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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

ポリカーボネート樹脂(PC)の物性・用途・特性

ポリカーボネート(PC)の名称

 

ポリカーボネートは、熱を加えるとやわらかくなる「熱可塑性樹脂」に分類される樹脂です。
一般的には、ポリカと呼ばれています。

 

  • 分類:熱可塑性樹脂
  • 名称:ポリカーボネート
  • JIS記号:PC
  • 英語名:polycarbonate
  • 呼び方:通常は、「ポリカ」と呼ぶことが多い
  • 結晶性/非晶性:非晶性樹脂

 

ポリカーボネートとは

 

ポリカーボネートは、エンプラに分類される機械的特性に優れた透明な樹脂です。
強度や耐衝撃性に非常に優れ、熱にも強い樹脂です。色は透明です。

 

一方、非晶性プラスチックであるため、有機溶剤に侵されやすく、油やグリースなどによってソルベントクラックを起こしやすいといった短所があります。

 

ポリカーボネートの長所

  •  強度が高い
  •  耐衝撃性に非常に優れる
  •  軽い
  •  吸水率が低く寸法安定性に優れる
  •  耐熱性に優れる
  •  耐候性は良いが黄色く変色する
  •  電気絶縁性に優れ電気を通さない
  •  着色しやすい

ポリカーボネートの短所

  •  耐薬品性が低い
  •  高温で加水分解を起こす

 

ポリカーボネートの種類

 

ポリカーボネートの種類には、「非強化グレード」、「ガラス繊維やカーボン繊維による強化グレード」、「ポリカーボネートと他の樹脂(ABS、AS、PET、PMMA)の共重合樹脂であるアロイグレード」があります。

 

ポリカーボネートの物理的特性

 

ポリカーボネートは、比重が1.2と軽い材料です。吸水性があるので、成形前に十分に乾燥しておく必要があります。酸素指数は25程度であり、燃えにくい特性があります。

 

  • 比重:1.1〜1.6
  • 密度:1.18〜1.63 g/cm3
  • 吸水率(非強化): Min 0.07% Max0.3%
  • 吸水率(PC/ABS): Min 0.1% Max0.23%
  • 吸水率(PC/PET): 0.25%
  • 吸水率(PC/PMMA): 0.2%
  • 燃焼性(UL94) :
  • 燃焼性(酸素指数) :25

 

機械的特性

 

ポリカーボネートは、極めて高い耐衝撃性を有しており、ガラスの約200倍、アクリルの30倍以上と言われています。

 

このためバイク用のヘルメットの風防や機動隊が使う透明な盾としての応用があります。また透明性が高いのでCDやDVD の基板や屋外にある透明屋根としての用途もあります。

 

非強化グレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

引張降伏応力 (MPa)

30

163

84.87

27.17

引張強さ (MPa)

65

136

107.45

25.63

引張弾性率(ヤング率) (MPa)

2000

18200

4819.10

3676.58

降伏ひずみ

3.5

8

5.92

0.72

ポアソン比

-

-

-

-

曲げ強度 (MPa)

72

210

114.57

33.46

曲げ弾性率 (MPa)

1900

16200

4255.43

3159.30

圧縮永久歪(%)

-

-

-

-

シャルピー衝撃強度(kJ/m2

3

95

40.51

25.01

アイゾット衝撃強度(kJ/m2

-

-

-

-

表面硬度

40

121

83.94

7.74

 

PC/ABS アロイグレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

引張降伏応力 (MPa)

40

105

55.96

16.90

引張強さ (MPa)

-

-

-

-

引張弾性率(ヤング率) (MPa)

1760

11000

3584.63

1952.32

降伏ひずみ

2

5.1

3.22

0.84

ポアソン比

-

-

-

-

曲げ強度 (MPa)

60

155

93.36

17.44

曲げ弾性率 (MPa)

1700

11000

3273

1754

圧縮永久歪(%)

-

-

-

-

シャルピー衝撃強度(kJ/m2

3

150

35.63

23.95

アイゾット衝撃強度(kJ/m2

-

-

-

-

表面硬度

95

122

111.57

9.27

 

PC/AS アロイグレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

引張降伏応力 (MPa)

-

-

-

-

引張強さ (MPa)

74

74

74

0

引張弾性率(ヤング率) (MPa)

-

-

-

-

ポアソン比

-

-

-

-

曲げ強度 (MPa)

113

113

113

0

曲げ弾性率 (MPa)

9000

9000

9000

0

圧縮永久歪(%)

-

-

-

-

シャルピー衝撃強度(kJ/m2

3

3

3

0

アイゾット衝撃強度(kJ/m2

-

-

-

-

表面硬度

-

-

-

-

 

PC/PET アロイグレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

引張降伏応力 (MPa)

-

-

-

-

引張強さ (MPa)

-

-

-

-

引張弾性率(ヤング率) (MPa)

-

-

-

-

ポアソン比

-

-

-

-

曲げ強度 (MPa)

90

90

90

0

曲げ弾性率 (MPa)

2200

2200

2200

0

圧縮永久歪(%)

-

-

-

-

シャルピー衝撃強度(kJ/m2

74

74

74

0

アイゾット衝撃強度(kJ/m2

-

-

-

-

表面硬度

120

120

120

0

 

PC/PMMA アロイグレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

引張降伏応力 (MPa)

-

-

-

-

引張強さ (MPa)

-

-

-

-

引張弾性率(ヤング率) (MPa)

2700

2800

2750

50

降伏ひずみ

5.7

5.8

5.75

0.05

ポアソン比

-

-

-

-

曲げ強度 (MPa)

110

115

112.5

2.5

曲げ弾性率 (MPa)

2700

2800

2750

50

圧縮永久歪(%)

-

-

-

-

シャルピー衝撃強度(kJ/m2

2

104

38

15

アイゾット衝撃強度(kJ/m2

-

-

-

-

表面硬度

-

-

-

-

 

[出典]
2037種類のプラスチック成形材料を無料で検索比較できる
「PlaBase」:https://plabase.com

 

熱的特性

ポリカーボネートは熱に強い樹脂です。

非強化グレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

ビカット軟化温度 (℃)

100

153

145.30

9.08

荷重たわみ温度 (℃)

78

152

132.61

11.01

線膨張係数:流動(×10-5/℃)

0.6

8

5.07

2.08

線膨張係数:直角(×10-5/℃)

2.6

9.6

6.44

0.87

 

PC/ABS アロイグレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

ビカット軟化温度 (℃)

94

133

109.89

13.07

荷重たわみ温度 (℃)

77

138

99.72

13.62

線膨張係数:流動(×10-5/℃)

2

8

6.35

1.95

線膨張係数:直角(×10-5/℃)

3.2

8

6.94

1.31

 

PC/AS アロイグレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

ビカット軟化温度 (℃)

-

-

-

-

荷重たわみ温度 (℃)

100

100

100

0

線膨張係数:流動(×10-5/℃)

2.3

2.3

2.3

0

線膨張係数:直角(×10-5/℃)

4.5

4.5

4.5

0

 

PC/PET アロイグレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

ビカット軟化温度 (℃)

-

-

-

-

荷重たわみ温度 (℃)

114

114

114

0

線膨張係数:流動(×10-5/℃)

-

-

-

-

線膨張係数:直角(×10-5/℃)

-

-

-

-

 

PC/PMMA アロイグレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

ビカット軟化温度 (℃)

-

-

-

-

荷重たわみ温度 (℃)

101

117

109

1.5

線膨張係数:流動(×10-5/℃)

6.1

6.1

6.1

0

線膨張係数:直角(×10-5/℃)

6.5

6.5

6.5

0

[出典]
2037種類のプラスチック成形材料を無料で検索比較できる
「PlaBase」:https://plabase.com

 

電気的特性

非強化グレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

誘電率

2.85

4.4

3.12

0.20

誘電正接

0.0006

0.0233

0.0060

0.0019

絶縁耐力 (MV/m)

17

35

28.84

4.69

耐アーク性(sec)

6

6

6

0

 

PC/ABS アロイグレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

誘電率

-

-

-

-

誘電正接

-

-

-

-

絶縁耐力 (MV/m) 36.3

36.3

36.3

0

耐アーク性(sec)

-

-

-

-

[出典]
2037種類のプラスチック成形材料を無料で検索比較できる
「PlaBase」:https://plabase.com

 

 

成形性

 

ポリカーボネートの成形温度(シリンダー温度)は250から300℃、金型温度は、70から110℃で、樹脂の流動性はあまりよくありません。また、非晶性プラスチックであるため成形収縮率が小さく、0.2%から0.6%(非強化グレード)と小さいです。

非強化グレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

成形収縮率MD %

0.07

0.4

0.21

0.12

成形収縮率TD %

0.26

0.6

0.49

0.14

 

PC/ABS アロイグレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

成形収縮率MD %

0.4

0.4

0.4

0

成形収縮率TD %

0.4

0.4

0.4

0

 

PC/AS アロイグレード
 

最小値

最大値

平均値

標準偏差

成形収縮率MD %

0.17

0.17

0.17

0

成形収縮率TD %

0.19

0.19

0.19

0

[出典]
2037種類のプラスチック成形材料を無料で検索比較できる
「PlaBase」:https://plabase.com

 

ポリカーボネートの価格

 

価格は変動しますが、kgあたり350円から400円程度を推移しています。

 

 

ポリカーボネートの用途

 

ヘッドランプ、サンルーフ、ヘルメットの風防、機動隊が使う透明な盾、CD、DVD、照明のカバー、

 

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