ナイロンは日常生活に浸透している。1935年、デュポン社のウォレス・カロザースによって、絹の代わりに女性用ストッキングを作るために初めて作られた。しかし、第二次世界大戦中に一気に普及し、人々はさまざまな用途にナイロンを使い始めた。ナイロンは当初、パラシュート、トラックのタイヤ、テント、燃料タンクなどに使われていた。今日では、世界で生産される合成繊維の中で最も広く使用されている。
ナイロンはポリアミド（PA）グループに属する。この製品の強度と弾力性は、アミド結合に由来する。一般的なポリアミドには、ケブラー、ノーメックス、ペバックスなどがある。中でもケブラーは特に頑丈な素材である。そのため、防弾チョッキの製造に広く採用されている。ノーメックスは消防服に使われる耐熱素材である。ナイロン(PA)は、現在では衣類や織物以外にも様々な製品に使用されている。こちらへ PA6 GF30 のページでPA6素材の詳細をご覧ください。
ナイロン6(Pa6)、ナイロン66(Pa66)、ナイロン12(Pa12)はなぜ互換性がないのですか？
用途によって使用されるナイロンは異なる。ナイロンのグレードを間違えると、いくつかの問題が生じます。以下がその例です：
- 使用温度での性能不足： ナイロン6は、融点と耐熱性が異なる。 ナイロン66 とナイロン12。これらの違いは、実際の使用条件下で試験した場合、各素材の耐熱性が大きく異なることを意味します。熱安定性が十分でないナイロングレードを使用すると、破損や汚染が発生しやすくなり、アプリケーションの品質に影響を与えます。
- 早すぎる摩耗： 選ばれるナイロンは、操作の初期段階での故障を避けるため、十分な強度と柔軟性を備えていなければならない。誤ったナイロン・グレードを使用すると、コンポーネントに不具合が生じ、エンド・ユーザーの生命を脅かすことになる。そのうえ、故障によっては予定外のメンテナンス工程が必要となり、生産にかかるコストと時間の無駄が増える。
- 不必要な出費： 適切な用途には適切なグレードを選ぶべきである。例えば、低価格のナイロン材料で対応できるのに、高価格のナイロン材料を選ぶと、プロジェクト費用が高騰しやすくなります。ナイロン6、ナイロン66およびナイロン12に明瞭で独特な利点および限界があるので。従って、特定の特徴を理解することはこれらの材料のどれがあなたのプロジェクトのために適しているか定めるのを助けることができる。それはrefabrication、修理および取り替えの1000sを救うことができる。
したがって、設計者や加工者は、製品の用途で最良の結果を得るために、各ナイロン・グレードのさまざまな特性や性能を理解し、比較しなければならない。
各種ナイリン・グレード
プラスチック製の自動車エンジン部品は、発想の意味ではナイロンに少し似ている。ナイロンとして知られるポリアミドにはいくつかの種類がある。これらには次のようなものがある：
- ナイロン6
- ナイロン6/6（ナイロン66またはナイロン6,6）
- ナイロン6/9
- ナイロン 6/10
- ナイロン6/12
- ナイロン4/6
- ナイロン11
- ナイロン 12/12
この命名システムは、各構造の基材に含まれる炭素原子に関連している。例えば、ナイロン6はカプロラクタムに由来し、鎖中に6個の炭素原子を含む。ナイロン6/6は、炭素原子6個のヘキサメチレンジアミンと同じく6個のアジピン酸に由来する。
しかし、特性は様々である。例えば、鋼ほど劇的ではありませんが、構造の違いや添加剤が性能に大きく影響することがあります。ナイロン11には、ひとつのサプライヤーが提供するものだけでも90種類近くあります。
エンジニアリングプラスチックスのナイロン
ナイロン素材は、高強度、高剛性、高衝撃強度または靭性を持つことが評価されている。これらの特徴から、エンジニアリング・プラスチックの材料として好まれている。最も身近なものとしては、ギア、グリル、ドアハンドル、二輪車のホイール、ベアリング、スプロケットなどがある。また、電動工具のハウジング、端子台、スライドローラーなどにも採用されている。
しかし、素材が不利になることもある。ナイロンは水分を吸収し、その結果、特性と生地の寸法が変化してしまうからだ。ナイロンをガラスで補強すると、この問題は軽減され、丈夫で衝撃に強い素材となる。こちらへ ナイロン射出成形 のページで、このプラスチック素材についてもっと知ってほしい。
耐熱ナイロンは、金属、セラミック、その他のポリマーの代替品として、徐々にその用途が広がっている。自動車エンジンや石油・ガス産業などに応用されている。ナイロン6およびナイロン6/6は、比較的安価で耐摩耗性が高いため、一般的に選ばれている。このページのトップへ ナイロンは安全か のページで、ナイロン素材について詳しく知ることができる。
ナイロン6/6特性
化学式[NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-]n
オリジナルのナイロン6/6は通常、最も安価だ。そのため、かなり人気がある。ナイロン6/6は、物資供給に関する歴史的な理由からドイツでよく使用されている。ナイロン6/6によい高温および湿気抵抗があり、すべての温度および湿気のレベルでかなり強い。それはまたガソリンおよびオイルへの摩耗抵抗、および低い透磁率を提供する。
さらに、ナイロン6/6はネガティブな結果をもたらす。水分を急速に吸収するため、ポリマーが乾燥していると衝撃強度と延性が低下する。また、紫外線や酸化劣化を受けやすい。しかし、ナイロン6/6は、ナイロン6/10、6/12、11、12などのタイプに比べ、弱酸に対する耐性が低い。その上、ナイロン6/6は難燃性の進歩のために電気部品でまだ広く使用されている。それはまたダイカストで形造られた手用具の金属を取り替えます。
ナイロン6の特性
化学式[NH-(CH2)5-CO-]n
ナイロン6にはいくつかの特性がある。これらの巨大な特徴は、市場の他のナイロングレードや類似製品とは別にそれを設定します。ナイロン6には、非常に高い引張強さを伴う非常に優れた弾性があります。それはアルカリか酸と反応しないのでそれをより貴重にさせる。
さらに、ナイロン6はさまざまな種類の摩耗に対しても十分な保護力を発揮する。融点は220℃。ガラス転移温度は48℃に調整できる。ナイロン6のフィラメントにガラスのそれと比較することができる特徴のない表面がある。2.4%までの水を膨潤し、吸収する能力によるこの材料のもう一つの顕著な特性。これらの特性により、ナイロン6は自動車、航空宇宙、化粧品、消費者製品に有用です。
ナイロン6の用途
ナイロン6は、高い強度、衝撃強度、耐摩耗性が要求される用途に広く使用されています。その汎用性により、以下のような用途に適している：
- ストランド繊維
- クリーニング歯ブラシの毛
- 叩く：ギターの弦とピック
- メカニズムギア
- ロックパネルラッチ
- シールド：回路絶縁
- シェル電動工具ハウジング
- 挿入物医療用インプラント
- カバーリングフィルム、ラップ、包装
ナイロン6の利点
いくつかの利点があるため、ナイロン6は特定の用途で優れた選択肢となる：
- 非常に高い剛性と耐摩耗性を備えている。
- ナイロン6は射出成形に適している。
- この素材は、衝撃強度が要求される用途で最高の性能を発揮する。
- 変形しても元の形に戻る柔軟性がある。
- ナイロン6は染色性に優れ、その色を保持する能力がある。
ナイロン6の欠点
その利点にもかかわらず、ナイロン6にはいくつかの欠点がある：
- 融点は220℃と他の素材に比べて低い。
- 吸湿性があるため、空気や周囲の大気中の水分を吸収する傾向がある。
- 高温と光は強度と構造を低下させるため、このような条件下での使用には適さない。
- ナイロン6は紫外線に弱いため、日光にさらされると色や強度が劣化することが知られている。
ナイロン6とナイロン6/6の比較
化学的には、ナイロン6/6の方が塩化カルシウムに対する耐性が高く、耐候性にも優れている。また、ナイロン6よりもHDTが高い。しかし、いずれのナイロンも15%エタノールガソリンに触れると劣化の影響を受けることが証明されている。
ナイロン素材の選択には、UL Prospectorのような素材選択ツールがあり、用途に応じた特性を満たすことができます。また、アセタールや熱可塑性ポリエステルなど、関連する他の選択肢も考慮に入れて選択する必要があります。
ナイロン12（PA12）：ユニークな構造を持つ強力なパフォーマー
[NH-(CH2)11-CO-]n
ナイロン12（PA12）は、SLSおよびMulti Jet Fusion印刷プロセスで使用される最も一般的な材料である。これは脂肪族ポリアミドで、ポリマー骨格の炭素数がちょうど12個の脂肪族炭素骨格を持つ開放構造をしています。PA 12は、下表の仕様に従い、高い耐薬品性、耐塩性、耐油性を有する。融点は約356°F（180℃）と低いが、それでも非常に有用な材料である。
PA 11と同様、吸湿性が低いため、さまざまな気候で安定する。PA12には黒色と白色のグレードがあり、ガラスや鉱物の充填材を加えることで機械的特性と熱的特性が向上する。印刷用筐体、備品、カテーテル、自動車用燃料システムなどに広く使用されている。
また、PA12は生体適合性があり、医療用部品にも適している。医療用途以外にも、化粧品の包装、電気接続、その他多くの工業製品に使用されている。
ナイロン6/6対ナイロン6対ナイロン12の表：
| プロパティ | ナイロン6 | ナイロン66 | ナイロン12 |
| 炭化水素に対する耐性 | 中程度 | スーペリア | 素晴らしい |
| 金型の収縮 | 収縮率の低下 | より高い収縮率 | 最小限の収縮 |
| 耐衝撃性 | スーペリア | 中程度 | 高い |
| 着色のしやすさ | 光沢のある色 | 人目を引かない | 中程度 |
| 吸水速度 | 高い | 中程度 | 低い |
| リサイクル可能性 | スーペリア | 中程度 | 高い |
| 分子モビリティ | 高い | より低い | 中程度 |
| 弾性回復 | スーペリア | 中程度 | 高い |
| 染料親和性 | スーペリア | 中程度 | 高い |
| 結晶性 | もっと見る | より少ない | より少ない |
| 熱偏向温度 | 180°C - 220°C | 250°C - 265°C | ~ 180°C |
| 融点 | 215°C - 220°C | 250°C - 265°C | 175°C - 180°C |
| 耐薬品性 | 中程度 | スーペリア | 素晴らしい |
| 剛性 | 中程度 | スーペリア | フレキシブル |
| 堅牢度 | スーペリア | 中程度 | 高い |
| 耐熱温度 | 高い | スーペリア | 中程度 |
| 洗浄能力 | 中程度 | スーペリア | 素晴らしい |
| 弾性係数 | スーペリア | 中程度 | 高い |
| 内部構造 | よりコンパクトに | よりコンパクトに | よりコンパクトに |
| 重合形成 | オープンリング（カプロラクタム） | 縮合物（ヘキサメチレンジアミン＋アジピン酸） | 縮合物（ラウロラクタム） |
| 水分保持 | 4% - 4.5% | 4% - 4.5% | ~ 0.4% |
| モノマー要件 | 1（カプロラクタム） | 2（ヘキサメチレンジアミン＋アジピン酸） | 1（ラウロラクタム） |
| 密度 | 1.2 g/ml | 1.15 g/ml | 1.01 g/ml |
| 重合度 | ~200 | 60 - 80 | ~100 |
ナイロンと耐紫外線性
ナイロンは紫外線（UV）にも非常に弱い。ナイロンを吊り下げると、時間とともに劣化する構造が露呈する。ナイロン配合物に安定剤を使用すると、紫外線劣化に耐える能力が高まる。特に、ナイロン6/6はこのような光線に弱く、ナイロン6は適切な添加剤で補強しなければ潜在的な劣化の恐れがある。
紫外線はナイロンポリマーを形成する化学結合の一部の電子を励起する。この相互作用はπ電子を標的とし、二重結合や芳香族系を切断する。例えば、ナイロン6はアミド結合の紫外線耐性が高いため、劣化しやすいことが知られている。例えば、π電子を持たないポリエチレン系ポリマーは、他のポリマーに比べて紫外線に強い。
ナイロン素材に限らず、すべての素材は紫外線にさらされることで劣化する。とはいえ、安定剤が組み込まれると、ナイロンは屋外での使用を特徴とする用途でかなりうまくいく。例えば、ナイロン6/6から製造されたミニ・スナップ・リベットは、屋外での使用に適している。これらのリベットはUL94 V-2の難燃性で、多様な環境での難燃性と機能性を備えている。
ナイロン製品は通常日光にさらされるため、その性能を最適化するためにUV安定剤が使用される。これらの添加剤は、ナイロン部品に有害な紫外線を吸収または反射するのを助け、ナイロン部品の耐用年数を延ばす。したがって、これらの安定剤の選択は、最高の性能を発揮すると同時に、機械的特性に影響を与えない方法で行われる。
まとめると、ナイロンは本質的に紫外線の影響を受けやすいが、安定剤による改善は可能である。紫外線がナイロンに与える影響について知っておけば、屋外環境にさらされる用途で間違った材料を選ぶことを避けることができます。時には、強度を増すために、ナイロン材料にガラス繊維を加えて固定し、ナイロン成形部品を作ることがあります。 ガラス繊維入りナイロン射出成形 の部品だ。
ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12の性能分析
ナイロン6は非常に高い湿潤強度を持つ。それは高い衝撃強度および屈曲疲労を有する。ナイロン6はナイロン66に比べて加工温度が低い。さらに、その非晶質な性質は、金型の収縮が結晶性のものに比べて少ないことも意味する。しかし、特定の用途向けに完全に透明なグレードのナイロン6を得ることも可能である。しかし、このナイロンは膨潤や吸湿率が高く、寸法が不安定になる。これらの課題のいくつかは、ポリマーを低密度ポリエチレンとアロイ化することによって克服することができる。ナイロン6の用途としては、スタジアムのシートやメリヤスなどがある。その他の用途としては、ラジエーターグリルや工業用糸などがある。さらに、歯ブラシ用繊維や機械用ガードもナイロン6を使用して製造されている。
ナイロンの中でも、ナイロン66は最も一般的に使用されていると言われている。幅広い温度範囲で高い強度を持つ。このタイプは高い摩耗抵抗および低い透磁率を示す。この材料は鉱油および冷却剤に大いに抵抗力がある。飽和塩化カルシウムに対する耐薬品性も優れている。さらに、それはまたこのナイロンでよい風化の特徴を示す。最も頻繁に、ナイロン66はダイカストで形造られた用具ボディおよびフレームの金属と競う。このナイロンはぬれた状態で使用されてもまた大丈夫である。しかし、衝撃強度は低く、延性も低い。用途としては、摩擦ベアリング、タイヤコード、自動車用エアバッグなどがある。
ナイロン12には、他の素材とは異なる利点がある。この用途では耐薬品性に優れ、素材の寿命が延びる。吸湿率も比較的低く、寸法安定性に優れている。ナイロン12は、3Dプリンティングや自動車部品に使用されています。さらに、このナイロンはフレキシブル・チューブや医療部品にも使用されている。こうした理由から、ナイロン12は多くの産業で使用される万能材料となっている。しかし、ナイロン12には、必要な用途に応じてナイロン6やナイロン66とは異なる利点がある。
ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12の用途比較
本稿では、ナイロン6とナイロン66という2種類のナイロンの用途に焦点を当てる。これらのナイロンの特性は、いくつかの産業における用途に大きな影響を与える。
ナイロン6は融点が低く、加工性に優れている。このため、軽量繊維やその他の工業部品の製造に適している。ナイロン射出成形で製造されるナイロン6は広く使用されている。自動車の内装トリム、家電部品、スポーツ用品など、さまざまな部品の成形に適している。
ナイロン6は伸縮性に富み、耐摩耗性にも優れている。これらの特性により、靴下やスポーツウェアなどの繊維製品に適している。
一方、ナイロン66は融点が高く、機械的特性が向上している点が評価されている。このため、強い温度特性と機械的特性が必要とされるシステムでの使用に適しています。
ナイロン射出成形工程では、ナイロン66は耐摩耗性製品の製造に好まれる。用途としては、エンジニアリング・プラスチック、自動車エンジン部品、電子機器などがある。
さらに、ナイロン66の高温安定性は、自動車や航空宇宙産業での用途に適している。これは、そのような条件下での強度が、高い基準を満たすための用途でさらに価値を高めることを意味する。
ナイロン12は、これらの材料を以下のような特性で補うものである。耐薬品性で知られるナイロン12は、燃料タンク、医療用途などの自律的用途に応用されている。もうひとつの利点は、異なる気候のもとでも寸法安定性を維持できることで、これはさまざまな分野で役立つだろう。
したがって、どのタイプのナイロンにも、市場のさまざまなニーズに適応する独自の利点がある。使用するナイロンの種類は、意図する用途とその素材が使用される条件によって異なります。
その他の一般的なナイロン・グレード
さまざまなグレードのナイロンが生産され、それぞれが特定の目的に使用される。ナイロン610とナイロン612は吸湿性が非常に低いため、電気絶縁に使用される。ナイロン610とナイロン612は吸湿性が非常に低く、電気絶縁用として使用されています。ナイロン610は吸湿性が低く、ガラス転移温度も比較的低いため、デリケートな用途に適しています。
しかし、その柔軟な特性により、ナイロン612は徐々にナイロン610に取って代わりつつある。この変化は、ナイロン612の価格がナイロン6やナイロン66に比べて低いことが主な要因である。耐熱性に優れるため需要が増え、ほとんどの産業で広く使われている。
ナイロン612の特性は、ナイロン6やナイロン66より若干劣ることが知られている。それは適用性を高める湿気のある環境でクリープに抵抗する改善された能力を示す。
ナイロン11とナイロン12の2種類があり、後者は非強化ナイロンの中で最も吸湿率が低い。これらのナイロンはナイロン6、66、610、612に比べて寸法安定性が向上し、衝撃強さ、曲げ強さも高い。しかし、冷間加工品と比較すると高価で、強度も弱く、最高使用温度も低い。
一般に、ナイロン11とナイロン12は、特に耐候性において優れた性能を持つため、ナイロン・ファミリーの他のメンバーよりもいくつかの利点がある。しかし、より優れた性能を求めて開発された新しい高耐久性超タフナイロンに脅かされている。
もうひとつはナイロン1212で、ナイロン6やナイロン66よりも優れており、ナイロン11やナイロン12よりも経済的である。バランスのとれた性能とリーズナブルな価格から多くの分野で使用されています。
高温では、ナイロン46は高い衝撃強度と適度なクリープ率を有する。さらに、ナイロン66よりも弾性率が高く、疲労強度も優れています。しかし、ナイロン6Tやナイロン11に比べ加工窓が小さく、加工環境によっては使用性に影響を与える場合がある。
したがって、これらのナイロン・グレードは、産業界におけるさまざまな用途に適する独自の特性を持っている。各素材の分析から、長所、短所、機会、脅威が素材の配合と応用の結果であることがわかる。
結論
ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12の用途は、必要とする特定の用途によって異なる。ナイロン6は柔軟性と耐衝撃性に優れ、軽荷重部品に適している。ナイロン66は強度と熱安定性に優れ、ナイロン6は応力用途に適している。ナイロン12は吸湿性が低く、耐候性に優れているため、現在屋外用途で使用されているが、やや高価である。
それぞれの特性を理解する ナイロン グレードは、必要な性能とコストを提供する適切な材料を選択するのに役立ちます。その結果、用途においてより長持ちし、より効率的な結果をもたらします。