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優れた絶縁体「ベークライト」素材のワンポイント講座


ベークライト加工

ベークライト・フェノール樹脂分子構造
・ベークライトとは
ベークライトはフェノール樹脂というプラスチックのことで、日本ベークライト株式会社(現住友ベークライト株式会社)の登録商標名ですが、現在はフェノール樹脂ではなくベークライトという名前が広く使われています。

フェノール樹脂は植物原料以外から作られた世界で最も古いプラスチックで、正式名称はポリオキシベンジルメチレングリコールアンハイドライドです。
かつては成形材料として服飾雑貨等の様々な一般消費財に使用されており、また耐熱・断熱性の高さからキッチン用品にも用いられていました。
非電導性から電化製品等に使用されるようになると、電機関連の工業用部品として注目されるようになりました。
その後大量生産の時代を迎えると、より安価で機能性も安定した量産向きのプラスチックの台頭により、その役割は減少していきました。

現在ではベークライトは紙もしくは布を基材とした積層板として流通しており、絶縁や耐熱等様々な用途で汎用的に使用されています。強度があるため治具にも良く使われます。
紙ベークライトと布ベークライトを比較すると、紙ベークライトの方が安価ですが布ベークライトの方が丈夫です。

ちなみに、庵野秀明さんの作品「新世紀エヴァンゲリオン」にも硬化ベークライトという名で登場し、アダムという胎児を固めたり、ネルフ本部への侵入者を足止めするのにも使われておりました。

〈積層板とは〉
積層板とは、強化剤として紙や綿布、ガラスクロスなどの基材に樹脂ワニスを含浸させ乾燥した半硬化状態の「プリプレグ」というシートを、加熱プレスにより完全に硬化させた板のことです。基材と樹脂の組み合わせにより、様々な特性をもたせることが出来ます。

・ベークライトの性質
<耐熱性>
プラスチックには熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の2種類があり、ベークライトは熱硬化性樹脂に分類されます。
熱可塑性樹脂とは、加熱により軟化した素材を冷却して硬化させる樹脂です。一方熱硬化性樹脂とは、熱可塑性樹脂と同様に加熱すると一度軟化しますが、そのまま加熱し続けると硬化する樹脂です。
熱硬化性樹脂は熱可塑性樹脂と比べ、耐熱性、耐薬品性、機械的強度などの点において優れていますが、一度加熱による硬化を起こすと再度軟化することがないため、再形成が不可能となりリサイクルできません。
熱硬化性樹脂にはベークライトの他に、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン樹脂などがあります。

<絶縁性>
ベークライトは電気絶縁材料として広く使われている素材です。紙ベークライトは電気絶縁性に優れる材料の中でも特に安価で比重も軽いため、絶縁を目的とする場合は布ベークライトより紙ベークライトを使うことが一般的です。

<機械的強度>
ベークライトは機械的強度に優れた樹脂で、特に布ベークライトは紙ベークライトに比べ更に強度が高く、耐衝撃性を必要とするような場合には紙ベークライトが使われます。
ベークライトは積層板ですので、寸法収縮率や機械的強度が方向によって異なります。
寸法収縮率は横方向が縦方向に比べ大きく、機械的強度は横方向のほうが縦方向より弱くなります。
また、積層板は層に垂直な方向には強度がありますが、並行な方向の力には弱いため、層に並行に力の加わるような加工・使用はなるべく避けたほうが良いです。
ベークライトの機械的強度

<短所>
ベークライトは基材に紙や布が使われているため吸水率が非常に高いです。また、耐候性が低く紫外線により劣化します。酸化による変色も起こりますが、変色して色が濃くなっても物性上の問題はありません。
溶剤には基本的には強いですがアクリル系溶剤には弱く、強酸や強アルカリの耐性も低めです。

・ベークライトの使用例
ベークライトは電気絶縁材料としてプリント配線基板や、配電盤、変圧器、遮断器、絶縁用端子板などに使用されます。
またボリューム、スイッチなど取っ手やつまみとしても使われています。
機械的強度から様々な治具材としても使用されています。

・切削材料としてのベークライト
上下面は光沢があり滑らかです。この部分を切削すると艶はなくなってしまいます。
層に垂直な方向の力には強いですが、並行な方向には弱いです。層に並行な方向にネジを入れたりするような場合には、より強度の高い布ベークライトを使用します。
更に強度が必要となる場合は、エポキシガラスなどが選ばれます。

・ベークライトの規格・在庫
板の場合、紙ベークライトは厚み0.5~60mm、布ベークライトは厚み0.3~60mmのものが規格としてございます。
サイズは1000mm×1000mmと、一部1000mm×2000mmとなります。
その内紙ベークライトの1000mm×1000mmの大きさは厚み1mm~50mmを弊社で在庫を保有しております。1000mm×2000mmの大きさも厚み2mm~25mmのみ在庫がございます。
布ベークライトの在庫は1000mm×1000mmサイズは0.5mm~15mm、1000mm×2000mmは4mmと5mmのみとなっております。

丸棒の場合、紙ベークライトの規格は3Φ~60Φ、布ベークライトの規格は3Φ~150Φとなっております。長さは120Φまでは1000mm、130Φのみ500mmです。
在庫としては、紙ベークライトは12Φ~50Φ、布ベークライトは10Φ~80Φを保有しております。
丸棒では紙ベークライト、布ベークライト共に黒色のものが規格としてあるのですが、どちらも受注生産品ですので、ご希望の場合お時間頂く事になります。

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ベークライトの特徴・用途などの素材ページはこちら。

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