樹脂加工とは？素材の種類と加工方法

樹脂加工 | 2021年04月22日

樹脂加工は繊維や紙だけでなく、日頃よく目にするような生活用品や、精密機器の部品などに採用されています。樹脂には種類が豊富にあり、用途によって使い分けることで低コストかつ高い機能を実現できます。

樹脂加工には、繊維や紙の表面に合成樹脂を施して風合い・手触り・防水・防縮などの機能を改善する意味もありますが、今回は樹脂自体を加工する方法について解説しています。

樹脂加工に用いられる素材「樹脂」とは

図1：樹脂加工とは

樹脂とは植物から取れる植物の樹液のことで、別名「やに」とも呼ばれます。樹脂の種類は、大きく分けて「天然樹脂」と「合成樹脂」の2種があり、それぞれで特性が異なります。

マツやモミなどの樹の幹から分泌されたかたまりを「天然樹脂」と呼びます。元々、粘度の高い液体である天然樹脂は、空気に触れることで揮発成分が揮発して固体化しています。天然樹脂は、水に溶けにくく、アルコールなどの有機溶媒に溶けやすいのが特徴です。

代表的な天然樹脂に、松脂・漆・天然ゴム・琥珀があります。

松脂は、松の木から分泌され、医薬品の原料やインク、滑り止めのロジンバッグなどに使われます。漆は、ウルシノキから採取される樹液を加工した、天然樹脂の塗料です。天然ゴムは、ゴムノキから採取できる弾力性のある材料。琥珀は樹脂が化石化したもので、宝石としてだけでなく、香料として利用されることもあります。

合成樹脂とは、石油を原料として人工的に製造された高分子物質のことです。日常的に使う「プラスチック」の別名です。合成樹脂は軽量性・絶縁性・耐薬品性に優れていますが、耐熱性・耐衝撃性に乏しいのが特徴です。

合成樹脂には、大きく分けて「熱可塑性樹脂」と「熱硬化性樹脂」の2種類があります。

合成樹脂とは図2：合成樹脂の分類

（1）熱可塑性樹脂

熱可塑性樹脂は、加熱すると柔らかくなり、冷やすと再度固まる性質を持ちます。成形するのが容易で汎用性も高いことが特徴です。流通している合成樹脂のほとんどが、熱可塑性樹脂です。

（2）熱硬化性樹脂

熱硬化性樹脂は、加熱を続けると硬化する性質を持ちます。熱可塑性樹脂と違い、再加熱しても柔らかくならないため、基本的に成形は一度しか行えません。

さらに熱可塑性樹脂には、「汎用樹脂」と「エンジニアリングプラスチック（エンプラ）」といった種類があります。

a. 汎用樹脂

汎用樹脂は、日常でよく使われている家庭用品・雑貨・包装材料などに採用されています。代表的な素材は、ポリ塩化ビニルやポリエチレンなどです。いずれも価格が安価で量産しやすく、加熱で軟化する性質があります。

b. エンプラ

エンプラは、工業用として耐熱性や機械的強度を向上させた合成樹脂です。金属ではオーバースペックになってしまうものの、汎用樹脂よりは耐熱性や強度が必要となる場合に採用されています。

エンプラは、さらに「汎用エンジニアリングプラスチック（汎用エンプラ）」と「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）」に分かれます。

(a) 汎用エンプラ

汎用エンプラは、主に自動車や電子機器の部品などに採用されています。そのなかでも、ポリアミド・ポリカーボネート・ポリアセタール・変性ポリフェニレンエーテル・ポリブチレンテレフタレートは、「5大汎用エンプラ」と呼ばれており、エンプラ全体の使用率のほとんどを占めています。

(b) スーパーエンプラ

スーパーエンプラはエンプラのなかでもさらに高性能で、高い耐熱性や耐溶剤性を有した材料です。

代表的な各材料の用途例の一覧表です。

汎用樹脂は、100℃前後で溶けてしまう材料です。そのため、耐熱性を必要としないところで採用されます。

汎用エンプラは、耐熱温度が100℃を超えます。強度に優れた材料です。

スーパーエンプラは、150℃以上の耐熱温度を有し、耐久性や耐溶剤性に優れています。

熱硬化性樹脂は、耐熱性と強度に優れた材料です。ただし、熱可塑性樹脂と比べると、耐衝撃性に劣ります。