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あらゆる面において高機能を発揮する最強の熱可塑性樹脂「PEEK」素材のワンポイント講座


PEEKとは

PEEKとは、正式には「Poly Ether Ether Ketone(ポリエーテルエーテルケトン)」という名称の樹脂です。
正式名の大文字部分のみを抜き出して、一般的に 「PEEK(ピーク)」 と呼ばれています。
色は灰色、または薄茶かかった灰色です。

PEEKは、樹脂の中でもあらゆる面において高機能を発揮する熱可塑性樹脂であり、スーパーエンジニアリングプラスチックの代表格と言えます。
しかしその分、価格が高いことでも知られているかと思います。

PEEKの特徴と用途

PEEKの主な特性について以下に紹介します。
●耐熱性・高温特性・耐加水分解性
スーパーエンジニアリングプラスチックと比較すると、非常に優れています。
連続使用温度は250°Cで、熱老朽にも強いです。
耐熱水性にも優れ、200~250°Cのスチームの中でも連続使用が可能です。
その為、スチーム滅菌も可能です。短時間であれば、300°Cにも耐えると言われています。
連続使用温度は250°Cと樹脂素材の中では非常に高いですが、ガラス転移点は143°Cと低い為、高負荷で高温下の使用には注意が必要となります。
また、150°C付近まで上がると機械的性質が大きく変化しますので、設計にあたっては注意が必要となります。

●機械的強度
引張特性・耐衝撃性に優れ、広い温度帯でその強度を保ちます。
また、強度はガラス繊維・炭素繊維によって更に強化されます。
熱可塑性樹脂としては、摩耗性が非常に低いです。
摺動性を強化したグレードでは、更に摩耗性が優れています。
その為、耐摩耗性に優れ、機械的、熱的特性にも強いです。

●難燃性
他の樹脂素材と比較すると高い難燃性を持ちます。
また、燃焼時の発煙や腐食性ガス・有毒ガスの発生、真空時の有毒ガスの発生が極めて少ないです。

●耐薬品性・電気的特性
耐薬品性に非常に優れており、高温下での耐酸・耐アルカリ性に非常に優れています。
ただし、濃硫酸には侵される為、注意が必要となります。
幅広い周波数範囲で優れた絶縁性・誘電特性を発揮します。

●食品安全性
食品衛生法、及び米国のFDA(食品医薬品局)の規格を満たしており、食品接触用途に対する使用の安全性が認められています。

●耐放射線性
一般の熱加工性樹脂は電磁波や放射線等を受けることによって脆くなりますが、PEEKは化学的構造が安定している為、そのような環境下でも使用することができます。

上記のような特性を持つことから、PEEKが樹脂素材の中でもあらゆる面において高機能を発揮するということが分かると思います。
これらの特性を活かし、PEEKは航空宇宙や自動車産業から、食品加工産業や医療分野・電子産業分野まで様々な業界で使用されています。
また、PEEKは金属の代替えとして使用されることがあります。
例えば、自動車産業では、自動車の性能向上・軽量化・コスト削減の為にPEEK樹脂が従来の金属部品の代替として使用されることが多くあります。
ギア・ワッシャー・ベアリング等をはじめとする各パーツ類等もPEEKで製作できます。
安全性が求められる自動車ですが、高温時でも機械的性能が高い・卓越した耐摩耗性・優れた耐薬品性、という性能を持つPEEKなら代替えを実現できます。

PEEKの種類

PEEKには様々なグレードがあります。上記に述べてきたような特性は基本グレードでも十分にありますが、その内のいくつかの特性を強化したグレードを紹介します。
●摺動グレード
基本グレードに炭素繊維・グラファイト(黒鉛・石墨とも呼ばれる炭素から成る元素鉱物)・四フッ化エチレン(PTFE)を充填したグレードとなり、基本グレードより摺動性や耐摩耗性を強化しています。
軸受やライナー等の摺動部品に使用されています。ただし、発熱体、接点及び端子等の電子部品としては使用できません。

●ガラス繊維強化グレード
基本グレードの30%ガラス繊維強化グレードとなります。
基本グレードに比べて高い剛性及び耐クリープ性(一定の応力のもとでひずみが時間と共に増加する現象に耐える性質)をもつと共に、寸法安定性にも優れています。
この性質から、長時間高い静的荷重のかかる場所へ使用されています。

●カーボン繊維強化・導電グレード
基本グレードの30%カーボン繊維強化グレードとなります。
ガラス繊維強化グレードよりも更に剛性が高く、機械的強度及びクリープ性、良好な耐摩耗性を併せ持っています。
更に、カーボン繊維の為、基本グレードに比べて、約3.5倍高い熱伝導率を持っているので、修道部品表面から早く熱を放散します。
用途としては、静電気障害やほこりを嫌う部品に使用されています、このグレードも摺動グレードと同様で、発熱体、接点及び端子等の電子部品としては使用できません。

PEEKの加工上の注意点

PEEKは加工性が良く、寸法安定性も良い材質です。
形状や加工内容にもよりますが、弊社では100分の2の公差まで出すこともできます。
しかし、PEEKは非常に硬い材質である為、フライス加工の際に欠けやすいという欠点もあります。
また、細穴等、刃物径が細いものを使用して加工する場合、刃物が折れる可能性もあります。
その為、他の樹脂素材に比べると加工は慎重に行う必要があります。
弊社ではPEEK加工の実績も多くあり、加工者のノウハウもあるので、安心してご依頼頂けると思います。

PEEK加工、樹脂加工・プラスチック加工は湯本電機にお任せ下さい。
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PEEKの特徴・用途などの素材ページはこちら。

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