耐熱樹脂とは？種類・耐熱温度の見方・選び方を解説

「この部品は高温になるので耐熱樹脂で作りたい」――樹脂部品の設計や調達でよくあるご相談ですが、一口に耐熱樹脂といっても種類は多く、「耐熱温度」の意味もカタログによって異なります。

この記事では、耐熱樹脂の基礎知識として、耐熱温度の見方、耐熱性による樹脂の分類、代表的な耐熱樹脂の特徴、選定時のポイントをわかりやすく解説します。

耐熱樹脂とは

耐熱樹脂とは、高温環境でも強度・寸法・電気特性などを維持できる樹脂の総称です。明確な定義はありませんが、一般に連続使用温度が100℃以上の樹脂が耐熱樹脂と呼ばれます。

樹脂は金属と違い、温度が上がると徐々に軟化し、さらに長時間熱にさらされると分子レベルで劣化（酸化・分解）が進みます。そのため耐熱樹脂を選ぶ際は、「何℃で変形するか」と「何℃まで長期間使えるか」を分けて考える必要があります。

「耐熱温度」の見方｜3つの指標を理解する

カタログやデータシートには、耐熱性に関する複数の数値が記載されています。それぞれ意味が異なるため、混同すると材料選定を誤る原因になります。

① 連続使用温度（RTI・長期耐熱温度）

長期間その温度にさらされても、物性が大きく低下しない温度の目安です。UL746Bで定められたRTI（相対温度指数）が代表的で、物性が初期値の半分になるまで10万時間（約11年）以上かかる温度として定義されます。実際の製品で長期間使用する場合、最も重視すべき指標です。

② 荷重たわみ温度（HDT）

一定の荷重（0.45MPaまたは1.82MPa）をかけた試験片を昇温し、規定量たわんだときの温度です。短時間で「変形し始める温度」の目安であり、剛性の指標でもあります。連続使用温度より高い値になるのが一般的で、この数値を耐熱温度と思い込むと、実使用で想定より早く劣化することがあります。

③ 融点（Tm）・ガラス転移温度（Tg）

結晶性樹脂は融点で溶け、非晶性樹脂はガラス転移温度を超えると急激に軟化します。成形温度の目安や、耐熱性の理論的な上限に関わる数値です。

指標	意味	用途
連続使用温度（RTI）	長期間使用しても物性が維持される温度	長期使用する製品の材料選定
荷重たわみ温度（HDT）	荷重下で変形し始める温度	短時間の耐熱性・剛性の目安
融点／ガラス転移温度	樹脂が溶ける・軟化する温度	成形条件の設定、耐熱性の上限

たとえば「耐熱温度200℃」と書かれていても、それがHDTであれば、200℃で連続使用できるわけではありません。材料選定では必ず連続使用温度を確認し、使用条件（荷重・時間・湿度）と照らし合わせることが重要です。

耐熱性による樹脂の分類

樹脂は耐熱性と価格によって、大きく3つに分類されます。

分類	連続使用温度の目安	代表的な樹脂	特徴
汎用プラスチック	〜100℃	PE、PP、PS、ABS、PVC	安価で成形しやすい。日用品・容器・筐体など
エンジニアリングプラスチック（エンプラ）	100〜150℃	PA、PBT、POM、PC、m-PPE	強度・耐熱性・耐薬品性のバランスが良い。機械部品・自動車部品・電気部品の主力材料
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）	150℃〜	PPS、PEEK、LCP、PEI、PSU	極めて高い耐熱性・耐薬品性。高価で成形難易度が高い

一般に「耐熱樹脂」として設計・調達の場面で検討されるのは、エンプラ以上のクラスです。多くの製品では、エンプラの範囲で要求を満たせることが多く、スーパーエンプラが必要になるのは、連続150℃以上の高温や、特殊な耐薬品性が求められるケースに限られます。

代表的な耐熱樹脂（エンプラ）の種類と特徴

設計・調達の現場で使用頻度の高い、代表的なエンプラの特徴を整理します。

樹脂	連続使用温度の目安	主な特徴	主な用途
PA（ポリアミド／ナイロン）	PA6：約80〜100℃ PA66：約100〜120℃	靭性・耐摩耗性・耐薬品性（油・ガソリン）に優れる。吸湿性が高く、寸法・物性が変化する	自動車エンジン周辺部品、コネクタ、ギア
PBT（ポリブチレンテレフタレート）	約120℃前後	電気絶縁性・寸法安定性に優れ、吸水率が低い。高温高湿では加水分解に注意	コネクタ、センサー、電装部品
POM（ポリアセタール）	約80〜100℃	摺動性・耐疲労性に優れ、寸法精度が高い。耐熱性はエンプラの中では低め	ギア、軸受、摺動部品
PC（ポリカーボネート）	約120℃前後	透明で耐衝撃性が高い非晶性樹脂。耐薬品性・耐傷性は低め	透明カバー、ハウジング、レンズ
m-PPE（変性ポリフェニレンエーテル）	約100〜130℃	寸法安定性・電気特性・難燃性に優れる。比重が小さい	電気・電子部品、OA機器部品

なお、上記の各樹脂には、ガラス繊維などで強化した「強化グレード」も用意されています。強化グレードは荷重たわみ温度や剛性が大きく向上しますが、連続使用温度は大きくは変わりません。

耐熱樹脂を選定する際のポイント

「高温だから、なるべく耐熱性の高い樹脂を選ぶ」という考え方では、過剰品質によるコスト増や、成形難易度の上昇を招きます。以下の点を整理したうえで材料を選定することが重要です。

最高温度と、その温度にさらされる時間

常時高温なのか、短時間だけ高温になるのかで、必要な指標が変わります。常時であれば連続使用温度、短時間であればHDTを基準に考えます。

荷重の有無

高温下で荷重がかかる部品は、クリープ（じわじわ変形する現象）が問題になります。HDTが高い材料や、強化グレードの検討が必要です。

湿度・水・薬品の環境

温度だけでなく、接触する環境も耐久性に影響します。PAは吸湿で強度が低下し、PBTは高温高湿で加水分解が進みます。油・ガソリン・洗剤など、接触する薬品も確認が必要です。

寸法精度の要求

嵌合部や組立部がある製品では、熱や吸湿による寸法変化が問題になります。吸水率の低いPBTや、線膨張の小さい強化グレードが候補になります。

成形性・二次加工

耐熱性の高い樹脂ほど成形温度が高く、金型や成形条件の難易度が上がります。また、溶着・接着・塗装などの二次加工の可否も材料によって異なります。

コスト

耐熱性が高い樹脂ほど材料価格は高くなります。要求性能を満たす範囲で、最もコストの低い材料・グレードを選ぶことが基本です。

材料選定に迷った場合は、使用環境と要求性能を整理したうえで、成形メーカーに相談することをおすすめします。実際の成形実績にもとづいて、過不足のない材料をご提案できます。

耐熱樹脂の射出成形で注意すべきポイント

耐熱樹脂は成形温度が高く、材料特性に起因する注意点も多いため、汎用樹脂と同じ感覚では安定した量産ができません。代表的な注意点を整理します。

• 成形温度・金型温度が高い
  融点が高いため、成形機のシリンダー温度・金型温度も高くなります。結晶性樹脂では金型温度が結晶化度に影響し、寸法・強度・後収縮に関わるため、安定した温度管理が必要です。
• 予備乾燥が必須
  PA・PBT・PCなど多くの耐熱樹脂は吸湿性があり、水分を含んだまま成形すると、シルバーストリークや強度低下（加水分解）の原因になります。成形前の十分な乾燥と、乾燥後の材料管理が重要です。
• 収縮率が大きい
  結晶性のエンプラは収縮率が大きく、寸法精度の確保にはゲート位置・肉厚設計・成形条件の検討が必要です。
• 成形サイクル・冷却
  金型温度が高い分、冷却時間の設定や金型温調の管理が量産の安定性を左右します。
• 金属部品との組み合わせ
  金属端子などをインサート成形する場合、高温で成形した樹脂が冷却時に収縮するため、金属との収縮差によるクラックに注意が必要です。

耐熱樹脂に関するよくある疑問

トルク精密工業の耐熱樹脂への対応

トルク精密工業では、PA66・PBTなどのエンプラ（耐熱樹脂）の射出成形に対応しています。自動車関連部品を中心に、高温環境で使用される樹脂部品の量産実績があります。

材料選定の段階からご相談いただけるほか、金属端子と耐熱樹脂を一体化するインサート成形にも対応しています。試作検証から量産まで一貫して対応し、図面段階からのVA提案も行っています。

まとめ

耐熱樹脂を選ぶ際は、「耐熱温度」という言葉に惑わされず、連続使用温度・荷重たわみ温度・融点の違いを理解したうえで、使用条件（温度・時間・荷重・湿度）と照らし合わせることが重要です。多くの製品はエンプラの範囲で要求を満たせるため、必要以上に高価な材料を選ばないこともポイントです。

耐熱樹脂の材料選定や成形についてお悩みの場合は、お気軽にご相談ください。