プラスチックとは？　環境保全意識が高まる現代において、改めて考える樹脂製品の知識

私たちの生活の中に溶け込んでいるプラスチック。

意識して回りを見ると、様々なところでプラスチックが使われています。
また、近年では鉄の代替え品として、十分な強度性質を持つプラスチック素材を採用するなど、時代の変化とともにプラスチックでできる事の幅が広がっています。

そもそもプラスチックとは何？

プラスチックは石油から生まれた合成樹脂の事。
ギリシア語の「plastos」(形成される)に由来されています。

プラスチックを樹脂とも呼ぶが、何が違うのでしょうか？
基本的には「樹脂」は材料の事を指し、「プラスチック」は成形品の事を指します。

 

「なぜ石油からできているのに樹脂なのか？」 樹脂の語源は、木の樹液(木ヤニ)です。
松ヤニや漆などが「天然樹脂」です。

工業的に樹脂を使用するためには、量が必要になりますので、人工的に石油から作りだしたのが、「合成樹脂」(プラスチック)であり、総称して樹脂と呼ばれています。

自動車業界で特に重宝するプラスチックの長所とは

軽い

金属、ガラス、陶器に比べて軽い。

加工性に優れ、大量生産が可能

複雑な形でも効率的に大量生産ができる為、コストダウンが図れる。

衛生的でガス遮断性が高い

酸素や水分を通しにくいので、微生物の汚染などから食品を守る

錆や腐食に強い

酸やアルカリ、油に強いものが多い

電気的性質に優れている

絶縁性、寸法安定性が抜群である為、電気製品や電気部品に適している

 

自動車の業界では燃費性能を上げる為の軽量化や量産数量が多い事から、多くのプラスチックパーツを使用しております。

他にも、食料・飲料業界や医療業界でも衛生面、量産性、軽量などの観点から容器などとしてプラスチックを採用する場合が多いです。宇宙ロケットなどにも、特殊な樹脂を使用したパーツを使用するなど、汎用性の高い素材と言えます。

 

 

環境汚染の要因でもあるプラスチックの短所とは

熱に弱い

基本的には熱によって形が変わる。もしくは燃える。（耐熱性の高いプラスチックもある。）

紫外線に弱い

屋外では劣化しやすい

傷がつきやすい

表面が柔らかい為、傷がつきやすい。

自然に還らない

腐食しない為、廃棄する際に自然に還らない

 

近年では、環境汚染の一因としてプラスチックごみが問題に上げられます。プラスチック業界でも植物由来のバイオプラスチックや、リサイクルのしやすい商品開発など、様々な技術的努力が日々続けられています。

多くの長所を持つ一方、なんでもプラスチックを使うと上記のような環境汚染の問題も起こります。
長所と短所を見極めてプラスチック商品開発を行う事が、今後重要ともいえるでしょう。

 

 

プラスチックの種類

一概にプラスチックと言っても、実は様々な種類の樹脂材料が存在します。フィルムやボトル、眼鏡フレームやプラモデルなど用途に適した性質の樹脂材料が存在し、現在100種類近くの樹脂が開発されています。

樹脂それぞれに特性がありますが、今回は樹脂を大きく分類してご紹介します。 まずは、「熱硬化性樹脂」と「熱可塑性樹脂」に分ける事ができます。

 

熱硬化性樹脂

熱で溶かし、さらに加熱することで固まる性質を持ちます。成形後に熱を加えても変形しません。
例えると、お菓子のクッキーのようなもので、生地を型に入れて焼いてしまえば、再加熱しても溶けません。

代表的な製品

鍋の取っ手、車の灰皿、バッテリー、ブレーカーなど。
樹脂としては、PF、MFなどが代表的です。

 

 

熱可塑性樹脂

熱で溶かし、冷やして固まる性質を持つ。成形後に一定の温度の加熱で溶けます。
例えると、お菓子のチョコレート。溶かして型に入れて冷やして固める。再加熱すれば、また溶けます。

代表的な製品

ポリ袋、弁当箱、卵パック、ペットボトル、ヘルメット、車のバンパーなど。
樹脂としては、PE、PP、PET、ABS、PC、PEEKなどが代表的です。

 

 

実は、世の中の製品の9割が「熱可塑性樹脂」を使用した成形品です。また「熱硬化性樹脂」を3つに分けることができ、「汎用性樹脂」「エンプラ」「スーパーエンプラ」に分かれます。

※エンプラとは、エンジニアプラスチックの略 上記の3つは基本的に熱変形温度で分類されます。

熱硬化性樹脂の種別	熱変形温度
汎用性樹脂	100度未満
エンプラ	100度以上
スーパーエンプラ	150度以上

 

汎用性樹脂

1930年から50年代にかけて開発された樹脂。比較的安価な素材が多く、量産に適しています。
雑貨等の日用品や建材、電子機器の筐体、フィルムや緩衝材など、今でも多くの製品に使われています。（PE、PP、PET、ABS、PVCなど）

しかし、汎用性樹脂は「壊れやすく、熱に弱い」という欠点があり、それを改良して作り出されたのが、エンジニアプラスチックという種類の樹脂です。

 

エンプラ

前述の通り、汎用性樹脂の欠点を克服し、強度があり、耐熱性のある樹脂素材。
金属と汎用性樹脂の間ぐらいの性質を持っている。ただし、汎用性樹脂に比べ素材費が高く、リサイクル性が低い欠点もあります。（POM、PA、PCなど）

 

スーパーエンプラ

エンプラの性能を更に上げた樹脂素材。
金属に近い強度を持ち、金属の代替えとしても使われている。ロケットのパーツなどにも採用されているほどの優秀な素材。

しかし、高性能な分、素材費が高く、成形も特殊な設備が必要な事もあるので、一般製品ではあまり使われていません。（PEEK、PPSなど）

 

まとめ

プラスチックには様々な可能性があり、使い方次第では、非常に便利な素材です。
特に、軽量化や量産化などの観点から、工法転換を行い、プラスチック製品に変える事が多いです。

環境問題等でプラスチックごみの課題がありますが、自然に還る植物由来のバイオプラスチックの開発やリサイクル素材の樹脂の開発などが行われ、日々進歩を続ける素材です。
今後もプラスチックは我々の生活に欠かせないものになります。

 

しかし、プラスチック製品開発の中で困るのは、どのような成形方法で、どのような樹脂を選ぶべきか？
樹脂素材だけでも100種類近く、成形方法も射出成形、ブロー成形、真空成形、切削、3Dプリンタなど工法も沢山ございます。やはりプラスチック製品を開発するのであれば、プロと相談をして様々な方法を検討したうえで、製品開発を進めるべきです。

当社、関東製作所では、プラスチック製品開発のベストパートナーとして、お客様の生産技術代行を行っております。
まずは簡単なご相談からでもお問合せ頂ければ、プロの視点から製品開発のサポートが可能です。

 

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