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カーボン繊維強化かガラス繊維強化か：判断の仕方
2026年9月20日
出典：メーカーのデータシートと公表されている規格。編集方針をご覧ください。
図面に充填PEEKと書いたら、本当の判断はカーボンかガラスかです。費用も、加工のしやすさも、壊れ方も異なります。誤った選択は、たいてい後になって、反った治具や、導電してしまう絶縁体として現れます。
数値の並列比較
| 特性 | PEEK GF30 | PEEK CF30 |
|---|---|---|
| 密度 | 1.49 to 1.51 g/cm³ | 1.40 to 1.44 g/cm³ |
| 引張強さ | 150 to 170 MPa | 130 to 140 MPa |
| 引張弾性率 | 約10 GPa | 約13 GPa |
| 熱膨張 | 約22 µm/m·K | 約15 µm/m·K |
| 熱伝導率 | 約0.4 W/m·K | 約0.9 W/m·K |
| 電気的挙動 | 絶縁性 | 静電気拡散性 |
| 無潤滑摺動 | 不良、相手材を摩耗させる | 良好、摺動ブレンドではさらに良い |
| 素材の相対費用 | 2つのうち安い | 高い |
一般的な公表値です。個々の数値より傾向が重要です。ガラスは安価に強度を、カーボンは安定性、熱伝達、導電性のある表面をもたらします。
決め手となる4つの質問
1. 部品は絶縁しなければなりませんか？
はいなら、GF30です。カーボン繊維はPEEKに電荷を逃がせる程度の導電性を与えるため、絶縁ワッシャ、コネクタ本体、スタンドオフには使えません。逆に、ウェハやディスプレイ装置のように静電気を逃がす必要があるなら、その同じ性質がCF30の存在理由です。
2. 部品は寸法を保たなければなりませんか？
明らかにCF30です。約15 µm/m·Kで、無充填PEEKの約3分の1、GF30よりも明らかに小さい動きにとどまります。20 °Cから150 °Cで使う200 mmの治具では、位置決めできる部品と、できない部品の差になります。熱伝導率が高いため、熱を部品内にとどめず外へ逃がします。
3. 部品は何かと擦れ合いますか？
CF30で、PTFEとグラファイトの摺動ブレンドならさらに良くなります。ガラス繊維は硬く角ばっているため、GF30の部品は相手の面を削ります。ブッシュではなく軸を傷めるのは、このミスです。
4. 部品は単に荷重を受けるだけで、常温で、低コストでよいですか？
GF30です。2つのうち安価で、引張に強く、高温での耐クリープ性にも優れます。摺動も、絶縁も、厳しいはめあいも求められないブラケット、ハウジング、クランプブロックには、ガラスが賢明な答えです。
それぞれが通常使われる場所
GF30： ポンプやバルブの本体、構造用ブラケット、ハウジング、クランプブロック、絶縁用ハードウェア、プロセス機器で高温下で荷重を受ける部品。
CF30： ウェハ搬送コームとエンドエフェクタ、CMPリテーニングリング、試験・検査治具、計測部品、無潤滑ブッシュ、坑内工具のシール部品。
加工現場で変わること
どちらのグレードも無充填PEEKより工具を早く摩耗させ、無充填部品にはない配慮が必要です。
- 新しく鋭い工具。充填材での摩耗した刃先はこすり、PEEKでこするということは熱と悪い表面を意味します。
- 無充填の作業と工具を分ける。多くの加工会社は、繊維の粉が医療部品に届かないよう、充填用と無充填用の工具を分けています。
- カーボンの粉の取り扱い。導電性で細かいため、電子機器の近くで加工する会社は適切に集塵しています。
- 加工面に繊維が現れることを前提にする。どちらのグレードも鏡面にはなりません。滑らかなシール面が必要なら、仕上げ工程を計画するか、無充填を使います。
- 異方性。短繊維材は押出方向に強くなります。長い部品では、荷重を受ける方向を伝えれば、加工会社はブランクの向きを選べます。
両グレードの切削条件と工具形状は、PEEK加工：工具、切削速度、送りにあります。
挙げておく価値のある失敗
ブッシュにGF30を指定する。 軸を摩耗させます。摺動グレードを使ってください。
絶縁体にCF30を指定する。 高インピーダンス回路で問題になる程度の電流を流します。
数百回オートクレーブにかける部品に充填グレードを指定する。 無充填PEEKのほうが靭性があり、加工面に現れる繊維の端から蒸気が入り込みます。
公差が緩く、小さく塊状の部品に充填材を指定する。 部品が使わない特性にお金を払うことになります。
部品がどちら側に当たるか迷う場合は、図面にはどのPEEKグレードを指定すべきかの要約が5つのグレードすべてを扱っています。または、温度、荷重、媒体とともに図面を送ってください。ご紹介する加工会社が提案します。
よくある質問
PEEK CF30はGF30より強いですか？
引張強さは通常GF30のほうが高く、130〜140 MPaに対して約150〜170 MPaです。CF30は剛性が高く、弾性率は約13 GPa対約10 GPa、寸法安定性もはるかに優れています。
カーボン繊維強化PEEKは導電性がありますか？
静電気を逃がせる程度にはあります。ウェハやディスプレイの搬送に使われる理由です。部品が絶縁を必要とする場合、カーボン繊維強化PEEKは不適切で、GF30か無充填が正解です。
どちらの充填PEEKのほうが加工しやすいですか？
わずかにカーボン繊維強化です。切削熱を逃がし、より厳しい公差を保てます。どちらも刃先を早く摩耗させ、ガラスのほうが研磨性が強くなります。