PETGの耐熱性：どの程度の高温に耐えられるのか？

　PETG（ポリエチレンテレフタレート）は、3Dプリント、包装、産業用途で広く使用される熱可塑性樹脂です。優れた機械的特性と耐薬品性により、PLAやABSに次ぐ人気素材となっています。高温環境下でのPETGの安定性は？耐熱限界は？本稿ではPETGの耐熱性を詳細に解説し、使用環境を分析します。

PETGの温度範囲

PETGのガラス転移温度（Tg）は通常75°C～85°Cであり、この温度に近づくとPETGは軟化し始め、機械的強度の一部を失います。（ガラス転移温度とは、材料が硬く脆い状態から一定の弾性と流動性を持つ状態へ変化する温度点を指します。熱可塑性プラスチックにおいて、ガラス転移温度は重要な物理的特性であり、材料の分子構造が硬く脆い「ガラス状態」から柔らかい「ゴム状態」へ変化する境界を示すものです。

PETGの熱変形温度（HDT）は、材料の配合や試験条件により異なりますが、一般的に65°C～75°Cの範囲です。この温度に近づくと、PETGの剛性が低下し始め、変形が生じる可能性があります。

PETGの融点（Tm）は一般的に230°C～260°Cであり、これは3Dプリントにおける代表的な押出温度範囲でもあります。融点に達するとPETGは完全に流動化し、射出成形や溶融積層法（FDM）プリントに使用可能となります。これにより十分な層間接着を実現しつつ、押出不足やプリント品質の低下を防止できます。

　実用上、PETGは通常60℃以下では長期間安定しているが、温度が70℃を超えると変形する可能性がある。したがって、PETGはある程度の耐熱性が求められるが、高温環境に曝されない用途に適している。高温下ではPETGの機械的強度が低下し、剛性が減少して材料の柔軟性が増す。80℃以上では著しい反りや変形が生じる可能性がある。これにもかかわらず、PETGの耐薬品性は安定しており、高温下でも酸・アルカリ・溶剤による侵食を受けにくい特性を持つ。さらにPETGは耐候性に優れ、紫外線に対する一定の抵抗性を有するが、直射日光下での高温への長期曝露は劣化を加速させる可能性がある。

PETGと他3Dプリント材料の耐熱性比較

　表からわかるように、PETGはPLAよりも耐熱性に優れていますが、高温環境下ではABSやPCには及びません。したがって、材料を選択する際には、具体的な使用シナリオに応じて性能を比較検討する必要があります。

PETGの印刷温度設定

　PETG素材で印刷する場合、推奨ノズル温度範囲は220°C～250°Cです。PETGフィラメントはブランドによって異なるため、具体的なブランドのガイドラインを参照するのが最善です。実践では、低い温度から開始し、押し出しムラや接着の問題が発生した場合、問題が解決するまで徐々に温度を上げることをお勧めします。また、印刷前にノズルが詰まっていないことを確認してください。残留押出物が印刷品質に影響を与える可能性があります。PETGプリントがプリントベッドに安定して接着し、反りを防ぎ、印刷中にしっかり固定されるようにするには、ベッドを70°C～85°Cに加熱するのが最適です。この温度では、PETGはガラス、PEI、テクスチャ付きビルドプレートに良好に接着します。

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高温環境におけるPETGの最適化手法

やや高温の環境でPETGを使用する必要がある場合、耐熱性を向上させるために以下の方法を検討できます：

1. 高耐熱性改質PETGの使用

　ガラス転移温度と熱変形温度が高く、より高温に耐えられる改質高耐熱性PETG材料を選択してください。高耐熱性改質モデルはガラス転移温度90-105℃、熱変形温度85-100℃です。技術データシートに記載の耐熱モデルPETGを選択可能です。

2. 肉厚と充填率の増加

　3Dプリント部品の肉厚と充填率（例：80%～100%）を増加させることで、耐熱安定性を向上させられます。肉厚化と高充填率は熱伝達を遅延させ、軟化や変形を軽減しますが、材料自体のガラス転移温度は変化しません。短時間または軽度の高温環境に適しています。

3. アニーリング処理

　PETGを適切にアニーリング処理（例：80℃、30分間）することで内部応力を除去し、耐熱性を若干向上させられます。アニーリング後は収縮や反りを抑えるため、ゆっくり冷却する必要があります。実験データではアニーリングにより熱変形温度が約5～10℃上昇しますが、温度と時間は厳密に管理する必要があります。

4. 直射日光や熱源を避ける

　高温環境や屋外環境では、遮光・断熱・放熱対策（アルミ箔反射層や冷却ファンなど）を施し、部品の実際の接触温度を下げ、寿命を延ばす。高温や紫外線への長時間の曝露を避ける。

　製造業や試作分野における3Dプリント技術の普及に伴い、耐熱性材料への需要は増加の一途をたどっています。耐久性、印刷適性、耐薬品性のバランスに優れたPETGは、民生用グレードと工業用グレードの熱可塑性樹脂のギャップを埋める、さらなる耐熱性PETG配合材の登場が期待されます。