数ブラウズ：0 著者：サイトエディタ 公開された： 2025-11-25 起源：パワード
PET、PBT、PC、PA、EVA などのエンジニアリング プラスチックは現代の製造業の根幹であり、自動車の EV バッテリー エンクロージャ、5G 通信デバイス、産業機械の重要なコンポーネントに電力を供給しています。軽量、高強度、コスト効率の高い特性により、これらはかけがえのないものとなっていますが、そのアキレス腱は加水分解にあります。これは、高温、湿度、および繰り返しの湿気への曝露などの過酷な条件によって引き起こされる静かな劣化プロセスです。温度が 120℃ を超える EV のエンジン ベイや相対湿度 (RH) 95% にさらされる屋外の電子機器では、保護されていないプラスチックは 1,000 時間以内に引張強度の最大 70% を失い、致命的な故障や高額なリコールにつながります。解決策は？対象を絞った 加水分解防止剤- 分子レベルで劣化を阻止し、材料の完全性を維持し、耐用年数を延ばす特殊な添加剤です。この記事では、これらのプラスチックがなぜ失敗するのか、抗加水分解剤がどのように機能するのか、耐久性があり過酷な環境に対応するコンポーネントに抗加水分解剤を活用する方法について詳しく説明します。
加水分解はランダムではなく、ポリマー鎖の構造的脆弱性を利用します。これらのエンジニアリング プラスチックにはそれぞれ、水分子 (H₂O) が分子結合を切断し、自己加速劣化サイクルを引き起こす「加水分解ホットスポット」として機能する化学基が含まれています。
開始: 水がポリマーマトリックスに浸透し、エステル基 (PET/PBT/EVA)、アミド基 (PA)、またはカーボネート基 (PC) を攻撃します。たとえば、PET では、エステル結合 (-COO-) が H2O と反応して、カルボン酸 (-COOH) とポリオール フラグメントに分割されます。
加速: カルボン酸副生成物が触媒として作用し、結合の切断を加速します。単一の酸分子がさらに何百ものポリマー鎖を切断し、劣化の「雪だるま式効果」を引き起こす可能性があります。
失敗: 鎖の切断により分子量が減少し、脆化 (PET/PBT)、寸法不安定性 (PA)、または透明度の低下 (PC) が生じます。 5Gアンテナの絶縁材に使用されるEVAは、加水分解が進むと柔軟性や電気絶縁性が失われます。
各ポリマーは、その化学構造に直接関係する固有の加水分解リスクに直面しています。
PET/PBT: エステル基は水の攻撃に非常に弱いです。工業用ポンプの保護されていない PBT ギアは、85℃/85%RH 環境で 6 か月後には耐衝撃性が 50% 低下します。
PA (ナイロン): アミド基は湿気を容易に吸収します。PA66 コネクタは重量の 8 ～ 10% の水を吸収し、20% の寸法膨張と導電率のスパイクを引き起こします。
PC: 炭酸塩基は酸性または湿気の多い条件下で劣化し、電解質蒸気にさらされた EV バッテリーのエンクロージャで「応力亀裂」を引き起こします。
EVA: 結晶化度が低いため、水分が浸透しやすく、屋外配線や 5G 基地局コンポーネントの絶縁破壊の危険性があります。
抗加水分解剤は、有害な副産物を中和したり、壊れた鎖を修復したりすることにより、自己触媒サイクルを混乱させるように設計された反応性添加剤です。すべての薬剤が同じというわけではありません。効果的な配合は、ポリマーの構造とポリマーが直面する過酷な条件に合わせて調整されます。以下に主な 3 つのタイプとそのメカニズム、および対象プラスチックとの適合性を示します。
| 加水分解防止剤の種類 | 主要なメカニズム | 適切なエンジニアリング プラスチックの | 主な利点 |
|---|---|---|---|
| カルボジミドベース | カルボン酸と反応して安定した尿素結合を形成し、さらなる加水分解のための触媒を排除します | PET、PBT、EVA | 反応性が高く、硫黄フリー、変色なし |
| エポキシ系 | カルボキシル/ヒドロキシル基と架橋して壊れた鎖を「修復」し、透湿性を低下させます。 | ペンシルバニア州、パソコン | 加水分解を防ぎながら機械的強度を高めます |
| 複合配合物 | カルボジイミド、エポキシ、酸化防止剤をブレンドし、加水分解 + UV/熱から相乗的に保護します。 | PC/PA アロイ、EVA | 複数環境耐性 (例: EV のボンネット下 + 屋外暴露) |
弊社独自の Bio-SAH™ シリーズは、このカスタマイズされたアプローチの例です。PET/PBT にはモノマーカルボジイミド (Bio-SAH™ 362Powder)、PA にはポリマーカルボジイミド (Bio-SAH™ 372N)、EVA には水溶性液体バリアント (Bio-SAH™ 342Liquid) です。すべてイソシアネート縮合プロセスを経て製造されており、純度 99% 以上を保証し、硫黄残留物がないことが保証されています。これは、PC ダッシュボード パネルなどの目に見えるコンポーネントの美観と性能にとって重要です。
耐久性を最大化するには、抗加水分解剤がポリマーの化学的性質と用途に適合している必要があります。以下は、2024 年の業界テスト データに裏付けられた、各対象プラスチックに対する実証済みの戦略です。
PET と PBT は強度をエステル結合に依存しているため、カルボジイミドベースの加水分解防止剤の主な候補となっています。これらの薬剤は、自己触媒作用を引き起こす前にカルボン酸を除去します。
推奨薬剤: Bio-SAH™ 362Powder (モノマーカルボジイミド、純度 ≥99%)。
最適な添加レベル: 1.0 ～ 3.0 重量%。
性能への影響: 加速老化試験 (85℃/100%RH で 1,000 時間) において、2% Bio-SAH™ 362Powder を含む PBT は引張強度の 92% を保持しましたが、保護されていない PBT の引張強度は 38% 保持されました。
主な用途: EV バッテリー冷却パイプ、工業用歯車、PET 飲料包装金型。
PA のアミド基は湿気を吸収するため、ここでの抗加水分解剤は酸を中和し、水の浸透性を低下させる必要があります。
推奨剤: Bio-SAH™ 372N (ポリマーカルボジイミド、反応性含有量 ≥12%) + エポキシ共添加剤。
最適な添加レベル: PA6 の場合は 1.5 ～ 2.5%。 PA66 の場合は 2.0 ～ 3.0%。
性能への影響: Bio-SAH™ 372N で処理した PA6 コネクタは、95℃の沸騰水中で 500 時間放置した後、未処理 PA6 の 15% と比較して、7% 未満の重量増加を示しました。また、EV の高電圧システムにとって重要な CTI 600V 絶縁定格も維持しました。
主な用途: EV バッテリー エンクロージャ (Tepex 複合材料と組み合わせたもの)、自動車のアンダーフード センサー、ウォーター ポンプ インペラ。
PC の炭酸基は湿気や化学物質によって劣化するため、加水分解防止剤は応力亀裂を防止しながら透明性を維持する必要があります。
推奨薬剤: Bio-SAH™ 複合ブレンド (ポリカルボジイミド + UV 安定剤)。
最適な添加レベル: 0.8 ～ 1.5%。
性能への影響: 複合剤を配合した PC EV ヘッドライト レンズは、85℃/85%RH で 2,000 時間エージングした後も 98% の透明度を維持しました。これに対し、保護されていない PC では 75% でした。また、バッテリー電解液の蒸気にさらされたときの亀裂にも耐性があります。
主な用途: EV ライト カバー、5G ルーター エンクロージャ、医療機器ハウジング。
EVA は結晶化度が低いため、柔軟性を損なうことなく均一に分散する加水分解防止剤が必要です。
推奨薬剤: Bio-SAH™ 342Liquid (水溶性ポリマーカルボジイミド)。
最適な添加レベル: 0.5 ～ 1.5%。
性能への影響: 1% Bio-SAH™ 342Liquid を含む EVA 5G アンテナ絶縁体は、1,500 時間の屋外暴露後も破断点伸びの 90% を保持しましたが、未処理の EVA では 45% でした。
主な用途: 屋外配線絶縁、ソーラーパネルのバックシート、自動車のガスケット。
加水分解防止剤の価値は、実際のパフォーマンスで測定されます。以下は、2024 年の業界試験のデータを使用した、主要な過酷環境テストにおける保護されていないプラスチックと薬剤で処理されたプラスチックの比較です。
| 試験条件 | プラスチックの種類 | 保護されていないプラスチック | プラスチック + 加水分解防止剤 (Bio-SAH™) |
|---|---|---|---|
| 1,000h @ 85℃/85%RH: 引張強さ保持率 | PBT | 38% | 92% (2% 362粉末) |
| 95℃の沸騰水で500時間: 重量増加 | PA6 | 15% | 6.8% (2% 372N) |
| 2,000時間屋外暴露：伸び保持率 | エヴァ | 45% | 90% (1% 342液体) |
| 1,500h @ 120℃/60%RH: 透明度保持 | パソコン | 75% | 98% (1% 複合ブレンド) |
EV バッテリー エンクロージャ: 大手自動車メーカーは、バッテリー ハウジングを保護されていない PA6 を PA6 + Bio-SAH™ 372N に置き換えました。フィールドテストでは、元の設計では 18 か月の故障があったのに対し、処理されたエンクロージャーは亀裂なしで 3 年間のフード下への暴露 (最高 140℃) に耐えることが示されました。
5G 基地局: Bio-SAH™ 342Liquid で処理された EVA 絶縁体は、熱帯環境 (90% RH、40℃) で 2 年間 10⊃1;⊃2; Ω 以上の電気抵抗を維持し、加水分解による導電率による信号のドロップアウトを排除しました。
工業用ポンプ: 2% Bio-SAH™ 362Powder を使用した PET インペラは、80℃ 水中で 5,000 時間連続運転しました。これに対し、保護されていないインペラは 1,200 時間でした。
適切な加水分解防止剤を選択するには、ポリマーの化学的性質、環境条件、および加工ニーズのバランスをとる必要があります。コストのかかる不一致を避けるには、次のフレームワークに従ってください。
エステルベースのプラスチック (PET/PBT/EVA): カルボン酸を中和するには、カルボジイミドベースの薬剤 (Bio-SAH™ 362Powder、342Liquid など) を優先します。
アミドベースのプラスチック (PA): 吸湿と酸触媒作用をブロックするには、ポリカルボジイミドまたはエポキシ ブレンド (例: Bio-SAH™ 372N) を使用します。
炭酸塩ベースのプラスチック (PC): 透明性を維持し、応力亀裂を防ぐために、UV 安定剤を含む複合剤を選択します。
高温環境 (≥120℃): 加工中または使用中の分解を避けるために、熱的に安定した薬剤 (例: Bio-SAH™ 372N、330℃ で TGA 損失 <5%) を選択します。
高湿度/化学物質への曝露: PET/PBT には水不溶性薬剤 (例: Bio-SAH™ 362Powder)、水性処理が必要な EVA 配合物には水溶性薬剤 (例: 342Liquid) を選択してください。
乾式混合/押出 (PET/PBT/PA): 凝集せずに均一に分散するには、固体結晶剤 (例: Bio-SAH™ 362Powder) を使用します。
液体配合物 (EVA 接着剤): 溶融ポリマーとシームレスに混合する液体薬剤 (例: Bio-SAH™ 342Liquid) を選択します。
高せん断射出成形 (PC): せん断下で分解する低融点剤を避けてください。融点が 200℃を超える複合ブレンドを選択してください。
食品と接触するプラスチック (PET/PA): 21 CFR §177.1520 に準拠するために、FDA 認定の薬剤 (例: Bio-SAH™ 362Powder) を選択してください。
エレクトロニクス (PC/EVA): 世界市場へのアクセスのために、RoHS/REACH 準拠 (重金属、フタル酸エステル不使用) を確保します。
最良の加水分解防止剤であっても、適切に統合しなければ機能しません。パフォーマンスを最大化するには、次の手順に従ってください。
推奨範囲の下限 (PET の場合は 1.0% など) から開始し、老化テストに基づいてスケールアップします。過剰な添加 (>3.0%) は衝撃強度を低下させる可能性があります。たとえば、4% の薬剤を含む PA6 ではアイゾット耐衝撃性が 15% 低下しました。
特に大量生産の場合、安定した分散を実現するには、マスターバッチ ブレンド (薬剤濃度 20 ～ 30%) を使用します。
カルボジイミド剤は 280℃ を超えると分解します。PET/PBT の場合は、押出温度を 270℃ 未満に保ちます。
エポキシベースの PA 剤は 230 ～ 250℃ で最もよく反応します。架橋エラーを防ぐために過熱を避けてください。
ASTM D570 (吸水) および ISO 4611 (老化) に従って加速老化を実施します。
エージングの前後で機械的特性 (引張強度、伸び) をテストし、過酷な環境での「耐久性のある」コンポーネントの閾値である保持率 >85% を確認します。
エンジニアリング プラスチックにおける加水分解防止剤の役割は、EV/5G の台頭と持続可能性の推進という 2 つの変革的なトレンドによって形成されています。
EV バッテリー システム: 自動車メーカーがプラスチック製バッテリー エンクロージャ (金属の代替) に移行するにつれ、PA/PC 合金には電解質蒸気や 150℃ 以上の温度に耐える加水分解防止剤が必要です。当社の Bio-SAH™ 複合ブレンドは現在、2 つの Tier 1 EV サプライヤーによって 2025 年モデル向けに指定されています。
5G エレクトロニクス: ミリ波アンテナの EVA 絶縁体は、湿気と紫外線の両方にさらされます。多機能剤 (加水分解防止 + UV 安定化) が標準になりつつあり、添加剤の負荷を軽減しながらパフォーマンスを向上させます。
循環経済: 加水分解防止剤はプラスチックの耐用年数を 2 ～ 3 倍に延ばし、交換の無駄を減らします。 2024 年の研究では、Bio-SAH™ を使用した PA6 コンポーネントは、保護されていない部品よりも二酸化炭素排出量が 60% 低いことがわかりました (交換が少ない = 製造エネルギーが少ない)。
バイオベース プラスチック: 新興のバイオベース PA (ヒマシ油由来) および PET には、カスタマイズされた薬剤が必要です。当社の Bio-SAH™ 372N はこれらの材料と互換性があり、早期の加水分解を防ぎながら生分解性の 90% を保持します。
低添加処方: 新しいポリマーカルボジイミド (例: Bio-SAH™ 372N) は、従来の薬剤の 2.0 ～ 3.0% から 1.0 ～ 1.5% で完全な保護を実現し、コストを削減し、ポリマー変性を削減します。
相乗効果のあるブレンド: 抗加水分解剤と酸化防止剤 (Irganox 1010 など) を組み合わせると、EV のアンダーフード部品にとって重要な加水分解と熱酸化の両方に対する「シールド」が作成されます。
PET、PBT、PC、PA、EVA などのエンジニアリング プラスチックにとって、過酷な環境はもはや障壁ではなく、適切な抗加水分解剤によって解決される課題です。これらの薬剤は、加水分解触媒を中和し、壊れた鎖を修復し、ポリマー特有のニーズに適応することにより、脆弱な材料を耐久性があり、長持ちするコンポーネントに変換します。 3 年間のフード下の熱に耐える EV バッテリー エンクロージャや、熱帯の湿気の中で動作する 5G アンテナを設計する場合でも、Bio-SAH™ シリーズは、業界の要求を先取りするために必要な純度、反応性、互換性を提供します。信頼性が競争力に等しい市場では、高性能抗加水分解剤への投資は単なるアドオンではなく、耐久性があり、将来に備えた製品の基礎となります。
A: PET、PBT、PC、PA、EVA - 過酷な条件下では加水分解を起こしやすいです。
A: 加水分解を停止し、機械的特性を保持し、耐用年数を延ばします。
A: プラスチックの種類 (PET 用 362Powder など) と環境を一致させてください。
A: 一部の製品 (Bio-SAH™ 362Powder など) は、食品との接触に関して FDA 認定を受けています。
A: たとえば、PBT は 92% の引張強度を保持します (保護されていない場合は 38%)。
