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トーロン® PAIデザインガイド

Torlon®

目次

概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

トーロン® ポリアミドイミド（PAI） . . . . . . . . . . . . .5

物理特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

性能特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

機械特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8引張強さと曲げ強さ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8超高温の影響 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8ASTM D1708による引張特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9超低温の影響 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

高温での曲げ弾性率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

応力とひずみの関係 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

圧縮特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

繰り返し応力への耐性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11疲労強さ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

耐衝撃性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

破壊靭性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

熱安定性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13熱重量分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

長期間の熱曝露による影響 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13UL相対温度指数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

熱老化後の特性保持 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

比熱 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

熱伝導率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

熱線膨張係数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14CLTEの試験法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14CLTEに影響を与える要素. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

耐クリープ性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

燃焼性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18酸素指数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

NBS煙濃度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

毒性ガス放出試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

着火性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

UL 94燃焼規格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19水平燃焼試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1920 mm試験炎による垂直燃焼試験 . . . . . . . . . . . . . . . . 19

FAAの燃焼特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

UL 57電気照明器具 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

さまざまな環境における性能 . . . . . . . . . . . . . . 20耐薬品性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20自動車・航空機用オイルへの耐性. . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

応力下での耐薬品性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

水の影響 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23吸水率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23一定湿度下における吸水平衡 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23寸法変化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23寸法と特性の回復 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23機械・電気特性の変化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24急速な温度上昇への注意点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

ウェザオメーター® 試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25ガンマ線照射への耐性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

電気特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

絶縁材料としてのトーロン® PAI製品. . . . . . . . . . . . . . . . 26

耐摩耗用途での応用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27トーロン® PAI 耐摩耗グレード . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

ベアリングの設計コンセプト . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27摩耗速度の関係式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27圧力と速度の計算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27限界 PV値の概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28耐摩耗性の測定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

トーロン® PAI 耐摩耗グレード . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

相手材の表面が摩耗速度に及ぼす影響 . . . . . . . . . . . . . . 30

潤滑下の耐摩耗性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

耐摩耗性とポストキュア . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

ベアリングの設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

許認可. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33ポリアミドイミド（PAI）成形・押出し材料規格 ASTM D5204による分類 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

米国連邦航空局（Federal Aviation Administration） . . 33

米軍用規格MIL-P-46179A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

米国航空宇宙局（NASA） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

米国自動車技術者協会（SAE）— 航空宇宙材料仕様 . . . . 33

アンダーライターズラボラトリーズ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33垂直燃焼特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33連続使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

トーロン® PAIデザインガイド / 3

構造設計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

材料の効率 比強度と比弾性率 . . . . . . . . . . 34

三次元形状と荷重に関する検討事項 . . . . . . . . .35応力とたわみ公式の適用例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35例 1 ー 短時間荷重 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35例 2 ー 定常荷重 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35例 3 ー 繰り返し荷重 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

応力集中 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

トーロン® PAI樹脂の最大使用応力 . . . . . . . . . . . . . . . . 36

トーロン® PAI樹脂の設計指針 . . . . . . . . . . . . .37

各種加工方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37射出成形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

押出成形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

圧縮成形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

トーロン® PAI製部品のポストキュア . . . . . . . . . . . . . . . . 37

トーロン® PAI 製部品の設計ガイドライン. . . . . . . . . . . . . 38面部分 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38肉厚の変化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38抜き勾配 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38コア . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38リブ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39ボス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39アンダーカット . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39成形インサート . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39ねじ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39穴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

二次加工 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

接合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40機械的な接合方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40スナップフィット：経済的で容易 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

ねじ部品. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40セルフタッピングねじ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40成形インサート . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40ねじ込みインサート. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40一体成形されたねじ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40締まり嵌め . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41超音波インサート . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41その他の機械的な接合方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

接着剤による接合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41接着剤の選択 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41各種トーロン® PAIグレードの接着 . . . . . . . . . . . . . . . . . 41表面の前処理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41接着剤の塗布 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42硬化処理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42各種接着剤の接着強度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42トーロン® PAI製部品と金属の接着. . . . . . . . . . . . . . . . . 42

トーロン® PAI樹脂部品の切削加工ガイドライン. . . . . . . . 44切削加工した部品の再キュア . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

索引 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

4 \トーロン® PAIデザインガイド

トーロン® PAIデザインガイド / 5

概要

トーロン® ポリアミドイミド（PAI）非常に高い温度と応力下で確実に性能を発揮するポリマーをお探しならば、是非トーロン® PAI製品をご使用ください。トーロン® PAI製品から製造された部品は、一般に熱可塑性樹脂には過酷と考えられる条件でも十分にご使用いただけます。トーロン® PAIで造られた部品が、スペースシャトルや自動車のトランスミッションなどの重要部品に活用されている理由は、ここにあります。電気・電子、OA機器、航空宇宙関連、輸送機器、プロセス、重機などを含む非常に広い産業分野で、トーロン® PAI製の部品が設計上の困難な問題を解決してくれます。

トーロン® PAI製品は、260まで熱可塑性樹脂の中で最大の強度と剛性を示します。その他多くの耐熱性ポリマーとは異なり、射出成形が可能という利点もあります。つまり、精密な成形品を低コストで生産できるため、トーロン® PAI製品は、困難な設計上の問題に対する経済的なソリューションをもたらします。

このマニュアルでは、一連のトーロン® PAI製品を紹介します。数多くのグラフと表を使用して、トーロン® PAI製品の物理特性と耐荷重能力を説明します。高機能のトーロン® PAIを使用した部品製造という実用的な側面に重点を置いて、設計上のガイドラインと二次加工について詳しく説明します。このマニュアルを使用すると、この卓越した樹脂の持つ特性を設計上の具体的な要求特性に関連付けることができます。

トーロン® PAIの一般的な分子構造を図 1に示します。

図 1：ポリアミドイミドの分子構造

O

O

N

N

HAr

O

優れた耐熱性と高強度、低コストの射出成形を要する様々な用途に対応するために、トーロン® PAI製品には複数のグレードがあり、それぞれ特定の物性値が卓越した値を示すように設計されています。これらの製品は、高強度グレードと耐摩耗グレードの二つのカテゴリーに分けることができます。また、お客様の仕様に合わせてトーロン® PAI製品の配合も行っています。用途に関するご質問がありましたら、ソルベイの担当者にお問い合わせください。

高強度グレードは、高温における高い応力下においても金属に匹敵するような特性を示します。これらのグレードは反復使用される精密機構部品や高負荷部品に最適です。

耐摩耗グレードは、トーロン® PAIが本来持っている優れた潤滑性を添加剤によりさらに強化した製品です。トーロン® PAIで製造した可動部品ならば使用環境が潤滑されているか否かを問わず、安心してご使用いただけます。

表 1：トーロン® PAI製品

高強度 耐摩耗 (1)

4203L(2) 4301

5030 4275

7130 4630

4435

4645

(1) 製品は耐摩耗性の昇順に列挙されています。(2) 4203は、4203Lと同等の特性を持ちます。

トーロン® PAI製品は独特な特性の組み合わせを備えています。

• 超低温から 260まで使用可能

• 優れた機械強度

• 加工が容易

• 難燃性、低発煙性

• 疲労強度

• 衝撃強さ

• 耐クリープ性

• 耐摩耗性

• 低膨張率

• 優れた熱安定性

• 航空機・自動車オイル等への耐性

6 \トーロン® PAIデザインガイド

物理特性すべてのトーロン® PAIポリマーは、高い衝撃強さと傑出した機械的強度を有し、さらに高温環境下でもこれらの特性を劣化することなく保持する性能を備えています。

室温におけるトーロン® 4203Lの引張強さと曲げ強さは、ポリカーボネートやナイロンの約 2倍です。260の高温でも、トーロン® 4203Lは、それらのポリマーの室温での値に匹敵する引張強さと曲げ強さを維持します。これらの優れた物理特性は、長期間高温に曝露した後でも保持されます。

このような物理特性は射出成形した後、ポストキュアを行った試験片による標準物性です。

表 2：グレードとその特性

グレード 特性

高強度

4203L(1) 一般用途、非強化、非常に優れた耐衝撃性、最も優れた延性、良好な離型、良好な電気特性

5030 ガラス繊維 30%、高剛性、高強度、高温下で良好な剛性維持、非常に低いクリープ

7130 炭素繊維 30%、非常に優れた剛性、高温下で非常に優れた剛性維持、非常に優れた耐疲労性、導電性

耐摩耗

4301 一般用途の耐摩耗性、PTFEおよびグラファイトを含む

4275 高速下での良好な耐摩耗性、PTFEおよびグラファイトを含む

4630 無潤滑環境下での優れた耐摩耗性、PTFEおよびグラファイトを含む

4435 高速、高圧下での良好な耐摩耗性、PTFEおよびグラファイトを含む

4645 潤滑環境下での優れた耐摩耗性、PTFEおよび炭素繊維を含む

(1) 4203は、4203Lと同等の特性を持ちます。

トーロン® PAIデザインガイド / 7

表 3：主要特性 (1) – SI単位

ASTM 試験方法

高強度グレード 耐摩耗グレード

特性 単位 4203L 5030 7130 4301 4275 4435 4630 4645

機械特性

引張強さ (2) MPa 152 221 221 113 117 94 81.4 114 D638

破断時引張伸び % 7.6 2.3 1.5 3.3 2.6 1.0 1.9 0.8 D638

引張弾性率 GPa 4.5 14.6 16.5 6.8 8.8 14.5 7.45 18.6 D638

曲げ強さ D790

– 196 MPa 282 374 310 200

23 MPa 244 338 355 219 212 152 131 154

135 MPa 174 251 263 165 157 129

232 MPa 120 184 177 113 111 91

曲げ弾性率 D790

– 196 GPa 7.9 14.1 24.6 9.6

23 GPa 5.0 11.7 19.9 6.9 7.3 14.8 6.8 12.4

135 GPa 3.9 10.7 15.6 5.5 5.6 11.2

232 GPa 3.6 9.9 13.1 4.5 5.1 10.3

圧縮強さ MPa 220 260 250 170 120 138 99 157 D695

圧縮弾性率 GPa 4.0 7.9 9.9 5.3 4.0 8.5 4.7 5.2 D695

せん断強さ MPa 128 140 120 112 77 60 85 D732

アイゾット衝撃強さ（3.2 mm） J/m D256

ノッチ付き 142 79 47 63 84 43 48 37

ノッチなし 1,062 504 340 404 250 219 160 107

ポアソン比 0.45 0.43 0.39 0.39 0.39 0.42

熱特性

荷重たわみ温度（1.82 MPa） 278 282 282 279 280 278 279 281 D648

熱線膨張係数 ppm/ 30.6 16.2 9.0 25.2 25.2 14.4 11.5 14.4 D696

熱伝導率 W/mK 0.26 0.37 0.53 0.54 0.65 0.80 C177

燃焼特性 (3) アンダーライターズラボラトリーズ V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 UL 94

限界酸素指数 (3) % 45 51 52 44 45 D2863

電気特性

誘電率 D150

103 Hz 4.2 4.4 6.0 7.3

106 Hz 3.9 4.2 5.4 6.6

誘電正接 D150

103 Hz 0.026 0.022 0.037 0.059

106 Hz 0.031 0.050 0.042 0.063

体積抵抗率 Ω · cm 2 · 1017 2 · 1017 8 · 1015 8 · 1015 2 · 107 D257

表面抵抗率 Ω 5 · 1018 1 · 1018 8 · 1017 4 · 1017 6 · 106 D257

絶縁耐力（1 mm） kV/mm 23.6 32.6 D149

一般特性

密度 g/cm3 1.42 1.61 1.48 1.46 1.51 1.59 1.56 1.56 D792

硬度、ロックウェルＥ 86 94 94 72 70 62 D785

吸水率（24時間） % 0.33 0.24 0.26 0.28 0.33 0.12 0.2 0.3 D570（1）主要特性 – 個々のロットの実際の物性値は、規格値の範囲内で変動します。（2）ASTM D1708を適用した場合の引張特性を表 4（9ページ）に示します。（3） データ収集に使用した試験方法は、実験室内の管理条件下で熱および炎による燃焼を測定するものであり、 必ずしも実際に炎が発生する状況下での危険を正確に表す尺度とは限りません。

8 \トーロン® PAIデザインガイド

性能特性

トーロン® PAIの比類のない特性は過酷な条件を持つ用途に対応できます。広範囲の温度や継続的応力に対して強度を維持し、低クリープ、難燃性、卓越した電気特性を持ち、過酷な環境下で優れた総合性能を発揮するトーロン® PAIは、超高機能樹脂に分類されます。

機械特性引張強さと曲げ強さ

超高温の影響これまで、要求が高いために他の多くの樹脂では対応できないと考えられていた用途でも、卓越した引張強さと曲げ強さを持ち、しかも 232を超える高温での連続使用でその特性を維持できるトーロン® PAIならば使用が可能です。

他社製樹脂の中には 260まで「短時間使用可能」と表現されているものも多数ありますが、トーロン® PAI製品は図 2と3に示す高温領域で総合性能を維持します。

204の高温でも、トーロン® PAI製品の引張強さと曲げ強さは他の高機能樹脂よりも優れています。図 4と5にトーロン® PAI製品の強化グレードと他の高機能樹脂強化グレードとの比較を示します。

図 2：広い温度範囲にわたるトーロン® PAIの引張強さ

引張強さ（

MP

a）

200

150

100

50

0

温度（°C）0 50 100 150 200 250

4203L43014275

443550307130

図 3：広い温度範囲にわたるトーロン® PAIの曲げ強さ

曲げ強さ（

MP

a）

350

300

250

200

150

100

50

0

温度（°C）0 50 100 150 200 250

4203L43014275

443550307130

図 4：204で他社製品強化グレードより優れた 強化トーロン® PAIの引張強さ

120

100

80

60

40

20

0

引張強さ（

MP

a）

7130 5030 PEIPEEKPESU PPS

トーロン® PAI

図 5：204で他社製品強化グレードより優れた 強化トーロン® PAI樹脂の曲げ強さ

200

150

100

50

0

曲げ強さ（

MP

a）

7130 5030 PEIPEEKPESU PPS

トーロン® PAI

トーロン® PAIデザインガイド / 9

ASTM D1708による引張特性前のセクションに記載した引張特性は、ASTM D638に従って収集したデータです。引張特性のデータには、ASTM D1708も一般的に使用されるため、トーロン® PAI製品でもこの試験方法で試験しています。そのデータを表 4に示します。

超低温の影響超低温領域でもトーロン® PAI製品は他の樹脂のように脆くなることはありません。表 5に示すように、トーロン® PAI樹脂は超低温条件でも優れた特性を示します。

表 4：ASTM D1708による引張特性

グレード

特性 単位 4203L 4301 4275 4435 5030 7130

引張強さ

23 MPa 192 164 131 110 205 203

135 MPa 117 113 116 90 160 158

232 MPa 66 73 56 52 113 108

破断時引張伸び

23 % 15 7 7 6 7 6

135 % 21 20 15 4 15 14

232 % 22 17 17 3 12 11

引張弾性率

23 GPa 4.5 6.8 8.8 14.5 14.6 16.5

高温での曲げ弾性率高い弾性率を持つトーロン® PAIは、重要な性能として剛性が要求される箇所で金属の優れた代替材料になります。トーロン® PAIの部品ならば、同等の剛性をはるかに軽量な部品で実現することができます。図 6で分かるように、トーロン® PAIが 232という高温でも実質的に一定の高い弾性率を示すことから、部品でも優れた剛性と耐クリープ性または耐コールドフローが得られると予測されます。高温で剛性を失う傾向のある他社製品とは異なり、トーロン® PAI製品は図 7から明らかなように、高温でも高い弾性率を維持します。

表 5：–196におけるトーロン® PAI成形樹脂の特性

グレード

特性 単位 4203L 4275 5030 7130

引張強さ (1) MPa 216 129 203 157

破断時伸び (1) % 6 3 4 3

曲げ強さ (2) MPa 282 200 374 310

曲げ弾性率 (2) GPa 7.8 9.6 14.0 24.6

(1) ASTM D1708(2) ASTM D790

図 6：広い温度範囲にわたるトーロン® PAI製品の 曲げ弾性率

曲げ弾性率（

GP

a）

20

15

10

5

0

温度（°C）0 50 100 150 200 250

4203L43014275

443550307130

図 7：204で他社製品強化グレードより優れた 強化トーロン® PAIの曲げ弾性率

15

10

5

0

曲げ弾性率（

GP

a）

4435 71305030 PEI PEEKPESU PPS

トーロン® PAI

10 \トーロン® PAIデザインガイド

応力とひずみの関係トーロン® PAIは室温では降伏現象を起こさないため、破損または破断ひずみは伸びとして記録されました。トーロン® PAIの各グレードの室温における応力とひずみの関係を図 8に示します。図 9には、室温における曲線の最初の 1%ひずみ、つまりほぼ直線の部分（フック弾性）のみを示します。図 10には、200で測定した応力 -ひずみ曲線の最初の部分を示します。

図 8：23におけるトーロン® PAIの引張応力とひずみの関係（ASTM D638タイプ 1試験片を用いて試験）

200

150

100

50

0

引張応力（

MP

a）

ひずみ（%）862 40

7130503043014203L

図 9：図 8に示す 23における応力とひずみの詳細

150

100

50

0

引張応力（

MP

a）

ひずみ（%）1.00.80.60.2 0.40.0

7130503043014203L

図 10：200における各種のトーロン® PAI樹脂の 引張応力とひずみの関係

応力（

MP

a）

0 2 4 6 8

200

150

100

50

0

7130503043014203L

ひずみ（%）

図 11：広い温度範囲にわたるトーロン® 4203LFの 引張応力とひずみの関係

引張応力（

MP

a）

0 2 4 6 8ひずみ（%）

200

150

100

50

0

23 °C100 °C150 °C200 °C

圧縮特性高温において引張強さを保持することに加えて、トーロン® PAIは高温においても優れた圧縮強さを保持します。非強化トーロン® PAIの圧縮強さは、ガラス繊維または炭素繊維で強化した高機能ポリマーの圧縮強さに匹敵します。その卓越した弾性回復力により、トーロン® PAIは圧縮永久ひずみの原因となる降伏現象やクリープを起こさずに、優れた弾性圧縮特性を示します。より高い強度と耐摩耗性を必要とする用途向けに、ガラス繊維および炭素繊維で強化したグレードと耐摩耗グレードも用意しています。

圧縮特性ばかりではなく、耐クリープ性と耐疲労性にも優れたトーロン® PAIは、優秀なシール材料としてシールリング、油圧ポペット弁、ブレーキ用タペット、チェックボール、スラストワッシャー、コンプレッサプレートなどの用途にご使用いただけます。

表 6：圧縮特性（ASTM D695）

グレード

特性 単位 4203L 4601 4630 4645 5030 7130

圧縮強さ

23 MPa 172 165 96 124 214 234

100 MPa 131 124 83 124 165 186

150 MPa 103 103 76 110 138 158

200 MPa 83 83 62 90 110 124

圧縮弾性率

23 MPa 3,163 3,114 4,706 5,236 4,892 6,139

100 MPa 2,191 2,122 2,026 3,645 3,273 3,803

150 MPa 2,136 2,067 2,115 3,149 3,087 3,790

200 MPa 2,067 2,046 2,019 3,383 3,121 3,645

トーロン® PAIデザインガイド / 11

繰り返し応力への耐性疲労強さ材料に繰り返し応力を加えると、その材料の極限強さ以下のレベルで破損が起こります。繰り返し荷重または振動による破損への耐性を疲労強さと呼び、これは設計時に考慮しなければならない重要項目の一つです。トーロン® PAI製品は引張疲労試験と非常に過酷な両方向曲げ疲労試験のどちらにおいても優れた疲労強さを示します。

最大応力と破損に至るサイクル数の関係を示した S-N図は、製品寿命の予測に役立ちます。最大応力は予期される力と適切な応力集中係数、および断面係数を使用して決定します。次に最大応力と、適用される環境条件に対応する疲労強さの S-N曲線とを比較して、その材料が耐えうると予測される最大繰り返し応力を決定します。

疲労試験で得られる値は試験片と試験方法の影響を受けるため、これを絶対的な値と見なすのではなく、あくまでもガイドラインとして使用することが重要です。トーロン® PAI製の部品は繰り返し応力に耐性を示します。炭素繊維強化グレードであるトーロン® 7130は、傑出した疲労強さを有する点で他社製のエンジニアリングポリマーよりも優れています。数種のトーロン® PAIグレードの S-N曲線をまとめた図 12で明らかなように、トーロン® PAIは 1,000万回を超えるサイクルでも曲げモードの繰り返し応力に優れた耐性を示します。室温で片振り繰り返し引張り応力を負荷したときのトーロン® 7130総合性能を図 13に示します。図 14から分かるように、低いサイクル数では、トーロン® 7130の疲労強さはさらに高い値を示します。

高温条件下でもトーロン® PAI製品は繰り返し応力に対して強度を維持します。試験片を 177でコンディショニングしてから、その温度で曲げ疲労試験を実施しました。その結果をまとめた図15は、高温での耐疲労特性を必要とする用途にトーロン® PAI製品が最適であることを示しています。

図 12：30 Hzにおけるトーロン® PAI樹脂の曲げ疲労強さ

最大応力（

MP

a）

100

80

60

40

20

0

破損に至るサイクル数107106105104103

4203L427550307130

図 13：トーロン® 7130、4230Lの片振り引張疲労強さ、30 Hz、Aレシオ：0.90

最大応力（

MP

a）

200

150

100

50

0

破損に至るサイクル数107106105104103

4203L7130

図 14：トーロン® 7130の低サイクル片振り引張疲労強さ、2 Hz、Aレシオ：0.90

最大応力（

MP

a）200

150

100

50

0

破損に至るサイクル数107106105104103

7130

図 15：177、30 Hzにおけるトーロン® PAI樹脂の 高温曲げ疲労強さ

最大応力（

MP

a ）

100

80

60

40

20

0

破損に至るサイクル数107106105104103

4203L50307130

12 \トーロン® PAIデザインガイド

表 7：トーロン® PAI樹脂の 3.2 mm試験片のアイゾット 衝撃性

ノッチ付き ノッチなし

グレード J/m J/m

4203L 142 1,062

4301 63 404

4275 84 250

4435 42 220

5030 79 504

7130 47 340

図 16：トーロン® PAI樹脂と他社製製品のアイゾット衝撃性の比較

150

100

50

0

アイゾット衝撃強さ

ノッチ付き（

J/m）

4203L 71305030 PPS PEEKPI PEI

トーロン® PAI

耐衝撃性トーロン® PAIはほとんどの高弾性プラスチックよりも優れた衝撃エネルギー吸収特性を持っています。ノッチ付きアイゾット法（ASTM D256）を用いる試験において、トーロン® PAI樹脂は他の高耐熱樹脂をはるかに凌ぐ結果を示しました（図16）。トーロン® PAI樹脂についてのノッチ付き、ノッチなし衝撃試験の結果をまとめて表 7に示します。

破壊靭性破壊靭性はポリマーの破壊エネルギー（Glc）を測定することによって求めることができます。海軍研究試験所（NRL）は小形の引張試験片（図 17）を用いて、ポリマーが衝撃を吸収して破壊を起こすことなくエネルギーを分散する能力の尺度であるGlcを決定しました。この値が大きいほど破壊靭性が優れていることを表します。海軍研究試験所発行の『NRL Memorandum Report 5231』（1984年 2月 22日）から抜粋したデータを表 8に示します。予想どおり、熱硬化性樹脂は熱可塑性樹脂ほど良好に衝撃エネルギーを吸収して分散することができないため、破壊エネルギーの値が低くなっています。一方、トーロン® PAIは Glc値として3.4 kJ/m2 という卓越した破壊靭性を示しました。破壊靭性と使用温度範囲との相反する関係を示すため、表にはガラス転移温度（Tg）も示しています。強靱さと高い Tgの優れたバランスがトーロン® PAIの特長です。

図 17：小形の引張試験片

W

a

b

ここで : Y = 29.6 － 186 (a/w) + 656 (a/w)2 － 1017 (a/w)3 + 639 (a/w)4

P = 臨界破壊荷重a = 亀裂の長さE = サンプル弾性率

Y2Pc2a

EW2b2Glc =

表 8：トーロン® PAIの持つ破壊靭性と高いガラス転移温度の優れたバランス

破壊エネルギー Tg

樹脂 [kJ/m2] []

熱硬化性樹脂

ポリイミド -1 0.20 350

ポリイミド -2 0.12 360

四官能基エポキシ 0.076 260

熱可塑性樹脂

ポリアミドイミド 3.4 275

ポリサルホン 3.1 174

ポリエーテルサルホン 2.6 230

ポリイミド -3 0.81 326

ポリイミド -4 2.1 365

ポリフェニレンスルフィド 0.21

トーロン® PAIデザインガイド / 13

熱安定性熱重量分析トーロン® PAI樹脂は広い温度範囲で比類なき安定性を示します。空気中または窒素雰囲気中で毎分 10の昇温を行うと、トーロン® 4203Lは図 18に示すように通常の使用温度範囲はもとより、それをはるかに超える温度まで実質的に重量減少を起こしません。

図 18：トーロン® 4203Lの熱重量分析

重量（

%）

100

80

60

40

20

02000 400 600 800

温度（°C）

窒素空気

長期間の熱曝露による影響

UL相対温度指数UL相対温度指数（RTI）は連続使用可能な最高温度を評価する尺度であり、アンダーライターズラボラトリーズが規定する方法で定義されます。

まず最初に試験片の引張強さや衝撃強さ、絶縁耐力、耐アーク性、寸法安定性、引火性を含む初期特性を測定します。それぞれの特性値について、老化温度ごとに経過時間と特性変化を記録し、初期値と比較した特性値の変化をパーセント値として計算します。各老化温度について、特性値が初期値の 50%に低下するまでの経過時間が、その特性の「終了寿命」です。終了寿命の点をプロットし、回帰式をあてはめることによって、任意の使用温度における「推定寿命」が予測されます。相対温度指数とは、推定寿命が10万時間となる温度です。上記の方法に従って、トーロン® PAI製品の絶縁耐力（電気特性）、アイゾット衝撃（衝撃ありの機械特性）、および引張強さ（衝撃なしの機械特性）が 50%に低下するまで試験を行いました。その他の物性値には大きな変化は見られませんでした。

表 9：トーロン® PAI樹脂の相対温度指数

機械的

最小厚み 電気的 衝撃あり 衝撃なし

グレード [mm] [] [] []

4203L 0.81 220 210

1.2 220 210

2.4 220 210

3.0 220 200 220

4301 3.0 200 200

5030 1.5 220

2.4 220

3.0 220 200 220

UL相対温度指数により、その指標温度で 10万時間以上の有効寿命が見込まれます。トーロン® PAI製品の UL相対温度指数は220という高い値を示し、これは 220で 11年以上の連続使用が可能であることを意味します。これは、他のほとんどの高耐熱性エンプラと比較してもはるかに高い値です。トーロン® PAI グレード 4203L、4301、および 5030の相対温度指数をまとめて表 9に示します。最新の情報についてはアンダーライターズラボラトリーズのWebサイトを参照してください。

熱老化後の特性保持トーロン® PAIは化学的に安定で分解しにくく、長期間の熱曝露後も強度を維持します。ポリマーの熱安定性を定義する方法の一つは、高温でエージングした試験片の機械特性を測定することです。

射出成形後にポストキュアした引張試験片（ASTM D1708準拠、3.125 mm厚）を、250に保った強制空気加熱オーブンでエージング処理しました。試験片を定期的にオーブンから取り出し、温度 23、相対湿度 50%に調整してから引張強さを測定しました。

図 19に示すように、トーロン® PAI樹脂は高温条件での長期熱老化後も強度を保持しています。1万時間経過後のトーロン® PAI樹脂の引張強さは、多くの他社製樹脂の限界強度を超えています。例えば、トーロン® 4203Lはこの条件でも 170 MPaを超える引張強さを保持しています。通常のポストキュアよりも長期間でより高い強度が得られたことにより、初期段階で試験片の引張強さが高くなっていることも興味深い点です。

14 \トーロン® PAIデザインガイド

図 19：250での熱老化後のトーロン® PAI樹脂の強度保持引張強さ（

MP

a）

200

150

100

50

0

エージング時間（h）10,0001,000100

503043014203L

表 10：250での熱老化後のトーロン® 4203Lの特性保持

特性 単位

時間

2,000 12,000 17,000

絶縁耐力 (1) kV/mm 25.7

燃焼特性 (2) UL 94 V-0 V-0 V-0

寸法変化 (2) % 0.0 0.5 0.9

引張強さ保持 (2) % 110 86 67

アイゾット衝撃強さ保持 (2) % 101 67 38

(1) 試験片の厚さ 0.9 mm(2) 試験片の厚さ 3.2 mm

トーロン® PAI樹脂は、長期の熱老化後にも比類なき電気的、機械的特性、および UL難燃性を保持します。表 10に示す通り、トーロン® 4203Lは 250の高温に長期間曝露した後でも、要求の厳しい用途に適しています。

比熱比熱を温度の関数として測定するには示差走査熱量計を使用します。トーロン® PAIの 4種類のグレードを対象として、4点の温度で測定したデータを表 11に示します。

熱伝導率熱伝導率の低いトーロン® PAI樹脂は、断熱を必要とする用途に適する材料です。トーロン® PAIによる耐熱シールドは重要なシール要素を高温から保護し、また影響を受けやすい装置部品を熱損失から守ります。表12に、ASTM C177を使用して測定したトーロン® PAI樹脂の熱伝導率を示します。このときの試験片の厚さは 1.6 mm、低温側プレート温度は 50、高温側プレート温度は 100でした。

表 11：トーロン® PAI樹脂の比熱

温度 []

比熱 [cal/gm]

4203L 4301 5030 7130

25 0.242 0.240 0.229 0.230

100 0.298 0.298 0.276 0.285

200 0.362 0.359 0.327 0.346

250 0.394 0.385 0.353 0.375

表 12：トーロン® PAI樹脂の熱伝導率

グレード

熱伝導率

[W/m · K]

4203L 0.26

4301 0.54

4275 0.65

4435 0.80

5030 0.37

7130 0.53

熱線膨張係数熱線膨張係数（CLTE）とは、固体材料が温度の上昇につれて膨張する割合を示す尺度です。CLTEの値が高いほど、その固体の温度変化に対する膨張／収縮が大きくなります。

CLTEは、嵌合部品や表面の厳格な寸法公差が達成可能かどうかに影響します。また、コーティングまたはオーバーモールドされた基材との密着性にも影響し、広い温度範囲で使用される部品やコーティングの内部発生応力とも関係します。

CLTEの試験法CLTEを測定するための試験方法がいくつかあります。ASTM D696（-30～ 30）および ASTM E228（-180～ 900）はディラトメトリー（膨張率測定）法に基づく試験方法であり、測定装置に取り付けた石英ガラス製のロッドとチューブを相互にスライドさせます。ASTM E831（-120～ 900）および ISO 11359-2は熱機械分析を使用する試験法であり、直線運動センサを変位測定プローブと組み合わせて使用します。

トーロン® PAIデザインガイド / 15

CLTEに影響を与える要素CLTEはサンプルの寸法と調整方法によって変動することを理解することが重要です。したがって、CLTEデータを十分に評価するためには、いくつかの要素を考慮しなければなりません。

部品の厚さ

熱線膨張は厚さに比例しません。厚い部品の場合、熱の流れと部位ごとの温度差のために CLTEが増大／減少することがあります。

温度範囲および相変化

ポリマーの相はガラス転移温度（Tg）を挟んで変化することがあります。Tgを超える温度では分子の移動度が大きくなり、したがって膨張率も上昇します。

加工パラメーター

金型温度やアニーリングなどの要因は成形品の結晶化度と応力に影響を与え、その結果としてCLTEにも影響を与えます。CLTEが 最小になるようにトーロン® PAI樹脂をキュアすることが重要です。

強化材

ガラスや炭素繊維などの高いアスペクト比を持つ充填材を使用すると、CLTEが異方性を示すようになります。充填材の配向は加工パラメーターと金型設計によっても影響を受けます。

表 13：トーロン® PAI樹脂と各種金属の CLTE(1)

CLTE

[ppm/]

トーロン® 7130 9.0

インコネル X、アニーリング処理 12.1

無処理の炭素鋼 AISI-SAE 1020 12.1

チタニウム 6-2-4-2 12.6

トーロン® 5030 16.2

銅 16.7

ステンレス鋼、タイプ 304 17.3

市販青銅、90%、C2200 18.4

アルミニウム合金 2017、アニーリング処理、ASTM B221 22.9

トーロン® 4275 25.2

トーロン® 4301 25.2

アルミニウム合金 7075 26.0

トーロン® 4203L 30.6

（1） トーロン® PAI樹脂の CLTEデータは ASTM D696に基づく温度範囲 24～ 149での測定値です。金属の CLTEデータの原典は『CRC Handbook of Chemistry and Physics』（54版）および『Materials Engineering』（1984 Materials Selector 版、1983年 12月）です。

部品形状

試験片の厚さが異なると、その熱伝導率に従って結果が異なります。最も有用な CLTE測定を行うには、実際に用いられる寸法に近い厚さを持ち、実際に近い方法で調整された成形品を使用して試験を行ってください。

一般的に、成形品は最終使用温度で適正な寸法になるように設計する必要があります。金型もそれに合わせて設計し、クリアランスと寸法公差にも温度による膨張を考慮しなければなりません。

試験で得られるのは流れ方向、またはその垂直方向の CLTEデータですが、実際の用途では、あらゆる方向への CLTEの影響を考慮する必要があります。

トーロン® PAIは非晶性であるため、等方性の高い CLTEを示し、広い温度範囲においてこの等方性が非常に優れた整合性を示します。表 13に示すように、強化トーロン® PAI樹脂の熱線膨張は、一般的な金属材料とほぼ同レベルです。

耐クリープ性材料に応力を加えると材料は変形、つまりひずみを発生します。直接的に発生するひずみは、適切な弾性率を用いて計算することができます。応力を長期間にわたって継続的に与えると、これに加えてクリープひずみとして知られるひずみが発生します。トーロン® PAI樹脂は耐クリープ性を持ち、応力に対してプラスチックというよりはむしろ金属に近い性質を示します。トーロン® PAIに測定可能なクリープを起こさせるためには、他のほとんどのプラスチックならば限界強度を超えるレベルの応力を加えなければなりません。設計者は、提案された用途で予測される応力および温度の条件下における、プラスチックの長期的なクリープ挙動を考慮しなければなりません。室温において 34.5、68.9、および103.4 MPaの応力を加えて引張クリープ試験（ASTM D2990）を行った結果から抜粋したデータをまとめて図 20～ 24に示します。

図 25～ 29に、同じ試験を 204で実施した結果を示します。非強化トーロン® PAIグレードは、204を超える高温で34.5 MPaより高い応力を負荷するとクリープまたは破断を起こすことがあります。このような用途には強化グレードの使用をお奨めします。

16 \トーロン® PAIデザインガイド

図 20：23におけるトーロン® 4203Lのひずみと時間ひずみ（

%）

5

4

3

2

1

01 10 100 1,000

時間（h）

34.5 MPa68.9 MPa103.4 MPa

図 21：23におけるトーロン® 4275のひずみと時間

ひずみ（

%）

5

4

3

2

1

01 10 100 1,000

時間（h）

34.5 MPa68.9 MPa103.4 MPa

図 22：23におけるトーロン® 4301のひずみと時間

ひずみ（

%）

5

4

3

2

1

01 10 100 1,000

時間（h）

34.5 MPa68.9 MPa103.4 MPa

図 23：23におけるトーロン® 5030のひずみと時間

ひずみ（

%）

5

4

3

2

1

01 10 100 1,000

時間（h）

34.5 MPa68.9 MPa103.4 MPa

図 24：23におけるトーロン® 7130のひずみと時間

ひずみ（

%）

5

4

3

2

1

01 10 100 1,000

時間（h）

34.5 MPa68.9 MPa103.4 MPa

トーロン® PAIデザインガイド / 17

図 25：204におけるトーロン® 4203Lのひずみと時間ひずみ（

%）

5

4

3

2

1

01 10 100 1,000

時間（h）

34.5 MPa

図 26：204におけるトーロン® 4275のひずみと時間

ひずみ（

%）

5

4

3

2

1

01 10 100 1,000

時間（h）

34.5 MPa

図 27：204におけるトーロン® 4301のひずみと時間

ひずみ（

%）

5

4

3

2

1

01 10 100 1,000

時間（h）

34.5 MPa

図 28：204におけるトーロン® 5030のひずみと時間

ひずみ（

%）

5

4

3

2

1

01 10 100 1,000

時間（h）

34.5 MPa68.9 MPa

図 29：204におけるトーロン® 7130のひずみと時間

ひずみ（

%）

5

4

3

2

1

01 10 100 1,000

時間（h）

34.5 MPa68.9 MPa

18 \トーロン® PAIデザインガイド

燃焼性試験データはトーロン® PAI製部品が電気／電子、航空宇宙関連、その他の燃焼性が重要な用途に適していることを示しています。トーロン® 5030と7130は燃焼性と煙濃度および毒性ガス放出に関する FAAの要求特性を満たしており、さらに航空機内装品に対して提案されている規格をはるかに上回っています。

酸素指数ASTM D2863 によって、酸素指数とは室温を初期温度としてこの試験方法の規定する条件に従って材料を酸素と窒素混合気中で燃焼させたときに、その発炎燃焼を維持させるために最低限必要な酸素濃度を容積パーセントで表した値と定義されています。

通常の空気中には約 21%の酸素が含まれているため、酸素指数が 21%よりも明らかに高い物質は、より酸素濃度の高い雰囲気中でなければ燃焼しないため、難燃性であると見なされます。数種類のトーロン® PAI樹脂の酸素指数を表 14に示します。この値が大きいほど耐燃焼性が高いことを示します。

表 14：酸素指数、ASTM D2863

グレード 酸素指数 [%]

4203L 45

4301 44

4275 45

5030 51

7130 52

NBS煙濃度物質が燃焼すると煙が発生します。発生する煙の量と濃度は多くの用途で重要です。

相対煙濃度を評価する標準的な方法が ASTM E662に規定されています。この試験はもともと米国国家標準局（NBS）によって開発されたため、しばしば NBS煙濃度試験と呼ばれます。

NFPA 258に規定された手順に従い、トーロン® PAI樹脂を発煙時と燃焼時の両方で試験しました（試験片寸法：1.3～ 1.5 mm）。結果を表 15に示します。

表 15：NBS煙濃度

特性

4203L 5030 7130

Sm(1) Fl(2) Sm Fl Sm Fl

最小光透過率（%） 92 6 96 56 95 28

最大特有光学密度（Dm）

5 170 2 35 3 75

90% Dm に達するまでの時間（分） 18.5 18.6 10.7 15.7 17.0 16.0

(1) Sm =発煙(2) Fl =発炎燃焼

毒性ガス放出試験

表 16：FAA毒性ガス放出試験

5030 7130

化学薬品 Sm(1) Fl(2) Sm Fl

塩酸 0 < 1 0 < 1

フッ化水素酸 0 0 0 0

一酸化炭素 < 10 120 < 10 100

窒素酸化物 < 2 19 0 14

シアン化水素酸 0 4 0 5

二酸化硫黄 0 0 0 4

(1) Sm =発煙 [ppm](2) Fl =発炎燃焼 [ppm]

着火性ASTM D1929に従ってトーロン® 4203Lの着火温度の試験を実施した結果を表 17に示します。

引火温度は、外部から小さいパイロット炎で試験片を加熱して、引火に十分な量の燃焼性ガスが発生する、試験片周囲の空気の最低温度と定義されています。

自己発火温度とは、試験片を加熱したときに、着火源がないにもかかわらず試験片自体の発熱特性によって発火、もしくは自己発火に至る、試験片周囲の空気の最低温度と定義されており、その判定には爆発や炎、または持続性のある赤熱発生の有無を使用します。これらの値を材料選定時の着火性の指標として使用できます。

表 17：トーロン® 4203Lの着火性

ASTM D1929

引火温度 570

自己発火温度 620

トーロン® PAIデザインガイド / 19

UL 94燃焼規格アンダーライターズラボラトリーズが規定した UL 94燃焼規格は、プラスチック材料をその難燃性を基準として分類するシステムです。プラスチック材料に与えられる燃焼性の評価は、その材料が実験室内で正確にコントロールした条件下で熱と炎に対してどのような挙動を示すかによって決定され、燃焼特性の観点から特定用途に対するその材料の適合性を判断する予備的な指標として使用されます。熱と炎に対する熱可塑性樹脂の実際の挙動は、その製品の寸法や形状、使用方法などを含む他の要因の影響を受けます。これに加えて、製品を実際に使用する場面での着火の容易さ、燃焼速度、炎の広がり、燃料の存在の有無、燃焼の激しさ、燃焼生成物などの要素も、材料の燃焼性を左右します。

UL 94規格は主要な 3種類の試験方法から構成されています。すなわち、水平燃焼試験、20 mm試験炎による垂直燃焼試験、および 500 MW燃焼試験の 3種類です。

水平燃焼試験HB分類の格付けの場合、射出成形試験片の大きさは長さ125 mm、幅 13 mm、および格付けを希望する最小厚さに制限されています。クランプによって水平に保持された試験片のクランプされていない側の端に、45°の角度で 20 mmの青炎を 30秒間あて、燃焼の先端が試験片の端から 25 mmの位置にあらかじめ付けられているマークに達したらすぐに炎を離します。炎を離してから、燃焼の先端が 25 mmラインから 100 mmラインまで到達する速度を計算します。少なくとも 3個の試験片をこの方法で試験します。プラスチックは、厚さが 3 mmを超える試験片で燃焼速度が 40 mm/分以下、厚さが 3 mm未満の試験片で燃焼速度が 75 mm/分以下の場合に HBの格付けが与えられます。燃焼の先端が 100 mmの基準マークに達しなかった製品についても同じ格付けが与えられます。

表 18：UL分類基準

基準の条件 V-0 V-1 V-2

個々の試験片の残炎時間（t1 または t2） ≤ 10s ≤ 30s ≤ 30s

あらゆる条件の組み合わせに対する 全残炎時間（5個の試験片についての t1 + t2）

≤ 50s ≤ 250s ≤ 250s

2回目接炎後の各試験片の残炎時間と 残燼時間の合計（t2 + t3）

≤ 30s ≤ 60s ≤ 60s

各試験片の保持クランプまでの残炎 または残燼

なし なし なし

発炎物質または落下物による標識用 綿の着火

なし なし あり

20 mm試験炎による垂直燃焼試験試験片を垂直にクランプして燃焼させ、その結果をもとに材料をV-0、V-1、または V-2のいずれかに分類します。

20 mm試験炎による垂直燃焼試験は HBよりもさらに厳しく、対象の試験片は長さ 125 mm、幅 13 mm、および格付けを希望する最小厚さ（標準的には 0.8 mmまたは 1.57 mm）です。

試験片を垂直にクランプし、試験片の下端に長さ 20 mmの青炎をあてます。10秒間あてた後で炎を離します。試験片の燃焼が停止した場合は、さらに 10秒間接炎させた後離します。合計で5個の試験片をこの方法で試験します。材料を分類するためのこれら試験における基準一覧を表 18に示します。

トーロン® PAI樹脂の数種類のグレードの格付け結果を表 19に示します。トーロン® PAI樹脂の最新の格付け情報については、アンダーライターズラボラトリーズのウェブサイトwww.ul.comをご覧ください。

表 19：アンダーライターズラボラトリーズによる垂直燃焼特性（UL 94）

厚さ

UL 94グレード [mm]

4203、4203L 1.2 V-0

2.4 V-0

3.0 V-0

4301 1.2 V-0

2.4 V-0

3.0 V-0

5030 1.2 V-0

1.5 V-0

2.4 V-0

3.0 V-0

20 \トーロン® PAIデザインガイド

FAAの燃焼特性トーロン® 5030と7130に対して、輸送カテゴリー航空機に適用される FAA垂直燃焼試験（25.853(a)と付録 Fに記載）を実施した結果を表 20に示します。

トーロン® 5030と7130のサンプルには、水平燃焼試験（FAA輸送カテゴリー航空機、25.853 [b-3]および付録 F）と45燃焼試験（FAA荷物・手荷物コンパートメント、25.855 [1-a]）も実施しました。どちらのケースでも試験片は発火しませんでした。以上の結果から、トーロン® 5030と7130がこれらの規格に適合していることが分かります。

表 20：FAAの垂直燃焼特性

平均延焼長

グレード [mm]

5030 15.2

7130 15.2

UL 57電気照明器具トーロン® 4203Lがこの規格の燃焼特性の要求を満たすかどうかの試験を行いました。表 21に示すように、この樹脂は要求事項を満たしています。

注記：データ収集のためにこのセクションで使用された試験方法は、その規定に従って実験室内の管理された条件下での熱または炎による燃焼を測定したものであり、必ずしも実際に炎が発生する状況下での正確な尺度とは限りません。さらに、お客様によるこれらの樹脂の最終的な配合（内部または外部に添加する成分）、処理条件、最終的な物理的形状にソルベイスペシャルティポリマーズは関知できかねるため、これらの結果はそのままお客様の目的とする最終用途に直接適用しない場合もあります。

表 21：電気照明器具の燃焼特性要件（UL 57）

グレード 試験結果

4203L セクション 81.12の規定により、厚さ 1.02 mm、3.18 mm、5.08 mmにおいて非可燃性

さまざまな環境における性能耐薬品性トーロン® PAIは、通常の温度条件では脂肪族・芳香族炭化水素、塩素化・フッ化炭化水素、およびほとんどの酸のいずれからも実質的に何の影響も受けません。しかし、この樹脂は飽和水蒸気や強塩基、および高温の酸類に浸食されることがあります。いくつかの化学薬品がトーロン® 4203Lの引張強さに及ぼす影響を表22に示します。耐薬品性を最大限に引き出すためにはトーロン® PAI製部品に適切なポストキュアを施す必要があります。

表 22：トーロン® 4203Lの耐薬品性（24時間、93）

化学薬品 評価酸

酢酸（10%） A

氷酢酸 A

無水酢酸 A

乳酸 A

ベンゼンスルホン酸 F

クロム酸（10%） A

ギ酸（88%） C

塩酸（10%） A

塩酸（37%） A

フッ化水素酸（40%） F

リン酸（35%） A

硫酸（30%） A

アルカリ

水酸化アンモニウム（28%） C

水酸化ナトリウム（15%） F

水酸化ナトリウム（30%） F

水溶液（10%）

硫酸アルミニウム A

塩化アンモニウム A

硝酸アンモニウム A

塩化バリウム A

臭素（飽和溶液、49） A

塩化カルシウム A

硝酸カルシウム A

塩化第二鉄 A

塩化マグネシウム A

過マンガン酸カリウム A

重炭酸ナトリウム A

塩化銀 A

炭酸ナトリウム A

塩化ナトリウム A

クロム酸ナトリウム A

次亜塩素酸ナトリウム A

硫酸ナトリウム A

硫化ナトリウム A

亜硫酸ナトリウム A

トーロン® PAIデザインガイド / 21

化学薬品 評価アルコール

2-アミノエタノール F

n-アミルアルコール A

n-ブチルアルコール A

シクロヘキサノール A

エチレングリコール A

アミン

アニリン A

n-ブチルアミン A

ジメチルアニリン A

エチレンジアミン F

モルホリン A

ピリジン F

アルデヒドとケトン

アセトフェノン A

ベンズアルデヒド A

シクロヘキサノン A

ホルムアルデヒド（37%） A

フルフラール C

メチルエチルケトン A

塩素化有機化合物

塩化アセチル（49） A

塩化ベンジル（49） A

四塩化炭素 A

クロロベンゼン A

2-塩化エタン A

クロロホルム（49） A

エピクロロヒドリン A

塩化エチレン A

エステル

酢酸アミル A

酢酸ブチル A

フタル酸ブチル A

酢酸エチル A

エーテル

ブチルエーテル A

セロソルブ A

P-ジオキサン（49） A

テトラヒドロフラン A

炭化水素

シクロヘキサン A

ディーゼル燃料 A

ガソリン（49） A

ヘプタン A

鉱油 A

モーターオイル A

ストッダード溶剤 A

トルエン A

化学薬品 評価ニトリル

アセトニトリル A

ベンゾニトリル A

ニトロ化合物 A

ニトロベンゼン A

ニトロメタン A

その他

リン酸クレシルジフェニル A

スルホラン A

トリフェニルホスファイト A

耐薬品性の評価の記号A：優 – 反応なし、機械特性への影響は無視できる程度B：良 – わずかな反応、機械特性が少し低下C：可 – 中低度の反応、材料の寿命に制約ありF：不可 – 短期間で材料に破損、分解、溶解が発生

22 \トーロン® PAIデザインガイド

表 23：149の自動車用潤滑オイルに浸漬した後の 特性保持

4203L 4275

潤滑剤重量変化

[%]

曲げ強さ 保持 [%]

重量変化 [%]

曲げ強さ 保持 [%]

モーターオイル (1) 0.0 99.4 0.0 95.5

トランスミッションオイル (2) 0.0 100.3 0.0 94.2

ギア潤滑剤 (3) + 0.2 102.7 + 0.2 100.6

(1) Valvoline SAE 20W(2) Exxon 11933(3) Penzoil 80W-90

自動車・航空機用オイルへの耐性航空機や自動車エンジニアの重大な関心事は、この分野で一般的に使用されるオイル類に曝露した後のポリマーが、その特性をどの程度維持できるかという点です。全浸漬試験の結果によれば、トーロン® PAIは 149で一般潤滑オイルの影響を受けず、低温で航空機用油圧オイルの影響を受けず、さらに高温・高応力条件でもタービンオイルの影響を受けません。ただし、135では航空機用油圧オイルによって強度がわずかに低下します。オイル類への浸漬試験の具体的な方法と結果をまとめて表 23と25に示します。

自動車用潤滑オイル類

ASTM D790の試験片を、149の潤滑オイルに 1か月浸漬した後に室温で試験しました。表 23に示すように、トーロン® 4203Lと4275はこのような条件下でも優れた特性保持の性能を示しました。

別の実験では、トーロン® 4301とトーロン® 4275を 3種類の Ford 純正オートマチックトランスミッションオイル（ATF）に150で 1,500 時間曝露しました。曝露後の引張強さと曲げ弾性率を測定して、曝露前の値と比較しました。表 24の結果は、これらのオイルによる劣化に対して非常に優れた耐性を示します。

表 24：150の Ford ATFに 1,500 時間曝露した後の影響

引張強さ保持 [%] 曲げ弾性率保持 [%]

オイル 4301 4275 4301 4275

1 87 95 97 93

2 89 88 93 96

3 85 97 94 92

航空機用油圧オイル（Skydrol® 500B）

トーロン® PAIのベアリンググレードである 4301と4275を航空機用油圧オイルに温度ー 80と135で 41日間浸漬しました。得られた引張特性の変化を表 25に示します。

いずれのトーロン® PAIグレードも共に温度 135である程度の影響を受け、引張強さが約 10%低下しました。特筆すべきことは、引張伸びに変化がないことから、この強度劣化は材質の脆化によるものではないということです。試験の結果、トーロン® 4203Lの試験片は航空機用油圧オイル中で高い応力を負荷しても亀裂や軟化、破断に対して強い耐性を示しました。低温試験では、どちらのグレードについても、顕著な影響は見られませんでした。

表 25：航空機用油圧オイルに浸漬後の引張強さ (1)

グレード 引張強さ保持 [%] 伸び保持 [%]

4301

135で 1,000時間 89.6 94.1

-80で 1,000時間 94.0 95.8

4275

135で 1,000時間 92.7 119.3

-80で 1,000時間 101.3 129.8

(1) Skydrol ® 500B

航空機用タービンオイル、応力負荷がある場合とない場合

トーロン® PAI製部品は、高温で応力を負荷した条件下でAeroshell® 500タービンオイルに対して優れた耐性を示しました。トーロン® 4203Lと7130に対するタービンオイルの影響はごくわずかです。応力を加えてタービンオイルに100時間曝露した後、4203Lは 204までの温度で破断することなく極限引張強さの80%の値を保持しました。炭素繊維強化グレードである 7130はさらに良い成績を示し、232までの温度で極限値の 80%の応力レベルに耐えました。

応力を負荷しなかった別の試験では、温度 150で Aeroshell® 500に 1,000時間浸漬した後でもトーロン® 4203Lと4301に引張強さの実質的な変化はまったく見られませんでした。

トーロン® PAIデザインガイド / 23

応力下での耐薬品性完全なポストキュア処理後のトーロン® PAI製部品について、応力下での耐薬品性を試験しました。127 x 13 x 3 mm の試験片を半径 127 mmの曲面を持つ治具の上に固定しました。試験薬品を各試験片の中央部に 1分間塗布しました。さらに、1時間後と2時間後に塗布を繰り返しました。24時間経過後の試験片について割れやクラック、膨潤、軟化の有無を検査しました。

以下の薬品環境に対する耐性を試験しました。航空機用ガソリン、タービン燃料（Jet A/A-1）、油圧オイル、メチルエチルケトン、塩化メチレン、1,1,1-トリクロロエタン、およびトルエン。トーロン® PAI試験片の中で、割れ、クラック、膨潤、または軟化を示すものはありませんでした。

水の影響他の耐熱エンジニアリングポリマーや複合材料と同様にトーロン® PAI製の部品も吸水しますが、吸水速度は遅く、乾燥によって迅速に本来の寸法と特性に戻ります。

吸水率トーロン® PAIにかなりの量を吸水させるためには、高湿度環境に長時間曝露させる必要があります。吸水率は製品のグレード、温度、湿度、および部品形状に依存します。

一様な形状（127 x 13 x 3 mm）の試験片を使用して得られたデータを図 30と31に示します。吸水率は、部品内部への拡散に依存し、部品の肉厚に反比例します。

図 30：23、相対湿度 50%におけるトーロン® PAI製品の吸水率

重量増加（

%）

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.00 100 300200 400 500

時間（日数）

4203L4301427550307130

図 31：43、相対湿度 90%におけるトーロン® PAI製品の吸水率

重量増加（

%）

5.04.54.03.53.02.52.01.51.00.50.0

0 50 150100 200 250時間（日数）

4203L430142757130/5030

図 32：平衡吸水と相対湿度

重量増加（

%）

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0.00 20 6040 80 9010 5030 70 100

相対湿度（%）

4203L430150307130

一定湿度下における吸水平衡一定湿度下に置かれたトーロン® PAI製部品はある量の水分を吸収して平衡に達します。ある範囲の相対湿度について、127 x 13 x 3 mmの一様な試験片を使用して吸水レベルを測定した結果を図 32に示します。

寸法変化トーロン® PAI製部品は水分を吸収するにつれてわずかですが寸法が変化します。標準試験片を特定の温度で雰囲気中の湿度に曝したときの寸法変化を図 33と34に示します。吸水率の場合と同様に、充填材や強化材の最も少ないグレードであるトーロン® 4203Lが最も大きな寸法変化を示しています。

寸法と特性の回復乾燥させることにより、トーロン® PAI製部品の本来の寸法と特性を回復することができます。そのために必要な温度と時間は、部品の寸法と形状に依存します。今回の試験片の場合、温度149で 16時間加熱することにより本来の寸法に戻りました。

24 \トーロン® PAIデザインガイド

機械・電気特性の変化吸水による機械特性変化を具体的に示すために、試験片をその重量が 2%増加するまで水中に浸漬しました。この処理を行った試験片と、温度 23、相対湿度 50%の環境で 40時間調整した試験片との特性を比較した結果を表 26に示します。最も顕著な変化は、剛性がわずかに減少することです。

吸収された水分によってトーロン® PAI樹脂の電気抵抗が減少し、絶縁性がわずかに変化します。2%の水分を含むトーロン® PAI試験片の体積および表面抵抗率は、それぞれ 3 x 1014Ω /mおよび 1 x 1017Ω で、絶縁耐力は 24 kV/mm でした。

図 33：23、相対湿度 50%におけるトーロン® PAI製品の寸法変化

寸法変化（

%）

0.20

0.15

0.10

0.05

0.000 100 300200 400 500

時間（日数）

4203L5030427543017130

図 34：43、相対湿度 90%におけるトーロン® PAI製品の寸法変化

寸法変化（

%）

0.50

0.40

0.30

0.20

0.10

0.000 50 150100 200

時間（日数）

4203L5030427543017130

表 26：2%吸水したトーロン® 4203Lの物性変化

特性 変化 [%]

引張強さ –7

引張弾性率 –11

伸び 13

せん断強さ 1

アイゾット衝撃強さ 20

誘電率 18

誘電正接 53

急速な温度上昇への注意点吸水した場合は、トーロン® PAI製部品の加熱速度に制限が生じます。吸収した水分が部品から拡散できない条件で、急激に高温に曝すと部品にひずみや膨れが発生することがあります。ソルベイでは急激に熱に曝すことにより何らかの変形が発生する最低温度を「熱衝撃温度」と表現しています。

熱衝撃温度を測定するために、127 x 13 x 3 mmの試験片を温度23、相対湿度が57.8 %の環境に一定時間曝露しました。トーロン® PAI樹脂は水分を吸収します。吸水量は、曝露時間とトーロン® PAI樹脂のグレードに依存します。試験片の寸法を計測して記録しました。

次に、試験片を試験温度に予熱してあった循環式オーブンに入れました。1時間後にサンプルを取り出して、目視検査と測定を行いました。膨れや気泡が観察された場合、または 0.025 mmを超える寸法増加が測定された場合を不合格としました。不合格が観察された最低温度を熱衝撃温度と定めました。

図 35に、最も吸水しやすいグレードであるトーロン® 4203Lの熱衝撃温度と含水量の関係を示します。吸水率 2.5%（室温、相対湿度 50%における平衡吸水に相当）での熱衝撃温度は、204をはるかに超えていました。図 36に、熱衝撃と曝露時間の関係を示します。温度 23、相対湿度 57.8%の環境に 200時間以上曝露した後でも、トーロン® 4203Lを使用した試験片は、204を超える温度の熱衝撃を受けるまで変形しませんでした。それ以外のグレードのトーロン® PAIはより低い平衡吸水を示すため（23ページの図 32を参照）、熱衝撃温度は高くなります。部品の厚さ 3 mmにつき 24 時間、149で乾燥することにより、熱衝撃温度をその樹脂の最高値に回復できます。

トーロン® PAIデザインガイド / 25

図 35：トーロン® 4203Lの熱衝撃温度と含水量

300

250

200

150

100

50

0

熱衝撃温度（° C）

水分率（重量%）3.02.0 2.50.5 1.0 1.50.0

図 36：トーロン® 4203Lの熱衝撃温度と曝露時間

300

250

200

150

100

50

0

熱衝撃温度（° C）

曝露時間（相対湿度 57.8%での日数）25020050 100 1500

図 37：ウェザオメーター試験後も安定したトーロン® 4203Lの伸び

伸び（

%）

14

12

10

8

6

4

2

010 100 1,000 10,000

曝露時間（h）

ウェザオメーター® 試験トーロン® PAI成形樹脂は、紫外線による劣化に対して傑出した耐性を示します。トーロン® 4203L樹脂は6,000時間を超えるウェザオメーター®曝露でも劣化せず（図 37、図 38）、これはほぼ 5年間の屋外曝露に相当します。グラファイト粉末を含む 4301のような摺動グレードは黒い色をしているため UVを遮断します。これらのグレードは屋外曝露による劣化に対してさらに優れた耐性を示します。

ASTM D1708の試験方法に準拠して調整した引張試験片を、Atlas社のサンシャインカーボンアーク灯式ウェザオメーター内の環境に曝露しました。異なる曝露時間で試験片を取り出し、引張強さと伸びを測定しました。試験条件としてはブラックパネル温度を 63、相対湿度を 50%とし、102分ごとに 18分間の散水を行いました。

ガンマ線照射への耐性図 39は、ガンマ線照射によるトーロン® PAIへの影響が無視できるほど小さいことを示しています。109 rad の照射に曝露させても引張強さの減少は 5%程度に過ぎませんでした。

図 38：ウェザオメーター試験後のトーロン® 4203Lの 引張強さ変化

引張強さ（

MP

a）

200

150

100

50

0

曝露時間（h）10,0001,00010 100

図 39：ガンマ線照射によるトーロン® 4203Lの物性変化

物性変化（

%）

50403020100

-10-20-30-40-50

100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

照射線曝露レベル（rads）

伸び引張強さ曲げ弾性率

26 \トーロン® PAIデザインガイド

電気特性トーロン® PAIのほとんどのグレードは電気絶縁性を有します。トーロン® PAIは高温使用に耐え、しかも成形性が優れているため複雑な形状を持つ電気／電子部品に適しています。導電性を持つ特殊なグレードのトーロン® PAIエンジニアリングポリマーも用意しています。導電性グレートであるトーロン® 7130を使用すれば、効果的に電磁波を遮蔽することができます。設計技術者が考慮しなければならない材料の重要な電気的特性を、まとめて表 27に示します。

表 27：考慮すべき重要な電気特性

特性ASTM 試験方法 概要

誘電率 D150 その材料を充填したコンデンサーの静電容量と真空コンデンサーの静電容量との比率。この値は分子に電界をかけたときにその分極のしやすさを表す尺度です。誘電率が小さければ分極率も小さく、その材料は絶縁材として機能します。

誘電正接 D150 交流電流が熱に変わることによる誘電損失（エネルギー散逸）の尺度。低い誘電正接は低い誘電損失を意味し、高い誘電正接は材料へのエネルギー損失が大きく、高周波数で使用すると材料が高温になることがあります。

体積抵抗率 D257 単位立方体の二面間の抵抗（単位：Ω）に面の面積を掛けて得られる単位立方体の電気抵抗。体積抵抗率が大きいほど、その材料は絶縁材料としてより適切に機能します。

表面抵抗率 D257 1 cm2 の材料サンプルの表面に沿って流れる電流への抵抗。表面抵抗率が高いほど、その材料の絶縁性能が優れています。

絶縁耐力 D149 絶縁材料が破壊（絶縁破壊）に至るまでに耐えられる電圧の尺度。絶縁耐力が高いほど絶縁材料として優れています。

絶縁材料としてのトーロン® PAI製品トーロン® PAI樹脂は優れた電気絶縁性を持ち、その特性を様々な環境で保持します。トーロン® PAIグレードの4203Lと5030は、表 28に示すように高い絶縁耐力と高い体積・表面抵抗率を特徴としています。

耐摩耗性が要求される用途向けのトーロン® PAIグレード（4301、4275、および 4435）はグラファイトを含み、与えられた条件によっては電気を通します。これらの材料は、測定に直流電流を使用する ASTM D257 では高い抵抗率を示しますが、より高い周波数と電圧に対しては、ある程度の導電性を示すようになります。

表 28：トーロン® PAI樹脂の電気特性

グレード

4203L 4301(1) 4275(1) 4435(1) 5030

体積抵抗率（ASTM D257）

Ω - cm 2 x 1017 8 x 1015 8 x 1015 2 x 107 2 x 1017

表面抵抗率（ASTM D257）

Ω 5 x 1018 8 x 1017 4 x 1017 6 x 1010 1 x 1018

絶縁耐力（ASTM D149）

V/mil 580 840

kV/mm 24 33

誘電率（ASTM D150）

103 Hz 4.2 6.0 7.3 4.4

106 Hz 3.9 5.4 6.6 4.2

誘電正接（ASTM D150）

103 Hz 0.026 0.037 0.059 0.022

106 Hz 0.031 0.042 0.063 0.023

(1) グラファイトパウダーを含みます。ここに示す試験では絶縁材として作用しますが、高電圧または高周波数では導電性を示すことがあります。

トーロン® PAIデザインガイド / 27

耐摩耗用途での応用トーロン® PAI 耐摩耗グレードトーロン® PAIの耐摩耗グレード（4301、4275、4435）により、可動部品設計の新しい可能性が開けます。これらの製品は高い圧縮強さと弾性率、優れた耐クリープ性を持ち、高温でもこれらの特性を維持するだけでなく、自己潤滑性と低熱線膨張係数を持つことから過酷な使用に耐えなければならない摩耗面に最適です。トーロン® PAI製のベアリングは、潤滑、無潤滑、およびほんのわずかな潤滑の各環境で安心して使用できます。このように特性の独特な組み合わせを生かす典型的な用途例として、滑り軸受け、スラストワッシャー、シールリング、はね（ベイン）、バルブ受け、ブッシング、摩耗パッドなどが挙げられます。

ベアリングの設計コンセプト二つの固体が相互に擦れ合うときは常に、ある程度摩耗が発生します。摩耗の進行速度に影響を与える因子は、摺動面同士を相互に押し付ける力（圧力）と摺動の速さ（速度）です。

摩耗速度の関係式摩耗の発生する速度は次の経験式によって、圧力および速度と関係づけられます。

t = KPVT

ここで：

t =摩耗 K =特定の PとVにおいて決定された摩耗係数 P =ベアリング表面にかかる圧力 V =ベアリング表面の速度 T =時間

この式をそのまま解釈すると、摩耗は圧力と速度に直接比例するということになります。これは、係数 Kが一定であれば正しい解釈です。しかし、ポリマー材料の摩耗係数は一定ではなく、圧力と速度と共に変化します。この式は、特定の PV値における摩耗深さの計算（そのPV値での摩耗係数を使用）、および予想寿命（負荷時間率で補正）の計算でのみ有効です。

圧力と速度の計算

ベアリング

典型的な滑り軸受けアプリケーションは回転軸とそれを囲むスリーブベアリングから構成されます。摺動速度をm/分で計算するには、mmで表した軸の直径に rpmで表した回転数と0.003144を掛けます。例えば、1,200 rpmで回転する直径 12.7 mmの軸の速度は 47.9 m/分（または 60 で割って）0.8 m/秒です。

圧力を計算するには、全荷重を面積で割ります。スリーブベアリングの場合は一般に投影面積を使用しますから、スリーブの長さにベアリングの内径を掛けます（図 40参照）。SI単位系では一般に圧力を Paで表しますが、これは N/m2 と同じです。

図 40：ベアリングの投影面積の計算

投影面積

長さ

内径

スラストワッシャー

スラストワッシャーの摺動速度計算では、ほとんどの場合、平均直径を用いて 1 回転あたりの長さを算出します。例えば、外径が 76 mm、内径が 51mmのスラストワッシャーの平均直径は63.5 mmであり、1 回転あたりの摺動距離はこの値に π（3.14）を掛けることで得られます。この値に rpmの値を掛け、SI単位であればこれを 60,000で割ると1秒あたりのメートルとしての速度が得られます。さらにこの例で説明すると、rpmが 100の場合、SI単位で計算した速度は 63.5 × 3.14 × 100÷ 60,000、すなわち 0.33 m/秒です。

28 \トーロン® PAIデザインガイド

圧力を計算するには、全荷重を支持面積で割ります。この例で使用したスラストワッシャーの外形と支持面積計算法の詳細を図41に示します。ワッシャーにかかる荷重が 444.8 Nの場合、圧力は 444.8 Nを 0.002531 m2で割って得られます。その結果（175,740.8）の単位は N/m2 であり、この単位は Pa（パスカル）と定義されています。この値を 106 で割ると値 0.1757 MPaが得られます。

この例での PVは、0.058 MPa - m/sになります。

限界 PV値の概念圧力または速度が増大すると摩擦も大きくなり、発生する摩擦熱も大きくなります。ポリマー材料の特性は温度によって変化するため、圧力と速度の積はポリマーベアリング材料の性能予測に有用です。あるポリマーベアリング材料の特性を圧力と速度を変化させながら測定し、その結果と圧力速度積（PV）との相関を調べると、その典型的な挙動は図 42に示す例のようになります。PV値が低から中の範囲では、摩耗も低い値です。PV値が増加するにつれて、ある点から摩耗が急激に増加します。この変化が起こる PV値を一般に限界 PV値と呼びます。摩擦熱により、材料の限界 PV値を超えた条件で使用されるベアリングは摩耗が非常に速く、場合によっては実際に融解することもあります。

図 41：スラストワッシャーの計算例

50.88 mm

76.2 mm SI 単位面積 = π × ( 76.2/2 )2 − π × ( 50.8/2 )2

面積 = 3.14 × ( 1451 − 645 )面積 = 3.14 × 806面積 = 2531 mm2

面積 = 0.002531 m2

図 42：材料の摩耗速度は圧力 - 速度積（PV）の関数

摩耗速度

PV

PV限界

耐摩耗性の測定相対的な耐摩耗性を評価する方法はさまざまあります。しかし、独立変数の数が多いために、これらの方法の間にはほとんど相関がありません。

この資料で耐摩耗性データの収集に使用した方法はASTM D3702で、手動スラストベアリングと 3 ピン機械を使用するものです。試験片は、射出成形したディスクを図 43に示す最終形状に機械加工して用意しました。

0.4 µmの表面仕上げをした AISI C-1018鋼製の固定ワッシャーを相手材として試験しました。試験は常温・常湿で行い、外部潤滑は使用しませんでした。表面の凹凸を除去するため、スラストワッシャーを速度 60 m/分、圧力 8.5 barの条件で 20時間の馴らしを行いました。その後、指定の速度と圧力で各試験片を20 時間試験しました。試験の前後にスラストワッシャーディスク上の 4個所の等距離点で高さを測定し、平均摩耗深さをmm単位で記録して摩耗係数の計算に使用しました。

図 43：スラストワッシャーの試験片

トーロン® PAIデザインガイド / 29

トーロン® PAI 耐摩耗グレード耐摩耗材料の特徴は、摩耗係数（K）が小さいことです。摩擦係数が小さいフッ素系樹脂は摩耗係数も低いが、機械特性に制約があるとともに耐クリープ性の点で劣っています。PV値の低い領域においてトーロン® PAI耐摩耗グレードは、フッ素系樹脂である強化ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）に匹敵する摩耗係数を持ち、しかもトーロン® PAI樹脂はより優れた耐クリープ性と強度を示します。

トーロン® PAI樹脂はより高価なポリイミド樹脂と同等の摩耗係数を持つことから、トーロン® PAIを選定すると明らかにコスト上のメリットがあります。さらに、ポリイミドは射出成形できませんが、トーロン® PAI樹脂は射出成形が可能です。

トーロン® PAIの耐摩耗グレードを様々な PV値で試験して得られた摩耗係数と摩擦係数を表 29に示します。

表 29：摩耗係数と摩擦係数（無潤滑環境）

グレード

P [MPs]

PV [MPa - m/s]

4301 4275 4630

WF(1) COF(2) WF COF WF COF

速度 0.25 m/秒

3.4 0.9 28.2 0.31 26.2 0.31 12.1 0.32

6.9 1.7 33.2 0.27 32.2 0.27 36.3 0.29

10.3 2.6 30.2 0.24 34.8 0.24 28.6 0.20

13.8 3.4 55.4 0.19 45.1 0.18 30.8 0.13

17.2 4.3 66.9 0.15 33.8 0.14 24.6 0.11

20.7 5.2 NT (3) NT 30.6 0.12 22.6 0.10

速度 1 m/秒

0.9 0.9 38.3 0.35 NT NT NT NT

1.7 1.7 31.2 0.35 34.2 0.31 30.2 0.32

2.6 2.6 191.0 0.25 58.4 0.24 44.3 0.19

3.4 3.4 NT NT 111.4 0.18 44.7 0.17

4.3 4.3 NT NT 100.3 0.18 36.9 0.14

5.2 5.2 NT NT 558.0 0.14 36.3 0.12

速度 4 m/秒

0.2 0.9 34.2 0.39 35.3 0.29 27.2 0.32

0.4 1.7 77.6 0.28 40.3 0.34 47.3 0.24

0.6 2.6 73.1 0.21 75.1 0.21 37.7 0.22

0.9 3.4 151.1 0.24 199.8 0.16 48.3 0.16

1.1 4.5 239.7 0.22 151.5 0.21 68.5 0.14

1.3 5.2 NT NT NT NT 96.7 0.14(1) WF =摩耗係数：10-8 mm3/N · m、(2) COF =摩擦係数、(3) NT =未試験

30 \トーロン® PAIデザインガイド

相手材の表面が摩耗速度に及ぼす影響表 30に示す摩耗データは、ロックウェル Cスケールで 24に硬化処理された C1018鋼を使用して測定しました。各種金属を相手材としてトーロン® 4301を試験し、相手材の表面が耐摩耗性に及ぼす影響を評価しました。

潤滑下の耐摩耗性無潤滑環境におけるトーロン® PAIのベアリンググレードが示す優れた性能から、通常は潤滑されている環境で潤滑が失われたとしても、致命的な破壊や焼き付きは起こらないことが分かります。炭化水素系オイルで潤滑したトランスミッション内では、トーロン® PAI製スラストワッシャーは 45.54 MPa-m/sの PV値で十分に性能を発揮します。水で潤滑した油圧モーター用はね（ベイン）では、70.05 MPa-m/sを超える PV値で優れた性能を発揮します。油圧オイルに浸漬したトーロン® 4301の摩耗特性をまとめて表 31に示します。

トーロン® PAI樹脂の各種耐摩耗グレードを潤滑条件で使用する場合の摩耗係数と摩擦係数をまとめて表 32に示します。

表 30：各種金属を相手材としたトーロン® 4301の摩耗特性

トーロン® 4301の相手材として使用した金属

C1018 （標準）

C1018 軟鋼

316 ステンレス鋼 真鍮

アルミニウム ダイカスト合金

A360 A380

ロックウェル硬度（Cスケール）

24 6 17 –15 –24 –28

高速度における相対摩耗係数

1.0 1.4 7.5 2.1 1.3 1.2

低速度における相対摩耗係数

1.0 1.2 1.2 1.5 1.5 0.9

表 31：潤滑下のトーロン® 4301の耐摩耗性

PV（P/V = 50/900）(psi · ft/min) 45,000

摩耗係数 K （10-8 mm3/N · m）

2.1

摩擦係数（静的） 0.08

摩擦係数（動的） 0.10

1,000時間後の摩耗深さ（mm） 0.0045

表 32：潤滑下の摩耗係数と摩擦係数

グレード

P [MPs]

V [m/s]

PV [MPa - m/s]

4301 4275 4630 4645

WF(1) COF(2) WF COF WF COF WF COF

6.9 25 1.7 18.1 0.18 14.1 0.15 22.2 0.15 3.2 0.09

5.2 4 20.7 0.7 0.03 1.3 0.05 2.0 0.03 0.7 0.07

(1) WF =摩耗係数：10-8 mm3/N m、(2) COF =摩擦係数

トーロン® PAIデザインガイド / 31

耐摩耗性とポストキュアトーロン® PAI製部品の耐摩耗性は、適切なポストキュアによって決まります。耐摩耗性を最大限に引き出すには徹底したポストキュアが必要です。耐摩耗性に対するポストキュアの寄与を明らかにするため、指定サイクルでトーロン® 4301の試験片をポストキュアし、異なる時点で耐摩耗性を試験しました。試験結果とポストキュアサイクルを図 44に示します。このケースでは、摩耗係数 Kが 11日後に最小値に達し、最大の耐摩耗性が得られました。

ポストキュアに必要な時間の長さは部品の形状や厚さに依存し、さらに成形条件にもある程度依存します。トーロン® PAI製の部品は、非常に長い期間 260の高温に曝露しても悪影響を受けることはありません。より短いサイクルを使用できるかどうかは、実験で決定する必要があります。

図 44：長期間 260でのポストキュアで耐摩耗性が向上

500

400

300

200

100

0

315

260

200

150

90

摩耗係数（

k ×

10-1

0 ）

ポストキュア温度（°C）

キュアサイクル（日数）148 12102 4 60

32 \トーロン® PAIデザインガイド

ベアリングの設計トーロン® PAI製のベアリングを設計するときの重要事項の一つは、シャフトのすきまを適切に設けることです。金属ベアリングの場合、すきまが大きいとシャフトの振動やかじりが発生しやすくなります。PAIのベアリングははるかに大きな弾性を持つため、振動を減衰させ、かじりと傷への耐性があります。ベアリングの内径は運転すきまの合計をシャフトの外径に加算することにより決まります。運転すきまの合計とは、基本すきま、雰囲気の高温補正、および圧入用の嵌め代（ベアリングが圧入タイプの場合）をすべて加算したものです。

図 45に、基本すきまをシャフトの直径の関数として示します。ベアリングを室温よりも高い周囲温度で使用する場合は、図 46に示す係数を適用する必要があります。圧入ベアリングを使用するときの推奨すきまを図 47に示します。

PAI製ベアリングの適正寸法を決定する例として、シャフトの直径が 51 mm、ベアリング肉厚が 5 mmで、周囲温度 65で使用する場合を仮定してみます。この PAIベアリングは鋼製ハウジングに圧入されるものとします。図 45から読み取られる基本すきまは 0.23 mmです。

高温環境を考慮して加算するすきま（温度補正すきま）として、図46から得られる係数 0.0085を肉厚に掛け 0.04 mmという値が得られます。圧入用の嵌め代推奨値は 0.13 mmです。ベアリングの内径は嵌め代分だけ減少するので、嵌め代分をすきまに加算します。したがって、全すきまは基本すきま（0.23 mm）、温度補正すきま（0.04 mm）、および嵌め代（0.13 mm）の合計値 0.40 mmです。したがって、PAI製ベアリングの内径は51.2 mmになります。

図 45：基本ベアリングシャフトのすきま

基本シャフトすきま（

mm）

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

シャフトの直径（mm）

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

図 46：高温環境のすきま係数

温度／肉厚係数

0.016

0.014

0.012

0.010

0.008

0.006

0.004

0.002

0.000

環境温度（°C）0 50 100 150 200 250

図 47：圧入用嵌め代

圧入用嵌め代（

mm）

0.30

0.25

0.20

0.15

0.10

0.05

0.00

ハウジング内径（mm）

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

トーロン® PAIデザインガイド / 33

許認可

トーロン® PAI製品は、数多くの工業規格や仕様に適合し、認証を受けています。以下に示す一覧は現在までに取得した認証をまとめたものですが、膨大なアプリケーションに対して、トーロン® PAIの有効性を実証する作業は現在も継続しているため、リストの数は今後も増え続けます。

ポリアミドイミド（PAI）成形・押出し材料規格 ASTM D5204による分類

グレード ASTM D5204に基づく分類

4203L PAI000R03A56316E11FB41または PAI011M03または PAI021M03

4301 PAI000L15A32232E12FB42または PAI012L15または PAI022L15

4275 PAI000L23A22133E13FB42または PAI012L23または PAI022L23

4435 PAI0120R35または PAI0220R35

4630 PAI0120R30または PAI0220R30

4645 PAI0120R45または PAI0220R45

5030 PAI000G30A61643E15FB46または PAI013G30または PAI023G30

7130 PAI000C30A51661FB47または PAI013C30または PAI023C30

米国連邦航空局（Federal Aviation Administration）トーロン® 5030と7130は燃焼特性、煙濃度、毒性ガス放出に関する FAA規格に適合しています。

米軍用規格MIL-P-46179Aこの仕様は 1994年 7月 27日付けで使用中止となり、米国国防省はこれに代わって ASTM D5204を採用しました。採用通知書には、以下の相互参照表が掲載されています。

タイプ クラス ASTM D5204

4203L I PAI000R03A56316E11FB41

4301 II 1 PAI000L15A32232E12FB42

4275 II 2 PAI000L23A22133E13FB42

5030 III 1 PAI000G30A61643E15FB46

7130 IV PAI000C30A51661FB47

米国航空宇宙局（NASA）NHB8060.1『Flammability, Odor, and Offgassing Requirements and Test Procedures for Materials in Environments that Support Combustion』：トーロン® 4203L と 4301 は NASAの NHB8060.1による非真空曝露に関する宇宙機材料の要求を満たしています。

米国自動車技術者協会（SAE）— 航空宇宙材料仕様トーロン® PAIのような材料に適用される仕様はAMS 3670です。この仕様は、250までの温度範囲で低い摩擦係数、熱安定性、および強靭性を必要とするアプリケーションを対象としています。トーロン® 4203L、4275、4301、5030、および 7130は以下の詳細仕様で説明しています。

AMS 3670/1 - トーロン® 4203L AMS 3670/2 - トーロン® 4275 AMS 3670/3 - トーロン® 4301 AMS 3670/4 - トーロン® 5030 AMS 3670/5 - トーロン® 7130

アンダーライターズラボラトリーズ

垂直燃焼特性すべてのトーロン® PAIグレードが V-0に分類されています。 表 18（19ページ）を参照してください。

連続使用トーロン® 4203L、4301、および 5030の相対温度指数を表 9（13ページ）に示します。

34 \トーロン® PAIデザインガイド

構造設計

材料の効率 比強度と比弾性率コスト削減や摩擦の低下、省エネルギーを図るための決め手になりうるのが軽量化です。金属をトーロン® PAIエンジニアリングポリマーに置き換えることにより、同じ荷重をはるかに軽量のトーロン® PAI製部品で支えることが可能になります。

材料の密度に対する引張強さの比（比強度）は、「材料効率」に関する情報です。例えば、トーロン® 5030の比強度は 1.3 × 105 J/kgであるのに対して、ステンレス鋼の比強度は 0.8 × 105 J/kgです。したがって、トーロン® 5030製の部品は、同じ強度を持つステンレス鋼製部品と比較して約 40%軽くなります。同様に、部品の剛性が性能を左右するような場合には、材料の比弾性率が重要な意味を持ちます。

表 33と図 48に示す材料効率データのとおり、トーロン® PAIは重量の面で多くの金属部品に勝ります。

表 33：トーロン® PAI製品と各種金属の比強度と比剛性

比強度 比剛性

グレード [105 J/kg] [106 J/kg]

4203L 1.4 3.4

5030 1.3 6.7

7130 1.4 15.0

アルミニウム合金、熱処理後

ダイカスト合金、A380 1.0 26.0

2011 1.3 25.0

2024 1.7 26.0

マグネシウム AE42-F 1.3 25.0

炭素鋼、C1018 0.6 24.0

ステンレス鋼、301 0.8 24.0

チタニウム 6-2-4-2 8.1 26.0

図 48：トーロン® PAI樹脂と金属の比強度

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

比強度（

105 J

/kg ）

トーロン

アルミニウム

Mg

鉄鋼

Ti

4203

L

2011

2024

5030

7130

DC

296

AE

42F

C10

18

6242

SS

301

トーロン® PAIデザインガイド / 35

三次元形状と荷重に関する検討事項部品設計の初期段階において、応力とたわみの標準的な公式を用いて最大許容応力が推奨限界値を超えないことを確認しておかなければなりません。

応力とたわみ公式の適用例トーロン® PAI樹脂の推奨最大許容応力を表 34（36ページ）に示します。これらの値の使用方法例として、トーロン® 5030製の梁の最大荷重を室温における各種荷重条件で計算します。図 49に、梁の寸法と慣性モーメント（I）の計算例を示します。

図 49：計算例で使用する梁

L = 70 ｍｍ

d = 10 mm

b = 5 mm

W

W = 荷重（kg）L = 支持位置から支持位置までの梁の長さ（mm）c = 張力のかかる一番外側のポイントから 中立軸までの距離（mm）b = 梁の幅（mm）d = 梁の高さ（mm）I = 慣性モーメント（mm4）この例では、以下のとおりです。L = 70 mmc = 5 mmb = 5 mmd = 10 mm

I bd3

12= 0.42 10-9 m4 = (0.005 m)(0.01 m)3

12=

例 1 ー 短時間荷重最大曲げ応力（Smax）は次の位置で発生します。

WLcSmax = 4I

WLL/2およびM = 4

Wについて解き、室温において短時間荷重を負荷する場合のトーロン® 5030の推奨最大使用荷重を代入すると以下のようになります。

4SmaxIWmax = Lc

58.9 kg=(4)(122.7 MPa)(0.42 10-9 m4)

(0.07 m)(0.005 m)=

したがって、室温におけるトーロン® 5030製の短時間荷重の最大値は約59 kgです。この梁の最大たわみは次式で計算されます。

Ymax = （WL3

48EI=

L

2において）

ここで、E は表 3から得られたトーロン® 5030の曲げ弾性率です。

Ymax 0.93 mm=(58.9 kg)(0.07 m)3

(48)(10.76 GPa)(0.42 10-9 m4)=

この式から、予想される最大たわみは 0.93 mmです。

例 2 ー 定常荷重この例では荷重が長期間負荷されるものとします。このようなケースで制限要素となるのはクリープです。トーロン® 5030製の梁に負荷できる最大荷重は次式で計算されます。

= 4SmaxIWmax =

Lc56.3 kg=

(4)(117 MPa)(0.42 10-9 m4)

(0.07 m)(0.005 m)

定常荷重下での梁の最大たわみを計算するには、曲げ弾性率よりもクリープ弾性率（Ea）を使用します。材料の特性は時間にも依存するので、有限の時間を選択します。この例では、100時間後の最大たわみを計算します。

100時間後のクリープ弾性率を推定するには、表 34の定常荷重時の推奨最大許容応力を予測される最大ひずみ（1.5%）で割ります。

Ea = 117.21 MPa

0.0157,814 MPa=

これを代入すると以下のようになります。

WL3

Ymax = 48EaI

= 1.2 mm=(56.3 kg)(0.07 m)3

(48)(7.814 GPa)(0.42 10-9 m4)

したがって、L/2の位置における最大たわみは 1.2 mmと予測されます。

例 3 ー 繰り返し荷重材料に周期的な応力を加えると、疲労によりその材料の極限強さ以下のレベルで破損が起こります。梁が少なくとも 10,000,000サイクルの繰り返しに耐えられる最大繰り返し荷重は次のように計算されます。

= 4SmaxIWmax =

Lc15 kg=

(4)(31.4 MPa)(0.42 10-9 m4)

(0.07 m)(0.005 m)

36 \トーロン® PAIデザインガイド

応力集中シャープコーナーや小さな半径など、部品の不連続点には応力が集中するため、推奨最大許容応力以下でも破壊を生ずることがあります。したがって、部品の設計にあたっては、応力ができるかぎり均一に分布するようにしなければなりません。

円形開口部にも応力が集中しますが、図50から分かるように、トーロン® PAIは金属ほど影響を受けません。

トーロン® PAI樹脂の最大使用応力構造部材の最大許容応力は、製造時の部品設計方法および最終用途での使用条件によって制限されます。トーロン® PAI製部品の適合性を判定するには、試作品を評価するのが最良の方法です。部品設計の初期段階で、工学公式で使用できる便利なデータを表 34にまとめて示します。

図 50：円形応力発生部における応力集中係数（弾性応力、軸張力）

dDP P

d/D

応力集中係数（

k）

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.00.40.30.20.10.0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

4203L50307130金属

表 34：射出成形したトーロン® PAI樹脂の最大許容応力

グレード

温度 単位 4203L 4301 4275 4435 4630 4645 5030 7130

短時間荷重 (1)

23 MPa 117 96 89 66 49 74 122 121

135 MPa 69 67 67 54 40 66 96 94

232 MPa 39 44 34 31 32 58 67 55

定常荷重（クリープ）、<1.5 % ひずみ、100 時間

23 MPa 48 69 65 – – – 117 117

93 MPa 45 52 54 – – – 103 103

204 MPa 34 41 41 – – – 69 69

繰り返し荷重、107 サイクル

23 MPa 26 21 19 14 – – 31 36

135 MPa 17 14 14 11 – – 24 29

232 MPa 10 9 7 6 – – 17 19

(1) ASTM D638に基づく推奨事項

トーロン® PAIデザインガイド / 37

トーロン® PAI樹脂の設計指針

各種加工方法トーロン® PAIは、一般的な 3種類の成形方法である射出、押出、圧縮のいずれでも成形できます。それぞれの方法には独自の利点と制約があります。

射出成形射出成形法により精密形状のトーロン® PAI製部品を製造できます。3種類の成形方法の中で最も強度の高い部品を作り出せるのが射出成形です。複雑な形状の部品が大量に必要なときには、サイクル時間が短くて複写性が優れた射出成形は、最も経済的な方法でもあります。部品の肉厚はそのポリマーの持つ流動長と厚さの関係によって決まります。この方法で製造できる部品の厚みは最大 15.9 mmに制限されます。

押出成形押出成形により、トーロン® PAIからロッドやチューブ、シート、フィルム、プレートなどの形状の素材を製造できます。単純な形状の小型部品であれば、押出成形と自動ねじ切り盤の組み合わせで経済的に製造することができます。トーロン® PAIの切削用棒材およびプレートを各種用意しています。

圧縮成形厚みが 15.9 mmを超える大型部品は圧縮成形で作る必要があります。この方法の成形製造に掛かるコストは他の方法よりもかなり低くなります。圧縮成形された部品の強度は射出成形や押出成形された同等の部品よりも低くなりますが、応力が小さいため切削が容易です。圧縮成形で製造されたロッドや各種 OD/IDのチューブ、圧縮成形プレートが様々なサイズと厚さで提供されています。認定サプライヤーの詳細はソルベイスペシャルティポリマーズへお問い合わせください。

トーロン® PAI製部品のポストキュアトーロン® PAI製部品にはポストキュアが必要です。最高の性能（特に耐薬品性と耐摩耗性）は完全なポストキュアによってのみ引き出されます。昇温サイクルでトーロン® PAI製部品のポストキュアを行うことで最良の結果が得られます。ポストキュアサイクルのパラメーターはその部品の寸法と形状に依存します。

38 \トーロン® PAIデザインガイド

トーロン® PAI製部品の設計ガイドライントーロン® PAIとさまざまな加工方法を使用すれば、精細な形状の部品を成形することができます。設計者は材料の持つ卓越した性能を選択できるばかりでなく、設計上の自由度が広がります。

以下のセクションではトーロン® PAIを使用して部品を設計するためのガイドラインを説明します。

面部分実際の使用条件で許容しうる限り、部品の肉厚を薄くしてサイクル時間の短縮と材料使用量の削減を図るべきです。成型後の肉厚が 12.7 mmを超える面部分がある設計の場合は、コアやリブの構造を組み込むか、トーロン® PAIの特殊グレードの使用を検討してください。

トーロン® PAI樹脂から小型部品を成形する場合の面部分の一般的な肉厚は 0.8～ 13 mmですが、ガラス強化グレードや摺動グレードを使用すれば 15.9 mmまでの肉厚も可能です。

トーロン® PAIは比較的高い溶融粘度を持つため、面部分の肉厚に対する流動長が制限されます。油圧アキュムレーターの使用と綿密なプロセス制御によって、この制限の影響を緩和することができます。厚さが 1.3 mm未満の面部分については、部品形状や流れ方向、流路変更の困難さなど多くの因子が絡み合うため、流動長と面の肉厚の関係を明確に示すのは困難です。部品の具体的な設計に際しては、ソルベイスペシャルティポリマーズの技術担当者と相談することをお奨めします。

肉厚の変化肉厚を変化させる必要がある場合は、ひずみを発生させずに内部応力を低下させるために、できるだけ滑らかに変化させることをお奨めします。図 51に、望ましい肉厚変化である滑らかなテーパーを示します。さらに、厚い部分から薄い部分へ材料が流れるようにすれば、ひけやボイドなど成形上の問題が起きにくくなります。

図 51：肉厚が異なる場合の設計

滑らかなテーパー

材料の方向

抜き勾配部品の型離れを良くするには、0.5～ 1°程度の抜き勾配を確保してください。トーロン® PAI樹脂では 0.125°という低い抜き勾配が使用された例もありますが、このような小さな角度を使用するには該当する部品に即した検討が必要です。抜き勾配は引抜き深さにも依存し、引抜き深さが大きいほど必要な抜き勾配も大きくなります（図 52参照）。部品が複雑なほど抜き勾配への要求も厳しくなり、またシボのある表面仕上げも同様に影響します。シボのある表面仕上げでは一般的に、一側面につきシボの深さ0.025 mmごとに、1°の抜き勾配が必要になります。

図 52：抜き勾配の決定に必要な検討事項

抜きによる寸法変化

引き抜き深さ

抜き勾配

コア肉盗みは重い部分の肉厚を減少させる有効な方法です。成形コストを最小にするためには、コアの取り出しがプラテン移動と平行に行われなければなりません。

コア設計には抜き勾配を加える必要があります。盲コアは避けるべきですが、どうしても必要な場合は以下のガイドラインに従ってください。コアの直径が 4.8 mm未満の場合は長さを直径の 2倍以下、直径が 4.8 mmを超える場合は長さを直径の 3倍以下にします。貫通コアでは、直径が 4.8 mmを超える場合は長さを直径の 6倍以下、直径が 4.8 mm未満の場合は長さを直径の 4倍以下にします。

トーロン® PAIデザインガイド / 39

リブリブを使用すると、部材の肉厚を増加させずにトーロン® PAI製部品の剛性を向上させることができます。底部におけるリブの幅は、充填遅れ防止のために隣接する面の厚さと同じにします。型離れを良くするためにリブにはテーパーを付けます。

ボスボスは組み立て時の位置決めを容易にする目的でよく使用されますが、それ以外の目的に使用されることもあります。一般的に、ボスの外径は穴の内径の 2倍以上とし、ボスの面肉厚は隣接する面の肉厚以下にします。

アンダーカットスライドコアを使用しない限り、トーロン® PAI製の部品にアンダーカットを成形することはできません。成形コストを低減するには、アンダーカットの使用を避けます。どうしても必要な場合には、スライドコアを使用して外部にアンダーカットを組み込むことは可能ですが、内部にアンダーカットを作るにはコアをつぶしたり、移動可能なコアにする必要があります。

成形インサートトーロン® PAI製部品に一体成形されたねじ山には良好な引抜き力がありますが、より大きな引抜き力が必要な場合には金属インサートを一体成形することもできます。トーロン® PAI樹脂は熱線膨張係数が低いため、プラスチックと金属を組み合わせて使用する用途に最適な材料です。成形を容易にするため、インサートはパーティングラインに垂直に配置し、溶融樹脂の射出時に位置がずれないように支持します。また、インサートを型の温度まで予熱します。

一般的なインサート材料について、インサート周囲のポリマーの肉厚とインサートの外径との比を表 35に示します。強度を保つためには、インサート周囲に十分な量のポリマーが必要です。

表 35：肉厚とインサート外径（OD）の関係

インサート材料 インサート外径に対する肉厚の比

鉄鋼 1.2

真鍮 1.1

アルミニウム 1.0

ねじねじも一体成形が可能です。トーロン® PAI樹脂を使用すれば、クラス 2の寸法公差に対応する通常の成形方法で内部と外部のいずれのねじ山も一体成形することができます。非常に精密な金型を使用すると、クラス 3の寸法公差での成形も可能です。少数生産の場合、一般的にはねじ山を切削する方が経済的です。トーロン® PAIのねじ保持強度を表 38（41ページ）に示します。

穴穴にはさまざまな機能を持たせることができます。例えば、電気コネクターには、相互に近接して多数の小さい穴があります。それぞれの穴にウェルドラインが付随するので、その位置で強度が低下する可能性があります。低下する程度は、流動長や部品形状、穴の周囲の肉厚などによって異なります。トーロン® PAI樹脂は精密公差での成形、また亀裂なしで薄い断面の成形が可能であるため、この種の部品には非常に適した材料です。ただし、設計上の変数が複雑になるため、各アプリケーションを個別に検討する必要があります。

40 \トーロン® PAIデザインガイド

二次加工

接合トーロン® PAI製部品の接合には機械的方法または接着剤が使用できます。

機械的な接合方法寸法安定性と耐クリープ性に優れたトーロン® PAIは、回転または摺動するアセンブリー内でも金属部品と容易に接合できます。

スナップフィット：経済的で容易スナップフィットはトーロン® PAI製部品を接合する経済的で容易な方法です。何度も繰り返して組み立て・分解が行われるスナップフィットアセンブリーではひずみ限界を考慮することが重要ですが、優れた疲労強さを持つポリアミドイミドであるトーロン® PAI製品はこの用途に非常に適しています。高い弾性率と伸びを持ち、クリープが低い小さいこともトーロン® PAI樹脂がスナップフィット設計に適する理由です。ロック位置にあるスナップ爪は、ひずみがない状態か、その応力が材料の許容レベルより低くなければなりません。トーロン® PAI樹脂は、非強化グレードで 10%、強化グレードで 5%までのひずみに耐えます。ただし、炭素繊維強化グレードはスナップフィットアセンブリーに適しません。

ねじ部品

セルフタッピングねじ一般的に、トーロン® PAIはセルフタッピングねじを立てるには固すぎます。ねじ穴の使用をお奨めします。

成形インサートトーロン® PAI製部品の成形時に金属インサートを埋め込むことができます。最良の結果を得るためにはインサートを金型温度まで予熱しておく必要があります。ポリアミドイミドの収縮は小さいですが、それでもインサート周囲に十分な量の材料を確保して収縮による応力を分散させることが重要です。

ねじ込みインサートそれ自体がねじ切りしてロックするインサートは、トーロン® PAI製部品を高強度、低応力で接合できる方法です。これらの金属インサートは、トーロン® PAI製部品内に「ロック」する機能を外部に持ち、ねじのある内面を通して組み立て・分解を繰り返すことができます。HeliCoil Products（Mite Corporationの一事業部）が提供するHeliCoil®インサートや、Tridair Fasters, Rexnord, Incorporatedが提供するSpeedSerts® インサートなどがこのタイプのインサートの例です。

トーロン® 4203Lと5030に使用したときの HeliCoil® インサートの引張強さを表 36に示します。表の値は、インサートをトーロン® PAIの試験片から少なくとも 0.51 mm引き出すために必要な軸方向の力です。

表 36：HeliCoil® インサートの強度

引張強さ

ねじのサイズ #4-40 #6-32 #8-32 #10-32 ¼"-20

嵌合長さ

mm 5.7 7.0 8.3 9.6 12.7

4203L

N 3,870 6,540 8,180 9,790 12,600

5030

N 4,310 7,560 9,520 13,100 23,100

一体成形されたねじトーロン® PAI製品を使用して、部材の内側と外側どちらにでも、クラス 2の寸法公差でねじを成形することができます。トーロン® PAIの熱線膨張率は金属に近い値であるため、トーロン® PAI成形ねじと金属製ファスナーの嵌合部は良好に機能し、プラスチック -金属界面には比較的小さい熱応力しか発生しません。成形コストは増加するので、少数生産の場合には一般的に切削をお奨めします。

トーロン® PAI樹脂製ボルトの強度

トーロン® PAI製品で成形したねじ部品は、この材料が高い強度と弾性率、耐荷重特性を持つことから非常に信頼性に優れています。トーロン® 4203Lと5030から射出成形されたボルトの引張強さ、伸び、およびトルク限界を試験しました（表 37参照）。試験に使用したボルトの直径は 6.3 mm、クラス 2Aねじの 28 TPIタイプです。引張強さは断面積が 0.235 cm2 の部分を基準とした計算値です。トルク試験では、鋼製プレート上でボルト（鋼製ワッシャーとナットを使用）を締め付けました。最大せん断トルクの測定にはインチ・ポンド目盛り付きのトルクレンチを使用しました。

表 37：トーロン® PAI製ボルトの強度

引張強さ 伸び せん断トルク

グレード [MPa] [%] [Nm]

4203L 125 9.5 3.2

5030 127 6.6 3.1

トーロン® PAIデザインガイド / 41

ねじ保持強度

金属ねじを使用して、ねじ山付きのトーロン® PAI製部品をしっかり接合することができます。厚さ 4.8 mmのトーロン® PAI製平板に #4 – 40ねじ用の穴をドリルで開け、ねじ切りしました。ASTM D1761に従って測定したねじの引抜き力を表 38に示します。クロスヘッド速度は 2.5 mm/分でした。平板とねじ保持治具の間隔は 27 mmでした。

表 38：トーロン® PAIに切削したねじ山のねじ保持強度

引抜き力

穴あたりの嵌合ねじ山数グレード [kg]

4203L 240 7.5

4275 180 7.7

4301 200 7.8

締まり嵌め締まり嵌め（圧入）は最小のコストで良好な強度の接合が得られる方法です。耐クリープ性に優れたトーロン® PAIエンジニアリングポリマーはこの接合方法に最適な材料です。発生する応力が設計限界以内であるかどうかを判定するには、嵌め代、実際の使用温度、および荷重条件を評価する必要があります。

超音波インサートキュア前のトーロン® PAI製部品に超音波インサート法で金属を埋め込むことができます。この方法を使用すれば、一体成形法に匹敵する強度で迅速にインサートを取り付けることができます。インサートよりもわずかに小さい穴を成形しておきます。金属インサートをトーロン® PAI製部品に接触させます。18 kHzを超える周波数の振動を金属インサートに与えることにより、摩擦熱を発生させて樹脂を融解します。インサートの刻みやねじ山などの周囲に十分に樹脂を充填すると高い強度が得られます。

その他の機械的な接合方法ポストキュア後のトーロン® PAI製部品は非常に強靱であるため、接合方法の中にはこれらの部品に適さないものがあります。拡張式インサートは一般的には推奨できませんが、個々の用途によっては検討に値する場合もあります。

接着剤による接合トーロン® PAI部品は市販の接着剤でも接合が可能であるため、設計の自由度が広がります。用途の要件について、接着剤メーカーと相談することをお奨めします。

接着剤の選択アミドイミド、エポキシ、シアノアクリレート系など各種の接着剤でトーロン® PAI製部品を接合することができます。ただし、シアノアクリレートは耐環境性に劣るため推奨できません。シリコン、アクリル、ウレタン系接着剤についても、環境条件により他の選択肢が除外されている場合を除いて推奨できません。アミドイミド接着剤はトーロン® 4000T PAI粉末を N-メチルピロリドン （NMP）に 35：65 の割合で溶解して作られます。

警告：NMPは引火性のある有機溶剤であるため、EPA、NIOSH、およびOSHAの推奨する取り扱い方法に従ってください。溶剤を使用するときは適切な換気が必要です。

各種トーロン® PAIグレードの接着トーロン® PAI樹脂グレード 4203L、5030、7130は比較的容易に接着できます。摺動グレードの 4301、4275、4435は自己潤滑性を持っているため、接着はより困難です。これらのグレードをエポキシ、シアノアクリレート、およびアミドイミド系接着剤で接着したときのせん断強さを比較したデータを表 39に示します。

トーロン® PAI製の試験片（64 × 13 × 3 mm）をポストキュア後に軽く研磨し、アセトンで拭き取ってから、重なり部分の長さを13 mmにして接着しました。両端をクランプで固定して、接着剤メーカーの推奨に従って硬化させました。室温で 7日間放置後、引張試験機を用いてクロスヘッド速度 1.3 mm/分で接合部を引き離しました。接着部分以外で破損が生じた場合は徐々に接着面積を小さくしながら、接着部の重なりが最小で 3.2 mmになるまで試験を繰り返しました。

表面の前処理接着表面にオイルや油圧流体、粉塵などの汚染物質が残っていてはなりません。トーロン® PAI製部品は接着前に除湿乾燥器により温度 149で少なくとも 24時間乾燥させ、水分を取り除きます（厚さが 6.3 mmを超える部品では乾燥時間を長くします）。トーロン® PAIの表面は機械研磨してから溶剤で拭き取るか、プラズマアーク処理を行って接着性を向上させます。

42 \トーロン® PAIデザインガイド

接着剤の塗布アミドイミド以外の接着剤を使用する場合はメーカーの指示に従って作業を行ってください。アミドイミド接着剤の場合、両方の接着面に均一な膜となるように接着剤を塗布します。接着剤を塗布した面同士を 1.7 KPa程度の最小の圧力でクランプします。はみ出た接着剤は N-メチルピロリドン（NMP）できれいに拭き取ります。

警告：NMPは引火性のある有機溶剤であるため、EPA、NIOSH、およびOSHAの推奨する取り扱い方法に従ってください。溶剤を使用するときは適切な換気が必要です。

硬化処理アミドイミド接着剤は通気のある空気循環型のオーブンで硬化させます。推奨サイクルは温度 23で 24時間、149で 24時間、204で 2時間です。部品の温度が 66以下になるまで、クランプしたままにします。

各種接着剤の接着強度市販の接着剤を使用してトーロン® PAI製部品を接合しました。そのせん断強さを評価した結果を表 39に示します。

「使いやすさ」を基準として、硬化方法、取り扱い、接着剤の有効寿命などの格付けを行いました。使用可能な温度範囲はメーカーが提供する資料に記載されており、荷重や化学的な環境条件によって変化します。

トーロン® PAI製部品と金属の接着トーロン® PAI部品と金属部品は接着剤による接合が可能です。適切な表面処理と接着剤の取り扱いにより、高い強度を持つ接合を実現することができます。さらに、温度が変化しても接合面にはごくわずかな応力しか発生しません。その理由は、他の多くの耐熱プラスチックとは異なり、トーロン® PAIの熱線膨張係数が金属と非常に近い値であるからです。

前のセクションで説明したように、接着強度は選択した接着剤の種類やトーロン® PAIのグレードだけでなく、接着の前処理法や硬化法にも依存します。トーロン® PAIとアルミニウム、およびトーロン® PAIと鋼材との接合部のせん断強さデータを表 40に示します。鋼表面の前処理は機械研磨だけでは不十分なことがあります。使用温度の条件からアミドイミド接着剤を使用しなければならない場合は、鋼表面の化学処理をお奨めします。

トーロン® PAIデザインガイド / 43

表 39：トーロン® PAIとトーロン® PAI間接着のせん断強さ

グレード 単位 エポキシ (1) シアノアクリレート (2) アミドイミド

4203L MPa 41.4 19.2 34.5

4301 MPa 15.5 12.0 19.9

4275 MPa 24.1 11.6 23.4

5030 MPa 33.0 21.2 35.4

7130 MPa 44.1 27.4 32.8

使いやすさ 1= 最も容易 2 1 3

使用温度範囲 –55～ 71 –29～ 99 –196～ 260

(1) Hysol® EA 9330。Hysolは Dexter Corporationの商標です。(2) CA 5000、Lord Corporation。

表 40：トーロン® PAIと金属間接着のせん断強さ (1)

グレード 単位 エポキシ (2) シアノアクリレート (3) アミドイミド

せん断強さ ー アルミニウム 2024とトーロン® PAI の接着

4203L MPa 27.6 9.3 34.8 +

4301 MPa 17.2 10.0 34.1

4275 MPa 16.9 5.2 30.0 +

5030 MPa 26.9 22.4 41.7 +

7130 MPa 27.6 25.9 44.1 +

せん断強さ ー 冷間圧延鋼とトーロン® PAI の接着

4203L MPa 21.0 15.2 10.0

4301 MPa 25.5 14.1 12.7

4275 MPa 21.7 16.9 13.1

5030 MPa 32.1 14.5 16.5

7130 MPa 31.4 16.9 7.6

使いやすさ 1= 最も容易 2 1 3

使用温度範囲 –55～ 71 –29～ 99 –196～ 260

(1) この試験では、寸法が 64 × 13 × 3 mmのトーロン® PAI板材、冷間圧延鋼の無光沢仕上げパネルから切り出した同寸法のプレート、および 2024合金パネルから切り出したアルミプレートを使用しました。

(2) Hysol EA 9330。Hysolは Dexter Corporationの商標です。(3) CA 5000、Lord Corporation。

44 \トーロン® PAIデザインガイド

トーロン® PAI樹脂部品の切削加工ガイドライントーロン® PAIから成形した部品や押出成形した棒材は、軟鋼やアクリルと同様の方法で切削が可能です。いくつかの代表的な作業に使用できる切削加工パラメータを表 41に示します。

トーロン® PAI樹脂から製造した部品は寸法が安定しており、切削工具が当たってもたわみやへこみが生じません。トーロン® PAIの全グレードが標準的な工具を摩耗させるため、高速切削工具は使用しないでください。

炭素鋼チップを付けた工具も使用できますが、ダイヤモンドチップ付きやインサート（交換用刃先）の切削工具を強く推奨します。これらの工具は初期コストが相対的にやや高くなりますが、炭素鋼チップを付けた工具よりも寿命が長く、製造業者にとっては経済的観点からも魅力があります。薄い部材やシャープコーナーは割れや欠けを起こさないように慎重に作業する必要があります。壊れやすい部品の損傷を最小限に抑えるには、仕上げ工程での切り込みを浅くします。冷媒噴霧により工具先端を冷却し、工作物表面から破片や削り屑を速やかに除去してください。空気ジェットや吸引を使用して、工作物表面をきれいな状態に維持することができます。

射出成形したブランク材を切削加工した部品には応力が蓄積している可能性があります。ひずみを最小に抑えるには、部品を対称的に切削して逆方向の応力を緩和します。

切削加工した部品の再キュア厳しい摺動条件で使用される部品、あるいは過酷な化学環境に曝露する部品に最高の性能を発揮させるためには、切削加工後に再度硬化を行うべきです。このような部品に対して 1.6 mmを超える深さで切削加工を行った場合には、再キュアを強く推奨します。

表 41：トーロン® PAI樹脂部品の切削加工ガイドライン

旋盤加工 値 単位

切削速度 90～ 240 m/分

送り 0.1～ 0.6 mm/rev

逃げ角 5～ 15 度

すくい角 7～ 15 度

切り込み深さ 0.6 mm

丸のこ加工

切削速度 1,800～ 2,400 m/分

送り 高速かつ一定 mm/rev

逃げ角 15 度

送り速度 微速

すくい角 15 度

フライス削り

切削速度 150～ 240 m/分

送り 0.2～ 0.9 mm/rev

逃げ角 5～ 15 度

すくい角 7～ 15 度

切り込み深さ 0.9 mm

ドリル加工

切削速度 9～ 240 m/分

送り 0.1～ 0.4 mm/rev

逃げ角 0 度

先端角 118 度

リーマ仕上げ

低速 150 m/分

索引

あ

相手材の表面が摩耗速度に及ぼす影響 . . . . . . . . . . . . . 30圧縮成形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37圧縮特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10圧力と速度の計算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27穴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39アンダーカット . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39アンダーライターズラボラトリーズ . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

い

一体成形されたねじ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40一定湿度下における吸水平衡 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

う

ウェザオメーター® 試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

お

応力下での耐薬品性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23応力集中 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36応力とたわみ公式の適用例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35応力とひずみの関係 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10押出成形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

か

概要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5各種加工方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37各種接着剤の接着強度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42各種トーロン® PAIグレードの接着 . . . . . . . . . . . . . . . . . 41ガンマ線照射への耐性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

き

機械的な接合方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40機械・電気特性の変化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24吸水率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23急速な温度上昇への注意点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24許認可 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

く

繰り返し応力への耐性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

け

限界 PV値の概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

こ

コア . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38硬化処理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42航空機用タービンオイル、 応力負荷がある場合とない場合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22航空機用油圧オイル（Skydrol® 500B）. . . . . . . . . . . . . . 22

構造設計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34酸素指数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

さ

材料の効率 比強度と比弾性率 . . . . . . . . . . . . . . . . . 34さまざまな環境における性能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20三次元形状と荷重に関する検討事項. . . . . . . . . . . . . . . . 35

し

自動車・航空機用オイルへの耐性. . . . . . . . . . . . . . . . . . 22自動車用潤滑オイル類. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22締まり嵌め . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41射出成形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37潤滑下の耐摩耗性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

す

垂直燃焼試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19水平燃焼試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19スナップフィット：経済的で容易 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40寸法と特性の回復 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23寸法変化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

せ

成形インサート . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39, 40性能特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8絶縁材料としてのトーロン® PAI製品 . . . . . . . . . . . . . . . 26接合. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40切削加工した部品の再キュア . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44接着剤による接合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41接着剤の選択 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41接着剤の塗布 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42セルフタッピングねじ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

そ

その他の機械的な接合方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

た

耐衝撃性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12耐摩耗性の測定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28耐摩耗性とポストキュア . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31耐薬品性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

ち

着火性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18超音波インサート . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41長期間の熱曝露による影響 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13超低温の影響 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

て

電気特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

と

トーロン® PAI樹脂製ボルトの強度 . . . . . . . . . . . . . . . . . 40トーロン® PAI樹脂の最大使用応力 . . . . . . . . . . . . . . . . 36トーロン® PAI樹脂の設計指針 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37トーロン® PAI樹脂部品の切削加工ガイドライン . . . . . . . 44トーロン® PAI製部品のポストキュア. . . . . . . . . . . . . . . . 37トーロン® PAI製部品の設計ガイドライン . . . . . . . . . . . . 38トーロン® PAI耐摩耗グレード . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29トーロン® ポリアミドイミド（PAI） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5毒性ガス放出試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

に

肉厚の変化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38二次加工 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

ぬ

抜き勾配 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

ね

ねじ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39ねじ込みインサート. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40ねじ部品. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40ねじ保持強度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41熱安定性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13熱重量分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13熱線膨張係数（CLTE）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14熱伝導率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14熱老化後の特性保持 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13燃焼性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

は

破壊靭性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

ひ

比熱 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14表面の前処理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41疲労強さ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

ふ

物理特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

へ

ベアリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27ベアリングの設計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32ベアリングの設計コンセプト. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27米軍用規格MIL-P-46179A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33米国航空宇宙局（NASA）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33米国自動車技術者協会（SAE） 航空宇宙材料仕様 . . . . 33米国連邦航空局（Federal Aviation Administration）. . . . . 33

ほ

ボス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

ま

摩耗速度の関係式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

み

水の影響 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

め

面部分 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

り

リブ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

れ

例 1 ー 短時間荷重 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35例 2 ー 定常荷重. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35例 3 ー 繰り返し荷重 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

AASTM D1708による引張特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

FFAAの燃焼特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

NNBS煙濃度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

UUL 57電気照明器具 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20UL 94燃焼規格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19UL相対温度指数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

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