耐熱プラスチックトップ 5

製造業者は、耐熱性が高いため、高性能用途にニッケルやステンレス鋼などの金属を使用する傾向があります。たとえば、ニッケルベースの合金は、高温、周期的な熱暴露、および高レベルの炭素が含まれる環境でも強度を保持します。金属はプラスチックよりも耐熱性が高い傾向にありますが、エンジニアが代わりに高性能用途に耐熱性プラスチックを使用することでメリットが得られる場合が数多くあります.

耐熱プラスチックは、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の 2 つの大きなカテゴリに分類されます。熱硬化性プラスチックは、熱にさらされると硬化し、硬化後に再成形できないプラスチックです。高性能熱可塑性樹脂は、加熱すると溶融し、冷却すると固体になり、冷却後に再溶融できるプラスチックです。熱可塑性樹脂の構造的完全性は、各材料固有のガラス転移温度 (Tg) や融点などの要因の影響を受けます。 150°C 以上および 250°C 以上で短期的に構造的機能を保持する高性能熱可塑性樹脂の選択肢が存在します。

これらの材料は、耐熱性に加えて、耐薬品性、耐食性、電気絶縁性、断熱性に優れています。一般的な高性能アプリケーションには、自動車産業のピストンコンポーネント、航空宇宙産業のケーブルコンジット、半導体産業の海底コネクタなどがあります。非常に高温にさらされる部品を設計する場合、製品チームは、これらの上位 5 つの耐熱性プラスチックを使用した製造を検討する必要があります。

耐熱プラスチックトップ 5

熱可塑性樹脂は、その分子構造から耐熱性を獲得します。脂肪族基の代わりに剛直な芳香族環が樹脂に付加されると、分子鎖の主鎖が制限され強化され、鎖を切断するには 2 つの化学結合を切断する必要があります。この新しい構造により、熱可塑性樹脂の耐薬品性と耐熱性は熱硬化性樹脂と同等かそれ以上になります。

熱を処理できる 5 つのプラスチックを次に示します。

1.ポリエーテルイミド (PEI)

ポリエーテルイミド (PEI) のブランド名である ULTEM® は、今日の市場で市販されている数少ない非晶質熱可塑性樹脂の 1 つです。丈夫で耐薬品性、難燃性があり、35 年以上にわたって製造業の定番となっています。 ULTEM は、あらゆる高性能熱可塑性プラスチックの中で最高の絶縁耐力を備えているため、際立っています。

この材料は、219°C の非常に高い融点と 170°C の最大連続使用温度を持ち、回路基板、食品殺菌装置、特に航空機部品に最適です。 ULTEM は、民間の航空宇宙産業で使用される数少ない樹脂の 1 つです。クリープ抵抗で他の熱可塑性樹脂を凌駕し、さまざまな燃料や冷却剤の存在下でも十分に耐えます。ただし、極性塩素化溶媒の存在下ではひび割れする傾向があります。この材料は、防火ブロッカーや飛行機のシートカバーに使用されています。

ULTEM は、このリストにある他の多くのプラスチックと同様にかなり高価です。また、PEEK よりも衝撃強度と使用温度が低くなります。

ULTEM の利点:

熱可塑性樹脂より優れた耐クリープ性
燃料や冷却液に耐える

ULTEM の欠点:

極性塩素系溶媒の存在下でひび割れする傾向があります
かなり高い

2.ポリエーテルエーテルケトン (PEEK)

PEEK (ポリエーテルエーテルケトンの略) は、化学薬品、摩耗、疲労、クリープ、および熱に耐性のある、半結晶性の高性能エンジニアリング熱可塑性樹脂です。この材料は非常に強く、過酷な環境に適応できるため、メーカーは温度に関係なく、多くの用途で金属の代替品として使用しています。 PEEK は 310°C の高温に短時間耐えることができ、融点は 371°C を超えます。さらに、あらゆる高性能ポリマーの中で最高の引張強度と曲げ強度を備えています。

PEEK は、その金属のような耐久性により、さまざまな医療機器、自動車のトランスミッションのアクティブコンポーネント、および航空機の外装部品に広く使用されています。射出成形または押し出しによる機械加工が容易であるという追加の利点があり、ソリッド PEEK は CNC 機械加工と互換性があります。

この一般的な熱可塑性樹脂には、紫外線や特定の酸に対する感受性など、いくつかの小さな欠点があります。ただし、PEEK は依然として、すべてのエンジニアがレパートリーに持つべき汎用性の高い熱可塑性樹脂です。

PEEK の利点:

過酷な環境に強い、順応性がある
最高の引張強度と曲げ強度
簡単な射出成形加工機能
CNC 加工に対応

PEEK の欠点:

紫外線および特定の酸に対する感受性

3.ポリテトラフルオロエチレン (PTFE)

一般にテフロンとして知られる PTFE は、非常に優れた耐薬品性を備えた、柔らかく、耐熱性があり、低摩擦のプラスチックです。高い曲げ強度、適切な耐候性、および高温環境と湿潤環境の両方で優れた電気絶縁力を備えています。

PTFE は、ほぼ完全に化学的に不活性であり、ほとんどの溶媒に非常に不溶であるため、高温用途に最適です。 PTFE は、327°C という熱可塑性樹脂の中で最も高い融点を持ち、動作温度範囲が非常に広いです。 -200°C から +260°C の範囲で使用できる熱安定性を備えています。

PTFE は、その商用アプリケーションで最も一般的に知られています。また、パイプを腐食性物質から保護し、熱交換器をコーティングし、電気部品を絶縁するためにも使用されます。

PTFE は非常に高い温度と低い温度で優れていますが、その機械的特性は通常、室温で同等のプラスチックよりも劣っています。クリープ、摩耗、放射線に敏感で、その煙は有毒である可能性があります。また、PTFE の処理にはかなりの費用がかかることにも注意してください。

PTFE の利点:

高い曲げ強度
十分な耐候性
暑い環境と湿った環境の両方で優れた電気絶縁力

PTFE の欠点:

室温で同等のプラスチックより劣る
クリープ、摩耗、放射線に敏感
フェスは有毒かもしれません
処理にかなりの費用がかかる

4.ポリベンズイミダゾール (PBI)

ポリベンズイミダゾール (PBI) は、現在市場に出回っているエンジニアリング熱可塑性樹脂の中で最高の耐熱性と耐摩耗性、強度、および機械的特性の安定性を備えています。 PBI 繊維には既知の融点がなく、燃えず、他のプラスチックにくっつきません。この材料は、不活性環境で 398°C、空気中で 343°C の最大連続使用温度、および最大 537°C のブリスタリングまでの短期暴露の可能性があります。

PBI はその長所のすべてに対して、信じられないほど高価で、製造が困難です。多くの場合、エンジニアはこの材料を機械加工するためにダイヤモンド工具を使用する必要があり、これがさらにコストを押し上げます。設計上の観点から、PBI の主な欠点の 1 つはノッチ感度です。製品設計者は、鋭いエッジや角をすべて避け、すべての表面仕上げを滑らかにするように注意する必要があります。

PBI の利点:

高い安定性
極度の耐熱性 – 現在市場に出回っている熱可塑性プラスチックの中で最高
繊維には融点がありません。燃えたり、他のプラスチックにくっついたりしません

PBI の欠点:

高価で製造が難しい
高いノッチ感度

5.ポリジシクロペンタジエン (pDCPD)

ポリジシクロペンタジエン (pDCPD) は、耐薬品性、耐食性、耐熱性に加えて、剛性と衝撃強度の優れた組み合わせを提供するように設計されたカスタム設計の熱硬化性ポリマーです。この材料は、熱硬化性樹脂の成形の柔軟性と最先端のエンジニアリング熱可塑性樹脂の高性能特性を融合させています。熱たわみ温度は最大 120°C です。

pDCPD は、部品のサイズや重量の制限が事実上ないという点でユニークです。さまざまな壁の厚さ、成形された補強リブなどの部品を使用しても、生産が遅くなることはありません。 pDCPD は比較的新しい材料であり、その用途はまだ限られていますが、耐腐食性の化学プロセス装置、浄化槽、および水処理装置で有望であることが示されています。

pDCPD の利点:

耐薬品性、耐腐食性、耐熱性を兼ね備えています
パーツのサイズや重量に制限はありません - 生産が遅くなることはありません
成形の柔軟性と高性能の融合

pDCPD の欠点:

新素材:用途は限られています

メーカーは耐熱性を改善できますか?

エンジニアやメーカーは、添加剤や熱安定剤を使用することで、ほとんどの種類のプラスチックの熱を上げて性能を向上させることができます。最も一般的な 3 種類の添加剤は、酸化防止剤、難燃剤、加工助剤です。各添加剤は異なる機能を提供し、ポリマーの耐久性に貢献します。

熱安定剤は、製造中または最終部品の通常の使用中にポリマーを熱損傷から保護し、今日のポリマーの大部分に添加されています。熱安定剤は、ポリマーの外観、強度、弾力性を維持することもできます。

材料の選択を手伝ってくれる専門メーカーを選ぶ

高温用途では、これらの高性能プラスチックのいずれかが実際に熱に耐えることができます。ただし、どんな素材でもよいわけではありません。エンジニアは、特定の用途に最適な耐熱プラスチックを確実に選択できるように調査を行う必要があります。エンジニアが間違った材料を選択すると、部品の機能が損なわれ、最初からやり直さなければならなくなる危険があります。

Fast Radius のような経験豊富な製造パートナーは、当社の専門的なエンジニアリングアドバイザリーサービスのおかげで、材料選択プロセスをストレスなく行うことができます。どの製品チームも、部品と独自の要件に適した材料を選択できるよう支援します。

材料の選択を超えて、経験豊富なエンジニアとデザイナーのチームは、製品開発プロセスを合理化し、手頃な価格と超高速のタイムラインで優れた品質の部品を提供する準備ができています。 .見積もりについては、今すぐお問い合わせください。

プラスチックを使用した製造に関する材料ガイドと情報については、Fast Radius リソースセンターをご覧ください。