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プラスチックが割れる「ケミカルクラック」プラスチック加工のワンポイント講座


溶剤とプラスチック

弊社で行うプラスチック加工には切削加工の他、曲げ加工や溶接、接着といった内容にも対応しています。
切削加工には工作機械に取り付けた刃物を主に用いますが、曲げ加工には熱を加え樹脂を軟化させて曲げるのでヒーターを用います。
溶接加工にも熱が必要ですので、溶接材を溶かすバーナーを用います。
接着加工を行う際は、いわゆる工業テープや接着剤とは少し性質の異なる溶剤を用います。
表層が溶剤によって溶けて硬化することで接着(溶着)します。
曲げや溶接加工は温度管理が材質によって異なるので難しく、接着加工は表層を溶かすので、慎重な作業が必要になります。

なおプラスチックの接着加工を行う時に用いる溶剤は材質によって異なります。
例えばアクリルやポリカ、PETには塩化メチレン系の接着剤を用います。
材質によって中身の配合割合が異なります。
塩ビにはメチルエチルケトン等が主成分の接着剤を用います。
また、接着方法も先の溶剤を使った溶着や重合液(モノマー)を用いた重合接着や紫外線硬化を用いた接着といった色々な方法があります。

ケミカルクラックとは

弊社でよく接着を行うプラスチックはアクリル、ポリカーボネート、塩化ビニル、ABSなどの非結晶性プラスチックに分類されるものが多いです。
結晶化した箇所には薬品が浸透しにくいので、結晶性プラスチックに比べて非結晶性プラスチックは薬品に弱いのですが、表層に作用して接着しやすくなります。
この非結晶性プラスチックはケミカルクラック(ソルベントクラックやストレスクラックとも呼ばれます)を生じやすい特徴もあります。
プラスチックには少なからず内部の歪みがあり、使用環境によっては負荷がかかります。
使用する温度域もバラバラです。
そういったプラスチックに、薬剤や作用しやすい物質が付着するとクラック(割れ)を起こす原因となります。
この現象をケミカルクラックと言います。
ケミカルクラックを起こしやすい溶剤はアセトンやベンゼンといった種類ですが、材質によっても作用は異なります。
ポリカーボネートやABS、アクリルは比較的ケミカルクラックを引き起こしやすい材料である一方、塩化ビニルは薬剤に強いのでケミカルクラックを起こしにくいです。
ケミカルクラックを引き起こす原因の成分は洗剤にも含みますので、洗浄目的で洗剤を使用する場合は注意が必要です。
その他工業用のシリコンやオイル、生活上の日用品などにもケミカルクラックを引き起こす原因となる成分は含まれています。
比較的各材質はアルコールへの耐性はあるので、汚れを除去するようなメンテナンスの際はアルコールを用いるのが望ましいです。
薬剤の容器によくポリエチレンが使用されていますが、これは結晶性樹脂であるポリエチレンが薬品に強い為で、ケミカルクラックの発生しにくい材質であると言えます。
ポリエチレンでも侵食されてしまう劇薬の場合はガラス瓶が使用されます。
ケミカルクラックを防ぐ上での薬剤への注意を記述しましたが、この現象はプラスチック素材そのものの内部歪み、使用環境による材料への負荷といった要因が重なるので、
もし問題が生じるようでしたら素材の変更、使用環境の見直し等を検討する必要があります。

湯本電機では切削加工から3Dプリントまで、様々なプラスチック加工に対応しております。
対応可能な加工については「プラスチック加工・樹脂加工 加工方法一覧」へ。

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