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プラスチックと金属の交換

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金属をプラスチックに置き換えることの概要

なぜ設計者は金属部品をエンジニアリングプラスチックと交換し続けるのか
機械技術者や設計者は、既存の金属部品をエンジニアリングプラスチック製の部品に交換することが増えています。よくある誤解は、この傾向は純粋に部品当たりの初期コストの削減に基づいているということですが、現実はまったく異なります。エンジニアリングプラスチックは多くの場合、金属よりも高価ですが、性能の向上、部品の長寿命化、およびダウンタイムの短縮などの利点があります。この長期的な「総所有コスト（TCO）」アプローチは、エンジニアリングプラスチックソリューションの強力な市場を牽引しています。

エンジニアリングプラスチックの使用が増加する傾向を後押ししている製品の機能と利点のいくつかを紹介します。

耐摩耗性
摩耗が激しい用途では、多くのプラスチック材料が真鍮および他の金属軸受材料より性能が優れています。ナイロン、UHMW、PTFE、Acetal、Turcite®などのプラスチックは、天然潤滑性を提供して耐摩耗性を高め、ベアリング、ローラー、ギア、シールの部品寿命を延ばします。

軽量
金属部品を交換する場合、プラスチックは通常、部品重量を30％から50％削減します。これは、輸送、直線運動、およびマテリアルハンドリングなどの用途に使用すると、大幅な省エネにつながる可能性があります。

温度抵抗
機械的特性の損失を最小限に抑えながら、極端に高いおよび極端に低い低温温度範囲の両方に耐えるプラスチック、セラミック、および複合材料が開発されてきた。Ｃｅｌａｚｏｌｅ（登録商標）ＰＢＩなどの材料は、最大７５０°Ｆで連続的に動作することができ、Ｋｅｌ－Ｆ（登録商標）ＰＣＴＦＥなどの材料は－４００°Ｆで動作することができる。

耐衝撃性と衝撃吸収
多くのプラスチックや複合材料は優れた耐衝撃性を提供します。ポリカーボネートなどの材料は、耐衝撃グレージングおよびシールドに使用されます。ナイロン、UHMW、ポリウレタンは衝撃を吸収し、応力点を隔離して周囲の部品を保護します。

絶縁特性
多くのプラスチックは優れた断熱特性を持ち、熱を減らし、製品の信頼性を高めます。 G-10 / FR-4、GPO-3、LE Phenolicなどのラミネートは、熱および感電から絶縁するために電気および輸送業界で広く使用されています。 PTFEやMeldin®などの熱可塑性樹脂は、高温断熱用途に適しています。

耐食性
金属は本質的に湿気、酸、および有機溶剤からの腐食を受けやすい。多くのプラスチックは、これらの問題に対処するために特別に設計されました。 PVC、CPVC、ポリプロピレン、PTFEなどの材料は、経済的な価格で優れた耐食性を提供します。

医療承認
多くのプラスチックは心臓ポンプ弁から内視鏡器具までの範囲の医療用途での使用が承認されている。製品はFDA、USPクラスVI、およびISO 10993規格を満たしています。そのような材料には、Radel（登録商標）、PEEK、Ultem（登録商標）、およびポリカーボネートが含まれる。

ファイアセーフ
火炎および煙の安全性に関する一般的な航空機、輸送、半導体、およびULの定格を満たすために、何十ものプラスチック材料が開発されています。指定はFAR、FTA、FRA、ASTM、ULおよびFMを含んでいます。半導体業界では、FM-4910仕様に適合する材料によって、費用のかかる防火システムの必要性が減少または排除されたため、装置全体のコストが削減されました。場合によっては、これらの材料を使用することで、高責任のアプリケーションでの保険料がさらに削減されます。一般的な難燃性および難燃性材料には、Kydex®、Boltaron®、Halar®、CP7-D、FRPP、Corzan®CPVC、およびKynar®740 PVDFがあります。

高純度
プラスチックは長い間、高純度の流体およびガス処理用途の製造に使用される重要な製品です。多くのプラスチックは、重要な高純度システムにおけるガス放出、浸出、および他の汚染の懸念を排除しました。これらの製品には、PTFE、PFA、FEP、Halar®およびKynar®PVDFが含まれます。

静的制御
いくつかのプラスチックおよび複合材料は、電荷の蓄積を防ぐために帯電防止性を持っています。製品は高抵抗材料10 ¹⁰ ^12〜10に、10 ¹⁰ 10 ⁶ 10 ⁶に導電性材料から10 ²の範囲、及び静電気消散。