射出成形 vs. 押出成形プロセスにおけるシリコーンマスターバッチ：主な用途の違い
作成日 01.28
ポリマー加工の進化は、単に機能的な形状を作成することから、高性能な表面美学と製造効率の達成へとシフトしました。この変革の中心にあるのは、特殊なシリコーンマスターバッチ添加剤です。これらの高効率加工助剤は、プラスチック加工における一般的な課題を克服したいと考えている製造業者にとって不可欠なものとなっています。
同じシリコーンマスターバッチが、2つの主要なプラスチック加工技術である射出成形プロセスと押出成形プロセスの両方で使用される場合でも、その機能的焦点、配合量、および性能結果は大きく異なります。この記事では、射出成形と押出成形におけるシリコーンマスターバッチの応用を比較し、加工業者が配合を最適化し、効率を向上させ、一貫した製品品質を達成するのに役立ちます。
シリコーンマスターバッチとは何ですか？
シリコーンマスターバッチは、ペレット状の機能性添加剤です。超高分子量ポリジメチルシロキサン（PDMS）がPE、PP、ABS、PA、TPUなどの樹脂全体に分散しています。シリコーンオイルと比較して、マスターバッチはよりクリーンで、ポリマーにシリコーン特性を付加するための、より安定した正確な方法を提供します。
潤滑剤として内部で機能すると同時に、表面も変化させます。製造中に、表面にわずかに移行し、薄い層を形成して摩擦を低減し、材料と機械がうまく連携できるようにします。これらの添加剤は通常、重量比で0.5%から3%添加され、さまざまなキャリア樹脂と併用でき、ベースポリマーの強度を損なわないようにします。
射出成形プロセスにおけるシリコーンマスターバッチ
射出成形プロセスは、その断続的な性質によって特徴付けられます。溶融したプラスチックを高圧で精密加工された金型に射出し、冷却・取り出しを行います。このプロセスは複雑な三次元形状や厳しい公差を扱うことが多いため、課題は特有のものです。
離型不良と表面欠陥の克服
射出成形においてシリコーンマスターバッチを使用する主な理由の1つは、離型性の向上です。金型にスプレーされる従来の液体離型剤は、表面汚染や仕上がりの不均一を引き起こす可能性があります。対照的に、シリコーンマスターバッチは材料自体に組み込まれます。
部品が冷却されると、シリコーンにより金型から簡単に滑り出します。これにより手作業が削減され、エジェクターピンによる損傷を防ぎます。
成形品における主な利点：
- サイクルタイムの短縮：フローが改善され、金型充填が速くなり、離型が容易になるため、機械のリセットが迅速化されます。
- 見た目と感触の向上：美しい光沢と滑らかな感触が得られ、自動車の内装や電子機器に最適です。
- 必要な圧力が低下：フローが改善されると圧力を下げることができ、金型や機械の摩耗を低減します。
自動車のダッシュボード、ドアパネル、家電製品の筐体、医療部品、精密ギアなどに使用されます。0.5%から2.5%を使用してください。
押出成形プロセスにおけるシリコーンマスターバッチ
押出成形は、成形とは異なり継続的に行われます。パイプ、フィルム、ケーブルの製造においては、高速で安定した生産が目標となります。ここでは、プラスチックにかかるひずみは一定であり、ダイとの相互作用が鍵となります。
ダイ・ドロール（押出時の垂れ）と表面亀裂の防止
高速押出成形では、「ダイドロール」（ダイ出口でのポリマーの蓄積）が製品の表面に周期的な欠陥を引き起こし、オペレーターは清掃のためにラインを停止せざるを得なくなります。シリコーンマスターバッチ添加剤は、ポリマー溶融物と金属ダイの間の界面を潤滑することにより、これを効果的に排除します。
シリコーンは、プラスチックが押し出される際に時々発生する粗い表面である「シャークスキン」を防止します。これにより、溶融したプラスチックが大量に高速で押し出されてもスムーズに滑り、きれいでガラスのような表面が得られます。
押出成形製品の主なメリット:
- より多くの製品をより速く生産できます: シリコーンは機械内部の摩擦を低減するため、プラスチックを焦がすことなくスクリューをより速く回転させることができます。これにより、10〜20％の生産量増加が見込めます。
- 充填剤が多くてもよく混ざります: 難燃性の特殊ケーブルを製造する場合、大量の鉱物（60％以上！）を添加する必要があります。シリコーンはすべてが適切に混ざるのを助けるため、作業が容易になります。
- 長持ちする：配管を埋設したり、ケーブルを屋外に露出させたりする場合、シリコーンは傷や摩耗に対してより強くします。
一般的な用途としては、電線・ケーブル被覆、HDPEパイプ、BOPP包装フィルム、窓枠プロファイル、合成靴底などが挙げられます。推奨添加量は1%から3%です（高速せん断を考慮して、射出成形よりもわずかに高く設定されることがよくあります）。
比較分析：射出成形 vs. 押出成形
違いをより分かりやすくするために、以下の表にシリコーンマスターバッチが各プロセスでどのように機能するかをまとめました。
特徴 | 射出成形用途 | 押出成形用途 |
主な目的 | 離型・表面美観 | 高生産性・ダイ潤滑 |
プロセスタイプ | 断続的/サイクルベース | 連続的/定常状態 |
主な課題 | 複雑なキャビティへの充填 | ダイドロール・トルクの低減 |
表面への影響 | 高光沢・耐傷性 | 滑らかさ・低COF |
添加量範囲 | 0.5% – 2.5% | 1.0% – 3.0% |
エネルギーインパクト | 射出圧力の低減 | スクリュー回転トルクの低減 |
戦略的な選択とトラブルシューティング
添加剤の効果は、キャリア樹脂とベースポリマー間の適合性に大きく依存します。
最適化のヒント:
- マスターバッチのマッチング: PEパイプを使用している場合、シリコーンマスターバッチもPEベースであることを確認してください。一致しない場合、剥離が見られる可能性があります。
- マイグレーションに注意：UHMWシリコーンは通常その場にとどまりますが、使いすぎると、後で製品に塗装や印刷をしたい場合に問題を引き起こす可能性があります。コーティングを計画している場合は、塗装可能性をテストしてください。
- リサイクル材の使用：シリコーンマスターバッチは、リサイクル樹脂の改善に大きく役立ち、ポストコンシューマー材料の流動性や表面の問題を修正します。
特殊用途におけるシリコーンの役割
シリコーンマスターバッチの汎用性を十分に理解するには、単なる潤滑を超えて、特定の業界の課題をどのように解決するかを見る必要があります。
1. 自動車用プラスチックの傷や引っかき傷への耐性を向上
自動車分野では、内装表面は爪、鍵、荷物などによる引っかき傷を受けやすいです。標準的なPPまたはTPO（熱可塑性ポリオレフィン）は、本来柔らかいです。シリコーンマスターバッチを配合することで、表面が微視的なレベルで「滑りやすく」なります。鋭利な物体が表面に当たると、食い込むのではなく滑り落ちるため、キャビンの高級感を長年にわたって維持します。
2. 難燃性ケーブルにおける高負荷フィラーの問題を解決
電線・ケーブル業界では、水酸化マグネシウム（MDH）のような鉱物フィラーに大きく依存しています。これらの粉末はプラスチックを非常に脆くし、押出成形を困難にします。シリコーンマスターバッチは「カップリングブリッジ」として機能し、樹脂が各フィラー粒子をコーティングするのを助けます。これにより、破損が少なく、機械的伸び特性が大幅に向上した、よりスムーズな押出成形が可能になります。
3. "ハンドフィール"の改善（家電製品）
ハンドヘルドデバイスでは、触覚的な体験が製品の差別化要因となります。シリコーンマスターバッチは、高価な二次スプレーコーティングを必要とせずに、マット、シルキー、または「ベルベット」のような仕上がりを提供するように調整できます。これにより、ユーザーエクスペリエンスが向上するだけでなく、塗料に関連するVOC（揮発性有機化合物）排出も排除されます。
結論
シリコーンマスターバッチは単なる潤滑剤ではなく、射出成形と押出成形の両方の問題を解決するツールです。射出成形では離型性が向上し、表面がきれいに仕上がります。一方、押出成形では生産速度が向上し、ダイの付着がなくなります。
適切なキャリアと添加量を選択することで、企業はエネルギーを節約し、廃棄物を削減し、より良い製品を作ることができます。プラスチック業界が改善と持続可能性の向上を追求し続ける中で、シリコーン添加剤はポリマーの取り扱いにおいて引き続き不可欠なものとなるでしょう。
WhatsApp