アクリルおよびポリカーボネートCNC加工

September 24, 2024

この記事では、アクリルおよびポリカーボネートのCNC加工要件を含む、アクリルとポリカーボネートの2つのプラスチックの一般的な特性と応用について、および特定の用途でアクリルまたはポリカーボネートを使用することが最も適切な場合について説明します。

アクリルとは何ですか？

アクリル、またはポリメチルメタクリレート（PMMA）は、ガラスの代替として一般的に使用される透明な熱可塑性塑性です。ガラスと比較して、アクリルはより軽く、丈夫で、紫外線に対してより耐性があります。アクリルの光学的透明度は、レンズ、ディスプレイケース、水族館などに最適です。

アクリルは、キャスト形式または押し出し形式で生成され、キャストフォームは、より高い融点と剛性のために、より高いコストではありますが、処理に適しています。押し出されたアクリルは、より柔軟で、曲げまたは成形操作により適しています。

アクリルの特性

アクリルのいくつかの重要な特性は次のとおりです。

光学透明度：アクリルは優れた光学透明度を持ち、92％の可視光透過率と72％のUV透過率を備えています。それに比べて、Glassの光透過は80％から90％です。

化学耐性：アクリルは、無機酸、燃料、油、脂肪族炭化水素など、広範囲の化学物質に耐性があります。ただし、アルコールや有機溶媒はアクリル部品を損傷し、ぼやけたり、亀裂、または溶解したりする可能性があります。

UV耐性：アクリルは、紫外線透過率の低下によって特徴付けられるだけでなく、長期のUV放射曝露にも耐性があります。 PVCや変更されていないポリカーボネートなどの他の透明なプラスチックとは異なり、アクリルは黄色ではなく、UV光に長時間さらされると光学的透明度を維持します。

軽量：アクリルはガラスよりも50％軽量であるため、体重に敏感な用途では理想的なガラス交換です。

傷が簡単：アクリルは傷に耐性がなく、簡単に損傷するため、アクリルシートはしばしばスクラッチ耐性のフィルムでコーティングされます。ただし、部品がCNC機械加工されている場合、この治療は非現実的です。

弱いタフネス：アクリルは特に丈夫でも耐衝撃性もありません。靭性が必要な場合は、ポリカーボネートまたは他の材料が推奨されます。

アクリルまたはポリカーボネートに使用するのに最適な材料を決定する場合、特定のアプリケーションのニーズへの適応を確保するために、上記の特性を考慮する必要があります

ポリカーボネートとは何ですか？

ポリカーボネートは、透明性と靭性を必要とするアプリケーションで一般的に使用される明確で高強度のエンジニアリング熱可塑性塑性です。アクリルとは異なり、ポリカーボネートはひび割れずに高度に曲げられます。

眼鏡レンズや診断ラボ機器などのCNC機械加工されたポリカーボネート部品は、明確さと靭性に依存するさまざまな用途で使用されています。眼鏡を着用すると、レンズは「ガラス」ではなくポリカーボネートでできている可能性が高く、1980年代以来です。

ポリカーボネートの特性

ポリカーボネートは、その靭性、作業性、耐熱性で際立っていますが、紫外線の影響を受けており、傷抵抗が不十分です。ポリカーボネートの重要な特性の一部は次のとおりです。

光学的透明度：ポリカーボネートの光透過率は90％で、アクリルの92％よりわずかに低いですが、それでもガラスよりもわずかに優れています。ポリカーボネートは紫外線もブロックします。

高靭性：ポリカーボネートは、衝撃荷重に対して非常に耐性があり、壊れずに衝撃を吸収できる丈夫な材料です。その靭性のため、ポリカーボネートは防弾窓で使用されます。

耐火性：ポリカーボネートは炎に耐性があり、開いた炎にさらされたときに燃焼しません。材料は自己消光です、すなわち、ポリカーボネートは開いた火炎にさらされたときに燃えません。具体的には、ポリカーボネートはB1の難燃性評価を持っています。これは、「低い」可燃性です。

BPAが含まれています。ポリカーボネートの一部のグレードにはビスフェノールA（BPA）が含まれているため、食品容器では使用しないでください。ポリカーボネートの加熱は、BPAの放出を加速します。この化学物質は、がんや生殖損傷などの多くの悪影響に関連していますが、ポリカーボネートのBPAを含まないバリアントも利用できます（たとえばTritan）。

不十分な紫外線耐性：ポリカーボネートは紫外線に耐性がないため、時間の経過とともにプラスチックが黄色になり、紫外線によって表面が損傷します。 UV安定剤をポリカーボネートに追加して、UV曝露による黄変と脆性を防ぐことができます。

耐摩耗性が低い：ポリカーボネートは丈夫なプラスチックですが、アクリルよりもスクラッチ耐性が少ないです。その結果、真空堆積プロセスの複雑さのために幾何学的に複雑な部分に挑戦する可能性のある、シリカや二酸化チタンなどのスクラッチ耐性コーティングを適用する必要があることがよくあります。

アクリルとポリカーボネートの機械加工

切削工具

アクリルとポリカーボネートを機械加工する場合、鋭利な切削工具を使用して、ツールと部品の間の摩擦を制限することが重要です。鈍いドリルは、摩擦によって発生した熱によりプラスチックを溶かし、コーティングを作成する可能性があります。

通常、Tungsten Carbideツールは熱可塑性物質に好まれますが、多結晶ダイヤモンド（PCD）ツールが最良の結果をもたらします。 1つまたは2つのらせんフルートを備えた上部カットヘリカルツールは、多くの場合、アクリルおよびポリカーボネートを粉砕するための最良のツールであり、高い材料除去速度を提供し、非常に鋭く、機械加工部分にバリを残さないためです。マルチフルートツールは、穴やフルートのチップ蓄積、および切削工具への物質的な接着につながる可能性があります。掘削操作には、鋭い135度のドリル角度が推奨されます。

クランプ

ポリカーボネートとアクリルの両方が、備品がきつすぎる場合、機械加工中に部品を膨らませるため、ワープできます。マシンから削除されると、材料は後退し、機能は耐性がなくなります。ただし、メカニカルクランプが理想的でない場合、真空テーブルは材料を所定の位置に保持できます。あるいは、両面テープはマシン上の薄いプレートを所定の位置に保持することができますが、テープの残留物を除去するのは難しい場合があります。

スピードとフィード

ポリカーボネートとアクリルを加工するための正確な速度と供給は、機械の種類、部品の種類、フィクスチャなど、多くの要因に依存します。ただし、ポリカーボネートとアクリルは、スピンドル速度（最大18,000 rpm）で切断する必要があり、遅い飼料速度が材料を溶かす可能性があるため、高供給速度も好まれます。

ポリカーボネートはアクリルよりも融解温度が高いため、低速や飼料で溶ける可能性は低く、ポリカーボネートは飼料速度が遅くなることがあります。アクリルはより簡単にチップする傾向がありますが、ポリカーボネートはより丈夫で、それほど簡単にチップしません。

冷却

ほとんどの場合、加工中にアクリル部分とポリカーボネートの両方の部分を冷却するには、圧縮空気で十分です。ただし、速度、飼料、および切断操作の種類に大きく依存します。浸漬または霧化した冷却が必要な場合は、有機溶媒を含むクーラントが部分、特にアクリルを損傷する可能性があるため、水ベースの冷却剤を使用してください。

アクリルとポリカーボネートのCNC加工の選択

CNC加工のためにアクリルとポリカーボネートを選択する場合、決定は多くの要因に基づいて異なります。たとえば、靭性の増加、耐熱性の高まり、良好な光学的透明度を必要とするアプリケーションは、ポリカーボネートに適しています。

アクリルは、光学的透明度の点でわずかに優れており、明確さが主要な設計要因であるアプリケーションにより適しています。速度と飼料が比較的高い場合、両方の材料は機械加工が簡単です。場合によっては、特に光学的透明度が必要な場合、後処理研磨操作が必要になる場合があります。