射出成形材料は多種多様であり、プラスチック製品において重要な役割を果たします。お客様からプラスチック筐体用の射出成形材料の選び方についてよくご質問をいただきます。そこで、お客様のご要望にお応えし、材料の種類と選定の原則という2つの側面から、射出成形材料の選定ガイドをご紹介しますので、ご参考ください。
I. 射出成形材料の種類
1. 汎用プラスチック:
ポリエチレン (PE)：高密度ポリエチレン (HDPE)、低密度ポリエチレン (LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン (LLDPE) に分類されます。良好な低温耐性、化学的安定性、電気絶縁性を持ち、加工性に優れ、低コストです。フィルム、パイプ、容器など、様々なプラスチック製品の製造によく使用され、スーパーマーケットで見られるレジ袋やボトルなどがその例です。
ポリプロピレン（PP）：結晶性プラスチックであり、無色、無臭、無毒です。高い耐熱性を持ち、100°Cで煮沸殺菌が可能です。良好な流動性、優れた成形性、高い降伏強度、良好な電気的性能を有しますが、耐火安全性と耐候性は劣ります。自動車部品、家電製品の筐体、日用品（自動車内装部品やプラスチック食器など）を含む、様々な用途で広く使用されています。
ポリスチレン (PS)：非晶性ポリマーであり、高い光透過性、優れた着色性、高い硬度を持つ無色透明の粒状材料です。しかし、製品は脆く、内部応力亀裂が発生しやすく、耐熱性が低いという欠点があります。主に包装製品、使い捨て医療用品、玩具、電気部品（電気筐体や発泡プラスチックなど）の製造に使用されます。
ポリ塩化ビニル (PVC)：良好な耐薬品性、難燃性、電気絶縁性を示します。しかし、熱安定性が低いため、加工時には安定剤の添加が必要です。硬質PVCと軟質PVCに分けられます。硬質PVCはパイプ、ドア・窓の形材などの製造によく使用され、軟質PVCは電線・ケーブルの被覆、フィルム、人工皮革などの製造によく使用されます。
2. エンジニアリングプラスチック:
ナイロン（PA）：ポリアミドとも呼ばれるナイロンは、高い結晶化度を持ちます。高い機械的強度と優れた靭性を備え、高い引張強度と圧縮強度を有します。耐疲労性は際立っており、耐摩耗性、耐食性、耐熱性、無毒性、そして優れた電気的性能を持っています。しかし、耐光性が低く、吸水しやすく、酸には耐性がありません。自動車、機械、電子機器など、自動車エンジン部品、ギア、ベアリングといった様々な分野で広く使用されています。
ポリカーボネート (PC) は、一般に「防弾ガラス」として知られ、無毒、無臭、無味、透明で可燃性ですが、火から離すと自己消火します。優れた靭性と硬度を持ち、すべての熱可塑性材料の中で最高の耐衝撃性、優れた耐クリープ性、良好な寸法安定性、高い成形精度、および良好な耐熱性を備えています。自動車のランプカバー、建築物のドアや窓、光学レンズ、電子・電気機器の筐体などの製造によく使用されます。
ポリオキシメチレン（POM）は、アセタール樹脂とも呼ばれ、高い結晶構造と優れた機械的特性を有しています。高い弾性率、高剛性、高表面硬度、低摩擦係数を持ち、優れた耐摩耗性と自己潤滑性を備えています。ナイロンに次ぐ性能を持ちながら、ナイロンよりも安価です。良好な耐溶剤性を示しますが、強酸、強アルカリ、酸化剤には耐性がありません。ギア、ベアリング、スライダー、バルブなどの機械部品の製造に広く使用されています。
ABS樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）は、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの3つのモノマーから合成されます。高い機械的強度と、「堅牢性、靭性、剛性」といった優れた総合特性を持ち、加工が容易で寸法安定性にも優れています。自動車、小型家電の筐体射出成形部品、電子機器、玩具など、幅広い産業で利用されており、自動車のシェルや家電の筐体などに使用されています。
3. 特殊プラスチック:
ポリエーテルエーテルケトン (PEEK)：非常に高い耐熱性、耐薬品性、機械的強度、耐摩耗性を備えています。長期使用温度は260℃に達し、過酷な環境下でも使用可能です。航空宇宙、医療機器、電子機器などの分野でよく使用され、航空機部品、人工関節、電子コネクタなどがその例です。
ポリフェニレンサルファイド（PPS）は、優れた耐熱性、耐薬品性、難燃性、機械的特性を示し、200°Cを超える高温環境での長期使用に適しています。主に自動車エンジン部品、電子・電気部品、化学パイプラインなどの製造に用いられます。
ポリテトラフルオロエチレン (PTFE)：「プラスチックの王様」として広く知られており、極めて低い摩擦係数、優れた耐薬品性、高い耐熱性、電気絶縁性を持ち、ほとんどすべての溶剤に不溶です。フッ素樹脂加工のフライパンのコーティングや化学パイプラインの内張りなど、シール材、ベアリング、パイプ、バルブなどの製造によく使用されます。
4. 熱可塑性エラストマー:
熱可塑性ポリウレタン (TPU)：優れた弾性、耐摩耗性、耐油性、耐候性を持ち、-40°Cから120°Cの温度範囲で使用可能です。スポーツシューズの靴底や自動車の燃料パイプなど、靴材、パイプ、フィルム、自動車部品を含む様々な分野で幅広く使用されています。
スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体（SBS）：優れた弾性と加工性を持ち、様々なプラスチックとブレンド・改質が可能です。ゴム製品、接着剤、防水材などの製造によく使用されます。
熱可塑性加硫物 (TPV)：動的架橋型熱可塑性エラストマーであり、優れた弾性、耐摩耗性、耐老化性、耐油性を持ち、リサイクル可能です。自動車部品、建築用シール材、電線、ケーブルなど、様々な分野でよく使用されています。
II. 射出成形材料の選定原則：
1. 製品の性能要件:
(1) 機械的特性：
強度：製品の使用環境や応力条件に応じて、十分な引張強度、曲げ強度、圧縮強度などを備えた材料を選択します。例えば、自動車部品や機械部品など、大きな外力を受ける構造部品には、ナイロン（PA）やポリカーボネート（PC）などの高強度材料を選ぶ必要があります。一方、プラスチック容器のような強度がそれほど要求されない日用品には、ポリエチレン（PE）やポリプロピレン（PP）などの一般的な材料で十分対応できます。
靭性：製品が使用中に衝撃や衝突などの外力を受ける可能性がある場合、材料の靭性は不可欠です。靭性に優れた材料はエネルギーを吸収し、製品の破損や損傷を軽減できます。例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体 (ABS) 材料は優れた靭性を持ち、電気機器筐体や玩具などの製品製造によく使用されます。
硬度：ギアやガイドレールなど、耐摩耗性や耐擦傷性が求められる一部の製品では、材料の硬度が重要な要素となります。ポリオキシメチレン（POM）は高い硬度と優れた耐摩耗性を持ち、これらの部品の製造によく使用されます。
(2) 熱特性:
耐熱性：製品が高温環境で使用される場合や、製造工程で高温処理（熱成形、溶接など）が必要な場合、材料は優れた耐熱性を持つ必要があります。例えば、自動車エンジンの周辺部品には、ポリフェニレンスルフィド（PPS）やポリエーテルエーテルケトン（PEEK）など、高温に耐えうる材料を選定する必要があります。対照的に、冷凍機器の部品など低温環境で使用される製品には、ポリエチレンなど優れた耐低温性を持つ材料を選定する必要があります。
荷重たわみ温度：特定の荷重下で材料が変形する温度も、材料選定において重要な指標です。荷重たわみ温度が高いほど、高温環境下での材料の寸法安定性が向上します。精密機器の筐体など、高い寸法精度が要求される製品には、より高い荷重たわみ温度を持つ材料を選定する必要があります。
(3) 電気特性:
製品が電気・電子分野で使用される場合、材料の電気絶縁性や導電性などの電気的特性を考慮する必要があります。例えば、電線やケーブルの絶縁層を製造する材料には、極めて高い電気絶縁性が求められます。一般的に使用される材料には、ポリ塩化ビニル（PVC）やポリエチレンなどがあります。電子機器の接地プラグなど、導電性が必要な部品には、炭素繊維強化プラスチックのような良好な導電性を持つ材料が選定されます。
(4) 耐薬品性:
1. 製品が酸、アルカリ、有機溶剤などの様々な化学物質に接触する場合、その材料は優れた耐薬品性を持つ必要があります。例えば、化学工業で使用されるパイプやバルブのような製品には、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）のような強力な耐食性を持つ材料を選定する必要があります。
2. 製品の外観要件:
表面光沢：高級化粧品の射出成形パッケージや電子製品の筐体など、一部の製品では表面光沢に高い要求があります。材料の表面光沢は、その分子構造や添加剤などの要因に関連しています。選定時には、製品の要求に応じて考慮する必要があります。
高い透明性要件：
(1)ポリメチルメタクリレート（PMMA）:一般にプレキシガラスとして知られるこの素材は、非常に高い透明性、優れた光学特性、高い硬度、そして高い表面光沢を持っています。光学レンズ、透明カバー、ディスプレイスタンドなどの製品製造に使用できます。
(2)ポリスチレン（PS）:高い光透過率、強い着色力、高い硬度を持つ透明なプラスチックです。しかし、製品は脆く、内部応力によるひび割れが発生しやすいという欠点があります。使い捨て食器、包装容器、おもちゃなどの製造によく使用されます。
(3) PET:ポリエチレンテレフタレート（PET）は、リサイクル可能な熱可塑性ポリエステル素材です。リサイクルと再利用により、環境汚染を低減できます。当社の世邦グループの子会社である承邦は、この素材を欧米への輸出に利用しています。その環境保護性、透明性、その他の特性から、広く愛され、化粧品包装業界で幅広く使用されています。
特定の色やカラーマッチングの要件：
(1)ABS:顔料の添加により様々な色に調整可能で、優れた色安定性を持ち、色褪せしにくいです。家電製品の筐体や玩具など、高い色彩要件を持つ製品に適しています。
(2) ポリプロピレン（PP）:染色も可能ですが、色の鮮やかさや安定性は比較的劣ります。しかし、コストが低いため、特に高い色要件を必要としない製品に使用できます。
3. 加工性:
流動性：材料の流動性は、射出成形プロセスの充填効果と成形品質に直接影響します。流動性の良い材料は、金型キャビティをより容易に充填し、射出成形不良の発生を減らすことができます。例えば、ポリプロピレン（PP）は流動性が高く、複雑な形状や薄肉の製品製造によく使用されます。対照的に、ポリカーボネートの流動性は比較的低く、射出成形時にはより高い圧力と温度が必要です。
収縮率：材料は射出成形後に収縮します。収縮率の大きさは製品の寸法精度に直接影響します。材料を選定する際には、製品の寸法精度要件に応じて適切な収縮率を持つ材料を選ぶ必要があります。一般的に、ポリエチレンやポリプロピレンなどの結晶性プラスチックは大きな収縮率を持ち、ABSやPCなどの非晶性プラスチックは小さな収縮率を持ちます。
乾燥特性：一部の材料は、射出成形前に水分や揮発性物質を除去するために乾燥させる必要があります。そうしないと、製品の品質に影響を与えます。材料を選択する際には、材料の乾燥条件や乾燥時間、乾燥設備のコストなどの要因を考慮する必要があります。
成形サイクル：成形サイクルとは、製品を成形するために必要な時間を指します。これは生産効率とコストに直接影響します。成形サイクルが短い材料を選択することで、生産効率を向上させ、生産コストを削減できます。例えば、一部の熱可塑性エラストマー（TPE）材料は成形サイクルが短く、大量生産される製品に適しています。
4. コスト要因:
材料価格：異なる射出成形材料の価格は大きく異なります。材料を選定する際には、製品の予算と市場での位置付けに応じて、適切な価格の材料を選ぶ必要があります。一般的に、ポリエチレンやポリプロピレンなどの汎用プラスチックの価格は低く、一方、ポリカーボネートやポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチックや特殊プラスチックの価格は高くなります。
加工コスト：材料の加工コストには、射出成形設備のエネルギー消費、金型の摩耗、人件費などが含まれます。一部の材料は、より高い射出成形圧力と温度、または特殊な金型構造を必要とする場合があり、これにより加工コストが増加します。材料を選択する際には、材料の価格と加工コストを総合的に考慮し、総コストが最も低い材料を選ぶ必要があります。
金型コスト：異なる材料は金型に対して異なる要件を持ちます。一部の材料では、金型の耐摩耗性や耐食性を向上させるために、特殊な金型鋼や表面処理プロセスが必要となる場合があります。これにより、金型コストが増加します。材料を選択する際には、金型コストが総費用に与える影響を考慮する必要があります。
5. 持続可能性：
環境への配慮：環境意識が高まるにつれて、より多くの企業や消費者が製品の環境性能に注目しています。射出成形材料を選定する際は、生分解性プラスチックやリサイクルプラスチックなど、環境に優しい選択肢を選び、環境への影響を最小限に抑えることが不可欠です。
再生可能性：一部の材料は、バイオベースプラスチックのように再生可能な資源から作られています。これらの材料は再生可能であり、持続可能性も高く、将来の発展トレンドに合致しています。材料を選定する際には、製品の環境性能と持続可能性を向上させるために、再生可能な材料を検討することができます。
6. その他の要因：
製品の耐用年数：製品を長期間使用する必要がある場合、耐用期間中に製品の性能と品質が低下しないように、優れた耐久性と安定性を持つ材料を選定する必要があります。
製品の安全性：食品包装や医療機器など、人体に直接接触する一部の製品では、材料の安全性が極めて重要です。食品グレードプラスチックや医療グレードプラスチックなど、関連する安全基準や規制を満たす材料を選定する必要があります。
材料の供給安定性：材料を選定する際には、生産の継続性を確保するために、その材料の供給安定性と信頼性を考慮する必要があります。幅広い供給チャネルを持ち、安定した供給が可能な材料を選択することで、材料不足による生産中断を防ぐことができます。
上記の内容をお読みいただいた上で、材料選定に関してご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。弊社の世邦射出成形金型工場は20年以上の実績がございます。お客様のプロジェクトに合わせた射出成形ソリューションを策定する専門のエンジニアリングチームが在籍しております。
Worldbound Groupは、スマートマニュファクチャリングと精密製造を核とし、設計、金型製作、射出成形、電子部品、組立、サービスを統合したスマート製造企業グループです。Worldbound Group傘下には、東莞、広州、深圳、ベトナムに8つの製造工場があり、上海と香港には2つの研究開発センターが設置されています。精密金型製造工場、射出成形生産工場、無塵表面処理工場を保有しています。CNC加工機、ミラー放電加工機、各種大・中型射出成形生産ライン、ダイカストおよび精密ブロー成形生産ライン、環境配慮型真空アルミニウムスパッタリングコーティング生産ライン、全自動スプレー塗装生産ライン、ボンディング、SMT実装、インテリジェントCOBチップボンディング生産ラインなど、数百台の先進的な製造設備を備えています。主な製品は、金型、玩具、電気部品、医療機器部品、家電部品、電子製品、小型家電、ペット用品です。製品設計、精密金型製造、射出成形、組立、アフターサービスを統合したトータルソリューションをハイエンドブランドに提供しています。
