PA(ポリアミド・ナイロン)フィラメントの特徴

ナイロン(ポリアミド)結束バンド画像

この記事について 【PA(ナイロン)フィラメントの特徴】

ポリアミド(ナイロン)は、あらゆる場面で使われているプラスチック素材です。FDM方式の3Dプリンターでも造形することができ、今後期待されている樹脂の一つです。今回は実際にナイロンで造形を行い、3Dプリンターを使う上での特徴をまとめましたので、造形の参考になれば幸いです。

 

PA(ポリアミド)、ナイロンとは?

ポリアミドとはエンジニアプラスチックに分類されており、一般的に流通している名称は「ナイロン」とも呼ばれます。最初にデュポン社という会社が「ナイロン6,6」という名前で商標登録をしたのが由来となっています。さまざまな工業製品や部品、衣類などの日用品にも使用されています。

おもちゃ、スポーツ用品、衣類、自動車部品、航空部品、釣り糸、食品フィルム、電子機器など

 

ナイロンの種類

3Dプリンターで主に使用されるフィラメントは「ナイロン6」、「ナイロン6,6」、「ナイロン12」の3種類があります。

 

<共通特性>

耐衝撃性耐薬品性耐摩耗性、耐寒冷性、耐油性耐熱温度が高いという特性があります。

 

<ナイロン6>

ナイロン6は、耐熱温度(80℃~130℃)と融点(225℃前後)が高く、吸湿性が高い(吸湿しやすい)という特徴があります。

 

<ナイロン6,6>

ナイロンの中でも耐熱温度(80℃~150℃)と融点(265℃前後)が最も高く、ナイロン6と同様に吸湿性が高いという特徴があります。

 

<ナイロン12>

ナイロン6や66よりも耐寒衝撃性、耐候性が高く、吸水性が低い(吸湿しにくい)という特徴があります。吸水性や融点が低い為、3Dプリンターでの造形はやり易いと言えます。

 

今回使用したフィラメント

今回はPolymaker CoPAを使用しました。この商品はナイロン6とナイロン6,6をベースに製品化されています。

 

各樹脂の特徴一覧

各樹脂をFDM方式の3Dプリンターで使った場合の特徴一覧です。

項目 ABS PLA PP PC PETG TPU PA 木質
1 全体的な造形のし易さ
2 テーブルの定着性
3 他の樹脂との相性 × ×
4 後加工のし易さ
5 匂いの無さ
6 湿気に対する強さ ×
7 価格
8 強度
9 耐熱温度

 

3Dプリンターを使用した際のナイロンの特徴

ここからは、3DプリンターでPAを使用した際の各特徴について挙げていきます。

 

1.全体的な造形のし易さ △

PLAABSと比較すると難しい樹脂となります。

  • 「反り」や「表面が汚い」等の失敗が発生しやすい。
  • フィラメントの「除湿」管理を気を付ける必要がある。
  • プラットフォームテーブルに糊を塗ったり、掃除をする手間が発生する。
  • フィラメントの料金が高めなので、気軽に造形をしにくい。

 

2.テーブルへの定着性 △

プラットフォームテーブルへの定着性は低いため、スティック糊が必要となります。また一見して定着しているかのように見えても、造形を進めていく中で徐々に剥がれていく場合があります。スティック糊も1度塗りでは効果が薄く、何度か重ね塗りする必要があります。

 

3.他の樹脂との相性 〇

サポート材は、水溶性サポート材を使用することが出来ます。

 

4.後加工のし易さ △

ヤスリ掛けに関しては可能ですが、耐水ペーパーを使用すると吸水してしまうので注意が必要です。

 

5.匂いの無さ 〇

特に気になりませんが、ノズル周りについた樹脂が焦げた場合は多少します。

 

6.湿気に対する強さ ×

特に湿気の影響をを受けやすく、一旦吸湿してしまうと造形がさらに難しくなります。

  • 糸引きが発生しやすくなる
  • 積層間の接着強度が弱まるため、造形物の強度が弱くなる
  • 水分蒸発によって小さい穴があく
  • プラットフォームテーブルの定着力が弱まる
  • 造形物の仕上がりが悪くなる

 

フィラメントのパッケージ開封後は、PolyBoxへセットして使用することをお勧めします。また使用していない時も除湿剤が入ったフィラメントBOXへ保管するようにしましょう。

 

7.価格 △

コンシューマー(個人)向けの3Dプリンターでは、そもそもナイロン自体が使えない製品が多く、多くは業務用向けで使用されます。

 

ネット上で販売されている値段は、4,000円~15,000円(500g~1kg)の価格帯となります。

 

8.強度 ◎

ナイロンは耐衝撃性や引張強さが高い為、自動車部品や航空部品にも使用されます。FDM方式の3Dプリンターでは、フィラメントの吸湿具合によって変動する為、運用方法が非常に重要となります。

 

9.耐熱温度 ◎

耐熱温度は高く、80℃~150℃となります。

 

添加されたフィラメントについて

ナイロン造形の難しさから、グラスファイバーを添加したフィラメントが販売されています。グラスファイバーを添加させることで、積層間の接着力が高まる上に表面の仕上がりも綺麗になります。

 

また、カーボンファイバー(炭素繊維)を添加したフィラメントも販売されており、強度が増す上に表面の仕上がりも綺麗になります。プラットフォームテーブルへの定着性が気になる場合は、ナイロン12のカーボンファイバーにすると反りを抑えられます。

 

まとめ

ポリアミド(ナイロン)は、特に下記の点に注意しながら造形をする必要があります。

  • プラットフォームテーブルへの定着方法
  • フィラメントが吸湿させない管理方法

 

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