製品設計・試作開発基礎知識ハンドブック〜製品設計者のための プラスチック樹脂 材料・選定ガイド〜

製品設計・試作開発 基礎知識ハンドブック 製品設計者のための プラスチック樹脂 材料・選定ガイド PBT・PC・PA・POMからPEEK・PPS・環境素材まで 耐熱性・強度・耐薬品性に応じた樹脂の選び方 汎用エンプラ スーパーエンプラ 環境配慮素材 選定マトリクス

この資料について プラスチック製品の設計・試作開発では、「どの樹脂材料を選べば、目的の強度や耐熱性を満たせるか」が 非常に重要なテーマです。この資料では、製品設計者が知っておきたい代表的なエンジニアリングプラスチ ック（エンプラ）、スーパーエンプラ、環境配慮型素材の特徴・物性・適した用途を、分かりやすくまとめ ます。 汎用エンプラ スーパーエンプラ 環境配慮素材 PBT・PC・PA・POM PEEK・PPS・PTFE テラマックなど 機械部品や電装部品で幅広く使 金属代替や過酷な環境を支える 植物由来の素材でCO2排出量を われる。 。 抑える。 目次 基 樹脂材料の基本：分類とグレード P.3 1 汎用エンプラ：PBT・PC・PA・POM P.4 2 スーパーエンプラ：PEEK・PPS・PTFE P.6 3 サステナブル素材・環境配慮樹脂 P.7 4 目的別樹脂選定マトリクス P.8 ✓ 樹脂選定の進め方・まとめ P.9 2 樹脂材料・選定ガイド｜製品設計・試作開発

樹脂材料の基本： 基 分類とグレード 熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂 熱可塑性樹脂 熱硬化性樹脂 加熱すると軟らかくなり、冷やすと固まる樹脂。再 加熱すると化学反応で硬化し、一度固まると再び軟 加熱すれば成形し直せるため、射出成形など量産に らかくならない樹脂。エポキシ樹脂やフェノール樹 広く使われます。この資料で扱う樹脂は、熱可塑性 脂などが代表例です。 樹脂に分類されるものが中心です。 汎用樹脂・エンプラ・スーパーエンプラ スーパーエンプラ 高い耐熱性・強度・耐薬品性。金属代替や過酷な環境で使わ PEEK・PPS・PTFEなど れる。 エンプラ 機械部品や電装部品に使われ、強度・耐熱性 PBT・PC・PA・POMなど ・寸法安定性が汎用樹脂より高い。 日用品や容器で広く使われ 汎用樹脂 る。コストが低く、成形し PE・PPなど やすい。 ※ 一般に、上位ほど耐熱性・強度が高く、材料価格も高くなる傾向があります。環境配慮型素材（バイオマスプラスチ ックなど）は、これらとは別の軸の分類です。 「グレード」で物性は大きく変わる 同じ樹脂名でも、ガラス繊維などの強化材の有無や、帯電防止・高純度といったグレードによって、物性は 大きく変わります。例えばPBTの耐熱温度の目安は、非強化で50〜85℃、GF強化で196〜225℃です。樹脂 名だけでなく、グレードまで確認して選ぶことが大切です。 3 樹脂材料・選定ガイド｜製品設計・試作開発

汎用エンプラ① 1 PBT・PC PBT ポリブチレンテレフタレート PBT 耐熱・耐薬品・電気絶縁性 耐熱性・耐薬品性に優れた熱可塑性樹脂です。寸法安定性と電気絶縁性 が高く、自動車の電装部品に広く採用されています。成形性も良好で、 耐熱温度の目安 複雑な形状の部品にも対応できます。 50〜225℃ 非強化：50〜85℃／GF強化：196〜225℃ 主な用途 • 電装部品 耐熱 耐薬品 電気絶縁 • 変速機部品（耐摩耗・寸法安定） • 燃料系部品（耐ガソリン） • 車体外装 • 空調部品 設計のポイント ガラス繊維（GF）で強化すると耐熱性が大きく向上します。強化の有無で耐熱温度が大き く変わるため、グレードを必ず確認しましょう。 PC ポリカーボネート PC 高透明・高耐衝撃 ガラスに匹敵する透明度を持ちながら、軽量で割れにくい熱可塑性樹脂 です。耐衝撃性・耐熱性に優れ、寸法精度が高く成形性にも優れるため 耐熱温度の目安 、複雑な形状にも対応できます。 120〜130℃ ガラスに匹敵する透明度と耐衝撃性 主な用途 • ヘッドランプレンズなどの透明部品 高透明 耐衝撃 寸法精度 • 外装・構造部品 • 窓ガラスの代替 • 電装部品（絶縁・難燃） • 内装・意匠部品 設計のポイント 透明性と耐衝撃性の両方が求められる部品に向きます。 4 樹脂材料・選定ガイド｜製品設計・試作開発

汎用エンプラ② 1 PA・POM PA ポリアミド PA 高強度・耐摩耗・耐熱 強度・耐摩耗性・耐熱性に優れた熱可塑性樹脂です。軽量かつ耐久性が 高く、高温環境でも安定した性能を発揮します。吸水性はありますが、 耐熱温度の目安 強化材の添加によって剛性をさらに高められます。 80〜140℃ 強化材の添加でさらに剛性向上 主な用途 • 耐熱部品 高強度 耐摩耗 耐熱 • 外装・構造部品 • 電装部品（絶縁・難燃） • 燃料系部品 • 内装の耐摩耗部品 設計のポイント 吸水すると寸法や物性が変わることがあるため、使用環境（湿度）に注意します。 POM ポリアセタール POM 自己潤滑・耐摩耗・寸法安定性 摺動性・機械強度・寸法安定性に優れたエンジニアリングプラスチック です。低摩擦で自己潤滑性があり、潤滑剤を使えない環境でも高い性能 耐熱温度の目安 を発揮します。耐疲労性も高く、帯電防止グレードや高純度グレードも 約100℃ あります。 連続使用。自己潤滑による無給油動作 主な用途 • 歯車・カム・軸受け 自己潤滑 耐摩耗 寸法安定 • ウエハー搬送ガイド • スライドパーツ • アライメント治具 • 燃料システム部品 設計のポイント 強酸には弱いため、使用する薬液との相性を事前に確認します。 5 樹脂材料・選定ガイド｜製品設計・試作開発

スーパーエンプラ 2 PEEK・PPS・PTFE PEEK ポリエーテルエーテルケトン 耐熱温度の目安 PEEK 〜260℃ 最高峰の耐熱・高比強度 連続使用 耐熱性・機械的強度・耐薬品性・耐摩耗性のすべてで最高水準を誇る、スー 主な用途 パーエンプラの最高峰です。過酷な環境でも物性が低下しにくく、金属に迫 • エンジン周辺部品・ベアリング る高い比強度を持ちます。金属代替の軽量化部品や、無潤滑の摺動部品に向 • ウエハキャリア・ICテストソケット きます。 • 手術器具ハンドル・分析機器パーツ 設計のポイント 加工が難しいとされる素材です。 PPS ポリフェニレンサルファイド 耐熱温度の目安 PPS 220〜240℃ 高耐熱・高剛性・耐薬品性 高剛性・寸法安定性 高い耐熱性と、高い剛性・寸法安定性・耐薬品性（有機溶剤に不溶）を併せ 主な用途 持つエンプラです。金属からの軽量化に向き、結晶性樹脂ならではの寸法精 • 自動車電装部品 度の高さも特長です。 • ウォーターポンプ関連 • 精密機構部品 • モーター・アクチュエータ部品 設計のポイント 金属代替で軽量化したい部品の有力な選択肢です。 PTFE フッ素樹脂 耐熱温度の目安 PTFE 約260℃ 最高クラスの耐薬品性・非粘着性 連続使用 数ある樹脂の中でも最高クラスの耐薬品性・耐熱性・非粘着性を持つフッ素 主な用途 樹脂です。化学的に非常に安定・不活性で、摩擦係数が非常に低く、電気絶 • 薬液配管・継手 縁性にも優れます。 • バルブシート・Oリング • 耐薬品パイプ • カテーテル部材 設計のポイント 流動性が低く射出成形には向かないため、切削加工や圧縮成形で製作します。 6 樹脂材料・選定ガイド｜製品設計・試作開発

サステナブル素材・ 3 環境配慮樹脂 TM テラマック TM 植物由来・CO2排出量の削減 ユニチカ社が開発した、植物由来（ポリ乳酸系）の環境配慮型素材です 。CO2排出量の削減と、石油資源への依存からの脱却を両立します。耐 耐熱温度の目安 薬品性は、弱アルカリ・耐酸が目安です。 〜100℃ 機械的強度は汎用〜エンプラ並 主な用途 • 環境配慮型製品の筐体 植物由来 CO2削減 石油依存の低減 • 自動車内装パーツ • 生活雑貨・容器類 設計のポイント 耐熱性は約100℃までです。高温になる部品には向かないため、使用環境の温度を確認して 選びます。 環境配慮樹脂を選ぶときの3つの視点 ①何をもって環境配慮とす ②必要な性能と両立できる ③従来の樹脂との差を確認 るか か 植物由来であること、CO2排出 耐熱性・耐薬品性・強度など、 成形性や物性が従来の樹脂と異 量の削減、石油資源への依存の 製品に求められる性能を満たせ なることがあるため、試作で確 低減など、目的を先に整理する るかを確認する。 かめる。 。 環境配慮と性能は、トレードオフになることがあります。用途に求められる条件を先に決めて選び ましょう。 7 樹脂材料・選定ガイド｜製品設計・試作開発

4 目的別樹脂選定マトリクス 目的ごとに、強みとなる樹脂を整理しました。候補を絞るときの出発点としてお使いください。 テラ 目的 PBT PC PA POM PEEK PPS PTFE マック 耐熱性 ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ 強度・剛性 ○ ◎ ○ ◎ ○ 耐薬品性 ○ ◎ ◎ ◎ 摺動・耐摩耗 ○ ○ ◎ ○ ◎ 透明性 ◎ 電気絶縁 ◎ ○ ○ ○ 環境配慮 ◎ ◎＝特に強みとなる項目 ○＝強みの一つ 空欄＝この資料では特に取り上げていない項目（弱いという意味ではありません ） ※ PBTの耐熱性は、GF強化グレード（196〜225℃）の場合です。 こんな目的なら、まずこの樹脂 耐熱・金属代替 摺動・無給油 透明・耐衝撃 PEEK・PPS POM・PTFE PC 耐薬品性 電装・絶縁 環境配慮 PTFE・PEEK・PPS PBT テラマック 8 樹脂材料・選定ガイド｜製品設計・試作開発

樹脂選定の進め方・ ✓ まとめ ①使用環境を整理 ②優先順位を決める 温度・薬品・湿度・荷重など、部品が置かれる条 耐熱・強度・摺動・透明性・絶縁・環境配慮のう 件を洗い出す。 ち、何が最優先かを決める。 ③加工方法とグレード ④試作で確かめる 射出成形できるか、強化材の有無、帯電防止・高 候補を絞ったら、量産と同じ材料・工法で試作し 純度などのグレードを確認する。 、性能を評価する。 押さえておきたい注意点 樹脂 注意点 PBT 強化の有無で耐熱温度が大きく変わる（非強化50〜85℃／GF強化196〜225℃） PA 吸水性がある。使用環境による寸法・物性の変化に注意 POM 強酸に弱い。使用する薬液との相性を確認 PEEK 加工が難しいとされる PTFE 射出成形には不向き。切削加工や圧縮成形で製作する テラマック 耐熱性は約100℃まで。高温になる部品には向かない 樹脂名だけでなく「グレード」まで指定して選ぶことが、試作と量産で物性がずれない近道です。 9 樹脂材料・選定ガイド｜製品設計・試作開発

PlaQuickのご紹介 PlaQuickとは 試作アルミ型を用いた射出成形による試作サービスです。化学品専門商社「金森産業」が運営しており 、特殊グレードやスーパーエンプラも含め、量産と同じ樹脂材料を用いたアルミ型成形試作が可能です 。 特殊グレード・スーパーエン 量産と同じ樹脂材料で試作 材料調達までワンストップ プラにも対応 アルミ型射出成形のため、量産 PEEK・PPSなど、調達が難し 材料・グレードの選定から調達 で使う材料そのままで評価でき い材料も相談できます。 まで一貫して対応します。 ます。 お問い合わせ 材料選定・試作のご相談は、お気軽にどうぞ。 info@plaquick.com ｜ https://www.plaquick.com/ 10 樹脂材料・選定ガイド｜製品設計・試作開発