概要
| 材料名 | ポリブチレンテレフタレート |
|---|---|
| 略記号 | PBT |
| 英語名 | Polybutylene Terephthalate |
| 分類 | 熱可塑性ポリエステル、結晶性エンプラ |
| 構造・主成分 | テレフタル酸又はDMTと1,4-ブチレングリコールの重縮合体 |
| 主な用途 | コネクタ、スイッチ、リレーケース、車載電装、ランプリフレクター |
ポリブチレンテレフタレートは、テレフタル酸又はDMTと1,4-ブチレングリコールの重縮合体である。結晶化が速く、成形性、電気特性、耐薬品性、寸法安定性が良い。
材料選定では、高温水・強アルカリ・加水分解に注意。用途、温度、荷重、薬品、成形方法に応じてグレードを選定する必要がある。
特徴
- 結晶化が速く、成形性、電気特性、耐薬品性、寸法安定性が良い
- 高温水・強アルカリ・加水分解に注意
- グレード、充填材、共重合成分、硬化条件により物性が大きく変化する。
- 実使用では温度、湿度、応力、薬品接触時間を含めて評価する必要がある。
長所
- 結晶化が速く、成形性、電気特性、耐薬品性、寸法安定性が良い
- 用途に応じたグレード展開がある。
- 金属、ガラス、汎用樹脂の代替材料として使える場合がある。
短所
- 高温水・強アルカリ・加水分解に注意
- 高温、応力、薬品、吸水、添加剤の影響で性能が変化する。
- 量産前にはメーカー物性表と実使用条件での確認が必要である。
成形加工
ポリブチレンテレフタレートの加工性は種類とグレードにより異なる。熱可塑性樹脂では射出成形・押出成形が中心となり、熱硬化性樹脂では注型、圧縮、積層、硬化成形が中心となる。
プラスチック、ポリマー
| 加工方法 | 適性 | 主な製品例 |
|---|---|---|
| 射出成形 | ○ | グレードにより成形部品、電気電子部品、機械部品に使用する |
| 押出成形 | ○ | シート、フィルム、チューブ、板材に使用する |
| 圧縮・注型・硬化成形 | △〜◎ | 熱硬化性樹脂や高粘度材料では主要加工法となる |
| 切削加工 | ○ | 丸棒、板材、試作部品、治具に使用する |
構造式
−O−(CH2)4−O−CO−C6H4−CO−。構造中の官能基、結晶性、架橋密度、芳香族骨格、充填材の有無により、耐熱性、耐薬品性、機械的性質、成形性が変化する。
種類
標準グレード
| 名称 | 標準ポリブチレンテレフタレート |
|---|---|
| 構成 | テレフタル酸又はDMTと1,4-ブチレングリコールの重縮合体 |
| 特徴 | 結晶化が速く、成形性、電気特性、耐薬品性、寸法安定性が良い |
| 主な用途 | コネクタ、スイッチ、リレーケース、車載電装、ランプリフレクター |
特徴
- 標準的な物性バランスを持つ。
- 汎用的な成形・加工用途に使いやすい。
強化・改質グレード
| 名称 | 強化・改質ポリブチレンテレフタレート |
|---|---|
| 構成 | ガラス繊維、炭素繊維、難燃剤、耐候剤、潤滑剤、共重合成分などで改質したグレード |
| 特徴 | 剛性、耐熱性、耐候性、難燃性、摺動性、寸法安定性などを改善する |
| 主な用途 | 電気電子部品、自動車部品、機械部品、構造部品、機能部材 |
特徴
- 標準グレードより特定性能を高めた材料である。
- 充填材により比重、成形収縮、異方性、耐薬品性が変化する。
代表的な物性値又は機械的性質
| 項目 | 単位 | 標準PBT | GF15% 強化PBT | GF30% 強化PBT | 難燃PBT |
|---|---|---|---|---|---|
| 比重 | なし | 1.30〜1.32 | 1.42〜1.50 | 1.52〜1.65 | 1.40〜1.65 |
| 引張強さ | MPa | 45〜65 | 80〜120 | 110〜160 | 80〜140 |
| 引張伸び | % | 50〜200 | 2〜5 | 1.5〜4 | 1.5〜5 |
| 曲げ強さ | MPa | 70〜100 | 120〜180 | 160〜230 | 120〜220 |
| 曲げ弾性率 | GPa | 2.0〜2.8 | 4.0〜7.0 | 7.0〜11.0 | 5.0〜10.0 |
| アイゾット衝撃強さ ノッチ付き | kJ/m2 | 3〜6 | 5〜8 | 6〜10 | 4〜9 |
| ロックウェル硬さ | なし | M80〜M95 | M90〜M105 | M95〜M110 | M90〜M110 |
| 荷重たわみ温度 1.8MPa | ℃ | 55〜75 | 180〜210 | 200〜225 | 180〜220 |
| 融点 | ℃ | 220〜225 | 220〜225 | 220〜225 | 220〜225 |
| ガラス転移温度 | ℃ | 40〜60 | 40〜60 | 40〜60 | 40〜60 |
| 連続使用温度 | ℃ | 100〜120 | 120〜140 | 130〜150 | 120〜150 |
| 線膨張係数 | ×10-5/K | 7〜12 | 3〜6 | 2〜4 | 2〜5 |
| 成形収縮率 | % | 1.5〜2.5 | 0.5〜1.2 | 0.2〜0.8 | 0.2〜1.0 |
| 吸水率 | % | 0.05〜0.2 | 0.05〜0.15 | 0.03〜0.12 | 0.03〜0.15 |
| 体積固有抵抗 | Ω・cm | 1014〜1016 | 1013〜1016 | 1013〜1015 | 1012〜1015 |
| 絶縁破壊強さ | kV/mm | 15〜25 | 12〜22 | 10〜20 | 10〜20 |
| 比誘電率 | なし | 3.0〜3.4 | 3.2〜3.8 | 3.5〜4.2 | 3.5〜4.5 |
| 難燃性 | UL94 | HB〜V-2 | HB〜V-0 | V-2〜V-0 | V-0相当 |
| 耐薬品性 | なし | ○〜◎ | ○〜◎ | ○〜◎ | ○〜◎ |
| 耐候性 | なし | △〜○ | △〜○ | △〜○ | △〜○ |
| 透明性 | なし | 不透明 | 不透明 | 不透明 | 不透明 |
耐薬品性
油、燃料、弱酸に比較的良好。強アルカリと高温高湿で劣化。
| 薬品・溶剤 | 耐性 | 備考 |
|---|---|---|
| 水 | ○ | 多くは常温で比較的安定であるが、吸水・加水分解型材料では注意する |
| 酸 | △〜○ | 強酸では劣化する材料がある |
| アルカリ | △〜○ | ポリエステル、PC、熱硬化性樹脂では高温・高濃度に注意する |
| アルコール | ○〜△ | 応力クラックや膨潤は材料により異なる |
| ケトン | △〜× | 非晶性樹脂や塗料系樹脂では膨潤・溶解に注意する |
| 芳香族溶剤 | △〜× | 膨潤、白化、クラックの可能性がある |
| 油・燃料 | ○〜△ | ポリアミド、POM、PBT、PPS、PEEKなどは比較的良好な場合が多い |
更に詳しくはプラスチックの耐薬品性一覧表を参照。
SP値（溶解度パラメータ）
ポリブチレンテレフタレートのSP値はグレード、結晶化度、架橋密度、充填材により変動する。溶解性はSP値だけでなく、温度、応力、薬品濃度、接触時間で判断する必要がある。
| 材料 | SP値（δ） | 特徴 |
|---|---|---|
| ポリブチレンテレフタレート（PBT） | 約21.5〜23.5 MPa1/2 | 結晶性ポリエステル樹脂であり、耐熱性、電気特性、寸法安定性に優れる |
| GF強化PBT | 約21〜23 MPa1/2 | ガラス繊維強化により剛性、耐熱性、寸法安定性が向上する |
溶解性の目安
| Δδ | 挙動 |
|---|---|
| 0〜2 | 溶解しやすい |
| 2〜5 | 膨潤・軟化 |
| 5以上 | 溶解しにくい |
SP値から見る耐溶剤性
| 溶媒・薬品 | SP値（δ） MPa1/2 | 耐性 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 水 | 47.9 | ◎ | 常温では安定である。吸水率は比較的低い |
| 熱水 | 47.9 | ○〜△ | 長期高温では加水分解に注意が必要である |
| エタノール | 26.0 | ◎ | 一般的に安定である |
| IPA | 23.5 | ◎ | PBTのSP値に近いが結晶性のため比較的安定である |
| メタノール | 29.7 | ○〜◎ | 短時間では安定である |
| アセトン | 19.9 | ○ | 短時間では比較的安定だが応力下では注意が必要である |
| MEK | 19.0 | △〜○ | 応力割れや膨潤に注意が必要である |
| 酢酸エチル | 18.6 | △ | 長時間接触では膨潤やクラックの可能性がある |
| THF | 18.5 | △〜× | 膨潤や応力割れに注意が必要である |
| クロロホルム | 19.0 | × | 溶解または大きな膨潤の可能性がある |
| ジクロロメタン | 20.2 | × | 塩素系溶剤であり強い影響を受ける |
| トルエン | 18.2 | △〜○ | 短時間では比較的安定だが長期では注意が必要である |
| キシレン | 18.0 | △〜○ | 高温や応力下では注意が必要である |
| ヘキサン | 14.9 | ◎ | 脂肪族炭化水素には比較的安定である |
| ガソリン | 15〜18程度 | ○〜◎ | 一般的な燃料用途で使用実績がある |
| 鉱物油 | 15〜17程度 | ◎ | 耐油性は比較的良好である |
| フェノール | 24〜25 | × | 高極性芳香族化合物であり影響が大きい |
| 濃硫酸 | 高極性 | × | エステル結合が分解される |
| 希酸 | – | ○〜◎ | 常温低濃度では比較的安定である |
| 強アルカリ | – | × | エステル結合が加水分解される |
| 次亜塩素酸ナトリウム | – | △〜× | 酸化劣化や加水分解に注意が必要である |
| 過酸化水素 | – | △ | 高濃度では酸化劣化に注意する |
◎：非常に良好 ○：概ね良好 △：注意が必要 ×：不適
実務上の注意
- SP値は溶解・膨潤予測の一次判断であり、耐久性そのものではない。
- 成形残留応力がある場合は、短時間の薬品接触でもクラックが発生する場合がある。
- 最終判断は実使用条件での浸漬試験、応力負荷試験、温度サイクル試験で行う。
製法
テレフタル酸又はDMTと1,4-BGを重縮合する。
詳細な利用用途
代表用途
- コネクタ
- スイッチ
- リレーケース
- 車載電装
- ランプリフレクター
工業用途
- 電気電子部品
- 自動車部品
- 機械部品
- 耐熱・耐薬品部材
- フィルム、シート、塗料、接着、複合材用途
関連材料との比較
代表的なメーカー
| メーカー | 代表的な製品・商品名 | 備考 |
|---|---|---|
| ポリプラスチックス ジュラネックス | 代表グレード又は関連製品 | 詳細はメーカー技術資料で確認する |
| 三菱エンプラ ノバデュラン | 代表グレード又は関連製品 | 詳細はメーカー技術資料で確認する |
| BASF Ultradur | 代表グレード又は関連製品 | 詳細はメーカー技術資料で確認する |