耐熱プラスチックとは何ですか？

プラスチックは、製造の容易さ、低価格、そして幅広い用途への応用性から、ほぼあらゆる市場で利用されています。一般的な汎用プラスチックに加え、高度な耐熱性を備えたプラスチックも存在します。プラスチック通常のプラスチックでは耐えられないような高温にも耐えられるプラスチック。これらのプラスチックは、耐熱性、機械的強度、そして過酷な環境への耐性が求められる高度な用途で利用されています。この記事では、耐熱プラスチックとは何か、そしてなぜそれほど優れた点があるのか​​を解説します。

耐熱プラスチックとは？

耐熱性プラスチックとは、通常、連続使用温度が150℃（302℉）以上、または短時間の耐熱性が250℃（482℉）以上のプラスチックを指します。言い換えれば、150℃を超える温度での処理に耐えることができ、短時間であれば250℃以上での使用にも耐えられるということです。これらのプラスチックは耐熱性に加え、金属に匹敵する優れた機械的特性を持つ場合が多くあります。耐熱性プラスチックには、熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチック、フォトポリマーなどがあります。

プラスチックは長い分子鎖で構成されています。加熱すると、これらの鎖間の結合が破壊され、製品が融解します。融点の低いプラスチックは通常、脂肪族環で構成されていますが、融点の高いプラスチックは芳香環で構成されています。芳香環の場合、構造が破壊されるには（脂肪族環の単一の結合と比較して）2つの化学結合が破壊される必要があります。そのため、これらの製品を融解することはより困難です。

プラスチックの耐熱性は、基礎となる化学成分に加え、添加剤を加えることで向上させることができます。耐熱性を高める最も一般的な添加剤の一つはガラス繊維です。ガラス繊維には、全体的な気密性と材料の強度を高めるという利点もあります。

プラスチックの耐熱性を判断する方法は様々ですが、最も重要なものを以下に示します。

• 加熱たわみ温度レベル（HDT） - これは、所定のロットにおいてプラスチックが損傷する温度です。この指標は、その温度が長時間維持された場合に製品に生じる可能性のある長期的な影響を考慮していません。
• ガラス変化温度 (Tg) - 非晶質プラスチックの場合、Tg は材料がゴム状または粘性状態に変化する温度を表します。
• 連続使用温度 (CUT) - 部品の設計寿命全体にわたって、プラスチックの機械的特性に大きな損傷を与えることなく継続的に使用できる最適な温度を指定します。

耐熱プラスチックを利用する理由は何ですか?

プラスチックは広く使用されています。しかし、鋼鉄はより広い温度範囲で同様の特性を発揮できることが多いのに、なぜ高温用途にプラスチックを使用するのでしょうか？その理由は次のとおりです。

1. 軽量 – プラスチックは金属よりも軽量です。そのため、軽量化によって全体的な効率性を高めることが求められる自動車や航空宇宙市場の用途に最適です。
2. 耐錆性 – 一部のプラスチックは、様々な化学物質にさらされた際に、鋼鉄よりもはるかに優れた耐錆性を示します。これは、化学産業のように、高温と過酷な環境の両方にさらされる用途では不可欠です。
3. 製造の柔軟性 – プラスチック部品は、射出成形などの大量生産技術を利用して製造できます。これにより、CNCフライス加工された金属部品よりも単位あたりのコストが低くなります。また、プラスチック部品は3Dプリントを利用して製造できるため、CNC加工よりも複雑なレイアウトや優れた設計柔軟性を実現できます。
4. 絶縁体 – プラスチックは熱絶縁体としても電気絶縁体としても機能します。そのため、導電性が繊細な電子機器に損傷を与える可能性がある場合や、熱が部品の動作に悪影響を与える可能性がある場合に最適です。

耐熱性プラスチックの種類

熱可塑性プラスチックには、主に非晶質プラスチックと半結晶性プラスチックの2つのグループがあります。耐熱性プラスチックは、以下の図1に示すように、それぞれのグループに存在します。これら2つの主な違いは、融点です。非晶質プラスチックは明確な融点を持たず、温度が上昇するにつれてゆっくりと軟化します。一方、半結晶性プラスチックは、非常に高い融点を持ちます。

以下に、提供されている製品の一部をご紹介します。DTGここに記載されていない詳細な製品が必要な場合は、DTG エージェントにお問い合わせください。

ポリエーテルイミド（PEI）。

この材料は一般にウルテムという商標で知られており、優れた熱特性と機械特性を持つ非晶質プラスチックです。また、添加物なしでも難燃性を発揮します。ただし、具体的な難燃性については製品のデータシートでご確認ください。DTGは、3Dプリント向けに2種類の品質のウルテムプラスチックを提供しています。

ポリアミド（PA）。

ポリアミドは、商品名ナイロンとしても知られ、特に添加剤や充填材と組み合わせることで優れた耐熱性を発揮します。さらに、ナイロンは耐摩耗性にも優れています。DTGは、以下に示すように、様々な充填材を使用した様々な耐熱性ナイロンを提供しています。

フォトポリマー。

フォトポリマーは、紫外線などの外部エネルギー源や特殊な光学メカニズムの影響下でのみ重合する特殊なプラスチックです。これらの材料は、他の製造技術では実現できない複雑な形状を持つ高品質の印刷部品の製造に使用できます。DTGはフォトポリマーのカテゴリーにおいて、2種類の耐熱性プラスチックを提供しています。