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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

プラスチックの機械特性(強度)

プラスチックを設計部品に適用する場合、その部品の使用される環境を考慮して選択します。

 

  • 強度
  • 耐熱性
  • 摩耗
  • 耐薬品性
  • 価格

 

この中でも設計者が特に重要視しなければならないものに「強度」があります。一般的なプラスチックの強度は、金属の約1/10程度です。

 

例えば、自動車のバンパーなどで使われる汎用プラスチックのポリプロピレン(PP)の場合、引張強度が30 N/mm2
であるのに対して、ステンレスは520 N/mm2 と約17倍の強度差があります。

 

引張強度以外にも「圧縮強度」、「曲げ強度」、「衝撃強さ」などがあります。使用する部品がどのような力を受けるのか考慮して材料を選択することになります。

 

例えば、スマートフォンのカバーは、落としても割れないように耐衝撃性に優れるポリカーボネートが使用されています。ポリカーボネートは、塩ビの約40倍の衝撃強度があります。スマートフォンのカバー以外では、自動車のヘッドライトのレンズ、ヘルメットなどがポリカ(ポリカーボネート)を利用されています。

 

プラスチックは金属より圧倒的に強度が劣る一方で、「摩耗に強い」、「耐薬品性に優れる」、「軽い」、「安い」というメリットをいかし、金属の代替材料として普及してきています。

 

強度が劣る部分では、CAE解析などのシミュレーションを用いて、構造的に改良を加えたり、プラスチックの中でも強度が優れる「エンプラ」や「スーパーエンプラ」を用いたり、プラスチックと金属のハイブリッド構造にしたりなどの対策があります。

 

以下は一般的なプラスチックの機械的特性です。 ※数値は参考値です。材料のグレードなどにより異なります。

 

 

 

塩ビ ポリプロピレン アクリロトリルブタジエンスチレン ポリアミド ポリカーボネート ポリフェニレン・スルフィド

PVC

PP

ABS

PA

PC

PPS

引張強度

(N/mm2)

56

30

39

78

62

196

衝撃強度

(J/m)※ノッチ付

22

30

314

44

880

18

 

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