3D プリンターのフィラメントの種類と用途

ポリアミドは、アミド結合を含むすべてのポリマーの一般的な用語です。ナイロンはもともと、産業用および消費者用途向けに開発された合成ポリアミドPA6およびPA66のデュポンの商標でした。ナイロンはポリアミドのサブセットですが、2つの用語は完全に交換可能ではありません。この記事では、ポリアミドとナイロンの関係を調査し、それらの重要な特性とパフォーマンスの詳細な比較を提供します。 ポリアミドとは何ですか？ ポリアミド（PA）は、繰り返し単位がアミド（-CO-NH-）結合によってリンクされている高分子量ポリマーのクラスです。ポリアミドは自然または合成のいずれかです。天然のポリアミドには、羊毛、絹、コラーゲン、ケラチンが含まれます。合成ポリアミドは、3つのカテゴリに分類できます。 脂肪族ポリアミド（PA6、PA66、PA11、PA12）：一般工学にぴったりです。それらは、強度、靭性、耐摩耗性、および簡単な処理のバランスを妥当なコストでバランスさせます。 芳香族ポリアミド（Kevlar®やNomex®などのアラミド）：極端なパフォーマンスに最適です。 Kevlar®のようなパラアミッドは、例外的な引張強度と耐抵抗を提供しますが、Nomex®のようなメタアラミッドは、固有の火炎耐性と熱安定性に充てられています。それらは高価であり、溶融処理できないため、一部の形状と製造ルートはより制限されています。 半芳香族ポリアミド（PPA、PA6T、PA6/12T）：高温エンジニアリングを対象としています。それらは、高温の剛性と寸法を維持し、多くの自動車液をうまく処理します。それらは溶融処理（注入/押し出し）を処理することができますが、より高い溶融温度で動作し、慎重に乾燥する必要があります。脂肪族PAとアラミッドの間にはコストがかかります。 それらは、分子鎖間の水素結合による結晶性、良好な熱耐性と耐薬品性、および水分吸収の傾向を高めていますが、これらの特性の程度はタイプによって大きく異なります。それらの機械的特性（引張強度、弾性弾性率、破壊時の伸び）は、鎖の剛性と結晶性に密接に結び付けられています。これらは高いほど、材料が硬くて強くなりますが、より脆弱です。値が低いと、より柔らかく、より丈夫な素材が生じます。 ポリアミドの一般的なグレード 以下は、最も一般的な合成ポリアミドグレード、それらの重要な特性、および典型的なアプリケーションの概要です。 学年一般名モノマー炭素数重合引張強度（MPA）弾性率（GPA）融解温度（°C）HDT（°C、乾燥、1.8 MPa）水分吸収（％） @50％RH耐薬品性PA6ナイロン6（合成）Caprolactam（ε-Caprolactam）6リングオープン重合60–751.6–2.5220–22565–752.4–3.2（〜9–11％飽和） 優れたオイル/燃料抵抗;強酸/塩基に敏感PA66ナイロン6,6ヘキサメチレンジアミン +アディピン酸6+6凝縮重合70–852.5–3.0255–26575–852.5–3.5（〜8–9％飽和） PA6と同様に、わずかに優れた溶媒耐性PA11バイオベースのポリアミド11-アミナウンドカノ酸11自己凝縮50–65 1.2–1.8185–19055–651.5–2.0優れた耐薬品性、塩スプレー、耐性耐性PA12長鎖ポリアミドラウリル・ラクタム12リングオープン重合45–551.6–1.8178–18050–600.5–1.0PA11に似ています。優れた耐薬品性PA46高テンプポリアミドテトラメチレンジアミン +アディピン酸4+6凝縮重合80–1003.0–3.5〜295160–1702.0–3.0（飽和すると高く） 優れた高テンプル、オイル、耐摩耗性ケブラーパラアミッドP-フェニレンジアミン +テレフタロイル塩化物 - 凝縮重合3000-360070–130融解なし; 500°Cを超える分解 最大300°Cまでのプロパティを保持します。 500°Cを超える分解   3–7（水分回復 @65％RH）  ほとんどの化学物質に耐性があります。 UV敏感 ポリアミドを識別する方法 簡単なハンズオンテストでポリアミドをすばやくスクリーニングします - 火傷テストで始まります（溶けてから黄色で傾けた青色の炎で燃やし、セロリのような臭いを放ち、硬い黒いビーズを残します）またはホットニードルテスト（同じ匂いできれいに柔らかくなります）。 PA6/PA66（密度≈1.13–1.15 g/cm³）は水に沈み、PA11/PA12（≈1.01–1.03 g/cm³）のような長鎖グレードは水または希釈アルコールに浮かぶ可能性があることに注意してください。決定的なラボIDの場合、FTIR分光法を使用して、特徴的なN – Hストレッチ（〜3300cm⁻¹）およびC = Oストレッチ（〜1630cm⁻¹）を検出し、DSCを使用して融点（PA12≈178°C、PA6≈215°C、PA66≈260°C）を確認します。 ナイロンとは何ですか？ ナイロンは合成ポリアミドの最も有名なサブセットです。実際には、人々がプラスチックやテキスタイルで「ポリアミド」と言うとき、彼らはほとんど常にナイロン型材料を指しています。 最も広く使用されているコマーシャルナイロン - ナイロン6、ナイロン6/6、ナイロン11、およびナイロン12などは、脂肪族ポリアミドです。それらの半結晶性微細構造と強力な水素結合により、一般工学の強度、靭性、耐摩耗性、良好な熱と耐薬品性の優れた組み合わせが得られます。多目的で信頼できる、それらは広範囲の従来の製造および添加剤技術を通じて処理することができ、それらをの家族の長年の主食にすることができますエンジニアリングプラスチック。 ナイロンを識別する方法 全体として、ナイロンとポリアミドを識別するために使用される方法は、フィールドとラボでの両方で、本質的に同じです。主な違いは、ナイロングレードが正確な区別のためにより正確な基準を必要とすることです。実験室の設定では、融点を測定し、特定のグレードを特定するために、微分スキャン熱量測定（DSC）が一般的に使用されます。密度テストは、ショートチェーンナイロン（PA6/PA66）から長鎖ナイロン（PA11/PA12）を分離するための簡単な方法を提供します。さらなる確認が必要な場合、X線回折（XRD）や溶融流量（MFR）分析などの手法を適用して、6シリーズと11/12シリーズの材料をより正確に区別できます。 ポリアミドとナイロンの一般的な特性 「ポリアミド」と「ナイロン」は、しばしば同じ意味で使用されますが、ナイロンはポリアミドの1つのタイプにすぎません。このセクションでは、それらの共通のプロパティについて詳しく説明します。 構成と構造 ポリアミドは、バックボーンでアミド（-CO-NH-）結合を繰り返すことで特徴付けられますが、多くのモノマーから合成できます。脂肪族ポリアミドは、ε-カプロラクタム、ヘキサメチレンジアミンを加えたヘキサメチレンジアミン、または11-アミナウンドカノ酸などの直線鎖ユニットから構築されていますが、芳香族アラミッドは硬いベンゼンリングを連鎖に取り入れています。モノマーと重合法の選択により、鎖の柔軟性、結晶化度、水素結合密度が決定されます。これは、機械的強度、熱安定性、油、燃料、および多くの化学物質に対する耐性に影響を与える要因です。 ナイロンは、狭いモノマーセットから作られた脂肪族ポリアミドのサブセットです。一般的なナイロングレードには、ヘキサメチレンジアミンにアディピン酸を凝縮することにより生成されるPA6とPA6,6が含まれます。それらの均一なチェーンセグメントと強力な水素結合は、引張強度、靭性、耐摩耗性、および中程度の耐熱性のバランスの取れた混合をもたらす半結晶ネットワークを作成します。 融点 ポリアミド（ナイロンを含む）の融点は、モノマーの化学構造、結晶性の程度、水素結合密度、鎖の柔軟性の4つの主な要因によって決定されます。一般に、より多くの定期的に間隔を置いた水素結合とより高い結晶性が融解温度を上昇させます。逆に、結晶の形成を破壊する柔軟なチェーンセグメントが融点を低下させます。たとえば、PA11やPA12などの長鎖、低結晶性ポリアミドは178〜180°C前後に溶け、PA6やPA6/6のような一般的なナイロンは、約215°Cと265°Cの間で溶融し、ケブラーなどの硬質アロマティックポリアミドは500°Cを超えて溶けません。 引張強度と靭性 一般に、ナイロンは強度と靭性のバランスの取れた組み合わせを提供し、他のポリアミドはより広範なパフォーマンスチューニングを提供します。高強度の端で、Kevlar®などの芳香族アラミッドは、最大3.6 GPa（〜3600 MPa）までの繊維引張強度を達成し、弾道衝撃下でのエネルギー吸収に優れています。反対側では、PA11やPA12のような長鎖脂肪族ポリアミドは、優れた延性と高い衝撃耐性のために引張強度（〜45〜60 MPa）を交換します。一般的なナイロン（PA6およびPA6,6）は真ん中に真っ直ぐに横たわっており、約60〜85 MPaの乾燥した引張強度とバランスの取れた耐衝撃性を提供し、耐荷重く衝撃耐性成形部品に人気のある選択肢となっています。 耐摩耗性 ポリアミドファミリー全体は、良好な耐摩耗性を提供します。 […]

設計は、CNC 加工において極めて重要な役割を果たし、製造プロセス全体の基礎を築きます。知られているように、CNC 加工ではコンピューター制御の機械を使用して、ワークピースから材料を正確に除去します。このプロセスは汎用性が高く、再現性があり、正確です。さらに、発泡体やプラスチックから木材や金属に至るまで、幅広い材料と互換性があります。 これらの機能を実現するには、CNC 加工の設計に大きく依存します。効果的な設計により、部品の品質が保証されるだけでなく、CNC 機械加工部品に関連する製造コストと時間が節約されます。 このガイドでは、設計上の制限について説明し、CNC 加工で発生する最も一般的な機能に対する実用的な設計ルールと推奨値を提供します。これらのガイドラインは、部品に対して最良の結果を達成するのに役立ちます。 CNC 加工の設計制限 CNC 加工用の部品を適切に設計するには、まずプロセスに固有のさまざまな設計上の制約を明確に理解する必要があります。これらの制限は、切断プロセスの仕組みから自然に発生し、主に次の側面に関係します。 工具形状 ほとんどの CNC 加工切削工具は円筒形であり、切削長には制限があります。ワークピースから材料を除去する際、これらの切削工具はその形状を部品に転写します。これは、切削工具がどれほど小さくても、CNC 部品の内側のコーナーには常に半径があることを意味します。さらに、工具の長さにより、加工できる最大深さが制限されます。一般に工具が長いと剛性が低下し、振動や変形が発生する可能性があります。 ツールアクセス 材料を除去するには、切削工具がワークピースに直接近づく必要があります。切削工具が届かない表面や形状は CNC 加工できません。たとえば、複雑な内部構造、特に部品内に別のフィーチャーによってブロックされている複数の角度やフィーチャーがある場合、または深さ対幅の比率が大きい場合、ツールが特定の領域に到達することが困難になる場合があります。 5 軸 CNC マシンは、ワークピースを回転させたり傾けたりすることで、これらの工具アクセス制限の一部を緩和できますが、すべての制限、特に工具の振動などの問題を完全に排除することはできません。 工具の剛性 ワークピースと同様に、切削工具も加工中に変形したり振動したりする可能性があります。その結果、製造プロセス中に公差が緩くなり、表面粗さが増大し、さらには工具が破損する可能性があります。この問題は、工具の直径に対する長さの比率が増加する場合、または高硬度の材料を切削する場合にさらに顕著になります。 ワークの剛性 機械加工プロセス中に大量の熱が発生し、強い切削力がかかるため、剛性の低い材料 (特定のプラスチックや軟質金属など) や薄肉構造は機械加工中に変形しやすくなります。 ワークホールディング 部品の形状によって、CNC マシン上での部品の保持方法と必要なセットアップの数が決まります。複雑なワークピースや不規則な形状のワークピースはクランプが難しく、特別な治具が必要になる場合があり、コストと加工時間が長くなる可能性があります。さらに、手動でワークホールドの位置を変更する場合、小さいながらも無視できない位置誤差が発生するリスクがあります。 CNC 機械加工設計ガイドライン 次に、これらの制限を実用的な設計ルールに変換します。 CNC 加工の世界には、広く受け入れられている標準はありません。これは主に、業界と使用される機械が常に進化しているためです。しかし、長期にわたる処理の実践により、十分な経験とデータが蓄積されています。次のガイドラインは、CNC 機械加工部品の最も一般的な機能の推奨値と実現可能な値をまとめたものです。 内部エッジ 推奨される垂直コーナー半径: キャビティ深さの 1/3 倍 (またはそれ以上) 一般に、鋭利な内側の角は避けることをお勧めします。ほとんどの CNC ツールは円筒形であるため、鋭い内角を実現することが困難です。推奨される内側コーナー半径を使用すると、工具が円形のパスをたどることができるため、応力集中点や加工痕が減少し、結果として表面仕上げが向上します。これにより、適切なサイズの工具が使用され、大きすぎたり小さすぎたりすることがなくなり、加工精度と効率が維持されます。鋭角な 90 度の角度の場合は、コーナー半径を小さくするのではなく、T スロット カッターまたはワイヤ切断を使用することをお勧めします。 推奨床半径: 0.5 […]

CNC（コンピューター数値制御）加工は、セラミック、木材、複合材などの多様な材料から高品質の部品を生産するための高精度で効率的なプロセスです。プラスチック部品が必要で、CNCを機械加工することを決定した場合、最初のステップは、適切なタイプのプラスチックを選択することです。しかし、非常に多くの機械加工可能なオプションが利用可能で、適切なオプションをどのように選択しますか？読み続けてください - この記事はあなたを答えに導きます。