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【保存版】樹脂(プラスチック)の種類と特徴を完全解説!汎用・エンプラ・スーパーエンプラの違いとは? 株式会社ダイコー

【保存版】樹脂(プラスチック)の種類と特徴を完全解説!汎用・エンプラ・スーパーエンプラの違いとは?
私たちの身の回りにある製品のほとんどがプラスチックでできていますが、一言に「樹脂」といってもその種類は100種類以上に及びます。
製品開発や部品選定において、「コスト」「耐熱性」「強度」「透明性」などの条件に最適な材料を選ぶことは非常に重要です。
本記事では、樹脂材料を大きく2つに分類し、さらに性能別に細分化した「樹脂の階層構造」について、代表的な材質の特性と用途を交えて徹底解説します。
1. 樹脂材料の全体像:2大分類を理解する
プラスチックは、熱を加えたときの性質によって「熱可塑性樹脂」と「熱硬化性樹脂」の2つに大きく分類されます。この違いは、よくお菓子に例えられます。
① 熱可塑性樹脂
現在使用されているプラスチックの約8割以上がこのタイプです。
- 性質: 加熱すると溶けて柔らかくなり、冷却すると再び固まる性質を持ちます。
- 特徴: 再加熱することで形状を変更できるため、成形加工がしやすく、リサイクルも可能です。
- イメージ: 「チョコレート」。溶かして型に流せば何度でも形を変えられます。
② 熱硬化性樹脂
- 性質: 加熱すると化学反応を起こして硬化します。一度固まると、再加熱しても柔らかくならず、炭化してしまいます。
- 特徴: 耐熱性、機械的強度、耐溶剤性に優れていますが、再成形はできません。
- イメージ: 「クッキー・ビスケット」。一度焼いて固まると、温めても生地には戻りません。
2. 熱可塑性樹脂の3段階グレード
熱可塑性樹脂は、その耐熱性や機械的強度によって、さらに以下の3つのグレードに分類されます。(一般的な目安)
- 汎用プラスチック(耐熱温度:100℃未満)
- エンジニアリングプラスチック(耐熱温度:100℃以上)
- スーパーエンジニアリングプラスチック(耐熱温度:150℃以上)
それぞれの詳細な材質を見ていきましょう。
3. 汎用プラスチック(5大汎用樹脂ほか)
価格が安く、加工がしやすいため、日用品から家電、包装材料まで大量生産される製品に最も多く使われています。耐熱性は高くありませんが、コストパフォーマンスに優れています。
PP(ポリプロピレン)
特徴: プラスチックの中で最も軽く、耐薬品性、耐熱水性、耐摩耗性に優れています。ヒンジ特性(折り曲げ耐久性)も良好です。
用途: 食品容器(タッパー)、家電部品、自動車バンパー、注射器などの医療器具。
弱点: 白く劣化しやすい(耐候性が低い)。
PE(ポリエチレン)
特徴: 柔軟性があり、耐久性・防水性・耐薬品性に優れています。安価で大量生産に向いています。
用途: ポリ袋、バケツ、タンク、洗剤容器、農業用フィルム。
弱点: 熱に弱く、燃えやすい。
ABS樹脂
特徴: 剛性、硬度、加工性、耐衝撃性のバランスが良い万能樹脂です。メッキや塗装もしやすいのが特徴です。
用途: 自動車の内装部品、家電の筐体(テレビ・冷蔵庫)、玩具(レゴブロック)。
弱点: 耐候性が悪く、有機溶剤に弱い。
PS(ポリスチレン)
特徴: 透明性が高く、着色が容易で安価です。
用途: 食品トレイ(発泡スチロール)、CDケース、日用品。
弱点: 衝撃に弱く割れやすい。耐油性・耐薬品性が低い。
PVC(ポリ塩化ビニル/塩ビ)
特徴: 耐水性、耐酸・耐アルカリ性、対候性に優れています。難燃性(自己消火性)もあります。
用途: 水道管(パイプ)、壁紙、床材、電線の被覆。
弱点: 耐熱温度が低く、低温で割れやすい。
PMMA(アクリル樹脂)
特徴: プラスチックの中でトップクラスの透明性を持ち、「有機ガラス」とも呼ばれます。耐候性も高いです。
用途: 水族館の水槽、看板、ディスプレイ、自動車のテールランプ。
4. エンジニアリングプラスチック(エンプラ)
汎用プラスチックよりも耐熱性(一般に100℃以上)と機械的強度を向上させた樹脂です。金属部品の代替として、自動車や精密機械の部品に広く使用されます。
PC(ポリカーボネート)
特徴: 「防弾ガラス」に使われるほどの圧倒的な耐衝撃性を持ちます(ガラスの約200倍)。透明性も高いです。
用途: カーポートの屋根、ヘルメットのシールド、電子機器のディスプレイカバー。
弱点: アルカリや溶剤に弱く、傷がつきやすい。
POM(ポリアセタール)
特徴: 自己潤滑性(滑りやすさ)と耐摩耗性が非常に高く、金属に匹敵する疲労強度を持ちます。
用途: 歯車(ギア)、軸受け、ベアリング、ファスナー、スライド部品。
弱点: 接着性が悪く、難燃性が低い。
MCナイロン/PA(ポリアミド)
特徴: 機械的強度、耐摩耗性、耐熱性、耐油性に優れます。特にMCナイロンは大型部品の製造に適しています。
用途: 産業機械の車輪、ギア、エンジンカバー、結束バンド。
弱点: 吸水性があり、寸法変化が起きやすい(特にPA)。
PBT(ポリブチレンテレフタレート)
特徴: 電気特性に優れ、吸水率が低いため寸法安定性が高いです。耐熱性もあります。
用途: 自動車の電装部品、コネクタ、スイッチ、ドアハンドル。
PET(ポリエチレンテレフタレート)
特徴: 透明性と強靭さを持ち、リサイクル適性が高いです。
用途: ペットボトル、食品包装フィルム、衣料用繊維。
5. スーパーエンジニアリングプラスチック(スーパーエンプラ)
エンプラの性能をさらに高め、連続使用温度が150℃以上でも耐えられる特殊樹脂です。過酷な環境下や、航空宇宙、先端医療分野で使用されます。
- フッ素樹脂(PTFE等): 耐熱性(融点300℃超)、耐薬品性、非粘着性(すべり性)、絶縁性が抜群です。
用途:フライパンのテフロン加工、パッキン、ガスケット、半導体洗浄装置。 - PEEK(ポリエーテルエーテルケトン): 樹脂の中で最高レベルの耐熱性、機械的強度、耐薬品性を誇ります。
用途:航空宇宙部品、半導体製造装置部品、医療用インプラント。
※注意: 非常に高価です。 - PI(ポリイミド): 最高の耐熱性(~400℃以上も)、柔軟性、電気絶縁性を持ちます。
用途:スマートフォンのフレキシブルプリント基板、航空機エンジン周辺部品。 - PPS(ポリフェニレンサルファイド): 耐熱性、耐薬品性、難燃性、寸法安定性に優れます。
用途:自動車のエンジン周り部品、給湯器部品。
6. 熱硬化性樹脂の詳細
一度硬化すると溶けない特性を活かし、高熱がかかる場所や高い強度が求められる場所に使われます。
エポキシ樹脂(EP)
特徴: 接着性、電気絶縁性、耐熱性、耐水性に優れています。
用途: ICチップ(半導体)の封止材、強力接着剤、塗料、プリント基板。
フェノール樹脂(PF)
特徴: 世界初の合成樹脂(ベークライト)。耐熱性、難燃性、電気絶縁性が高く、機械的強度も強いです。
用途: 鍋の取っ手、灰皿、配電盤ブレーカー、プリント配線基板。
7. まとめ:特性一覧と選定ガイド
樹脂材料選定の際は、使用環境(温度、荷重、薬品の有無)とコストのバランスを考慮することが重要です。
| 分類 | 代表的な樹脂 | 主な特徴 | コスト | 推奨用途 |
|---|---|---|---|---|
| 汎用プラ | PP, PE, ABS, PVC, PS | 安価、加工しやすい | 低 | 日用品、容器、家電筐体、水道管 |
| エンプラ | PC, POM, PA, PBT | 強度が高い、耐熱100℃~ | 中 | 歯車、機械部品、自動車部品、電子部品 |
| スーパーエンプラ | PTFE, PEEK, PPS, PI | 超耐熱150℃~、耐薬品 | 高 | 半導体装置、航空宇宙、特殊シール材 |
| 熱硬化性 | エポキシ, フェノール | 熱に溶けない、高絶縁 | 中~高 | 電子基板、接着剤、鍋の取っ手 |
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