プラスチックはとても幅広く使用されている工業材料です。容器や食器だけでなく玩具や家電製品の筐体に加え、自動車や家屋の内装など、あらゆる場面でプラスチック製品を見つけることができます。
プラスチックには様々な種類や加工方法があり、用途や形状によって使い分けられています。今回はプラスチックの種類や加工方法について紹介します。
目次
プラスチック（合成樹脂）とは？
プラスチックとは、石油から人工的につくられた高分子のうち、任意の形に成形できるもののことです。合成樹脂ともよばれます。
「樹脂」はもともと、樹木から分泌された樹液が固まった物質（天然樹脂）を指す用語です。天然樹脂は古くから塗料や接着剤などに使われてきましたが、採取量が限られていました。そこで、天然樹脂と同じような性質を持つ物質を石油から人工的につくるようになりました。これがプラスチック（合成樹脂）です。
プラスチックの種類と用途
プラスチックには熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂があります。熱可塑性樹脂は加熱するとやわらかくなる樹脂で、熱を加えれば何度でも成形できます。熱硬化性樹脂は最初の段階では加熱するとやわらかくなりますが、さらに加熱すると硬くなります。そのため、熱硬化性樹脂は一度しか成形できません。
プラスチックには多くの種類があります。以下に、各プラスチックの種類と特徴、用途をまとめます。
| 種類 | 名称 | 特徴 | 用途例 |
|---|---|---|---|
| 熱可塑性樹脂 | ポリエチレン（PE） | 軽量 分子量に応じて性質が異なる |
包装資材、家庭用品 |
| ポリプロピレン（PP） | 最も比重が小さい | 日用品、容器 | |
| ポリスチレン（PS） | 熱や衝撃に弱い 着色しやすい |
プラモデル素材、日用品、自動車 | |
| ABS樹脂（ABS） | 強度が高い 剛性、耐衝撃性に優れる |
電気製品、自動車 | |
| ポリメチルメタクリル（PMMA） | 透明性が高い | 光学部品、自動車 | |
| ポリビニルアルコール（PVA） | 親水性が非常に高い | 接着剤、界面活性剤 | |
| ポリ塩化ビニル（PVC） | 硬質のものから軟質のものまでさまざま | 建材、農業用、日用品 | |
| ポリアセタール（POM） | 摩擦しづらい 繰り返し荷重に優れる |
機械部品、建設配管 | |
| 四フッ化エチレン樹脂（PTFE） | 水や油に対する耐性が非常に高い | 建築資材、家庭用品 | |
| 熱硬化性樹脂 | フェノール樹脂（PF） | 比較的安価 | 機械部品、自動車 |
| エポキシ樹脂（EP） | 接着性や強度に優れる | 電気製品、建築資材、染料 |
プラスチックの加工方法
プラスチックは、さまざまな方法で加工できます。ここでは、主な３種類の加工方法を紹介します。
- 成形加工
加熱して溶かした樹脂を金型などに注入し、冷却や圧縮により固める方法です。同じ金型を使いまわせるため、大量生産に向いています。射出成形、押し出し成形、ブロー成形、圧縮成形などがあります。 - 切削加工
固めた樹脂を機械などで削る方法です。特殊な加工が必要な場合や何度も試作が必要な場合などに用いられます。回転している樹脂に刃物を当てて削る旋盤加工や、刃物を回転させながら樹脂を削り取るフライス加工などがあります。 - 3Dプリンタ
3Dプリンタは、パソコンでつくった立体データをプリントする装置です。溶かした樹脂を吐出しながら積層したり、樹脂溶液をレーザーなどで硬化させたりすることで、立体データどおりに樹脂を成形します。中空構造などの複雑な構造をつくることも可能です。
プラスチック部品のメリット・デメリット
プラスチックには、金属などの他の材料と比べて以下のメリットがあります。
- 加工方法が多い
- 軽い
- 電気絶縁性に優れる
- 腐食しにくい
- 断熱性が高い
プラスチックには当然デメリットもあります。プラスチックを使う際には以下のデメリットも理解しておきましょう。
- 耐熱性が低い
- 機械的強度が低い
- 帯電しやすい
- 割れやすい
- 自然に分解されない
プラスチックの弱点を克服した「エンプラ」とは？
先ほども述べたように、プラスチックには「耐熱性が低い」「機械的強度が低い」といったデメリットがあります。このままでは過酷な環境下で使用できません。そこで、耐熱性や機械的強度を向上させた「エンジニアリングプラスチック（エンプラ）」が開発されました。
従来のプラスチックは100℃程度で溶けてしまいますが、エンプラは100℃を超えても溶けません。耐熱性が150℃を超える「スーパーエンプラ」もあります。
エンプラは、自動車部品や電子機器部品、ロボット部品、航空機部品といった工業用途に広く使用されています。最近では環境にやさしいエンプラの開発も進められており、エンプラ業界は今後ますます発展すると見込まれています。
まとめ
プラスチックは石油からできた高分子であり、多くの方法で加工できます。プラスチックを加工する際にはプラスチックのメリットやデメリットを踏まえた上で、目的に応じて適切な加工方法を選択しましょう。
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