摺動性の高い樹脂とは？主要樹脂の特徴と選び方を解説

機械部品や搬送設備では、部品同士が接触しながら動く「摺動部」が数多く存在します。
例えば、軸受け、ガイドレール、ローラー、スライド部品、ギア、ライニング材などが代表例です。

摺動部に使用する材料は、単に「硬い」「強い」だけではなく、摩擦の小ささ、摩耗しにくさ、
相手材との相性、使用温度、荷重、速度などを総合的に考える必要があります。

樹脂には、金属と比較して軽量で、錆びにくく、電気絶縁性や耐薬品性にも優れるものがあります。
なかでも、POM、PTFE、UHMW-PE、MCナイロンなどは、摺動性に優れた代表的な樹脂です。

本記事では、摺動性の基本的な考え方から、主要な樹脂の特徴、
用途別の選び方、使用時の注意点まで解説します。

 

 

  

1、摺動性とは

 

摺動性とは、部品同士が接触しながら動く際の「滑りやすさ」や「動きやすさ」を示す性質です。

摺動性に優れた材料を使用すると、部品の移動に必要な力を小さくできるほか、
摩擦による発熱や異音、摩耗の発生を抑えやすくなります。

摺動性を評価する際には、主に次のような要素が関係します。

• 摩擦係数が小さいか
• 摩耗しにくいか
• 潤滑油なしで使用できるか
• 相手材を傷つけにくいか
• 荷重や速度に耐えられるか
• 使用温度の範囲に適合しているか

ただし、摩擦係数が小さい樹脂であれば、必ずしも長寿命になるとは限りません。
摩擦が小さくても、荷重によって変形しやすい材料や、熱に弱い材料では、
実際の使用環境で摩耗や破損が発生する可能性があります。

2、摺動性に関係する摩擦係数と耐摩耗性

 

摺動性を考える際には、「摩擦係数」と「耐摩耗性」を分けて考えることが重要です。

摩擦係数は、接触している部品を動かす際に、どの程度の抵抗が発生するかを示す指標です。
摩擦係数が小さいほど、一般的には滑らかに動かしやすくなります。

一方、耐摩耗性は、接触・移動を繰り返した際に、材料がどの程度削れにくいかを示す性質です。

例えば、PTFEは非常に摩擦が小さい樹脂ですが、
荷重や速度によっては変形や摩耗が問題になることがあります。

反対に、MCナイロンやUHMW-PEは、PTFEほど摩擦係数が小さくない場合でも、
耐摩耗性や機械的強度とのバランスに優れています。

 

3、POM樹脂の特徴

 

POMは、ポリアセタールまたはポリオキシメチレンとも呼ばれるエンプラです。

POMは、機械的強度、剛性、耐摩耗性、寸法安定性、加工性のバランスに優れています。
摺動部品に使用されることが多く、精度が求められる機械部品にも適しています。

主な用途は、次のとおりです。

• 軸受け
• ギア
• ローラー
• スライド部品
• ガイド部品
• スプロケット
• 精密機械部品

POMの特徴は、比較的低い摩擦抵抗と、寸法変化の小ささを両立しやすい点です。
MCナイロンと比較すると吸水による寸法変化が小さいため、湿度変化がある環境や、
寸法精度が重視される部品に向いています。

一方、強酸や強アルカリ、高温の水や蒸気などには注意が必要です。
また、紫外線や屋外環境での長期使用では、耐候性グレードの検討が必要になる場合があります。

POMには、標準グレードだけでなく、摺動性を高めたグレード、
耐摩耗グレード、ガラス繊維強化グレードなどもあります。

4、PTFE樹脂の特徴

 

PTFEは、フッ素樹脂の一種で、非常に優れた低摩擦性を持つ材料です。
一般には「テフロン」と呼ばれることもありますが、
テフロンは商標名として使用される場合があります。

PTFEの主な特徴は、次のとおりです。

• 摩擦係数が非常に小さい
• 非粘着性に優れる
• 耐薬品性に優れる
• 耐熱性に優れる
• 吸水性がほとんどない
• 電気絶縁性に優れる

摩擦をできるだけ小さくしたい場合や、薬品に接触する摺動部では、PTFEが有力な候補になります。

用途としては、シール部品、パッキン、スライドシート、
軸受け、ガイド、摺動ライニングなどが挙げられます。

ただし、PTFEは比較的柔らかく、荷重によって変形しやすい性質があります。
高荷重の摺動部や、寸法精度が厳しく求められる部品では、単純なPTFEではなく、
ガラス繊維、カーボン、ブロンズなどを配合した充填材入りグレードが検討されます。

また、PTFEは接着が難しい材料であるため、接着加工を伴う場合には表面処理などの確認が必要です。

 

 

5、UHMW-PEの特徴

 

UHMW-PEは、超高分子量ポリエチレンのことです。
一般的なポリエチレンよりも分子量が非常に大きく、優れた耐摩耗性、滑り性、耐衝撃性を持ちます。

主な特徴は次のとおりです。

• 摺動性に優れる
• 耐摩耗性に優れる
• 耐衝撃性に優れる
• 軽量である
• 耐薬品性に優れる
• 吸水性が小さい
• 非粘着性に優れる

UHMW-PEは、搬送設備のガイド、ホッパーのライニング、
シュート、コンベヤ部品、食品機械の摺動部品などに使用されます。

特に、搬送物が引っ掛かりやすい箇所や、材料の付着を抑えたい箇所で使いやすい樹脂です。

一方、POMやMCナイロンと比較すると、剛性や寸法安定性は劣る傾向があります。
高荷重や高温環境では変形しやすくなるため、使用温度と面圧の確認が必要です。

UHMW-PEは、低摩擦性、耐摩耗性、軽量性を重視する用途に適しています。

 

 

6、MCナイロンの特徴

 

MCナイロンは、モノマーキャストナイロンとも呼ばれるナイロン系樹脂です。
機械的強度、耐摩耗性、耐衝撃性に優れ、比較的大きなサイズの部品にも使用されます。

主な用途は、次のとおりです。

• 軸受け
• ギア
• ローラー
• 車輪
• スプロケット
• ガイド部品
• ライニング材

MCナイロンは、POMと比較して機械的強度や耐衝撃性に優れる場合があり、
高荷重や衝撃が加わる摺動部に適しています。

また、摺動性を高めるために、潤滑剤などを配合した摺動グレードもあります。
標準グレードでは対応が難しい場合でも、用途に応じてグレードを選択できる点が特徴です。

ただし、ナイロン系樹脂は吸水性があるため、
湿度や水との接触によって寸法や機械的特性が変化する場合があります。

特に、軸と軸受けのクリアランスが小さい部品や、寸法精度が重要な部品では、
吸水による寸法変化を考慮する必要があります。

 

7、その他の摺動性に優れた樹脂 

 

POM、PTFE、UHMW-PE、MCナイロン以外にも、摺動用途に使用される樹脂があります。

例えば、PET樹脂は、摺動性、耐摩耗性、寸法安定性、電気絶縁性のバランスに優れています。
POMよりも吸水による影響を抑えたい場合や、精密な摺動部品に使用されることがあります。

PEEKは、耐熱性、耐薬品性、機械的強度に優れたスーパーエンプラです。
高温環境や薬品環境で使用される摺動部品に適していますが、
材料価格は一般的な樹脂より高くなる傾向があります。

PPSも耐熱性、耐薬品性、寸法安定性に優れた樹脂です。
高温環境や薬液に接触する機械部品で使用されますが、
摺動性だけを重視する場合には、POMやPTFEなどと比較検討する必要があります。

 

8、用途別に見る樹脂の選び方

 

摺動性の高い樹脂を選ぶ際は、使用条件を明確にすることが重要です。

摩擦係数をできるだけ小さくしたい場合は、PTFEが候補になります。
ただし、高荷重で使用する場合は、充填材入りPTFEや他の摺動樹脂との比較が必要です。

寸法精度や機械的強度を重視する場合は、POMが候補になります。
ギア、軸受け、精密スライド部品などに適しています。

高荷重や衝撃が加わる場合は、MCナイロンが候補になります。
ただし、水分による寸法変化が問題になる環境では注意が必要です。

耐摩耗性、軽量性、耐衝撃性を重視する場合は、UHMW-PEが候補になります。
搬送設備やライニング材などで使用しやすい樹脂です。

高温や薬品環境では、PEEK、PPS、PTFEなどが候補になります。
使用温度、薬品の種類、荷重、速度を確認し、標準グレードで対応できるかを判断します。

9、摺動用樹脂を選ぶ際の注意点

 

摺動用樹脂を選ぶ際は、樹脂の一般的な特性だけで判断しないことが重要です。

まず、相手材を確認する必要があります。
相手が鉄、ステンレス、アルミ、樹脂などのどの材料なのかによって、
摩擦や摩耗の発生状況が変わります。

次に、荷重と速度を確認します。
軽い荷重でゆっくり動くのか、大きな荷重が加わった状態で連続運転するのかによって、
適した材料は変わります。

さらに、使用温度、湿度、水、油、薬品、粉じんの有無も重要です。

例えば、MCナイロンは水分による寸法変化に注意が必要です。
POMは高温水や強い薬品に注意が必要です。
PTFEは低摩擦性に優れますが、荷重による変形を考慮する必要があります。
UHMW-PEは高温・高荷重環境では性能が低下しやすくなります。

実際の選定では、材料メーカーのカタログ値だけでなく、
使用条件に近い試験データや実績も確認すると安心です。

 
 

10、まとめ