66ナイロン(PA66)とは?耐熱性や吸水性と使い方【機械設計】

66ナイロンについて、耐熱性や強度などの機械的性質や物理的性質、また、機械部品に適用する場合の注意事項についてまとめました。

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66ナイロンとは

66ナイロンはポリアミド-66(PA-66)とも呼ばれるエンジニアリングプラスチックです。

66ナイロン構造

炭素Cが6ヶづつ2対あるので6-6ナイロンと呼ばれます。

CとHの部分はポリエチレンと同じ配列で、規則的にアミド基(-CO-NH2)が入った形になっています。たくさんある樹脂の性質を覚えるのは機械屋さんには大変なので、

アミド基は結合力が高く極性がある

とだけ覚えておきましょう。これだけ覚えておけば、ナイロンの性質が芋づる式に理解できます。

結合力(分子間力)が大きい

=高強度、耐熱性に優れる

極性がある

=親水性がある⇒耐油性良し、耐酸性悪し

=吸水性がある⇒強度が低下する、伸びが増える、寸法安定性が悪い

適度に吸水することで強靭な特性となるので、機械部品に使いやすい材料だと言えます。

 

66ナイロンの強度と性質

66ナイロンの標準的な材質の、比重やヤング率、耐熱温度などの性質は下記のとおりです。

乾燥状態と吸水状態で大幅に性質が異なるため、両方の値となっています。

2.5%吸水は、23℃×50%RHでの平衡状態です。

より正確な値が必要な場合は、使用するグレードのデーターシートをご確認ください。

標準グレード

 

項目絶乾2.5%吸水
比重1.14
密度(23℃)[g/cm3]1.14
引張弾性率(ヤング率)(23℃)[GPa]31.2
引張強さ(-40℃)[MPa]115110
引張強さ(23℃)[MPa]8050
引張強さ(80℃)[MPa]4040
引張降伏ひずみ(23℃)[%]1.5~424
引張破断ひずみ(23℃)[%]25>50
曲げ強さ(-40℃)[MPa]140125
曲げ強さ(23℃)[MPa]113~11542~65
曲げ強さ(80℃)[MPa]6540
曲げ弾性率(-40℃)[GPa]4.34.1
曲げ弾性率(23℃)[GPa]2.7~2.81.1~1.4
曲げ弾性率(80℃)[GPa]0.90.5
圧縮降伏強さ(23℃)[MPa]90
摩擦係数(潤滑油無し)0.15~0.2
剪断強さ(23℃)[MPa]8075
ロックウェル硬さ(23℃)[HRR]119100
ロックウェル硬さ(80℃)[HRR]97
テーパー摩耗(mg/1000回)8
シャルピー衝撃強さ(ノッチ付、-40℃)[kJ/m2]2.5
シャルピー衝撃強さ(ノッチ付、23℃)[kJ/m2]423.5
シャルピー衝撃強さ(ノッチ無、-40℃)[kJ/m2]破断せず
シャルピー衝撃強さ(ノッチ無、23℃)[kJ/m2]破断せず
融点[℃]265
ガラス転移点[℃]50
比熱[J/g・℃]2.1
熱伝導率[W/m・℃]0.32
線膨張係数[×10-5/℃]8~10
荷重たわみ温度 (荷重1.8MPa)[℃]70
荷重たわみ温度 (荷重0.45MPa)[℃]190~220
UL長期耐熱温度(衝撃有り)[℃]105
燃焼性(UL94ランク 1/64″))V-2V-2
体積固有抵抗[Ω・m]1012~10131010~1011
耐電圧(絶縁破壊強さ)[MV/m]18
比誘電率(23℃、60%RH、50Hz)47.5
比誘電率(23℃、60%RH、1KHz)3.96.5
比誘電率(23℃、60%RH、1MHz)3.33.8
誘電正接(23℃、60%RH、50Hz)0.030.06
誘電正接(23℃、60%RH、1KHz)0.030.06
誘電正接(23℃、60%RH、1MHz)0.020.07
耐トラッキング性(CTI)[V]600
アーク抵抗(タングステン電極)[sec]130
整形収縮率[%]0.8~2.2

 

ガラス強化

強化グレード(GF30%)性質については下表のとおりです。

項目絶乾2.5%吸水
比重1.37
密度(23℃)[g/cm3]1.37
引張弾性率(ヤング率)(23℃)[GPa]108
引張強さ(-40℃)[MPa]235215
引張強さ(23℃)[MPa]190140
引張強さ(80℃)[MPa]120100
引張破断ひずみ(-40℃)[%]22.5
引張破断ひずみ(23℃)[%]2.5~33~5
引張破断ひずみ(80℃)[%]55.5
曲げ強さ(-40℃)[MPa]325315
曲げ強さ(23℃)[MPa]275~290202~215
曲げ強さ(80℃)[MPa]190135
曲げ弾性率(-40℃)[GPa]11.610.5
曲げ弾性率(23℃)[GPa]9~9.56.8
曲げ弾性率(80℃)[GPa]5.84.3
圧縮降伏強さ(-40℃)[MPa]250200
圧縮降伏強さ(23℃)[MPa]180110
圧縮降伏強さ(80℃)[MPa]11070
摩擦係数(潤滑油無し)0.15
剪断強さ(23℃)[MPa]9585
ロックウェル硬さ(23℃)[HRR]120112
テーパー摩耗(mg/1000回)0.4
シャルピー衝撃強さ(ノッチ付、-40℃)[kJ/m2]1012
シャルピー衝撃強さ(ノッチ付、23℃)[kJ/m2]1316
シャルピー衝撃強さ(ノッチ無、-40℃)[kJ/m2]6070
シャルピー衝撃強さ(ノッチ無、23℃)[kJ/m2]6575
融点[℃]265
ガラス転移点[℃]50
比熱[J/g・℃]1.8
熱伝導率[W/m・℃]0.4
線膨張係数[×10-5/℃]2~3
荷重たわみ温度 (荷重1.8MPa)[℃]250
荷重たわみ温度 (荷重0.45MPa)[℃]262~265
UL長期耐熱温度(衝撃有り)[℃]105
燃焼性(UL94ランク 1/64″))HBHB
体積固有抵抗[Ω・m]1013~10151010~1011
耐電圧(絶縁破壊強さ)[MV/m]2017
比誘電率(23℃、60%RH、50Hz)4.66.3
比誘電率(23℃、60%RH、1KHz)4.45.5
比誘電率(23℃、60%RH、1MHz)3.94
誘電正接(23℃、60%RH、50Hz)0.020.08
誘電正接(23℃、60%RH、1KHz)0.020.08
誘電正接(23℃、60%RH、1MHz)0.020.04
耐トラッキング性(CTI)[V]600
アーク抵抗(タングステン電極)[sec]114120
整形収縮率[%]0.2~0.9

 

66ナイロンの使った設計法

66ナイロンを使って機械部品を設計するときの注意事項についてご説明します。

吸水性

ナイロンはアミド基を持つため親水性が有るので、吸水率が最大10%と大きく、乾燥状態と吸湿状態では特性がまるで違います。(2.5%吸水状態は、50%RHでの平衡状態)

吸水率による特性の違い(非強化グレード)

項目絶乾2.5%吸水
吸水率[%]02.5
引張強度[MPa]8050
伸び[%]2550以上
寸法変化率[%]00.4~0.5

飽和吸水状態では、絶乾に対して強度が1/4~1/5に低下します。

吸水性はデメリットになりますが、吸水性のおかげで他の樹脂材にない柔軟性や靭性を得ている面もあります。

大気中の平衡状態では、強度のバランスの良い特性になるので、機械部品に多く使用されています。

 

寸法精度

上記の吸水性により、給水すると膨張するので寸法精度はよく有りません。

成形直後の絶乾状態で寸法検査で合格しても、1~2ヶ月後に測定したらNGということも十分有り得ます。

年間の湿度変化が、20~90%RHといった日本のような環境では、吸水率が1.5~3%程度の変化となります。

このとき、寸法は絶乾状態と比較して、0.2~0.6%程度大きくなる方向で変動し、夏と冬で在庫部品の寸法が変わり問題になることがあります。

通常の部品なら、ポリエチレン袋に入れて保管するなどの配慮をすれば、さほど問題になることはないと思います。

寸法や特性の要求がシビアな部品の場合は、アニール処理や調湿処理を行います。

この記事を書いた人
DD

機械設計の仕事をしているエンジニアのDDと申します。
技術士(機械)の資格をもっています。
このブログでは、機械技術から日常の中の科学まで、私が興味を持ったことをできるだけ解りやすく紹介しています!

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