CNC加工向け高性能プラスチックトップ11：主要メリット

プラスチックは現代製造業に不可欠です。広く入手可能で、多くは安価、射出成形・3Dプリント・CNC加工など人気製造プロセスと互換性があります。

CNC加工は、回転工具とドリルで固形材料ブロックから材料を体系的に除去しパーツを形作る減法製造プロセスです。プラスチックパーツ製造において、CNC加工は射出成形より高精度です。さらに、CNC加工は他多くの製造手法より幅広いプラスチックと互換性があり、加工によるパーツ生産は多くの製品チームにとって望ましい選択肢です。ここでは、今日利用可能な最も一般的な11種類のCNC加工用プラスチックを紹介します。

11種類の一般的CNCプラスチック

1. アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）

ABSは、耐衝撃性・強度、高耐熱性、良好な切削性で知られる人気エンジニアリング熱可塑性樹脂です。優れた絶縁体で電気用途に最適、経時的に機械的に安定しています。

軽量・安価・広く入手可能なため、多くの製品チームがラピッドプロトタイピングに使用します。その他一般用途：電子機器エンクロージャ、キーキャップ、自動車ダッシュボード部品。

強力ですが、特定グリース・溶剤・アルコールによる摩耗に非常に感受性が高いです。また、耐熱安定剤で改質されていない通常ABSグレードは容易に燃え、炎除去後も燃え続けることがあります。

機械的仕様：

• 破断伸び：10〜50%
• 曲げ弾性率：1.6〜2.4 GPa
• 引張強度：29.8〜43 MPa
• 硬度ショアD：100

2. ナイロン66

ナイロン（ポリアミド：PA）は、低摩擦エンジニアリング熱可塑性樹脂の広いカテゴリで、高耐衝撃強度、高耐摩耗性・耐薬品性、全体に優れた機械的特性を持ちます。

ナイロン66は、自動車・医療機器など多業界の幅広い用途で十分な強度・耐久性を持つため、CNC加工に特に適しています。このプラスチックは本来高性能で、多くの摩耗に耐え、油・燃料による損傷に耐性があります。しかし、ナイロン66は吸湿時に寸法安定性が低く、非常に吸湿しやすいです。強酸にも弱いです。

機械的仕様：

• 破断伸び：150〜300%
• 曲げ弾性率：2965 MPa
• 引張強度：76 MPa
• 硬度：116、ロックウェルR

3. ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）

PEEKは、機械的特性の珍しい組み合わせで知られる高性能熱可塑性樹脂です。耐薬品性・耐摩耗性・耐クリープ性・耐疲労性・耐液体性・260°C（480°F）までの耐熱性を備えます。また軽量で、過酷環境条件に耐えられる強度を持ち、すべての一般溶媒に不溶です。さらに、PEEKはリサイクル可能で生体適合性があります。

ナイロン同様、PEEKはCNC加工で金属代替としてよく使用されます。一般的用途：ピストンユニット、重要な飛行機エンジン部品、歯科用シリンジ。

これだけの強みがある一方で、PEEKはUV光に弱く、ハロゲンやナトリウム存在下では性能が劣ります。また、市場でより高価なCNC加工用プラスチックの一つです。製品チームは、最も要求の厳しい用途でのみ使用を検討すべきです。

機械的仕様（未充填PEEK）：

• 破断伸び：30〜150%
• 曲げ弾性率：3.7〜4 GPa
• 密度：1.26〜1.32 g/cm³
• 靭性（常温ノッチ付きアイゾード衝撃）：80〜94 J/m

4. ポリアセタールポリオキシメチレン（POM）

商品名「デルリン」で最も知られるPOMは、すべてのCNCプラスチック中で最も切削性に優れた材料の一つです。製品チームは、高強度・高剛性で、優れた耐熱性・耐摩耗性・耐候性・耐薬品性・耐燃料性を持つプラスチックが必要な時にPOMを選択します。

デルリン570と150はCNC加工で最も一般的なPOMグレードで、優れた寸法安定性を持ち、厳公差精密パーツ作製に最適です。しかし、このプラスチックは耐酸性が劣ります。また、接着が難しい場合があります。一般的用途：シートベルト部品、電子タバコ、インスリンペン、水道メーター。

機械的仕様（デルリン570）：

• 引張弾性率：4900 MPa
• 曲げ弾性率：4600 MPa
• 衝撃強度、ノッチ付きアイゾード：6 kJ/m²
• 引張強度（破断時）：53 MPa

5. ポリカーボネート（PC）

PCは製造業でよく知られ広く使用されています。タフで軽量、天然難燃性、優れた電気絶縁特性を持ちます。PCは他エンジニアリング熱可塑性樹脂より効率的です。

設計者は、PCが天然透明でガラス同様に光透過し、着色性に優れることを知っておくべきです。一般的用途：安全ゴーグル、手術器具、ブレーカー、CD/DVD。

残念ながら、PCの優れた機械的特性は60°C超の水に長期曝露で劣化します。また、希釈酸・油・グリースに耐性がありますが、炭化水素摩耗に弱く、長期UV曝露で経時的に黄変します。

機械的仕様：

• 破断伸び：50〜120%
• 曲げ弾性率：2.2〜2.5 GPa
• 引張強度（破断時）：55〜77 MPa
• 硬度ショアD：90〜95

6. ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）

テフロンとして知られるPTFEは、商業製品設計に価値ある多くの機械的特性を持つ汎用高性能ポリマーです。耐薬品性・耐温度性・耐光性・耐UV性・耐水性・耐候性・耐疲労性を備えます。優れた非粘着特性で知られ、フライパンの非粘着コーティングで最も一般的ですが、ガスケット、半導体部品、心臓パッチにも使用されます。

PTFEは固体材料中最低摩擦係数を持ち、トップ5耐食性プラスチックの一つです。しかし、室温では機械的特性が一般に他エンジニアリングプラスチックより劣ります（適切な充填剤で改善可能）。また、PTFEで作られるパーツ厚には限界があり（通常2インチ厚プレート/ロッドのみ入手可能）、クリープと摩耗に敏感です。

機械的仕様：

• 破断伸び：300〜550%
• 引張弾性率：550 MPa
• 誘電強度：19.7 kV/mm
• 動摩擦係数：0.04

7. 高密度ポリエチレンプラスチック（HDPE）

HDPEは、低温でも耐応力割れ性・耐薬品性・耐食性に優れた柔軟・加工容易なプラスチックです。低密度ポリエチレン（LDPE）と同等の優れた耐衝撃強度を持ちながら、引張強度は4倍高いです。しかし、耐UV性が劣ります。一般的用途：プラグ、シール、電気絶縁体。

機械的仕様：

• 破断伸び：500%
• 引張強度：4,000 PSI
• 密度：0.035 lbs/cu.in.
• 硬度：ロックウェルR65

8. 超高分子量ポリエチレン（UHMW）

UHMWは、高耐摩耗性・耐摩耗性を持つタフで汎用性高く高切削性のプラスチックです。産業用途で耐久性・低摩擦プラスチックが必要な時に選ばれます。

UHMWは高荷重用途に不向きです（クリープ感受性が高いため）。80〜100°C超の温度での使用も避けるべきです。トラックベッドライナー、食品加工機械部品、摩耗ストリップ、海洋ドックフェンダーパッドで一般的です。

機械的仕様：

• 引張強度：3,100 PSI
• 曲げ弾性率：110,000 PSI
• アイゾード衝撃（ノッチ付き）：18.0

9. ポリメチルメタクリレート（PMMA）

アクリルまたはアクリルガラスとして知られるPMMAは、耐衝撃性で広く知られる剛性熱可塑性樹脂です。タフで軽量、ほとんどの実験室薬品に耐性があります。しかし、塩素化・芳香族炭化水素、ケトン、エーテルで分解されます。

ポリスチレンと比較して、PMMAは光透過性が良く、耐候性・耐UV性に優れます。設計面からは、無制限の着色オプションと屈折率1.49を提供します。

しかし、PMMAは耐熱性・耐衝撃性・耐摩耗性・耐摩擦性が高くありません。また、重荷重でクラックしやすいです。したがって、製品チームは温室キャノピー、車両インジケータライトカバー、ソーラーパネル、薬物検査デバイス等の低応力用途のみでPMMAを検討すべきです。

機械的仕様：

• 破断伸び：2〜10%
• 曲げ弾性率：2.5〜3.5 GPa
• 硬度ショアD：90〜99
• 引張強度（破断時）：38〜70 MPa

10. ポリプロピレン（PP）

ポリプロピレンは、多くの他プラスチックにはないユニークな特性組み合わせを提供するコスト効率の良いCNC加工用プラスチックです。軽量、腐食環境で高耐薬品性、ほとんどの有機溶剤・脱脂剤・電解質に耐性があります。

LDPEとHDPEと比較して、PPは耐衝撃強度が低いですが、引張強度で補っています。PTFE同様、PPは加工用に通常3インチシートに限定されるため、パーツサイズに制約があります。

機械的仕様：

• 引張強度（降伏点）：4800 PSI
• 曲げ強度：5400 PSI
• 曲げ弾性率：160,000 PSI
• 硬度：80ロックウェルR

11. 低密度ポリエチレン（LDPE）

LDPEは、低温柔軟性と耐食性で知られるタフだが柔軟なCNC加工用プラスチックです。溶接と熱シールが容易で、良好な耐薬品性を持ちます。

LDPEは主に装具・義肢に使用されます。しかし、剛性・高構造強度・高耐熱性が必要な用途には使用すべきではありません。市販LDPEの厚み制限によりパーツサイズも制約されます。

機械的仕様：

• 引張強度：1,400 PSI
• 曲げ弾性率：30,000 PSI
• アイゾード衝撃強度（ノッチ付き）：破断なし

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CNC加工は、製品開発チームとエンジニアが複雑形状の高品質パーツを作れる汎用製造プロセスです。しかし、CNC加工は加工可能なほぼあらゆる材料と互換性があるため、エンジニアは選択肢に恵まれすぎています。膨大なオプションをふるい分け、ユースケースに最適な材料を選ぶのは困難で時間がかかります。

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