ポリアリレートPARの特性
ポリアリレート（PAR）は、芳香族ポリエステルとも呼ばれ、分子の主鎖に芳香環とエステル結合を有する熱可塑性特殊エンジニアリングプラスチックです。1973年に日本のユニチカ株式会社によって工業化され、商品名はUポリマーです。優れた総合性能を有する耐熱性プラスチックです。
ポリアリレートは、二価フェノールとジカルボン酸の重縮合によって製造されます。様々な二価フェノールとジカルボン酸を原料として用いることで、様々な種類のポリアリレートが得られます。一般的にポリアリレートと呼ばれるものは、ビスフェノールAとテレフタル酸およびイソフタル酸の混合物を原料として重縮合したものです。
PARは直線状の非晶質構造を有し、分子の主鎖はフェニル基、エーテル基、カルボニル基、イソプロピル基で構成されています。それぞれの基はポリマーの特性に異なる影響を与えますが、各基の相乗効果により、PARの主鎖はより高い剛性、一定の極性、非結晶性、そして一定の柔軟性を有します。
1. 各種ポリアリレートの性能データ
| パフォーマンス |
U-100
（耐熱グレード） |
U-1060
（一般グレード） |
U-4015
（高流動グレード） |
U-8000
（ブロー成形グレード） |
| 密度/(g/cm³) |
1.21 |
1.21 |
1.24 |
1.26 |
| ロックウェル硬度（R） |
125 |
125 |
124 |
125 |
吸水性
（20℃、24時間、％） |
0.26 |
0.25 |
0.20 |
0.15 |
| 吸湿率（65%RH、24時間、％） |
0.07 |
0.07 |
0.05 |
0.03 |
| 引張強度/MPa |
71.5 |
75.0 |
83.0 |
72.5 |
| 伸長（％） |
50 |
62 |
62 |
95 |
| 曲げ強度/MPa |
97.0 |
95.0 |
115.0 |
113.0 |
| 曲げ弾性率/GPa |
1.9 |
1.9 |
2.0 |
1.9 |
| 圧縮強度/MPa |
96.0 |
96.0 |
98.0 |
98.0 |
| アイゾットノッチ付き衝撃強度/(J/m) |
150～250 |
250～350 |
250～350 |
80～150 |
| 体積抵抗率/Ω·cm |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
| アーク抵抗 |
129 |
129 |
120 |
123 |
| 誘電率（10⁶Hz） |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
| 誘電正接（10 ⁶ Hz) |
0.015 |
0.015 |
0.015 |
0.015 |
2. 機械的性質
ポリアリレートは、優れた耐クリープ性、耐衝撃性、ひずみ回復性、耐摩耗性に加え、高い機械的強度と剛性を備えています。また、広い温度範囲で高い引張強度を示します。ポリカーボネートと比較すると、ポリアリレートの衝撃強度の絶対値はわずかに低いものの、サンプルの厚さに対する依存性はポリカーボネートよりも小さく、厚さが6.4mmを超えると、ポリカーボネートよりも高い衝撃強度を示します。そのため、ポリアリレートは大型の厚手製品の製造において、より大きな優位性を発揮します。
ポリアリレートは引張クリープ特性に優れ、21MPa のような高荷重下でもクリープ量は非常に小さいです。
ポリマー材料は、完全弾性体を除き、外力の作用により永久ひずみが発生します。しかし、ポリアリレートは優れたひずみ回復性と小さなヒステリシス損失を示します。大きなひずみ速度条件下でも、ポリアリレートのヒステリシス損失はポリカーボネートやポリオキシメチレンよりもはるかに小さく、高温下でも過度の残留ひずみを生じることなく、この優れた性能を維持します。
3. 熱特性
ポリアリレートは分子主鎖中のベンゼン環密度が高いため、耐熱性に優れています。1.82MPaの荷重下では、ポリアリレート（U-100）の熱変形温度は175℃に達します。示差熱法を用いた場合、減量開始温度は400℃、分解温度は443℃です。また、ポリアリレートのガラス転移温度（DSC法）は193℃で、ポリカーボネートより約50℃、ポリスルホンより3～4℃高くなっています。そのため、ポリアリレートの各種特性はポリカーボネートやポリスルホンよりも温度の影響を受けにくく、線膨張係数が小さく、寸法安定性に優れています。
他のエンジニアリングプラスチックと比較して、ポリアリレートは優れたはんだ耐性と非常に低い熱収縮も備えています。
4. 難燃性
ポリアリレートは自己消火性プラスチックであり、不燃性です。難燃剤を添加していない場合でも、厚さ1.6mmのサンプルはUL94V-0レベルに達します。ポリアリレートの酸素指数は36.8で、ハロゲン含有ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイドなどのプラスチックよりも低いものの、他のプラスチック（難燃剤を添加したものを含む）よりも高い値を示します。
5. 電気特性
ポリアリレートの電気特性は、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリアミドと類似しており、特に耐電圧性に優れています。吸湿性が低いため、湿度の高い環境でも電気特性が非常に安定しています。また、ポリアリレートの電気特性は温度の影響を受けにくく、160℃の高温下でも体積抵抗率は1014Ω·cm以上を維持します。
6. 化学的性質
ポリアリレートは耐酸性、耐油性に優れていますが、耐アルカリ性、耐ストレスクラッキング性、芳香族炭化水素およびケトン性は理想的ではありません。ポリアリレートの耐薬品性は理想的ではありません。炭素繊維改質AXシリーズポリアリレートは、耐薬品性と耐有機溶剤性が大幅に向上し、加工性能も大幅に向上しています。表1-2にAXシリーズポリアリレートの特性を示します。
7. その他の特性
ポリアリレートは透明性に優れ、屈折率は1.61とポリカーボネートやポリメタクリレートよりも高く、厚さ2mmでの光線透過率は87%とポリカーボネートとほぼ同等です。また、ポリアリレートは紫外線耐性にも優れており、厚さ0.1mmのポリアリレートで350nm以下の波長の光を完全に遮断できます。ポリアリレートは耐候性に優れたエンジニアリングプラスチックの一つであり、その耐候性はポリカーボネートを大幅に上回っています。
ポリアリレートPARの成形加工
ポリアリレートの融点は熱分解温度と大きく異なり、射出成形、押出成形、ブロー成形などの加熱溶融法で成形加工することができます。ポリアリレートの溶融粘度は比較的高く、同じ温度でポリカーボネートの約10倍であるため、より良い流動性を得るには、より高い成形温度が必要です。ポリアリレートの流動性は、製品の厚さにも関係しています。通常、厚さが2mm未満の場合、流動性が急激に低下します。そのため、ポリアリレートを使用して薄肉製品を成形する場合は、より高い温度と圧力を適用する必要があります。微量の水分が成形中にポリアリレートの分解を引き起こすため、成形前にポリアリレートを予備乾燥することが非常に重要です。水分含有量は通常、0.02％（質量分率）以下に制御する必要があります。乾燥条件は、通常110〜140℃、6時間です。
1. 射出成形
ポリアリレートは一般的な射出成形機で射出成形できますが、溶融粘度が比較的高く、必要な成形温度も比較的高くなります。材料の焼結や炭化を防ぐため、ニードルバルブ付きの射出成形機は一般的に使用を避けてください。ポリアリレートの成形収縮率はポリカーボネートとほぼ同じで、どちらも約0.05％です。通常、ポリカーボネートの射出成形用金型はポリアリレートの射出成形にも使用できます。ただし、より複雑な形状の製品の場合は、ポリアリレートの流動性の悪さを補うために、金型のゲートやランナーなどをやや大きめに加工する必要があります。
ポリアリレートの射出成形時の金型温度は一般的に高温です。金型温度が低すぎると、射出成形後の製品の残留ひずみが大きくなり、外力が加わっていない状態でも割れが生じることがあります。厚みの不均一性や曲げが多い製品では、残留ひずみはさらに大きくなります。
2. 押出成形
ポリアリレートの押出成形は、射出成形に比べて一般的に10～20℃低い温度で行われます。ポリアリレートの溶融粘度は比較的高いため、可塑化効果を高めるためには、一般的にアスペクト比、トルク、出力の高い押出機を使用する必要があります。また、せん断発熱による焼結や炭化を避けるため、スクリュー回転速度を上げすぎないようにし、スクリューとダイの構造において、材料滞留が発生しやすい部品を最小限に抑える必要があります。
ポリアリレートPARの改質と応用
PARは、ガラス繊維、炭素繊維、ポリアリルアミド繊維、セラミック繊維などで強化することができ、さらに混合繊維やポリマースーパー繊維（超高分子量ポリエチレン繊維など）で強化することも可能です。ガラス繊維は最も一般的に使用される強化繊維です。PARをガラス繊維で強化する場合は、カップリング剤KH-550で処理し、適量の安定剤を添加する必要があります。製造プロセスは基本的にガラス繊維強化PCと同じです。
ポリアリレートは主にPET、PBT、PC、PA、フッ素樹脂などと混合アロイを形成しますが、PET、PBT、PCなどとは相溶性があり、PA、フッ素樹脂などとは非相溶性があります。
PARは合金化によって製品の性能を向上させます。PAR/PETシリーズのプラスチック合金は、高剛性、高寸法精度、低異方性、滑らかな表面といった特性を有し、主に自動車部品や一部の精密部品に使用されています。PAR/PTFEは、ベアリングなどのオイルフリー潤滑耐摩耗材料に使用できます。PAR/PA合金は、自動車のエンジンフードや外板などの内外装部品、摺動部品、ブレーカー部品、ブッシングなど、自動車の耐熱・耐衝撃部品に使用されています。
高透明PARは、オプトエレクトロニクス技術分野において新たな用途が期待されています。PARフィルムの複屈折値は10M未満であり、液晶ディスプレイの色歪みを除去する遅延フィルムとして使用できます。このフィルムは液晶ディスプレイ（LCD）の製造に使用され、LCDに必要なガラスの代替として使用できます。耐熱性と透明性に優れたPARは、LCD製造技術の要件を満たすことができます。
