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樹脂の特性とは?汎用プラスチック、汎用エンプラ、スーパーエンプラの特性、用途を解説

樹脂にはさまざまな種類があり、それぞれ特徴や用途が異なります。樹脂は身近な存在ではありますが、樹脂の種類やそれぞれの特性まで把握している人はなかなかいないのではないでしょうか。この記事では、製造業や工業などでよく用いられる樹脂の特性について、具体的な用途などもあわせて解説します。

樹脂とは

樹脂とは、本来樹液を固めた素材のことです。しかし、樹液は採れる量が少なく高価であったことから、石油などから樹脂を人工的に作るようになり、現在ではそういったものも樹脂と呼ぶようになっています。

樹脂は天然樹脂と合成樹脂にわけられ、さらに合成樹脂のなかでも熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂に分類されます。次章からはそれぞれどのような特性があるのか解説します。

樹脂の種類

樹脂を大きくわけると、天然樹脂と合成樹脂の2種類です。ここでは、2種類の特徴について詳しく解説します。

天然樹脂

天然樹脂とは、植物や動物、鉱石などから作られる樹脂のことをいいます。植物由来で代表的なものが、漆(うるし)、膠(にかわ)、松脂(まつやに)で、動物由来はゼラチンや卵白、鉱物由来はタールやアスファルトです。宝石としてもよく使われる琥珀は天然樹脂が化石化したものです。

合成樹脂

合成樹脂は人工的に作られた樹脂のことで、一般的に「プラスチック」とも呼ばれます。石油に含まれるナフサを人工的に加工して合成樹脂を作り出します。人工的に作り出せるため大量生産が可能であり、天然樹脂よりも安価で利用可能です。また、合成樹脂は加工しやすく、日用品から工業用品まで幅広く使われています。

合成樹脂(プラスチック)の種類

合成樹脂は、さらに熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂に大別されます。それぞれの特徴について解説します。

熱可塑性樹脂

熱可塑性樹脂は、熱をくわえると軟らかく自由に変形できるようになるが、冷やすとまた固くなる性質を持っています。熱可塑性樹脂の大きな特徴は、再度加熱するとまた軟らかくできるという点です。そのため、熱可塑性樹脂であればリサイクル可能です。

熱可塑性樹脂は食品用トレイやビニール袋などの日用品から機械の部品など、幅広く使われています。熱可塑性樹脂のなかでも、さらに「汎用プラスチック」、「汎用エンジニアリングプラスチック」、「スーパーエンジニアプラスチック」の3種類にわけられるため、次章で詳しく解説します。

熱硬化性樹脂

熱硬化性樹脂は、熱可塑性樹脂とは逆で熱を加えると硬くなり、一度成形するともとには戻せません。そのため、リサイクルはできませんが、その分強度は高く、家具や機械部品など耐熱性、耐薬品性、耐衝撃性が必要なところでよく使用されます。

熱硬化性樹脂のなかにはフェノール樹脂、エポキシ樹脂などがあります。これらについては後ほど解説するため、そちらを参考にしてください。

汎用プラスチックとは

汎用プラスチックとは、100℃未満で変形が始まるプラスチックのことです。熱可塑性樹脂のなかでも加工がしやすく、価格も比較的安価です。汎用プラスチックの種類としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などがあります。

汎用プラスチックの特性

汎用プラスチックの大きな特性は加工のしやすさです。100℃未満で変形できるようになるため、そこまで熱を加えなくても成形できます。それでいて耐衝撃性、耐薬品性、耐水性に優れており、日用品から自動車部品にまで、さまざまな場所で活用されています。

なかでも、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン(PS)はとくに多く生産されています。

汎用プラスチックの主な用途

汎用プラスチックの用途は種類によっても異なります。

種類 主な用途
ポリエチレン(PE) ・袋 ・ラップフィルム ・包装材
ポリプロピレン(PP) ・自動車や家電の部品 ・食品容器 ・トレイ
ポリ塩化ビニル(PVC) ・上下水道管 ・壁紙 ・サッシ
ポリスチレン(PS) ・緩衝材 ・食品用トレイ ・カップ麺容器

ポリエチレン(PE)は、比重が軽く耐熱性はそこまで高くはありませんが、耐水性や耐薬品性があるため、さまざまな袋や容器として使用されています。ポリプロピレン(PP)は耐熱性が比較的高く、自動車部品としても使用可能です。

ポリ塩化ビニル(PVC)は重く丈夫で、表面にツヤがあります。ポリスチレン(PS)は断熱性があり、軽いため緩衝材によく使用されます。

汎用エンジニアリングプラスチックとは

耐熱性も機械的強度もあるプラスチックをエンジニアリングプラスチックと呼びます。代表的ものは、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアセタール(POM)、変性ポリフェニレンエーテル(m-PPE)、ポリエステル(PET・PBT)です。

汎用エンジニアリングプラスチックの特性

エンジニアリングプラスチックは強度が高く、比較的高温の場所でも使用に耐えられるという特性を持っています。そのため、高性能であることを求められる工業用品によく使用されていますが、その分価格は高価です。

汎用エンジニアリングプラスチックの主な用途

エンジニアリングプラスチックの主な用途は以下のとおりです。

種類 主な用途
ポリアミド(PA) ・自動車部品 ・ファスナー ・テグス
ポリカーボネート(PC) ・DVDやCD ・カメラレンズ
ポリアセタール(POM) ・歯車 ・自動車部品 ・ファスナー
変性ポリフェニレンエーテル(m-PPE) ・精密機器 ・スイッチ ・アダプタ
ポリエステル(PET・PBT) ・ペットボトル ・電気部品 ・スイッチ

PA、PC、POM、PBTは耐衝撃性に優れています。PAはそのうえ、耐薬品性もあります。m-PPEは耐加水分解性と電気特性があり、PBTは摩擦に強いという点が特徴的です。

スーパーエンジニアリングプラスチックとは

エンジニアリングプラスチックのなかでも、さらに機械的強度が高いものをスーパーエンジニアリングプラスチックと呼びます。スーパーエンジニアリングプラスチックには、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリアミドイミド(PAI)などがあります。丈夫である分、コストは比較的高めです。

スーパーエンジニアリングプラスチックの特性

スーパーエンジニアリングプラスチックは耐熱温度が高く、通常のエンジニアリングプラスチックよりも耐熱性が優れています。150℃の環境でも長時間使用できるため、自動車のエンジン付近にも活用可能です。耐薬品性も高く、金属と同じような使用方法ができます。

スーパーエンジニアリングプラスチックの主な用途

スーパーエンジニアリングプラスチックの主な用途として、種類別に紹介します。

種類 主な用途
ポリフェニレンスルフィド(PPS) ・電子レンジ部品 ・カメラ部品
ポリスルホン(PSU) ・電子部品 ・消毒ケース
ポリエーテルスルホン(PES) ・電子レンジ部品 ・コネクター
ポリアリレート(PAR) ・ネジ、ナット ・自動車部品
ポリアミドイミド(PAI) ・コピー機定着ユニット ・ナット
ポリエーテルエーテルケトン(PEEK) ・ロボット部品 ・航空機用コネクター
フッ素樹脂(PTFE) ・理化学機器 ・ベアリング
液晶ポリマー(LCP) ・電子部品 ・宇宙関連

フェノール樹脂とは

フェノール樹脂とは、1907年に初めて作られた熱硬化性樹脂の1つです。フェノール類とアルデビド類が原料で、ここにさらに触媒をくわえ作り出します。JISの略号では「PF」という表記です。

フェノール樹脂の特性

フェノール樹脂は耐水性や耐熱性があるため、機械部品などにも使用可能です。フェノール樹脂にも、レゾールやノボラックといった種類があり、それぞれ特性は異なります。

フェノール樹脂の主な用途

フェノール樹脂は高温にも耐えられるため、アイロンハンド、やかんの取手やつまみ、配電盤ブレーカーなどにも使用可能です。そのほか、プリント基盤、合板接着剤などにもよく使用されます。

エポキシ樹脂とは

エポキシ樹脂は1938年、スイスで開発された熱硬化性樹脂です。エポキシ樹脂は硬化剤を入れることにより成形するため、基本的に単体では使用せず、硬化剤とあわせて使用します。

エポキシ樹脂の特性

耐水性もありながら酸素も通さないため、腐食防止のためのコーティング剤としても優れています。また、接着性も高く、金属、木材、ガラス、コンクリートなど、素材の種類に問わず接着可能です。

エポキシ樹脂の主な用途

エポキシ樹脂は、建築や自動車、船舶などのコーティングや、接着剤としてよく使用されています。丈夫で物理的特性、化学的特性、電気的特性にも優れているため、電気製品にも使用されています。

まとめ

樹脂は熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂にわけられ、さらに熱可塑性樹脂は汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックと分類されます。また、そのなかでもさまざまな種類の樹脂があり、特性や主な用途も異なります。

樹脂は表面処理にも使用可能です。吉田SKTは、表面処理、テフロン™フッ素樹脂コーティングの専門メーカーで、独自技術による表面処理を提供しています。特にスーパーエンジニアプラスチックによるコーティングを希望する場合は、ぜひご相談ください。