乗用車におけるプラスチックの車両総重量は約10～15%を占めており、この割合は増加し続けています。1台の車両には、ボディパネル、内装トリム部品、吸気システム、バンパーなど、数千種類ものプラスチック製自動車部品を製造するために、13種類以上の主要プラスチック材料が使用されています。この記事では、自動車に使用されている主要なプラスチック部品の概要を説明します。
車のプラスチック部品
現代の乗用車において、プラスチック部品は内外装トリム、パワートレインシステム、計器盤やヘッドランプレンズといった機能部品など、様々な主要領域で広く使用されています。これらの用途の多様性と車両軽量化への貢献を十分に理解するには、それらの使用場所と役割を検証する必要があります。
インストルメント・パネル
インストルメントパネルは、車内において最も重要な機能部品の一つであり、構造的にも最も複雑なシステムです。シートやエアバッグと連携して乗員の安全を守るため、デザイン、触感（質感）、快適性、そして乗員保護機能に関して高い要求が求められます。インストルメントパネル本体は、表面の質感によってハードインストルメントパネルとソフトインストルメントパネルに分類されます。
自動車のダッシュボードは主にプラスチック製で、主に硬度が異なります。ソフトタイプはポリウレタン（PU）で、比較的軽量で、優れた安全性（エネルギー吸収性）と吸音性を備えています。ハードタイプはポリプロピレン（PP）で、比較的安価です。高級車の内装では、一般的にポリウレタンが採用されています。
| 名前 | 材料 | 公差 |
| インストルメント・パネル | PP/PU | ±0.005インチ |
インストルメントクラスターフード
インストルメントクラスターフードは、ABS、ABS/PC、強化PPなどの材料を用いた射出成形によって製造されます。ABSとABS/PCは厳しい耐熱要件を満たすのが難しく、強化PPよりも高価ですが、表面処理（塗装、クロムメッキなど）が容易で、特定のスタイリング要件を満たすことができます。強化PPは耐熱要件を満たすことができますが、特殊な表面処理によるカスタマイズは困難です。材料の選択は、実際の性能要件とコストのバランスを取る必要があります。
| 名前 | 材料 | 公差 |
| インストルメントクラスターフード | ABS | ±0.005インチ |
センターコンソールパネル
センターコンソールパネルはIP（インストルメントパネル）の中央部に位置し、インストルメントパネル全体の視覚効果に直接影響を与えます。OEMは、マイナーチェンジやモデルチェンジの効果を出すために、CCPのスタイリングや表面処理を頻繁に変更します。そのため、CCPには優れたカスタマイズ性、表面処理能力が求められます。電子部品やHVAC部品はメンテナンスが頻繁に必要となるため、取り付け・取り外しが容易で、ある程度の強度と靭性も求められます。設計段階では、CCPには通常ABSまたはABS/PCが使用され、塗装やクロームメッキなどの仕上げが施されます。
| 名前 | 材料 | 公差 |
| センターコンソールパネル | ABS | ±0.005インチ |
グローブボックス
グローブボックスは主に、物を収納し、乗員の膝を保護する役割を果たします。その外観は知的財産権（IP）に準拠している必要があり、場合によっては追加の外装処理が必要となることもあります。グローブボックスの内側と外側のパネルは、一般的に改質PPまたはPC/ABSを使用して射出成形されます。高級車では、走行中に収納物がカタカタと音を立てるのを防ぐために、内部に植毛加工が施されていることがよくあります。ハンドル、ピボットピン、ラッチ、クリップなどのグローブボックスの付属品は、繰り返しの衝撃や摩耗に強いポリオキシメチレン（POM）で作られていることがよくあります。
| 名前 | 材料 | 公差 |
| グローブボックス | PP/PC | ±0.005インチ |
エアベントアセンブリ
エアベントアセンブリは、フロントガイドベーンとリアガイドベーン、ベントハウジング/ボディ、ダンパーフラップ、ロータリースイッチで構成されています。自動車用エアコンのベントは頻繁に調整され、冷気と温気が交互に吹き付けます。そのため、耐熱性、耐衝撃性、柔軟性（靭性）、寸法安定性に優れた材料が求められます。推奨材料としては、ブレード/ベーンにはPA6またはABS/PC、ベントハウジングにはABSまたはPP+T（タルク入りPP）、ダンパーフラップ構造にはPP+T（シーリングリングにはEPDMを使用）、ロータリースイッチアセンブリにはPOMやTPOなどの耐摩耗性材料が挙げられます。
| 名前 | 材料 | 公差 |
| エアベントアセンブリ | ABS / PP | ±0.005インチ |
ドアトリムパネルシステム
ドアトリムパネルは、主に本体（基板）、インサートパネル、アームレスト、装飾トリムストリップ、マップポケット、スピーカーグリルに分かれています。本体はドアパネル全体の骨格として機能し、すべての機能部品と装飾部品を支え、十分な強度と剛性を備え、形状を維持し変形を防ぐ必要があります。一般的に使用される材料はポリプロピレン（PP）です。インサートパネルの材質は本体と一致しています。快適性の要件により、アームレストは一般的にスケルトン、フォーム層、外皮の3層構造を採用しています。装飾トリムストリップは、全体的なスタイリング効果を考慮して表面処理が必要であり、主にABSを使用しています。マップポケットとスピーカーグリルの材質は本体と一致しています。
| 名前 | 材料 | 公差 |
| ドアトリムパネルシステム | PP | ±0.005インチ |
バンパー
フロントバンパーとリアバンパーで構成されるバンパーシステムは、自動車の外装部品の中で最も多くのプラスチック材料を使用し、車両全体のプラスチック消費量の約42%を占めています。バンパーは、衝突時に発生する膨大なエネルギーを吸収し、乗員の傷害を最小限に抑えるように設計された安全部品です。そのため、バンパーは、外部突出や衝突性能に関する一連の関連テストと規制に合格する必要があります。例えば、バンパーは時速9kmで衝突した後、元の形状に復元でき、飛び石に対する耐性を備えていなければなりません。バンパーの材料選択は、耐久性、硬度、強度などの特性を徹底的に考慮する必要があります。さらに、材料はエネルギー吸収性、変形抵抗、良好な成形性などの特性を示す必要があります。したがって、材料の選択は、意図された機能を実現するために非常に重要です。
フロントバンパーとリアバンパーは通常、ポリプロピレン（PP）素材で製造されます。この素材は、加工が容易になりコストを削減する一方で、バンパーに十分な弾力性と緩衝・エネルギー吸収能力を確保し、乗員の身体への傷害を効果的に防ぎます。また、金属製バンパー特有の重量を軽減し、車両の軽量化にも貢献します。
| 名前 | 材料 | 公差 |
| バンパー | PP | ±0.005インチ |
ヘッドランプレンズ
ヘッドランプのレンズは、長時間の使用でも劣化することなく明るさを維持し、光源を保護する役割を担います。そのため、優れた成形性、高い透明度、そして十分な表面硬度を備えたプラスチックが求められます。したがって、高強度、耐紫外線性、靭性、そして優れた光透過性といった特性を持つポリカーボネート（PC）などの高性能光学プラスチックが、ヘッドランプレンズの素材として最適です。
| 名前 | 材料 | 公差 |
| ヘッドランプレンズ | PC | ±0.005インチ |
エアインテークグリル
多くの車両グリルはクロームメッキが施され、金属的な質感を強く感じさせますが、実際にはプラスチックでもあります。エアインテークグリルの主な機能は、エンジンの冷却と車両前方の気流制御であるため、材料の成形性には高い要求が課せられます。ABSは、耐衝撃性、成形の容易さ、そして電気めっきへの適性から、グリルの材料として広く使用されています。
| 名前 | 材料 | 公差 |
| エアインテークグリル | ABS | ±0.005インチ |
自動車に使用されるプラスチックの種類
これらの材料は主に汎用プラスチックとエンジニアリングプラスチックに分類され、その独自の特性により、内外装トリム、パワートレインシステム、構造部品など、様々な用途に用いられています。次のセクションでは、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、ポリアミド（PA）、ポリカーボネート（PC）を含む9種類の重要なポリマーについて、物理的特性、加工特性、そして主な利点を詳しく説明し、現代の自動車における材料科学の精密な活用を紹介します。
ポリエチレン（PE）
エチレンの重合によって形成される結晶性プラスチックで、良好な溶融流動性を示します。低密度ポリエチレン（LDPE）は高圧法で製造され、結晶度は45%～65%と低く、優れた柔軟性、破断伸び、衝撃強度、透明性を備えています。高密度ポリエチレン（HDPE）は低圧法で製造され、結晶度は85%～95%と高く、高い機械的強度と高い使用温度を備えているため、様々なボトル、容器、バレル、シート、パイプ、プロファイルなどのブロー成形、射出成形、押出成形に適しています。
ポリプロピレン（PP）
低密度で耐熱性に優れた結晶性ポリマーです。PEと特性は似ていますが、成形収縮率が高く、溶融流動性が良好で、耐疲労性に優れています。得られた製品は優れた機械的特性、高い剛性、表面硬度を有し、特に優れた耐曲げ疲労性を備えています。数十万回の折り曲げ・折り曲げサイクルにも破損なく耐えられるため、ヒンジ部品に最適です。長期使用温度は120℃に達し、外力を受けない場合は150℃まで耐えることができます。吸水性が低く、耐薬品性に優れ、80℃以下の酸、塩基、塩、多くの極性有機溶剤にも耐えることができます。
ポリ塩化ビニル（PVC）
PVC樹脂には様々な添加剤を配合することで、多様な特性を持つプラスチック製品を製造することができます。PVCは非晶質ポリマーの特性を示し、溶融時の熱安定性が低く、加工温度範囲が狭く、金型を腐食させる可能性があります。低温では、PVCは硬くなり脆くなる傾向があります。軟質PVCは、自動車設計においてシーリング材や装飾材として広く使用されています。
ポリスチレン（PS）は無色透明なプラスチックです。PSは非晶質ポリマーで、溶融流動性に優れ、分解しにくいため、射出成形加工性に優れています。機械的特性は平均的で、耐衝撃性は低く、落下や強い衝撃を受けると破損しやすいです。プラスチック部品は、均一な肉厚、接合面の角を丸くし、インサート成形を避ける必要があります。プラスチック部品に過度の残留応力がかかると、応力白化やひび割れが発生する可能性があります。PSは熱膨張係数が大きく、膨張と収縮の力が交互に作用すると、プラスチック部品の接合部にひび割れが生じる可能性があります。
ABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）
ABS樹脂は、スチレン、ブタジエン、アクリロニトリルを共重合した非晶質プラスチックです。ABS樹脂は、耐衝撃性ポリスチレン（HIPS）よりも靭性に優れ、全体的な機械的特性も良好です。適度な溶融流動性があり、射出成形が容易です。成形収縮率が低いため、製品寸法が安定しています。使用温度範囲は-40℃～100℃です。優れた化学的安定性、優れた印刷性、染色性、接着性、電気めっき性に加え、音響特性も良好で、オーディオ機器のハウジングに適しています。ABS樹脂は、ハンドル、ランプカバー、自動車のダッシュボード、ラジエーターグリル、電気めっきなどの表面処理が施された装飾部品など、様々な自動車アクセサリーや構造体の製造に広く使用されています。
ポリメチルメタクリレート（PMMA）
PMMAは透明度の高い非晶質プラスチックで、一般的にアクリルとして知られています。アクリルは表面硬度が低いため、硬い物体によって傷がつきやすいです。また、環境応力割れもPMMAの弱点です。
ポリアミド（PA）
多種類の結晶性ポリマーで、一般的にナイロンと呼ばれています。強靭性、耐摩耗性、耐疲労性に優れていますが、吸湿性が非常に高く、融点が高く、融点範囲が狭いため、射出前に材料を十分に乾燥させる必要があります。溶融粘度が低いため、射出成形時に糸引きやバリが発生しやすいです。金型温度は結晶化度に影響を与えます。プラスチック部品は成形収縮率が高く、変動が大きいため、吸湿などの影響で成形品の寸法が不安定になることがあります。PA6は優れた弾性と高い耐衝撃性を備えていますが、吸水性が高くなります。PA66は高強度で耐摩耗性に優れています。
ポリカーボネート（PC）
PCは非晶質ポリマーで、優れた衝撃強度と耐クリープ性を備え、耐寒性、耐熱性にも優れています。機械的・電気絶縁性に優れ、透明性も良好です。成形品の収縮率が比較的小さいため、寸法精度が高く、PAに次いで生産量が多いエンジニアリングプラスチックです。PCの衝撃強度はPMMAの2～3倍、クリープはPMMAの約10%です。PCは-100℃～300℃の範囲で長期使用でき、熱分解温度は310℃を超え、可燃性は自己消火性です。室温では希酸に耐性があり、ホルムアルデヒドを除き、アルコール、油、塩に対して比較的安定しています。
ポリオキシメチレン（POM）
優れた物理的・機械的特性を有する高結晶性ポリマーです。耐摩耗性、耐水性、耐腐食性を有し、寸法安定性も良好です。適度な溶融流動性、狭い材料融点範囲、高熱感受性、分解性を有します。ガラス繊維強化により成形収縮率を低減できます。大気中に長時間さらされると老化が促進されます。長期使用温度は-40℃～100℃です。高剛性、高硬度、高弾性率を有し、優れた耐衝撃性を備えています。比強度、比剛性は金属材料に近く、摩擦係数、摩耗量が低く、自己潤滑性に優れています。
Getzshapeがどのように役立つか
Getzshapeは、軽量プラスチック製自動車部品の製造において、お客様に欠かせない製造パートナーです。認定ネットワークと先進設備を活用することで、Getzshapeはプラスチック製自動車部品に必要な複雑なCNC加工や射出成形に対応し、インストルメントパネルシステム、ヘッドランプレンズ、バンパー、ボディパネルなど、次世代の自動車性能と効率性を実現するために必要な軽量化を実現します。
