POM樹脂（ポリアセタール）の特徴と用途、加工方法を詳しく解説｜XMAKE

執筆者 Lynn Xmake | 9月 24, 2024

POM樹脂（ポリアセタール）は、高強度と優れた耐摩耗性で知られ、自動車部品や精密機器に最適です。本記事では、POMの主な特徴、実際の用途、加工方法を詳しく解説し、実際の利用シーンに役立つ情報を提供します。

POM樹脂（ポリアセタール）とは？

POM樹脂（ポリアセタール）は、工業用プラスチックの一種で、正式には「ポリオキシメチレン」とも呼ばれます。一般的にはエンジニアリングプラスチックとして分類されます。

POM樹脂は、酸素原子を含む直鎖型構造のポリマーで、ホモポリマーとコポリマーの2種類があります。

• ホモポリマー：より高い強度と硬度を持ちますが、耐熱性や加工性がやや劣ります。
• コポリマー：耐熱性や加工性に優れており、広範な用途に適しています。

POM樹脂の主な特徴

高い剛性と強度

POM樹脂は、高い剛性と強度を持つことで知られています。これは材料が硬く、外部からの力に対して変形しにくいことを意味します。そのため、耐久性が求められる部品や精密な機械部品に最適です。たとえば、自動車部品や歯車のような高い負荷がかかる箇所で使用され、長期間にわたって安定した性能を発揮します。

優れた耐摩耗性

POM樹脂は、繰り返し摩擦や接触が発生する環境でも劣化しにくい特性を持っています。耐摩耗性が高いため、部品同士が接触する際の磨耗が少なく、機械の寿命を延ばすことが可能です。これは、ベアリング、スライド部品、可動部などに適しており、長期間の使用でも摩耗による性能劣化がほとんどありません。

低摩擦係数

POM樹脂は、低い摩擦係数を持っており、滑りがスムーズな材料です。この特性は、回転部品や可動部において摩擦抵抗を最小限に抑えるため、効率的な動作が求められる部品に使用されます。たとえば、スライドガイドやローラー、ギアなどの滑りや回転運動を行う部品で効果を発揮します。

耐薬品性と耐熱性

POM樹脂は、多くの薬品に対して耐性があり、酸やアルカリ、油などによって劣化しにくい特性を持っています。また、耐熱性もあり、高温環境下でも性能を維持します。このため、工業用機器や化学薬品を扱う設備の部品、または高温になる環境で使われる自動車や電子機器のパーツとしても適しています。

高い寸法安定性

POM樹脂は、温度変化や湿度の影響を受けにくく、寸法変化が少ないため、非常に精密な部品にも対応できます。加工後の収縮や変形がほとんどないため、厳密な寸法管理が必要な製品に最適です。寸法の安定性は、精密機器や電子機器などの厳しい公差が求められる場面で特に重要です。

POM樹脂の長所とデメリット

POM樹脂の用途

自動車部品での利用例

POM樹脂は耐久性と耐摩耗性に優れ、ギアやベアリング、ドアロックシステムなどの可動部品に使用されます。軽量でありながら、金属部品と比べて腐食に強い点も利点です。

電子機器や家電での応用

コネクタ、スイッチ、ファンブレードなどに使用されるPOMは、高精度と寸法安定性が求められる電子部品に最適です。また、耐薬品性も家庭用電化製品において重要な特性です。

精密機械や医療機器への採用

POMは歯車、バルブ、注射器のパーツなど、精密な機械部品や医療機器にも使用されています。耐薬品性と滅菌処理への適応力から、医療現場でも信頼されています。

一般家庭用品への応用

家庭用では、水栓部品、ドアヒンジ、キッチン用品など、耐摩耗性や低摩擦が必要な部分に利用されています。POMは軽量で耐久性が高く、長寿命の製品に貢献します。

POM樹脂の加工方法

POM樹脂の射出成形

射出成形は、POM樹脂を溶かして金型に流し込み、固めて成形する方法です。自動車部品や電子機器の部品、精密部品の大量生産に適しており、高精度で複雑な形状の部品が作れます。

POM樹脂の押出成形

押出成形は、POM樹脂を加熱して溶かし、ダイ（型）から連続的に押し出して成形する方法です。棒材や板材、パイプ状の製品など、一定の断面形状を持つ製品を大量に生産する際に用いられます。

POM樹脂の機械加工

機械加工は、成形されたPOM樹脂を削ったり切断したりして、細かい部品を作る方法です。射出成形などでは難しい小ロットの精密部品の製作に適しており、特に高精度が求められる機械部品や医療機器に使われます。

POM樹脂の加工時の注意点

適切な温度管理

POM樹脂は加工温度が狭い範囲で適切に管理される必要があります。温度が高すぎると分解し、有毒なホルムアルデヒドガスが発生する可能性があります。一方、温度が低すぎると溶融が不十分で成形不良が発生します。

湿気管理

POM樹脂は吸湿性が低いですが、加工前に乾燥が不十分だと成形時に気泡や表面の粗れが生じることがあります。射出成形や押出成形では、事前に十分な乾燥が重要です。

加工後の収縮対策

POM樹脂は収縮率が高いため、精密な部品を作る際には加工後の収縮を考慮して設計する必要があります。金型の設計や寸法調整を行い、部品の仕上がり精度を確保します。

POM樹脂と関連エンジニアリングプラスチックの比較

ナイロン（PA: ポリアミド）

ナイロンは高い強度と剛性を持ち、優れた耐摩耗性と耐衝撃性があります。POMと同様に機械部品に広く使用されますが、ナイロンは吸湿性が高く、湿気によって寸法が変わることがあります。

ポリカーボネート（PC）

ポリカーボネートは高い衝撃強度を持ち、透明性があります。POMと似たような加工性を持ちますが、耐薬品性や耐熱性が異なる点があります。ポリカーボネートはより高い衝撃強度を提供しますが、化学薬品には弱いです。

ポリブチレンテレフタレート（PBT）

PBTはPOMと似た高い機械的強度と寸法安定性を持ち、加工性も良好です。耐熱性や耐薬品性に優れており、POMの代替として使用されることがあります。

比較表

まとめ

POM樹脂（ポリアセタール）は、高い剛性、耐摩耗性、低摩擦係数を特徴とし、自動車部品や電子機器、医療機器に広く使用されます。加工方法としては、射出成形、押出成形、機械加工があり、高精度な部品の製造に最適です。

ポリカーボネート（PC）の特徴と用途は？高い耐衝撃性材料も解説｜XMAKE

執筆者 Lynn Xmake | 9月 2, 2024

ポリカーボネート（PC）は、高い透明性と耐衝撃性を持ち、多様な産業分野で使用されているプラスチック材料です。この記事では、PCの特徴や用途について詳しく解説し、さまざまな高耐衝撃素材も紹介します。

ポリカーボネート（PC）とは？

ポリカーボネート（PC）は、合成樹脂の一種であり、透明で非常に高い強度と耐衝撃性を持つ熱可塑性樹脂です。その化学構造は、炭酸エステル基（カーボネート基）によって結合されたポリマーから成り立っています。

ポリカーボネートの主な特徴

高い耐衝撃性

ポリカーボネートは、ガラスに比べて約250倍の衝撃強度を持つため、衝撃を受けても割れにくく、壊れにくい特徴があります。この特性は、安全性が求められる製品や部品に特に有用です。

軽量で透明性が高い

ポリカーボネートはガラスと同等の透明性を持ちながらも、ガラスの半分以下の重量しかありません。この軽量性と高い透明性は、設計や構造の自由度を高め、取り扱いや設置が簡単になります。

耐熱性と耐候性

ポリカーボネートは、100℃以上の高温環境でも形状を保ちます。また、耐候性が高く、紫外線や雨、風、温度変化にも強いです。高温環境や直射日光にさらされる状況でも、その特性を維持できる材料です。

電気絶縁性と加工のしやすさ

ポリカーボネートは優れた電気絶縁性を持っているため、電気的な安全が求められる環境でも使用されます。また、加工がしやすく、射出成形や押出成形、切削加工、真空成形など、さまざまな方法で加工することが可能です。この加工のしやすさにより、複雑な形状や細かい部品の製造も容易で、設計の自由度が広がります。

軽量で透明性が高い

ガラスに匹敵する高い透明性を持っており、光透過率も良好です。これにより、クリアな視界が必要な用途や製品での使用が可能です。また、同じサイズのガラスに比べて軽量であり、扱いやすさや設置のしやすさが利点です。

ポリカーボネートの用途：どんな製品を作るのか？

建築分野

窓ガラス: 透明性と高い耐衝撃性を持つため、防犯用の窓ガラスや天窓、温室のパネルとして使用されます。ポリカーボネート製の窓ガラスは、ガラスに比べて軽量で割れにくく、安全性が高いです。
波板: 屋根材や壁材として使用されるポリカーボネートの波板は、耐候性と耐久性が求められる場所に最適です。光透過性があるため、自然光を取り入れつつも保護機能を提供します。
防弾ガラス: 高い耐衝撃性を活かし、防弾ガラスの材料としても使用されます。銀行、車両、公共施設の窓など、特に安全性が重要視される場所で採用されています。

自動車・輸送分野

ヘッドライトカバー: 軽量で衝撃に強く、透明性が高いため、自動車のヘッドライトカバーに広く使用されています。また、紫外線による劣化を防ぐためのコーティングが施されたものもあります。
バスや電車の窓: 軽量性と安全性のため、交通機関の窓ガラスとして使用されます。透明性を保ちつつも、衝撃による破損リスクが低いのが特徴です。

電子機器・家電製品

スマートフォンやタブレットのケース: 耐衝撃性と軽量性を活かして、保護ケースとして使用されます。クリアケースなど、デザインを損なわない透明性も魅力です。
家電製品のカバー: テレビやコンピュータ、プリンターなどの外装カバーとしても使用され、電気絶縁性が高いため、安全性が求められる家電製品に適しています。

高耐衝撃性材料の主な種類

ABS樹脂 (アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)

ABS樹脂は、耐衝撃性と耐熱性が高い熱可塑性樹脂です。硬く、丈夫で、衝撃に対して非常に強い特性を持っており、機械的強度と耐久性が必要な製品に適しています。また、加工性も良く、射出成形によって複雑な形状を作ることができます。

ABS樹脂の特徴と用途：加工方法、代替プラスチック素材を詳しく解説

ナイロン (ポリアミド)

ナイロンは、高い機械的強度と耐衝撃性、耐摩耗性を兼ね備えたエンジニアリングプラスチックの一種です。機械部品や工業用途で多く使用されています。

ポリアミド樹脂の種類、特徴や用途をわかりやすく解説

高密度ポリエチレン (HDPE)

高密度ポリエチレン（HDPE）は、化学的安定性が高く、優れた耐衝撃性を持つ熱可塑性樹脂です。耐久性があり、さまざまな環境条件下でも性能を維持します。

高耐衝撃性材料の比較表

ポリカーボネートとアクリルの違い

耐衝撃性

ポリカーボネート: ポリカーボネートは非常に高い耐衝撃性を持ち、アクリルよりも約250倍の耐衝撃性を誇ります。これにより、防弾ガラスやヘルメット、保護メガネなど、安全性が特に重要な用途に適しています。
アクリル: アクリルもガラスよりはるかに耐衝撃性がありますが、ポリカーボネートほどではありません。衝撃に対する強度はポリカーボネートの約10倍程度です。壊れにくいが、ポリカーボネートに比べると割れやすい傾向があります。

透明性

ポリカーボネート: 高い透明性を持ちますが、長期間紫外線にさらされると黄変する可能性があります。そのため、紫外線防止コーティングを施すことが一般的です。
アクリル: ポリカーボネートと同様に高い透明性を持ち、光透過率は約92%で、ガラスに匹敵します。長期間使用しても黄変しにくく、クリアな透明度を保ちやすいです。

耐熱性

ポリカーボネート: 耐熱性が高く、約120℃までの温度に耐えることができます。高温環境での使用や、熱が発生する製品の部品として適しています。
アクリル: 耐熱性はポリカーボネートに劣り、約80℃までが限界です。高温にさらされると変形や溶解する可能性があるため、温度が管理されている環境での使用が推奨されます。

アクリルとの比較表

ポリカーボネートの加工方法

射出成形

射出成形は、ポリカーボネートの加工において最も一般的な方法の一つです。ポリカーボネートの樹脂を加熱して溶かし、高圧で金型に射出して成形するプロセスです。

特徴と用途:

・高精度で複雑な形状を持つ部品の大量生産が可能です。
・電子機器のハウジング、自動車部品、照明カバーなど、多様な製品に使用されます。

押出成形

押出成形では、ポリカーボネートの溶融樹脂をノズルから押し出して連続的な形状を形成します。この方法は主にシートやフィルムの製造に使用されます。

特徴と用途:

・長いシートや管、フィルムを効率的に製造できるため、透明な防護バリア、窓ガラス、温室用パネルなどに使われます。
・均一な厚みの製品が得られるため、光学特性が重要な製品に適しています。

真空成形

真空成形は、ポリカーボネートシートを加熱して柔らかくし、金型に対して真空を引いてシートを密着させて形状を形成する方法です。

特徴と用途:

・比較的大きな部品や複雑な形状の成形が可能で、少量生産にも適しています。
・サインボード、カバー、ディスプレイケースなどの製品に広く使用されています。

ポリカーボネートの弱点

PCは傷がつきやすい

ポリカーボネートは耐衝撃性が高いですが、表面が硬くないため、傷がつきやすい性質があります。日常使用や加工中に擦れたり、衝撃を受けたりすることで簡単に表面に傷がつくことがあります。

PCは紫外線による黄変と劣化

ポリカーボネートは紫外線に長時間さらされると、黄変したり、劣化して脆くなることがあります。これにより、透明度が低下し、素材の寿命が短くなる可能性があります。

PCは化学薬品に対する耐性の弱さ

ポリカーボネートは特定の化学薬品に対して耐性が低く、アルコール類、アセトン、アンモニアなどにさらされると、変形やひび割れ、白化などの損傷を受けることがあります。

まとめ

ポリカーボネート(PC)は、高い透明性、耐衝撃性、耐熱性を持つ優れた合成樹脂です。PC製品は、家電製品、自動車部品、光学機器、建材など幅広い分野で使用されています。特に、強度と軽量性に優れるため、安全性が重視される用途に適しています。一方で、耐薬品性や耐候性に課題があり、用途に合わせた設計と管理が必要です。PCは、高機能プラスチックの代表格として、今後も様々な製品開発に活用されていくと考えられます。