EPDM射出成形を理解する

EPDM射出成形は、合成ゴムを自動車、空調設備、医療業界向けの耐候性に優れた素材へと変貌させる。

顧客は、車のドアシールが何十年にもわたって機能的で信頼できる状態を維持することを期待している。家庭では、暖房・冷房効率を最大限に高め、エネルギーの無駄を削減するために、空調設備のシールが気密性を維持することを期待している。

どちらの場合も、EPDM射出成形が解決策となる。

EPDM ゴム射出成形とは何ですか?

EPDM射出成形は、EPDMを高温で加熱し、金型に射出して硬化させ、部品を成形する、不可逆的なゴム部品製造プロセスである。

射出成形時に冷却されて部品が成形されるプラスチックとは異なり、ゴム部品は金型内で硬化する。

これは加硫と呼ばれるプロセスで、材料中の分子間に永久的な化学架橋が形成されます。この改質により、柔らかいゴムが丈夫で弾力性があり、耐熱性のある部品へと変化します。

EPDMゴム成形材を使用するメリット

EPDMゴム成形によって製造される部品は、紫外線や極端な温度（-50℃～150℃）など、最も過酷な気象条件にも耐えることができます。

通常のゴムは数年の日光曝露でひび割れてしまうような用途においても、EPDMは弾力性を保ち、耐久性を維持する。

さらに、EPDMは耐薬品性に​​優れているため、化学プラント、水処理施設、産業用洗浄装置などで使用される部品に最適な素材です。

EPDMは、水、蒸気、希酸、アルカリに対して耐性があります。しかし、油、燃料、およびほとんどの有機溶剤にさらされると性能が低下します。

最も重要なのは、ゴム成形は部品の寸法安定性への投資であるということです。EPDM製の部品は継続的な圧力下でも形状が崩れないため、この投資は長年にわたってその価値を発揮します。

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一般的なEPDM射出成形材料にはどのようなものがありますか？

硫黄硬化EPDM

屋内や温度・湿度管理された環境で使用する部品や製品のコストを削減したい場合は、硫黄加硫EPDMを選択してください。

硫黄含有EPDMは、コストが低く、射出成形も安価です。流動性が良く、硬化も速いため、サイクルタイムも短縮できます。

この材料ブレンドは、未加工のEPDMと元素硫黄を混合することによって作られます。2つの材料を加熱すると、硫黄炭素（SC）が生成されます。その結果得られる材料は、非常に柔軟で耐引裂性に優れています。

硫黄加硫EPDMの一般的な用途は以下のとおりです。

• ガーデンホース
• シンプルなダストカバー
• 重要度の低いガスケット
• 耐熱性が主な懸念事項ではない用途

過酸化物硬化EPDM

このEPDMバージョンは耐熱性に優れています。硫黄加硫タイプの製品では信頼性に欠ける、極めて重要な用途に一般的に使用されます。

過酸化物架橋EPDMは、硫黄架橋EPDMよりも高価です。これは、EPDMに有機過酸化物を混合することで、非常に強靭な炭素-炭素（CC）結合を形成させることによって作られます。

過酸化物硬化EPDMの成形プロセスでは、温度と圧力の制御においてより高い精度が求められます。しかしその代わりに、最も過酷な用途においても長期にわたる耐久性が得られます。

過酸化物硬化EPDMの一般的な使用例としては、

• エンジンシールおよびボンネット下の用途
•  工業用ボイラーおよびオートクレーブ
• 飲料水システム
•  コーヒーメーカーとソーダディスペンサー

EPDMとその他のエラストマーの比較

 

エラストマー	優れた耐熱性能	耐薬品性／耐pH性	オイル/燃料耐性	機械的強度	耐熱温度範囲	成形の容易さ	主なアプリケーション
EPDM	ハイ	素晴らしい	最低	グッド	-50°C - + 150°C	素晴らしい	ウェザーシール、空調設備、冷却装置、ホース。
ニトリル（NBR）	穏健派	（酸性）	素晴らしい	すごく高い	-35°C - + 100°C	グッド	燃料ホース、Oリング、油圧シール。
シリコン（VMQ）	極端な	穏健派	最低	低（破れやすい）	-60°C - + 230°C	素晴らしい	医療用、製菓用、および高温用途向けガスケット。
ネオプレン（CR）	穏健派	穏健派	穏健派	ハイ	-40°C - + 100°C	グッド	船舶用装備、ウェットスーツ、ブリッジパッド。
バイトン（FKM）	極端な	素晴らしい	極端な	ハイ	-20°C - + 200°C	上級	航空宇宙、レーシング燃料システム。
天然ゴム	ロー	最低	最低	非常に高い	-50°C - + 70°C	グッド	タイヤ、ショックマウント、激しい振動。

 

EPDM成形プロセス

まず、材料を乾燥させ、硫黄または過酸化物と混合する。次に、流動するのに十分な程度に溶融するまで加熱し、その後、加熱された金型に高圧で注入する。

金型のすべての空洞に材料が充填されると、硬化が始まります。材料は化学的な架橋を形成し、部品に所望の特性を与えます。硬化後、部品は冷却され、金型から取り出されます。

EPDM射出成形において、最も大きな故障リスクは、成形品内部に閉じ込められた空気によるものである。

熱可塑性樹脂と比較して、ゴムは粘度が高く、流動時に空気が混入しやすい。そのため、EPDM部品の公差や寸法精度が損なわれる可能性がある。

エンジニアたちはこの問題に対していくつかの解決策を考案しており、その一つに「呼吸サイクル法」がある。これは、硬化が始まる前に型を少し開けて空気を逃がすという方法だ。

EPDM射出成形温度

プラスチック射出成形では、冷間成形によって部品を成形するのに対し、EPDMゴム成形では加熱成形を用いる。加硫を成功させるためには、金型温度を160℃～190℃に維持する必要がある。

金型が冷たすぎると、硬化が不完全になります。その結果、成形品は粘着性のある塊となり、取り出し時に破れたり、機械的強度が劣ったりします。一方、金型が熱すぎると、キャビティが完全に充填される前に早期硬化（焦げ付き）が発生する可能性があります。

EPDM射出成形グレードとその用途

放電加工射出成形用材料には、さまざまなグレードがあります。加工の容易さや最終用途における信頼性など、求める条件に基づいて最適な材料を選択してください。

標準グレード

これらは主に硫黄加硫EPDMグレードで、安価な射出成形ニーズに適しています。

一般的な工業用EPDMの用途としては、車両の窓シール、ペダルカバー、その他のウェザーストリップなどが挙げられる。 

標準的なEPDMグレードの部品は、密着したパネル構造には十分な強度を備えていますが、一般的に化学物質への曝露が多い環境では使用されません。

高耐熱グレード

耐熱性の高いEPDMグレードは、過酸化物で硬化されていることが多い。これらは120℃以上の高温環境でも使用できる。

これらのグレードは、一般的に標準グレードや工業用グレードに比べて射出成形が難しい。しかし、エンジン部品、ラジエーターホース、熱交換器ガスケットなどにおいて、優れた耐久性と信頼性を発揮する。

それらの最大の利点は、高い圧縮耐性です。

食品安全基準（FDA）

食品接触用EPDMグレードは、同じ素材をよりクリーンな技術で製造したものです。食品安全用EPDMグレードは、有機過酸化物で硬化されています。

食品に溶け出す可能性のある油分や促進剤はすべて材料から除去され、同時に耐熱性、耐圧性、耐塩素性、耐細菌性も備えています。

食品安全性の高いEPDMの主な用途は以下のとおりです。

•  食器洗い機のパッキン
•  コーヒーメーカー用ガスケット
• 水道バルブ

低粘度グレード

これらは、薄肉部品や非常に複雑な形状の部品向けに設計された、流動性の高いグレードです。粘度はムーニースケールで測定され、数値が低いほど流動性が高くなります。低粘度のEPDMグレードを使用することで、ゴムがキャビティのすべての部分を満たさないショートショットのリスクを軽減できます。

低粘度EPDMの用途には以下が含まれます

•  電子シール
• 注射器プランジャー
•  自動車用ドアハンドル

高減衰グレード

このゴムグレードは、衝撃や振動を吸収するように設計されています。標準的なEPDM素材はシール材として使用されますが、高減衰性EPDMは自動車や産業機械における振動減衰に役立ちます。

このゴムは、雲母や炭化水素などの充填剤を用いることで、内部の分子間摩擦を意図的に高めている。圧縮したり振動させたりすると、分子鎖同士が擦れ合い、その振動が熱に変換される。

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結論

EPDM射出成形では、設計者のビジョン、材料の特性、そして成形業者の技術力のバランスを取ることが重要です。製品に適した材料グレードを選択すれば、成功の半分は掴んだも同然です。もう一つ重要なのは、製造性を考慮した設計とプロセス最適化を熟知し、成果を向上させ、コストを削減できるサプライヤーを選ぶことです。

よくある質問（FAQ）