製品作りに欠かせないプラスチックの特徴や加工方法を紹介

• プラスチックの特性
• プラスチックの種類
• 熱可塑性樹脂について
• 熱硬化性樹脂について
• プラスチックの加工方法
• 成形加工について
• 切削加工について
• プラスチック製品の材料の選び方
• プラスチック製品の成形・加工方法の選び方
• 正しい知識を製品作りに活かしましょう

今や、私たちの生活に欠かせない素材となったプラスチック。
プラスチックは、木材や鉄、硝子などの天然素材に代わり、さまざまな製品の材料となっていることでお馴染みです。
プラスチックとは一般的に、石油を原料とした合成樹脂に、成形加工を施したものを指しています。
今や非常に身近な存在となったプラスチック製品は、その特性を活かして、住宅用建材や乗り物の部品、医療機器など幅広い分野で活用されているのが特徴です。
今回は、プラスチックの特性や種類、加工方法などの基礎知識について、わかりやすくご説明します。
製品作りにおいて、より最適な材質を選びたいとお考えの方はぜひご覧ください。

プラスチックの特性

合成樹脂を成形加工して作られるプラスチックは、金属やセラミックスと比較すると軽量であり、熱を加えることで柔軟な形状に変化することが特徴です。
また、成形加工する際に、低コストで製造でき、大量生産が可能である点も大きなメリットといえるでしょう。
金属製品よりも塗装やめっき加工をしやすいため、プラスチック製品はさまざまな色に着色することができます。
さらに、プラスチックは、防錆性能や防腐性において、金属製品よりも優れている点も見逃せないポイントです。
しかし、熱や機械強度には弱く、製品としての耐久性は金属に比べると数段劣ります。
紫外線の影響も受けやすいため、屋外での使用には注意が必要です。
プラスチックの製品開発においては、傷や汚れがつきやすく、使用できる溶接材料が限られてくることに頭を悩ませている方もきっと多いのではないでしょうか。
このように、メリットだけでなくデメリットもあるプラスチック製品ですが、他の材質にはない特性を充分に活かしながら、製品を安定して供給できることに変わりはありません。
近頃では、耐熱性を備えた新素材のプラスチック製品も徐々に普及し始めており、金属やセラミックスと同等の特性を発揮できる素材として、開発者の間でも高い注目を集めています。

プラスチックの種類

プラスチックは、原料となる合成樹脂の種類が数多くあるため、種類ごとにさまざまな特徴があることをご存知でしょうか？
その種類を大まかに分類すると、「熱可塑性樹脂」と「熱硬化性樹脂」の2種類あります。
ここでは、それぞれの特徴や性質についてご紹介しましょう。

熱可塑性樹脂について

熱可塑性樹脂の最大の特徴は、熱を加えると液体化し、冷却すると固体化することです。
型にはめて冷やすことで製品加工が可能になりますが、再度加熱すると溶けてしまう性質を持っています。
温度変化を起こすことで固体にも液体にも変化できるため、リサイクル可能な製品としてさまざまな分野で活用されています。
熱可塑性樹脂の中で代表的な素材は、コストパフォーマンスもよく大量生産に向いている、ポリエチレンやポリプロピレンなどです。
しかし、それ以外にも、耐熱性に優れたエンジニアリングプラスチックや、燃えにくいスーパーエンプラといった、高機能なプラスチックも含まれています。

熱硬化性樹脂について

熱硬化性樹脂は、熱可塑性樹脂のように熱によって液体や固体に変化することはありません。
熱硬化性樹脂は、加熱の際に起こる架橋結合がとても強固であるため、温度変化により形状が変化しにくい点に特徴があります。
自由に形状を変えることは難しく、衝撃にも弱いところがある素材ですが、熱可塑性樹脂よりも耐熱性や機械強度が高い点がメリットです。
しかし、全ての熱硬化性樹脂が、温度変化に強いわけではなく、熱を加えると若干柔らかく変化する素材もあります。
熱硬化性樹脂には、フェノール樹脂やエポキシ樹脂といった種類があり、さまざまな製品に使用されています。

熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂についての使い分けるポイントを詳しくご紹介しておりますので、ぜひ合わせてこちらもご覧ください。

プラスチックの加工方法

合成樹脂が原料であるプラスチックの加工方法には、大きく分類して「成形加工」と「切削加工」の2種類があります。
どのような加工方法なのか、詳しい特徴についてご説明しましょう。

成形加工について

成形加工とは、熱を加え柔らかくしたプラスチックを、型の中に入れて成形する加工方法です。
一概に成形加工といっても、射出成形や真空成形、押出成形など、たくさんの種類が存在しています。
金属製の金型を使った射出成形は、最も広く普及している成形方法です。
シート状のプラスチックを型とする真空成形は、複雑な形状にも対応可能で、複数の製品を生み出すことができます。
押出成形は、加熱したプラスチックを型から押し出し、そのまま冷やして固化させる成形方法です。
どの成形加工も、用いる材質や細かな成形方法に違いがありますが、型枠を用いてプラスチックの形状を作り上げるところが共通しています。

切削加工について

切削加工は、工作機械を使って削り出しを行う加工方法です。
マシニングやNC旋盤と呼ばれる工作機械を用いて一つずつ削り出しを行うため、大量生産の製品にはあまり向かないといわれています。
切削加工の種類には、らせん状に仕上げる旋盤加工と立体的に削り取るフライス加工、ドリルを使った穴あけ加工の3種類があるのが特徴です。

プラスチック製品の材料の選び方

前述したように、プラスチックにはさまざまな種類があります。
種類によってさまざまな特徴を有しているため、目的に合った材料選びを行うことが肝心です。
まずは、プラスチック素材のデメリットともいえる機械強度や耐熱性、耐摩耗性などについて、どの程度の性能が必要なのか基準点を設定しましょう。
基準点に達する材料として、いくつか候補がある場合は、全ての工程でどのくらいコストがかかるのか比較検討することも大切です。
その他、加工方法を細かく確認して、材料が求める品質に適しているのかについても確認しましょう。
また、プラスチック製品の使用環境にも注意を向けて、安全に製品化できるようにチェックを行うことも必要になります。
多くの種類があるプラスチック材料の選定は、見極めることが難しいともいわれています。
迷った際には、専門エンジニアや担当者にご相談ください。

プラスチック製品の成形・加工方法の選び方

プラスチックの種類には、大きく分けて熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂があることをご紹介しました。
熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の中でも、たくさんの種類のプラスチックに細分化されます。
種類によっては、利用できない成形・加工方法があるため、注意が必要です。
まずは、希望する材料に対応している成形・加工方法をチェックしましょう。
いくつか候補がある場合は、それぞれの加工方法のメリット・デメリットをしっかりと確認することが大切です。
選定には、ある程度の経験値や知識がいるため、悩んだ際には専門メーカーの意見を参考にすることもおすすめです。

正しい知識を製品作りに活かしましょう

いかがでしたでしょうか？
この記事を読んでいただくことで、プラスチックの特性や加工方法についてご理解いただけたと思います。
プラスチックを活用した製品作りをご検討されている方は、ぜひ当社までお気軽にご相談ください。

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