エンプラ(エンジニアリングプラスチック)とは?特徴と選定基準について解説

プラスチックは加工しやすく利便性が高いため、さまざまなものに使用される素材です。しかし工業生産の場においては、強度や耐熱性に課題があります。

この課題解決のため、エンジニアリングプラスチック(以下、「エンプラ」)が開発されました。エンプラは100℃以上の温度に対する耐熱性や、軽量で変形が容易な特徴を持ちます。

今回は、エンプラが持つ特徴を紹介し、また多くの種類が存在するエンプラの選定基準についても解説します。

目次

エンプラとは

エンプラは、エンジニアリングプラスチックの名のとおり、工学的な物を生産する技術分野での使用に適するよう設計されました。そのため自動車や電機分野を中心に、広い用途で活用されています。

ここではエンプラの特徴を解説し、あわせてプラスチックと混同しやすい樹脂、ポリマーとの違いについて解説します。

エンプラの特徴

エンプラは、一般的なプラスチックと比較すると耐熱性や強度が向上しています。また明確な定義はありませんが、100℃以上の耐熱性を持ち、強度にも優れたものを指します。

さらに、耐熱温度が150℃以上のものをスーパーエンプラと分類し、高温下での使用が想定される場面で活躍します。

エンプラとプラスチック、樹脂、ポリマーの関係

プラスチックの性能を強化したエンプラについて、より理解を深めるため、一般的なプラスチック、樹脂およびポリマーとの関係性について整理します。

プラスチックは合成樹脂とも呼ばれ、人工的に作られた樹脂を意味します。プラスチックの定義は、ポリマーを必須構成成分とし、成形可能な材料であることです。つまり、成形可能という点が、繊維、ゴムなどと区別される基準となっています。

樹脂は、本来樹木から分泌される樹液が固まった天然樹脂も含み、松脂、漆などが代表的です。

一方、ポリマーは重合体を意味し、モノマー(単量体)が多数つながったものを指します。ポリマーは高分子の基本構成要素であり、合成樹脂および天然樹脂を含む意味で用いられます。

エンプラのメリット・デメリット

ここからは、エンプラを使うメリットとデメリットについて解説します。あわせて、エンプラの金属部品からの置き換え用途について紹介します。

メリット

エンプラを使うメリットには軽量であり、射出成型やブロー成形など同一形状での大量生産がしやすい点が挙げられます。また、汎用プラスチックと比較して、耐熱性や強度に優れています。

デメリット

エンプラを使うデメリットには、素材自体の価格が挙げられます。鉄や鋼などの比較的安価な素材に比べるとコストがかかる傾向があります。汎用プラスチックに比べても高額であるため、使用するうえではコストがデメリットとなると言えます。

また、エンプラは耐熱性・強度を確保しているとはいえ、使用環境によっては金属に比べると劣る場合があります。

金属部品からの置き換え

一般的に、高い耐久性・耐熱性が必要となる場合は金属が使用されていますが、エンプラに置き換えることで、性能を維持しつつ、軽量化、部品点数削減、塗装レスなどによるコストダウンが期待できます。

金属ではギアやベアリングなどに使用する場合、潤滑油が必要ですが、プラスチックは自己潤滑性を持ちます。そのためエンプラであれば潤滑油が不要で、メンテナンスの負担を軽減できます。

また、金属は空気中の酸素の影響で錆が発生するリスクがありますが、エンプラには錆の心配がないため、管理コストの削減につながります。

エンプラの選定基準

エンプラは、幅広い業界で応用・活用が進められています。しかし、多くの種類があるため、使用する際には選定が必要です。ここではエンプラの選定基準について解説します。

機能要件

まず、どのような機能が必要か、要求仕様を決めます。用途に応じて、機械的性質、物理的性質、化学的性質などについて基準を設けます。

機械的性質とは、想定応力や加重パターン、剛性などを指します。物理的性質は、比重、長期及び短期の耐熱性、電気抵抗値などを指します。また化学的性質とは、錆、溶解など化学反応に対する性質を指します。

それぞれの性質に対しての許容範囲を明確にすることで、選定が進みます。

製品仕様

次に、使用環境や安全性、法規制などを確認します。利用する周辺環境を把握し、外的要因による注意点を整理します。

また、プラスチックには安定性・加工性を維持するための添加剤が含まれるため、添加剤の影響による毒性やモノマー溶出の可能性などを確認します。新しい材料の場合、法規制に対応しているかについて調査も必要です。

加工性・コスト

続いて、成型、部品組み立てのプロセスを確認し、材料が適切かどうか判断します。品質管理面を含め、全体コストを設計し、予算に対する超過がないことを確認します。

このように、試作・研究段階からの量産化を見据えた材料選定が重要です。

エンプラの今後の可能性

日本経済新聞の記事によると、エンプラの市場規模は、2022年の見込みで1,052万トンとされています。最大の需要地である中国の経済低迷や自動車産業の影響から、汎用エンプラが苦戦し、市場は前年を下回る見込みです。

しかし今後の展望として、景気回復が期待されるとともに、半導体をはじめとする部品不足解消から自動車産業が堅調な伸びを見せ、エンプラ需要が増加すると予想されています。

また、2027年までは毎年5%程度の拡大が見込まれています。

(参照:日本経済新聞/富士経済、汎用エンプラ・スーパーエンプラの世界市場調査結果を発表

新たなエンプラの一例として、植物由来のイソソルバイド(イソソルビド)を主原料とした三菱ケミカル株式会社の製品であるバイオエンプラを紹介します。

ポリカーボネート樹脂と比較し、高い透明性、光学特性を持ち、耐傷付き性、耐衝撃特性を備えています。

植物由来で地球環境にも配慮した材料で、光学・エネルギー関連部材や、高機能ガラスの代替部材など、幅広い分野へ展開が期待されます。

(参考:三菱ケミカル株式会社/新規バイオエンプラ DURABIO | 製品情報

本記事のポイント

この記事でのポイントは以下の通りです。

  ・エンプラは、プラスチックの中でも特に強度や耐熱性に優れたものを指します。

 ・軽量で同一形状大量生産がしやすい素材です。

 ・希望に合うエンプラの選定には、機能要件、製品仕様、加工性などを広く検討することが重要です。

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