記事では、プラスチック材料の融点に関する基礎知識を学びます。

融点と融点範囲の違いとは？この記事では、融点の異なるさまざまな種類のプラスチックについても触れています。また、プラスチックを加熱したときの状態についてもよくわかるでしょう。

プラスチック材料の融点は？

プラスチック材料の融点は、それが溶ける温度である。別の言い方をすれば、融点とはプラスチックが固体から液体に変化する温度である。簡単そうでしょう？しかし、プラスチックに関しては必ずしも明確ではありません。異なる種類のプラスチックは同じ温度で溶けるのではなく、温度が変わると柔らかくなるのだ。

プラスチックは通常、さまざまな状態でゆっくりと溶ける。様々な状態において、プラスチックの加熱時の温度には様々な種類がある。それについては、次のセクションで詳しく説明する。その前に、2つの概念をクリアしなければなりません。熱可塑性プラスチックとは何か、熱硬化性プラスチックとは何か。融点とは何か、融点範囲とは何か。

熱可塑性プラスチックには通常、溶融範囲がある。熱を加えると、固いプラスチックからゆっくりと柔らかく溶けていく。しかし、熱硬化性プラスチックは違う。それはまた別の話だ。熱硬化性プラスチックは通常溶けることはなく、熱を加えると分解・劣化します。熱硬化性樹脂については、次のセクションで詳しく説明します。

なぜこれがプロジェクトにとって重要なのか？なぜこの記事は突然このことに触れたのでしょうか？射出成形や押出成形を行う場合、プラスチックがいつ、どのように溶けるかを正確に知っておく必要があります。ご存知のように、射出成形や押出成形では、原料を射出したり、金型に押し込んだりする。押し込む際、溶けた原料は適切な温度を確保しなければなりません。そのため、各オペレーターは作業に適した温度を注意深く維持しなければなりません。そうでなければ、プラスチック部品に予期せぬ欠陥が生じる可能性があります。

プラスチックの融点と溶融範囲

プラスチックの融点について論じる際には、「融点」と「融点範囲」を使用する。先に述べたように、融点は物質が溶けて液体になるときに発生する。一方、融解範囲とは、物質が柔らかくなり、最終的に液体になる一連の位置のことである。さらに調べてみよう。

結晶性物質の融点は正確で明確である。ある瞬間は固く、次の瞬間には水のように流れる。しかし、すべてのポリマーがこのように反応するわけではない。一部のプラスチックはすぐには溶けず、徐々に軟化していく。アモルファス・プラスチックには明確な融解はない。その代わり、融解範囲がある。

射出成形や押出成形でプラスチックを扱う場合、融点と融点範囲は非常に重要な役割を果たします。材料がいつ流れ始め、いつ完全に溶けるかを知る必要があります。

射出成形は、射出チャンバーと金型を使ってさまざまなプラスチック部品を作る。この方法は、複雑なプラスチック部品を作るのに有名である。代表的な例としては、玩具、電気筐体、自動車部品、その他多くの消費者向け製品が挙げられる。射出チャンバーは一般に、射出ピンから金型に押し込まれたプラスチックを溶かしたり柔らかくしたりする。この間、温度を維持することが重要である。

一方、押出成形では、ダイと押出機を使ってプラスチックの形を作る。このプラスチックの製造方法は、シール・ストリップ、チューブ、シートの製造に優れている。原料はビンから取り出され、押出機のバレルに送られる。この機械には、それを前進させる大きなスクリューがある。これらのことは、押出機バレルの中で同時に行われる。この場合、融点と融解範囲が重要である。

プラスチック加熱時の溶融段階

一般に、プラスチックには融点と融解域がある。加熱されると、溶融するまでに初期段階と完全段階の2つの段階を経る。この2つの段階が、最終的なプラスチック製品の品質に大きく影響する。プラスチックを扱う際には、管理された環境を使用する必要があります。

ステージ#1 初期融解

プラスチックは、最初の段階でバターのように微妙な兆候を示す。この時点で、プラスチックの固い構造は緩み始め、柔らかくなる。まだ完全な液体ではないが、素材は剛性を失う。この段階が重要だ。熱するスピードが速すぎると、溶けムラができたり、素材が傷んだりする可能性がある。

プラスチックは融解の初期には安定していることが多い。しかし、一般的には柔軟である。これは固体と液体の違いに似ている。成形するのに十分柔軟だが、形を保つには十分硬い。

この段階は塑性加工法に最適である。ここで注意しなければならないのは、特に温度速度を維持するときだ。熱を急激に上げると、いくつかの欠陥が見つかるかもしれない。代表的な欠陥は、反りや不均一な溶融、表面の劣化などです。

ステージ#2 フル・メルティング

柔軟なプラスチックを加熱し続けると、完全に溶けてしまう。この時点でプラスチックは液体に変わる。物質は硬さを失い、自由に流れます。そして、それを使って成形したり押し出したりすることができる。プラスチック液の濃度は非常に濃く、扱いやすい。

主にプラスチックを扱う段階です。プラスチックの射出成形や押し出し成形に最適です。ただし、タイミングには注意が必要です。加熱時間が長すぎると、プラスチックが焦げたり劣化したりする危険がある。そうなったら、もう後戻りはできない。

もうひとつ、よく聞かれるのは、完全に溶けるにはどのくらいの温度が適切かということだ。プラスチックによって融点は異なります。自分の素材を知る必要がある。例えば、ポリエチレンはナイロンとは異なる温度で溶けます。正確な値は、この記事の最後で説明します。

プラスチックの溶融特性

プラスチックの溶融挙動は様々です。プラスチックの溶け方は、製造工程を左右します。均一に溶けるプラスチックもあれば、様々な温度で溶けるプラスチックもあります。

プラスチックの特性は主に2つの基準によって決まる。(1) 熱可塑性か熱硬化性か？(2) 結晶性か非晶性か？この2つの要素について十分な情報があれば、プロジェクトに適したプラスチックを選ぶことができる。

熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックの比較

熱可塑性プラスチックは生産工程に柔軟性を与える。熱可塑性プラスチックは、溶かして再加工し、再利用することができる。これらの素材は、常に変化し続けるデザインに最適です。一方、熱硬化性樹脂は正反対です。溶けることはなく、時間の経過とともに劣化して壊れていきます。溶けることがなく、形を変えることもできないため、長期間の使用に最適です。その上、熱硬化性プラスチックは高強度構造である。

では、あなたのプロジェクトにはどれが適しているでしょうか？下の表は、それぞれのプラスチックの特徴を示したものです。

プロパティ	熱可塑性プラスチック	熱硬化性樹脂
溶融挙動	加熱すると溶け、再成型が可能。	溶けることはなく、加熱されると劣化したり炭化したりする。
再利用性	何度でも再加熱して形を変えることができる。	一度セットした形状は元に戻せない。
加熱プロセス	軟化（融解）し、冷えると固化する。	硬化プロセスを経て永久に固まる
温度耐性	さまざまだが、一般に熱硬化性樹脂より低い	硬化後の耐熱性が高い
資料例	ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、PVC	エポキシ、フェノール、メラミン
構造	柔軟な結合を持つ直鎖状または分岐状のポリマー	剛性結合を持つ架橋ポリマー
アプリケーション	射出成形、押出成形、包装に使用	電気絶縁、接着剤、コーティングに使用される

結晶性材料とアモルファス材料

熱可塑性プラスチックを考えるとき、結晶性と非晶性という2つの選択肢がある。この2つの熱可塑性プラスチックは、加熱時の挙動も異なります。結晶性プラスチックは融点が明確です。そのため、射出成形や押出成形の際に扱いやすい。一方、非晶性プラスチックはさまざまな温度範囲で軟化する。これは有益でもあり、刺激的でもある。刺激的なのは、適切な温度管理ができないと、冷却中にプラスチックが変形してしまう可能性があることだ。

では、あなたのプロジェクトにはどれが適しているでしょうか？下の表は、それぞれのプラスチックの特徴を示したものです。

特徴	結晶材料	アモルファス材料
溶融挙動	特定の温度における鋭い融点	急激な融点はなく、幅広い温度範囲で軟化する。
構造	高度に秩序化・構造化された分子配列	ランダムで変色した分子構造
溶解範囲	融点範囲が狭く、固体から液体への移行が速い。	溶融範囲が広く、完全に液体になる前に徐々に軟化する。
熱膨張	分子パッキングが密なため、加熱時の膨張が小さい	分子が緩く詰まっているため膨張が大きい
プラスチックの例	ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、ナイロン（PA）	ポリスチレン（PS）、ポリカーボネート（PC）、アクリル（PMMA）
透明性	通常、結晶構造のため不透明である。	通常、透明である。
耐熱性	規則正しい構造のため、一般に耐熱性が高い	結晶性材料に比べて耐熱性が低い
アプリケーション	高強度、高熱用途（包装、自動車など）。	柔軟で衝撃に強い用途（レンズ、ケーシングなど）。

加熱中のプラスチックの3つの状態

プラスチックを加熱しても液体にはならない。いくつかの段階を経て、それぞれがプラスチックの異なる状態を示す。このような状況では、通常3つの状態が議論される。これらの状態を超越しよう。

状態 #1 ガラス状態

ガラス状態は、一般的に材料が硬く、脆く、強靭な状態である。プラスチックを加熱すると、ある時点で転移温度に達する。このレベルに達すると、ガラス状態を示すため、この名がある。この段階では、プラスチックの分子は固く結合している。応力を加えても、その構造は変化しない。

状態 #2 高弾性状態

温度が上がると、プラスチックは高弾性またはゴムの状態になる。この瞬間、プラスチックは伸縮性と柔軟性を持つようになるが、流動性はない。プラスチックはより柔軟になり、伸びるが、ほとんど溶けない。分子はより自由に動き、弛緩するようになったとはいえ、まだ互いにくっついている。

状態 #3 粘性流動状態

最後に、プラスチックは粘性流動状態を見つける。これが興味深い部分だ。この時点で、プラスチックはより濃厚な液体のように動く。プラスチックは、分子の自由な動きによって形を整え、成形することができる。これが、金型にプラスチックを流し込む瞬間だ。

加熱時のプラスチックの3つの主要温度

これで、プラスチックの3つの重要な状態について理解できただろう。このセクションでは、温度がこれらの状態にどのような影響を与えるかを学びます。それぞれの温度は、プラスチックの挙動や加工方法において非常に重要であることに注意してください。

#1 ガラス転移温度（Tg）

この温度はプラスチックのガラス状態を引き起こす温度であり、ガラス転移温度（Tg）と呼ばれる所以である。この時、プラスチックは硬く、脆く、強靭になる。次の段階は弾性状態で、プラスチックはゴムのようになる。まだ溶けてはいないが、より柔軟になっている。この温度は、ポリカーボネート（PC）にもポリスチレンにも必要である。

#2 溶融温度（Tm）または流動温度

溶融温度は流動温度とも呼ばれる。プラスチックが溶ける温度である。結晶性プラスチックの場合、これは特定の温度である。プラスチックをこの温度まで加熱すると、固体から液体になります。その後、成形または押出成形される。

しかし、アモルファス・プラスチックは通常の意味では溶融しない。まず軟化してから徐々に液体になる。

射出成形や押出成形では、材料を適切に成形するために流動温度を得ることが重要である。プラスチックが冷たすぎると、効果的に流れず、性能が低下する。

#3 分解温度

最終温度はブレークダウン温度である。これは一般的に危険領域として利用される。プラスチックを溶融温度または流動温度以上に加熱すると、化学的に分解します。材料はその特性を失うだけでなく、有害なガスを放出する可能性もある。

プラスチックを無理に押し込めば、限界点を超えてしまう。分解温度はプラスチックの種類によって異なるが、常に避けるべきポイントである。

射出成形、押出成形、成形になぜ融点が必要なのか？

プラスチック製造では、プラスチックを溶かしたり柔らかくしたりすることは日常的な作業であり、通常、射出成形、押出成形、成形はこの作業から始まる。したがって、ポリマーの融点はここで重要になる。

役割 #1 最適なフローを保証する

プラスチックの融点は、最適な流動性を確保する上で、まず最も重要な役割を果たします。流動温度や融点については、すでにご存知のことと思います。融点は、プラスチックがスムーズに流れるのに十分な流動性を持つことを保証します。プラスチックが冷たすぎると、金型に充填されなかったり、押出機の中をうまく流れなかったりします。一方、温度が高すぎると、プラスチックは劣化してしまいます。

役割 #2 分解を防ぐ

すでに述べたように、プラスチックは融点以上に加熱されると分解する。材料を破壊する可能性のあるこの温度は、しばしば破壊温度と呼ばれる。プラスチックの融点は、あなたの工程がそれ以上超えてはならない温度を教えてくれます。

#3の役割はサイクルタイムの効率を決定する

融点は、工程を進める速さや遅さを決定する。適切な温度に達しないと、プラスチックが溶けたり冷えたりするのに時間がかかります。融点を使いこなすことで、サイクルタイムを短縮し、生産の遅れを削減することができます。

材料強度に影響する#4の役割

プラスチックが加熱され過ぎると、あるいは加熱不足になると、どうなるのか。構造的完全性が損なわれます。融点は、プラスチックがどのように固まるかを決定します。融点の調節が不十分だと、製品が弱くなったりもろくなったりします。

役割 #5 均一性と精度を可能にする

プラスチックの融点を適切に維持することで、常に安定した部品を作ることができます。射出成形であれ押出成形であれ、反りや表面の凹凸といった欠陥を防ぐためには、プラスチックは均一に流れなければなりません。正しい溶融は、部品が正確な寸法と公差を維持することにも役立ちます。

一般的なプラスチックの融点

プラスチック業界では、さまざまな種類のプラスチックが使われている。そのリストを作ると、この記事は膨大な量になるかもしれない。以下では、一般的なプラスチックの種類とその融点を紹介する。

素材	溶融温度範囲	金型温度範囲
ABS	190°C～270°Cまたは374°F～518°F	40°C～80°Cまたは104°F～176°F
アクリリック	220°C～250°Cまたは428°F～482°F	50°C～80°Cまたは122°F～176°F
高密度ポリエチレン	120°C～180°Cまたは248°F～356°F	20°C～60°Cまたは68°F～140°F
LDPE	105°C～115°Cまたは221°F～239°F	20°C～60°Cまたは68°F～140°F
ナイロン6	214°C～223°Cまたは417°F～433°F	40°C～90°Cまたは104°F～194°F
ナイロン11	180°C～230°Cまたは356°F～446°F	40°C～110°Cまたは104°F～230°F
ナイロン12	130°C～220°Cまたは266°F～428°F	40°C～110°Cまたは104°F～230°F
覗き見	350°C～390°Cまたは662°F～734°F	120°C～160°Cまたは248°F～320°F
ポリカーボネート	280°C～320°Cまたは536°F～608°F	85°C～120°Cまたは185°F～248°F
ポリエスターPBT	240°C～275°Cまたは464°F～527°F	60°C～90°Cまたは140°F～194°F
ポリプロピレン	200°C～280°Cまたは392°F～536°F	30°C～80°Cまたは86°F～176°F
ポリプロピレン（ホモポリマー）	200°C～280°Cまたは392°F～536°F	30°C～80°Cまたは86°F～176°F
ポリスチレン	170°C～280°Cまたは338°F～536°F	30°C～60°Cまたは86°F～140°F
PVC P	170°C～190°Cまたは338°F～374°F	20°C～40°Cまたは68°F～104°F
PVC U	160°C～210°Cまたは320°F～410°F	20°C～60°Cまたは68°F～140°F
サン	200°C～260°Cまたは392°F～500°F	50°C～85°Cまたは122°F～185°F
ティーピーイー	260°C～320°Cまたは500°F～608°F	40°C～70°Cまたは104°F～158°F

よくある質問

最も融点の高いプラスチックは？

最も一般的なプラスチックの中で、PTFEは最も融点が高い。ポリテトラフルオロエチレンとしても知られている。このプラスチックの一般的な融点は327℃または620Fである。この素材の優れた点のひとつは、その安定性です。PTFEは-200℃から260℃までの幅広い温度範囲で非常に安定している。そのため、多くの用途で使用されている。

プラスチックは170度で溶けるのか？

ご存知のように、プラスチックにはさまざまな種類があります。そのため、プラスチックの溶解は誰にとっても同じというわけではありません。主にプラスチックの種類によって決まります。LDPEやHDPEのような低融点ポリマーが存在する。これらは通常170度で溶ける。

融点が最も低いプラスチックは？

ポリエチレンはPEプラスチックと呼ばれることもあり、最もよく使われるプラスチックのひとつである。融点は100度から180度で、通常最も低い。このプラスチックは、ビニール袋や容器に広く使用されている。

最も溶けにくいプラスチックは？

溶融しにくいプラスチックの中で、PTFEは最も硬いプラスチックのひとつである。融点は約327℃。このプラスチックは幅広い用途で使用されている。

すべてのプラスチックは融点が違うのですか？

そうです。様々な種類のプラスチックが様々な用途に使われています。なぜそのような多様性があるのでしょうか？プラスチックには独特の物理的・化学的特性があります。低熱で溶けるものもあれば、高熱で溶けるものもある。

概要

本稿では、熱下でのプラスチックの挙動を主に取り上げた。おわかりのように、どのような形状のプラスチックでも、融点は多少ばらつきがある。さらに、融解温度はプラスチックの種類によって変化する。

プラスチックの融点は、様々な製造プロセスにとって極めて重要である。代表的な製造工程は、射出成形、押出成形、プラスチック成形である。どの製造方法においても、プラスチックの融点は重要な役割を果たします。適切な溶融温度を維持できないと、多くの欠陥につながる可能性がある。

ご不明な点がございましたら、カスタマーサポートまでお問い合わせください。お客様のプロジェクトに適したプラスチック材料をお探しでしたら、最適な材料の選び方のページをご覧ください。 射出成形材料 をご覧いただき、お客様のプロジェクトに最適なオプションをお探しください。