概要
| 材料名 | GF強化ポリエチレンテレフタレート |
|---|---|
| 略記号 | GF-PET |
| 英語名 | Glass Fiber Reinforced PET |
| 分類 | ガラス繊維強化熱可塑性ポリエステル |
| 構造・主成分 | PETにガラス繊維を配合した強化グレード |
| 主な用途 | 電気電子部品、コネクタ、機械部品、自動車部品 |
GF強化ポリエチレンテレフタレートは、PETにガラス繊維を配合した強化グレードである。剛性、耐熱性、寸法安定性、機械強度が高い。
材料選定では、透明性は失われ、加水分解・成形乾燥に注意。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
- 剛性、耐熱性、寸法安定性、機械強度が高い
- 透明性は失われ、加水分解・成形乾燥に注意
- 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
- 剛性、耐熱性、寸法安定性、機械強度が高い
- 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
- 透明性は失われ、加水分解・成形乾燥に注意
- 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
GF強化ポリエ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。
| 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
（PET)
PET主鎖＋ガラス繊維補強。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GF強化ポリエチレンテレフタレート |
|---|---|
| 構成 | PETにガラス繊維を配合した強化グレード |
| 特徴 | 剛性、耐熱性、寸法安定性、機械強度が高い |
| 主な用途 | 電気電子部品、コネクタ、機械部品、自動車部品 |
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GF強化ポリエ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PET | GF15% 強化PET | GF30% 強化PET | GF45% 強化PET |
|---|---|---|---|---|---|
| 比重 | なし | 1.33〜1.40 | 1.45〜1.55 | 1.60〜1.75 | 1.80〜2.00 |
| 引張強さ | MPa | 50〜80 | 90〜130 | 130〜190 | 170〜240 |
| 引張伸び | % | 50〜300 | 2〜6 | 1.5〜4 | 1〜3 |
| 曲げ強さ | MPa | 70〜120 | 130〜200 | 180〜280 | 230〜350 |
| 曲げ弾性率 | GPa | 2.0〜3.0 | 4.0〜7.0 | 7.0〜12.0 | 10〜18 |
| 圧縮強さ | MPa | 80〜130 | 130〜220 | 180〜320 | 250〜400 |
| アイゾット衝撃強さ ノッチ付き | kJ/m2 | 2〜5 | 5〜9 | 6〜12 | 7〜14 |
| ロックウェル硬さ | なし | M90〜M105 | M100〜M115 | M105〜M120 | M110〜M125 |
| 荷重たわみ温度 1.8MPa | ℃ | 70〜90 | 180〜210 | 220〜245 | 240〜260 |
| 融点 | ℃ | 245〜260 | 245〜260 | 245〜260 | 245〜260 |
| ガラス転移温度 | ℃ | 70〜85 | 70〜85 | 70〜85 | 70〜85 |
| 連続使用温度 | ℃ | 100〜130 | 140〜170 | 150〜180 | 160〜190 |
| 線膨張係数 | ×10-5/K | 5〜8 | 2〜4 | 1.5〜3 | 1〜2.5 |
| 成形収縮率 | % | 1.5〜2.5 | 0.5〜1.5 | 0.2〜1.0 | 0.1〜0.8 |
| 吸水率 | % | 0.1〜0.4 | 0.08〜0.25 | 0.05〜0.20 | 0.05〜0.20 |
| 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 | 8〜18 |
| 比誘電率 | なし | 3.0〜3.5 | 3.2〜3.8 | 3.5〜4.2 | 3.8〜4.5 |
| 難燃性 | UL94 | HB〜V-2 | HB〜V-0 | V-2〜V-0 | V-0相当 |
| 耐候性 | なし | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 耐薬品性 | なし | ○〜◎ | ○〜◎ | ○〜◎ | ○〜◎ |
| 透明性 | なし | 透明〜半透明 | 不透明 | 不透明 | 不透明 |
耐薬品性
PET同様に強アルカリ・高温高湿に弱い。油脂・弱酸は比較的良好。
| 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）
GF強化ポリエ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。
| 項目 | SP値（δ） MPa1/2 | 備考 |
|---|---|---|
| PET樹脂（標準グレード） | 21.5 ～ 22.3 | 耐油性及び耐薬品性に優れるが、高温アルカリには注意が必要である。 |
| PET-GF10（ガラス繊維10%） | 21.6 ～ 22.4 | 寸法安定性及び耐環境応力割れ性が向上する。 |
| PET-GF15（ガラス繊維15%） | 21.7 ～ 22.5 | 耐熱性及び剛性が向上し、溶剤膨潤を抑制しやすい。 |
| PET-GF20（ガラス繊維20%） | 21.8 ～ 22.6 | 耐薬品性と機械強度のバランスに優れる。 |
| PET-GF30（ガラス繊維30%） | 21.9 ～ 22.8 | 高剛性であり、溶剤による変形やクラックが発生しにくい。 |
| PET-GF40（ガラス繊維40%） | 22.0 ～ 22.9 | 高温環境下でも比較的高い耐薬品性を維持する。 |
| PET-CF10（炭素繊維10%） | 21.5 ～ 22.4 | 導電性及び寸法安定性に優れる。 |
| PET-CF20（炭素繊維20%） | 21.6 ～ 22.5 | 耐熱性及び機械強度が向上する。 |
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値から見た耐溶剤性
| 溶剤名 | SP値（δ） MPa1/2 | GF-PET耐性 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 水 | 47.9 | ◎ | 常温では安定である。 |
| メタノール | 29.7 | ○ | 短時間接触では比較的安定である。 |
| エタノール | 26.0 | ○ | 通常洗浄用途では問題になりにくい。 |
| イソプロパノール（IPA） | 23.5 | ○ | 一般用途では比較的使用可能である。 |
| エチレングリコール | 32.9 | ◎ | 自動車部品用途でも広く使用される。 |
| n-ヘキサン | 14.9 | ◎ | 脂肪族炭化水素には比較的安定である。 |
| トルエン | 18.2 | △ | 長時間接触では膨潤の可能性がある。 |
| キシレン | 18.0 | △ | 高温時にはクラック発生に注意が必要である。 |
| アセトン | 20.3 | △ | 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（メチルエチルケトン） | 19.0 | △ | 長時間接触で表面劣化を生じる場合がある。 |
| 酢酸エチル | 18.6 | △ | 高温環境では膨潤する可能性がある。 |
| DMF | 24.8 | × | 高極性溶剤であり加水分解及び劣化を促進する。 |
| THF | 18.5 | × | 長時間接触で劣化及び軟化を生じる可能性が高い。 |
| ガソリン | 14 ～ 16 | ◎ | 燃料用途でも比較的安定である。 |
| 鉱物油 | 15 ～ 17 | ◎ | 潤滑油環境で安定しやすい。 |
| 水酸化ナトリウム水溶液 | 47前後 | × | アルカリ加水分解により著しく劣化する。 |
※ 耐溶剤性評価はGF強化PETのSP値中央値（δ≒22.2 MPa1/2）を基準として整理した代表例である。
◎：非常に良好 ○：概ね良好 △：注意が必要 ×：不適
※ DMF、THF、高温アルカリ溶液、水酸化ナトリウムなどはPETのエステル結合を劣化又は加水分解させる可能性が高く、長時間接触や高温環境では特に注意が必要である。またケトン系及び芳香族炭化水素系溶剤は応力集中部で環境応力割れを引き起こす場合がある。
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
ポリエチレンテレフタレート(PET)ペレットにGFをコンパウンドし射出成形用材料とする。
詳細な利用用途
代表用途
- 電気電子部品
- コネクタ
- 機械部品
- 自動車部品
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 |
|---|---|---|
| 帝人 | 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 |
| 東レ | 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 |
| 三菱ケミカル | 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 |
| Celanese | 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 |
| SABIC | 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 |