ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）の総合分析

I. 物理的・化学的特性

ポリエーテルエーテルケトン（PEEK、CAS番号：29658-26-2）は、半結晶性熱可塑性特殊エンジニアリングプラスチックです。その分子鎖はエーテル結合（-O-）、ケトン結合（-CO-）、ベンゼン環が交互に連結しており、優れた総合特性を有しています。耐熱性、耐薬品性、高強度が特に顕著な特徴です。

1. 物理的特性

• 密度: 1.3 g/cm³。改質材料の密度は金属（例：アルミニウム合金の密度2.7 g/cm³）より大幅に低く、軽量化が可能。
• 熱安定性:
  • 融点334°C、連続使用温度260°C。ガラス繊維強化タイプの熱変形温度（HDT）は310°C、炭素繊維強化タイプは320°C。
  • 熱分解温度550°C。340～420°Cの広い温度範囲で射出成形・押出成形可能。
• 機械的強度:
  • 引張強度92 MPa、弾性率3.8 GPa。炭素繊維強化後は引張強度210 MPaに向上し、比強度は鋼を上回る。
  • 優れた疲労耐性。交番応力下で金属ギアを代替可能で、寿命は3倍以上延長。
• 電気的特性:
  • 誘電損失0.002（1 MHz時）、絶縁耐力＞20 kV/mm。高温多湿環境でも安定した絶縁性能を保持。
  • 表面抵抗率を制御可能（10⁵～10⁸ Ω/m²）、電子部品の帯電防止要求に対応。

2. 化学的安定性

• 濃硫酸を除き、有機溶剤・強酸・強アルカリに不溶。沸騰水に800時間浸漬後も性能低下が少ない。
• 優れた耐加水分解性。高圧蒸気滅菌（134°C、2時間）に対応可能で、医療グレード滅菌要求を満たす。

3. その他特性

• 難燃性: 難燃剤無添加でUL 94 V-0等級達成。燃焼時の発煙量が極めて少ない。
• 生体適合性: ISO 10993規格適合。細胞毒性がなく、人体内への埋植が可能。
• 耐磨耗性: 摩擦係数0.12（複合改質後）。耐磨耗寿命は一般エンジニアリングプラスチックの5倍以上。

II. 主要応用分野

「耐熱性、高強度、耐腐食性、加工容易性」を特徴とし、PEEKは高付加価値製造分野で広く活用されています。主要市場セグメントは以下の通りです。

1. 医療・ヘルスケア（シェア25%）

• 埋植物: 3Dプリント頭蓋骨プロテーゼ、椎間融合ケージ、人工関節など。チタン合金より骨統合強度40%向上、金属イオン溶出リスクなし。
• 手術器具: 高温滅菌器具のハンドル・歯科インプラントアバットメント。繰り返し高圧蒸気滅菌に耐える。

2. 航空宇宙（シェア20%）

• 構造部品: 航空機エンジンナセルドア・座席フレーム・着陸装置部品。重量20～30%削減しながら耐食性向上。
• 電子部品: 衛星太陽電池パネル基板・高周波コネクター。-200～260°Cの極限温度下で安定動作。

3. 新エネルギー車（シェア18%）

• 動力システム: モーターパワーモジュールカバー・バッテリーパック密封リング（CATLの4680電池専用サプライヤー）。電解液腐食と高温に耐性。

4. 産業機械（シェア22%）

• 耐磨耗部品: 高圧ポンプ密封リング・ギアボックスベアリング。無潤滑条件下で金属部品より寿命2倍。

5. 電子情報（シェア10%）

• 半導体: ウェハーキャリア・チップテストボックス。加工微細穴にバリがなく、寸法安定性±0.01 mm。

6. 新興分野

• ヒューマノイドロボット: 1台当たり6～10 kgのPEEK材料を使用。関節モジュール・伝動部品で金属代替による軽量化・耐疲労性実現。