ポリブチレンテレフタレート（PBT）は、あなたの車から電子機器まで、どこにでもあります。しかし、それは正確には何ですか？この半結晶工学熱可塑性はポリエステルファミリーに属し、強度と耐久性のバランスを提供します。
この投稿では、PBTをユニークなものにしている理由、その特性、処理方法、および自動車や電子機器などの業界で使用する方法を探ります。
ポリブチレンテレフタレート（PBT）とは何ですか？
ポリブチレンテレフタレート（PBT）は、ポリエステルファミリーの半結晶性熱可塑性物質です。その強さ、柔軟性、および化学物質に対する耐性で知られています。これらのプロパティのため、PBTは自動車、電子機器、および産業用途で広く使用されています。
PBTの化学組成と構造
PBTの化学構造は、式（C12H12O4）nで表されます。ポリマーは、エステル結合を介して形成される長い鎖で構成されています。これらの結合は、耐久性と熱抵抗を材料に提供し、困難な環境に最適です。その半結晶構造は、寸法の安定性を提供します。つまり、ストレスの下でもその形状を保持します。
ポリブチレンテレフタレートの分子構造
重要なコンポーネントは次のとおりです。
PBTの合成
PBTの産生にはの間の多腸濃度反応が含まれます。 、ジメチルテレフタレート（DMT） または テレフタル酸（TPA） と 1,4-ブタンジオール（BDO）.
原材料：
合成は、BDOがDMTまたはTPAのいずれかと反応するエステル化反応から始まります。 DMTを使用する場合、メタノールは副産物として生成されます。 TPAを使用すると、水が放出されます。次の反応により、過剰なBDOが除去され、凝縮反応による長いポリマー鎖が形成されます。
化学式：
DMT反応：
TPA反応：
これらの反応は、通常、 高温で発生します。 230°Cから250°Cの間で、真空条件下でまた、触媒を使用して、反応を加速し、より高い分子量を確保することもできます。
| 反応型 | 副産物 | 反応条件 |
| BDOを搭載したDMT | メタノール | 230-250°C、真空 |
| BDOのTPA | 水 | 230-250°C、真空 |
この多腸腎摂取プロセスは、PBTを定義する耐久性のある熱耐性ポリマー鎖を形成するための鍵です。
ポリエステルファミリーのメンバーとしてのPBT
ポリエステルとして、PBTは他のポリエステルと類似点を共有しています ポリエチレンテレフタレート（PET） 。ただし、より速い結晶化速度と処理温度の低下を通じて、それは際立っています。これにより、複雑な形状に簡単に成形できます。他のポリエステルと比較して、PBTには優れた機械的特性と優れた耐薬品性があり、オイル、燃料、高温にさらされた部品に最適です。
PBTの特性
PBTは、さまざまなアプリケーションに適したプロパティのユニークな組み合わせを示します。その重要な特性を詳しく見てみましょう。
| プロパティタイプの | プロパティ | の詳細 |
| 物理的特性 | 密度 | 1.31 g/cm³ |
| 酸素指数の制限 | 25％ |
| 水分吸収（24時間） | 0.08％-0.1％ |
| 寸法安定性 | 素晴らしい |
| UV抵抗 | 良い |
| 機械的特性 | 抗張力 | 40-50 MPa |
| 曲げ弾性率 | 2-4 GPA |
| 休憩時の伸び | 5-300％ |
| クリープ抵抗 | 高温で高い |
| 熱特性 | 熱偏向温度（HDT） | 115-150°C（0.46 MPa）; 50-85°C（1.8 MPa） |
| 最大連続サービス温度 | 80-140°C |
| 耐火性 | 炎症性のグレードで利用可能 |
| 熱膨張係数 | 6-10 x10⁻⁵/°C |
| 電気 | 誘電強度 | 15-30 kV/mm |
| 誘電率 @ 1 kHz | 2.9-4 |
| 体積抵抗率 | 14-17 x10⊃1;⁵ohm.cm |
| 耐薬品性 | 化学物質に対する耐性 | 希釈酸、アルコール、炭化水素、溶媒、油に対する強い耐性 |
| UVおよび染色抵抗 | 高い |
| 有機溶媒、油に対する耐性 | 素晴らしい |
物理的特性
PBTは、さまざまな環境条件下であっても、優れた次元の安定性を提供します。水分吸収が低く、通常は24時間の浸漬後に約0.1％です。
この低水分の取り込みは、熱応力と過酷な化学環境の下での耐久性に貢献します。 PBTは、要求の厳しい状況でその形状とパフォーマンスを維持できます。
機械的特性
PBTは、高強度、靭性、剛性を誇っています。ここにいくつかの定量的指標があります：
| プロパティ | 値 |
| 抗張力 | 50-60 MPa |
| 曲げ弾性率 | 2.3-2.8 GPA |
| 休憩時の伸び | 50-300％ |
PBTは、実用的な衝撃強度も示しています。割れたり壊れたりすることなく、突然の負荷に耐えることができます。
もう1つの重要な機能は、クリープ抵抗です。 PBTは、高温であっても、一定のストレスの下でその形状を維持できます。
熱特性
PBTは、他の多くのエンジニアリングプラスチックと比較して、高熱偏向温度（HDT）を持っています。たとえば、1.8 MPa負荷では、そのHDTは約60°C、一方 ポリプロピレンは わずか50°Cです。
また、高温の指数定格もあり、高温で特性を保持する能力を示しています。 PBTは、大幅な分解なしに短期の熱遠位と長期熱曝露に耐えることができます。
電気
PBTは、高い電気抵抗と誘電率を提供します。これらの特性により、電気部品の絶縁に最適です。
電力回路の放電、漏れ、および分解から保護します。 PBTの低い誘電損失は、高周波電子アプリケーションにも適しています。
耐薬品性
PBTは、以下を含む幅広い化学物質に対する抵抗を示します。
希釈酸
アルコール
炭化水素
芳香族溶媒
オイルとグリース
この化学耐性により、PBTは有機溶媒、ガソリン、およびオイルにさらされた部品に適しています。化学的に攻撃的な環境での完全性を維持できます。
PBTはまた、良好な紫外線耐性を提供し、日光への曝露による分解を防ぎます。その染色抵抗は、その耐久性と審美的な魅力をさらに高めます。
PBTのタイプと変更
未充填のPBTグレード
未充填のPBTグレードは、添加物のない材料の基本的な形式です。多くのアプリケーションに適したプロパティのバランスを提供します。
これらのグレードには、さまざまな溶融粘度があり、射出成形と押出の処理柔軟性を提供します。
ガラス繊維強化PBT
ガラス繊維強化PBTは一般的な変更です。ガラス繊維を添加すると、材料の機械的特性が大幅に向上します。
引張強度、曲げ弾性率、および圧縮強度は、未熟練グレードと比較して2〜3倍増加する可能性があります。これにより、ガラス繊維強化PBTが構造用途に最適になります。
ファイバーの含有量は異なる場合があり、通常は10％から50％の範囲です。繊維の含有量が多いと、強度と剛性が高まりますが、延性が低下します。
鉱物で満たされたPBT
タルクや炭酸カルシウムなどのミネラルフィラーをPBTに加えることができます。これらのフィラーは、寸法の安定性を改善し、成形中の収縮を減らします。
ミネラルで満たされたPBTグレードは、未充填グレードと比較して剛性と耐熱性の増加を提供します。ただし、衝撃強度はわずかに低下する場合があります。
火炎抑制性PBT
火炎抑制性PBTは、厳しい火災安全要件を備えたアプリケーションにとって重要です。それぞれに独自の利点と欠点があるさまざまな難燃剤を使用できます。
臭素化化合物などのハロゲン化火炎遅延剤は効果的ですが、環境の懸念に直面する可能性があります。リンベースの添加剤のような非ハロゲン化された代替品は、人気を集めています。
難燃剤の選択は、火の性能だけでなく、機械的強度、耐熱性、電気断熱などの他の特性にも影響します。
衝撃修飾PBT
衝撃修正は、PBTの靭性と延性を改善するために使用されます。最も一般的な影響修飾子は、次のようなエラストマーです。
これらの修飾子は、PBTマトリックス内に別のゴム状相を形成します。衝撃中にエネルギーを吸収し、亀裂の開始と伝播を防ぎます。
特に低温では、衝撃強度を大幅に増加させることができます。ただし、弾性率と耐熱性はわずかに損なわれる可能性があります。
その他の変更
PBTは、特定の要件を満たすために他のさまざまな変更を受けることができます。
UV安定剤を追加して、日光と風化に対する耐性を改善することができます。
PTFEやシリコンなどの潤滑剤を組み込んで、摩擦と摩耗を減らすことができます。
食品グレードのPBTは、食品や飲み物と接触するアプリケーションに利用できます。
帯電防止剤を使用して、電子アプリケーションで静的料金を消散させることができます。
審美的な目的のために、着色剤と顔料を追加できます。
以下の表は、PBT特性に対するさまざまな変更の重要な効果をまとめたものです。
| 強度 | 剛性 | 耐熱 | 修正 | 性寸法 | 安定性 |
| ガラス繊維 | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| ミネラルフィラー | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| 難燃剤 | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| 影響修飾子 | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
PBTの処理技術
PBTは、さまざまな手法を使用して処理できる熱可塑性材料です。最も一般的な方法とその重要なパラメーターを調べてみましょう。
射出成形
射出成形は 、PBTの処理に使用される最も一般的な方法です。材料は、 溶融温度まで加熱されます の間の 230°Cから270°C。次に、に維持された金型に注入されます。 40〜80°C 高圧（通常 100〜140 MPa ）での最適化- 処理パラメーターなど 溶融温度 や 噴射圧力、品質を維持し、次のような欠陥を減らします ワーピング または シンクマーク.
| パラメーター | 最適範囲 |
| 溶融温度 | 230-270°C |
| カビの温度 | 40-80°C |
| 噴射圧力 | 100-140 MPa |
押し出し
押出はを生産するための別の広く使用されている技術です。 半仕上げ製品 、シート、ロッド、プロファイルなどの押出中に、PBTは溶けてダイを強制され、 溶融温度は の間で制御されます 230°Cから250°C。適切な ネジ速度 と 冷却速度を維持することが不可欠です。 寸法の精度には、
| 押出パラメーター | 最適値 |
| 溶融温度 | 230-250°C |
| ねじ速度 | 出力に基づいて調整されます |
ブロー成形
ブローモールディングは、 中空の部品を作るために使用されます。 ボトルや容器などのこのプロセスでは、PBTはパリソンと呼ばれるチューブに押し出され、その後、空気が吹き込まれて形状を形成します。 溶けの温度 と 空気圧が 滑らかで均一な製品を確保する上で重要な役割を果たします。
| パラメーター | アプリケーション |
| 溶融温度 | 230-250°C |
| 空気圧 | 中空の部品用に最適化されています |
圧縮成形
圧縮成形には、加熱された型にPBTを配置し、圧力下で圧縮することが含まれます。この方法は、通常、 大きな壁または厚壁の部品に使用されます。正確な形状保持が必要な強力で耐久性のあるコンポーネントを必要とするアプリケーションに最適です。
PBT圧縮成形の典型的な処理パラメーターは次のとおりです。
溶融温度：230°Cから250°C
カビの温度：150°Cから180°C
成形圧力：10〜50 MPa
PBTによる3D印刷
あまり一般的ではありませんが、PBTはを使用して処理できます。 3D印刷技術 、融合フィラメント製造（FFF）や選択的レーザー焼結（SLS）などの生産するのに適しています。 複雑で耐久性のある部分を 強度の高い 印刷設定を最適化すると、滑らかな層と強い接着が保証されます。 押出温度や印刷速度などの
| 3D印刷パラメーター効果 | 品質に対する |
| 押出温度 | 層結合に影響します |
| 印刷速度 | 精度を制御します |
PBTのアプリケーション
PBTは、その優れた特性により、幅広い産業での使用を見つけています。主要なアプリケーション領域のいくつかを探りましょう。
自動車産業
PBTはで広く使用されています。 自動車産業 、耐久性、耐熱性、および耐薬品性により、などのコンポーネントに最適です バンパー, ボディパネルの, モーターパーツや トランスミッションコンポーネント。たとえば、PBTは一般的に ウィンドウモーターシェル, ギアボックス、 ラジエーターウィンドウに見られ、過酷な環境で優れたパフォーマンスを提供します。
| 自動車部品 | PBTアプリケーション |
| バンパー | 耐衝撃性と柔軟性 |
| モーターパーツ | 電気断熱性と耐久性 |
| 送信コンポーネント | オイルに対する耐薬品性 |
電子機器と電化製品
では 電子部門、PBTは 電気断熱 特性について評価されています。で使用され コネクタ, 冷却ファンと トランス、安全性と耐久性を確保します。 PBTは、で人気のある材料でもあり、機械的強度と熱安定性の両方を提供します。 コンシューマーエレクトロニクス や 家電製品 冷蔵庫や洗濯機などの
| 電子コンポーネント | PBTの使用 |
| コネクタ | 電気断熱 |
| 冷却ファン | 耐熱性 |
| トランスとリレー | 耐久性のある住宅、熱管理 |
消費財
では、PBTは 消費財によく見られます 家庭用品 などの 、掃除機のコンポーネント や コーヒーメーカーの部品。その強さと耐久性はにも理想的な選択肢となります スポーツ用品など、 、アイススケートソール や パワードリルハウジング.
医療機器
PBTの生体適合性と耐薬品性により、 医療機器に適しています。多くの場合、で使用されます。 整形外科, インプラント、および 医療機器 正確で耐久性のある衛生材料を必要とする水分吸収が低いと、医療環境での長期的な信頼性が保証されます。
| 医療機器 | PBTの役割 |
| 手術器具 | 耐久性と生体適合性 |
| 整形外科インプラント | 化学耐性と安定性 |
配管と液体の取り扱い
では、PBTは 配管 および 流体処理 システム バルブの, 継手と ポンプインピーラーに使用されます。化学物質に対する耐性、低水分吸収、耐久性が高いため、水、油、洗浄剤にさらされた成分に最適です。
| 配管コンポーネント | PBTの使用 |
| バルブとフィッティング | 耐薬品性 |
| ポンプインピーラー | 液曝露下での耐久性 |
産業機械
PBTは、で重要な役割を果たしています 産業機械の製造に使用される ベアリング, ギア, カムと ローラー。これらのコンポーネントは、PBTの 低摩擦, 耐摩耗性と 高い機械的強度の恩恵を受けます.
| 産業部品 | PBTアプリケーション |
| ベアリングとギア | 耐摩耗性、低摩擦 |
| ローラーとカム | 耐久性と精度 |
食品加工装置
PBTはで使用されます 食品グレードアプリケーション への準拠により、 、FDA規制。によく見られます。 コンベアベルトの, 食品加工ブレードや、食品を処理する他の機械PBTの水分および洗浄剤に対する抵抗は、衛生的で信頼できる食品加工装置に最適です。
| 食品加工コンポーネント | PBTの使用 |
| コンベアベルト | FDAコンプライアンス、湿気抵抗 |
| 食品加工ブレード | 耐久性と清潔さ |
PBTの利点と短所
他の資料と同様に、PBTにはその長所と制限があります。
利点
PBTは複数の業界でいくつかの重要な利点を提供し、高性能アプリケーションに人気のある選択肢となっています。
優れた機械的特性と寸法安定性
PBTは、 高強度の, 靭性と 剛性を誇っており、機械的ストレス下で耐久性があります。を維持し、コンポーネントがその形状を保持するようにします。 寸法の安定性さまざまな環境条件下でも、
高化学物質と耐摩耗性PBTは、
など、幅広い化学物質に抵抗します 溶媒, 燃料や 油。その 耐摩耗性 により、摩擦削減が不可欠なギアのような可動部品に適しています。
良好な電気断熱
このポリマーは 電気断熱に優れています、高 誘電体強度 と 低誘電損失を伴う。エネルギーの漏れを防ぎ、電子機器や電気部品で広く使用されています。
低水分吸収と紫外線
を伴う紫外線耐性 吸収、PBTは湿度の高い環境でその機械的特性を維持しています。また、 紫外線に抵抗しているため、時間の経過とともに大幅に劣化することなく屋外での使用に最適です。
短所
PBTには多くの強みがありますが、考慮しなければならないいくつかの制限もあります。
高いカビの収縮
PBTは、処理中に 高いカビの収縮を示し 、複雑な部分で寸法精度を維持することが困難です。収縮を最小限に抑えるには、正確な成形技術が必要です。
加水分解に対する感受性PBTの重要な欠点の1つは、
に対する感受性です 加水分解。に長期にわたる曝露は、 湿気 や お湯 時間の経過とともに材料を分解し、水にさらされた環境での使用を制限する可能性があります。
反りやすく、ノッチの感受性が発生
のために 歪みの高い縮小PBTは、 しやすくなります。特に大規模または複雑な部分では、さらに、補強されていないPBTは ノッチの感度を示しており、ストレス関連の骨折の影響を受けやすくします。
熱偏向温度（HDT）が低いため、PBTは
他のエンジニアリングプラスチックと比較して HDTが低いため、強化や特別なグレードのない高温用途には適していない可能性があります。
| 利点の | 短所 |
| 優れた機械的特性 | 高いカビの収縮 |
| 高次元の安定性 | 加水分解に対する感受性 |
| 良好な化学物質と耐摩耗性 | 反りやすくなり、ノッチの感受性が発生しやすい |
| 信頼できる電気断熱 | 他の人と比較して熱偏向温度が低くなります |
| 低水分吸収と紫外線耐性 |
|
結論
ポリブチレンテレフタレート（PBT）は、そので際立っています 機械的強度の, 耐薬品性と 寸法安定性。その汎用性により、自動車、電子機器、医療機器などの業界全体で不可欠です。 PBTの特性、処理技術、およびアプリケーションを理解することは、適切な材料を選択し、最適な製品設計を確保するために重要です。
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