エンジニアリングプラスチック              (エンプラ)

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1 エンジニアリングプラスチック 目次 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 VT523c 化学工業特論ーケミカルズが産み出す日本の力 ( ) ( エンプラ ) 安田ポリマーリサーチ研究所所長安田武夫

2 1. エンプラの概要プラスチックの分類 ( まとめ ) 汎用プラ 結晶性 非晶性 熱可塑性樹脂 エンプラ 汎用エンプラ 特殊エンプラ 結晶性 非晶性 結晶性 非晶性 熱硬化性樹脂 2 11

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 mppe 2,6キシレノール ポリブチレンテレフタレート 結晶性 PBT 1,4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 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 5 注 : ; 特に優れる : 優れる : 余り良好でない : 劣る

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 6 注 : ; 特に優れる : 優れる : 余り良好でない : 劣る

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 (1) プラスチック材料の開発と改質の歴史 7

8 参考資料 : 経済産業省化学工業統計 8

9 9 参考資料 : 経済産業省化学工業統計

10 汎用エンプラの世界需要推定 (2012) 1) 単位 :1000 トン 日本 日本を除くアジア 北米 欧州 合計 PC 210 2, ,030 PA 2) ,310 2,170 POM PBT mppe 合計 ( 比率 %) 698 (10) 3,625 (49) 3,020 (41) 7,343 (100) 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

11 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 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 )

12 ポリカーボネート (PC) 社名出光興産 SABICジャパン合同会社住化スタイロンポリカーボネート 帝人 バイエルマテリアルサイエンス三菱エンジニアリングプラスチック ポリアミド (PA) 社名旭化成ケミカルズ アルケマ 宇部興産 エムスケミー ジャパン ソルベイスペシャルティポリマーズ ダイセル エボニック DSMエンジニアリングプラスチックス デュポン 東洋紡 東レ ビーエーエスエフジャパン 三井化学三菱エンジニアリングプラスチックス 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 変性ポリフェニレンエーテル (m-ppe) 社名旭化成ケミカルズ SABICジャパン合同会社三菱エンジニアリングプラスチックス ポリブチレンテレフタレート (PBT) 社名ウィンテックポリマー SABICジャパン合同会社デュポン東洋紡東レパナソニック 三菱エンジニアリングプラスチックス ランクセス 強化ポリエチレンテレフタレート ( 強化 PET 社名ウィンテックポリマー カネカデュポン東洋紡三菱エンジニアリングプラスチックス ユニチカ

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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 14

15 表最近の注目すべきプラスチック関連技術 1. 材料開発 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 CFR(T)P 2. 成形加工技術 ( 熱可塑性樹脂 ) 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 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 (SCORIM 法 PPW 法 ヒート & クール法 ) 5 DSI 法 DRI 法 6 CFI 法 7 MID 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 3. その他の技術 1 CAE 2 各種二次加工 3 リサイクルなどの環境対応技術 4 Rapid Prototyping 15

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 難燃 変性 PPE 高融点バイオポリアミド フレキシブル PEEK バイオポリカーボネート 長繊維強化熱可塑性樹脂 16

17 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 耐加水分解性 PBT 新規 GFRTP( ガラスクロスに PBT 含浸 ) 17

18 1. 検討の背景 ポリマーアロイについて 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/PS PPE/PA PPE/PP PC/ABS PC/PBT(PET) PPE の流動性 耐衝撃性向上 PS の耐熱性 難燃性向上 PPE の流動性 耐薬品性向上 PA の耐熱変形性向上 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 ABS の耐熱性 難燃性向上 PC の流動性 耐薬品性向上 PBT の耐衝撃性 寸法特性向上 各種 OA 機器構造部品 電気 電子部品 家電部品 自動車部品 機械部品 自動車の外板 外装部品 : ホイールキャップ フェンダー 電気 電子部品 家電機器 OA 機器のハウジング シャーシ 自動車外板 外装部品など 自動車の外装 外板部品 ( バンパー ドア 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/PP 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/ABS 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 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 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 自動車部品 電気 電子部品など 自動車部品 電気 電子部品など 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

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

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23 3. 応用例 1 自動車 内装部品 3 ゾーン独立温調 HVAC コンビネーションスイッチ (PAR) アクセルペダル (GF 強化 PA) ラウドスピーカーグリル (POM) 23

24 外装部品 ホイールキャップ (PC/ABS めっき ) 樹脂ウィンドウ (PC) ラジエータグリル (PC/ABS めっき ) アクティブグリルシャッター (PP PA 使用 ) 24

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) オイルパン (PA) キャニスター (PA66) 25

26 ラジエータータンク (PA610) 電装部品 各種カーエレクトロニクス部品 フューエルフィラーキャップ (PP PA) 小型コネクタ (PBT) 電池配線モジュール (PA orpbt) 26

27 ECU ケース (PBT or PPS) 高電圧コネクタ (PA6T など ) 各種パワーモジュー (PPS) EV HV 用コンデンサ ( ハウジングは PPS) 27

28 各種センサ (PBT) 圧力センサ (PPS) ミリ波レーダセンサ 画像センサ (PBT) SiC パワーモジュール (PPS) 28

29 燃料系部品 クーラントチューブ (PA66-GF) 燃料タンク (PE-EVOH) 燃料チューブ (PA12-ETFE 二層 ) フューエルポンプモジュール (POM) 29

30 6. その他 CJV ブーツ (TPC) HV 車用モーターコイル (PPS) ブレーキモジュール (PBT) 水ポンプインペラー (PPS) エアホーン (PPS) 30

31 EV 用バッテリー (m-ppe) EV 用電源コネクタ (PBT/PC) Electric Vacuum Pump(PA) HEV 用 DC-DC コンバーター (PPS?) 31

32 2 電気 電子 OA 機器 コネクタ ( 一般用 PBT) スイッチ (PBT) コネクタ ( 表面実装用 LCP) フラットケーブル (PEN) 32

33 IC ソケット (PES PEI など ) DC パワーリレー (PPS) 産業用インバータ用端子台 (PPS) プロジェクター ( ハウジングに m-ppe PC/ABS など ) 33

34 太陽電池用ジャンクションボックスなど (m-ppe) 太陽電池用雷対策部品 (PC) 太陽電池関連部品 (m-ppe) 太陽電池用ライトキャッチャー (PC) 34

35 レジスター (PBT) フローセンサ (PPS) 電磁開閉器 (PA66) 35

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 ) 電力貯蔵用制御弁式鉛蓄電池 (PC/ABS) 電流センサ (PBT) 36

37 3 各種産業機器 各種ベアリング (POM など ) 小形モーター ( カバーに PC など ) 遊星ギヤ (POM) PA6 37

38 プラスチックネジ ( 各種エンプラ ) 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 ) 38

39 4 容器包装 器具 トレー (m-ppe) 食品包装用ナイロンフィルム 強化 PEN(PBT) 39

40 ナイロン系多層フィルム ( 医療用品包装用 ) 吸い飲み (PC) 食器 (PEN) 食器 (PC) 40

41 5 医療関連用途 ネブライザー用薬品トレー (PEN) チューブ (PA12 TPAE) 義歯 (PEEK) バルブ ( ふっ素樹脂 ) 41

42 各種医療配管 (PC など ) 微生物検査ユニット (PSU) 非強化 PPS 製医療器具組立用部品 医療機器部品 (PSU) 42

43 6 その他用途 トピックス 眼鏡部品 (PEEK) 三次元プリンタによる PEI の製品 ( 航空機部品 ) エアポンプ (LCP) 43

44 3D プリンタによる複雑な製品分析試料前処理装置 ( ふっ素樹脂 ) PA11 繊維を使用したエコタイヤ 44 フィルム成形品によるスピーカーコーン

45 ギター (PC) 歯ブラシの柄 (PAR) PC 製ツインウォール シューズソール (PA12 など ) 45

46 歩行リハビリ支援ロボット (PA12) 歩行援助杖 (PC) プラスチックカップリング (PBT) 工業用ファスナー (PA) 46

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 47

48 ご清聴有難う御座いました 2014 年 12 月 6 日安田武夫 48

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