アクリル板（PMMA）JIS K 6718 の発注——キャスト板と押出板の違い、厚さの許容差、割れ対策

アクリル板の JIS は「どう作った板か」で 3 つに分かれる

透明な窓、カバー、表示板、治具のガイドなどで使うアクリル板は、JIS では「メタクリル樹脂板」と呼ばれ、ポリメタクリル酸メチル（PMMA）でできている。仕入先から「キャスト」「押出」と聞かれることがあるが、これは単なる商品の呼び名ではなく、JIS K 6718 の部の違いに当たる。2015 年 12 月 21 日に改正された JIS K 6718 は、第 1 部がキャスト板、第 2 部が押出板、第 3 部が連続キャスト板という構成になっている^[1]。

キャスト板の部は、メタクリル酸メチルの単独重合体、またはメタクリル酸メチルとアクリル酸やメタクリル酸の誘導体の共重合体を、塊状重合で作った板を対象にし、板厚 1.5 mm 以上 25 mm 以下に適用する^[1]。押出板の部は、メタクリル酸メチルを質量分率で 80% 以上含む材料を押し出して作った平板を対象にし、板厚 1.5 mm 以上 20 mm 以下に適用する。エラストマーで変性した PMMA（耐衝撃性を上げた材料）は、押出板の部の材料の定義から外れている^[2]。連続キャスト板の部は、板厚 1 mm 以上 10 mm 以下に適用する^[3]。

つまり、「アクリル板 5 mm」とだけ書いた発注では、どの部の板が届くかが決まらない。20 mm を超える板は押出板の部の範囲外で、JIS で指定できるのはキャスト板（25 mm まで）だけになる。連続キャスト板の部は 10 mm までである。耐衝撃性を上げた PMMA の板が要るなら、そもそも JIS K 6718-2 の材料ではないことになるので、性質の要求値を別に決める必要がある。

成形用の PMMA 材料（ペレット）には別の規格があり、JIS K 6717-1 が呼び方のしくみを定めている。この規格は、呼び方が同じでも同じ性能を示すとは限らないと断っており、用途に合わせて材料を選ぶのに必要なデータは呼び方からは出てこない、という立場を取っている^[8]。成形品を発注するときに材料のグレードをどう固定するかは、樹脂のグレード指定と代替品の承認で扱った。この記事は板の発注と、板から作る部品に絞る。

3 つの部で何が違うか：厚さの許容差と要求値

3 つの部の要求値のうち、発注で効きやすいものを並べると次のようになる。数値は各部の本体の規定で、要求値は「最小」「最大」として決められている^[1][2][3]。

表の h は呼び厚さ（mm）である。押出板の収縮の上限は、1.5 mm 以上 2 mm 未満で 15%、2 mm 以上 3 mm 未満で 12%、3 mm 以上 20 mm 未満で 7% と板厚で分かれている^[2]。収縮は、板から切り出した 100 mm 角の試験片を 160 ℃ の炉で加熱し、冷ましてから 4 辺の長さの変化を測る方法で求める^[1]。押出しで生じた分子の向きが、加熱で戻ろうとする量を見ている試験と言える。

厚さ 5 mm と 10 mm で計算すると

許容差の式に当てはめると、違いがはっきりする。呼び厚さ 5 mm のキャスト板は ±(0.4＋0.5)＝±0.9 mm、押出板は 5% で ±0.25 mm、連続キャスト板は ±0.5 mm になる。10 mm ならキャスト板が ±1.4 mm、押出板が ±0.5 mm、連続キャスト板が ±1.0 mm である。一般にキャスト板の方が上等と思われがちだが、厚さのそろい方で見れば、規格の上では押出板の方が狭い。厚さが組み付けや溝のはまりに効く部品なら、規格の許容差で足りるかを図面と照らし、足りなければ板を削って仕上げるか、許容差を別に取り決める。

キャスト板と連続キャスト板の式は、面積 6 m² 以下の板に適用し、それ以外の大きさの板の許容差は受渡当事者間の協定による、とされている^[1][3]。寸法は室温で測るが、問題が生じうる場合は JIS K 7100 の標準条件（23 ℃・相対湿度 50%）で測る。厚さは板の端から 100 mm 以上離れたところで、0.05 mm 刻みまで測る^[1]。仕入先と測定値が食い違ったときは、まずこの測り方がそろっているかを確かめる。

長さ・幅の許容差はプラス側だけ

長さと幅は受渡当事者間の協定で決め、許容差は 1,000 mm 以下で ＋3 mm／0、1,001〜2,000 mm で ＋6 mm／0 のように、プラス側だけが定められている^[1][2]。押出板には、長方形の板の 2 本の対角線の差を板幅から計算した値より小さくする、という直角度の規定もある^[2]。定尺の板から切り出す部品なら、この許容差を見込んで取り代を決める。切断した寸法そのものを使う部品なら、図面で寸法公差を別に指定する。

耐熱の数字は「使える温度」ではない

アクリル板のカタログには、荷重たわみ温度やビカット軟化温度が載っている。JIS K 6718-1・-2 は、キャスト板の荷重たわみ温度の代表値（参考）として 95〜100 ℃、押出板では 80〜101 ℃ を挙げている^[1][2]。この数字を、部品を使える温度の上限として読まない。

荷重たわみ温度の試験方法を定めた JIS K 7191-1 は、試験の条件と実際の使用条件では加熱速度や荷重条件などの重要な因子が異なるので、得られた結果は必ずしも使用可能な最高温度を示すものではないとし、データを最終製品の性能予測に用いてはならないと明記している^[4]。照明の近く、機械の熱源のそば、日の当たる屋外のように温度がかかる部品では、使う温度と荷重、使う期間を仕入先に伝え、必要なら実際の形の部品で確かめる。

温度の影響は割れにも及ぶ。熱で曲げる加工や、温度が上下する環境では、押出板の収縮の大きさ（最大 7〜15%）が効いてくる。熱曲げをする部品で、キャスト板と押出板を図面で区別していないなら、どちらで作るかを仕入先と決めておく。

割れ（ソルベントクラック）は、応力と薬液がそろって起きる

アクリル部品の割れでいちばん揉めやすいのが、使い始めてから細かいひびが入るソルベントクラック（薬品による環境応力割れ）である。2022 年の論文（PMMA の環境応力割れを調べたもの）は、特定の有機液体はごくわずかな外部応力でもき裂を生じさせることがあり、ガラス状のポリマーでは製造時の残留応力だけで破壊が始まる場合もあると述べている^[6]。同じ論文は、応力割れを起こす液体の例として水、アルコール、油を挙げている^[6]。

2023 年の論文は、通常の PMMA と配向させた PMMA について、機械加工とアルコールがクレーズ（ひびの前段階の微細な割れ目）の発生に与える影響を引張試験で調べた。アルコールは拡散によって PMMA に作用し、機械加工は主に残留応力を通じてクレーズの成長に影響したこと、処理によってクレーズが生じる応力のしきい値が 20〜35% 下がったこと、配向させた PMMA は通常の PMMA より 20 MPa 高い応力までクレーズに耐えたことを報告している^[7]。

発注側として読めることは三つある。一つは、削ったり穴をあけたりした部品は、加工の残留応力を持った状態で納品されるということ。二つめは、アルコールのように現場で普通に使う液体でも割れの引き金になりうること。三つめは、応力の大きさは締結のしかた（ねじの締めすぎ、穴の位置）でも変わることである。加工後に熱処理（アニール）で残留応力を下げるかどうか、下げるならどんな条件で行うかは、仕入先の手順を確かめて記録しておく。条件の数値は材料と形で変わるので、この記事では示さない。

薬液に耐えるかは、JIS K 7108 の方法で確かめられる

JIS K 7108（ISO 6252）は、プラスチックの薬品環境応力き裂を定引張応力で調べる試験方法である。試験片に降伏点以下の一定の引張荷重をかけ、選んだ温度で薬品に浸し、破断までの時間や応力を記録する。100 時間で破断に至る応力を求める A 法、決めた応力での破断時間を求める B 法、当事者間で協定した時間まで応力と破断時間の関係を求める C 法がある^[5]。

定ひずみで耐薬品性を調べる JIS K 7107 は、試験液の例として、水、酸・アルカリの水溶液、メチルアルコール、エチルアルコール、アセトン、酢酸エチル、ガソリン、灯油、動植物油などを挙げ、これ以外の試験液の種類と濃度は当事者間の協定で決めてよいとしている^[9]。発注側が決めるべきなのは、まさにこの「協定」の中身で、部品が実際に触れる洗浄剤・消毒液・接着剤・ねじのゆるみ止め剤の名前と濃度である。仕入先が知らないまま一般的な洗浄で出荷し、それが割れの起点になることもある。

接着でつなぐ部品では、接着剤と被着材の組合せの評価が別に要る。接着剤の指定のしかたは接着剤・シーラントの指定で扱った。

表面の保護・外観・色は、規格と協定の両方で決まる

3 つの部とも、受渡当事者間で協定した場合を除いて、出荷時の板の表面は汚れや傷を防ぐ材料（接着剤付きのクラフト紙やポリエチレンフィルムなど）で保護しなければならない、としている^[1][2]。保護フィルムを剥がしてから加工・組立をする場合や、フィルムの糊残りが問題になる部品では、フィルムの種類と剥がす時期を決めておく。

外観の欠陥は面積で分類され、キャスト板は表面の欠陥・内部の欠陥とも 3 mm² を超えるものがあってはならず、押出板は表面 4 mm²・内部 2 mm² を超えるものがあってはならない。許容できる欠陥は、ほかの許容できる欠陥と 500 mm 以上離れていなければならない^[1][2]。目視の検査は昼光、または色温度 6,500 K の昼光色蛍光灯の下で行う^[1]。ただし、無視できる微小欠陥がいくつまで許されるかは協定によるとされているので、透明度が問われる窓やカバーでは、見る距離や照明、限度見本を合わせておく。決め方は外観の合否基準の決め方で扱った。

色は、別に取り決めがある場合を除いて分布が均一であることとし、許容範囲は協定による。色見本との色差は、受渡当事者間で協定した方法で測る^[1]。全光線透過率（最小 90% など）は無色透明板に限った要求値なので^[1]、着色板や乳白板では光の通り方を別に決める。

発注書に書くこと（アクリル板・アクリル部品）

ここまでを発注書や図面の注記に落とすと、次のようになる。1〜4 は規格の項目を埋めるもの、5〜8 は発注側の判断として足すものである。

1. 規格の部
「メタクリル樹脂板 JIS K 6718-1（キャスト板）」のように、キャスト・押出・連続キャストのどれかを書く。耐衝撃性を上げた PMMA の板は JIS K 6718-2 の材料の定義に入らないので、要求値を別に書く^[2]。

2. 板厚と許容差
呼び厚さを書き、部の許容差で足りるかを確かめる。足りなければ厚さの許容差を別に指定するか、削って仕上げる工程を入れる。

3. 色・透明度
無色透明か、着色・乳白か。色見本の番号と、色差を測る方法。

4. 表面保護
保護フィルムの要否と種類、剥がす時期。

5. 触れる薬液
洗浄剤、消毒用アルコール、接着剤、ゆるみ止め剤など、部品が触れる液体の名前と濃度。必要なら JIS K 7108 の方法と試験の条件^[5]。

6. 加工後の処置
削り・穴あけをした部品で、残留応力を下げる熱処理を行うかどうかと、その記録。

7. 使う温度と荷重
荷重たわみ温度の値で判断せず、使う温度と荷重、期間を伝える。

8. 成績書の提出
部の番号と要求値（引張強さ・ビカット軟化温度・加熱寸法変化など）の成績書、又はロットの記録を納入時に出すこと。

受入で確かめること

板材で届く場合は、厚さを端から 100 mm 以上内側で測り、部の許容差に入っているかを見る。成績書（又はロットの記録）で、部の番号と板のロットを確かめる。成績書が届いたときは、引張強さ・ビカット軟化温度などの要求値が載っているかを見る。ロットの記録だけが届いたときは、注文した部の番号と板厚、ロットが現品の表示と合っているかを照合し、要求値の確認が要る部品なら、成績書を追加で求めるか受入時に試験する。押出板の収縮は熱曲げの出来に直結するので、熱で加工する部品では、加熱寸法変化の値を成績書で確かめるか、受入時に同じ方法で測る。

部品で届く場合は、外観を決めた照明・距離で見る。割れが心配な部品では、穴の周りや角、ねじ締結部の近くに細かいひびがないかを、角度を変えて光を当てながら見る。成形した部品の寸法の測り方は樹脂成形品の寸法公差の指定で扱った。

よくある質問

キャスト板と押出板、どちらを選べばよいですか

規格の要求値で見ると、キャスト板の方が引張強さ・衝撃強さ・ビカット軟化温度の下限が高く、加熱したときの収縮の上限も小さい。一方、厚さの許容差は押出板の方が狭い^[1][2]。熱で曲げる、温度がかかる部品ならキャスト板、厚さのそろいが効く部品なら押出板を軸に考え、どちらの条件も効く部品は、許容差を別に取り決めたうえでキャスト板を選ぶ、という順で考えると整理しやすい。

アルコールで拭いても大丈夫ですか

研究では、アルコールは拡散によって PMMA に作用し、機械加工は残留応力を通じてクレーズの成長に影響したと報告されている^[7]。拭いてよいかは、使う液体と部品の応力の状態で変わる。清掃や消毒で使う液体を仕入先に伝え、実際の部品か、JIS K 7108 の方法で確かめるのが確実である^[5]。

カタログの荷重たわみ温度が 100 ℃ なら、80 ℃ で使えますか

その数字だけでは判断できない。荷重たわみ温度は、決まった荷重と加熱速度で試験片がたわむ温度で、試験方法の規格自身が、使用可能な最高温度を示すものではなく製品の性能予測に使ってはならないとしている^[4]。使う温度・荷重・期間を伝えて、実際の形で確かめる。

まとめ

アクリル板は、JIS K 6718 のキャスト板・押出板・連続キャスト板の 3 つの部で、適用する板厚、厚さの許容差、要求値が違う。厚さ 5 mm ならキャスト板 ±0.9 mm、押出板 ±0.25 mm で、加熱したときの収縮の上限はキャスト板 2.5% に対して押出板は 7〜15% である。荷重たわみ温度は使える温度の上限ではない。割れは応力と薬液がそろったときに起きるので、部品が触れる液体を仕入先に伝え、必要なら JIS K 7108 の方法で確かめる。発注書には、部の番号、板厚と許容差、色と外観、保護フィルム、触れる薬液、加工後の処置、使う温度と荷重、成績書（又はロットの記録）の提出を書く。

同じ束では、高温で使う樹脂の選び方をPEEK 部品の発注とPPS 樹脂の選び方で、滑りと摩耗に使う樹脂を超高分子量ポリエチレンの選び方で扱う。透明な樹脂のもう一つの選択肢はポリカーボネートの特徴と発注で扱う。

出典・参考資料

1. JIS K 6718-1:2015 プラスチック－メタクリル樹脂板－タイプ，寸法及び特性－第1部：キャスト板（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2015 年 12 月 21 日改正）
2. JIS K 6718-2:2015 プラスチック－メタクリル樹脂板－タイプ，寸法及び特性－第2部：押出板（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2015 年 12 月 21 日改正）
3. JIS K 6718-3:2015 プラスチック－メタクリル樹脂板－タイプ，寸法及び特性－第3部：連続キャスト板（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2015 年 12 月 21 日制定）
4. JIS K 7191-1:2015 プラスチック－荷重たわみ温度の求め方－第1部：通則（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2015 年 11 月 20 日改正）
5. JIS K 7108:1999 プラスチック－薬品環境応力き裂の試験方法－定引張応力法（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1999 年 8 月 20 日改正）
6. Bubmann T. ほか「Influence of Sample Wetting Method on ESC-Behavior of PMMA under Dynamic Fatigue Crack Propagation」Materials 誌（MDPI／2022 年）
7. Yan Y. ほか「Crazing Initiation and Growth in Polymethyl Methacrylate under Effects of Alcohol and Stress」Polymers 誌 15 巻（MDPI／2023 年）
8. JIS K 6717-1:2006 プラスチック－ポリメタクリル酸メチル（PMMA）成形用及び押出用材料－第1部：呼び方のシステム及び仕様表記の基礎（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2006 年 3 月 25 日改正）
9. JIS K 7107:1987 定引張変形下におけるプラスチックの耐薬品性試験方法（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1987 年 2 月 1 日制定）

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