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概要
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 材料名 | ポリアミド11 |
| 略記号 | PA11 |
| IUPAC | poly(11-aminoundecanoic acid) と表記されることがある。高分子の体系名表記は資料により異なる。 |
| 英語名 | Polyamide 11 / Nylon 11 |
| 日本語名・別名 | ポリアミド11、ナイロン11、11ナイロン |
| 分類 | 長鎖脂肪族ポリアミド、半結晶性熱可塑性樹脂 |
| プラスチック分類 | エンジニアリング・プラスチック |
| 化学式・代表構造 | [-NH-(CH2)10-CO-]n、構成単位 (C11H21NO)n |
| CAS No. | 25035-04-5 がPA11として用いられる例がある。SDS・規制確認では個別製品のCAS表記を優先する。 |
| 構造・主成分 | 11-アミノウンデカン酸を主モノマーとする長鎖脂肪族ポリアミド。アミド結合間のメチレン鎖が長く、PA6・PA66より低吸水で柔軟性が高い。 |
| 主な用途 | 自動車・水素・燃料系チューブ、空圧配管、ケーブル被覆、スポーツ用品、粉体塗装、3Dプリント粉末、医療用チューブ、機械部品など。 |
ポリアミド11(PA11)は、主として11-アミノウンデカン酸を重縮合して得られる長鎖脂肪族ポリアミドである。代表的な工業ルートでは、ひまし油を出発原料としてC11モノマーを得るため、バイオベース由来のエンジニアリング・プラスチックとして位置付けられる。分子鎖中のアミド結合密度がPA6やPA66より低いため、一般に吸水率が低く、吸湿による寸法変化や弾性率低下が比較的小さい。
PA11は低密度、低温靭性、屈曲疲労性、耐摩耗性、耐油・耐燃料性、耐薬品性のバランスに優れ、チューブ・ホース用途で特に重要である。射出成形、押出成形、ブロー成形、回転成形、粉体塗装、粉末床溶融結合方式の3Dプリントなどに利用できる。非強化材は比較的柔軟であり、GF・CF強化、可塑化、摺動改質、耐熱・耐候、難燃、導電などのグレードも存在する。
一方、PA11もポリアミドであるため、強酸、酸化剤、高温水・蒸気、フェノール類などでは加水分解、酸化、膨潤、強度低下が生じる可能性がある。実使用では、材料名だけで判断せず、グレード、含水状態、温度、薬品濃度、荷重、応力、湿度、使用時間、成形履歴及び法規適合を確認する必要がある。
特徴
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 長所 | 低吸水、優れた低温衝撃性・屈曲疲労性、低密度、耐油・耐燃料性、耐摩耗性、耐薬品性、寸法安定性。バイオベース由来グレードが代表的である。 |
| 短所 | PA6・PA66より剛性・HDTが低い場合があり、価格は比較的高い。強酸、強酸化剤、フェノール類、高温水蒸気などでは劣化に注意する。 |
| 外観 | 自然色は乳白色~半透明。結晶化度、肉厚、添加剤、着色、強化材により不透明化する。 |
| 耐熱性 | 融点は一般に約185~190℃。連続使用温度は用途・荷重・安定化処方により概ね80~130℃程度が目安である。 |
| 耐薬品性 | 油、グリース、脂肪族炭化水素、燃料、塩水、希薄アルカリに比較的良好。濃酸、酸化剤、高温薬液では注意が必要。 |
| 加工性 | 射出、押出、チューブ押出、ブロー、回転成形、粉体塗装、SLS等に適する。吸水は低いが乾燥管理は必要である。 |
| 分類上の注意 | PA11、PA12、PA610、PA612、PEBA、透明ポリアミド、PPAは別材料である。ブランド名や「ナイロン」の総称だけで同一視しない。 |
長所
- PA6・PA66より低吸水で、湿度変化に対する寸法安定性が良い。
- 低温でも靭性を維持しやすく、チューブ、ホース、耐衝撃部品に適する。
- 耐油・耐燃料・耐摩耗・耐屈曲疲労性のバランスに優れる。
- ひまし油由来のバイオベースPA11が商業的に確立している。
短所
- 非強化PA11は高剛性用途ではPA66-GF、PPA-GF、PBT-GFなどに劣る場合がある。
- 高温荷重下ではクリープとHDTを確認する必要がある。
- 強酸、酸化剤、熱水・蒸気ではポリアミド結合の加水分解・劣化に注意する。
- 一般に汎用PAより材料コストが高い。
構造式

| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 代表的な構造単位 | −NH−(CH2)10−CO− |
| 繰返し構造 | [−NH−(CH2)10−CO−]n |
| モノマー | 11-アミノウンデカン酸 H2N−(CH2)10−COOH |
| 構造上の特徴 | アミド結合間のメチレン鎖が長いため、短鎖PAよりアミド基密度が低く、低吸水・柔軟性・低密度を示しやすい。 |
| 共重合・変性 | 可塑化、耐衝撃、耐熱、耐候、難燃、GF・CF強化、摺動、導電、バリア多層化、医療・食品接触向けなどの設計がある。 |
種類・代表グレード
| グレード区分 | 主な改質・特徴 | 長所 | 短所 | 主用途 |
|---|---|---|---|---|
| 非強化・標準 | 無充填PA11 | 低密度、低吸水、靭性、耐薬品性のバランス | 剛性・HDTは強化材より低い | 一般射出部品、チューブ |
| 一般射出 | 流動・離型・熱安定化 | 成形性が良い | 肉厚差や結晶化収縮で反りが生じる場合 | コネクタ、機械部品 |
| 押出・高粘度 | 高分子量、押出安定化 | 溶融強度、耐圧チューブ | 乾燥と押出温度管理が重要 | 燃料管、空圧管、ホース |
| 耐熱・耐候 | 熱安定剤、UV安定剤 | 長期熱老化・屋外耐久性を改善 | 添加剤・色・認証はグレード依存 | 自動車配管、屋外部品 |
| 難燃 | 難燃剤配合 | UL 94等級取得グレードが存在 | 靭性、流動性、電気特性が変化 | 電気・電子部品 |
| GF強化 | GF 15~50質量%程度の例 | 剛性、強度、HDT、寸法安定性向上 | 異方性、反り、繊維浮き | 構造部品、ブラケット |
| CF強化・導電 | CF、導電フィラー | 高剛性、低線膨張、導電性付与 | 高価格、異方性、相手材摩耗 | ESD、軽量構造部品 |
| 摺動 | PTFE、MoS2、シリコーン等 | 摩擦・摩耗低減 | 接着・塗装性や相手材依存 | ギア、ブッシュ |
| 食品接触 | 添加剤・色材を管理 | 低吸水、耐油、洗浄性 | 地域・温度・食品種別で規制確認必須 | 食品機械、チューブ |
| 医療 | 抽出物・生体適合性管理 | 柔軟性、耐薬品、チューブ適性 | 滅菌法・接触期間ごとの確認必須 | カテーテル、医療部品 |
| 粉末・3Dプリント | 粒度・流動性を管理したPA11粉末 | SLSで靭性、耐疲労性を活用 | 粉末再使用率、造形方向で物性差 | 治具、少量生産部品 |
| 粉体塗装 | 微粉末PA11 | 耐摩耗、耐食、耐薬品被覆 | 下地処理と焼付条件が必要 | 金属部品コーティング |
成形加工
| 加工方法 | 適性 | 理由・主な注意点 |
|---|---|---|
| 射出成形 | ◎ | 標準・強化材とも適用範囲が広い。乾燥、樹脂温度、金型温度を管理する。 |
| 押出成形 | ◎ | チューブ、ホース、ケーブル被覆に重要。高粘度押出グレードを用いる。 |
| ブロー成形 | ○ | 専用高粘度グレードで可能。パリソン安定性と肉厚を管理する。 |
| インフレーション成形 | △ | 専用フィルムグレードで検討。一般射出材の流用は避ける。 |
| Tダイフィルム成形 | ○ | フィルム・シート用押出グレードで可能。冷却と結晶化を管理する。 |
| 真空成形 | △ | シート化と加熱窓の最適化が必要。結晶性による収縮に注意。 |
| 圧空成形 | △ | 専用シートで検討可能。 |
| 圧縮成形 | △ | 主要成形法ではないが粉末・複合材等で用いる場合がある。 |
| 回転成形 | ○ | 粉末グレードで中空部品に適用される。 |
| 発泡成形 | △ | 専用処方・設備が必要。 |
| 3Dプリント | ◎ | PA11粉末はSLS等で利用され、靭性と耐疲労性を活かせる。 |
| 切削加工 | ○ | 板・丸棒から加工可能。発熱、バリ、吸湿後寸法を確認する。 |
| 溶着 | ○ | 熱板、超音波、振動、レーザー等。グレード・肉厚で条件最適化。 |
| 接着 | △ | 表面処理、プライマー、接着剤選定が必要。 |
| 塗装・印刷 | △ | コロナ、プラズマ、フレーム、プライマーで改善できる。 |
| めっき | △ | 専用前処理・専用グレードが必要。 |
| 蒸着 | △ | 密着性とアウトガスを確認。 |
| レーザーマーキング | ○ | 添加剤・色設計で対応可能。 |
| 二次成形 | ○ | 熱履歴、界面接着、収縮差を確認。 |
| インサート成形 | ○ | 金属との熱膨張差、ボス肉厚、残留応力に注意。 |
代表的な射出成形条件
| 項目 | 単位 | 代表条件 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 予備乾燥 | 要否 | 推奨 | 吸水はPA6より低いが、開封後・再生材・高外観用途では乾燥を推奨。 |
| 推奨乾燥温度 | ℃ | 70~90 | 除湿乾燥又は真空乾燥。メーカー指定を優先。 |
| 推奨乾燥時間 | h | 4~8 | 吸湿量と乾燥機性能で調整。 |
| 許容含水率 | % | 0.10以下を目安 | グレード指定値を優先。 |
| シリンダー温度・供給部 | ℃ | 200~220 | 一般射出の目安。 |
| シリンダー温度・圧縮部 | ℃ | 220~240 | 滞留・局所過熱を避ける。 |
| シリンダー温度・計量部 | ℃ | 220~250 | 粘度・グレードで調整。 |
| ノズル温度 | ℃ | 220~250 | 糸引き・分解に注意。 |
| 樹脂温度 | ℃ | 220~260 | メーカー推奨範囲内で設定。 |
| 金型温度 | ℃ | 40~80 | 結晶化、外観、収縮、寸法に影響。 |
| 射出圧力 | MPa | 60~120 | 製品形状・流動長・GF量で調整。 |
| 保圧 | MPa | 30~80 | 過充填と収縮補償のバランスを確認。 |
| 背圧 | MPa | 2~10 | 過度なせん断発熱を避ける。 |
| 射出速度 | - | 中~高速 | 外観、ウェルド、ガス焼けで調整。 |
| スクリュー回転数 | rpm | 50~150 | 樹脂温度上昇を監視。 |
| 成形収縮率・流動方向 | % | 0.8~1.8 | 非強化代表範囲。強化材は低下し異方性が増える。 |
| 成形収縮率・流動直角方向 | % | 1.0~2.0 | 肉厚・金型温度・結晶化度で変動。 |
| 推奨肉厚 | mm | 1~4 | 設計目安。均一肉厚を優先。 |
| アニール | 要否 | 条件により実施 | 高寸法精度・残留応力低減用途で検討。 |
成形条件は材料群の一般的な目安であり、メーカー、グレード、成形機、製品形状により異なる。乾燥不足は銀条、気泡、分子量低下を招く場合があり、過熱・長時間滞留は変色、ガス発生、物性低下につながるため、実機で成形窓を確認する。
代表的な物性値又は機械的性質
以下は非強化・標準PA11の代表範囲を中心に整理した比較用データである。特定メーカーの単一グレード値を材料群全体の値として扱っていない。試験規格、含水状態、試験片厚さが公表資料間で揃わない項目は「代表値、条件依存」として扱う。
| 項目 | 単位 | 非強化・標準PA11 | PA11+GF30%程度 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 密度 | g/cm³ | 1.02~1.05 | 1.25~1.35 | 標準材は約1.03が代表的。GF量で増加。 |
| 比重 | 無次元 | 1.02~1.05 | 1.25~1.35 | 23℃付近の代表値。 |
| 吸水率・24時間 | % | 0.2~0.7 | 0.2~0.5 | 試験法・厚さ・状態で変動。 |
| 平衡吸水率 | % | 0.5~1.5 | 0.4~1.0 | 23℃・50%RH近傍の目安。 |
| 飽和吸水率 | % | 1.5~2.5 | 1.0~2.0 | 水中長期。グレード依存。 |
| 引張強さ・降伏 | MPa | 40~55 | 80~110 | 絶乾~標準調湿の代表域。 |
| 引張強さ・破断 | MPa | 40~55 | 70~100 | グレード・含水状態で変動。 |
| 引張弾性率 | GPa | 1.0~1.5 | 3.5~6.0 | GF30%程度は配向依存。 |
| 引張破断伸び | % | 100~300 | 2~6 | 非強化は高靭性。 |
| 曲げ強さ | MPa | 40~65 | 90~140 | 条件依存。 |
| 曲げ弾性率 | GPa | 0.9~1.4 | 3.5~5.5 | 非強化の公開例で約1.0~1.2 GPa。 |
| アイゾット衝撃強さ・ノッチ付き | kJ/m² | 5~15 | 5~12 | ISO/ASTMを単純比較しない。 |
| シャルピー衝撃強さ・ノッチ付き | kJ/m² | 8~20 | 7~15 | 低温でも靭性を保持しやすい。 |
| 荷重たわみ温度・1.80 MPa | ℃ | 40~55 | 90~120 | 非強化公開例で約42~50℃。 |
| 荷重たわみ温度・0.45 MPa | ℃ | 120~150 | 150~180 | 代表的傾向。規格確認が必要。 |
| ガラス転移温度 | ℃ | 40~50 | 40~50 | 測定法で差がある。 |
| 融点 | ℃ | 185~190 | 185~190 | DSC代表値。 |
| 連続使用温度 | ℃ | 80~130 | 100~140 | 荷重・熱安定化・環境で大きく変動。 |
| 低温使用限界 | ℃ | -40以下の実績あり | グレード依存 | 衝撃・シール用途は実部品評価が必要。 |
| 熱伝導率 | W/(m・K) | 0.20~0.30 | 0.3~0.5 | フィラーで変化。 |
| 比熱 | J/(g・K) | 1.6~2.0 | 1.2~1.7 | 温度依存。 |
| 線膨張係数 | 10⁻⁵/K | 8~12 | 2~6 | 流動方向・直角方向を区別。 |
| 硬度 | Shore D | 65~75 | 75~85 | 可塑化で低下。 |
| 体積抵抗率 | Ω・cm | 10¹³~10¹⁵ | 10¹²~10¹⁴ | 吸湿で低下。導電グレードは別扱い。 |
| 絶縁破壊強さ | kV/mm | 20~30 | 15~25 | 厚さ・含水状態依存。 |
| 比誘電率・1 MHz | 無次元 | 3.0~3.8 | 3.5~4.5 | 含水状態で変化。 |
| 誘電正接・1 MHz | 無次元 | 0.01~0.03 | 0.01~0.04 | 代表値、条件依存。 |
| UL 94燃焼性 | 等級 | HB~V-2の例 | 難燃グレードでV-0等あり | 厚さ・色・添加剤・認証グレードに依存。 |
| 限界酸素指数・LOI | % | 約21~24 | グレード依存 | 代表値。難燃処方で上昇。 |
摺動・長期特性
| 項目 | 単位 | 代表的傾向 | 注意点 |
|---|---|---|---|
| 動摩擦係数 | 無次元 | 0.15~0.40程度 | 相手材、面粗さ、荷重、速度、温度、湿度、潤滑で大きく変化。 |
| 比摩耗量 | mm³/(N・m) | 一般化困難 | 試験条件差が大きいため比較用固定値は設定しない。 |
| 限界PV値 | MPa・m/s | グレード依存 | 摺動専用グレードのメーカー値で評価する。 |
| 疲労強度 | MPa | データなし | 繰返し数、応力比、温度、含水状態が揃ったデータで評価する。 |
| クリープ強度 | MPa | 一般化困難 | 温度、時間、応力、肉厚、含水状態を含む長期設計データが必要。 |
短時間の引張強さや曲げ強さを、そのまま長期部品の設計許容応力として使用しない。チューブ、圧力配管、ギア、インサート部品ではクリープ、疲労、温度、湿度、応力集中を含めて安全率を設定する。
比較用評価スコア
| 評価項目 | スコア | 評価理由 |
|---|---|---|
| 引張強度 | 3 | 非強化材は中程度。GF強化で大きく向上する。 |
| 剛性 | 2 | 非強化材は比較的柔軟である。 |
| 衝撃強度 | 5 | 低温を含め高い靭性が特徴。 |
| 耐熱性 | 3 | 融点は約185~190℃だがHDTは荷重依存。 |
| 低温特性 | 5 | 低温衝撃・屈曲用途に強い。 |
| 耐薬品性 | 4 | 油・燃料・炭化水素に良好。強酸・酸化剤は注意。 |
| 耐候性 | 3 | 無安定材はUV劣化するため耐候処方を推奨。 |
| 耐加水分解性 | 4 | 短鎖PAより有利だが高温水・蒸気は確認要。 |
| 寸法安定性 | 4 | 低吸水でポリアミド中では良好。 |
| 低吸水性 | 5 | PA6・PA66より明確に低い。 |
| 摺動性 | 4 | 摩耗・摩擦特性が良好。 |
| 電気絶縁性 | 4 | 低吸水により湿度依存を抑えやすい。 |
| 難燃性 | 2 | 標準材は自己消火性材料として一律評価できない。 |
| 透明性 | 1 | 標準PA11は半透明~不透明で、光学透明樹脂ではない。 |
| 成形加工性 | 4 | 射出・押出・ブロー・回転・粉末加工に対応。 |
| 切削加工性 | 4 | 素材形状があれば加工しやすい。 |
| 接着性 | 2 | 表面処理・プライマーが必要な場合が多い。 |
| リサイクル性 | 4 | 熱可塑性で再溶融可能。ただし履歴・混合汚染管理が必要。 |
| 価格優位性 | 2 | 汎用PAより高価格になりやすい。 |
耐薬品性
| 薬品名 | 分類・成分 | 濃度 | 温度 ℃ | 接触時間 | 接触形態 | 応力 | 評価 | 主な劣化形態 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 水 | 水道水 | - | 23 | 24 h~長期 | 浸漬 | なし | ◎ | 吸水・寸法変化 | 低吸水だが長期は寸法確認 |
| 温水 | 水 | - | 60~80 | 長期 | 浸漬 | なし | ○ | 吸水、加水分解 | 温度上昇で影響増大 |
| 熱水・蒸気 | 水/蒸気 | - | >100 | 長期 | 浸漬/蒸気 | なし | △ | 加水分解、強度低下 | 圧力・時間を実機評価 |
| 塩酸 | HCl | 5~10% | 23 | 短期 | 浸漬 | なし | △ | 加水分解、強度低下 | 濃度・温度上昇で悪化 |
| 硫酸 | H₂SO₄ | 5~10% | 23 | 短期 | 浸漬 | なし | △ | 加水分解、膨潤 | 濃硫酸は不適側 |
| 硝酸 | HNO₃ | 希薄 | 23 | 短期 | 浸漬 | なし | △ | 酸化・加水分解 | 濃厚・高温は避ける |
| 酢酸 | CH₃COOH | 10% | 23 | 短期 | 浸漬 | なし | ○ | 吸収・膨潤 | 濃度・温度で確認 |
| 水酸化ナトリウム | NaOH | 10% | 23 | 中期 | 浸漬 | なし | ○ | 表面変化 | 高温濃厚条件は確認 |
| 水酸化カリウム | KOH | 10% | 23 | 中期 | 浸漬 | なし | ○ | 表面変化 | 高温濃厚条件は確認 |
| エタノール | C₂H₅OH | 100% | 23 | 中期 | 浸漬 | なし | ○ | 吸収、寸法変化 | 比較的良好 |
| IPA | 2-プロパノール | 100% | 23 | 中期 | 浸漬 | なし | ○ | 吸収、寸法変化 | 比較的良好 |
| グリセリン | 多価アルコール | 100% | 23 | 中期 | 浸漬 | なし | ◎ | 軽微な吸収 | 一般に良好 |
| MMB | 3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール | 100% | 23 | 短期 | 浸漬 | なし | ○ | 膨潤の可能性 | 実測推奨 |
| トルエン | 芳香族炭化水素 | 100% | 23 | 中期 | 浸漬 | なし | ◎ | 軽微な膨潤 | 一般に良好 |
| キシレン | 芳香族炭化水素 | 100% | 23 | 中期 | 浸漬 | なし | ◎ | 軽微な膨潤 | 一般に良好 |
| ヘキサン | 脂肪族炭化水素 | 100% | 23 | 中期 | 浸漬 | なし | ◎ | 軽微 | 一般に良好 |
| ガソリン | 燃料 | 市販燃料 | 23 | 中~長期 | 浸漬 | なし | ◎ | 抽出・膨潤 | アルコール混合燃料は別確認 |
| 軽油 | 燃料 | 100% | 23~80 | 中~長期 | 浸漬 | なし | ◎ | 軽微な膨潤 | 用途実績が多い |
| アセトン | ケトン | 100% | 23 | 短期 | 浸漬 | なし | ○ | 膨潤・軟化 | 長期・応力下は確認 |
| MEK | ケトン | 100% | 23 | 短期 | 浸漬 | なし | ○ | 膨潤・軟化 | 実測推奨 |
| 酢酸エチル | エステル | 100% | 23 | 短期 | 浸漬 | なし | ○ | 膨潤 | 長期は確認 |
| THF | エーテル | 100% | 23 | 短期 | 浸漬 | なし | △ | 膨潤・軟化 | 応力下に注意 |
| ジクロロメタン | 塩素系溶剤 | 100% | 23 | 短期 | 浸漬 | なし | △ | 膨潤 | 長期接触回避を検討 |
| エチレングリコール | 冷却液成分 | 50%水溶液 | 80 | 長期 | 浸漬 | なし | ○ | 吸水・熱老化 | 冷却系は実液評価 |
| エンジン油 | 潤滑油 | 実油 | 100 | 長期 | 浸漬 | なし | ◎ | 添加剤抽出 | 銘柄別に確認 |
| ブレーキ液 | グリコール系 | 実液 | 23~100 | 長期 | 浸漬 | なし | ○ | 膨潤、添加剤影響 | 規格液で実測 |
| 次亜塩素酸Na | NaClO | 500 ppm | 23 | 短期 | 浸漬 | なし | ○ | 酸化 | 高濃度・高温は注意 |
| 過酸化水素 | H₂O₂ | 3% | 23 | 短期 | 浸漬 | なし | ○ | 酸化 | 高濃度・高温で劣化 |
| 塩水 | NaCl | 3.5% | 23 | 長期 | 浸漬 | なし | ◎ | 吸水 | 一般に良好 |
| 界面活性剤 | 中性洗剤 | 1% | 40 | 中期 | 浸漬 | なし | ○ | 添加剤抽出 | pH・溶剤成分を確認 |
上表は材料群としてのスクリーニング用目安である。実使用では、グレード、添加剤、薬品濃度、温度、浸漬時間、応力、試験片厚さ、表面状態を揃えた実薬品試験を行う。特に酸・酸化剤・高温水・蒸気では、SP値差が大きくても化学反応による劣化が起こり得る。
SP値(溶解度パラメータ)
PA11のHildebrand型SP値は、文献・推算法・含水状態により差があるが、代表的な目安として約21~23 MPa1/2の範囲で扱われることがある。本ページでは比較用代表値として22 MPa1/2を用いる。これは耐薬品性を単独で決定する値ではない。
溶解性の目安
| SP値差 Δδ(MPa1/2) | 溶解・膨潤の目安 | 判定 |
|---|---|---|
| 0~2 | 膨潤・軟化しやすい | × |
| 2~5 | 条件により膨潤する | △ |
| 5~8 | 短時間接触では比較的安定 | ○ |
| 8以上 | 溶解・膨潤しにくい | ◎ |
SP値から見た耐溶剤性
| 溶剤 | SP値 MPa1/2 | PA11との差 | SP差判定 | 注意 |
|---|---|---|---|---|
| 水 | 47.9 | 25.9 | ◎ | SP差は大きいが吸水・高温加水分解を別評価 |
| メタノール | 29.6 | 7.6 | ○ | 水素結合・吸収に注意 |
| エタノール | 26.0 | 4.0 | △ | SPだけでは膨潤側。実際は温度・時間依存 |
| IPA | 23.5 | 1.5 | × | SP近接だが化学構造・結晶性により実耐性は単純一致しない |
| アセトン | 20.0 | 2.0 | × | 膨潤・軟化を確認 |
| MEK | 19.0 | 3.0 | △ | 長期浸漬・応力下を確認 |
| 酢酸エチル | 18.2 | 3.8 | △ | 膨潤評価を推奨 |
| THF | 18.6 | 3.4 | △ | 膨潤・応力割れを実測 |
| トルエン | 18.2 | 3.8 | △ | SP差だけでは過小評価しやすく実際は比較的良好な場合 |
| キシレン | 18.0 | 4.0 | △ | 同上 |
| n-ヘキサン | 14.9 | 7.1 | ○ | 非極性炭化水素で一般に良好 |
| ジクロロメタン | 20.3 | 1.7 | × | 膨潤に注意 |
| エチレングリコール | 32.9 | 10.9 | ◎ | 高温水系では加水分解を別評価 |
| グリセリン | 36.2 | 14.2 | ◎ | 一般に良好 |
SP値は相溶性・膨潤性の一次スクリーニングであり、結晶性、分子量、水素結合、温度、応力、化学反応、添加剤抽出を表さない。PA11のような半結晶性ポリアミドでは、SP値が近い溶剤でも室温で直ちに溶解しない場合があり、逆に酸や高温水ではSP値差が大きくても加水分解する可能性がある。
製法

原料
代表的な商業PA11はひまし油由来であり、ひまし油中のリシノール酸系成分からC11画分を得て、11-アミノウンデカン酸へ変換する。工業工程には分解、精製、反応、分離など複数工程が含まれる。
重合方法
11-アミノウンデカン酸を加熱して脱水重縮合し、主鎖中にアミド結合を形成する。代表反応式は、n H2N-(CH2)10-COOH → [-NH-(CH2)10-CO-]n + n H2O と表せる。実際には分子量、末端基、粘度、熱履歴を制御する。
ペレット化・コンパウンド
重合後はストランド又は水中カット等でペレット化し、必要に応じて熱安定剤、UV安定剤、顔料、可塑剤、潤滑剤、GF、CF、導電フィラー、難燃剤等を混練する。チューブ、医療、食品接触、粉末造形、粉体塗装では、それぞれ専用の分子量・添加剤・粒径設計が必要である。
詳細な利用用途
| 分野 | 代表用途 | PA11が選ばれる理由 | 主な注意点 |
|---|---|---|---|
| 自動車 | 燃料チューブ、空圧配管、冷却配管、クイックコネクタ | 低吸水、低温靭性、耐燃料、耐疲労、軽量 | 燃料組成、アルコール混合、熱老化、内圧、透過性 |
| 水素・高圧ガス | ライナー、配管、補助部材 | 耐屈曲、低温靭性、軽量 | 水素透過、圧力サイクル、規格、長期クリープ |
| 電気・電子 | ケーブル被覆、コネクタ、機構部品 | 絶縁、耐摩耗、低吸水 | 難燃、CTI、熱老化、湿熱 |
| 機械部品 | ギア、ブッシュ、ローラー、摺動部品 | 耐摩耗、靭性、自己潤滑性 | PV条件、相手材、摩耗粉、クリープ |
| 医療 | カテーテル、チューブ、機器部品 | 柔軟、耐薬品、低抽出設計が可能 | 医療グレード、ISO 10993、滅菌耐久 |
| 食品機械 | チューブ、接液部品、機構部品 | 低吸水、耐油、耐摩耗 | 食品接触適合、洗浄剤、熱水、溶出 |
| スポーツ | スキーブーツ、シューズ部品、ラケット関連 | 低温衝撃、反発、耐疲労、軽量 | UV、繰返し曲げ、低温衝撃 |
| 3Dプリント | SLS部品、治具、少量生産部品 | 靭性、疲労、造形後耐久性 | 造形方向、粉末再利用、含水、寸法 |
| 粉体塗装 | 金属ラック、パイプ、金網、工業部品 | 耐摩耗、耐腐食、耐薬品、耐衝撃 | 下地処理、膜厚、焼付、密着 |
| 建築・設備 | チューブ、保護管、機構部品 | 低吸水、耐候グレード、耐衝撃 | 屋外UV、温水、薬品、法規 |
用途別選定
| 用途 | 適性 | 理由・注意点 |
|---|---|---|
| ギア | ○ | 靭性・耐摩耗性が良い。高剛性・高荷重はGF強化やPOMも比較。 |
| 軸受 | ○ | 摺動グレードが有効。PV値と相手材を実測。 |
| ブッシュ | ◎ | 耐摩耗・低温靭性を活かしやすい。 |
| ローラー | ○ | 耐疲労・静音性が有利。クリープ確認。 |
| 摺動板 | ○ | 専用摺動グレード推奨。 |
| ねじ・ボルト・ナット | △ | 長期締結ではクリープと吸湿寸法を確認。 |
| ポンプ部品 | ○ | 耐油・耐薬品性が有利。酸・酸化剤は注意。 |
| バルブ部品 | ○ | 薬液・温度・圧力サイクル確認。 |
| シール・ガスケット | △ | 熱可塑性樹脂であり弾性シール用途は限定。 |
| Oリング | × | 一般にはエラストマーを選定。 |
| チューブ | ◎ | PA11の代表用途。耐圧・屈曲・耐燃料に優れる。 |
| ホース | ◎ | 補強構造と圧力・温度条件を確認。 |
| 配管 | ◎ | 燃料・空圧・流体系で実績。 |
| タンク | ○ | 回転成形等。透過・クリープ確認。 |
| フィルム | ○ | 専用押出グレードで使用可能。 |
| シート | ○ | 押出・熱成形条件を最適化。 |
| ボトル・容器 | △ | 用途限定。専用ブローグレードが必要。 |
| 電気コネクタ | ○ | 低吸水・靭性が利点。高温リフローはPPAと比較。 |
| 絶縁部品 | ○ | 吸湿時電気特性を確認。 |
| 電子部品筐体 | ○ | 難燃・寸法要件を確認。 |
| 透明カバー・レンズ | × | 標準PA11は光学透明材ではない。 |
| 自動車内装 | ○ | 耐衝撃・耐薬品性。VOC・外観確認。 |
| 自動車外装 | ○ | 耐候グレード・UV安定化が必要。 |
| エンジンルーム部品 | ○ | 熱安定化グレードで検討。高温剛性に注意。 |
| 燃料系部品 | ◎ | 代表用途。燃料組成・透過・圧力を確認。 |
| 食品機械部品 | ○ | 適合グレードを選定。 |
| 医療機器部品 | ○ | 医療グレード・滅菌適合が前提。 |
| 滅菌部品 | △ | 蒸気・放射線・EtO等、方式別耐久確認。 |
| 半導体製造装置部品 | △ | 高純度・アウトガス・薬液要求が厳しい場合はフッ素樹脂等を比較。 |
| 真空装置部品 | △ | アウトガス・吸湿評価が必要。 |
| 建築部材 | ○ | 耐候グレードで検討。 |
| 屋外部品 | ○ | UV安定化・顔料設計を確認。 |
| 接着剤 | × | PA11自体は一般的な接着剤主材ではない。 |
| 塗料・コーティング | ◎ | PA11微粉末は粉体塗装用途で実績。 |
| 複合材料マトリックス | ○ | CF/GF複合材で利用可能。 |
寸法精度・設計特性
PA11はPA6・PA66より低吸水で寸法安定性に優れるが、半結晶性樹脂であるため成形収縮と結晶化収縮を無視できない。GF強化材では繊維配向による異方性が大きく、流動方向と直角方向で収縮率・線膨張係数が異なる。インサート周辺、ボス、圧入、タッピングねじでは残留応力と応力集中を抑え、必要に応じてアニールを検討する。
品質・成形不良
| 不良 | 材料側の要因 | 成形条件側の要因 | 主な対策 |
|---|---|---|---|
| シルバーストリーク | 吸湿、揮発分 | 樹脂温度過高、背圧不足 | 乾燥、材料保管、温度最適化 |
| 加水分解 | 水分 | 高温滞留 | 乾燥、短い滞留、パージ |
| ガス焼け | 分解ガス | 高射出速度、ベント不足 | ベント改善、温度・速度低減 |
| 黒点・変色 | 劣化材、異物 | 長時間滞留、局所過熱 | パージ、滞留短縮、ヒータ確認 |
| フローマーク | 粘度・結晶化 | 低金型温度、速度不適 | 金型温度・射出速度調整 |
| ウェルドライン | GF配向、低温融着 | 低樹脂温度、ガス抜け不足 | ゲート、温度、ベント最適化 |
| ヒケ・ボイド | 収縮 | 保圧不足、厚肉 | 肉厚均一化、保圧最適化 |
| 反り | 結晶化、GF異方性 | 冷却不均一 | ゲート・肉厚・金型温度最適化 |
| 繊維浮き | GF強化 | 低金型温度、高せん断 | 金型温度・速度・表面設計 |
| ダイスウェル・メルトフラクチャー | 高粘度押出材 | せん断速度過大 | ダイ設計、温度、吐出量調整 |
注意点・劣化・故障モード
| 劣化現象 | 主な原因 | 発生しやすい条件 | 影響 | 予防策 | 推奨確認試験 |
|---|---|---|---|---|---|
| 吸湿・寸法変化 | アミド基への水分吸着 | 高湿度、水浸漬 | 寸法増加、弾性率低下 | 乾燥管理、寸法公差設計 | 23℃50%RH調湿、吸水試験、寸法測定 |
| 加水分解 | アミド結合の切断 | 高温水、蒸気、酸・アルカリ | 分子量低下、脆化 | 耐加水分解グレード、温度低減 | 80~120℃熱水・蒸気、500~2000 h |
| 熱酸化 | 酸素・熱 | 高温長期 | 黄変、強度低下 | 熱安定化、滞留回避 | 熱老化 100~150℃ |
| 紫外線劣化 | UV・酸素 | 屋外、無安定自然色 | 退色、表面脆化 | UV安定剤、カーボンブラック | キセノン・サンシャイン |
| 膨潤・溶剤影響 | 溶剤吸収 | SP近接溶剤、高温 | 寸法、硬度、強度変化 | 耐薬品評価、応力低減 | 実薬品浸漬 23/60/80℃ |
| 応力割れ | 薬品+残留/外部応力 | 圧入、曲げ、締結+溶剤 | クラック、漏れ | アニール、R付与、応力低減 | 定ひずみESC試験 |
| クリープ破壊 | 長期荷重 | 高温、内圧、締結 | 永久変形、破断 | 許容応力低減、肉厚設計 | 1000~10000 hクリープ |
| 疲労破壊 | 繰返し荷重 | チューブ屈曲、ギア | き裂、破断 | 応力集中低減 | 曲げ・内圧・回転疲労 |
| 添加剤抽出 | 薬品・油・洗浄剤 | 長期浸漬、高温 | 物性・外観・溶出 | 適合グレード選定 | 抽出物・溶出試験 |
| アウトガス | 残留低分子・添加剤 | 真空、高温 | 汚染、臭気 | 低アウトガス材 | TML/CVCM又は用途別GC-MS |
用途決定前には、実薬品浸漬、応力負荷下ESC、高温高湿、熱老化、熱水・加水分解、UV耐候、ヒートサイクル、クリープ、疲労、摩耗、寸法変化、吸水、絶縁、難燃、接着・溶着、滅菌、溶出、アウトガス、実成形、実部品耐久試験から用途に応じて選定する。可能な限り実使用温度、濃度、時間、圧力、応力、湿度、繰返し回数を再現する。
法規制・認証
| 項目 | 材料群としての考え方 | 実務上の確認 |
|---|---|---|
| RoHS | PA11主鎖そのものの一般組成とRoHS適合は別問題である。 | 顔料、難燃剤、安定剤を含む個別グレードの適合証明を確認。 |
| REACH / SVHC | 樹脂名だけで適合を断定しない。 | 最新候補物質、添加剤、輸入地域、SDS/証明書を確認。 |
| ELV | 自動車グレードで対応可能な場合がある。 | IMDS等の個別材料登録を確認。 |
| PFAS関連 | PA11自体はフッ素系ポリマーではない。 | 加工助剤・添加剤・コーティング等にPFASが含まれないか個別確認。 |
| TSCA | 米国流通は個別製品のインベントリ状況を確認。 | メーカーSDS・規制証明を確認。 |
| FDA食品接触 | 適合グレードが存在する。 | 食品種、温度、接触時間、使用条件を個別証明書で確認。 |
| EU食品接触 | 適合グレードが存在し得る。 | EU 10/2011等、移行試験・用途制限を確認。 |
| 日本食品衛生法 | ポジティブリスト適合グレードを選定。 | 基ポリマー・添加剤・使用温度区分を確認。 |
| USP Class VI / ISO 10993 | 医療用途グレードで取得・試験例がある。 | グレード、色、製造拠点、滅菌法、接触期間ごとに確認。 |
| UL認証 | 難燃・電気用途の登録グレードが存在する。 | UL Yellow Cardで厚さ、色、温度指数等を確認。 |
| ハロゲンフリー | PA11主鎖にはハロゲンを含まない。 | 難燃剤・顔料・添加剤を含む製品全体で確認。 |
規制適合はメーカー、グレード、色、添加剤、製造拠点、用途、使用温度、接触条件によって異なる。「PA11だから適合」とは判断せず、対象ロット又は対象グレードの最新証明書を確認する。
環境・リサイクル性
| 項目 | 評価・内容 |
|---|---|
| 熱可塑性/熱硬化性 | 熱可塑性。再溶融・再成形が可能。 |
| マテリアルリサイクル | 可能。ただし熱履歴、加水分解、混入、色、GF長さ低下に注意。 |
| ケミカルリサイクル | 研究・技術開発例がある。商業適用性は地域・回収系に依存。 |
| 再生材利用 | 再生PA11や回収プログラムの展開例がある。要求物性・規制用途では比率管理が必要。 |
| バイオベース | 代表的商業PA11はひまし油由来100%再生可能原料を特徴とする。 |
| 生分解性 | 一般的なPA11を生分解性プラスチックとは扱わない。 |
| 焼却時 | 主鎖はC/H/O/Nを含む。燃焼条件によりCO、CO₂、NOx等が発生し得るため適切な設備で処理。 |
| 価格・供給性 | 比較的高価格。特殊エンプラとして流通し、用途別グレード・粉末・チューブ材料等が供給される。 |
関連材料との比較
| 比較材料 | 特徴 | PA11との違い |
|---|---|---|
| ナイロン12(PA12) | 低吸水、柔軟、燃料・チューブ用途が近い。 | 最も直接的な競合。PA11はバイオベース由来と低温衝撃・疲労を強みにしやすく、PA12は供給グレードや粉末造形で広く使われる。 |
| ナイロン6(PA6) | 高靭性、耐摩耗、汎用性、比較的低コスト。 | PA6は剛性・コストで有利な場合があるが、吸水が大きい。PA11は低吸水、柔軟、低温特性で有利。 |
| ナイロン66(PA66) | 高融点、高剛性、高強度。 | PA66は耐熱・剛性で有利。PA11は低吸水、低温靭性、チューブ柔軟性で有利。 |
| 半芳香族ポリアミド(PPA) | 高耐熱、低吸水、高剛性。 | PPAは高温寸法安定・リフローで優位。PA11は柔軟、低密度、低温衝撃、成形温度の低さで有利。 |
| ポリアセタール(POM) | 低摩擦、低吸水、高寸法精度。 | POMは精密ギア・摺動で有利。PA11は低温衝撃、チューブ・ホース、接液用途で有利な場合。 |
| PBT | 低吸水、電気特性、GF強化で高剛性。 | PBTは電装・高剛性で有利。PA11は柔軟性、屈曲疲労、燃料チューブ用途で有利。 |
| PVDF | 高耐薬品、耐候、難燃、バリア。 | PVDFは強い耐薬品要求で有利。PA11は低密度、靭性、加工性、コストで有利な場合。 |
| TPEE | 弾性、屈曲疲労、耐油性を持つ熱可塑性エラストマー。 | TPEEはゴム弾性が必要な用途に適する。PA11はより樹脂的な剛性、低吸水、燃料系実績を持つ。 |
代表的なメーカー
| メーカー | 代表製品・ブランド | 概要 |
|---|---|---|
| Arkema | Rilsan® PA11 | PA11の代表的なグローバルブランド。ひまし油由来のバイオベースPA11として、射出、押出、チューブ、粉体、3Dプリント、医療等のグレードを展開する。 |
| Arkema | Rilsan® Fine Powders | PA11微粉末。粉体塗装や粉末加工用途向けに展開される。 |
PA11はPA6・PA66・PA12と比べて商業メーカー数が限定されるため、ここでは確実に確認できる主要メーカーのみ掲載した。コンパウンダー、3Dプリント粉末供給会社、成形品メーカーは「樹脂の一次メーカー」と区別して扱う。
関連キーワード
ポリアミド(PA) PA12・ナイロン12 PA6・ナイロン6 PA66・ナイロン66 PPA POM PBT エンジニアリング・プラスチック 11-アミノウンデカン酸 ひまし油 燃料チューブ SLS 3Dプリント 耐薬品性 SP値 環境応力割れ