これら 11 種類の高性能 CNC 機械加工プラスチックの驚くべき利点を明らかにします

プラスチックは現代の製造業に不可欠です。プラスチックは広く入手可能で、ほとんどが手頃な価格であり、射出成形、3D 印刷、CNC 機械加工などの一般的な製造プロセスと互換性があります。

CNC 機械加工は、回転工具とドリルを使用して材料の固体ブロックから材料を体系的に除去し、それによって部品を成形する減法製造プロセスです。プラスチック部品の製造に関して言えば、CNC 機械加工は射出成形よりも正確です。さらに、CNC 機械加工は、他の多くの製造方法よりも幅広いプラスチックと互換性があるため、多くの製品チームにとって、機械加工による部品製造が望ましい選択肢となっています。現在入手可能な最も一般的な CNC 機械加工プラスチックの 11 種類を次に示します。

11 種類の一般的な 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、衝撃強度と耐性、高い耐熱性、優れた機械加工性で知られる、人気のあるエンジニアリング熱可塑性樹脂です。このプラスチックは優れた絶縁体であり、電気用途に理想的であり、時間が経っても機械的に安定しています。

ABS は非常に軽量で手頃な価格で、広く入手できるため、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ています。その他の一般的な用途には、電子機器の筐体、キーボードキャップ、自動車のダッシュボードコンポーネントなどがあります。

ABS は強力ですが、特定のグリース、溶剤、アルコールによって非常に摩耗しやすくなります。また、熱安定剤で改質されていない通常の ABS グレードは燃えやすく、炎を取り除いた後も燃え続ける場合があります。

機械仕様:

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

ポリアミド (PA) としても知られるナイロンは、低摩擦エンジニアリング熱可塑性樹脂の幅広いカテゴリであり、高い衝撃強度、高い耐摩耗性と耐薬品性、および全体的に優れた機械的特性を備えています。

ナイロン 66 は、自動車や医療機器を含む多くの業界でさまざまな用途に十分な強度と耐久性を備えているため、CNC 機械加工に特に適しています。このプラスチックはもともと高性能で、多くの摩耗や損傷に耐えることができ、油や燃料による損傷に耐性があります。しかし、ナイロン66は吸湿時の寸法安定性が低く、非常に吸湿しやすい素材です。また、強力な鉱酸の存在下ではうまく持ちこたえません.

機械仕様:

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、特殊な機械的特性の組み合わせで知られる高性能熱可塑性樹脂です。このプラスチックは、化学薬品、摩耗、クリープ、疲労、液体、および 260°C (480°F) までの温度に耐性があります。また、軽量で、過酷な環境条件に耐えるのに十分な強度があり、すべての一般的な溶剤に不溶です。さらに、PEEK はリサイクル可能で生体適合性があります。

ナイロンと同様に、PEEK は CNC 機械加工で金属の代わりによく使用されます。一般的な用途には、ピストンユニット、重要な航空機エンジン部品、歯科用注射器などがあります。

PEEK はその長所のすべてに対して、紫外線に対する耐性がなく、ハロゲンやナトリウムの存在下では十分に耐えられません。また、市場で最も高価な CNC 機械加工プラスチックの 1 つです。製品チームは、最も要求の厳しい用途にのみ使用を検討する必要があります。

機械的仕様 (未充填 PEEK):

破断点伸び:30 – 150%
曲げ弾性率:3.7 – 4 GPa
密度:1.26 – 1.32 g/cm3
靭性 (室温でのノッチ付きアイゾット衝撃):80 – 94 J/m

4. (ポリアセタールポリオキシメチレン) POM

Delrin という商品名で最も一般的に知られている POM は、すべての CNC プラスチックの中で最も機械加工しやすいものの 1 つです。製品チームは、耐熱性、耐摩耗性、耐候性、耐薬品性、耐燃料性に優れた高強度、高剛性のプラスチックが必要な場合に POM を選択します。

Delrin 570 および 150 は、CNC 機械加工で使用される POM の最も一般的なグレードであり、寸法安定性に優れており、公差の厳しい精密部品を作成するのに理想的です。ただし、このプラスチックは酸に対する耐性が低いです。さらに、接着が難しい場合があります。 POM の一般的な用途には、シートベルトコンポーネント、電子タバコ、インスリンペン、水道メーターなどがあります。

機械仕様 (Delrin 570):

引張弾性率:4900 MPa
曲げ弾性率:4600 MPa
衝撃強度、ノッチ IZOD:6 kJ/m²
破断時の引張強度:53 MPa

5.ポリカーボネート (PC)

PC はよく知られており、製造業で広く使用されています。丈夫で軽量、自然な耐熱性、優れた電気絶縁性を備えています。また、PC は他のエンジニアリング熱可塑性樹脂よりも効率的です。

設計者は、PC が自然に透明であり、ガラスと同様に光を透過できることを知っておく必要があります。さらに、PC は非常によく色を発します。一般的な用途には、安全ゴーグル、手術器具、サーキットブレーカー、CD/DVD などがあります。

残念ながら、60°C を超える水に長時間さらされると、PC の優れた機械的特性が低下します。また、PC は希釈された酸、オイル、グリースには耐性がありますが、炭化水素の摩耗に弱く、長時間紫外線にさらされると黄変します。

機械仕様:

破断点伸び:50-120%
曲げ弾性率:2.2-2.5GPa
破断時の引張強度:55-77MPa
硬度ショア D:90-95

6.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ている PTFE は、商用製品を設計する製品チームにとって価値のある多くの機械的特性を備えた汎用性の高い高性能ポリマーです。このプラスチックは、化学薬品、温度、光、紫外線、水、風化、疲労に強いです。優れた粘着防止特性で知られる PTFE は、ノンスティックパンのコーティングに最も一般的に使用されていますが、ガスケット、半導体部品、さらにはハートパッチにも使用されています。

PTFE は、あらゆる固体材料の中で最も摩擦係数が低く、耐腐食性プラスチックのトップ 5 の 1 つです。ただし、PTFE の機械的特性は一般に室温で他のエンジニアリングプラスチックよりも劣りますが、これは適切なフィラーを追加することで改善できます。また、PTFE で作られた部品の厚さには制限があることに注意することも重要です。これは、通常、厚さ 2 インチのプレートまたはロッドでしか入手できないためです。 PTFE はクリープや摩耗にも敏感です。

機械仕様:

破断点伸び:300-550%
引張弾性率:550 MPa
絶縁耐力:19.7 kV/mm
動的摩擦係数:0.04

7.高密度ポリエチレンプラスチック (HDPE)

HDPE は、柔軟で加工しやすいプラスチックで、低温でも応力亀裂、化学薬品、および腐食剤に耐性があります。低密度ポリエチレン (LDPE) と同じ優れた衝撃強度と、4 倍の引張強度を備えています。ただし、この素材は耐紫外線性が低いです。一般的な用途には、プラグ、シール、電気絶縁体などがあります。

機械仕様:

破断伸び:500%
引張強度:4,000 PSI
密度:0.035 ポンド / 立方メートル。
硬度:ロックウェル R65

8.超高分子量ポリエチレン (UHMW)

UHMW は、高い耐摩耗性と耐摩耗性を備えた、丈夫で用途が広く、機械加工性に優れたプラスチックです。製品チームは、産業用途向けの耐久性があり低摩擦のプラスチックが必要な場合に、この素材を利用します。

製品チームは、UHMW はクリープの影響を非常に受けやすく、80 ～ 100°C を超える温度で使用すべきではないため、高負荷用途には適していないことに留意する必要があります。 UHMW は、トラックの荷台ライナー、食品加工機械部品、ウェアストリップ、マリンドックフェンダーパッドによく見られます。

機械仕様:

引張強度:3,100 PSI
曲げ弾性率:110,000 PSI
IZOD の影響 (ノッチあり):18.0

9.ポリメチルメタクリレート (PMMA)

一般にアクリルまたはアクリルガラスとして知られる PMMA は、その飛散抵抗性で広く知られている硬質の熱可塑性樹脂です。丈夫で軽量、ほとんどの実験用化学薬品に耐性があります。ただし、塩素化または芳香族炭化水素、ケトン、またはエーテルと一緒に使用すると分解します.

ポリスチレンと比較して、PMMA は光の透過率が高く、耐候性と耐紫外線性に優れています。デザインの観点から、このプラスチックは無限の着色オプションと 1.49 の屈折率を提供します。

ただし、PMMA は、熱、衝撃、摩耗、または磨耗に対してあまり耐性がありません。また、この素材は重い負荷がかかると割れやすいです。そのため、製品チームは、温室のキャノピー、車のインジケーターライトカバー、ソーラーパネル、薬物検査装置などのストレスの少ない用途にのみ PMMA を検討する必要があります。

機械仕様:

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

10.ポリプロピレン (PP)

ポリプロピレンは、費用対効果の高い CNC 機械加工プラスチックであり、他の多くのプラスチックには見られない独自の特性の組み合わせを提供します。軽量で、腐食環境での耐薬品性が高く、ほとんどの有機溶剤、脱脂剤、電解質に耐性があります。

PP は LDPE や HDPE に比べて衝撃強度は低くなりますが、引張強度でそれを補っています。 PTFE と同様に、PP は通常、機械加工用に 3 インチのシートに制限されるため、部品サイズが制限されます。

機械仕様:

降伏時の引張強度: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、低温での柔軟性と耐腐食性で知られる、丈夫で柔軟な CNC 機械加工プラスチックです。溶接とヒートシールが容易で、耐薬品性に優れています。

LDPE は、主に装具や義肢に使用されます。ただし、LDPE は、剛性、高い構造強度、および高温耐性が必要な用途には使用しないでください。市販の LDPE は厚みに制限があるため、部品サイズも制限されます。

機械仕様:

引張強度:1,400 PSI
曲げ弾性率:30,000 PSI
IZOD 衝撃強度 (ノッチあり):切れ目なし

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CNC 機械加工は、製品開発チームとエンジニアが複雑な形状の高品質の部品を作成できる汎用性の高い製造プロセスです。ただし、CNC 加工は加工可能なほとんどすべての材料と互換性があるため、エンジニアは選択の余地がありません。考えられるすべてのオプションを検討し、ユースケースに最適な素材を選択することは、困難で時間がかかる場合があります。

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