序文

プラスチック材料の機械的特性の詳細説明

ABS
この材料は、中程度の表面硬度（ショアD 78）と優れた耐傷性を備え、全体的な性能のバランスが取れています。降伏強度は約43 MPa、破断伸びは20～30%と高く、優れた靭性を示しています。IZOD衝撃強度は約21 kJ/m²で、耐衝撃性と衝突強度に優れているため、筐体部品に適しています。

PC（ポリカーボネート）
PCは、その優れた強度と靭性で知られています。最大60MPaの降伏強度は、ABSよりも高い荷重に耐えることができます。最大の特徴は、破断伸びが100%を超え、アイゾット衝撃強度が最大88kJ/m²に達するという高い靭性です。保護カバーや耐久性の高いハウジングなど、高い耐衝撃性が求められる部品に最適です。

ABS+PC（複合材料）
この材料は、PCの強度とABSの加工性を兼ね備えています。降伏強度（59MPa）は純粋なPCに近い値ですが、衝撃強度（31kJ/m²）は両者の中間に位置し、ABSよりも優れた強度と耐衝撃性を備えています。

PA6/PA66（ナイロン）
ナイロンは、耐摩耗性と高強度を兼ね備えた代表的な材料です。高い表面硬度（ショアD硬度 78～85）と74～83MPaの降伏強度により、ギアなどの応力を受ける構造部品に最適です。調湿処理後、破断伸びは50～90%に達し、優れた靭性を発揮します。

POM（可塑化金属）
POMは、高い硬度（ショアD硬度 86）と高い強度（65～70MPa）に加え、優れた寸法安定性も備えています。破断伸びは約30～40%と適度な靭性を有しますが、耐衝撃性は低い（5～7kJ/m²）。そのため、高衝撃を受ける用途よりも、高精度が求められる耐摩耗部品に適しています。

PMMA（アクリル）
アクリルは高い硬度（ロックウェルM硬度 100）と優れた表面耐傷性を備えています。しかし、PEEKは比較的脆い材料であり、破断伸びはわずか4～6%、IZOD衝撃強度はわずか1～2 kJ/m²です。そのため、耐衝撃性が低く、衝撃を受ける構造物への使用は避けるべきです。

ガラス繊維強化プラスチック（例：PA+GF、PC+GF）
プラスチックにガラス繊維（GF）を添加すると、その特性は大きく変化します。硬度と降伏強度／曲げ強度が大幅に向上し（例えば、PA66 + 30% GFは140 MPaに達します）、より高い荷重に耐えることができます。しかし、その代償として脆さが増し、破断伸びは3～5%に急激に低下し、靭性と耐衝撃性も低下します。

PEEK
PEEKは、総合的な性能を備えた最も堅牢なエンジニアリングプラスチックの一つです。耐熱性だけでなく、非常に高い機械的強度（100MPa）と20%の破断伸びを誇り、強度と靭性の完璧なバランスを実現しています。衝撃強度（4～6kJ/m²）はPCよりも低いものの、高性能用途には十分な強度を備えています。

主要用語

• 硬度：主に材料の傷やへこみに対する耐性を示す指標です。一般的な試験基準には、ロックウェル硬度とショア硬度があります。値が高いほど、一般的に表面の傷がつきにくいことを示します。
• 降伏強度／曲げ強度：材料が永久変形または破壊に至る前に耐えられる最大応力を指します。材料の耐荷重能力を示す重要な指標です。
• 破断伸び：材料を引張って破断させたときの長さの増加率を指します。値が高いほど延性と靭性が高く、脆性破壊を起こしにくいことを示します。
• IZOD衝撃強度：これは材料の衝撃エネルギー吸収能力を示すもので、通常はVノッチ付き試験片を用いて試験されます。値が高いほど、耐衝撃性（衝突抵抗）が高いことを示します。

結論

硬度、強度、靭性（破断伸びと衝撃強度）を総合的に評価することが、適切なプラスチック材料を選択する鍵となります。例えば、耐衝撃性が必要な筐体には、耐衝撃性PCを優先すべきです。重量を支える必要がある構造部品には、降伏強度を考慮する必要があり、PAまたはガラス繊維強化材料が適している場合があります。