エンジニアプラスチックとは 種類と特徴、汎用からスーパーエンプラまで

エンジニアプラスチックとは

エンジニアプラスチックの基本：汎用プラスチックとの決定的違い

エンジニアプラスチック（エンプラ）は、工業用途で求められる高い性能を持つプラスチックの総称です 。一般的なプラスチックである「汎用プラスチック」と比較して、特に強度と耐熱性に優れているのが最大の特徴です 。
具体的に、エンプラは明確な定義があるわけではありませんが、一般的に「耐熱性が100℃以上で、強度が50MPa以上、曲げ弾性率が2.4GPa以上」といった特性を持つプラスチックが分類されます 。このため、これまで金属が使われていたような、高い負荷がかかる機械部品や電子部品などにも使用されています 。「プラスチック」と聞くと、安価で加工しやすい日用品をイメージするかもしれませんが、エンプラはそれらとは一線を画す「特別なプラスチック」と考えると分かりやすいでしょう 。
一方、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)に代表される汎用プラスチックは、耐熱温度が100℃未満のものが多く、強度もエンプラには及びません 。しかし、安価で大量生産に向いているため、食品容器や雑貨、フィルムなど、私たちの身の回りの様々な製品に使われています 。
エンプラは熱を加えると柔らかくなり、冷やすと固まる「熱可塑性樹脂」に分類されます 。そのため、射出成形によって複雑な形状の部品を効率よく大量生産できるという、金属にはない大きなメリットも持っています 。金属の強さと、プラスチックの軽さ・加工しやすさを両立した、まさに「いいとこ取り」の素材なのです 。
以下の表で、汎用プラスチックとエンジニアリングプラスチックの違いをまとめました。

エンジニアプラスチックの代表格：5大エンプラの特性と用途

エンジニアプラスチックには多くの種類がありますが、その中でも特に使用量が多く、代表的な5つの種類を「5大エンプラ」と呼びます 。それぞれが異なる特性を持っており、用途に応じて使い分けられています。ここでは、5大エンプラそれぞれの特徴と、具体的な用途について詳しく見ていきましょう。

 

• ポリアミド (PA) DuPont社の商標「ナイロン」としても知られる、非常に歴史の長いエンプラです 。優れた強度、靭性、耐摩耗性を持ち、自己潤滑性があるため、歯車や軸受けなどの摺動部品によく使われます 。一方で、吸水性が高いため、水分を吸収すると寸法が変化しやすいという点には注意が必要です 。自動車のエンジンカバーやコネクタ、衣料用の繊維など、その用途は多岐にわたります 。
  

 

• ポリカーボネート (PC) プラスチックの中でも最高の耐衝撃性を誇り、「防弾ガラス」にも使われるほどです 。透明性や自己消火性にも優れており、スマートフォンの筐体や自動車のヘッドライトカバー、ヘルメットのシールドなど、高い安全性が求められる分野で活躍しています 。ただし、薬品やアルカリには弱いという側面もあります 。
  

 

• ポリアセタール (POM) 摩擦・摩耗特性に非常に優れ、耐疲労性や弾性率も高い、バランスの取れたエンプラです 。吸水性が低く、寸法安定性にも優れるため、時計のギアのような精密機械部品や、自動車の窓の開閉装置（レギュレーター）などに用いられます 。その優れた摺動性から「自己潤滑プラスチック」の代表格と言えるでしょう 。
  

 

• ポリブチレンテレフタレート (PBT) 5大エンプラの中では最も新しく、1970年に工業化された材料です 。電気特性や耐薬品性に優れ、吸水性が低いために寸法安定性が高いのが特徴です 。また、ガラス繊維などで強化することで、機械的特性や耐熱性をさらに向上させやすいという利点もあります 。自動車の電装部品やコネクタ、冷却ファンなどに広く利用されています 。
  

 

• 変性ポリフェニレンエーテル (m-PPE / 変性PPE) ポリフェニレンエーテル（PPE）に他の樹脂（主にポリスチレン）を混合（ポリマーアロイ）することで、成形性や耐衝撃性を改良した材料です 。軽量で耐熱水性に優れ、寸法安定性も良好です。自動車のホイールキャップや、OA機器の筐体、精密機器のシャーシなどに使われています 。
  

より詳細な特性比較については、各種プラスチックメーカーが公開している技術資料が参考になります。
参考リンク：バルカー社のウェブサイトでは、各種エンプラの特性を比較した詳細な表が掲載されており、材質選定の際に非常に役立ちます。
エンジニアリングプラスチック（エンプラ）とは？特性や種類・用途を図解で解説 - VALQUA

エンジニアプラスチックを超える存在：スーパーエンプラとの性能比較

エンジニアプラスチックの性能をさらに向上させ、より過酷な環境下での使用を可能にしたのが「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）」です 。特殊エンプラとも呼ばれます 。
スーパーエンプラには明確な定義はありませんが、一般的に連続使用温度が150℃以上のプラスチックがこれに分類されます 。エンプラが汎用プラスチックの性能を大きく超えるように、スーパーエンプラはエンプラの性能をさらに凌駕します。特に、耐熱性、耐薬品性、機械的強度において、他のプラスチックとは一線を画す性能を持っています 。
代表的なスーパーエンプラには、以下のようなものがあります。

 

• ポリエーテルエーテルケトン (PEEK) 非常に高い耐熱性（連続使用温度約260℃）と機械的強度、耐薬品性を誇ります 。航空宇宙分野の部品や、医療用のインプラント、半導体製造装置の部品など、極めて高い信頼性が求められる分野で使用されています 。
  

 

• ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) DuPont社の商標「テフロン®」として広く知られています 。優れた耐薬品性、非粘着性、低摩擦係数を持ち、化学プラントのパッキンや、フライパンのコーティング、高周波用の絶縁材などに利用されます 。
  

 

• 液晶ポリマー (LCP) 溶融時に液晶のような分子配列を示す特殊なプラスチックです 。薄肉での成形性に優れ、極めて高い寸法精度を実現できます。スマートフォンの超小型コネクタなど、精密電子部品に不可欠な材料となっています 。
  

 

• ポリエーテルイミド (PEI) 高い耐熱性に加え、難燃性や電気絶縁性にも優れています 。航空機の内部部品や、医療機器の滅菌トレイなどに使用されます 。
  

以下の表は、エンプラとスーパーエンプラの主な違いをまとめたものです。

スーパーエンプラは、まさにプラスチックの頂点に立つ材料群と言えますが、その分コストも非常に高くなります 。そのため、製品に求められる性能とコストのバランスを考慮し、最適な材料を選定することが重要です。

エンジニアプラスチックの加工法：切削から射出成形までのポイント

エンジニアプラスチックは、その優れた特性を活かすために様々な方法で加工されます 。代表的な加工方法としては、射出成形、押出成形、そして金属加工でもおなじみの切削加工などがあります 。
射出成形

熱で溶かした材料を金型に射出し、冷却して固めることで製品を作る方法です 。複雑な形状の製品でも、一度金型を作ってしまえば高速かつ大量に生産できるため、自動車部品や家電製品の筐体など、量産品に広く用いられます 。エンプラの大きな利点である「加工のしやすさ」を最も活かせる方法と言えるでしょう 。
押出成形

熱で溶かした材料を「ダイ」と呼ばれる口金から押し出し、冷却して固める方法です。パイプやシート、フィルムなど、断面が同じ形状の長い製品を作るのに適しています。
切削加工

金属加工と同様に、丸棒や板状の材料を、ドリルやエンドミルなどの刃物（工具）を使って削り、目的の形状を作り出す加工方法です 。

• ✅ メリット: 金型が不要なため、1個からの試作品製作や小ロット生産に低コスト・短納期で対応できます 。また、射出成形では難しいような高精度な加工も可能です。
  


• ✅ 加工の種類: 材料を回転させて削る「旋盤加工」や、工具を回転させて削る「フライス加工（マシニング加工）」など、金属加工で用いられる様々な手法が適用できます 。
  


• ⚠️ 注意点: プラスチックは金属に比べて熱伝導率が低く、加工熱によって溶けたり変形したりしやすい性質があります。そのため、加工時には工具の回転数や送り速度を適切に調整したり、切削油ではなくエアブローで冷却・切り屑除去を行ったりといった、プラスチック加工特有のノウハウが必要になります。また、材料によっては内部応力による変形や割れ（クラック）が発生しやすいため、加工後に「アニール処理（熱処理）」を行って応力を除去することもあります。
  

その他の加工法

その他にも、溶かした材料に空気を吹き込んで中空の製品を作る「ブロー成形」や、接着、溶接、塗装など、目的に応じて様々な加工技術が用いられます 。
プラスチックの切削加工に関するより専門的な情報については、加工業者のウェブサイトが参考になります。
参考リンク：株式会社由本では、プラスチックの様々な切削加工方法について図解付きで解説しており、具体的な加工イメージを掴むのに役立ちます。
プラスチック切削加工方法一覧 - 株式会社由本

意外な弱点？エンジニアプラスチック選定で失敗しないための注意点

エンジニアプラスチックは金属代替として活躍する高性能な材料ですが、万能ではありません 。それぞれに特有の「弱点」や「不得意なこと」が存在します。最高のパフォーマンスを引き出すためには、これらの注意点を十分に理解し、用途に合った材料を選定することが極めて重要です。
1. 吸水による寸法変化 💧

特にポリアミド（PA、ナイロン）は吸水性が高いことで知られています 。水分を吸収すると膨張し、乾燥すると収縮するため、精密な寸法精度が求められる部品に使用する際は注意が必要です。設計段階で吸水による寸法変化率を考慮に入れるか、吸水性の低いポリアセタール（POM）やポリブチレンテレフタレート（PBT）などを代替として検討する必要があります 。
2. 特定の薬品への弱さ 薬品️

高い耐衝撃性を誇るポリカーボネート（PC）ですが、アルカリ性の薬品や特定の有機溶剤に触れると、白化したり、ひび割れ（ソルベントクラック）を起こしたりすることがあります 。薬品に接触する可能性がある環境では、耐薬品性に優れたPBTやPOMが適している場合があります。
3. 紫外線による劣化 ☀️

屋外で使用されるプラスチック製品が、太陽光によって変色したり、もろくなったりするのを見たことがあるでしょう。これは主に紫外線による劣化が原因です。特にポリアセタール（POM）やABS樹脂（汎用エンプラに分類されることもある）は耐候性が低く、屋外での長期使用には向きません 。屋外用途では、耐候性を高めるための添加剤を加えたグレードや、フッ素樹脂などを検討する必要があります。
4. コストの問題 💰

当然ながら、高性能なエンプラやスーパーエンプラは、汎用プラスチックに比べてはるかに高価です 。製品に求められる性能を過剰に満たすオーバースペックな材料を選定すると、不必要なコスト増につながります。本当にその耐熱性や強度が必要なのか、コストと性能のバランスを慎重に見極めることが大切です。
5. 熱に対する線膨張率

エンプラは金属に比べて、温度変化による寸法変化の度合い（線膨張率）が大きいという特徴があります。金属部品と組み合わせて使用する場合、温度変化によって部品同士の間に隙間ができたり、逆に応力が発生したりする可能性があります。嵌め合い公差などを設計する際には、この線膨張率の違いを考慮することが不可欠です。
このように、各エンプラには一長一短があります。材料メーカーが提供しているカタログや物性データには、これらの長所・短所が詳細に記載されています。設計者や加工者は、これらの情報を鵜呑みにするだけでなく、実際の使用環境を想定し、隠れたリスクがないか多角的に検討する視点が求められます。

Ｓｉｍｈｏａ プラスチック定規 建築家エンジニア プラスチック定規