当初は主に押出成形を対象としていたが、木材とプラスチックの複合材の新しいオプションは、射出成形用途への扉を開くために最適化されています。
WPC を成形する場合、理想的なペレットは小さな BB 程度のサイズで、最適な表面積と体積の比率を達成するために丸みを帯びている必要があります。
コネチカット州ダンベリーにある Luke's Toy Factory は、おもちゃのトラックや電車用のバイオ複合材料を探していました。同社は、天然木の外観と感触を備え、射出成形して車両の部品を製造できるものを求めていました。塗装剥がれの問題を避けるために、着色できる素材が必要でした。屋外に放置しても耐久性のある素材も求められました。Green Dot の Terratek WC は、これらの要件をすべて満たしています。木材と再生プラスチックを小さなペレットに混ぜ合わせたもので、射出成形に適しています。
木材とプラスチックの複合材（WPC）は、主にデッキやフェンス用のボードに押し出される材料として 1990 年代に登場しましたが、それ以来、これらの材料の射出成形用の最適化により、耐久性と持続可能な材料としての潜在的な用途が大幅に多様化しました。環境への配慮は WPC の魅力的な特徴です。純粋な石油ベースの材料よりも二酸化炭素排出量が大幅に低く、再生木材繊維のみを使用して配合できます。
WPC 配合の材料オプションの幅が広がることで、成形業者に新たな機会が開かれています。リサイクルされた生分解性プラスチック原料は、これらの材料の持続可能性をさらに高めることができます。複合材の木材の種類や木材の粒子サイズを変えることで操作できる、美的なオプションが増えています。つまり、射出成形の最適化と配合業者が利用できるオプションのリストが増加していることは、WPC がかつて考えられていたよりもはるかに多用途な材料であることを意味します。
成形業者がサプライヤーに期待すること 現在、ペレットの形で WPC を提供する配合業者が増えています。射出成形業者は、特にペレットのサイズと含水量という 2 つの領域で配合業者からの期待を見極める必要があります。
デッキやフェンス用に WPC を押し出す場合とは異なり、成形では均一な溶融のために均一なペレット サイズが重要です。押出機は WPC を金型に充填することを心配する必要がないため、均一なペレット サイズの必要性はそれほど高くありません。したがって、コンパウンダーが射出成形業者のニーズを念頭に置いていて、WPC の初期の最も一般的な用途に過度に焦点を当てていないことを確認することが重要です。
ペレットが大きすぎると、不均一に溶解し、追加の摩擦が生じ、構造的に劣った最終製品が得られる傾向があります。理想的なペレットは、小さな BB 程度のサイズで、理想的な表面積と体積の比率を達成するために丸みを帯びている必要があります。これらの寸法により乾燥が促進され、製造プロセス全体でスムーズな流れが保証されます。WPC を扱う射出成形業者は、従来のプラスチック ペレットと同じ形状と均一性を期待する必要があります。
乾燥性も、配合業者の WPC ペレットに期待される重要な品質です。WPC 内の水分レベルは、複合材内の木材フィラーの量とともに増加します。押出成形と射出成形の両方で最良の結果を得るには低含水率が必要ですが、推奨水分レベルは射出成形の方が押出成形よりもわずかに低くなります。したがって、繰り返しになりますが、配合業者が製造中に射出成形業者を考慮しているかどうかを確認することが重要です。射出成形の場合、最適な結果を得るには、水分レベルが 1% 未満である必要があります。
サプライヤーが許容レベルの水分をすでに含んでいる製品を納入することを自らの責任として引き受けると、射出成形業者はペレット自体を乾燥させる時間を短縮し、時間とコストの大幅な節約につながる可能性があります。射出成形業者は、メーカーから出荷される水分レベルがすでに 1% 未満の WPC ペレットを購入することを検討する必要があります。
配合と工具の考慮事項 WPC の配合における木材とプラスチックの比率は、製造プロセスにおける WPC の挙動にある程度の影響を与えます。複合材料に含まれる木材の割合は、たとえばメルト フロー インデックス (MFI) に影響します。一般に、複合材料に追加される木材の量が増えるほど、MFI は低くなります。
木材の割合も製品の強度と剛性に影響します。一般的に、木材を加えるほど、製品は硬くなります。木材は木材とプラスチックの複合材料全体の 70% を占めることもありますが、その結果得られる剛性は最終製品の延性を犠牲にし、脆くなる危険性さえあります。
木材の濃度が高くなると、金型内で冷却される木材とプラスチックの複合材に寸法安定性の要素が追加されるため、機械のサイクル時間も短縮されます。この構造強化により、従来のプラスチックではまだ柔らかすぎて金型から取り外せない場合でも、より高い温度でプラスチックを取り外すことができます。
製品が既存のツールを使用して製造される場合、最適な木材粒子サイズの議論には、ゲート サイズと金型の一般的な形状が考慮される必要があります。粒子が小さいほど、ゲートが小さく延長部が狭いツーリングに適している可能性があります。他の要因により、設計者がすでにより大きな木材粒子サイズに落ち着いている場合は、それに応じて既存の工具を再設計することが有益な場合があります。しかし、さまざまな粒子サイズに対する既存のオプションを考慮すると、この結果は完全に回避できるはずです。
WPC の処理 処理の詳細も、WPC ペレットの最終配合に基づいて大きく変動する傾向があります。加工の多くは従来のプラスチックと同様ですが、特定の木材とプラスチックの比率や、望ましい外観、感触、または性能特性を実現するためのその他の添加剤を加工時に考慮する必要がある場合があります。
WPC は発泡剤などとも互換性があります。これらの発泡剤を添加すると、バルサ状の材料を作成できます。これは、完成品を特に軽量または浮力にする必要がある場合に便利な特性です。しかし、射出成形機にとって、これは、木材とプラスチックの複合材の組成が多様化することで、これらの材料が最初に市場に登場したときよりも考慮すべきことがさらに増える可能性があることを示す、もう 1 つの例です。
WPC が従来のプラスチックと大きく異なる点の 1 つは、処理温度です。WPC は通常、同じ未充填材料よりも約 50°F 低い温度で処理されます。ほとんどの木材添加剤は約 400 F で燃え始めます。
せん断は、WPC の処理時に発生する最も一般的な問題の 1 つです。熱すぎる材料を小さすぎるゲートに押し込むと、摩擦が増大して木材が焦げる傾向があり、明らかな縞模様が生じ、最終的にはプラスチックが劣化する可能性があります。この問題は、WPC を低温で実行し、ゲート サイズが適切であることを確認し、処理経路に沿って不要な回転や直角を取り除くことで回避できます。
加工温度が比較的低いということは、メーカーが従来のポリプロピレンよりも高い温度を達成する必要がほとんどないことを意味します。これにより、製造プロセスから熱を除去するという困難な作業が最小限に抑えられます。機械的な冷却装置、熱を減らすために特別に設計された金型、またはその他の特別な措置を追加する必要はありません。これは、有機フィラーの存在によりすでにサイクル時間が短縮されていることに加えて、メーカーにとってサイクル時間がさらに短縮されることを意味します。
デッキ用だけではありません WPC はもはやデッキ用だけではありません。これらは射出成形用に最適化されており、芝生用家具からペット用おもちゃに至るまで、幅広い新製品用途への扉が開かれています。現在利用可能な幅広い配合により、持続可能性、美的多様性、浮力や剛性などの特徴の点でこれらの材料の利点を高めることができます。これらの利点がよく知られるようになると、これらの材料の需要は高まるばかりです。
射出成形業者にとって、これは、各配合に特有の多くの変数を考慮する必要があることを意味します。しかしそれは、成形業者が主にボードに押し出されるように設計された原料よりも射出成形に適した製品を期待する必要があることも意味します。これらの材料が開発を続けるにつれて、射出成形業者は、サプライヤーが提供する複合材料に期待される特性の基準を高める必要があります。
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投稿時間: 2019 年 9 月 7 日