【樹脂とは？】 樹脂製品製作のために押さえたい基礎知識

植物性樹脂とは樹木のヤニを集めて固めたものを指します。松や漆、琥珀、ゴムの木から採れるものが有名です。

木も人間と同じように、生命維持のために樹脂酸やアルコールが含まれた脂（ヤニ）を蓄える性質があります。木を刃物などで傷つけると、やがてそこからヤニが出てきて酸化、重合、分解などの作用が働いて固くなるのです。木の切り株や天然木を使った外壁や建具、家具からヤニが出てきて固まっているのを見たことがあるかもしれませんが、あれが天然の樹脂と言えます。

現代では合成樹脂が主流となり植物性樹脂が使われる機会は少ないですが、松ヤニは弦楽器の弓の部分の塗布剤、漆ヤニは伝統工芸品の塗料や接着剤として、琥珀は宝石やアクセサリーに、ゴムの木はゴム製品として使われています。

動物から採れる樹脂は動物性樹脂と呼ばれます。昆虫の分泌物や動物の骨、皮などに含まれる成分を集めて生成することが可能です。こちらもやはり合成樹脂と比較すると使われる機会は少ないと言えます。

昆虫の分泌物を集めたシェラック、動物の骨や皮に含まれる膠（ゼラチン）、ウミガメの甲羅から採れるべっ甲、牛乳に含まれるカゼインなどが有名です。シェラックは塗料やインク、合成剤として、ゼラチンはお菓子や医薬品、接着剤の原料として、べっ甲は工芸品やアクセサリーに、カゼインはボタンや印鑑などに使われています。

熱可塑性樹脂とは加熱すると柔らかくなり、冷却すると硬くなる性質がある樹脂のことを指します。一度固まっても再度加熱すると柔らかくなります。加熱すると柔らかくなり、常温になると固まるチョコレートをイメージするとわかりやすいです。

このような性質があるためリサイクルが可能である、加工がしやすい、安価であるというメリットがある一方で、後述する熱硬化性樹脂あるいは金属と比較すると熱に弱く燃えやすい、耐久性が低いなどのデメリットもあります。

代表的なものとしてポリエチレン（PE）やポリプロピレン（PP）、ABS樹脂などが挙げられ、用途も日用品や電化製品、機械や自動車の部品など非常に幅広く、私たちが目にする多くのプラスチック製品は熱可塑性樹脂で造られているのです。

詳しくは後述しますが、熱可塑性樹脂にはさらに汎用プラシチックとエンジニアリングプラスチックという分類があります。

加熱すると柔らかくなり冷却すると硬くなる熱硬化性樹脂に対して、熱硬化性樹脂は熱を加えると一度は柔らかくなり、さらに加熱すると硬化するという特徴をもっています。一方で一度固まった場合は再度加熱しても柔らかくなることはありません。オーブンで焼くことで生地が固まるクッキーをイメージするとわかりやすいです。

熱に強い、耐久性が高いといったメリットがある一方で、リサイクルができない、熱可塑性樹脂と比較するとコストがかかること、加工が難しいのがデメリットと言えます。

代表的なものとしてフェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられます。その性質から高温下や過酷な環境下での使用が想定される製品や部品に使われることが多く、電気・電子機器、機械などの耐熱部品の素材や接着剤、塗料などに使用されています。

汎用プラスチックとは機械的性質がそれほど求められない用途に使われる樹脂のことを指します。その名の通り、一般的に広く使われている樹脂を指し、世の中に出回っているプラスチック製品の8割が汎用プラスチックだと言われており、私たちがもっとも目にする機会が多いものです。先ほど熱可塑性樹脂の代表として挙げたポリエチレン（PE）やポリプロピレン（PP）も汎用プラスチックに分類されます。

熱可塑性樹脂の項目で解説したように加工がしやすいこと、安価であること、リサイクルが可能であることなど、数多くのメリットがあり、日用品、雑貨、梱包材など、さまざまな製品に使われています。一方で100℃くらいの熱で溶け出してしまうので、過酷な環境下では使いにくいというデメリットがあります。

エンジニアプラスチックとは熱可塑性樹脂の中でも機械的性質を高めたものです。「エンプラ」とも呼ばれます。エンジニアプラスチックはさらに100℃以上の熱に耐えられる汎用エンプラと、150℃以上の熱に耐えられるスーパーエンプラの2種類に分類されます。

汎用プラスチックと比較すると耐熱性に優れていて強度が高く、ある程度過酷な環境下でも使用可能であり、かつリサイクルもできるというのがメリットです。一方でやはり熱硬化性樹脂や金属と比較すると耐熱性や耐久性が劣ることと、若干コストがかかることがデメリットと言えます。

代表的な素材としてポリカーボネート（PC）やポリアセタール（POM）が挙げられ、容器やヘルメット、車のヘッドライドなどに使われています。

樹脂のメリットとしてまず挙げられるのが軽量であるということです。樹脂製の部品やパーツを採用することで軽量化や性能アップが期待できます。コストが安く大量に生産できるのもメリットです。他にも金属と比較して摩耗性が高いこと、耐水性や耐薬品性が高く腐食しにくいというメリットがあります。

たとえばそれほど耐久性や耐熱性などの機械的性質が要求されない箇所の部品やパーツを金属から樹脂に置き換えることで、品質向上やコストダウンが実現できる可能性があります。

樹脂の一番のデメリットとして挙げられるのが、耐熱性が低いということです。特に汎用プラスチックは100℃を超えると溶けてしまいます。他にも紫外線に弱く劣化しやすい、金属と比較して強度が低いなどが挙げられます。

屋外や熱が発生する箇所、力が加わる部分の部品やパーツに関しては樹脂よりも金属を選択したほうがいいかもしれません。ただし、耐熱性が高い熱硬化性樹脂や汎用エンジニアプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックで代用できるケースもあります。求められる機械的性質を把握し、樹脂でそれを満たせるかどうかを検証することが大切です。