樹脂鋳造

樹脂鋳造は、プラスチックを鋳造する方法の 1 つで、型に液体の合成樹脂を充填して硬化させます。主に工業用プロトタイプや歯科などの小規模生産に使用されます。アマチュア愛好家でも初期投資をほとんどかけずに行うことができ、収集用のおもちゃ、模型、フィギュア、小規模なジュエリーの生産に使用されます。

このようなプロセスで使用される合成樹脂は、プラスチック熱硬化性ポリマーを製造するためのモノマーです。硬化プロセス中に、液体モノマーがポリマーに重合し、固体に硬化します。

このプロセスでは、単一モノマー樹脂が使用される場合があり、これはホモポリマー(1 種類のポリマーのみを含むポリマー) を形成します。このような用途では、樹脂と混合される「硬化剤」には、大まかに「触媒」と呼ばれるものが含まれますが、これはより技術的には、フリーラジカル化学連鎖反応重合の開始剤として作用するフリーラジカル ( MEKPなど) の初期発生源です。あるいは、樹脂鋳造は、樹脂とほぼ同量の「硬化剤」液体 (多くのエポキシ樹脂またはポリエステル樹脂システムの場合のように) で達成され、機能的には 2 番目のポリマーを含み、コポリマーである最終製品プラスチックの形成に使用されます。コポリマーは、最終的なポリマー分子に 2 つの異なる化学物質を交互に含みます。

最も一般的に使用されるのは、常温常圧で硬化剤（重合触媒）と混合することで重合する熱硬化性樹脂です。植物樹脂に似た名前が付けられていますが、高分子プラスチックを作るための合成モノマーです。使用される合成樹脂には、ポリスチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などがあります。

エポキシ樹脂はポリウレタン樹脂よりも粘度が低い^[要出典]。ポリエステル樹脂も硬化中に著しく収縮する。^[1] アクリル樹脂、特にメチルメタクリレートタイプの合成樹脂は、ガラスではなく、透明で非常に硬いプラスチックポリマーであるアクリルガラス（PMMA、ルーサイト、プレキシガラスとも呼ばれる）を生成する。これは、展示目的でオブジェクト（たとえばアクリルトロフィーなど）を埋め込むのに適している。スチレンは室温で同様の液体モノマーであり、適切な触媒を加えると 透明なガラスのようなポリスチレンプラスチックに重合する。

フレキシブル鋳型はラテックスゴム、常温加硫 シリコーンゴムで作ることができ、これには2つのタイプがあります：スズ触媒^[2]（反応の副産物としてアルコールが染み出すため、縮合硬化と呼ばれることもあります）またはプラチナ^[3]（または付加硬化、したがって副産物はありません）触媒。他の同様の材料は比較的低コストで使用できますが、限られた数の鋳造にしか使用できません。

最も簡単な方法は重力鋳造で、樹脂を鋳型に注ぎ、重力によってすべての部品に引き下げます。2 つの部分の樹脂を混ぜると液体に気泡が混入する傾向がありますが、これは真空チャンバーで除去できます。鋳造は真空チャンバー (オープン モールドを使用する場合) で行ってこれらの気泡を抽出するか、圧力ポットで行って気泡を目に見えない程度まで小さくすることもできます。専門の装置を使用すると、真空状態のまま閉じたモールドに樹脂を充填することができ、樹脂真空鋳造と呼ばれるプロセスで、鋳造部品から気泡とガス泡が完全に除去されます。圧力や遠心力を使用して、液体樹脂をモールドのすべての細部に押し込むことができます。モールドを振動させて気泡を追い出すこともできます。

各ユニットにはある程度の手作業が必要なため、ユニット当たりの最終的な生産コストはかなり高くなります。これは、金型を作成するための初期コストは高いものの、金型を使用してはるかに多くのユニットを生産できるため、ユニット当たりのコストが低くなる 射出成形とは対照的です。

レジンキャスティングは、デザイナーズトイ、ガレージキット、球体関節人形などの収集用およびカスタマイズされた玩具やフィギュア、および列車、航空機、船舶などの物体の個々の部品または全体のモデルであるスケールモデルの製造に使用されます。数千個生産される射出成形プラスチックフィギュアと比較して、これらは通常、数十から数百のコピーの少量で生産されます。レジンキャスティングは射出成形よりも労働集約的であり、使用される柔らかい型は鋳造ごとに摩耗します。レジンキャスティングの初期投資コストが低いため、個人の愛好家はカスタマイズなど、自分用に少量生産することができ、企業は一般販売用に少量生産することができます。

おもちゃやフィギュアの製作は、アーティストが粘土で彫刻をデザインする伝統的な彫刻プロセスから始まります。ガレージキットを作る場合など、適切な場合は、彫刻を頭、胴体、腕、脚などのいくつかのパーツに分解します。各パーツごとに、室温加硫(RTV) シリコンゴムで作られた柔軟な型が作られます。

型が作られた後、硬化剤と混合されたポリウレタンやエポキシなどの合成樹脂が、各型の空洞に注入されます。2 つの液体部分を混合すると発熱反応が起こり、熱が発生し、数分以内に材料が硬化して、注入された型の形状の鋳造物または複製物が生成されます。型は一般に半分に分割されており (中にキャンディが入っているくり抜かれたチョコレートのイースターエッグのように)、硬化した樹脂を型から簡単に取り外すために離型剤が使用される場合があります。硬化した樹脂の鋳造物は、柔軟な型から取り出され、冷却されます。

鋳造に使用されるほとんどの化合物の攻撃的な性質と反応の高温により、鋳型は徐々に劣化し、細かい部分が失われます。通常、フレキシブル鋳型では、部品のサイズ、発生する熱の強さに応じて、25 個から 100 個の鋳造品が生産されます。

製品の種類によっては、その後、スプルーや継ぎ目などの鋳造加工物を取り除くために切断または研磨されることがあります。組み立てられ塗装される製品もありますが、消費者が組み立てることを目的としたモデルやキットの中には未完成のまま残されるものもあります。

RTV シリコン型は、非常に細かいディテールも再現できるため、少量生産の鋳造品でも非常に高品質です。オリジナル マスターと樹脂鋳造品の品質は、作成者のスキルや鋳造技術の違いによって変わります。

• 歯科用コンポジット
• 樹脂ディスペンシング
• スピンキャスティング

• Harper, Charles A. (2003)。『プラスチック材料とプロセス：簡潔な百科事典』Wiley-Interscience 80～ 82ページ。ISBN 0-471-45603-9。Google ブック検索。2009 年 6 月 26 日に取得。