YUMOTO ELECTRIC INC プラスチック加工・樹脂加工の 湯本電機株式会社

切削加工に用いるプラスチック素材には様々な性質があります。
絶縁体・軽い・耐薬品性に優れるなど、多くの特徴を持った素材が揃っています。
身の回りの製品以外にもFA装置の部品などの多くの場面でプラスチック部品が使われています。

部品加工でプラスチック素材を使う場合に注目するものの1つに「強度」があります。
強度には圧縮強度、引張強度、曲げ強度、衝撃強さなどの種類があります。

それぞれ強度は強度試験により測定されます。
強度の測定数値は変形あるいは破壊が生じた数値となるので、実際の使用環境はそれ以下の負荷である必要があります。
強度試験の測定結果の単位にはMPa（メガパスカル）やkgf/㎠を用います。
Pa（パスカル）とは単位平方メートルあたりの荷重を表します。

強度試験には上記の他にもクリープ試験、疲労試験、ねじり試験など用途に応じた試験が行われます。
素材選定の際にはその部品がどのような力を受けるのか考慮し、確認する必要があります。

圧縮強度

圧縮強度は素材を一定方向からの圧力（圧縮荷重）を加えたときに、破壊されるまでに耐える力を表します。
ベークライトやエポキシガラスなどの熱硬化性樹脂は力を加え続けると砕け散ります。
これに対してPTFEなどの熱可塑性樹脂は破壊されず変形が始まります。

このような破壊されない素材の圧縮強度には、変形が始まる点（降伏点）や一定の変化が起こる点が使われます。
これは各素材メーカーによって扱いが異なることもあるので、カタログ数値の確認が必要です。

引張強度

引張強度は素材を一定方向に引っ張ったときに、伸びと応力、または破壊される力を表します。
プラスチックもゴムなどと同様、力を加えると伸びようとする力が生じます。
これと同時に素材内部に元に戻ろうとする力も生じ、これを応力と言います。

元に戻ろうとする力には限界があり、それを超えると変形や破損が起こります。
この時点の力を引張強度として表しています。

曲げ強度

曲げ強度は曲げる力に対して、亀裂あるいは破壊される時点の力を表したものです。
引張強度と同様に、任意の方向に曲げようとすると、元に戻ろうとする応力が発生します。

曲げ強度に優れた素材にはポリカーボネートや塩ビが挙げられます。

衝撃強さ

衝撃強さは素材に衝撃体を高速で衝突させ、破壊した時点での力を表したものです。
耐衝撃性や靭性の指標として使われます。
代表的な衝撃試験にアイゾット衝撃試験とシャルピー衝撃試験があります。

アイゾット衝撃試験
試験に用いられる切り欠きを作った試験片の片側のみを固定します。
その反対側よりハンマーで衝撃を与えて破壊されるときの衝撃を数値化する試験です。

シャルピー衝撃試験
試験に用いられる切り欠きを作った試験片の両端を支えた状態にします。
その背面からハンマーで衝撃を与えて破壊された時の衝撃を数値化する試験です。

これらの衝撃試験で比較的高い数値のプラスチック素材には、ポリカーボネートやABSが挙げられます。
熱硬化性樹脂であるエポキシガラスやベークライトはこの試験データでは衝撃に弱い測定結果となっています。

まとめ

強度は加わる力によって様々な面から評価することができます。
代表的なもので圧縮強度、引張強度、曲げ強度、衝撃強さの強度指標があります。
それぞれ変形や破損が起こる点での数字なので、使用環境でそれ以上の負荷がかからないことを確認しましょう。
また、強度試験結果は試験片固有の値なので、実際の部品の強度を保証しないことに注意が必要です。

素材選定の際にはどのような力が加わるか考慮すると予想外の破損を防ぐことができます。
プラスチック加工の依頼先には、使用場面を詳細に説明することで、最適な素材を提案してもらえる可能性が高くなります。
素材選定でお困りの際は、当社までお問い合わせください。

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