【最新版】樹脂/プラスチック 特徴・種類・材質・用途まとめ

技術解説

2022.06.29

【最新版】樹脂/プラスチック 特徴・種類・材質・用途まとめ|樹脂切削 試作・量産センター.com

本コラムでは、汎用プラスチックからエンジニアリングプラスチック(エンプラ)、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)まで、樹脂/プラスチックに関するすべてを、樹脂切削のプロフェッショナルが徹底解説いたします。

 

それぞれの特徴・材質(機械的性質・物性・化学的性質)から、どの業界のどの製品に使用されているのかという用途についてもご紹介いたします。

 

<目次>

  • 熱可塑性樹脂
  • 汎用プラスチック
  •  汎用プラスチックについて
  •  ポリエチレン(PE樹脂)
  •  ポリプロピレン(PP樹脂)
  •  ポリスチレン(PS樹脂)
  •  ABS樹脂(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)
  •  ポリ塩化ビニル(PVC樹脂、塩ビ)
  •  アクリル(PMMA樹脂)
  • エンジニアリングプラスチック(エンプラ)
  •  エンプラについて
  •  ポリエチレンテレフタラート(PET樹脂)
  •  ポリブチレンテレフタラート(PBT樹脂)
  •  ポリアミド(PA)・ナイロン
  •  ポリアセタール(POM樹脂)・ジュラコン
  •  ポリカーボネート(PC樹脂)
  •  MCナイロン(モノマーキャストナイロン)
  •  変性ポリフェニレンエーテル(m-PPE樹脂)
  • 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)
  •  スーパーエンプラについて
  •  PPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド)
  •  PEEK樹脂(ポリエーテルエーテルケトン)
  •  PTFE樹脂(ポリテトラフルオロエチレン)・テフロン
  • 樹脂の切削加工なら、当社にお任せください

 

熱可塑性樹脂

 

樹脂材料は、加熱時の反応(もしくはその要因となる分子構造)によって熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とに二分されます。

熱可塑性樹脂(英:Thermoplastic resin)とは、加熱すると液状になり、冷却すると固体に戻る性質”熱可塑性”をもつ樹脂の総称です。

 

この性質を利用して加工を行うのが、射出成形・ブロー成形・押出成形等の成形加工です。熱可塑性樹脂に属す樹脂は、ガラス転移点もしくは融点まで加熱すると柔らかくなり、簡単に形状を変形させることができるようになります。特に射出成形では、加熱して液状になった樹脂材料を金型に流し込み冷却することで、目的の製品を加工しています。また、3Dプリンタも樹脂の熱可塑性を利用した加工方法です。その他、リサイクルしやすいという特徴もあります。

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汎用プラスチック

 

汎用プラスチックについてご紹介します。

 

汎用プラスチックについて

 

汎用プラスチック(汎用樹脂、英:Commodity Plastic)は、樹脂生産量の約80%程を占める熱可塑性樹脂の一つです。

 

安価で加工性が高く大量生産できるため、工業用品から日用品、雑貨に至るまで、その用途は非常に多岐に渡ります。ただし、引張強度や耐衝撃性、耐熱性はあまり高くないため、機械部品としてはエンプラやスーパーエンプラの方が適していることが多いです。樹脂は耐熱性能で3つに分類することができますが、エンプラが100℃〜150℃程度、スーパーエンプラが150℃以上程度であるのに対し、汎用プラスチックはせいぜい100℃程度です。これは、汎用プラスチックが、分子鎖(主鎖)が炭素(C)のみで構成される単純な分子構造のため、高温環境下で分子の運動が活発になるためです。

 

実は汎用プラスチックの中には、「5大汎用プラスチック」と総称されるものがあります。

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ポリエチレン(PE樹脂)

 

ポリエチレン(PE樹脂、英:polyethylene)は、その密度によりLDPE(低密度ポリエチレン)とHDPE(高密度ポリエチレン)とに二分されるほか、分子量という視点では超高分子量ポリエチレン(UHMW-PE樹脂)が有名です。また、ゴム弾性に優れるEVA樹脂もあります。ただし、UHMW-PE樹脂は一般にスーパーエンプラに分類されるため、ここでは汎用プラスチックとしてのポリエチレンに注目して解説します。

 

まずポリエチレン全体について説明します。5大汎用プラスチックの一角を占めるポリエチレンは、1930年代に工業的な製造方法が発見され1950年代に量産技術が確立したことで一気に普及し、現在最も生産量が多い樹脂材料です。樹脂の中で最も価格が安く、日本における樹脂生産量の約25%にものぼります。

 

LDPE・HDPEの両者に共通する特徴としては、①安価で量産が可能、②加工性(成形性)に優れている、③低温環境に強い(約-20℃まで)、④防水性・防湿性、⑤絶縁性、⑥耐薬品性、⑦衛生的(特に食品安全性)、⑧耐油性 等があります。一方、①耐熱性が低い、②強度・耐衝撃性が低い、③耐候性が低い、④塗装・着色に不向き 等の欠点もあります。

>>LDPE・HDPEそれぞれについて詳しい解説はこちら

 

ポリプロピレン(PP樹脂)

 

ポリプロピレン(PP樹脂、英:polypropylene)は、5大汎用プラスチックの一つで、①汎用プラスチックの中で最高の耐熱性および比重の軽さをもつ、②安価で量産しやすい、③強度が高い、④耐薬品性が高い、⑤防水性・防湿性が高い、⑥無色透明といった特徴を持ちますが、一方で①塗装・着色に不向き、②紫外線に弱く耐候性が低いといった欠点があります。なお、酸化防止剤を添加することで耐候性の低さを補うことが可能です。

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ポリスチレン(PS樹脂)

 

ポリスチレン(PS樹脂、英:polystyrene)は、5大汎用プラスチックの一つで、スチロール樹脂と呼ばれることもあります。

 

主な特徴としては、①安価で量産しやすい、②加工性(成形性)に優れている、③無色透明、④PE樹脂・PP樹脂に次ぐ比重の小ささ、⑤着色・塗装に向いている、⑥寸法安定性が高い、⑦耐候性が高い、⑧樹脂材料の中で最高の対放射線性、⑨耐薬品性 等多くの長所を備えています。

>>ポリスチレンの欠点と詳しい用途についてはこちら

 

ABS樹脂(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)

 

ABS樹脂(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン、英:acrylonitrile-butadiene-styrene)は、耐熱性・強度・耐油性に優れたA(アクリロニトリル)、高い耐衝撃性をもつB(ブタジエン)、光沢性および加工性が良好なS(スチレン)という3種類の成分の特性を備えた、優れた汎用プラスチックです。耐熱温度は、種類にもよりますが70~100℃とされています。一方で、耐薬品性・耐候性には劣り、酸性溶液・アルカリ溶液や日光にさらされると劣化してしまいます。

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ポリ塩化ビニル(PVC樹脂、塩ビ)

 

ポリ塩化ビニル(PVC樹脂、通称塩ビ、英語:polyvinyl chloride)は、5大汎用プラスチックの一つで、通常硬質(特に硬質PVC)ですが、柔らかさを増した軟質ポリ塩化ビニル(軟質PVC)も多く使用されています。

 

主な特徴としては、①アルミと同程度の機械的強度、②高い耐候性、③軽量(水には沈むものの、比重約1.4)、④安価で量産向き、⑤耐薬品性、⑥耐食性(防錆性)、⑦絶縁性、⑧難燃性、⑨摩擦が小さい 等があります。

>>ポリ塩化ビニルの欠点や詳しい用途についてはこちら

 

アクリル(PMMA樹脂)

 

アクリル(PMMA樹脂、英:acrylic resin)は、5大汎用プラスチックの一つで、透明固形材はポリメタクリル酸メチル樹脂(英:Polymethyl methacrylate)と呼ばれることから、工業用材料としてはPMMAの略称が一般に使われています。極めて高い透明性が最大の特徴で、PC樹脂・PET樹脂・PVC樹脂と並んで4大透明樹脂の一つに数えられています。一般的なガラスを超える光透過率94%を誇るため、”有機ガラス”と呼称される場合もあります。

>>アクリルの特徴と用途について詳しいはこちら

 

 

エンジニアリングプラスチック(エンプラ)

 

次に、エンプラについてご紹介します。

>>エンプラについてのまとめ記事はこちら

 

エンプラについて

 

ここでは、スーパーエンプラを除く汎用エンプラについて解説いたします。

エンプラ(エンジニアリングプラスチック、英:Engineering Plastic)とは、汎用プラスチックの弱点であった引張強度や耐熱性を強化した高機能樹脂のことを指します。

 

エンプラの明確な定義はありませんが、およそ100℃~150℃の耐熱性と約40~50Mpa以上の引張強度をもつ樹脂がこれに該当します。主な用途としては、自動車部品、電子部品、OA機器、産業機器、合成繊維、各種筐体・容器、ギヤ等があり、汎用プラスチックに比べると工業用に利用されることが多いです。汎用プラスチックよりはコストが高くなるものの、それを補う強度と耐熱性を持ち、さらに金属材料に比べ軽量で大量生産もしやすいことから、近年、軽量化・コストダウンのために金属部品をエンプラに置き換えるケースが増えています。ただし、やはり強度をはじめとする機械的特性の多くは金属部品に劣るため、強度が必要な部品や、経年劣化や高温環境下での加水分解には注意が必要です。

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ポリエチレンテレフタラート(PET樹脂)

 

ポリエチレンテレフタラート(PET樹脂、英:polyethylene terephthalate)は、エンプラに分類される樹脂材料で、ペットボトルの原料として一般的にもよく知られています。アメリカではデュポン社が「ダクロン」、日本では東レおよび帝人が「テトロン」という商標(後者は共同商標)を、それぞれ取得しています。

 

主な特徴としては、①耐熱性(無延伸フィルム・ポリエステル繊維であれば200℃程度、融点は255℃)、②耐寒性(-60℃程度まで劣化しない)、③透明性、④電気絶縁性、⑤耐薬品性(無延伸フィルムの場合)、⑥ガスバリア性(ボトルの場合は若干の気体透過性あり)、⑦耐摩耗性、⑧燃やしても有害ガスが出ない、⑨寸法安定性、⑩通常ガラス繊維等で強化した素材が使用される 等があります。

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ポリブチレンテレフタラート(PBT樹脂)

 

ポリブチレンテレフタラート(PBT樹脂、英:polybutylene terephthalate)は、エンプラの一つで、よく似たポリエチレンテレフタラートのエチレン(CH₂)₂の代わりにブテン(CH₂)₄が結合したものです。

 

主な特徴としては、①安価、②加工性、③耐薬品性、④光沢性が良好で着色・塗装が可能、⑤難燃性、⑥電気絶縁性、⑦耐水性(吸水性が小さい)、⑧寸法安定性、⑨ガスバリア性、⑩通常ガラス繊維等で強化した素材が使用される 等があります。基本的な特徴はポリエチレンテレフタラートと同様ですが、加工性に優れており、またコストとその他の物性・機械的性質・化学的性質のバランスに優れており、極めて高い需要を誇ります。

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ポリアミド(PA)・ナイロン

 

ポリアミド(PA樹脂、英:polyamide)は、通称ナイロン(英:

nylon)と呼ばれるエンプラの一つです。ポリアミドには様々な種類がありますが、一般的には脂肪族骨格を含むポリアミドをナイロンと呼ぶことが多いです。なお、このナイロンという呼称は、世界で初めてポリアミドを合成したデュポン社の登録商標ナイロン66に由来します。

 

主な特徴としては、①耐摩耗性、②耐熱性(PA6は225℃、PA66は265℃)、③結晶性が高く耐薬品性が高い、④耐油性、⑤安価、⑥吸水性が高い、⑦機械的強度 等があります。衣料用繊維を中心に、ガラス繊維等を配合して強度を向上させた素材がよく使用されます。

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ポリアセタール(POM樹脂)・ジュラコン

 

ポリアセタール(POM樹脂、英:polyacetal)は、代表的なエンプラの一つで、ポリプラスチックス社の登録商標であるジュラコンから、ジュラコンと呼称されることもあります。PA樹脂、PC樹脂、m-PPE樹脂(変性ポリフェニレンエーテル)、PBT樹脂と並んで5大汎用エンプラの一つに数えられています。

 

主な特徴としては、①優れた機械的強度(特に高温強度・疲労強度・耐衝撃性)、②耐摩耗性・摺動性(自己潤滑性)、③寸法安定性、④電気絶縁性、⑤連続使用温度が高い、⑥吸水性が低く寸法安定性が高い、⑦切削性が良好(但し曲げ加工には不向き) 等があります。

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ポリカーボネート(PC樹脂)

 

ポリカーボネート(PC樹脂、英:polycarbonate)は、エンプラの一つで、アクリル(PMMA樹脂)と並び非常に透明性の高い樹脂材料として有名です。PMMA樹脂・PET樹脂・PVC樹脂と並んで4大透明樹脂の一つに数えられています。

 

主な特徴としては、①高い透明性、②樹脂材料で最高クラスの耐衝撃性(アクリルの数十倍、ガラスの約200倍)、③加工性、④耐候性、⑤吸水性が低く寸法安定性が高い、⑥自己消化性、⑦低温・高温に強い(-40~125℃) 等があります。その一方で、①傷がつきやすい、②耐薬品性が低いといった欠点もあります。

>>ポリカーボネートの用途について詳しくはこちら

 

MCナイロン(モノマーキャストナイロン)

 

MCナイロン(英:monomer cast nylon)は、ポリアミド(PA樹脂)のPA6の性能を向上させた青色のエンプラです。厳密には、MCナイロンは三菱ケミカルアドバンスドマテリアルズ株式会社の登録商標で、一般名称としてはモノマーキャストナイロンになります。MCナイロンには、使用用途に合わせて特定の性能を向上させたグレードがあり、最も基本的なグレードがMC901です。例えば、グラファイトを配合して耐候性を強化したMC801や摺動性を強化したMC703HL等があります。

>>MCナイロンの特徴や欠点、用途について詳しくはこちら

 

変性ポリフェニレンエーテル(m-PPE樹脂)

 

変性ポリフェニレンエーテル(m-PPE樹脂、英:modified-Polyphenyleneether)は、エンプラの一つで、ポリフェニレンエーテル(PPE樹脂)に耐衝撃性ポリスチレン(HIPS樹脂)を配合し、加工性と耐衝撃性を強化した素材になります。1960年代にGE(ゼネラル・エレクトリック)がPPE樹脂を発明、m-PPE樹脂の販売を開始し、優れた難燃性・耐熱性から電気・電子機器の筐体として長年活躍してきましたが、ABS樹脂等の難燃化技術の発達や電子部品の発熱量低減によりm-PPE樹脂の優位性が崩れている状況です。

>>変性ポリフェニレンエーテルの特徴や欠点、用途について詳しくはこちら

 

 

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)

 

スーパーエンプラについてご紹介します。

>>スーパーエンプラのまとめ記事はこちら

 

スーパーエンプラについて

 

スーパーエンプラ(スーパーエンジニアリングプラスチック、英:Super Engineering Plastic)は、明確な定義はありませんが、エンプラよりさらに優れた機能をもつ樹脂材料の総称です。

 

エンプラの耐熱性が100~150℃であるのに対し、スーパーエンプラの耐熱性は基本的に150℃以上であるというのが大きな違いであると言えます。これは、スーパーエンプラが分子鎖にベンゼン環を含んでおり、また分子鎖が太く結合が強いため、高温になっても分子の運動がある程度抑制されるためです。1980年代頃から、耐熱性・難燃性を中心にエンプラをさらに上回る機能性が求められるようになり、世界各国でスーパーエンプラの材料開発が進みました。そして、その潮流は現在も衰えておらず、研究・開発が盛んに行われています。用途としては、高い耐熱性が要求される自動車のエンジン部品や航空宇宙、電気、そのほか蒸気殺菌が必要な医療機器、半導体業界においても活用されています。

>>続きはこちら

 

PPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド)

 

PPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド、英:Polyphenylenesulfide)は、代表的なスーパーエンプラの一つで、PPS樹脂単体では非常に脆いためガラス繊維や炭素繊維を充填したフィラー強化グレードが使用されることが多いです。

 

主な特徴としては、①非常に高い耐熱性(280~290℃)、②強度・剛性が高い(高温強度も高い)、③耐薬品性、④寸法安定性、⑤電気絶縁性、⑥加工性、⑦UL94V-0の規格に適合した優れた難燃性(自己消化性) 等があります。ただし、加工性は良好なものの、接着性が悪いため塗装・メッキに不向きであり、曲げ加工にも向きません。

>>PPS樹脂の主な用途について詳しくはこちら

 

PEEK樹脂(ポリエーテルエーテルケトン)

 

PEEK樹脂(ポリエーテルエーテルケトン、英:

Polyetheretherketone)は、代表的なスーパーエンプラの一つで、熱可塑性樹脂として最高クラスの融点をもつ優れた材料です。炭素繊維やグラファイト、ガラス繊維等を配合して摺動性や強度、耐摩耗性を向上させたグレードもよく使用されています。

 

主な特徴としては、①耐熱性が高い(連続使用温度240~250℃、融点334℃)、②機械的特性(高温強度も高い)、③耐薬品性、④難燃性(UL94V-0規格の適合)、⑤耐熱水性(加水分解を起こしにくい)、⑥電気絶縁性、⑦耐放射線性、⑧加工性 等があります。ただし、PPS樹脂と並んで高価なので注意が必要です。

>>PEEK樹脂の主な用途について詳しくはこちら

 

PTFE樹脂(ポリテトラフルオロエチレン)・テフロン

 

PTFE樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、英:Polytetrafluoroethylene)は、フッ素樹脂の一つで、四フッ化エチレン樹脂もしくはデュポン社の登録商標であるテフロンと呼ばれることもあります。フッ素樹脂の総称をテフロンと呼称する場合もありますので、使い分けには使い分けには注意が必要です。PTFE樹脂はフッ素樹脂の中では最も需要が高く、フッ素樹脂全需要の約60%を占めています。樹脂全体の中では、一般的にスーパーエンプラに分類されます。

 

主な特徴としては、①優れた耐薬品性(ほとんどの化学薬品・溶剤に対して不活性で化学的に安定)、②樹脂の中で最高クラスの電気絶縁性、③あらゆる物質の中で最高クラスの摺動性、④耐熱性(融点327℃、連続使用温度260℃)、⑤耐寒性(-253℃)、⑥難燃性(UL94V-0規格に適合)、⑦非粘着性・撥水性 等があります。

>>PTFE樹脂の欠点や主な用途について詳しくはこちら

 

樹脂の切削加工なら、当社にお任せください

 

「樹脂切削 試作・量産センター.com」では、汎用プラスチックだけでなくPOM樹脂・ナイロン等のエンプラ、PPS樹脂・PTFE樹脂等のスーパーエンプラの切削加工にも対応しております。また、50台以上のマシニングセンタをはじめ、5軸加工機・複合旋盤を保有しているのに加え、ほとんどのマシニングセンタ・NC旋盤について同機種のものを複数台保有しているため、納期調整・生産調整に伴う変種変量生産にも柔軟に対応可能です。半導体や精密機器、通信機器向けの樹脂切削品の量産なら、当社にお任せください。

 

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