概要
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 材料名 | シクロオレフィン・コポリマー |
| 略記号 | COC |
| IUPAC | poly(ethylene-co-norbornene) など。使用する環状オレフィンと共重合組成により異なる。 |
| 英語名 | Cyclic Olefin Copolymer / Cyclo Olefin Copolymer / Ethylene-Norbornene Copolymer |
| 日本語名・別名 | 環状オレフィン・コポリマー、環状オレフィン共重合体、エチレン・ノルボルネン共重合体 |
| 分類 | 熱可塑性樹脂、非晶性透明樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリオレフィン系共重合体 |
| プラスチック分類 | 高機能透明樹脂。一般にはエンジニアリング・プラスチック相当の用途で扱われる。 |
| 化学式または代表構造 | エチレン単位[-CH2-CH2-]とノルボルネン由来環状単位のランダム共重合構造。単一の分子式では表せない。 |
| CAS No. | 26007-43-2などが用いられる場合があるが、モノマー組成と製品により異なるため個別SDSで確認する。 |
| 構造・主成分 | エチレンなどの鎖状オレフィンと、ノルボルネン類などの環状オレフィンを配位共重合して得る非晶性共重合体である。 |
| 主な用途 | 光学レンズ、センサー部品、導光・回折光学部品、医療容器、プレフィルドシリンジ、診断用プレート、マイクロ流路、医薬品包装、PTPシート、透明フィルム、低誘電部材など |
シクロオレフィン・コポリマー(COC)は、エチレンなどの鎖状オレフィンとノルボルネン類などの環状オレフィンを共重合した非晶性透明熱可塑性樹脂である。高透明、低吸水、低複屈折、低密度、良好な電気絶縁性および水蒸気バリア性を組み合わせている。
環状オレフィン含有率、分子量および分子量分布により、流動性、ガラス転移温度、耐熱性、弾性率および靭性を調整できる。代表的な材料群では、ガラス転移温度が約70~180℃に分布し、低温成形・フィルム用から高耐熱光学用まで幅広いグレードが存在する。
COCは、アクリル樹脂(PMMA)やポリカーボネート(PC)と競合する透明樹脂である。一方、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、塩素系溶剤および一部の油脂により、膨潤、軟化または環境応力割れを生じる場合がある。
特徴
長所
- 高透明、低ヘーズ、低複屈折であり、精密光学用途に適する。
- 吸水率が一般に0.01%以下と非常に低く、高湿度下でも寸法および光学特性が変化しにくい。
- 水蒸気バリア性、電気絶縁性、低誘電特性および成形転写性に優れる。
- 酸、アルカリ、低級アルコールおよび多くの水系薬品に比較的安定である。
- 医療、診断、光学、包装、電子用途向けの専用グレードが存在する。
短所
- トルエン、キシレン、ナフサ、ヘキサン、ヘプタンなどの非極性溶剤に弱い。
- 油脂、洗浄剤、溶剤と残留応力の組合せで環境応力割れを生じる場合がある。
- PCより衝撃強度が低く、高Tgグレードではノッチ脆性に注意が必要である。
- 表面エネルギーが低く、未処理では接着、印刷、塗装が難しい場合がある。
- 汎用透明樹脂より高価格で、少量流通や素材形状が限定される場合がある。
外観
無着色標準グレードは、一般に無色透明またはわずかに淡黄色を帯びた透明ペレットである。フィラー、難燃、導電、耐候および着色グレードでは半透明または不透明となる。
耐熱性
ガラス転移温度は共重合組成により約70~180℃である。荷重たわみ温度も約70~170℃と幅が広い。連続使用温度はTgやHDTと同一ではなく、荷重、寿命、酸素、光、薬品および要求特性で決定する。
耐薬品性
水、希酸、希アルカリ、メタノール、エタノール、IPAなどには比較的良好である。一方、芳香族・脂肪族炭化水素、ナフサ、塩素系溶剤および一部の油脂には弱い。
加工性
高流動性と微細転写性を持つグレードが多い。吸水性は低いが、ペレット表面の付着水や結露によりシルバーが発生する場合がある。高Tgグレードでは高い樹脂温度と金型温度が必要である。
分類上の注意
COCとシクロオレフィンポリマー(COP)は同一材料ではない。COCは一般にエチレンと環状オレフィンの付加共重合体であり、COPは環状オレフィンの開環メタセシス重合後に水素化して得る材料が代表的である。
構造式
上図は代表的なエチレン・ノルボルネン系COCを模式化したものである。実際の構造はモノマー、置換基、共重合比、立体規則性および分子量により異なる。
種類・代表グレード
| 種類・グレード区分 | 主成分または改質方法 | 長所・物性への影響 | 短所・注意点 | 主な用途 |
|---|---|---|---|---|
| 標準グレード | 非強化COC | 透明、低吸水、剛性、成形性 | 炭化水素溶剤、ESC、UV | 透明容器、診断部品、光学部品 |
| 高流動グレード | 分子量・分布を流動性重視で調整 | 薄肉、微細転写、低射出圧力 | 靭性や溶融強度が低下する場合がある | レンズ、マイクロ流路 |
| 押出・高粘度グレード | 比較的高分子量 | フィルム、シート、ブロー成形 | 射出充填圧力が高い | フィルム、ボトル、共押出 |
| 低Tg・フィルムグレード | 環状オレフィン比率を低めに設計 | 延伸、シール、靭性 | 耐熱性が低い | 包装、シュリンク、PE・PP改質 |
| 耐熱グレード | 環状オレフィン比率を高める | 高Tg、高HDT、高温寸法安定 | 高温成形、脆性 | 耐熱光学、電子部品 |
| 光学グレード | 低異物、低ゲル、低複屈折 | 高透過、精密転写 | 成形管理が厳しい | カメラ、AR・VR、導光 |
| 医療グレード | 高純度、低抽出物、変更管理 | 透明、水蒸気バリア、滅菌候補 | 認証と滅菌は製品別 | シリンジ、バイアル、診断 |
| 難燃・GF・機能改質 | 難燃剤、GF、無機フィラー、導電材など | 難燃、剛性、寸法、導電性を改善 | 透明性、純度、異方性、抽出物 | 電装、精密機構、特殊部品 |
成形加工
| 加工方法 | 適性 | 主な用途 | 理由・注意点 |
|---|---|---|---|
| 射出成形 | ◎ | レンズ、医療部品、精密成形品 | 高流動性と転写性を活用できる。残留応力を抑える。 |
| 押出成形 | ○ | フィルム、シート、プロファイル | 押出用高粘度グレードを選び、ゲルと滞留を管理する。 |
| ブロー成形 | ○ | 医療ボトル、バイアル | 対応グレードの溶融強度と肉厚均一性を確認する。 |
| Tダイフィルム | ◎ | 透明・バリアフィルム | フィルム用グレードを用いる。 |
| 真空・圧空成形 | ○ | 包装トレー、医療包装 | Tg、加熱均一性、延伸倍率を確認する。 |
| 圧縮成形 | △ | 試験片、研究用途 | 量産では射出・押出が中心である。 |
| 3Dプリント | △ | 試作 | 市販材料が少なく、反りと層間接着が課題。 |
| 切削加工 | ○ | 試作レンズ、治具 | 切削熱、白化、傷、クラックを抑える。 |
| 超音波・レーザー溶着 | ○ | 医療カートリッジ、マイクロ流路 | 溶着応力、吸収特性、発熱を最適化する。 |
| 接着・印刷・塗装 | △ | 複合部品、表示、機能膜 | プラズマ、コロナ、UVオゾン、プライマーを検討する。 |
| 蒸着・めっき | ○ | ミラー、反射膜 | 前処理、アウトガス、密着、熱履歴を確認する。 |
| インサート成形 | ○ | センサー、電子部品 | 線膨張差、角部応力、締結荷重に注意する。 |
代表的な成形条件
| 項目 | 単位 | 一般的な目安 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 予備乾燥 | - | 通常不要~必要時 | 表面水分、結露、保管条件で判断する。 |
| 乾燥温度 | ℃ | 70~100 | 低Tgグレードの軟化を避ける。 |
| 乾燥時間 | h | 2~6 | メーカー推奨を優先する。 |
| シリンダー温度 | ℃ | 230~320 | 低Tgから高Tgまでグレード差が大きい。 |
| 樹脂温度 | ℃ | 240~330 | 滞留、黄変、黒点を避ける。 |
| 金型温度 | ℃ | 60~150 | 高Tg光学グレードでは高温側。 |
| 射出圧力 | MPa | 60~140 | 流動長、肉厚、ゲートで調整する。 |
| 保圧 | MPa | 30~90 | 過大保圧は残留応力を増す。 |
| 成形収縮率・流動方向 | % | 0.3~0.7 | 非強化標準グレードの代表範囲。 |
| 成形収縮率・直角方向 | % | 0.3~0.7 | 比較的等方的である。 |
| 推奨肉厚 | mm | 0.5~3.0 | 流動長、光学精度、剛性で決定する。 |
| アニール | - | 必要に応じて | Tgより10~30℃低い温度を出発点とする。 |
代表的な物性値又は機械的性質
以下は非強化・無充填の標準的なCOC材料群の代表範囲であり、保証値ではない。比較用代表値は数値として扱える形式に分離している。
| 項目 | 単位 | 下限値 | 上限値 | 代表値 | 試験条件・規格 | 備考・信頼度 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 密度 | g/cm³ | 1.01 | 1.03 | 1.02 | ISO 1183、23℃ | 非強化。A |
| 比重 | - | 1.01 | 1.03 | 1.02 | 23℃ | A |
| 吸水率・24時間 | % | 0.001 | 0.01 | 0.01 | ISO 62、23℃水中24h | 一般に0.01%未満。A |
| 線膨張係数 | 10−5/K | 5.5 | 7.0 | 6.0 | Tg未満 | B |
| 屈折率 | - | 1.52 | 1.55 | 1.53 | nD、23℃ | A |
| 全光線透過率 | % | 90 | 93 | 92 | ASTM D1003、約3mm | A |
| ヘーズ | % | 0.1 | 1.0 | 0.3 | 透明グレード | B |
| 引張強さ・降伏 | MPa | 45 | 70 | 60 | ISO 527、23℃ | A |
| 引張強さ・破断 | MPa | 40 | 70 | 55 | ISO 527、23℃ | B |
| 引張弾性率 | GPa | 2.1 | 3.4 | 3.0 | ISO 527、23℃ | A |
| 引張破断伸び | % | 2 | 100 | 5 | ISO 527、23℃ | 低Tg材を含み幅大。B |
| 曲げ強さ | MPa | 70 | 110 | 90 | ISO 178、23℃ | B |
| 曲げ弾性率 | GPa | 2.2 | 3.5 | 3.1 | ISO 178、23℃ | A |
| アイゾット衝撃・ノッチ付き | kJ/m² | 1.5 | 12 | 3 | ISO 180、23℃ | グレード差大。B |
| ガラス転移温度 | ℃ | 70 | 180 | 135 | DSC | A |
| 融点 | ℃ | 該当なし | 該当なし | 該当なし | 非晶性 | 明確な融点なし。 |
| HDT・0.45MPa | ℃ | 70 | 170 | 130 | ISO 75 | A |
| HDT・1.80MPa | ℃ | 65 | 160 | 120 | ISO 75 | B |
| 連続使用温度 | ℃ | 70 | 140 | 100 | 一般的目安 | 寿命・荷重依存。C |
| 熱伝導率 | W/(m・K) | 0.12 | 0.16 | 0.14 | 23℃ | B |
| 体積抵抗率 | Ω・cm | 1×1016 | 1×1018 | 1×1017 | 23℃、乾燥 | A |
| 絶縁破壊強さ | kV/mm | 25 | 40 | 30 | 短時間法 | B |
| 比誘電率・1kHz | - | 2.30 | 2.40 | 2.35 | 1kHz、23℃ | A |
| 比誘電率・1MHz | - | 2.30 | 2.40 | 2.35 | 1MHz、23℃ | A |
| 誘電正接・1MHz | - | 0.0003 | 0.0020 | 0.0008 | 1MHz、23℃ | B |
| UL 94 | - | HB | V-0 | HB | グレード・厚さ依存 | 難燃材のみ上位等級。 |
| 限界酸素指数 | % | 17 | 20 | 18 | ISO 4589相当 | C |
耐薬品性
以下は非強化標準COCの一般的傾向である。室温、無応力、短時間から中時間の接触を基準とした目安であり、保証値ではない。
| 分類 | 薬品名 | 濃度 | 温度 | 接触条件 | 評価 | 主な劣化形態 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 水 | 純水・水道水 | - | 23℃ | 浸漬 | ◎ | 通常は影響小 | 高温・応力下は別途確認。 |
| 温水 | 温水 | - | 60~90℃ | 長時間 | ○ | 応力緩和、白化、割れ | Tg、残留応力、時間に依存。 |
| 水蒸気 | 飽和蒸気 | - | 121~134℃ | 滅菌 | △ | 変形、黄変、割れ | 高Tg医療グレードのみ候補。 |
| 無機酸 | 塩酸 | 10% | 23℃ | 浸漬 | ◎ | 通常は影響小 | 濃度、温度、応力を確認。 |
| 無機酸 | 硫酸 | 40% | 23℃ | 浸漬 | ○ | 長期で物性低下 | 高温・高濃度は実測。 |
| 無機酸 | 硝酸 | 65% | 23℃ | 短時間 | △ | 酸化、黄変、脆化 | 強酸化性に注意。 |
| 有機酸 | 酢酸 | 10% | 23℃ | 浸漬 | ◎ | 通常は影響小 | 氷酢酸は別評価。 |
| 強アルカリ | 水酸化ナトリウム | 10% | 23℃ | 浸漬 | ◎ | 通常は影響小 | 高温高濃度は実測。 |
| 低級アルコール | メタノール | 100% | 23℃ | 浸漬 | ◎ | 通常は影響小 | 応力下は実部品確認。 |
| 低級アルコール | エタノール | 70~100% | 23℃ | 清拭・浸漬 | ◎ | 通常は影響小 | 繰返し清拭を確認。 |
| 低級アルコール | IPA | 70~100% | 23℃ | 清拭・浸漬 | ○ | 応力割れ | 残留応力が大きい部品に注意。 |
| 多価アルコール | グリセリン | 100% | 23℃ | 浸漬 | ◎ | 通常は影響小 | 高温は実測。 |
| 高級アルコール | MMB | 100% | 23℃ | 短時間 | △ | 膨潤、応力割れ | エーテル結合を持つため注意。 |
| ケトン | アセトン | 100% | 23℃ | 短時間 | △ | 白化、膨潤、割れ | グレード差が大きい。 |
| エステル | 酢酸エチル | 100% | 23℃ | 短時間 | △ | 膨潤、軟化、割れ | インキ・接着剤溶剤に注意。 |
| エーテル | THF | 100% | 23℃ | 短時間 | × | 膨潤、溶解 | 不適。 |
| 芳香族炭化水素 | トルエン・キシレン | 100% | 23℃ | 短時間 | × | 著しい膨潤、軟化、溶解 | 代表的な弱点。 |
| 脂肪族炭化水素 | n-ヘキサン・n-ヘプタン | 100% | 23℃ | 短時間 | × | 膨潤、強度低下 | 燃料モデル液に注意。 |
| ハロゲン化炭化水素 | ジクロロメタン | 100% | 23℃ | 短時間 | × | 膨潤、溶解、クラック | 洗浄用途に不適。 |
| 燃料 | ガソリン | 市販品 | 23℃ | 接触 | × | 膨潤、軟化、抽出 | 炭化水素を含む。 |
| 潤滑油 | 鉱物油 | 市販品 | 23℃ | 長時間 | △ | 膨潤、ESC | 基油、添加剤、温度を確認。 |
| 冷却液 | エチレングリコール水溶液 | 50% | 23~80℃ | 長時間 | ○ | 高温で応力割れ | 防錆剤も含め評価。 |
| 界面活性剤 | 中性洗剤 | 1~3% | 23℃ | 洗浄 | ○ | 応力割れ、抽出 | 香料、溶剤、油分に注意。 |
| 酸化剤 | 過酸化水素 | 3% | 23℃ | 短時間 | ○ | 酸化、黄変 | 高濃度高温は実測。 |
| 次亜塩素酸塩 | 次亜塩素酸ナトリウム | 200~1000ppm | 23℃ | 短時間 | ○ | 黄変、表面酸化 | pHと繰返し回数を確認。 |
| 塩水 | 塩化ナトリウム水溶液 | 3.5% | 23℃ | 浸漬 | ◎ | 通常は影響小 | 金属インサート腐食は別途。 |
| 食品油 | 植物油 | 100% | 23~60℃ | 長時間 | △ | ESC、膨潤、白化 | 油種、温度、残留応力に依存。 |
SP値(溶解度パラメータ)
COCのHildebrand SP値は共重合組成と算出法により異なるが、代表的な目安は約16.5~18.0MPa1/2であり、比較用代表値として17.2MPa1/2を用いる場合がある。
SP値だけで耐薬品性を判断してはならない。分子量、自由体積、温度、時間、溶剤分子径、混合溶剤、酸化、残留応力、添加剤抽出および環境応力割れが影響する。
溶解性の目安
| SP値差 | 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
| 薬品名 | SP値 MPa1/2 | COCとの差 | 評価 | 実務上の補正 |
|---|---|---|---|---|
| n-ヘキサン | 14.9 | 2.3 | △ | 実際には膨潤しやすく、×寄り。 |
| n-ヘプタン | 15.3 | 1.9 | × | 膨潤、軟化、ESC。 |
| トルエン | 18.2 | 1.0 | × | 著しい膨潤または溶解。 |
| キシレン | 18.0 | 0.8 | × | 塗料・インキ溶剤として避ける。 |
| ジクロロメタン | 20.3 | 3.1 | △ | 高拡散性により実際は×となりやすい。 |
| アセトン | 20.0 | 2.8 | △ | 応力下の白化・割れに注意。 |
| IPA | 23.5 | 6.3 | ○ | 繰返し清拭と残留応力を確認。 |
| エタノール | 26.0 | 8.8 | ◎ | 一般に良好。 |
| 水 | 47.9 | 30.7 | ◎ | 高温水と応力の組合せは別評価。 |
製法
代表原料はエチレンとノルボルネン類である。高純度原料をメタロセン系などの配位触媒で付加共重合し、触媒失活、未反応物・溶媒・触媒残渣の除去、脱揮、安定剤配合、押出およびペレット化を行う。医療・光学用途では、イオン性不純物、残留モノマー、揮発分、ゲル、黒点および異物の管理が重要である。
詳細な利用用途
| 分野 | 具体的用途 | 採用理由 | 選定時の注意 |
|---|---|---|---|
| 光学 | カメラレンズ、車載カメラ、AR・VR、導光、回折光学素子 | 高透明、低複屈折、低吸水、精密転写 | 成形ひずみ、傷、耐熱、UV耐久を確認する。 |
| 医療 | シリンジ、バイアル、薬液容器、IV部材 | 透明性、水蒸気バリア、低抽出物 | 薬剤適合、滅菌、放射線黄変、認証を確認する。 |
| 診断・バイオ | マイクロ流路、ウェルプレート、PCR容器 | 低吸水、低自家蛍光、精密成形 | 表面処理、接合、タンパク質吸着を確認する。 |
| 包装 | PTP、ブリスター、医薬品包装 | 高水蒸気バリア、透明、剛性 | 酸素バリア、シール、延伸性、多層構成を確認する。 |
| 電気・電子 | 高周波部品、アンテナ、コネクタ、絶縁部品 | 低誘電、低吸水、寸法安定性 | 難燃、CTI、耐熱、帯電を確認する。 |
| 半導体 | 搬送容器、透明観察部品、低アウトガス部材 | 低イオン、低吸水、低アウトガス | 薬液、帯電、パーティクルを確認する。 |
| 自動車 | カメラレンズ、センサー窓、表示部品 | 光学性能、低吸水、軽量 | 高温高湿、UV、ヒートサイクル、薬品を確認する。 |
| 食品機械 | 透明カバー、検査部品、容器 | 透明、低吸水、水系洗浄耐性 | 油脂、熱水、蒸気、食品衛生法を確認する。 |
関連材料との比較・代替材料比較
| 比較材料 | 特徴 | COCとの違い・選定の考え方 |
|---|---|---|
| アクリル樹脂(PMMA) | 高透明、高表面硬度、耐候性。 | COCは低吸水、水蒸気バリア、低複屈折で有利。PMMAは耐候、表面硬度、板材流通性、価格で有利な場合がある。 |
| ポリカーボネート(PC) | 透明性と高い耐衝撃性。 | COCは低吸水、低複屈折、低誘電、水蒸気バリアで有利。PCは耐衝撃性と靭性で有利。 |
| PETG樹脂 | 透明、耐衝撃、熱成形、接着性。 | COCは低吸水、バリア、光学特性、低密度で有利。PETGは熱成形、接着、印刷、価格で有利。 |
| ポリメチルペンテン(PMP) | 透明、超低密度、耐熱、離型、低誘電。 | COCは光学均一性、低複屈折、水蒸気バリア、精密転写で有利。 |
| ポリプロピレン(PP) | 低価格、軽量、耐薬品、ヒンジ性。 | COCは透明性、剛性、バリア、寸法精度で有利。PPは価格、耐屈曲、耐炭化水素性で有利。 |
| ポリエチレン(PE) | 軽量、柔軟、耐薬品、低温特性。 | COCは剛性、透明性、耐熱、バリア向上目的でPEとブレンド・共押出される場合がある。 |
| ポリエチレンテレフタレート(PET) | 透明、機械強度、酸素バリア、フィルム性。 | COCは低吸水、水蒸気バリア、低複屈折で有利。PETは酸素バリア、強度、流通、リサイクル基盤で有利。 |
| シクロオレフィンポリマー(COP) | 高透明、低吸水の環状オレフィン系樹脂。 | COCとは重合経路と分子構造が異なる。個別ページを確認できないためトップページへリンクしている。 |
寸法精度・設計特性
- 非晶性かつ低吸水であり、成形収縮と吸湿寸法変化は比較的小さい。
- ノッチ、鋭角、ウェルド、圧入、ねじ締結、インサート周囲の応力集中に注意する。
- 長期荷重ではクリープするため、短時間引張強さを設計許容応力として直接使用しない。
- Tg付近で弾性率と寸法安定性が急低下するため、使用温度に十分な余裕を設ける。
- 光学部品では、収縮、配向、複屈折、アニール後変形、コーティング熱履歴を評価する。
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 | 表面水分、揮発分、異物 | 高温、急減圧、空気巻込み | 必要時乾燥、背圧・速度・ベントを調整。 |
| ガス焼け | 熱分解物、揮発分 | 高速充填、エアトラップ | ベント、速度多段化、温度低減。 |
| 黒点・黄変 | 劣化樹脂、汚染、酸化 | 滞留、局所過熱、パージ不足 | 清浄化、温度・滞留管理、適切なパージ。 |
| フローマーク・ジェッティング | 高流動性 | 低金型温度、初期速度不適 | 金型温度、速度、ゲートを最適化。 |
| ウェルド | 低い分子鎖絡み合い | 低温、ベント不足 | 温度、速度、ゲート、ベント改善。 |
| ヒケ・ボイド | 厚肉、収縮 | 保圧不足、ゲート早期凍結 | 肉厚均一化、ゲート、保圧を調整。 |
| 反り | 配向、充填材異方性 | 冷却・保圧不均一 | ゲート、冷却、肉厚を均一化。 |
| クレージング・割れ | 溶剤感受性、低靭性 | 残留応力、過大保圧、急冷 | 応力低減、角R、アニール、ESC試験。 |
| 光学ひずみ | 配向、組成不均一 | 高せん断、急冷、保圧不均一 | 高温金型、低せん断、ゲート最適化。 |
注意点・劣化・故障モード
| 劣化現象 | 主な原因 | 発生条件 | 影響 | 予防策 | 推奨確認試験 |
|---|---|---|---|---|---|
| 環境応力割れ | 溶剤、油脂、界面活性剤と応力 | 厚肉差、鋭角、圧入、締結 | 白化、クレージング、破壊 | 低応力設計、角R、アニール | 定ひずみ・定荷重下の実薬品試験 |
| 膨潤・溶解 | 炭化水素・塩素系溶剤 | 高温、長時間、薄肉 | 寸法増加、軟化、強度低下 | 溶剤変更、バリア、代替材料 | 質量・寸法・強度保持率測定 |
| 熱酸化劣化 | 高温酸素、長時間滞留 | 加工過熱、長期高温 | 黄変、脆化、黒点 | 温度・滞留管理、安定剤 | 熱老化後の色差・引張・分子量 |
| 紫外線劣化 | UVによる酸化・鎖切断 | 屋外、無安定材 | 黄変、ヘーズ、脆化 | UV安定化、遮光、コート | キセノンアーク耐候試験 |
| 熱水・蒸気劣化 | Tg近傍の応力緩和 | 121~134℃、繰返し滅菌 | 変形、白化、割れ | 高Tg医療材、応力低減 | 実滅菌条件の繰返し試験 |
| 放射線変色 | ガンマ・電子線 | 高線量、繰返し | 黄変、透過率低下 | 耐放射線材、線量最適化 | 照射前後の色差・透過率 |
| クリープ | 長期静荷重 | Tg近傍、締結部 | 変形、締結力低下 | 許容応力低減、肉厚設計 | 温度・応力・時間を模擬した試験 |
| 添加剤抽出 | 薬液・油脂への低分子移行 | 医療・食品、高温長時間 | 汚染、物性低下 | 低抽出物グレード | GC-MS、LC-MS、ICP-MS |
| アウトガス | 残留物、添加剤、熱分解 | 真空、高温 | 曇り、汚染、誤差 | 低揮発材、予備ベーク | TML、CVCM、TD-GC/MS |
法規制・認証
| 法規制・認証 | 一般的な対応可能性 | 確認事項 |
|---|---|---|
| RoHS | 適合グレードが存在 | 顔料、難燃剤、添加剤、製造拠点を含む証明書を確認。 |
| REACH・SVHC | 一般に対応可能 | 最新候補物質リストとSDSを確認。 |
| PFAS関連 | 樹脂骨格は通常フッ素なし | 離型剤、摺動剤、加工助剤、コーティングを確認。 |
| EU・FDA食品接触 | 適合グレードが存在 | 食品種、温度、時間、移行試験、該当条項を確認。 |
| 日本食品衛生法・PL | 適合可能なグレードが存在 | 樹脂区分、添加剤、使用条件、確認書を確認。 |
| USP Class VI | 一部医療グレードで実績 | 材料群全体ではなく製品番号別に確認。 |
| ISO 10993 | 一部医療グレードで評価実績 | 接触部位、期間、滅菌後状態、最終製品で評価。 |
| UL認証 | 登録グレードが存在 | UL 94、RTI、CTI、厚さ、色、ファイル番号を確認。 |
| ハロゲンフリー | 標準骨格は通常対応可能 | 難燃剤、顔料、添加剤を含む完成グレードで確認。 |
規制適合はメーカー、グレード、色、添加剤、製造拠点、用途、使用温度および接触条件により異なる。材料名だけで適合を断定しない。
環境・リサイクル性
| 項目 | 評価 | 内容 |
|---|---|---|
| 熱可塑性 | 該当 | 再加熱により溶融成形可能。 |
| マテリアルリサイクル | 技術的には可能 | 光学・医療用途では異物、黄変、規制、トレーサビリティが課題。 |
| 再生材利用 | 限定的 | 一般成形品では可能性があるが、医療・光学・食品では制約が大きい。 |
| 識別表示 | Other・7となる場合 | 地域制度と製品設計に従う。 |
| バイオベース | 一般品は化石資源由来 | マスバランス製品はメーカー最新情報を確認。 |
| 生分解性 | なし | バイオベースと生分解性を混同しない。 |
価格・供給性
| 項目 | 一般的な傾向 |
|---|---|
| 相対価格 | 比較的高価格~高価格 |
| 汎用流通性 | PP、PE、PET、PC、PMMAより限定的 |
| 国内入手性 | 主要メーカー・商社経由で入手可能 |
| 少量購入 | グレードと販売単位により難しい場合がある |
| 供給形態 | ペレット、フィルム、シート、成形品、医療容器 |
代表的なメーカー
| メーカー | 代表製品・ブランド | 概要 |
|---|---|---|
| TOPAS Advanced Polymers | TOPAS | COCの主要メーカー。医療、診断、包装、光学、電子、フィルム用途向けにTgと流動性が異なるグレードを展開する。 |
| 三井化学株式会社 | APEL | 高透明、高屈折率、低複屈折、耐熱、低吸湿を特徴とするCOCを展開する。 |
| 日本ゼオン株式会社 | ZEONEX、ZEONOR | 代表製品はCOPでありCOCとは異なるが、光学、医療、診断、低吸水、低誘電用途で直接競合する。 |
材料比較用5段階評価
| 評価項目 | スコア | 評価理由 |
|---|---|---|
| 引張強度 | 3 | 透明樹脂として標準~やや高い。 |
| 剛性 | 4 | 非強化で約2.5~3.4GPa。 |
| 衝撃強度 | 2 | PCより低く、ノッチ脆性に注意。 |
| 耐熱性 | 4 | 高TgグレードはHDT150~170℃。 |
| 耐薬品性 | 3 | 水系には良いが炭化水素溶剤に弱い。 |
| 耐候性 | 2 | 屋外ではUV安定化が必要。 |
| 耐加水分解性 | 5 | 加水分解性結合を持たず低吸水。 |
| 寸法安定性 | 5 | 低吸水、非晶性、低収縮。 |
| 低吸水性 | 5 | 24時間吸水率は一般に0.01%以下。 |
| 電気絶縁性 | 5 | 低誘電、低誘電正接、低吸水。 |
| 難燃性 | 2 | 標準材はHB相当が多い。 |
| 透明性 | 5 | 全光線透過率約92%、低ヘーズ。 |
| 成形加工性 | 4 | 高流動、精密転写が可能。 |
| 接着性 | 2 | 表面処理またはプライマーが必要。 |
| リサイクル性 | 2 | 熱可塑性だが回収・分別基盤が限定的。 |
| 価格優位性 | 1 | 汎用透明樹脂より高価格。 |
推奨確認試験
- 実薬品浸漬試験:実濃度、温度、時間で質量、寸法、外観、透過率、ヘーズ、強度保持率を測定する。
- 環境応力割れ試験:定ひずみまたは定荷重下で、油脂、洗浄剤、溶剤、薬剤、界面活性剤に接触させる。
- 高温高湿試験:85℃・85%RHなどで寸法、光学、電気、接着、コーティングを確認する。
- 熱老化・熱水・蒸気試験:実使用温度、圧力、時間、滅菌回数で評価する。
- 紫外線促進耐候試験:色差、透過率、ヘーズ、表面クラック、強度保持率を確認する。
- ヒートサイクル、クリープ、疲労、摩耗、接着、溶着強度、溶出、アウトガスおよび実部品耐久試験を用途に応じて実施する。
関連キーワード
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実使用では、グレード、温度、濃度、荷重、応力、湿度、時間、試験片形状、残留応力、成形条件、滅菌条件および法規制を確認する必要がある。
