エンジニアリングプラスチック　　　　　　　　　　　　　（エンプラ）

(1)

エンジニアリングプラスチック

（エンプラ）

１．エンプラの概要

２．エンプラの技術動向

３．応用例(写真にて紹介)

４．今後の展開

安田ポリマーリサーチ研究所

所長安田

武夫

VT523ｃ化学工業特論

ーケミカルズが産み出す日本の力

（２０１５．１１．１４）

(2)

2

１．エンプラの概要

プラスチックの分類（まとめ）

11

熱可塑性樹脂

熱硬化性樹脂

汎用プラ

エンプラ

汎用エン

プラ

特殊エン

プラ

結晶性

非晶性

(3)

エンプラの定義

デュポンの松島によれば、「

エンプラとは、

自動車部品や電気・電子部品、各種機械部

品のような工業用途に使用されるプラスチッ

クであって40MPa以上の引張強さ、１００℃

以上の(長期)耐熱性もつもの

」「

耐熱性がさ

らに高く、１５０℃でも長時間使用できるもの

を特殊エンプラまたはスーパーエンプラとす

る

」としている。

(4)

エンプラの化学名、略語、主原料

化学名結晶、非晶略語主原料（モノマー）例汎用ポリアミド６結晶性 ＰＡ６ εーカプロラクラム エンプラポリアミド６６結晶性ＰＡ６６ヘキサメチレンジアミン、アジピン酸ポリアセタール結晶性 ＰＯＭホルムアルデヒド(コモノマー) ポリカーボネート非晶性ＰＣ ビスフェノール-Ａ 変性ポリフェニレンエーテル非晶性ｍＰＰＥ２，６キシレノールポリブチレンテレフタレート結晶性ＰＢＴ１，４ブチレングリコール、テレフタル酸ジメチルポリエチレンテレフタレート結晶性ＰＥＴエチレングリコール、テレフタル酸ジメチルスーパーポリアリレート非晶性 ＰＡＲテレフタル酸/イソフタル酸、ビスフェノールＡ エンプラポリフェニレンスルフィド結晶性ＰＰＳパラジクロルベンゼン、硫化アルカリポリスルホン非晶性ＰＳＵジクロロジフェニルスルホン、ビスフェノールＡポリエーテルスルホン非晶性 ＰＥＳジクロロスルホン、ビスフェノール-Ｓ 液晶ポリマー結晶性ＬＣＰパラヒドロキシ安息香酸液晶性液晶構造を有するポリマーの総称ポリエーテルエーテルケトン結晶性ＰＥＥＫハロゲン化ベンゾフェノン、ハイドロキノンポリエーテルイミド非晶性ＰＥＩ芳香族ビス・エーテル無水物、ジアミンポリアミドイミド非晶性ＰＡＩ芳香族トリカルボン酸無水物、ジアミン熱可塑性ポリイミド結晶性ＴＰＩ芳香族テトラカルボン酸無水物、ジアミンふっ素樹脂結晶性ＰＦ ふっ素原子含有モノマー(テトラフルオロエチレン等）

(5)

5

　　　　　　　　汎用エンプラの特徴一覧表(概略)

PP

ABS

P C

PA6

PA66

POM m-PPE PBT 強化PET

軽量性

◎

○

○ △

◎

△

成形性

◎

○

○ △

○

○ △

成形収縮率

○ ◎

◎

○

○ ◎

○

○ 吸水性

◎

△

◎

×

○ ◎

◎

耐煮沸水性

◎

×

△

○ ◎

×

低温特性

△

○ ◎

○

○ △

○

○ 強靭性

○

○ ◎

◎

○

○ △

耐クリープ性

△

◎

△

○

○ 耐溶剤性

○ △

×

◎

△

◎

耐候性

×

○ △

△

×

△

○ ◎

難燃性

△

○

○ ×

○

○ 電気特性

○

○ ◎

△

○ ◎

◎

耐摩擦磨耗性

○ △

△

○

○ △

○

○ 容積コスト

◎

○ ◎

◎

○ ◎

○

○ 注：◎；特に優れる　　○：優れる　　△：余り良好でない　　×：劣る　　

(6)

6

　　　　　　　　汎用エンプラの特徴一覧表(概略)

PP

ABS

P C

PA6

PA66

POM m-PPE PBT 強化PET

軽量性

◎

○

○ △

◎

△

成形性

◎

○

○ △

○

○ △

成形収縮率

○ ◎

◎

○

○ ◎

○

○ 吸水性

◎

△

◎

×

○ ◎

◎

耐煮沸水性

◎

×

△

○ ◎

×

低温特性

△

○ ◎

○

○ △

○

○ 強靭性

○

○ ◎

◎

○

○ △

耐クリープ性

△

◎

△

○

○ 耐溶剤性

○ △

×

◎

△

◎

耐候性

×

○ △

△

×

△

○ ◎

難燃性

△

○

○ ×

○

○ 電気特性

○

○ ◎

△

○ ◎

◎

耐摩擦磨耗性

○ △

△

○

○ △

○

○ 容積コスト

◎

○ ◎

◎

○ ◎

○

○ 注：◎；特に優れる　　○：優れる　　△：余り良好でない　　×：劣る　　

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7

２．プラスチックの開発の歴史、最近の技術及び生産動向

(8)

8

(9)

9

(10)

日本

日本を除くア

ジア

北米

欧州

合計

ＰＣ

２１０ ２,０００

８２０ ３，０３０

ＰＡ

２）

_２２０

_６４０

_{１,３１０}

_{２ ,１７０}

ＰＯＭ

８８

４９２

３８４

９６４ ＰＢＴ

１５０

３３０

３５４

８３４ ｍＰＰＥ

３０

１６３

１５２

３４５ 合計

（比率％）

６９８ （１０）

３,６２５

（４９）

３,０２０

（４１）

７,３４３

（１００）

汎用エンプラの世界需要推定（２０１２）

１）

註 １）エンプラ市場の分析と用途開発動向 2013(シーエムシー･リサーチ発行) ２）ＰＡ６，ＰＡ６６の合計値

単位：１０００トン

(11)

出所１）エンプラ市場の分析と用途開発動向 2013(シーエムシー･リサーチ発行)

スーパーエンプラの需要量

樹　脂

世界の需要量(2012年)

主消費地

フッ素樹脂

１６７，０００トン

欧米で５６%消費

ＰＰＳ

９５，２００トン

アジアで７１％消費

HTPA(PA6T,46,9T)

９２，６００トン

アジアで５５％消費

LCPA(PA11,12）

６４，０００トン

欧米で６６％消費

ＬＣＰ

４１，６００トン

アジアで８８％消費

ＰＳＵ，ＰＥＳ，ＰＥＩ

３４，９００トン

欧米で７０％消費

ＰＥＥＫ

２，７３０トン

欧州で79％消費

合　　計

　約５００,０００トン

(12)

ポリカーボネート(PC ) 変性ポリフェニレンエーテル(m- PPE) 社　　名社　　名出光興産㈱旭化成ケミカルズ㈱ SABICジャパン合同会社 SABICジャパン合同会社住化スタイロンポリカーボネート㈱三菱エンジニアリングプラスチックス㈱帝人㈱ポリブチレンテレフタレート(PBT) バイエル　マテリアルサイエンス社　　名三菱エンジニアリングプラスチック㈱ウィンテックポリマー㈱ポリアミド(PA) SABICジャパン合同会社社　　名デュポン旭化成ケミカルズ㈱東洋紡アルケマ㈱東レ宇部興産㈱パナソニック㈱エムスケミー・ジャパン㈱三菱エンジニアリングプラスチックス㈱ソルベイスペシャルティポリマーズ㈱ランクセス㈱ダイセル・エボニック㈱強化ポリエチレンテレフタレート(強化PET) DSMエンジニアリングプラスチックス㈱社　　名デュポン㈱ウィンテックポリマー㈱東洋紡㈱㈱カネカ東レ㈱デュポンビーエーエスエフジャパン㈱東洋紡三井化学三菱エンジニアリングプラスチックス㈱三菱エンジニアリングプラスチックス㈱ユニチカユニチカランクセスポリアセタール(POM) 社　　名旭化成ケミカルズ㈱デュポン㈱ビーエーエスエフジャパン㈱ポリプラスチックス㈱三菱エンジニアリングプラスチックス㈱

汎用エンプラメーカーリスト

(13)

(14)

14

図　プラスチックの改質の歴史

２０００’s

１９９０’s

バイオマス原料ポリマー

１９８０’s

SSCによるPO、PSなどナノアロイ

１９７０’s

ベースレジン改質剤

(シングルサイト触媒) テーラーメード型材料

１９６０’s

剛性付与剤(材)

グラフト化剤

ナノコンポジット

１９５０’s

成形性補助剤(材)

　ガラス(繊維など) ポリマーアロイ

成形による材料制御

ベースポリマー

　滑剤

　無機フィラー

ポリマーブレンド環境対応プラスチック

安定剤

　離型剤

　有機繊維

　溶融

結晶化剤

　カップリング剤

　加水分解

　核剤

難燃剤

　熱

　結晶化促進剤

衝撃改良剤

　酸素

　結晶化抑制剤

　紫外線

色材

　変色

(15)

15

１－１．新規ポリマーの開発

　 ①　ポリオレフィン系ポリマー

　 ②　ポリスチレン系ポリマー

　 ③　ポリアミド系ポリマー

　 ④　ポリエステル系ポリマー

　 ⑤　ポリケトン系ポリマー

　 ⑥　ポリイミド系ポリマー　

　 ⑦　特殊透明性ポリマー

　 ⑧　バイオマス原料系ポリマー

１－２．ポリマーアロイ( ナノアロイ) 、ポリマーブレンド

１－３．複合化

　 ①　ガラス長繊維強化熱可塑性樹脂

　 ②　複合強化熱可塑性樹脂

　 ③　ナノコンポジット

　 ④　成形性改良C FR(T )P

２－１．射出成形

　 ①　ガスアシスト成形法

　 ②　アウトサート成形法

　 ⑤　 DSI法、 DRI法

　 ⑥　 C FI法

　 ⑦　 M ID法

　 ⑧　ホットメルトモールディング

　 ⑨　コンパウンド同時射出成形

２－２．ブロー成形法

　 ①　二重壁ブロー成形法

　 ②　多次元ブロー成形法

　 ①　 C AE

　 ②　各種二次加工

　 ③　リサイクルなどの環境対応技術

　 ④　 Rapi d Pr o t o t ypi n g

表　最近の注目すべきプラスチック関連技術

１．材料開発

２．成形加工技術(熱可塑性樹脂)

３．その他の技術

　 ③　複数の成形法の組合せ技術(射出圧縮成形法など)

　 ④　ウェルド強度改良成形技術(SC ORIM 法、 PPW 法、ヒート& クール法)

(16)

16

１．材料開発関連のトピックス(写真で紹介)

新規高融点ポリアミド フレキシブルPEEK 長繊維強化熱可塑性樹脂 難燃・変性PPE 高融点バイオポリアミドバイオポリカーボネート

(17)

17

新規GFRTP(ガラスクロスにPBT含浸) 金属接着用ポリアミド

熱伝導ポリアミド無電解めっき対応ポリアミド

(18)

ポリマーアロイ

について

1. 検討の背景

・安価で高性能のポリマー開発が困難

・ユーザーの要求性能の多様化

・目的の材料の開発が比較的迅速

2.ポリマーアロイの目的

① 性能の改良 ② 成形性の改良

③ 経済性

3. ポリマーアロイの相構造

① 相溶系 ② 非相溶系 ③ 部分相溶系

(19)

4. 得られる特性とその具体例

① 物性の改良

・耐衝撃性・・・PA/変性PO、PBT/PC、PPE/HIPS

・耐熱性・・・・ABS/PC、PPE/PPS、HIPS/PPE、PP/PA

・耐摩擦摩耗性・・・PC/PTFE、PPE/PTFE、POM/PTFE

・寸法特性・・・・PA/変性PO、PBT/PC

・耐薬品性・・・PC/PBT or PET、PPE/PA

・難燃性・・・・PBT/難燃PC、PC/シリコン樹脂

② 成形性の改良

・延伸性・・・・PA/特殊PA

・ブロー成形性・・・・PA/変性PO

その他

(20)

内　　容特　　徴用　　途　　例 PPEの流動性、耐衝撃性向上各種OA機器構造部品、電気・電子部品、 PSの耐熱性、難燃性向上家電部品、自動車部品、機械部品 PPEの流動性、耐薬品性向上自動車の外板・外装部品：ホイールキャップ、 PAの耐熱変形性向上フェンダー、電気・電子部品 PPEの流動性、耐薬品性、耐衝撃性向上 PPの耐熱性、寸法特性向上 PCの流動性、耐薬品性、耐衝撃性向上家電機器、OA機器のハウジング、シャーシ、 ABSの耐熱性、難燃性向上自動車外板、外装部品など PCの流動性、耐薬品性向上自動車の外装、外板部品(バンパー、ドア PBTの耐衝撃性、寸法特性向上ハンドル)、電気・電子部品 PC/PMMA 独特のパール光沢化粧品蓋、家電などで装飾性が要求される物 PA/変性PO PAの耐衝撃性の向上と低吸湿化、軽量化自転車部品、スポーツ・レジャー用品など PAの耐衝撃性の向上と低吸湿化、軽量化 PPの耐熱性、耐薬品性向上 PBT/PET 強化PBTの寸法特性(反り)改良自動車部品、電気・電子部品など PBTの耐衝撃性、寸法特性、めっき性向上 ABSの耐熱性、成形性、耐薬品性の向上

POM/TPU POMの耐衝撃性の向上自動車部品、家電・OA機器部品など PBT/ABS 自動車部品、電気・電子部品など PPE/PP 自動車部品、食品包装容器、給水・給湯部品、電動工具ハウジングなど PC/ABS PC/PBT(PET) PA/PP 自動車部品、電気・電子部品など

表　代表的なエンプラ系ポリマーアロイの内容、特徴および用途

PPE/PS PPE/PA

(21)

強化系

複合

材料について

1. 複合化の目的

① 補強効果 ② 寸法安定性

③ 特殊機能の付与 ④ 増量効果

2. フィラーの形状

① 球状

ガラスビーズ等

② 中空状

ガラスバルーン、シラスバルーン等

③ 粒状

炭酸カルシウム等

④ 板状

マイカ、タルク等

⑤ 棒状

石膏、ウィスカー、ウォラストナイト等

⑥ 繊維状

ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等

(22)

(23)

３．応用例

① 自動車

内装部品

23

アクセルペダル(GF強化PA)

コンビネーションスイッチ(PAR)

3ゾーン独立温調HVAC

ラウドスピーカーグリル(POM)

(24)

24

ホイールキャップ(PC／ABSめっき)

樹脂ウィンドウ(PC)

アクティブグリルシャッター(PP、PA使用)

外装部品

(25)

25

エンジン周辺部品

シリンダーヘッドカバー(GF-PA) _{エアインテークマニホールド(GF-PA)}

キャニスター(PA66) オイルパン(PA)

(26)

26

ラジエータータンク(PA610)

小型コネクタ(PBT)

フューエルフィラーキャップ(PP、PA)

電装部品・各種カーエレクトロニクス部品

電池配線モジュール(PA orPBT)

(27)

27

ECUケース(PBT or PPS)

EV HV用コンデンサ(ハウジングはPPS)

高電圧コネクタ(PA6Tなど)

(28)

28

各種センサ(PBT)

_{圧力センサ(PPS)}

(29)

29

燃料系部品

燃料タンク(PE-EVOH)

クーラントチューブ(PA66-GF)

(30)

30

6. その他

CJVブーツ(TPC)

水ポンプインペラー(PPS)

HV車用モーターコイル(PPS)

_{ブレーキモジュール(PBT)}

エアホーン(PPS)

(31)

31

Electric Vacuum Pump(PA)

_{HEV用DC-DCコンバーター(PPS?)}

EV用バッテリー(m-PPE)

(32)

32

② 電気・電子・OA機器

コネクタ(一般用、PBT)

スイッチ(PBT)

(33)

33

ICソケット(PES、PEIなど)

DCパワーリレー(PPS)

(34)

34

太陽電池用ジャンクションボックスなど(m－PPE)

太陽電池用ライトキャッチャー(PC)

太陽電池関連部品(m－PPE)

(35)

35

レジスター(PBT)

フローセンサ(PPS)

(36)

36

鉄道車両用フィルムコンデンサ(PPS)

燃料電池用ブロアー(エンプラ系材料)

電流センサ(PBT)

電力貯蔵用制御弁式鉛蓄電池(PC/ABS)

(37)

37

③ 各種産業機器

小形モーター(カバーにPCなど)

各種ベアリング(POMなど)

(38)

38

カメラ部品(PC)

スピーカーコーン(PEI)

モータ絶縁成形部品 (各種エンプラ)

プラスチックネジ(各種エンプラ)

(39)

39

④ 容器包装・器具

トレー(m－PPE)

強化PEN(PBT)

(40)

40

ナイロン系多層フィルム(医療用品包装用)

_{吸い飲み(PC)}

(41)

41

⑤ 医療関連用途

バルブ(ふっ素樹脂)

義歯(PEEK)

ネブライザー用薬品トレー(PEN)

チューブ(PA12、TPAE)

(42)

42

医療機器部品(PSU)

非強化PPS製医療器具組立用部品

(43)

43

⑥ その他用途・トピックス

エアポンプ(LCP)

三次元プリンタによるPEIの製品(航空機部品)

(44)

44

フィルム成形品によるスピーカーコーン

PA11繊維を使用したエコタイヤ

(45)

45

PC製ツインウォール

ギター(PC)

歯ブラシの柄(PAR)

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46

工業用ファスナー(PA)

プラスチックカップリング(PBT)

(47)

47

エンプラの今後

・技術展開

1)エンプラ系新規ポリマーの開発は余り望めない。しかし、

ユーザーニーズに応じた材料、例えば高熱伝導性材料、無

電解めっき用材料・ CF等の強化グレードの展開

2)成形技術、加飾技術などの二次加工技術により、新たな

製品開発の展開

3)バイオ由来のポリマー・強化材などの開発

4)スーパーエンプラの特性を活かした展開

5)汎用プラスチックのエンプラ用途への展開

・生産・市場展開

日本・欧米のエンプラメーカーは最大のエンプラの市場であ

るアジア地区での生産を開始・増強している。これに中国、

韓国今、アセアン、中東などの新規メーカーも加わり、激し

い販売競争を展開

(48)

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ご清聴有難う御座いました。

エンジニアリングプラスチック （エンプラ）