PVC 射出成形: プロセス、メリットとデメリット

多くの工業用熱可塑性プラスチックの中でも、PVC（ポリ塩化ビニル）は、その幅広い用途、優れた性能、そして低コストにより、多くのメーカーから支持されています。 射出成形コストパイプや医療機器からケーブルや建物の壁パネルまで、PVC はあらゆるところに使われています。

PVC 製品に対する膨大な市場需要を満たすために、メーカーはより洗練された効率的な生産方法を継続的に模索しています。そのような方法の 1 つが PVC 射出成形です。これは、温度と圧力を正確に制御して PVC 材料を金型に射出する技術で、さまざまな形状やサイズの部品を製造します。 PVCの非吸湿性、耐薬品性の特性を最大限に活かした加工により、優れた性能を発揮するだけでなく、コストパフォーマンスの高い製品が得られます。

PVC 射出成形技術を次のプロジェクトに適用することを検討している場合は、このまま読み続けて PVC 射出成形について詳しく学んでください。

PVCとは何ですか？

PVC、またはポリ塩化ビニルは、特定の開始剤 (過酸化物やアゾ化合物など) または外部条件 (光や熱など) の作用下で、フリーラジカル重合機構を介して塩化ビニルモノマー (VCM) を重合させることによって形成されるポリマーです。 ）。その優れた性能と幅広い用途により、PVC は世界で 3 番目に多く生産されている合成プラスチック ポリマーとなっています。

PVC の商業化は 20 世紀に始まり、アメリカのタイヤ会社 BF Goodrich によって最初の大規模生産が行われました。 PVC には、硬質と軟質の XNUMX つの主な形式があります。硬質 PVC はさらに、非可塑化 (PVC-U) グレードと変性 (PVC-M) グレードに分類できます。

射出成形された硬質PVCは、高密度で優れた剛性、難燃性、優れた耐衝撃性を備えているため、建築、産業などの分野で広く使用されています。たとえば、建設業界では、ドア、窓、パイプ、機械のハウジングなどのコンポーネントの製造に硬質 PVC が一般的に使用されています。

硬質 PVC と比較して、射出成形軟質 PVC は柔軟性とカスタマイズ性が高いことで知られています。さまざまな種類と量の可塑剤を添加することにより、軟質 PVC の柔らかさと弾性を正確に制御できます。この材料は、医療、自動車、園芸業界で広範囲に応用されています。

PVCプラスチックの特性

PVC は、ガラス転移温度が 77 ～ 90°C の非晶質白色粉末ポリマーで、約 170°C で分解し始め、光や熱に対して不安定になります。 100°C を超える高温や長時間​​の太陽光にさらされると、PVC は分解して塩化水素を放出し、分解プロセスがさらに加速され、色の変化や物理的および機械的特性の急速な低下につながります。

PVC は引張強さと耐熱性が比較的低いにもかかわらず、多用途性とその他の優れた特性により、射出成形に理想的な選択肢となっています。 PVC は高い衝撃強度を示し、成形が容易で、比較的低い剛性と優れた耐薬品性を備えています。これらの特性により、PVC は経済的でリサイクル可能で環境に優しい材料となっています。

次の表には、射出成形された PVC の典型的な物理的、機械的、電気的、加工的、光学的、熱的特性が含まれています。

物理的特性	密度	1.16 – 1.65 g / cc
	粒径	63.0 - 250μm
	厚さ	3000〜12000ミクロン
	メルトフロー	3.50 – 54.0 g/10分
機械的性質	硬度	100 – 111
	引張強さ、究極	14.3〜55.2 MPa
	破断伸び	2.00 - 330％
	弾性率	1.82～7.03GPa
	曲げ弾性率	0.220～6.43GPa
電気特性	電気抵抗率	2.00e+14 – 1.00e+16 オーム・センチメートル
	誘電率	2.98 – 8.00
光学特性	光沢	5.00 - 60.0％
	ヘイズ	4.00 - 8.00％
処理プロパティ	溶融温度	177 - 216°C
	処理温度	150 - 221°C
	ノズル温度	180 - 185°C
熱特性	たわみ温度	41.1 - 88.9°C
	脆化温度	-28.0 –15.0°C
	ビカット軟化点	51.0 - 98.9°C

表1： PVCの特性 

PVCは射出成形できますか?

はい、PVC は射出成形できます。熱可塑性プラスチックとして、PVC は優れた加工能力を備えています。その間 射出成形, PVC材料を高温で溶かし、冷却後に金型に射出して目的のプラスチック製品を製造します。この方法は、さまざまな複雑な形状やサイズのプラスチック製品の製造に適しています。

PVC 射出成形では、通常、乾燥は必要なく、溶融温度は 185 ～ 205 °C、金型温度は 20 ～ 50 °C です。さらに、加熱プロセス中に温度が適切に制御されないと、PVC が劣化して有害なガスが発生する可能性があるため、PVC 射出成形では正確な温度制御が重要になります。

PVC は需要の高い素材であり、BOYI は PVC 射出成形に関する豊富な知識と経験を持っています。 BOYI は、顧客の要件に合わせたカスタマイズされた PVC 射出成形ソリューションを提供し、クライアントがさまざまな PVC 射出成形プロジェクトを完了できるよう支援します。

PVC射出成形のメリット

以下に、PVC 射出成形の主な利点の概要を示します。

高い費用対効果

PVC (ポリ塩化ビニル) は製造コストが比較的低いため、特殊プラスチックやポリマーブレンドに比べて経済的です。その広く使用された結果、サプライチェーンがよく発達し、低い最小注文数量 (MOQ) で容易にアクセスできるようになり、これは特に中小企業にとって有利です。

耐薬品性

PVC は優れた化学的安定性を示し、多くの酸、塩基、塩、脂肪、アルコールからの腐食に耐性があります。 PVC は 60°C を超える温度での強濃酸に対する耐性は劣りますが、さまざまな化学環境下でも性能と外観を維持します。

電気絶縁体

PVC は絶縁耐力が高く、絶縁破壊することなく高電圧に耐えることができます。難燃性と防水性を兼ね備えた PVC は、電気および電子機器に不可欠な絶縁材料であり、機器のハウジングやケーブルの被覆などの用途に使用されます。

良好な加工性

PVC は射出成形時に優れた流動性と充填特性を示し、複雑な金型キャビティを簡単に充填して、複雑で高精度の製品を製造します。収縮率が低いため、寸法安定性が維持され、一貫した製品品質が保証されます。

環境に優しくリサイクル可能

PVC はリサイクル可能であり、適切に処理すれば新しい製品の製造に再利用できるため、環境への影響を軽減できます。ただし、有害物質の放出を軽減するために PVC を慎重に取り扱い、リサイクルすることが重要であり、適切な環境対策が必要です。

美的アピール

PVC は顔料や添加剤で改質して色や外観を変えることができ、さまざまな用途やデザイン要件に適したものにすることができます。 PVC 射出成形部品の表面は滑らかで掃除が簡単で、長期間その美しさを維持します。

耐久性と強度

PVC 射出成形部品は通常、耐久性と強度が高く、日常の磨耗に耐えます。配合と加工条件を調整することで、硬度や靭性などの PVC 射出成形部品の物理的特性をさらに最適化し、特定の用途のニーズを満たすことができます。

PVC射出成形の欠点

PVC には多くの利点がありますが、考慮すべき欠点もいくつかあります。

熱安定性が低い

PVC は高温で簡単に劣化します。加熱すると、PVC 内の不安定な塩素原子が脱離し始め、塩化水素 (HCl) などの有害な物質が生成されます。 PVC の熱安定性を向上させるために、塩基性鉛塩や金属石鹸などの熱安定剤が加工中に通常添加されます。

低い熱変形温度

PVC の熱変形温度は比較的低く、その配合と加工条件にもよりますが、一般的には 55°C ～ 85°C です。これは、PVC 製品が高温で変形しやすく、性能に影響を与えることを意味します。

筋力低下

軟質 PVC は、時間の経過や、紫外線や高温などの悪条件にさらされると、材料特性が低下します。硬質 PVC は耐紫外線性に優れていますが、日光に長時間さらされると劣化する可能性もあります。

初期費用が高い

PVC 射出成形では、カスタム金型の製造に多額の初期費用が必要です。金型のコストは 1,500 ドルから 100,000 ドルを超えることもあります。ただし、これらのコストは、多数の部品を製造することで償却できます。同一部品を大量に生産することが予想される場合、PVC 射出成形はコスト効率の高い生産方法となります。

BOYI では、加工用にアルミニウムとスチールの両方の金型を提供しています。鋼製金型は寿命が長く、何度も再利用でき、場合によっては修理も可能です。詳細については、アルミニウム金型とスチール金型の違いに関するこの記事をご覧ください。 アルミニウム金型とスチール金型.

PVC射出成形の応用例

PVC (ポリ塩化ビニル) は、複数の業界をカバーする用途で広く使用されている材料です。

• シール部品
• シートトリム部品
• ダッシュボード
• 飲料や食品のボトルキャップ
• ワイヤースプール（またはワイヤードラム）
• PVCパイプと継手
• PVC ウィンドウプロファイル
• 医療用チューブ
• テレビのリモコンの筐体
• 排水管

PVC射出成形プロセス

PVC 射出成形プロセスは、正確かつ要求の厳しい手順です。 PVC は熱可塑性プラスチックであるため、過熱したり過剰なせん断が加わったりすると、分解して有害物質が生成される可能性があります。高品質の PVC 射出成形製品を実現するための、PVC 射出成形プロセスの包括的なガイドをここに示します。

モールドとゲートの設計

成形サイクルを最適化するには、ゲート設計をできるだけ短く、円形の断面にする必要があります。溶けにくい材料がキャビティに入るのを防ぐためにコールド スラグ ウェルを備えた、直径 6 mm、内角 5 度の円錐形ノズルを使用することをお勧めします。適切な金型の通気を確保するには、金型の抜き勾配角度を 0.5° ～ 1° にする必要があります。一般的なベントのサイズは深さ 0.03 ～ 0.05 mm、幅 6 mm、または各エジェクタ ピンの周囲のクリアランスは 0.03 ～ 0.05 mm です。耐久性を高めるために、金型はステンレス鋼または硬質クロムメッキで作られている必要があります。

PVC乾燥

PVC は射出成形前に乾燥させて、微量の水分を除去する必要があります。製品の品質に対する湿気の影響を最小限に抑えるために、75 ～ 90°C で 1.5 ～ 2.5 時間乾燥することをお勧めします。

ねじの長さと直径の比 (L/D)

L/D 比は、ねじの長さとその外径または呼び径の比です。一般に、良好なメルトフローと製品品質を達成するには、スクリュー L/D 比 20:1、圧縮比 1:1.6 ～ 1:1.2 が最適です。

スクリュークッション

金型キャビティが完全に充填された後、スクリュー先端とバレルの間に残る PVC のクッションは、射出成形機のモデルと射出成形製品の要件に基づいて調整する必要があります (通常 2 ～ 3 mm の範囲内)。

背圧

背圧は、PVC 溶融の品質を制御し、過熱や分解を防ぐための PVC 射出成形における重要なパラメータです。 1MPa程度で管理してください。過剰な背圧は過剰なせん断力を発生させ、PVC の過熱と分解を引き起こします。せん断力と熱分解のリスクを最小限に抑えるために、可塑化中に多段階背圧制御を使用する必要があります。

スクリュー速度

スクリュー速度は、スクリュー径や射出成形機の性能に応じて調整してください。直径が 60 mm 未満のネジの場合、速度は 50 ～ 70 rpm にする必要があります。直径が 70mm を超えるネジの場合、速度は 20 ～ 50rpm に制御する必要があります。

バレル温度

バレル温度は、PVC 溶融物の流れと製品の品質に影響を与える重要な要素です。フィードゾーン、リアゾーン、ミドルゾーン、フロントゾーンの温度をそれぞれ30〜60℃、160〜180℃、150〜170℃、140〜160℃に設定することをお勧めします。これらの温度は参考用であり、機械や材料の実際の条件に応じて調整する必要があり、推奨範囲を超える可能性があります。

金型温度

金型温度は、製品のサイズ、形状、性能要件に応じて調整する必要があります。水温を 70 ～ 100°F に設定し、エジェクター側の温度を 10 ～ 20°F 低く設定することをお勧めします。

射出速度

PVC の劣化を避けるために射出速度を遅くし、大規模生産の場合は射出速度を速くする必要があります。 UPVC を使用して非常に滑らかな厚肉製品を製造する場合は、多段階の射出速度を使用する必要があります。ゲートから薄茶色の縞が放射状に伸びている場合は、射出速度が速すぎることを示しています。

射出圧力

射出圧力は製品のサイズ、形状、ゲート開口部のサイズによって異なります。一般に、射出圧力を 80 ～ 120MPa (800 ～ 1200bar) に設定することをお勧めします。

シャットダウン

PVC は熱安定性が低いため、シャットダウン プロセスが重要です。残留 PVC が高温で分解するのを防ぐために、シャットダウンする前にバレルを徹底的に洗浄する必要があります。 PMMA、PP、LDPE、GPPS など、熱安定性が高く、PVC と悪反応を起こさない他の熱可塑性プラスチックも洗浄に使用できます。機械に損傷を与える化学反応を引き起こす可能性があるため、同じバレル内で POM と UPVC などの材料を混合しないでください。

この PVC 射出成形プロセス ガイドに従うことで、仕様を満たす高品質の PVC 射出成形製品を製造できるようになります。ただし、特定のパラメータや設定は機械、材料、製品によって異なる場合がありますので、実際の条件に基づいて調整する必要があります。

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