序文
真空射出成形（オーバーモールド）で製造される試作品は、最終製品の外観を模倣するだけでなく、より重要な点として、機能および構造を効果的に検証するために、最終製品の機械特性を再現する必要があります。試作品が試験要件を満たすためには、様々なオーバーモールド材料の硬度、強度、靭性の違いを理解することが不可欠です。この記事では、一般的に使用されるオーバーモールド材料の主要な機械特性について説明します。
各種オーバーモールド材料の詳細な機械特性
すべてのオーバーモールドPU樹脂は体積収縮率が非常に低く、通常0.1%～0.6%であるため、複製された部品の寸法精度が高くなります。
軟質エラストマー
- TPU/TPEライク軟質ゴム：この材料はゴムの弾性特性を再現するために使用されます。非常に柔らかいショアA30から硬いA95まで、幅広い硬度範囲を備えています。引張強度は低い（約5～25MPa）ものの、破断伸びは150～500%と非常に高く、優れた柔軟性と耐屈曲性を示します。
- 真のシリコーンゴム：シリコーンゴムは、軟質ポリウレタンよりも柔らかく、硬度はショアA10から始まります。引張強度はすべての材料の中で最も低く（約3～10MPa）、破断伸びは最も高く（150～700%）、極めて高い柔軟性と柔軟性が求められる用途に最適です。
硬質プラスチック
- ABSライク硬質プラスチック：これは最も標準的なハードプロトタイピング材料です。硬度は約ショアD70～D80で、引張強度は良好（約35～60MPa）ですが、破断伸びは低く（約5～15%）、真のABS樹脂に似た硬さを持ちながらもやや強靭な特性を備えています。
- PCライク透明部品：この材料は、ABSライク材料に比べて優れた強度と靭性を備えながら、高い透明性を維持しています。硬度は約ショアD75～D80で、引張強度もABSライク材料より高く（約40～65MPa）、破断伸びも10～20%に向上しています。
- PMMAライク（アクリル）透明部品：この材料は、極めて高い硬度と透明性を追求しています。オーバーモールド材料の中で最も高い硬度（ショアD80～D85）と、引張強度も非常に高く（50～70MPa）、その一方で靭性は低く、破断伸びはわずか3～6%にとどまり、典型的な硬くて脆い材料となっています。
- PP/PEライク強靭プラスチック：この材料は、高い靭性が特徴です。硬度は低く（ショアD55～D65程度）、引張強度も比較的低い（20～35MPa）ものの、破断伸びは20～100%に達するため、クリップなどの曲げ耐性が求められる構造部品に最適です。
主要概念
- ショア硬度：材料のへこみに対する抵抗力を表す指標です。ショアA（軟質ゴムおよびエラストマー用）とショアD（硬質プラスチック用）はスケールが異なり、直接換算することはできません。値が高いほど、材料が硬いことを示します。
- 引張強度：材料が破断するまでに耐えられる最大応力（力）を表します。値が高いほど、材料が強く、破断しにくいことを示します。
- 破断伸び：破断時の長さの増加率を表します。この値は材料の靭性を直接反映しており、値が高いほど材料が柔軟で、曲げ耐性が高く、脆性破壊しにくいことを示します。
結論
真空射出成形材料は、極めて柔らかいものから極めて硬いものまで、また強度の高いものから脆いものまで、幅広い性能オプションを提供します。プロジェクトの初期段階では、製品の機能要件に基づいて最適な成形材料（耐衝撃性ハウジング（例：ABS/PC）、耐屈曲性スナップ（例：PP/PE）、ソフトボタン（例：TPU）など）を選択し、最も費用対効果の高い設計検証を実施できます。