メーカーは、耐熱性が高いため、高性能用途にニッケルやステンレス鋼などの金属を使用する傾向があります。 たとえば、ニッケル基合金は、高温、周期的な熱暴露、および高炭素含有量の環境でその強度を維持します。 金属はプラスチックよりも耐熱性が高い傾向がありますが、多くの場合、エンジニアは高性能アプリケーションに耐熱性プラスチックを使用することでメリットを得ることができます。
耐熱プラスチックは、機械的特性に悪影響を与えることなく、300°F以上の連続動作温度に耐えることができる高分子材料です。
耐熱性プラスチックは、熱硬化性プラスチックと熱可塑性プラスチックの2つのカテゴリに分類されます。 熱硬化性プラスチックは、加熱すると硬化し、硬化後に再成形できないプラスチックです。 高性能熱可塑性プラスチックは、加熱すると溶融し、冷却すると固体になり、冷却後に再溶解できるプラスチックです。 熱可塑性プラスチックの構造的完全性は、固有のガラス転移温度（Tg）やさまざまな材料の融点などの要因の影響を受けます。 150°C以上および250°C以上の短期間の構造能力を維持する高性能熱可塑性プラスチックのオプションがあります。
耐熱性に加えて、それらはまた、それらの組成に応じて、耐薬品性、耐食性、軽量、電気的および熱的耐性、および他の好ましい特性を示すことができる。 これらの異なる品質により、幅広い産業用途に適しています。
以下では、読者がニーズに適したプラスチックを判断するのに役立つ、最高の耐熱プラスチックとその特性のいくつかに焦点を当てます。 さらに、耐熱プラスチックが使用されるいくつかの典型的なアプリケーションについても概説します。
さまざまな種類の耐熱プラスチックが利用可能であり、それぞれに固有の長所と短所があり、さまざまな用途に適しています。 以下は、徹底的に研究された4つの耐熱プラスチックのリストです。
- PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）
- PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）
- PEI（ポリエーテルイミド）
- PAI（ポリアミドイミド）
PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）。
ポリテトラフルオロエチレン（通常はTeflon™のブランド名で知られています）は、摩擦係数が低く、耐薬品性が高くなっています。 また、優れた曲げ強度、電気抵抗、耐候性、熱安定性を発揮します。 テフロンガスケットは、-328°Fから500°Fの温度範囲に適しています。
強度、耐候性、高温多湿環境での電気絶縁性に優れています。
ポリテトラフルオロエチレンは、非常に高温および低温で良好に機能しますが、その機械的特性は通常、室温でのプラスチックとは異なります。 クリープ、摩耗、放射線に敏感で、煙は有毒である可能性があります。 さらに、PTFEの処理コストが非常に高いことは注目に値します。
PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）
PEEKは、半結晶構造の高性能エンジニアリング熱可塑性プラスチックです。 耐薬品性、耐摩耗性、耐疲労性、耐クリープ性、耐熱性の特性を備えています。 この材料は非常に丈夫で過酷な環境に耐えることができるため、過酷な環境条件下でも強度と適応性を維持できるため、メーカーは多くの用途で金属代替品として使用しています。 PEEKは、融点が371°Cを超え、310°Cまでの温度に短期間耐えることができます。 さらに重要なことに、高性能ポリマーの中で最も高い引張強度と曲げ強度を備えています。
PEEKの欠点には、硫酸、硝酸、塩素酸、ハロゲン、ナトリウムに対する感受性、および紫外線に対する耐性が低いことが含まれます。 また、高価であるため、要求の厳しいアプリケーションでのみ使用できます。
PEI（ポリエーテルイミド）
PEI（通常はブランド名としてUltem®のみ）は、市場に出回っている数少ないアモルファス熱可塑性プラスチックの1つです。 強力で、耐薬品性、難燃性があり、高性能熱可塑性プラスチックの中で最高の絶縁耐力を備えています。 この材料は、219°Cの非常に高い融点と170°Cの最大連続動作温度を持っています。
ULTEMは、商業航空宇宙産業で使用される数少ない樹脂の1つであり、耐クリープ性の点で他の熱可塑性プラスチックよりも優れており、さまざまな燃料や冷却剤の存在下でも良好に維持されます。 ただし、極性塩素系溶剤の存在下ではクラックが発生する傾向があります。
PAI（ポリアミドイミド）
PAIは、高温耐性、高い熱安定性、優れた化学的耐性、および275°Cまでの高温耐摩耗性を備えたもう1つの高性能熱可塑性プラスチックです。 PAIは、高い引張強度と圧縮強度も示します。 ポリアミドイミドは、射出成形および圧縮成形技術によって処理できます。 PAIは、圧縮、衝撃、クリープに対する耐性が高いため、優れた寸法安定性も備えています。
耐熱プラスチック用途
耐熱プラスチックにはさまざまな形態があり、これらのさまざまな材料形態は、さまざまな産業で使用される部品や製品の製造に使用されます。 例えば：
- 航空宇宙、自動車、ガラス産業の耐熱および耐衝撃部品に使用されます。
- 電気および半導体産業の耐熱性、耐放射線性、高絶縁性または特定の導電性コンポーネントに使用されます。
- 医療機器業界の滅菌および抗加水分解コンポーネントに使用されます。
- 原子力およびX線技術産業で使用される放射線防護および対レーダーコンポーネント。
- 化学工業のさまざまなコンポーネントで使用されます。
耐熱プラスチックは多くの産業で重要な役割を果たしています。 それらの熱安定性は他の有利な特性と組み合わされて、無数の用途における金属の適切な代替品になります。 さらに、それらの組成によっては、それらはより良い材料の選択かもしれません。 たとえば、場合によっては、金属部品をプラスチック部品に置き換えることで、コンポーネントの重量を減らし、コンポーネントの寿命を延ばし、コンポーネントのパフォーマンスを向上させることができます。