1. 導入
ポリオキシメチレン (POM), 一般的に呼ばれる 酢酸 またはDelrin®などの商品名で, 高い剛性の組み合わせで高く評価されている半結晶性エンジニアリング熱可塑性プラスチックです。, 優れた耐摩耗性と耐疲労性, 低摩擦, 優れた寸法安定性.
POM は精密機械部品用の第一選択ポリマーです (ギア, ブッシング, スライダー) 公差が厳しい場合, 低摩擦と長寿命が求められる.
この記事では技術的な内容を提供します, POM の化学構造に関するデータに基づくレビュー, プロパティ, 処理, アプリケーション, 限界と今後の方向性.
2. POMとは?
ポリオキシメチレン (POM) — よく呼ばれます 酢酸, ポリアセタール または次のような商品名で デルリン®, オスタフォーム®, そして ウルトラフォーム® — -CH₂-O-の繰り返しを特徴とする半結晶性エンジニアリング熱可塑性プラスチックです。 (メチレンオキシ) バックボーン.
高度な結晶性とエーテル型結合を組み合わせています。, 硬い材料を作る, 寸法的に安定しています, 低摩擦で耐摩耗性と耐疲労性に優れています.
これらの特性により、POM は再現性のある形状と長い耐用年数を必要とする精密機械部品にとって第一選択のポリマーとなっています。.
2 つの商業家族
POM は、加工と性能を決定する 2 つの主要な化学反応で製造および供給されます。:
- POMホモポリマー (pom-h) — ホルムアルデヒドの重合によって生成される. ホモポリマーグレードは通常、より高い結晶化度を示します, わずかに高い剛性と優れた耐クリープ性.
最大限の機械的パフォーマンスを実現します, 特に室温では, ただし、処理中の熱酸化に対して若干敏感です。. - POM共重合体 (POM-C) — トリオキサンまたはホルムアルデヒドと少量の安定化コモノマーを共重合させることによって製造されます。.
コポリマーグレードは熱劣化や加工による変色が起こりにくい, より広い成形ウィンドウを持ち、多くの場合、要求の厳しい成形条件においてより優れた寸法制御を実現します。.
3. POMの物性 (代表的な値)
値は一般的なサプライヤーの範囲であり、グレードによって異なります。, フィラーの含有量と試験方法. 設計上重要な仕様についてはサプライヤーのデータシートを使用する.
| 財産 | 代表値 |
| 密度 | ≈ 1.41 g・cm⁻³ |
| 融点 (TM) | ～165～175℃ |
| ガラス転移 (TG) | ≈ −60 °C (使用温度を大幅に下回る) |
| 吸水性 (平衡) | ～0.2～0.3重量% (非常に低い) |
| 熱伝導率 | ~0.25–0.35 W·m⁻¹·K⁻¹ |
| 熱膨張係数 (リニア) | ~110–130 ×10⁻⁶ K⁻¹ (アモルファス方向依存) |
| 比熱 | ~1.6～1.8 kJ・kg⁻¹・K⁻¹ |
4. POM の主な特性: 機械, サーマル, および化学
機械的特性 (室温, 23 °C — 一般的な工学範囲)
| 財産 | 典型的な範囲 (きちんとしたPOM) | 実践メモ |
| 抗張力 (収率) | 50–75MPa | ホモポリマーグレードの上限; コポリマーはわずかに低い |
| 引張弾性率 (ヤング) | ≈ 2.8 ～ 3.5 GPa | 多くのエンジニアリングプラスチックに比べて硬い |
| 曲げ弾性率 | ≈ 2.6 ～ 3.2 GPa | 良好な曲げ剛性 |
| 破断伸び | 20–60 % | 延性破壊モード; グレードとテスト速度によって異なります |
| ノッチインパクト (シャルピー) | ~ 2-8 kj · mkoinfo (グレード依存) | POMは良好な靭性を示します; フィラーは行動を変える |
| 硬度 (ロックウェル R) | ～70～100R | 表面硬度が高く耐摩耗性が高い |
| 疲労強度 | 高 — POM は繰り返し曲げや転がり接触において優れた性能を発揮します。 | 歯車に最適, ブッシング |
POMの熱特性
- サービス温度: 連続使用は通常最大 ≈ 80 ～ 100 °C 長期間にわたって; までの小旅行 120–130℃ グレードや環境によっては可能です.
- 溶解・加工: 周囲の溶融範囲 165–175 °C. 処理ウィンドウが比較的狭い; 成形時の熱管理は重要.
- 熱劣化: 上記での長時間の暴露 ～200℃ 解重合と低レベルのホルムアルデヒドの放出を引き起こす可能性があります; 加工中や滅菌中の過熱を避ける.
POMの耐薬品性
- 素晴らしい: 炭化水素, 脂肪族溶媒, 燃料, オイル, グリース, 多くの洗剤と弱アルカリ性.
- 良い: 適度な温度で多くの有機溶媒.
- 貧しい / 避ける: 強力な酸化剤 (硝酸, クロム酸), 濃酸, 強力なハロゲン化炭化水素 (温度で) 高温で加水分解を促進する条件.
- 注記: POM は燃料や油に対する耐性があるため、燃料や油圧システムによく使用されます。.
POMの寸法安定性
- 低吸湿性 (~0.2%) ナイロンよりもはるかに優れた寸法安定性を実現 (PA).
- 結晶化度が高いため、室温でのクリープが低くなります; しかし, 温度が使用限界に近づくとクリープが増加する.
ベアリングおよび耐荷重用途におけるクリープを考慮した設計, 特に高温で.
5. 加工・製造方法
- 射出成形 — 精密部品の主流の工法.
典型的なガイダンス: 乾燥ペレット (80°Cで2～4時間), バレル/メルト温度 ~190 ～ 230 °C (グレードに応じて), 金型温度 60 ～ 100 °C で結晶化を促進し、反りを軽減します。. - 押し出し ロッド用, シートとプロファイル (ストックの加工に一般的に使用される押出ロッド).
- 圧縮成形 大型プレートや特殊部品用.
- 機械加工 バー/ロッドから — POM マシンは非常に優れています: きれいなチップ, 工具の摩耗が少ない, 厳しい公差が可能; 試作品や少量部品に広く使用されています.
- 接合: 表面処理により接着可能; 機械的締結と超音波溶接が一般的な組み立て方法です.
実践的な処理メモ: POMは湿気に敏感です (表面欠陥) そして熱に弱い (解重合). 制御された乾燥と正しい溶融温度が不可欠です.
6. POM の利点と制限
重要な利点
- 優れたメカニカルバランス: 高い強度を兼ね備えています (60–75MPa) と延性 (10–50% 伸び), ほとんどのエンジニアリングプラスチックを上回る性能
- 優れた寸法安定性: 低い吸水性とタイトな熱膨張により、湿気の多い環境や温度が変化する環境でも一貫したパフォーマンスを保証します
- 自己潤滑性: 低い摩擦係数 (0.15–0.20) 摩耗を軽減し、多くの用途で潤滑の必要性を排除します。
- 優れた加工性: 工具の摩耗を最小限に抑えながらカスタム部品の精密加工を可能にします
- 耐薬品性: ほとんどの溶媒に対して不活性, 酸, およびベース - 流体処理コンポーネントに適しています
- 軽量: 密度 (1.41 g/cm³) は 1/3 真鍮のものと 1/5 鋼鉄のもの, コンポーネントの重量を軽減する
制限
- 低い高温耐性: 連続使用温度 (<110°C) 高温環境での用途が制限される (例えば。, エンジン排気システム)
- 可燃性: 未修飾の POM は可燃性です (UL 94 HB評価); 難燃グレード (UL 94 v-0) 添加物が必要 (例えば。, 水酸化マグネシウム)
- 耐紫外線性が低い: 長時間の太陽光で劣化する (黄ばみ, 強さの喪失)—屋外での使用にはUV安定剤が必要です
- 低温での脆性: Homo-POMは-40℃以下で脆くなる (衝撃強度が低下する 50%), 極低温用途の制限
- 熱劣化のリスク: 過熱するとホルムアルデヒドが放出される (>230°C), 厳格な加工管理が必要
7. POMの応用例
POM の特性セットは多くの機械的要求に適合します. 代表的な用途:
- 精密ギアとラック (家庭用電化製品, プリンター, ロボット工学)
- ブッシング, ベアリングとスライド — 低摩擦, 乾燥または潤滑条件での長寿命
- ポンプとバルブのコンポーネント — 耐薬品性および耐燃料性
- ファスナーとクリップ 寸法安定性と靭性が重要な場合
- コネクタハウジングおよび電気絶縁体
- 自動車用トリムおよび機能部品 (ドアハードウェア, ロックシステム)
- 医療機器 (非インプラント) — POMは洗浄/滅菌および寸法管理が必要な場合に使用されます
フィラーを含む (ガラス, 炭素, PTFE) アプリケーションを変更する: より高い剛性を実現するガラス入りPOM, PTFE 充填により摩擦を低減し、摩耗を改善.
8. パフォーマンスの最適化と設計の考慮事項
変更によるパフォーマンスの最適化
- 強化POM: ガラス繊維の添加 (10–30重量%) 剛性を高める (までの曲げ弾性率 5 GPA) および熱たわみ温度 (140℃まで)—自動車構造部品に使用される
- 耐摩耗性POM: PTFE配合 (5–15重量%), 黒鉛 (2–5重量%), または二硫化モリブデン (MoS₂, 1–3重量%) 摩擦係数を0.05～0.10に低減 - 高速摺動部品に最適
- 難燃性POM: ハロゲンフリー難燃剤 (例えば。, 水酸化マグネシウム, 20–30重量%) ULに適合 94 v-0, 電子筐体での使用の拡大
- UV安定化POM: ヒンダードアミン光安定剤の添加 (ハルス, 0.1–0.5重量%) 紫外線劣化を防止 - 屋外用途に最適
設計上の考慮事項
- 壁の厚さ: 均一な厚みを維持 (1射出成形の場合 -5 mm) 反りを避けるために; 最小の厚さ = 0.5 mm (薄壁の部品)
- ドラフト角度: 1射出成形の場合 -2°, 3金型の固着を防ぐための押し出しの場合は -5°
- 切り身 & 半径: 最小フィレット半径 = 0.5 ～ 1.0 mm により、応力集中が軽減され、成形中の流動が改善されます。
- 鋭い角を避けてください: 鋭いエッジは応力を増大させ、脆性破壊のリスクを高めます - 丸い角を使用してください (半径 ≥0.5 mm)
- 処理の最適化: 精密部品用, 金型温度制御を使用する (60–80°C) 残留応力を最小限に抑えるために射出速度を遅くします
9. 他のエンプラとの比較
| 財産 / 基準 | POM (酢酸) | ナイロン (PA6 / PA66) | PTFE (テフロン) | ピーク | UHMW-OR | PBT |
| 密度 (g・cm⁻³) | ≈ 1.40–1.42 | ≈ 1.13–1.15 | ≈ 2.10–2.16 | ≈ 1.28–1.32 | ≈ 0.93～0.95 | ≈ 1.30–1.33 |
| 抗張力 (MPA) | ～50～75 | ~60–85 | ～20～35 | ～90～110 | ～20～40 | ～50～70 |
| ヤング率 (GPA) | ~2.8～3.5 | ～2.5～3.5 | ~0.3 ～ 0.6 | ～3.6～4.1 | ~0.8 ～ 1.5 | ～2.6～3.2 |
| 溶融 / 使用温度 (°C) | TM ~165–175 / サービス ～80～100 | Tm ~215–265 / サービス ~80–120 | TM ～327 / サービス 〜260まで (化学薬品/摩擦限界) | TM ～343 / サービス ～200～250 | Tm ~130–135 / サービス ~80–100 | TM ~220–225 / サービス 〜120 |
| 吸水性 (平衡) | ～0.2～0.3重量% | ～1～3重量% (相対湿度に依存します) | ≈ 0% | ～0.3～0.5重量% | ～0.01～0.1重量% | ～0.2～0.5重量% |
| 摩擦係数 (ドライ) | ~0.15 ～ 0.25 | ~0.15 ～ 0.35 | ～0.04～0.15 (非常に低い) | ～0.15～0.4 | ～0.08～0.20 | ～0.25～0.35 |
着る / トライボロジー |
素晴らしい (スライド部品, ギア) | 良い (満たされると改善される) | 貧しい (塗りつぶされた成績が向上します) | 素晴らしい (最高の成績を満たした) | 耐摩耗性に優れています | 良い |
| 耐薬品性 | 良い (燃料/オイル, 多くの溶剤) | 良い / 選択的; 強酸/強アルカリに弱い | 並外れた (ほぼ普遍的な) | 素晴らしい (攻撃的なメディアが多い) | とても良い (多くのメディア) | 良い (条件によっては加水分解) |
| 加工性 | 素晴らしい (金属のような機械) | 良い (工具の摩耗は中程度) | 普通 — ビレットから機械加工可能; 結合するのが難しい | 良い (機械加工, しかしPOMよりも強い) | 挑戦的 (グミ - コントロールが必要) | 良い |
| 寸法安定性 | とても良い (吸湿性が低い) | 適度 (湿気に敏感な) | 素晴らしい (湿気の影響はほとんどありません) | 素晴らしい | とても良い | 良い |
典型的なアプリケーション |
ギア, ブッシング, ファスナー, スライド部品, 燃料成分 | ギア, ベアリング, ハウジング, ケーブルタイ | アザラシ, 化学ライニング, 低摩擦ベアリング, RF基板 | バルブコンポーネント, 高温ベアリング, 医療インプラント | ライナー, パッドを着用します, コンベアパーツ | コネクタ, ハウジング, 自動車電装部品 |
| メモ / 意思決定の指針 | 費用対効果, 中程度の T での精密部品用の低摩擦メカニカル ポリマー | 汎用性; 靭性が必要だが湿気による寸法変化が予想される場合に選択してください | 絶対的な化学的不活性と最小限の摩擦が必要な場合に使用します; クリープに注意してください | 高温用プレミアムポリマー, 高負荷での使用 (より高いコスト) | 極度の摩耗や衝撃に最適; 低密度 | バランスの取れた特性を備えた優れた汎用エンジニアリングポリマー |
10. 持続可能性とリサイクル
- リサイクルバリティ: POM は熱可塑性であり、機械的再粉砕によりリサイクル可能です。; リグラインド材料は、重要ではないコンポーネントで一般的に使用されます. ケミカルリサイクルはあまり一般的ではないが、技術的には実現可能.
- ライフサイクル: 機械部品の耐用年数が長いため、使い捨てプラスチックと比較してライフサイクルの環境パフォーマンスが向上することがよくあります.
- 安全上の考慮事項: 熱分解によりホルムアルデヒドが放出される可能性があるため、廃棄物の処理と焼却は地域の環境規制に従う必要があります。.
- リサイクルされたコンテンツ: 産業上の実践の増加, ただし、設計者は重要な部品の機械的特性の保持を検証する必要があります。.
11. 将来の傾向 & POM のイノベーション
高度な改質技術
- 高性能フィラー: グラフェン強化POM (0.1–0.5 wt.% グラフェン) 引張強度を向上させる 20% と熱伝導率 30%, 航空宇宙およびエレクトロニクス用途をターゲットとする
- 生分解性POMブレンド: POMと生分解性ポリマーのブレンド (例えば。, プラ, PHA) 機械的特性を維持しながら堆肥化可能性を向上させるため、使い捨て消費財に適しています
加工革新
- 3D 印刷の進歩: 層の接着力が向上した高性能 POM フィラメント (強さ = 95% バルクPOMの) 印刷速度も高速化 (まで 100 mm/s) カスタムパーツの量産が可能
- インモールド加飾 (IMD): 射出成形時の装飾フィルムの統合により、POM 消費財の美的魅力が向上します (例えば。, スマートフォンケース, 家具ハードウェア)
新しいアプリケーション
- 電気自動車 (EVS): EVのバッテリーハウジングでのPOMの使用が増加, モーター部品, 軽量のため、充電コネクタも, 耐薬品性, および寸法安定性 - 需要は今後成長すると予想されます 12% 毎年を通じて 2030
- 航空宇宙: 軽量, 高強度POM部品 (例えば。, 内部ブラケット, センサーハウジング) 航空機の燃料消費量を削減 - 厳格な排ガス規制により採用が加速
- 医療用インプラント: 生理活性POM (ハイドロキシアパタイトでコーティングされた) 骨の統合を促進します, 整形外科インプラントでの使用の拡大 (例えば。, ヒップステム, 脊髄ケージ)
12. 結論
POM (ポリオキシメチレン) 成熟した, 経済的な汎用プラスチックと高性能ポリマーの間のギャップを埋める多用途エンジニアリング熱可塑性プラスチック.
剛性の組み合わせ, 耐摩耗性, 低摩擦, 低水分ピックアップ, 優れた寸法安定性により、精密機械部品や動的コンポーネントに最適です。.
デザイン, 処理とグレードの選択は、動作環境 (温度) に合わせて行う必要があります。, 化学薬品への曝露と負荷 - 材料の長寿命と信頼性を最大限に高めるため.
FAQ
POMとナイロンの違いは何ですか (PA6/PA66)?
POM は寸法安定性が優れています (吸水性が低い <0.2% vs. PA6 8%), 低摩擦 (0.18 vs. 0.35), 優れた耐薬品性.
PA6/PA66は延性が高い (までの伸び 200%) 耐衝撃性に優れていますが、湿気で膨張します。, 精度の低下.
Homo-POM と比較してどちらを選択すべきか. 共同POM?
高強度を求めるならHomo-POMを選択してください, 堅固なアプリケーション (例えば。, ギア, ファスナー) 結晶化度と剛性が重要な場合.
衝撃を受けやすいコンポーネントにはCo-POMを選択してください (例えば。, ヒンジ, クリップ) または複雑な成形プロジェクト, 靭性と加工性が向上するため.
POMは燃料システムに使用できますか?
はい. POMは耐燃料性に優れています, オイルや多くの溶剤に使用され、燃料システムのコンポーネントに広く使用されています。. 特定の燃料混合物と温度範囲で常に検証してください.
POM の安全な連続使用温度は何度ですか?
~80 ～ 100 °C 未満での長期使用向けの設計. 適切なグレードの選択と検証により、~120 °C までのショートエクスプションが可能.
POMは水で膨潤しますか?
ごくわずか. 平衡水分摂取量が低い (〜0.2–0.3％), ナイロンに比べて湿気による寸法変化が少ない.
POM は食品と接触しても安全ですか?
多くの POM グレードは食品接触規制に準拠しています; 必要に応じて、食品グレードまたは FDA 準拠のグレードを指定します.
POM が耐えられる最高温度はどれくらいですか?
Co-POMの連続使用温度は90～110℃, 一方、Homo-POM は 80 ～ 100°C に制限されています.
120 ～ 130°C への短期間の暴露が可能, ただし、これらの温度を超える温度に長時間さらされると、熱劣化が発生します。.
