MCナイロンとジュラコン（R）の物性

11　プラスチック歯車の設計

11.1 MCナイロンとジュラコン（R）の物性

MCとはM ONO CASTの略で、本質的には6ナイロンと呼ばれるポリアミド樹脂です。
ジュラコン（R）とは、「アセタール・コポリマー」と呼ばれる結晶性の熱可塑性のエンジニアリング・プラスチックです。なお、ジュラコン（R）はポリプラスチックス株式会社の日本その他の国の登録商標です。

これらのプラスチックの特長は

自己潤滑性があり、無潤滑運転が可能です。
騒音を減少させます。
軽量で耐蝕性に優れています。

このような特長を持つ反面、プラスチック材料の一般的な性質として、特に温度の上昇及び水分の吸収によって性質が変化します。これが、プラスチック材料を、歯車などの機械要素部品に使用する場合の、問題点となっています。このため、プラスチック材料については、代表的な条件での性質を知り、これに基づいて概略的な設計を行ない、実用試験を繰り返した上で、本格的に使用するのが一般的な方法となっています。

（1）機械的性質

表11.1に標準状態における機械的性質を示します。これらの機械的性質は、温度が上昇すれば、強さは低くなる傾向があります。

表11.1 MCナイロンとアセタールコポリマーの機械的特性

（2）熱的性質

プラスチック材料は、金属材料に比べて温度による寸法変化が大きく、注意が必要です。
表11.2に、MCナイロンとアセタールコポリマーの熱的特性を示します。

表11.2 MCナイロンとアセタールコポリマーの熱的特性

◆MCナイロン（MC901）製ラックの温度変化による寸法変化の計算例

想定型番：PR2-1000（全長1010mm）

使用前製品の想定

雰囲気温度20℃＝製品温度20℃
全長1010mm

温度上昇想定

20℃→40℃　20℃上昇を想定

線膨張係数

9 × 10-5/℃

計算例

寸法変化量＝線膨張係数×長さ×温度差

＝ 9 × 10-5/℃× 1010mm× 20℃差

＝ 1.818mm

MCナイロン製ラックPR2-1000（全長1010mm）は、20℃の温度上昇で1.8mm程度伸びることになります。

（3）吸水性

プラスチック材料は、一般的に吸水性があって、機械的性質や耐摩耗性などを低下させる欠点があります。
表11.3に、MCナイロンとジュラコン（R）の吸水率を示します。

表11.3 MCナイロンとジュラコン（R）の吸水率

条件	試験法 ASTM	単位	MCナイロン MC901	ジュラコン（R）アセタールコポリマー
吸水率（水中、常温、24時間）	D - 570	％	0.5-1.0	0.22
吸水飽和値（水中）			％	5.5-7.0	0.80
吸水飽和値（室温、室内放置）			％	2.5-3.5	0.16

注1．MC602STの場合、吸水率はMC901の約90％です。

ジュラコン（R）はMCナイロンと比較して、吸水性の少ないプラスチックです。
MCナイロン製品は、吸水によって寸法が変化いたします。ご購入時の寸法が使用する環境や気候的影響によって若干の寸法誤差が生じます。
図11.1に、MC901の水分吸収率と寸法増加量を示します。

図11.1 MC901の水分吸収率と寸法増加量

◆MCナイロン（MC901）製ラックの膨潤量の計算例

想定型番：PR2-1000（全長1010mm）

使用前製品の想定

水分吸収率1％品
全長1010ｍｍ

膨潤後の想定

常温室内で水分吸収率3％になった場合を想定

算出例

図11.1 MC901の水分吸収率と寸法増加量より
- 使用前、水分吸収率1％より寸法増加量0.2％と求まる。
- 膨潤後、水分吸収率3％より寸法増加量0.75％と求まる。

増分は0.75％ー0.2％＝0.55％と求まる。
元の全長が1010ｍｍなので、寸法増加量は、1010mm × 0.55％＝ 5.555 ｍｍとなる

（4）耐薬品性

MCナイロンの耐薬品性は、通常のナイロン樹脂とほとんど同じです。
一般的に、有機溶剤に強く、酸に弱いです。

その特性をまとめると、次のようになります。

多くの無機酸には常温、低濃度でも無条件には使用できません。
無機アルカリには、常温においてかなりの濃度まで使用できます。
無機塩の水溶液にはかなりの温度、濃度まで使用できます。
有機酸（蟻酸を除く）には、無機酸よりかなり安定です。
エステル類、ケトン類には、常温において安定です。
芳香族には常温において安定です。
鉱物油、植物油、動物油脂には常温において安定です。

表11.4にナイロン樹脂の耐薬品性を示しますが、使用条件により異なる場合がありますので、予備試験等を行ってください。

表11.4 MCナイロンの耐薬品性

（○はほとんど侵されない、△条件付使用可、×使用不可）

希塩酸	△	酢酸メチル	○	ニトロベンゼン	○
濃塩酸	×	酢酸エチル	○	サルチル酸	○
希硫酸	△	酢酸ナトリウム	○	ジブチルフタレート	○
濃硫酸	×	アセトン	○	シクロヘキサン	○
希硝酸	△	メチルエチルケトン	○	シクロヘキサノール	○
濃硝酸	×	ホルムアルデヒド	○	テトラヒドロフラン	○
希燐酸	△	アセトアルデヒド	○	ε-カプロラクタム	○
水酸化ナトリウム（50％）	○	エーテル類	○	石油エーテル	○
アンモニア水（10％）	○	アセトアマイド	○	ガソリン	○
アンモニアガス	○	エチレンジアミン	○	ディーゼル油	○
食塩水（10％）	○	アクリルニトリル	○	潤滑油	○
塩化カリウム	○	四塩化炭素	○	鉱物油	○
塩化カルシウム	○	エチレンクロライド	○	ひまし油	○
塩化アンモニウム	○	エチレンクロルヒドリン	○	亜麻仁油	○
次亜鉛素酸ナトリウム	×	トリクレン	○	シリコン油	○
硫酸ナトリウム	○	ベンゼン	○	食用油脂	○
チオ硫酸ナトリウム	○	トルエン	○	牛脂	○
重亜硫酸ナトリウム	○	フェノール	△	バター	○
硫酸銅	○	アニリン	△	牛乳	○
重クロム酸カリ（5％）	○	ベンツアルデヒド	△	ぶどう酒	○
過マンガン酸カリ	△	安息香酸	△	フルーツジュース	○
炭酸ナトリウム	○	クロルベンゼン	○	炭酸飲料水	○