エンジニアリングプラスチック
プラスチック部品は簡単そうに見えますが、材料選択を間違えると金属以上のやり直しコストがかかります。多くの人が「ナイロン」や「デルリン」という名前しか知らず、結果としてコスト超過や寸法不安定に悩まされます。このページでは、実際の加工の観点から：どの用途にどの材料を使うか、加工時の注意点、調達時の落とし穴を解説します。
どのプラスチックが必要ですか？
まずカタログを開く前に、部品に何が必要かを確認し、直接マッチングしてください。
| アプリケーション | 推奨材料 | 理由 |
|---|
| ギア、ブッシュ、すべり部品 | POM（デルリン） | 最も加工しやすいエンジニアリングプラスチック。低摩擦、寸法安定、中程度のコスト。プラスチック構造部品の80%に対応。 |
| 耐摩耗ライナー、ガイド、パッド | UHMWPE | 極めて優れた耐摩耗性、超軽量（密度0.93）、PTFEより大幅に安価。食品対応グレードあり。 |
| ベアリング、プーリー、荷重部品 | PA66（ナイロン） | 良好な靭性、耐摩耗性、POMより高い強度。ただし吸水膨張が課題、精密部品は事前乾燥必須。 |
| 高温構造部品（200°C+） | PEEK | 260°C連続使用、化学的安定性。ただし材料費はPOMの10倍以上、工具摩耗が大。 |
| 電気絶縁 + 高温（170°C） | PEI（ウルテム） | 難燃性（UL94 V-0）、高い誘電強度。PCB基板、電気ハウジングに広く使用。PEEKの1/2〜1/3の価格。 |
| シール、低摩擦ブッシュ | PTFE（テフロン） | 最低の摩擦係数（0.04）、最高の耐化学性。ただしCNC加工が極めて困難。射出成形が可能なら切削は避ける。 |
| 透明部品、カバー、ウィンドウ | PC（ポリカーボネート） | 高透明性、耐衝撃性。ただし傷がつきやすく、化学溶剤に弱い。 |
| 絶縁 + 透明 + 耐衝撃 | PC | アクリルより10倍以上靭性が高く、割れにくい。航空機の窓、安全シールドにPCを使用。 |
| 半導体 / 医療インプラント / 航空 | PEEK | 生体適合性、減菌対応、認証グレードあり。ただし納期が長く価格が高い。 |
| 予算重視 + 大ロット | POM または HDPE | POMは加工効率が最高（工数節約）、HDPEは材料費が最低。大ロットは射出成形の方が有利。 |
コスト vs 性能のトレードオフ
POMはエンジニアリングプラスチックの「汎用グレード」— 加工が速い、寸法が安定、コストが適正。PEEKはすべての性能で圧倒的だが、価格も圧倒的。POMで解決できる場合はPEEKを使用しない。
データ一覧
| 特性 | POM | PEEK | PA66 | PTFE | PEI | PC | UHMWPE |
|---|
| 密度 (g/cm³) | 1.41 | 1.30 | 1.14 | 2.20 | 1.27 | 1.20 | 0.93 |
| 引張強さ (MPa) | 60–70 | 90–100 | 75–85 | 25–35 | 100–105 | 60–70 | 30–40 |
| 最高使用温度 | 85–100°C | 250–260°C | 80–120°C | 260°C | 170°C | 115–130°C | 80–100°C |
| 摩擦係数 | 0.2–0.35 | 0.3–0.4 | 0.2–0.4 | 0.04–0.10 | 0.3–0.4 | 0.35–0.5 | 0.10–0.20 |
| 吸水率 (24h) | 0.2% | 0.1% | 1.5–2.5% | <0.01% | 0.25% | 0.15% | <0.01% |
| 加工性 | 優 | 難 | 良 | 非常に難 | 普通 | 良 | 普通 |
| 相対コスト (POM=1x) | 1.0x | 10–15x | 0.8–1.2x | 3–5x | 5–8x | 0.7–1.0x | 0.5–0.8x |
| 代表的用途 | ギア、ブッシュ、フィッティング | 航空、医療インプラント | ベアリング、耐摩耗部品 | シール、ブッシュ | 電気、航空 | 透明カバー、レンズ | 耐摩耗ライナー、ガイド |
プラスチック加工のポイント
プラスチックと金属の切削ロジックは全く異なります。最大の違いは：プラスチックは熱伝導が悪く、弾性が大きく、溶融のリスクがある。金属の加工習慣でプラスチックを切ると、ほぼ確実に問題が発生します。
回転数と送り
| ルール | 詳細 |
|---|
| 高回転、大送り | プラスチック切削の熱量は主に切り屑が持ち去る。送りが小さすぎると切り屑が薄すぎ、熱が刃先に蓄積。POMの仕上げ削りは800 m/minで可能。 |
| シャープな工具 | 鈍った工具はプラスチックを押しつぶすのではなく、表面焦げや寸法エラーを引き起こす。プラスチック工具の摩耗判断基準は金属より厳格。 |
| すくい角を大きく | プラスチック工具のすくい角5〜15°（金属は通常0〜6°）。大すくい角で切削力と発熱を低減。 |
| 逃げ角も大きく | 逃げ角8〜15°。プラスチックは弾性が大きく、逃げ角が小さいと工具の後面が加工面と摩擦。 |
| 出口のサポート | プラスチックは弾性が大きく、貫通穴や貫通铣削時に出口でバリや割れが発生。出口面にサポート板を配置。 |
冷却液の注意
| 冷却方法 | 適用 | 不適用 | 理由 |
|---|
| エアブロー（圧縮空気） | すべてのプラスチック | — | 最も汎用的。切り屑を吹き飛ばし、一部の熱を除去。材料を汚染しない。 |
| 水溶性切削液 | ナイロン、POM | PEEK（乾燥後）、PTFE | ナイロンとPOMは吸液でわずかに膨張。PEEKは加工前に乾燥したばかりなら意味がない。 |
| ドライ切削 | PTFE | PEEK、PEI | PTFEは吸液せず熱伝導も悪い。PEEK/PEIのドライ切削は過熱。 |
よくあるミス
| ミス | 結果 | 正しい方法 |
|---|
| ナイロンの精密部品を乾燥せずに加工 | 加工後数日で寸法が0.3〜1.0%膨張、公差全滅、やり直し費が材料費を超える | PA66を80°Cで4〜6時間乾燥し、含水率0.2%未満にしてから加工 |
| 一般構造部品にPEEKを使用 | 材料費が10倍以上超過、顧客/上司が見積を拒否 | まずPOMやナイロンで評価、性能不足を確認してからPEEKにアップグレード |
| PTFE部品に±0.02mm公差を指定 | 達成不可能。工場で反復調整に大量の工数を浪費 | PTFE公差を±0.1〜0.2mmに緩和。精密配合が必要ならPOMやナイロンを検討 |
| プラスチックを小送り高回転で切削 | 切り屑が薄すぎ、熱が刃先に蓄積、材料が溶着 | 大送り + 適切な回転数。切り屑は連続した薄帯、粉末や引き伸ばしではない。 |
| PC部品をアルコールで洗浄 | 応力割れ、部品がスクラップ | 中性石鹸水で洗浄。PCは溶剤に極めて敏感。 |