【企業向け】耐熱性と耐火性の違いとは？安全性、信頼性を高める耐熱・耐火の機能性素材をご紹介
御社の製品や製造プロセスにおいて、「熱」や「火」への対策は万全でしょうか？ 環境が高温になるラインで...
事業を最適化する紙総合商社SHIFTON
現代の製造業や機器設計の現場において、「熱」は製品の品質を左右する最大の敵の一つです。
「せっかく設計した製品が熱で変形してしまった」「高温環境下で使用するラベルが剥がれて読み取れない」といった悩みを抱えていませんか？
もし適切な素材選定ができなければ、製品の故障や事故、さらには企業としての信頼失墜を招く恐れがあります。
一方で、過剰なスペックの素材を選んでしまえば、コストが跳ね上がり、市場競争力を失ってしまうでしょう。
この記事では、そんな「耐熱材質」にまつわる課題を抱えるビジネスパーソンに向けて、最適な素材を選び、課題を解決するためのヒントを凝縮して解説します。
無機系素材は、セラミックやガラスのように非常に高い融点を持ち、数千度という超高温でも耐えられるものが多いのが特徴です。
一方、有機系素材は、軽量で加工がしやすい反面、一般的には熱に弱い性質がありますが、近年では特殊な加工によって高い耐熱性を持つ「エンジニアリングプラスチック」などが開発されています。
素材の強さを判断する際には、いくつかの数値（指標）をチェックする必要があります。
耐熱材質は、目立たない場所で私たちの社会を支えています。
例えば、過酷な環境で使用される「耐熱ラベル」は、エンジン部品や基板の管理に欠かせません。
また、電化製品の内部にある「配線の被覆」や、建物の壁の中にある「断熱材」、さらには高温の部品を運ぶための「搬送部材」など、用途は多岐にわたります。
これらの現場では、「ただ熱に耐える」だけでなく、「薄いこと」「軽いこと」「特定の形状に曲げられること」といった、プラスアルファの付加価値が常に求められています。
素材選定の際に比較検討される、代表的な4つのカテゴリーについて見ていきましょう。
それぞれの長所と短所を理解することで、最適な選択肢が見えてきます。
セラミックは、陶磁器やガラスの仲間で、1,000度を超えるような極限の高温環境でも耐えることができます。
熱による変形がほとんどなく、電気を通さない絶縁性にも優れている場合もあるため、宇宙ロケットの断熱材やエンジンの基幹部品などに採用されています。
ただし、最大の弱点は「脆（もろ）い」ことです。
衝撃を与えると割れやすく、また加工には特殊な技術が必要でコストも高くなりがちです。
ステンレス鋼（耐熱鋼）やニッケル合金などの耐熱金属は、高温下でも高い機械的強度を保つことができます。
自動車の排気系部品や発電所のタービンなど、強い負荷がかかる場所で重宝されます。
しかし、金属は「重い」という課題があり、また錆び（酸化）を防ぐための表面処理が必要になるケースもあります。
いわゆるプラスチックの中でも、スーパーエンジニアリングプラスチックと呼ばれる素材は、200度〜300度程度の熱に耐えることができます。
軽量で、複雑な形状に射出成形できるため、家電製品やスマートフォンの内部部品として広く普及しています。
ただし、プラスチックである以上、燃焼時の有毒ガスの発生リスクや、一定以上の温度での軟化は避けられません。
「紙が熱に強いのか？」と驚かれるかもしれませんが、実は今、注目を集めているのがこの「耐熱紙」です。
シリコンコーティングを施したり、ガラス繊維やセラミック繊維などの素材を使うことで通常の紙では耐えられない高温環境でも形状や性能を保てたり、火にさらされても燃えにくい、または燃え広がらないような性質を持っています。
紙ならではの「薄さ」「柔軟性」「印刷のしやすさ」を備えており、従来の素材では不可能だった「隙間への配置」や「ロール状での大量供給」を可能にします。
| 素材 | 耐熱性 | 重さ | 加工性 | コスト |
|---|---|---|---|---|
| セラミック | ◎ (極高) | 中 | △ (割れ) | 高 |
| 耐熱金属 | ○ (高) | 重 | ○ (成形可) | 中〜高 |
| 耐熱樹脂 | △ (中) | 軽 | ◎ (複雑) | 低〜中 |
| 耐熱紙 | ○ (中〜高) | 極軽 | ◎ (薄い) | 中 |
実際にビジネスの現場で素材を選ぶ際、プロはどのような視点を持っているのでしょうか。
失敗しないための5つのチェックポイントを解説します。
まず確認すべきは、「最高何度まで上がるのか」と「その温度がどれくらい続くのか」です。
瞬間的に400度になるのか、それとも常に200度で維持されるのかによって、選べき素材は全く異なります。
多くの素材は「連続使用温度」が設定されていますので、実環境の温度推移をシミュレーションすることが第一歩です。
素材には、熱への強さ以外にも求められる特性があります。
「ある程度の荷重に耐えられる強さ（強度）」が必要なのか、あるいは「狭い場所に這わせるためのしなやかさ（柔軟性）」が必要なのか。
また、ハサミやカッターで切れるのか、それとも高価な金型が必要なのかという「加工コスト」も、量産時の大きなポイントになります。
例えば、耐熱ラベルとして使用する場合、高温下で文字が消えないこと（印刷適性）や、過酷な熱でも剥がれないこと（接着性）が重要です。
金属やセラミックは後から文字を入れるのが大変ですが、紙や一部の樹脂は、インクジェットやレーザー印字が容易であるというメリットがあります。
どんなに優れた素材でも、1平方メートルあたりの単価が高すぎたり、納期が半年もかかったりしてはビジネスになりません。
「安定して安価に手に入るか」という供給網（サプライチェーン）の視点は、企業の購買担当者にとって極めて重要な要素です。
昨今のSDGsの流れから、環境負荷の低い素材選定は必須条件となっています。
有害物質を含まないこと（RoHS指令、REACH規則への適合）はもちろん、使用後にリサイクル可能かどうか、あるいは廃棄時のCO2排出量が少ないかどうかも、企業のブランド価値を左右します。
ここで、従来の素材の弱点を補う解決策として「耐熱紙」を深掘りしてみましょう。
耐熱紙は、紙が本来持つ「軽さ」「薄さ」を維持したまま、産業用途に耐えうる熱特性を持たせた機能紙です。
最大の理由は、製品の小型化・薄型化です。
これまでの断熱材や耐熱パーツは、どうしても「厚み」や「重さ」が出てしまうものが大半でした。
しかし、耐熱紙であれば、紙の薄さで耐熱機能を発揮したり、特定の部品を保護したりすることが可能です。
紙という素材の概念を覆す「機能紙」の世界は、これまで金属や樹脂で諦めていた課題を、全く別の角度から解決する可能性を秘めています。
国際紙パルプ商事株式会社（KPP）が運営する「SHIFT ON」では、従来の紙の常識を覆す「機能紙」を多数取り扱っております。
今回ご紹介した耐熱紙は、以下のような課題を持つ企業様に最適です。
私たちの提供する耐熱紙は、高温下でも寸法が安定し、優れた印刷適性と柔軟性を兼ね備えています。
また、素材商社としてのグローバルなネットワークを活かし、小ロットから量産まで安定した供給をお約束します。
まずは、あなたの現場の「熱」の悩みをお聞かせください。
専門のコンサルタントが、最適な素材選定とソリューションをご提案いたします。
下記のリンクから、耐熱紙の詳細資料をダウンロードいただけます。
また、具体的な導入事例やサンプル請求についてのお問い合わせも随時受け付けております。
・経済産業省 「製造業を巡る現状と課題 今後の制作の方向性」
https://www.meti.go.jp/shingikai/sankoshin/seizo_sangyo/pdf/016_04_00.pdf
・特定非営利活動法人 機能紙研究会 「機能紙の拡がりとその先進技術」
https://www.jstage.jst.go.jp/article/sfj/71/6/71_382/_pdf/-char/en
・環境省 「REACH(リーチ)の概要」
https://www.env.go.jp/chemi/reach/reach_outline.pdf