TPU・TPE射出成形：材料特性と加工条件の違い

HA NOI MOULD TECHNOLOGY COMPANY LIMITED（以下、HANOI MOULD）は、射出成形方法を検討する前に、正確な樹脂グレード、製品形状、受入要求を確認します。「TPE」は熱可塑性エラストマーの広い材料群を示し、TPU（熱可塑性ポリウレタン）はその一つです。そのため、TPUと一つの共通TPEを比較するのではなく、TPUと製品に使用予定の具体的なTPE系統・グレードを比較する必要があります。

最初にTPUとTPEの材料名称を確認する

市販のTPEは、異なるポリマー系統と配合を含みます。硬さ、密度、収縮、流動性、圧縮後の回復、表面感触、耐候性、耐薬品性はグレードによって大きく異なります。TPUも化学構造、硬さ、添加剤によって特性が変わります。「TPUは常に強い」「TPEは常に低温で成形できる」といった一般論は、グレードと技術データシートがなければ設計条件として使用できません。

比較すべき材料特性

• 硬さと柔軟性：指定硬さ、製品厚さ、使用時に必要な荷重と変形量を比較します。
• 耐摩耗性と引裂き特性：TPUは摩耗条件の厳しい用途で検討されることがありますが、結果はグレード、形状、試験条件に依存します。
• 圧縮永久ひずみと回復：シール、グリップ、クッション、長時間圧縮される部品で重要です。
• 耐薬品・耐油・耐加水分解・耐候性：接触媒体、温度、時間、環境を材料メーカー資料と照合します。
• 表面・外観：色、光沢、シボ、べたつき、透明性、フローマーク、ゲート跡の許容範囲を指定します。
• 二色・インサート成形の接着：硬質基材との接着は、具体的な二つのグレードの組合せに依存します。互換資料と案件トライで確認します。
• 規制・用途要求：医療、食品接触、電気、自動車等への適合を材料群だけで判断せず、該当するメーカー資料を要求します。

射出成形に影響する加工条件

加工条件は、材料メーカーの最新技術データシートに従います。多くのTPUグレードは吸湿の影響を受けるため、乾燥と保管管理が必要になる場合があります。他のTPEグレードは異なる乾燥条件を持ちます。樹脂温度、金型温度、スクリュー速度、背圧、滞留時間、射出速度、保圧、冷却時間は、一般的な温度範囲からではなく、採用グレードと製品に対して設定します。

流動、ゲート、ランナー

ゲート形式と寸法は、流動長、肉厚、粘度、外観制限、ゲート処理方法によって決まります。ゲートが小さすぎるとせん断と充填圧力が増加し、大きすぎるとゲートシール時間が長くなったり、許容できない跡が残ったりします。多数個取り金型ではランナーバランスと圧力損失も確認します。

ベント、冷却、突出し

柔軟材料は、エアを巻き込み、突出し時に変形し、コアに残る場合があります。ベント位置、パーティング面、冷却バランス、抜き勾配、突出し力の分布を一緒に確認します。突出し跡の位置と許容変形は図面またはDFM記録で合意します。

TPU・TPE金型設計の確認項目

• 樹脂系統、商品グレード、色・添加剤、材料メーカーの技術資料を確認する。
• グレード固有の収縮情報を設計入力とし、金型トライで寸法を検証する。
• 肉厚変化、リブ、ボス、アンダーカット、柔軟製品の抜き勾配を確認する。
• 流動方向、ウェルド、エア溜まり、外観面に対してゲートとベント位置を決める。
• 材料と形状に応じ、パーティングラインとシャットオフでフラッシュを管理する。
• 過度な伸びや永久変形を防ぐよう突出し力を分散する。
• オーバーモールドでは、基材準備、インサートの温度・取扱い、接合形状、接着試験計画を確認する。

これらの決定事項は、金型設計前のDFMチェックリストに記録します。

代表的な成形不良と確認データ

• ショートショットまたは充填停滞：ベント、流動長、ゲート抵抗、材料状態、承認した成形条件を確認します。
• フラッシュ：パーティング面、シャットオフ、型締め状態、材料粘度、充填・保圧条件を確認します。
• 気泡、シルバー、表面筋：吸湿管理、異物、滞留履歴、減圧、ベントを確認します。
• 反りまたは寸法変化：冷却バランス、保圧、収縮仮定、製品形状、測定時期を確認します。
• オーバーモールド接着不良：具体的な二つの材料、基材清浄度、接合形状、成形履歴、接着試験を確認します。
• 型残りまたは突出し変形：抜き勾配、シボ、冷却、真空、アンダーカット、突出し接触面積を確認します。

トライ結果は、図面と合意した受入基準に対して確認します。未解決項目、修正、検査資料の管理方法については、HANOI MOULDの金型検査・検証をご参照ください。

RFQで材料グレードを決めるための情報

硬さ、荷重・変形、繰返し曲げ・圧縮、接触媒体、温度、UV・耐候性、外観、色、許容される跡、オーバーモールド基材から確認します。グレード未決定の場合は、必要機能と候補グレードを明記し、材料メーカーと成形側で評価します。収縮、ゲート設計、接着に影響する材料選定が未確定のまま、金型見積を最終条件としないことが重要です。

技術確認用資料：利用可能な2D・3Dデータ、候補樹脂グレードとTDS、予定数量、表面要求、重要寸法、使用条件、オーバーモールド基材、納入先、成形機が決まっている場合はその情報をご用意ください。技術評価・見積に必要なデータチェックリストを使用して案件資料を整理できます。