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(樹脂編)どんな材料を用いたらいいですか?

(樹脂編)どんな材料を用いたらいいですか?

「加工のことはあまり分からないのですが、どんな材料だったらいいですか?」
「適切な材料を教えてください」
最近、ご新規様よりお問い合わせいただいたご質問です。過去にも同じような樹脂材料の選定についての質問・相談をいただいたことがあったので、記事にしました。

とはいえ、この質問に対しては「製品をどのように使うのですか?」「試作の目的は何ですか?」と質問を返すことになります。結局のところ、製品の用途によって答えが変わるので、その都度に相談いただくことになるとは思いますが・・・

※本記事は樹脂切削加工(マシニング加工)を前提として記載します

透明の製品が欲しい
PMMA・PCがメジャーです。透明度でいえばPMMA(アクリル)ですが、切削加工ではちょっと避けたい材料です。というのも、透明樹脂を切削加工すると切削箇所はスリガラスの様に曇ります。これを透明にするためには「透明蒸着処理」か「磨き仕上げ」のいずれか、もしくはいずれもを行う必要があります。
PMMAは透明蒸着処理で上手く仕上げることが難しい材料です。PMMAを透明にする場合は磨き仕上げを行うことになるのですが、非情に手間がかかります。手間に比例して価格も高くなります。高い透明度を必要とするならPMMAですが「製品の中身が見えたら良い」ということであればPC(ポリカーボネイト)をオススメします。PCは透明蒸着処理だけでも、そこそこ綺麗になります(刃物目は残りますが)。透明蒸着処理は磨き仕上げに比べ手間がかからないので、形状によっては価格面でもサービスできます。
また、PMMAは切削加工中に欠けが発生しやすい材料です。その点からも図面にPMMAと記載があった場合に「PCに変更できませんか?」と相談することが多々ございます。「透明製品の試作はPC」としていただけると助かります。ちなみにABSでも透明材がありますが、あまり材料指定されませんね。

耐熱性に優れた製品が欲しい
PBTやPPS、PA(ナイロン)のGF入りがメジャーです。ポイントは「GF入り」でGF(グラスファイバー)が入っているかいないかでも耐熱温度が大きく変わってきます。注意点は「分割加工ができない」ということと「反りやすい材料」ということです。
PBT・PPS・PAのいずれも結晶性樹脂で耐溶剤性に優れています。溶剤で溶かすことが難しい樹脂のため、分割加工をした場合には接着剤でしか貼り合せできません。しかし、製品に熱が掛かった際に接着剤がもたないと思われます。どうしても分割しないと加工できない形状の場合はピン・ネジ止めの提案を致します。
もともと結晶性樹脂は反りの発生がしやすい材料です。さらにGFが入るとより反りが発生しやすくなります。特に片面加工の形状は鬼反りします。ねじれます。「どれくらい反るんですか?」と聞かれることがありますが「やってみないと分かりません・・・」という返答になります。
耐熱性に優れた樹脂には、上記のほかにユニレートベークライト(フェノール樹脂)といった材料もございます。いずれも耐熱性に優れた樹脂製の治具などで加工実績が多々ございます。

固定治具が欲しいけど、適した材料は?
治具に熱がかかったり、強い力がかかったりしないのであれば、ABSやPOM(ポリアセタール・ジュラコン)を提案致します。
安価なのはABSですが、ABSは薬品に弱いです。POMは摺動性に優れた材料で、何かを抜き差しするような治具には適しています。樹脂製のギアにPOMがよく用いられるのは、この優れた摺動性があるためです。
治具に熱が掛かるということであれば、PAやユニレートを提案します。あまりに高温が掛かるのであれば、金属を検討するべきでしょう。

形を見るだけだから・・・
材料はなんでもいいですけど・・・
形状確認が目的で、材料の指定がない場合は、通常はABSを提案致します。安価な材料であり、加工性も良く、分割+貼合もでき、反りも発生しにくい、万能な材料です。
ただし、もし形状が複雑な場合は、ABSの切削加工ではなく、光造形での加工をオススメ致します。

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