汎用プラスチック

汎用プラスチックは、価格が比較的安く、加工もしやすい熱可塑性プラスチックで、工業用品から日用品、雑貨にいたるまで広く使用されています。家庭用品や電気製品の外箱(ハウジング)、サッシなどの建築資材、フィルムやクッションなどの梱包資材といった、日ごろ私たちが目にするプラスチックのほとんどが汎用プラスチックです。中でもポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリスチレン(PS)が代表的で、四大汎用樹脂と呼ばれています。

PEポリエチレン(PE)は、軽く、軟らかく、耐水・耐薬品性が良く、成形も容易なので大量に使用されていますが、塗装・接着は困難です。大きく分類すると低密度ポリエチレン(LDPE)と高密度ポリエチレン(HDPE)があり、この中間の性質を持つ中密度ポリエチレンもあります。

LDPE:密度が0.92程度、軟化点100℃、引張り強度14MPa、伸び500%で軽く、軟らかく、低い温度でも硬くなりません。また電気的な性質もよく、薬品に侵されず、溶剤にも溶けません。薄いフィルムにするとほとんど透明で厚いものは白く濁ります。
用途:エアーキャップなど包装用フィルム、農業用フィルム、水道用等のパイプ、瓶など。

HDPE:密度が0.95程度、軟化点130℃、引張り強度40MPa、伸び20%で、LDPEと比較すると硬いですが、他の熱可塑性樹脂と比べると柔らかな部類に入ります。軽く、低い温度でも硬くなりません。また薬品に侵されず、溶剤にも溶けません。
用途:包装用フィルム(腰があり白く濁っているのでLDPEとは異なった感触)、ガス管、水道用パイプ、灯油缶、自動車のガソリンタンクなど
PPポリプロピレン(PP)は、美しい表面光沢と透明感を持つ樹脂です。密度が0.90程度(汎用プラスチック中最も軽い)、引っ張り強さ、耐熱性、耐薬品性に優れ、溶剤にも溶けません。しかし、低温では脆くなる欠点があります。また、接着や印刷も困難です。
用途:コンテナや容器類、自動車部品、電子レンジ用容器、給食器、フィルム、繊維、結束材など
PSポリスチレン(PS)は透明で成形性に優れた樹脂で、一般用ポリスチレンをGPPSといいます。特徴は高周波域での絶縁性、耐酸性、耐アルカリ性、耐水性はよいですが、耐有機溶剤性、耐衝撃性はよくありません。代表的な用途としては透明食品容器、電気部品のケース(CDケースなど)、電気製品の一部(冷蔵庫のトレーなど)があります。耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)はGPPSの耐衝撃性を改良したものです。HIPSはブタジエンゴムなどを配合して、剛性を下げるかわりに耐衝撃性を向上しています。透明性はなくなり乳白色になります。また、発泡ポリスチレンビーズ(PSのペレットにプロパンやブタン等の液体を吸収させたもの)を水蒸気で暖めると、プロパンやブタンがガスになって発泡してポリスチレンフォーム(発泡スチロール)になります。

用途:パッキング材や魚箱、断熱材、ポリスチレンフォーム(発泡スチロール)、家電・OA機器の外枠、洗面化粧台、玩具・文具類
PVCポリ塩化ビニル(PVC)は、可塑剤を加えないで作った硬質ポリ塩化ビニルと可塑剤(ジオクチルフタレートなど)を加えて作った軟質ポリ塩化ビニルに別れます。耐薬品性・耐油性にすぐれ、電気絶縁性が大きく、透明・着色が自由です。ただし、リサイクルは困難で、焼却破棄ができません。
硬質ポリ塩化ビニルは、名前の示すとおり硬くて密度は1.30~1.58程度です。用途はパイプ(水道用など)、板、波板、雨樋、住宅用サッシなどがあります。軟質ポリ塩化ビニルは、可塑剤を30~50%加えて柔軟にしたものです。

用途:フィルム(農業用・建材工業用など)、レザー、シート、ホース、電線被覆など
PMMAポリメチルメタクリレート(PMMA)は、メタクリル樹脂(または、略してアクリル)とも呼ばれます。
特徴は耐候性がよく硬度は高いですが、衝撃に対する強さはあまりよくありません。酸・アルカリ・無機塩類に耐性がありますが、有機溶剤には侵されます。透明度がプラスチックの中では最高でガラスに匹敵します。光線の透過率は厚み3mmで約93%あり、日光に当たっても変色しません。

用途:光ファイバー、レンズ(眼鏡・コンパクトカメラなど)、光ディスク、人工大理石、自動車のテールライトやメーターカバーなど
ABSアクロリニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS)は、バランスの取れた性質をもっており、Aが耐熱性・耐薬品性、Bが耐衝撃性、Sが流動性・光沢・硬度と特徴をもち寄っています。これらの成分の比率を変えることで、目的にあった性質にすることが出来ます。一般品種のABSは乳白色で、100℃には耐えられず、野外で長時間使用すると脆くなります。その他に、PMMAを混ぜて透明にした透明ABS樹脂、100℃以上の使用に耐える耐熱ABS樹脂、日光に暴露すると脆くなる欠点をなおしたAAS樹脂(Bのかわりにアクリルゴムを使用)・AES樹脂(BのかわりにEPDMゴムを使用)などがあります。

用途:家電、電子機器、自動車などの内外装部品、OA機器やミシンなどの一般機器、雑貨、多種高分子への添加物としても使用。

エンプラ

エンプラとは、従来の汎用プラスチックの弱点であった強度や耐熱性などの問題を克服した高機能なプラスチック群の総称です。エンプラの明確な定義はありませんが、一般的には100℃以上の耐熱性を持ったプラスチックとされています。1960年代に入ると世界的に工業生産が盛んになり、国内においても高度経済成長期を迎えます。大量生産・大量消費に対応するため、生産品の部材・部品には「安く、軽く、簡単な加工」などのニーズが高まり、プラスチックの金属代替としての可能性が模索されていました。また、同時期には世界各国で大規模な石油化学コンビナートの建設が相次ぎました。そのような時代背景の中、次々と開発されたのがエンプラ(エンジニアリングプラスチック)です。また、汎用エンプラの中でも、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、変性ポリフェニレンエーテル(m-PPE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)が5大汎用エンプラと称され、エンプラ全体の約9割を占めると言われています。

特徴・用途

特徴エンプラとプラスチックとの違いは、強度と耐熱性。プラスチックが登場した当初は「プラスチックはもろくて割れやすい」というイメージがありましたが、その後の研究開発により飛躍的に性能が高められ、現在では工業用の過酷な条件下でも使用可能なエンプラが用いられています。また、エンプラは、金属部品と汎用プラスチック部品の中間に位置するというのが特徴。使用温度や強度の点で、金属部品と汎用プラスチック部品の中間的/補完的な位置にあり、軽量化や低コスト化を実現しています。そのため、多くの種類が開発され、用途に応じて使い分けられています。
用途各種電気製品の外装・筐体・機構部品・駆動部品、自動車部品(ギア、シートベルトなど)合成繊維(ナイロン)、自動車(エンジン回り部品、ダクト)、電気工具、CD/DVD/BL、ポンプ部品など

スーパーエンプラ

エンプラ(エンジニアプラスチック) は、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリエステル(PET、PBT)、ポリカーボネー(PC)、ポリフェニレンエーテル(変性PPE)が代表的で5大エンプラと呼れます。エンプラは耐熱性が100℃以上、強度が49Mpa以上、曲げ弾性が2.4GPa以上のプラスチックであり、スーパーエンプラの明確な定義はありませんが、概ね150℃以上の耐熱性を持つプラスチックを特にスーパーエンプラと称します。また、スーパーエンプラは、分子鎖がベンゼンの固まりなので耐熱性が向上するこたが特徴であり、難燃性については、それぞれのプラスチックの用途や利用目的により、米国の製品安全認証企業・UL LLCが認証するUL規格によってその基準が定められています。非結晶性のポリアクリレート、ポリスルフォン、ポリエーテルイミドは透明に加工でき、蒸気殺菌の熱にも耐えられるので医療用に使用されます。ポリフェニレンサルファイド(PPS)等のスーパーエンプラは充填材を加えることで性能を強化することが出来るため、金属やセラミックスの代替としてコストダウンをはかることができます。また、結晶性のあるスーパーエンプラの中でも、究極のプラスチックとも言われるポリイミドは、200℃以上の高温下にさらされても、ドライアイスで冷やしても性質がほとんど変化しない優れたもので、航空機、宇宙開発等の分野で使用されます。 

特徴・用途

特徴機械的強度が強い
磨耗性が優れる
有機薬品に強い
用途歯車、インプラント、ローラー、調理器具、電気部品、メガネフレーム、自動車用部品、PETボトル医療用、医療用中空糸膜、バルブ、ポンプ部品
、航空機、宇宙開発表面コーティング等

熱硬化性樹脂

20世紀初頭に発見されたベークライトは世界初の熱硬化性樹脂として知られています。それ以後、熱硬化性樹脂(Thermoset (polymer / resin))は、電気材料、日用品材料として熱可塑性樹脂に先行して使用されてきました。成形加工の能率に劣るため熱可塑性樹脂に比べて生産量は小さいものの、その物性が着目され、独自の利用分野を確立しています。

熱硬化性樹脂の特徴

熱可塑性樹脂と比較した際の以下の5つの特徴により、構造材料、電気絶縁材料、耐食材料、耐熱材料、積層材料として活用されています。

1.成形材料の基材として用いられる場合が多い
2.耐熱性、機械的性質、電気的性質、硬さ、寸法性度に優れるものが多い
3.樹脂組成の大幅な変更が可能であり、補強材、充填剤の利用域も大きい
4.設計の自由度が大きく、金属の挿入や他の素材との一体成形が容易である
5.三次元構造を形成するため、加熱しても溶融しない

代表的な熱硬化性樹脂の種類と特徴

フェノール樹脂 PF高い電気絶縁性を持つことから、電子部品や半導体に使用される
耐熱性、断熱性、難燃性を有する
ユリア樹脂 (尿素樹脂) UF尿素とホルムアルデヒドを原料とした樹脂
耐熱温度は90℃で、燃えにくい
価格が安い
無色透明で着色性が良い
メラミン樹脂 MFメラミンとホルムアルデヒドとの縮合反応物
電気特性・機械強度・耐燃性・着色性等に優れた性質を有する
耐熱性がユリア樹脂より高い。耐水性・耐薬品性に優れるので、主用途はコンパネ用接着剤
近年フェノールとの変性技術が開発され、電気・電子部品での用途が拡大した
エポキシ樹脂 EP接着剤や塗料としての用途で優れた特性を発揮する
高い電気絶縁性はプリント基板や電子部品の塗料として最適
不飽和ポリエステル樹脂 UPプラスチック製品の原料として幅広く使用されている
ポリウレタン樹脂 PURウレタン結合を有する樹脂の総称。大きく分けて2つのタイプがある
1.「フォームタイプ(硬質/半硬質/軟質)」:成形時に発泡させる。樹脂の弾性によっても区別される
2.「非フォームタイプ」:成形時に発泡させない
ジアリルフタレート樹脂 DAP電気絶縁性と寸法安定性に優れる
高温・高湿度下における絶縁抵抗の変化が熱硬化性樹脂の中で最も少ない
シリコーン樹脂 SI優れた耐熱性や絶縁性に加えて、低毒性であるため、広範囲な分野で使用される
耐寒性にも優れ-100℃~250℃という幅広い範囲で熱安定性を示す
アルキド樹脂 ALKポリエステル樹脂の一種
安価で使いやすい
塗料用樹脂として最も広く使用される
防食分野ではフタル酸樹脂塗料とも呼ばれる