PEEK材料成形ソリューション
PEEK 射出成形のガイドラインとは何ですか?
PEEKの特性、特徴、用途
製品開発者やエンジニアは、製造に最適な材料を見つけるために選択しなければならない射出成形プラスチックの数に圧倒されることがよくあります。
日常的に使用される汎用プラスチックから、非常に過酷な動作環境で使用される高性能ポリマーまで、数千種類ものプラスチックバリエーションをご用意しています。Ming-Liでは、40種類以上の樹脂を在庫しており、お客様への材料選定については細心の注意を払ってアドバイスいたします。
数少ない高性能ポリマーの中では、PAEK（ポリアリールエーテルケトン）ファミリーが主流であり、その中でもPEEK（ポリエーテルエーテルケトン）が最も人気があります。
その理由は次のとおりです。多くの高性能ポリマーは、極端な温度や化学物質への曝露への耐性といった、1つか2つの要件を満たすことができます。しかし、耐摩耗性や機械的強度といった他の要求に関しては、期待を下回る場合がほとんどです。
しかし、PEEKは、機械的強度、耐摩耗性、耐熱性、耐薬品性など、これらの特性のいくつかを備えています。また、加工が容易でリサイクルも可能です。
その他の特性としては、電気絶縁性、耐腐食性、高純度などがあります。
PEEKは金属の機械加工や熱硬化性樹脂の硬化を必要とせず、射出成形で大量生産できるため、工程数が少なく、時間とコストの面でメリットがあります。
PEEKは過酷な環境下で使用される場合、金属よりも優れた性能を発揮することが多く、航空宇宙・自動車部品、医療機器、機械部品、半導体、電気・電子機器の製造において人気の選択肢となっています。
PEEKコンポーネントの例:
- 自動車：エンジン部品、可変速トランスミッション部品、ステアリング部品、ブレーキ部品。
- 事務機器：コピー機の爪、特殊耐熱ベアリング、チェーン、ギア。
- 医療機器:内視鏡部品、歯科用洗浄剤、インプラント、外科用機器、関節置換器具。
- 航空宇宙: 電気絶縁体およびアイソレータ、バッテリーコネクタ、外部ライトハウジング、ガスケット、シール、継手、ブラケット、クランプ、および断熱音響絶縁体。
Ming-Li の専門家は、PEEK がお客様のニーズに適した素材であるかどうかを判断するために、PEEK について知っておくべきことを次のように考えています。
PEEKプラスチックの特性
PEEKは、PAEKと呼ばれるポリケトンポリマーファミリーに属する半結晶性の不透明材料です。PAEKは、アリール基、エーテル基、ケトン基からなる分子群で構成されています。PEEKを構成するアリール基とケトン基は、PEEKに剛性と硬さを与え、優れた機械性能と高い融点を実現します。PEEKのエーテル基は柔軟性（強靭性）を付与し、非反応性（耐薬品性）をもたらします。
その特性と動作、そしてさまざまな業界における材料選択への影響について詳しく見てみましょう。
- 高い耐熱性。試験結果によると、PEEKは融点が341℃、ガラス転移温度が143℃と高く、連続使用温度は最大260℃です。そのため、石油・ガス産業や自動車産業など、熱的に厳しい環境で広く使用されています。
- 耐薬品性と耐腐食性。PEEKは、水や多くの溶剤に対して優れた耐性を有しています（高温高圧蒸気環境下でも使用可能）。そのため、石油・ガス産業における化学的に腐食性の高い環境、例えば海底配管、ギア、機械などにも耐えることができます。また、航空宇宙産業におけるジェット燃料、作動油、除氷剤にも耐えることができます。
- 耐摩耗性。試験結果によると、PEEKは他の多くのポリマー、さらには一部の金属よりも優れた耐久性を備えています。PEEKは高温下での高荷重にも耐え、永久変形（クリープ）を生じません。また、摩擦係数が低いため、摩耗、騒音、振動、排出ガスが少なく、自動車部品に最適な素材です。摩耗のもう一つの指標は、繰り返しの圧力と応力による疲労ですが、PEEKはこの点でも非常に優れた性能を発揮します。また、同等の金属よりも軽量であるため、車両のエネルギー効率を向上させるため、自動車産業や航空宇宙産業で人気を博しています。優れた耐摩耗性により、PEEKは医療用インプラントの製造においても非常に貴重な材料となっています。
- 生体適合性。PEEKは生体組織に対して無害で毒性がなく、人体内で長期間安定した性能を発揮します。この特性から、医療機器の部品やインプラントによく使用されています。しかし、PEEKは生物学的に不活性な化学構造を持つため、生体内に移植された骨組織との接着性が低いという欠点があります。
- 引張強度。PEEKベースの材料は、炭素繊維で強化することで、最高299℃で29000psiの引張強度を達成できます。これにより、ナイロン、アセタール（ポリオキシメチレンまたはPOM）、ポリエステル、ポリカーボネートよりも強度と剛性に優れています。
- 難燃性。UL 94 V-0の難燃性等級を持つPEEKは、約600℃まで燃焼に耐えます。また、極度の温度で燃焼させても煙の発生がほとんどありません。これが、PEEKが民間航空機の部品製造に広く使用されている理由の一つです。
- 優れた断熱性。PEEKは体積抵抗率と表面抵抗率が高く、温度や環境の大きな変化があっても優れた断熱性能を維持します。
- リサイクル可能。PEEKの分子は非常に安定しているため、特性に影響を与えることなく複数回再加工できます。これにより、メーカーは廃棄物管理コストを削減し、持続可能性の目標を達成できます。
PEEK プラスチックにはどのような種類がありますか?
PEEK には、組成と特性の違いに基づいて 5 つのグレードがあり、最適な用途が決定されます。
- 非充填PEEKは他の材料で強化されておらず、このポリマーの最も基本的なバージョンです。最も耐薬品性に優れています。
- 炭素繊維強化PEEKは、30%の炭素繊維が添加されており、最も強度と剛性に優れています。また、ガラス繊維強化PEEKよりも7%軽量です。
- ガラス繊維強化PEEKは30%のガラス繊維を混合しており、無充填PEEKよりも強度と剛性に優れています。また、優れた電気絶縁性と断熱性も備えています。
- ベアリング PEEKには 20% の PTFE が充填されており、グラファイトで炭素強化されているため、摩擦係数が下がり、耐摩耗性が向上し、摩擦熱能力が高まります。
- 静電気拡散性、金属検知可能、X線検知可能なPEEK、そしてカスタムメイドのPEEK 。これらのPEEKタイプは、お客様の特定の用途要件を満たすために開発されています。例えば、静電気拡散性PEEKは、非導電性材料が求められる環境でも安全に使用できるように設計されています。
PEEK射出成形における特別な考慮事項
PEEK は多くのパフォーマンスポイントを獲得していますが、その使用には課題も伴います。
- 価格が高い。PEEK は標準的なエンジニアリングプラスチック材料よりも高価です。
- PEEK の硬さにより、特定のレベルの輪郭形成は困難または不可能になる可能性があります。
- PEEKは種類によっては、濃硫酸、濃硝酸、濃クロム酸などの酸が付着している場合があります。そのため、特定の用途には適していません。
- PEEK は紫外線に対する耐性が低いですが、この弱点は材料配合に炭素添加剤を加えて紫外線耐性を持たせることで補うことができます。
PEEK はあなたのニーズに最適な素材ですか?
パフォーマンスのニーズ、予算、環境および持続可能性の目標のバランスが取れた射出成形材料ソリューションをお探しの場合は、PEEK が候補リストのトップに挙げられます (またはそれに近いでしょう)。
しかし、それはあなたのためですか?
PEEKは、より軽量で強度が高く、耐薬品性に優れ、長寿命の部品の製造を可能にしますが、その追加コストを考慮して、この材料がどれだけの投資対効果をもたらすかを評価する必要があります。Ming-Liの材料選定専門家にご相談いただければ、最適な選択をお手伝いいたします。当社は、最も複雑な製品でも数週間で市場投入できる効率的な設計・製造プロセスをご提供いたします。
Ming-Li は次のようになります。
✓ さまざまなプラスチック材料のオプションを提供します
✓ アプリケーションのニーズに基づいてこれらの材料オプションを評価するためのガイドを提供します。
✓ ベストプラクティスに従って作業し、製品を設計して市場に正常に投入できるようにします。
サポートが必要なプロジェクトがある場合は、 こちらから送信してください。弊社のチームが喜んで専門的なアドバイスを提供いたします。
ミンリーについて
1983年に設立されたMing-Li Precisionは、オンデマンド・デジタル製造の革新者であり、射出成形とラピッドプロトタイピングの進歩をリードし続けています。私たちは、高品質な製品を納期と予算内で納品するために必要なことを熟知しています。Ming-Liは機敏な対応力を備え、射出成形の専門家チームを擁し、あらゆる業務においてエンジニア中心のアプローチを採用しています。数万人に及ぶ製品開発者やエンジニアが、Ming-Liを信頼して製品開発に携わっています。
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