ポリフェニレンエーテル

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概要

項目内容
材料名ポリフェニレンエーテル
略記号PPE、PPO（慣用表記）。変性品はm-PPE、m-PPOと表記される場合がある。
IUPACpoly(oxy-2,6-dimethyl-1,4-phenylene) 又は poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) と表記される。
英語名Polyphenylene Ether、Polyphenylene Oxide、Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide)
日本語名ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンオキサイド、変性ポリフェニレンエーテル、変性PPE
分類芳香族ポリエーテル系、非晶性熱可塑性樹脂。市販成形材料ではPS、PA、PP、PPS、PPA等とのポリマーアロイが多い。
プラスチック分類エンジニアリング・プラスチック。特に変性PPEは5大汎用エンプラの一つとして扱われる。
化学式・代表構造[−O−C6H2(CH3)2−]n。繰返し単位の組成式は概ね[C8H8O]nである。
CAS No.25134-01-4（poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide)として一般的に用いられる番号）
構造・主成分芳香環がエーテル結合で連結し、2,6位にメチル基を持つ。立体障害と芳香族骨格により高いTg、低吸水、良好な電気特性を示す。
主な用途電気・電子部品、コネクタ、リレー・スイッチ部品、電源部品、通信機器、ポンプ・水回り部品、自動車電装、バッテリー周辺、精密筐体、医療・食品接触対応部品など。

ポリフェニレンエーテル（PPE）は、芳香族環とエーテル結合からなる非晶性の高耐熱熱可塑性樹脂である。純PPEはガラス転移温度が一般に約210～220℃と高く、低吸水性、寸法安定性、電気絶縁性、低誘電特性、耐加水分解性に優れる。一方で溶融粘度が高く、純PPE単独では成形加工窓が狭いため、実用成形材料ではポリスチレン等を組み合わせた変性PPE（m-PPE）が広く使用される。

PPEとポリスチレンは相溶性が高く、PPE/PS組成を調整することで耐熱性、流動性、衝撃性、難燃性を広い範囲で設計できる。さらにPA/PPE、PP/PPE、PPS/PPE、PPA/PPE等のアロイもあり、耐油性、耐薬品性、高温剛性、低吸水性などを付与できる。したがって「PPEの物性」は純PPEと変性PPEで大きく異なるため、材料比較では必ず組成とグレード区分を確認する必要がある。

本ページの比較用代表物性は、特に断りがない限り、非強化・無充填のPPE/PS系変性PPE標準グレードを中心とした代表範囲である。実使用では、PPE含有率、アロイ相、難燃剤、強化材、色、成形履歴、温度、濃度、荷重、応力、湿度、接触時間及び規制適合性を個別グレードで確認する必要がある。

特徴

項目内容
長所低吸水、優れた寸法安定性、良好な耐熱性、電気絶縁性、低誘電率・低誘電正接、耐加水分解性、酸・アルカリへの比較的良好な耐性、低比重が主な長所である。
短所芳香族炭化水素、塩素系溶剤など一部有機溶剤に膨潤・溶解しやすい。純PPEは溶融粘度が高く、加工性が悪い。変性PPEではアロイ相により耐油・耐溶剤性が変化する。
外観自然色は淡黄色～黄褐色系の不透明材料が一般的である。色調、光沢、表面性は難燃剤、フィラー、アロイ組成により変化する。
耐熱性純PPEのTgは約210～220℃と高い。PPE/PS系m-PPEのHDT・ビカット・連続使用温度はPPE比率とグレードにより広く変化し、実用グレードでは概ね80～170℃級まで設計される。
耐薬品性水、温水、希酸、希アルカリに比較的良好である。一方、芳香族炭化水素、塩素系炭化水素、強い溶解力を持つ一部溶剤には注意が必要である。応力下では環境応力割れを生じる場合がある。
加工性変性PPEは射出成形性が良好である。押出、ブロー、発泡、二次加工に対応するグレードもある。低吸水であるが、銀条や外観不良防止のため予備乾燥が推奨されることが多い。
分類上の注意PPEとPPOは実務上ほぼ同義で使用される場合があるが、商標・慣用表記が混在する。また「変性PPE」は単一化学物質ではなく、PPE/PS、PPE/PA等のアロイ群を含むため、同一物性として扱わない。
長所
  • 吸水率が低く、湿度変化による寸法・電気特性の変動が小さい。
  • 非晶性で成形収縮が比較的小さく、精密部品の寸法安定性に優れる。
  • 誘電率及び誘電正接が低く、高周波用途でも利用される。
  • 耐加水分解性、熱水耐久性が比較的良好で、水回り用途向けの認証グレードが存在する。
  • PPE/PS、PPE/PA、PPE/PP等のアロイ設計により、流動性・耐油性・耐薬品性・難燃性を調整できる。
短所
  • 純PPEは溶融粘度が高く、単独での射出成形性が低い。
  • トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素や一部ハロゲン化溶剤に弱い。
  • 変性PPEではアロイ成分によって耐薬品性と機械特性が大きく変わる。
  • 無安定グレードでは紫外線による黄変・表面劣化に注意が必要である。
  • 高温・長時間滞留では変色、ガス発生、分子量低下等が起こり得る。

構造式

ポリフェニレンエーテル PPE PPOの代表構造式

代表的なPPEは2,6-ジメチルフェノールを酸化カップリング重合して得られるpoly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide)であり、繰返し単位は[−O−C6H2(CH3)2−]nで表される。芳香環が主鎖に直接組み込まれ、エーテル酸素が連結点となる。2,6位メチル基による立体障害は鎖運動を抑制し、高いTgに寄与する。

純PPEは高Tgである一方、溶融粘度が高い。実用品ではPPE/PS系が代表的であり、PSとの相溶性を利用して流動性と耐熱性のバランスを調整する。PA/PPE、PP/PPE、PPS/PPE、PPA/PPE等では相溶化技術を用いることが多く、連続相・分散相のモルフォロジーにより耐衝撃性、耐薬品性、寸法安定性が変化する。

種類・代表グレード

グレード区分主な改質方法代表的特徴主な注意点主用途
純PPE2,6-ジメチルフェノールのホモポリマーTgが約210～220℃、低吸水、低誘電、高耐熱溶融粘度が高く、一般射出成形には不利アロイ原料、樹脂改質、電子材料原料
非強化・標準m-PPEPPE/PS系アロイ流動性、寸法安定性、耐熱性、電気特性のバランス芳香族・塩素系溶剤、ESCに注意電装筐体、機構部品、電気部品
高流動グレードPPE比率・分子量・PS相を調整薄肉、複雑形状へ充填しやすい高耐熱グレードよりHDTが低い場合がある薄肉筐体、電装部品
耐熱グレードPPE比率増加、耐熱設計高HDT、高Tg領域樹脂温度が高くなりやすく、滞留管理が重要高温電装、電源、通信部品
耐衝撃グレードエラストマー等による改質低温・常温衝撃性を改善剛性、HDTが低下する場合がある大型筐体、自動車内装
難燃グレードリン系等の非ハロゲン難燃設計を含むUL 94 V-0等を取得した個別グレードが存在UL認証は厚さ・色・グレードごとの確認が必要電源、コネクタ、家電・OA部品
GF強化グレードGFを概ね10～40質量％程度配合する例剛性、HDT、寸法精度、クリープ性向上異方性、繊維浮き、ウェルド強度低下精密シャーシ、コネクタ、ポンプ部品
無機フィラー充填ガラスフレーク、鉱物等低反り、低線膨張、寸法精度向上比重増加、衝撃性低下精密機構部品、光学機器周辺
摺動・低摩擦PTFE、シリコーン、潤滑剤等摩擦・摩耗を低減接着・塗装性が低下する場合がある摺動ガイド、ギア補助部品
導電・帯電防止カーボン系導電材等帯電防止、EMI用途絶縁性・色・靭性が変化電子部品搬送、筐体
耐候グレードUV安定剤、顔料、配合最適化屋外での色・物性保持を改善長期屋外使用は促進耐候試験が必要屋外電装、水回り部品
食品・飲料水接触規制対応原料・添加剤飲料水認証等の個別グレードが存在認証地域、温度、接触条件を確認ポンプ、バルブ、水栓周辺
PA/PPEPAとの相溶化アロイ耐油性、耐衝撃性、耐熱性PA相により吸湿、乾燥要求が増える自動車外板周辺、機能部品
PP/PPEPPとのアロイ低比重、耐油・耐薬品性、成形性耐熱・剛性は組成依存バッテリー、自動車電装
PPS/PPE・PPA/PPEスーパーエンプラとのアロイ高耐熱、低反り、低吸水、電気特性高成形温度、価格上昇車載カメラ、光学・精密部品

成形加工

加工適性
加工方法適性理由主な注意点
射出成形◎m-PPEの主要加工法であり、寸法精度と外観を得やすい。グレードごとの乾燥、樹脂温度、金型温度、滞留時間を管理する。
押出成形○高粘度・押出向けグレードではシート、異形、発泡等に対応する。溶融強度、ダイスウェル、滞留劣化を確認する。
ブロー成形△専用高粘度グレードでは可能である。一般射出グレードをそのまま適用しない。
インフレーション成形×一般的な用途では少ない。専用材料の有無を確認する。
Tダイフィルム成形△特殊組成では可能である。光学・フィルム用途ではゲル、熱履歴管理が必要。
真空成形○押出シートを用いる熱成形が可能である。加熱均一性、シート温度、肉厚分布を管理する。
圧空成形○シートグレードで対応可能である。深絞りでは温度窓と延伸比を確認する。
圧縮成形△特殊用途では可能だが主要法ではない。高粘度と温度分布に注意する。
回転成形×一般的ではない。専用粉末・流動特性が必要。
発泡成形○構造発泡・発泡押出向けm-PPEが利用される。発泡剤、セル径、難燃性との両立を確認する。
3Dプリント△PPE系フィラメント・特殊材料は存在するが一般性は低い。反り、ノズル温度、層間接着性を確認する。
切削加工○板・丸棒など素材形状があれば加工可能である。発熱、残留応力、クラックに注意する。
溶着○超音波、振動、熱板、レーザー等が適用可能な場合がある。難燃剤、GF、部品形状で条件が変化する。
接着○適切な接着剤・前処理により可能である。溶剤系接着剤はESCを誘発する場合がある。
塗装・印刷○表面調整により対応可能である。溶剤選定と付着性確認が必要。
めっき△専用グレード・前処理で可能な場合がある。一般材では工程最適化が必要。
蒸着○外観・光学部品で適用可能である。アウトガス、表面清浄度を確認する。
レーザーマーキング○添加剤設計により良好なマーキングが可能。色、難燃剤、レーザー波長に依存する。
インサート成形○低収縮で精密部品に適する。金属インサート周辺の応力集中と熱膨張差に注意する。
代表的な射出成形条件

以下はPPE/PS系m-PPEの一般的な目安であり、特定グレードの保証条件ではない。高耐熱、高流動、GF強化、難燃、PA/PPE、PP/PPE、PPS/PPE等では条件が大きく異なる。

項目単位代表範囲備考
予備乾燥－推奨低吸水であるが、銀条・外観不良の低減のため推奨される。
推奨乾燥温度℃80～110標準PPE/PSの代表域。高耐熱品では100～120℃級もある。
推奨乾燥時間h2～4長時間過乾燥で変色・物性低下する場合がある。
許容含水率%データなしグレード別メーカー管理値を使用する。
シリンダー温度・供給部℃220～260高耐熱グレードではより高温となる。
シリンダー温度・圧縮部℃240～280過熱と長時間滞留を避ける。
シリンダー温度・計量部℃250～300PPE比率、難燃剤、流動性により調整する。
ノズル温度℃240～290糸引き、コールドスラグ、焼けを確認する。
樹脂温度℃220～320低耐熱～高耐熱PPE/PSを含む広い代表範囲。
金型温度℃40～120標準品50～90℃程度が多い。高耐熱品は高めとなる。
射出圧力MPaグレード依存流動長、ゲート、肉厚に合わせて設定する。
保圧MPaグレード依存低収縮材料であり、過大保圧による残留応力に注意する。
背圧MPa低～中過大背圧によるせん断発熱を避ける。
射出速度－中～高速焼け、ガス、ウェルド、ジェッティングを見ながら最適化する。
スクリュー回転数rpmグレード依存せん断発熱を避ける。
成形収縮率・流動方向%0.4～0.8非強化PPE/PSの代表範囲。GF強化品はより小さいことが多い。
成形収縮率・流動直角方向%0.4～0.8非強化では比較的等方的。強化品は異方性に注意する。
推奨肉厚mm1.5～3.5一般射出部品の設計目安。薄肉専用グレードではこれ以下も可能。
アニール－通常不要溶剤接触や高残留応力部品では、目的に応じて検討する。
接合・表面処理適性
方法適性注意点
超音波溶着◎リブ・エネルギーダイレクタ設計が有効。GF量、難燃剤で条件が変わる。
振動溶着○大型部品にも適用可能。摩擦粉と外観を確認する。
熱板溶着○表面温度と押付け条件を最適化する。
レーザー溶着○透過側・吸収側材料の光学特性を組み合わせる必要がある。
高周波溶着△誘電特性上、PVC等ほど一般的ではない。
溶剤接着△溶剤による膨潤・ESCを利用するため、強度と耐久性の確認が必須。
接着剤接合○エポキシ、ウレタン、アクリル等を候補とし、表面処理と実部品試験を行う。
機械締結◎ボス根元R、座面、締付トルクを管理し、長期クリープを考慮する。
タッピングねじ○ボス径、下穴径、ねじ形状を樹脂用に設計する。
塗装・印刷○洗浄、プライマー、コロナ・プラズマ等で改善可能。溶剤攻撃性を確認する。
コロナ・プラズマ処理○接着・印刷前処理として有効な場合がある。処理後経時変化を確認する。

代表的な物性値又は機械的性質

比較機能用の基準は、非強化・無充填のPPE/PS系m-PPE標準グレードを中心とする。純PPE、難燃、高耐熱、GF強化、PA/PPE等を混在させない。数値は公開メーカー値・代表的材料データを踏まえた代表範囲であり、ACF登録時は特定グレードの一次資料を優先する。

非強化・標準m-PPEの代表物性
項目単位代表値代表範囲試験規格材料状態備考
密度g/cm³1.061.04～1.10ISO 1183等標準状態PPE/PS標準系。難燃・充填品は増加する。
比重無次元1.061.04～1.10ASTM D792等標準状態エンプラの中では比較的軽量。
吸水率・24時間%0.060.05～0.10ISO 62 / ASTM D57023℃水中低吸水。
平衡吸湿率%0.060.04～0.10ISO 6223℃・50%RHグレード差あり。
飽和吸水率%0.230.15～0.30ISO 62水中飽和PPE/PS標準系の代表目安。
成形収縮率・流動方向%0.60.4～0.8メーカー法成形直後肉厚、金型温度、保圧で変動。
成形収縮率・流動直角方向%0.60.4～0.8メーカー法成形直後非強化では比較的等方的。
線膨張係数・流動方向10⁻⁵/K7.57.0～9.5ISO 11359等乾燥・標準状態GF強化で低下する。
引張強さ・降伏MPa5547～60ISO 527 / ASTM D63823℃標準状態グレードにより降伏・破断の定義が異なる。
引張強さ・破断MPa5045～60ISO 52723℃標準状態耐衝撃改質により変化。
引張弾性率GPa2.302.1～2.6ISO 52723℃標準状態非強化標準系。
引張破断伸び%3020～50ISO 52723℃標準状態耐衝撃グレードでは大きくなる場合がある。
引張降伏伸び%54～7ISO 52723℃標準状態代表値。
曲げ強さMPa8075～95ISO 178 / ASTM D79023℃標準状態非強化標準系。
曲げ弾性率GPa2.352.2～2.6ISO 17823℃標準状態引張弾性率と同一値として扱わない。
アイゾット衝撃強さ・ノッチ付きkJ/m²データなし一般化困難ISO 18023℃公開値はJ/m表記のASTM値も多く、単純換算しない。
シャルピー衝撃強さ・ノッチ付きkJ/m²1915～25ISO 179/1eA23℃標準状態耐衝撃改質で大きく変化する。
荷重たわみ温度・0.45 MPa℃135125～145ISO 75 / ASTM D648未アニール標準PPE/PS代表域。
荷重たわみ温度・1.80 MPa℃117110～125ISO 75 / ASTM D648未アニール高耐熱グレードは大幅に高い場合がある。
ビカット軟化温度℃140130～150ISO 306標準状態条件A/Bを区別して比較する。
ガラス転移温度・純PPE℃215210～220DSC等純PPEm-PPE標準材のHDTとは別物性である。
融点℃該当なし－－非晶性m-PPE実用m-PPEは非晶性として扱う。純PPEの文献上の熱転移表記は測定法により注意が必要。
連続使用温度℃10080～130UL RTI等を参照長期使用グレード、機械/電気評価、厚さで異なる。
熱伝導率W/(m・K)0.220.18～0.30代表値、規格不明23℃充填材で大きく変化。
比熱J/(g・K)1.31.1～1.5代表値、規格不明23℃付近参考範囲。
体積抵抗率Ω・cm>1×1016－IEC 62631等23℃・50%RH低吸水のため湿度依存が比較的小さい。
表面抵抗率Ω>1×1015－IEC 62631等23℃・50%RH帯電防止グレードは別。
絶縁破壊強さkV/mm3020～35IEC 60243等試験片依存厚さ、電極、周波数で変動。
比誘電率・1 MHz無次元2.82.6～3.0IEC 62631等乾燥状態低誘電グレードではさらに低い場合がある。
誘電正接・1 MHz無次元0.00060.0005～0.003IEC 62631等乾燥状態周波数、温度、グレードで変動。
UL 94燃焼性等級HBHB～V-0UL 94グレード別標準非難燃品はHB例。難燃品にはV-0等がある。厚さ確認必須。
強化・機能グレードの代表傾向
グレード密度 g/cm³引張強さ MPa曲げ弾性率 GPaHDT 1.8MPa ℃備考
非強化PPE/PS1.04～1.1047～602.2～2.690～150耐熱レベルで幅が大きい。
GF20%級1.15～1.2590～1255.5～7.5120～160低反り・水回り認証グレード等がある。
GF30%級1.25～1.35110～1458.0～10.0130～170異方性とウェルド強度を確認する。
PA/PPE1.05～1.20グレード依存グレード依存120～190耐油・耐衝撃性を狙う。吸湿性はPPE/PSより大きい。
PPS/PPE・PPA/PPE1.3～1.6グレード依存グレード依存150～250高充填品を含み、標準m-PPEと直接比較しない。
比較用評価スコア
評価項目スコア評価理由
引張強度3非強化標準m-PPEは50MPa前後で、汎用エンプラとして標準的。
剛性3非強化は約2.2～2.6GPa。GF強化で大幅に向上する。
衝撃強度4PS系変性と耐衝撃改質により良好なグレードが多い。
耐熱性4純PPEは高Tg。m-PPEでも耐熱設計範囲が広い。
低温特性4非晶性で耐衝撃改質が可能。
耐薬品性3水・酸・アルカリに良好だが、芳香族・塩素系溶剤に弱い。
耐候性2無安定材は黄変しやすく、屋外は耐候グレードが必要。
耐加水分解性5低吸水かつ熱水・湿熱耐久性に優れる。
寸法安定性5低吸水・低収縮で精密部品に適する。
低吸水性524時間吸水率が約0.05～0.1%と低い。
摺動性3標準材は特別高くないが、摺動改質可能。
耐摩耗性3POM、PA等に比べ用途依存。専用改質品あり。
電気絶縁性5高抵抗率、低誘電、低吸水により優れる。
難燃性4難燃設計がしやすく、V-0取得グレードが多数存在する。
透明性1一般成形材料は不透明～半透明で、透明用途の代表材ではない。
成形加工性4m-PPEは射出成形性が良好。純PPEは加工性が低い。
切削加工性4素材形状があれば比較的良好。
接着性3接着可能だが、溶剤ESCと表面状態に注意。
リサイクル性4熱可塑性で再溶融可能。再生材使用は熱履歴と汚染管理が必要。
価格優位性3汎用樹脂より高価だが、高機能エンプラとしては中程度の位置。
寸法精度・設計特性
  • 非晶性かつ低吸水で、成形収縮と湿度寸法変化が比較的小さい。
  • GF強化品では流動方向と直角方向の異方性が増え、反り解析が重要となる。
  • 短時間の引張強さ・曲げ強さを、そのまま長期設計許容応力として使用してはならない。
  • 高温連続荷重、ねじ締結、圧入、インサート周辺ではクリープと応力集中を考慮する。
  • 有機溶剤が接触する部品では、残留応力、ウェルド、ノッチ、成形条件がESC寿命を支配する場合がある。

耐薬品性

以下は主としてPPE/PS系m-PPEの常温・無応力・短～中時間接触の一般的傾向である。実部品ではPPE含有率、アロイ成分、薬品濃度、温度、浸漬時間、残留応力、外力、界面活性剤、酸化剤、添加剤抽出の影響を受ける。

薬品名濃度温度接触時間条件評価主な劣化形態備考
水－23℃長時間浸漬・無応力◎影響小低吸水で寸法安定性が良い。
温水－60～80℃長時間浸漬◎長期で物性変化耐加水分解性は良好だが、グレード認証を確認する。
熱水・蒸気－100℃以上長時間浸漬・蒸気○熱老化、応力緩和温度がTg/HDTへ近づくと変形に注意。
塩酸～10%23℃24～168h浸漬◎影響小濃酸・高温は確認が必要。
硫酸～10%23℃24～168h浸漬○変色・強度低下の可能性高濃度・高温は評価を下げる。
硝酸希薄23℃短時間浸漬△酸化・変色・脆化酸化性が強く、濃度・温度依存性が大きい。
酢酸～10%23℃24h浸漬○軽微な膨潤の可能性濃酢酸・高温は別評価。
水酸化ナトリウム～10%23℃24～168h浸漬◎影響小強アルカリに比較的良好。
水酸化カリウム～10%23℃24～168h浸漬◎影響小高温・濃厚液は実測する。
アンモニア水希薄23℃24h浸漬○軽微界面活性剤併用系はESCに注意。
エタノール99%以下23℃短～中時間無応力○応力下でクラックの可能性成形残留応力が大きい場合はESC試験を推奨。
IPA99%以下23℃短～中時間無応力○ESCの可能性洗浄用途は応力負荷試験を行う。
グリセリン高濃度23℃24～168h浸漬◎影響小高温では確認する。
MMB－23℃短時間無応力△膨潤・ESCの可能性グリコールエーテル類は組成により溶解力が高い。
アセトン－23℃短時間無応力△膨潤、白化、ESCPPE/PS比率や耐衝撃相で挙動が変わる。
MEK－23℃短時間無応力△膨潤・軟化・ESC実部品評価を推奨。
酢酸エチル－23℃短時間無応力△膨潤・軟化長時間・応力下は不適となる場合がある。
トルエン－23℃短時間無応力×著しい膨潤・溶解PPE及びPSに対する強い溶解力を持つ。
キシレン－23℃短時間無応力×膨潤・溶解芳香族溶剤は一般に不適。
n-ヘキサン－23℃24h無応力○軽微な膨潤長時間接触は質量・寸法変化を確認。
イソオクタン－23℃24h無応力○軽微な膨潤燃料混合系では芳香族成分の影響に注意。
ガソリン市販相当23℃長時間浸漬△膨潤、ESC芳香族・酸素含有成分を含むため組成依存性が大きい。
軽油－23℃長時間浸漬○膨潤の可能性PA/PPE等の耐油グレードが有利な場合がある。
エンジン油－23～100℃長時間浸漬○添加剤抽出、膨潤高温は専用耐油グレードで確認する。
ブレーキ液DOT3/4系23℃24h浸漬△膨潤・ESCグリコールエーテル組成に依存する。
エチレングリコール水溶液50%23～80℃長時間浸漬◎影響小冷却液添加剤の影響を確認する。
ジクロロメタン－23℃短時間無応力×溶解・著しい膨潤塩素系溶剤は一般に不適。
トリクロロエチレン－23℃短時間無応力×膨潤・溶解・ESC脱脂洗浄剤としての接触を避ける。
次亜塩素酸ナトリウム100～1000ppm23℃短～中時間浸漬○酸化・変色高濃度、高温、長時間では酸化劣化評価が必要。
過酸化水素水～3%23℃短～中時間浸漬○酸化・変色高濃度・高温は別途評価する。
塩水・海水3.5% NaCl相当23℃長時間浸漬◎影響小金属インサート腐食は別途確認。
界面活性剤水溶液0.1～5%23～60℃長時間応力あり△ESC、添加剤抽出洗剤組成、pH、温度、残留応力により変化する。
SP値（溶解度パラメータ）

PPEのHildebrand型SP値は資料や算定法により幅があり、代表的には約19～21 MPa1/2程度を目安として扱うことができる。ただしPPE/PS系m-PPEではPS相の寄与があり、単一のSP値だけで材料全体の耐溶剤性を表すことはできない。本ページでは比較計算用の仮代表値として20.0 MPa1/2を置くが、これは確定値ではなく、実測耐薬品性を優先する。

溶解性の目安
SP値差溶解・膨潤の目安判定
0～2膨潤・軟化しやすい×
2～5条件により膨潤する△
5～8短時間接触では比較的安定○
8以上溶解・膨潤しにくい◎
SP値から見た耐溶剤性
溶剤代表SP値
MPa1/2		PPEとの差
（δ=20.0仮定）		SP判定実務上の評価
トルエン18.21.8×実際にも膨潤・溶解しやすく、不適。
キシレン18.02.0×芳香族溶剤であり注意。
MEK19.01.0×SP上は高リスク。実際のm-PPEでは組成依存。
酢酸エチル18.61.4×膨潤・ESCに注意。
アセトン19.90.1×SPだけでは過大評価・過小評価があり、実浸漬確認が必要。
IPA23.53.5△無応力では比較的使用可能な例があるが、ESC確認が必要。
エタノール26.06.0○短時間接触は比較的良好。応力下は確認する。
水47.927.9◎実際にも吸水が小さく、耐水性は良好。
n-ヘキサン14.95.1○脂肪族炭化水素は芳香族より良好な傾向。

SP値差は物理的な溶解・膨潤傾向を考える一次スクリーニングであり、耐薬品性を単独で決定する指標ではない。PPE系ではアロイ相、相溶化剤、ゴム相、難燃剤、フィラー、残留応力によって環境応力割れ挙動が変わる。また、酸化剤による化学劣化、界面活性剤によるESC、添加剤抽出等はSP値だけでは評価できない。

環境応力割れ（ESC）
  • PPE/PS系m-PPEは、無応力の浸漬では問題が小さい薬品でも、成形残留応力や外力が加わると白化・クラックが生じる場合がある。
  • 特に芳香族炭化水素、ケトン、エステル、グリコールエーテル、洗剤・界面活性剤混合系は実部品評価が重要である。
  • ゲート近傍、ウェルド、ねじ締結部、圧入部、インサート周辺、鋭角ノッチは応力集中箇所となる。
  • 必要に応じて低残留応力化、肉厚均一化、R付与、適切な保圧、アニール、耐薬品グレード選定を行う。

製法

PPE 変性PPEの代表的な製造工程

PPEの代表的製法は、2,6-ジメチルフェノールを酸素存在下、銅・アミン系等の触媒を用いて酸化カップリング重合する方法である。概念的な反応式は、n HO−C6H3(CH3)2 + n/2 O2 → [−O−C6H2(CH3)2−]n + n H2O と表せる。実際の反応機構はラジカル・金属錯体を介する酸化的C−Oカップリングであり、触媒系、溶媒、酸素供給、温度及び停止剤によって分子量や末端構造を制御する。

重合後は触媒残渣や低分子を除去し、PPEを回収・乾燥する。純PPE粉末はそのまま成形材料として使用されるより、PS、PA、PP、PPS、PPA等とのアロイ化、難燃剤、エラストマー、GF、無機フィラー、導電材等の配合を経て、二軸押出機等で溶融混練しペレット化されることが多い。

製造工程と管理ポイント
工程代表内容管理ポイント
原料精製2,6-ジメチルフェノールの純度管理異性体、不純物、水分は重合速度、色、分子量に影響する。
酸化カップリング重合酸素、触媒、溶媒中で重合酸素移動、触媒濃度、温度、粘度上昇、発熱管理が重要。
停止・触媒除去反応停止、金属触媒・低分子除去残留金属、色、電気特性、熱安定性を管理する。
ポリマー回収・乾燥沈殿、濾過、乾燥等残留溶媒、水分、粒径、熱履歴を管理する。
アロイ化PS、PA、PP、PPS、PPA等と配合相溶性、モルフォロジー、分散粒径、粘度比が性能を左右する。
機能付与難燃剤、GF、フィラー、安定剤、着色剤等機械特性、難燃性、電気特性、規制適合を同時に設計する。
溶融混練・ペレット化二軸押出機等で混練しペレット化局所過熱、滞留、揮発分、繊維破断、分散不良を抑制する。

詳細な利用用途

分野代表用途採用理由注意点
自動車電装筐体、バッテリー周辺、コネクタ、カメラ・センサー周辺低吸水、寸法安定、電気特性、耐熱、低比重耐油・燃料用途はPPE/PA、PPE/PP等を含めグレード選定する。
電気・電子リレー、スイッチ、コイルボビン、ソケット、電源、コネクタ絶縁性、低誘電、難燃、耐熱、寸法精度UL認証、CTI、RTIは個別グレード確認。
通信・高周波アンテナ周辺、5G通信部品、低誘電筐体低Dk、低Df、低吸水周波数、温度、吸湿条件で誘電特性を評価する。
水回り・設備ポンプ、バルブ、給排水部品、浄水器部品耐加水分解、低吸水、酸・アルカリ耐性飲料水・食品接触認証を個別確認。
機械・精密シャーシ、光学機器内部品、プリンター部品低収縮、低反り、寸法精度、剛性GF強化品では異方性とウェルド強度に注意。
医療機器筐体、非植込み部品寸法安定、電気絶縁、耐熱USP Class VI、ISO 10993、滅菌耐久は個別医療グレードのみ。
食品機械機器内部品、ポンプ・バルブ周辺低吸水、耐熱水、寸法安定食品接触適合は使用温度・時間を含め確認。
建築・設備電装部品、給排水関連、屋内機器部品難燃、電気特性、耐加水分解屋外は耐候グレードを選定する。
用途別選定
用途適性理由注意点
ギア○寸法安定性が良好。高摺動・耐摩耗要求ではPOM、PA、摺動グレードと比較する。
軸受・ブッシュ△摺動改質グレードなら可能。PV値、摩耗粉、相手材を確認する。
ローラー・摺動板△寸法安定性は良い。標準材の摺動性能は特別高くない。
ねじ・ボルト・ナット○低吸水で寸法精度を保ちやすい。クリープ、締付トルク、温度を考慮する。
ポンプ・バルブ部品◎耐加水分解、低吸水、寸法安定性。薬液・圧力・温度と飲料水認証を確認する。
シール・ガスケット・Oリング×剛性樹脂で弾性シール用途には不向き。シール座、バックアップリング等では検討可能。
チューブ・ホース△専用押出グレードなら可能。柔軟性要求では他材料が有利。
配管・タンク△耐水・耐酸アルカリ性は良い。大型成形、溶剤接触、コストを検討する。
フィルム・シート○押出・熱成形グレードで対応。一般射出グレードとは分けて選ぶ。
ボトル・容器△専用ブローグレードなら可能。一般包装用途ではコスト面で不利。
電気コネクタ・ソケット◎低吸水、絶縁、難燃、寸法精度。高温リフローではPPS、PPA、LCP等と比較。
絶縁部品◎高抵抗率、低誘電、低吸水。使用電圧、CTI、RTI、難燃認証を確認。
電子部品筐体・一般筐体◎成形性、寸法安定、難燃設計。耐候・外観・溶剤清掃性を確認。
透明カバー・レンズ×一般PPE系は透明用途の代表材ではない。PC、PMMA等を比較する。
自動車内装○耐熱、寸法安定、衝撃性。VOC、フォギング、耐候性を確認。
自動車外装△PPE/PA等で実績がある。塗装、耐候、低温衝撃を個別評価。
エンジンルーム部品○耐熱・耐加水分解性。油、燃料、最高温度では専用アロイが必要。
燃料系部品△耐油アロイでは適用可能。芳香族燃料成分、アルコール燃料を含め浸漬評価する。
食品機械部品○耐熱水・寸法安定性。食品接触適合グレードに限定する。
医療機器部品△専用医療グレードで可能。滅菌法、生体適合性、抽出物を確認する。
半導体製造装置部品△低吸水・電気特性は有利。薬液耐性、アウトガス、超高純度要求ではPEEK、PPS、フッ素樹脂と比較。
真空装置部品△寸法安定性は良い。アウトガス値の確認が必要。
建築部材・屋外部品△耐候グレードなら使用可能。無安定材は黄変しやすい。
接着剤・塗料・コーティングの主樹脂△溶液・変性PPEとして特殊用途がある。一般的な塗料主樹脂ではない。
複合材料マトリックス○GF・無機フィラーとの複合化実績が多い。界面接着、繊維長、反りを管理する。
品質・成形不良
不良材料側の要因成形条件側の要因主な対策
シルバーストリーク水分、揮発分乾燥不足、過度のせん断、空気巻込み適正乾燥、背圧・回転数調整、ベント改善。
ガス焼け難燃剤、揮発分、熱劣化高速充填、ガス抜け不足、滞留ベント、射出速度、樹脂温度、滞留時間を最適化。
黒点・変色熱劣化、異物高温滞留、局所過熱適切なパージ、停止時の温度低下、デッドスポット除去。
フローマーク・ジェッティング高粘度低金型温度、ゲート設計不良ゲート位置、速度プロファイル、金型温度を調整。
ウェルドラインGF・フィラー、難燃剤低樹脂温度、低金型温度流動解析、ベント、ゲート追加、温度最適化。
ヒケ・ボイド肉厚部の体積収縮保圧不足、ゲートシール早期肉厚均一化、保圧・ゲート寸法最適化。
反りGF配向、局所収縮差不均一冷却、ゲート偏り金型冷却均一化、低反りグレード、流動解析。
繊維浮きGF強化高せん断、低金型温度金型温度、速度、ゲート、表面仕上げを最適化。
離型不良高い金型転写、形状抜き勾配不足、過大保圧抜き勾配、表面粗さ、保圧を見直す。
注意点・劣化故障モード
劣化現象主な原因発生しやすい条件外観・性能への影響予防策推奨確認試験
熱酸化劣化酸素、高温、長時間滞留成形機内滞留、高温連続使用黄変、脆化、分子量低下滞留短縮、安定化グレード、適正パージ熱老化試験、MFR、色差、引張保持率
紫外線劣化UV、酸素屋外、強照明黄変、光沢低下、表面脆化耐候グレード、UV安定剤、顔料キセノンアーク、サンシャインウェザー試験
膨潤・溶解芳香族・塩素系溶剤高濃度、長時間、高温軟化、寸法増加、強度低下薬品変更、耐溶剤アロイ選定実薬品浸漬、質量・寸法・強度保持率
環境応力割れ薬品＋引張応力ねじ締結、圧入、ゲート周辺、洗浄剤接触白化、微細亀裂、突然破壊残留応力低減、R付与、薬品変更定ひずみESC試験、実部品応力負荷浸漬
クリープ変形長期荷重、高温締結、支持部、圧力部品永久変形、締付力低下GF強化、応力低減、断面設計クリープ試験、応力緩和試験
疲労破壊繰返し荷重ギア、振動部、スナップフィット亀裂、破断ノッチ低減、応力分散S-N疲労試験、実部品耐久試験
添加剤抽出油、溶剤、洗剤長期浸漬、高温色・表面変化、難燃性能低下グレード選定、媒体適合性確認抽出試験、GC/MS、物性保持率
アウトガス残留低分子、添加剤真空、高温汚染、光学曇り、接点障害低アウトガスグレード、十分な乾燥TML/CVCM、GC/MS、フォギング試験
滅菌劣化蒸気、薬液、放射線反復滅菌色・強度・寸法変化医療グレード選定滅菌反復試験、ISO 10993関連評価
法規制・認証
規制・認証一般的な位置付け確認事項
RoHS対応可能グレード、色、難燃剤、製造拠点ごとの適合証明を確認する。
REACH / SVHC対応可能最新候補リストと成形材料中の添加剤を確認する。
ELV対応グレードあり自動車用途ではメーカー証明を確認する。
PFAS関連規制グレード依存PTFE摺動剤等を使用するグレードでは特に個別確認が必要。
TSCA個別確認米国向けは化学物質インベントリと添加剤を確認する。
Proposition 65個別確認色材・難燃剤・添加剤を含め評価する。
EU食品接触 / FDA適合グレードあり材料群全体の適合ではなく、個別グレードと接触条件を確認する。
日本 食品衛生法・ポジティブリスト適合可能食品接触用途は樹脂・添加剤・使用温度の適合証明を確認する。
USP Class VI / ISO 10993医療用グレードで個別一般工業グレードへ適用しない。滅菌法・接触部位も確認する。
UL 94 / UL 746B・C認証グレード多数厚さ、色、RTI、屋外f1/f2等をUL Yellow Cardで確認する。
飲料水認証適合グレードありNSF/ANSI 61、WRAS、KTW-BWGL等の個別認証グレードがある。
ハロゲンフリー対応グレードあり定義・閾値・難燃系を個別確認する。
環境・リサイクル性
  • PPE及びm-PPEは熱可塑性であり、製造スクラップや適切に分別された再生材は再溶融利用が可能である。
  • 再生時は熱履歴、難燃剤、相溶化剤、GF長さ、異物混入により衝撃強度、色、流動性、難燃性が変化するため、再生率を管理する。
  • バイオベースと生分解性は別概念であり、一般PPEは生分解性プラスチックではない。
  • 再生材・PCRを含むm-PPEグレードが市場投入されているが、含有率や認証は製品ごとに確認する。
  • 焼却時は一般的な有機高分子としてCO、CO2等を生じ得る。難燃剤・添加剤を含むグレードではSDSに従う。
価格・供給性
項目一般的な傾向
相対価格中価格～比較的高価格。PPE比率、難燃、GF、特殊アロイで上昇する。
汎用的な流通性良好。主要メーカー・商社経由で成形ペレットが流通する。
国内入手性良好。国内メーカー及び輸入ブランドがある。
少量購入グレードにより可能。特殊色・認証グレードはMOQが大きい場合がある。
供給形態ペレット、PPE粉末、板・丸棒等。素材形状はグレード・加工メーカー依存。

関連材料との比較

比較材料特徴PPE / m-PPEとの違い
ポリカーボネート（PC）高透明、高衝撃、耐熱性に優れる非晶性エンプラ。PCは透明性・衝撃性で有利。m-PPEは低吸水、低比重、耐加水分解、電気特性で有利な場合がある。
ポリブチレンテレフタレート（PBT）結晶性、低吸水、耐薬品、電装用途に強い。PBTは耐溶剤・耐油性と成形サイクルで有利。m-PPEは非晶性の低収縮、耐加水分解、低誘電で有利。
ナイロン66（PA66）高強度、耐摩耗、耐油性、靭性。PA66は耐油・摺動で有利。m-PPEは低吸水、湿度寸法安定性、電気特性で有利。
ナイロン6（PA6）靭性、耐摩耗、流通性に優れる。PA6は摺動・耐油性で有利。m-PPEは低吸水、低収縮、耐加水分解性で有利。
ABS樹脂成形性、外観、衝撃性、コストバランスが良い。ABSは低コスト・外観で有利。m-PPEは耐熱、難燃、寸法安定、電気特性で上位。
ポリプロピレン（PP）低比重、耐薬品性、低コスト。PPは耐溶剤・コストで有利。m-PPEは剛性、耐熱、寸法精度、難燃・電気特性で有利。
ポリフェニレンサルファイド（PPS）高耐熱、耐薬品、難燃、低吸水の結晶性スーパーエンプラ。PPSは高温耐薬品・リフロー耐熱で有利。m-PPEは成形温度、靭性、低比重、コストで有利な場合がある。
ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）最高クラスの耐熱、耐薬品、耐疲労、耐摩耗。PEEKは高温・高負荷・薬液環境で上位だが高価。m-PPEは電装・水回りの中温域でコストバランスが良い。

代表的なメーカー

メーカー代表製品・ブランド概要
旭化成XYRON™（ザイロン）変性PPEを展開。PPE/PS、PA/PPE、PP/PPE、PPS/PPE、PPA/PPE、強化、難燃、水回り、低誘電等の各種グレードを持つ。
SABICNORYL™、PPO™ ResinPPO/PPE系樹脂及び変性PPEを展開。電気・電子、水処理、工業用途などに幅広いグレードがある。

ブランド、グレード、製造拠点、販売地域、認証状況は変更される場合があるため、採用時は各メーカーの最新TDS、SDS、UL Yellow Card、規制適合証明を確認する。

推奨確認試験

試験推奨条件・確認内容
実薬品浸漬試験実使用薬品濃度、23℃及び最高使用温度、24h・168h・500h等で質量、寸法、外観、引張/衝撃保持率を確認する。
環境応力割れ試験実部品又は定ひずみ試験片に設計応力相当の負荷を与え、洗浄剤、アルコール、油、燃料等へ接触させる。
高温高湿・熱水試験85℃/85%RH、温水80～100℃等で500～3000hを目安に寸法、衝撃、絶縁特性を追跡する。
熱老化試験実使用温度＋安全余裕の温度で物性・色・電気特性保持率を確認する。
クリープ試験実使用温度・荷重で1000h以上を含む長期変形を評価する。締結部は応力緩和も確認する。
ヒートサイクル低温～最高使用温度で100～1000サイクル。金属インサート部は熱膨張差による割れを確認する。
促進耐候試験屋外用途はキセノンアーク等で色差、光沢、引張・衝撃保持率を確認する。
電気絶縁試験実使用温湿度で体積抵抗率、絶縁破壊、誘電率、誘電正接、CTI等を用途に応じて確認する。
難燃性試験実使用肉厚、色、成形条件でUL 94等の認証条件を確認する。
実成形・実部品耐久ウェルド、ゲート、残留応力、反り、締結、落下、振動、薬品接触を複合した実使用条件で最終確認する。

関連キーワード

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評価記号：◎＝一般的な条件で影響が小さい又は非常に適する、○＝概ね使用可能だが条件確認が必要、△＝膨潤・軟化・強度低下・応力割れ等に注意、×＝一般に不適、－＝データなし・適用外・評価困難。すべての評価は材料群としての一般的傾向であり、実使用ではグレード、PPE含有率、アロイ組成、強化材、温度、薬品濃度、荷重、応力、湿度、接触時間、試験片形状及び成形条件を確認する。

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