エンプラ(エンジニアリングプラスチック)とは

熱可塑性樹脂に分類されるエンジニアリングプラスチックEngineering Plasticの略称で、特に強度に優れ、耐熱性の様な特定の機能を強化したプラスチックの一群の名称です。
エンジニアリングプラスチックにおきましては、明確な定義はありませんが、一般的に100℃以上の温度環境下に曝されても機械的強度の強い耐熱性の有るプラスチックとされ、汎用的なプラスチックは熱や紫外線に弱いなどの性質を改善して開発されました。

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開発の背景ですが、1960年代には世界的に工業生産が盛んになり、国内でも高度成長期を迎え、大量生産、大量消費に対応する為、金属と比較して、軽く、安く、加工し易い、金属の置換のプラスチックが模索された背景の中で、エンプラ(エンジニアリングプラスチック)が開発されてきました。

エンプラ(エンジニアリングプラスチック)の分類

エンジニアリングプラスチックEngineering Plastic、略称『エンプラ』は耐熱性によって2種類に分けられます。

汎用エンプラ

明確な定義は有りませんが、一般的に100℃以上の温度でも使用することが出来ます。身近な一般的なプラスチック製品の代替をエンプラ(エンジニアリングプラスチック)が担うというよりは、金属素材の置換の役割の方が大きく、精巧な機械部品や自動車部品など工業製品に使用されます。

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Super Engineering Plastic、略称『スーパーエンプラ』とは、エンプラ(エンジニアリングプラスチック)よりも更に高性能な樹脂の分類で、150℃以上とさらに高い耐熱性を持ち、より高温下でも強い機械的特性の必要な場面で使用されます。
1980年以降、より一層、金属代替品としてのニーズが高まり、極めて機能性の高いスーパーエンプラの開発が進みました。

エンプラ図 米国製品安全認証企業ULマーク キャスター  

難燃性についてですが、米国の製品安全認証企業UL・LLCが認証するUL規格で評価され、用途や使用目的により、その基準が定められてます。

エンプラ(エンジニアリングプラスチック)の用途

エンプラ、スーパーエンプラは、100℃以上の環境下でも強度が有り、潤滑油がなくても耐磨耗性に優れ、軽量で錆びず、複雑な形状も精度良く成形加工出来、大量生産も可能、塗装が不要であったり、汎用プラスチックに対し、金属の置換を担った優れた特性・機能性を持ち備えた材料です。

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高い機能を必要とされる、家電をはじめとする電気製品の外層・筐体、内部の歯車や軸受けなどの機構部品、駆動部品、半導体電子部品、自動車部品、航空機部品、工業用品を中心に使われます。携帯機器、医療現場などでの需要も高まってます。

ボンネット メガネ 入れ歯  

身近な具体例
自動車のエンジン回り部品、ハンドル、センサー、ヘッドライト、ヘッドランプ、医療機器の内視鏡や透析器の部品、中空糸膜、人工呼吸器、フェイスシールド、半導体部品、航空機部品、機構部品(軸受・ギア)、食品機械部品、耐熱容器、フライパン、調理器具、表面コーティングなど(テフロン)、インプラント、メガネフレーム、スマートフォンのケース、コネクタ、カメラモジュール

UL規格とは

米国の民間企業UL(Underwriters Laboratories)LLC(Limited Liability Company)が認証する工業製品や部品の安全基準を示す規格で、試験に合格した際に、UL認証マークの使用が認められます。

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プラスチックを金属代替品として使用する際には、難燃性の評価が必要なため、その基準を示したUL規格が重要視されており、電気製品など発火のリスクが高い部品や、万一発火した際のリスクが高い航空機などの部品には最高ランクの難燃性が求められています。

エンプラ(エンジニアリングプラスチック)の種類

汎用的に使用されるエンプラは、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレートの5種類が有名です。
これらの5大汎用エンプラは、全体の約9割を占めると言われてます。

【POM ポリアセタール:切削性の良いエンプラ!】ポリアセタール POM

POM樹脂とは、ポリオキシメチレンPolyoxymethyleneの略称で、ポリアセタールやPolyacetalとも呼ばれます。ホモポリマーとコポリマーの2種類あります。
1960年頃にアメリカのデュポン社により開発され、ポリプラスチックス社により販売され、登録商標であるジュラコンと呼称されることも多いです。
自己潤滑性が高く耐摩耗性は顕著で、軸受やギアなど摺動部への人気は高いです。

【PC ポリカーボネート Polycarbonate:透明な金属!】ポリカーボネート PC

ポリカ、ポリカーボ、PCと略称されることも多いです。
透明度の高さがエンプラとしては珍しく、透明な金属とも言われることもあり、車のヘッドランプ、航空機の窓、また、光ファイバー、信号灯などにも多用されています。
アクリルPMMA樹脂・PET樹脂・PVC樹脂と並んで4大透明樹脂と言われてます。

サイトグラス/覗き窓(ポリカーボネート)
サイトグラス/覗き窓(ポリカーボネート)
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【PA ナイロン Nylon:代表的工業用プラスチック!】ナイロン PA

PA ( Polyamide)ポリアミドは、アミド結合によりモノマーが多重結合したポリマー樹脂で、アミド基の重合により、PA6とPA66が代表的です。
ナイロン、アラミドなど種類がありますが、一般にはポリアミドをナイロンと総称され、開発されたデュポン社の標章であるナイロン-66に由来するとされてます。

【m-PPE 変性ポリフェニレンエーテル modified-Polyphenyleneether:エンプラ最軽量!】

ポリフェニレンエーテルPPEを主成分とした樹脂に属し、複数のポリマーを混合して特性を持たせるポリマーアロイの総称です。
単体での使用は稀で、主に耐衝撃性ポリスチレンHIPSなど他の合成樹脂とアロイ化される為、名称に「変性」を加え区別されてます。

【PBT ポリブチレンテレフタレート Polybutylene Terephthalate:摩擦に優秀!】

ポリブチレンテレフタレートとは、ポリエステルの1種で、最も多く生産されているお馴染みのPET ポリエチレンテレフタレートとよく似た特性です。
PETのエチレン基の代わりにブテンが結合したもので、1940年頃から認知された素材です。

その他の種類では、GF強化PET、超高分子量ポリエチレンが有名です。
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)の種類

略称スーパーエンプラの主な種類をご紹介します。

【PPS ポリフェニレンサルファイド:機能性、コスパ良好】

PPS樹脂Polyphenylene sulfideは、代表的なスーパーエンプラの一つで、単体では脆い為、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も使用されてます。

【PAR 非晶ポリアリレート:透明、対候性、紫外線遮断】

非晶PAR樹脂Polyarylateは、非晶性の熱可塑性樹脂で、古くから検討され1970年頃に国内メーカーが工業生産し、普及しました。
透明な樹脂としてはポリカーボネートを上回る耐熱性を有し、電気機器・自動車・耐熱部品に使用され、また、良好な対候性を活かし、建築・土木分野でも採用が進んでます。

【PEEK ポリエーテルエーテルケトン:スーパーエンプラ代表格、最強樹脂】

PEEK Polyether ether ketoneは、1978年頃開発され工業的に普及した最高クラスの融点・耐高熱性を持つ高性能でピークとも呼ばれて材料です。
エーテルとケトンを結合して直鎖上ポリマー構造を持つ芳香族ポリエーテルケトンの一種で、他に、PEK、PEKK、PEEKKなど、結合に改質を施し、用途を拡大しています。

【PEI ポリエーテルイミド:耐クリープ性、過酷な環境下で強靭、ウルテムULTEM】

ポリエーテルイミドPolyetherimideは、1980年頃GE社で開発され、商品名ULTEMで販売されましたが、2007年にGE社のプラスチック分野をサウジ基礎産業公社が買収し、SABICより供給された、琥珀色透明の非晶性の樹脂です。
150℃まで弾性率が低下せず170℃位まで常用可で、、耐水や耐熱水性、難燃性質で、仮に燃えても発煙が少なく、有毒ガスも発しないので航空機でも多く使用されてます。

【PTFE ポリテトラフルオロエチレン:優れた機能性、極めて安定、テフロン】

PTFE樹脂Polytetrafluoroethyleneは、分子中にフッ素を含有するフッ素樹脂FluorocarbonPolymersの一つで、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。
アメリカで第二次世界大戦中マンハッタン計画のウラン235濃縮工程でフッ素やフッ化水素酸に耐えるライニング素材として開発、戦後工業化され、フライパンやアイロンの焦げ付き防止用コーティング剤や離型剤として日用品にも利用されてます。

その他では、LCP液晶ポリマー、PAIポリアミドイミド、フッ素樹脂、PFA、PSU、PES、PI、などが有ります。