プラスチック｜人工的に合成された高分子材料

プラスチック

プラスチック(樹脂)は石油や天然ガスなどの化石燃料を主原料とし、化学的なプロセスを経て人工的に合成された高分子材料の総称である。英語の「plastic」は元来「可塑性の（形を作りやすい）」という意味を持ち、熱や圧力を加えることで任意の形状に容易に成形できる特性を持つ。特性には、引張強さ、硬さ、耐衝撃性、耐摩耗性、耐食性、耐薬品性、絶縁特性、熱伝導特性などがあげられ、適材適所で我々の日常でも使われている。なお、エンジニアリングプラスチックは機械的性質に優れ、金属材料と比較される材料として使われる。

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プラスチック

高分子材料としての特性と分類

プラスチックは、加熱した際の振る舞いによって大きく二つの種類に分類される。一つは熱可塑性樹脂であり、加熱すると軟化して流動性を持ち、冷却すると硬化する性質を持つ。これは何度でも形を作り直すことができるため、成形加工が容易でありリサイクル性も高い。代表例としてポリエチレンやポリプロピレンがあり、大量生産される製品の大部分を占める。もう一つは熱硬化性樹脂であり、加熱すると化学反応を起こし、一度硬化すると再び加熱しても軟化しない性質を持つ。耐熱性や寸法安定性に優れており、電子部品の封止材などに利用される。これらの素材は用途に合わせて選択され、樹脂としての特性を活かした材料設計が行われる。

メリット

金属よりも軽量で簡単に成形できる
熱が伝わりにくい
電気が伝わりにくい
耐食性
耐薬品性
着色が容易

耐熱性が低い表面硬さが小さいプラスチックの製造

プラスチックは、原材料を加熱して流動性をもち、加圧成形して作られる。成形した後、再び加熱したときの性質の違いにより、熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックに大別される。

熱可塑性プラスチック

熱可塑性プラスチック（thermo plastics）とは、加熱によって軟化するプラスチックである。成形した後に再加熱すると再度軟化するため、再利用が可能で、生産されている樹脂の約80%を占める。（PE、PP、PS、PVCで全体の70%以上の生産量）熱可塑性プラスチックの製造は、射出成形（粉末や粒状のプラスチック材料をホッパに入れ、ヒータで加熱した後にノズルから金型に噴出する）によって製品の成形が行われる。

ポリエチレン（PE）
ポリプロピレン（PP）
ポリスチレン（PS）
ポリ塩化ビニル（PVC）
アクリルブタジエンスチレン（ABS）
ポリメチルメタアクリレート（PMMA）

熱硬化性プラスチック

熱硬化性プラスチック（thermo-set plastics）とは、加熱によって硬化するプラスチックである。成形した後は再加熱しても軟化しないため、リサイクルできない。

フェノール樹脂（PF）
エポキシ樹脂（EP）
メラミン樹脂（MF）
ポリウレタン樹脂（PUR）
シリコーン樹脂（Si）
ポリイミド（PI）

プラスチックの成形

熱可塑性プラスチックの代表的な成形法は、射出成形である。この成形は、プラモデルや100円ショップで販売されている生活雑貨などのプラスチック製品の多くは、この方法でつくられている。

汎用プラスチック

汎用プラスチックとは、軽くて汎用性があり、安価なため幅広く用いられている。しかし強度に劣るため、注意が必要である。

ポリアミド（PA）
ポリアセタール（POM）
ポリカーボネート（PC）
ポリフェニルオキサイド（PPO）
ポリブチルテレフタレート（PBT）

エンジニアリングプラスチック

エンジニアリングプラスチックとは安価で汎用性の高い汎用プラスチックとは異なり、引張強さや硬さなどの機械的性質の製品である。5大汎用エンプラと、耐熱性の高いスーパエンプラとがある。

ポリフェニレンサルファイド（PPS）
ポリエチレンテレフタレート（PET）
ポリイミド（PI）
ポリアミドイミド（PAI）
ポリエーテルイミド（PEI）
ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）

環境問題への対応と循環型社会

プラスチックの大量消費は、マイクロプラスチックによる海洋汚染や、焼却処分に伴う温室効果ガス排出など、深刻な環境問題を引き起こしている。そのため、持続可能な循環型社会の構築に向けた取り組みが求められている。具体的な対策として、使用済み製品を回収して新たな製品の原料とするマテリアルリサイクルや、化学的に分解して原料に戻すケミカルリサイクルが推進されている。さらに、化石燃料に依存しない植物由来のバイオマスプラスチックや、自然界で分解される生分解性プラスチックの普及が進んでいる。環境負荷を低減するための技術革新が、次世代の工学における重要テーマとなっている。