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トップKTRニュース第77回「プラスチックの劣化(熱可塑性)」

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第77回目

第77回「>プラスチックの劣化(熱可塑性)」

 

今プラスチックの劣化(熱可塑性)について説明します。
プラスチックはわたしたちの日常にあふれています。
多くのプラスチックは金型で作られ、金型の中に溶けたプラステックを流しこんで作られます。
そのために安く作られます。
しかし、欠点とすれば金属やガラス、セラミックスなどに比べると、長く使うと劣化して割れたりすることがあります。

(1)<プラスチックの種類>

プラスチックの種類は大きくわけると2種類に分けられます。

A.熱可塑性プラスチック
  温度を上げると、チョコレートのようにだんだん軟らかくなり、液体になるものです。
通常プラスチックと言われているものです。
ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、PET,塩ビ、ポリカーボネイト、アクリル等です。
型に流しこんで、冷えると固まるものです。
   
B.熱硬化性プラスチック
  ビスケットのように温度をかけて成型すると硬くなるものです。
熱可塑性プラスチックより成型に時間がかかります。
型に入れて温度をかけて、中で反応して形になります。
種類とすればフェノール、ユリア等があります。
熱可塑性プラスチックより耐熱性があり、硬さもかたいです。
欠点とすれば、成型に時間がかかり費用が高くなります。

 

(2)<プラスチック(熱可塑性)の劣化>

プラスチック(熱可塑性)の劣化はほぼ必然的に起きると言えます。
地球上にあれば、温度変化、水、オゾン、太陽光、バクテリア、化学物質、力などが加わるため、時間の経過とともに化学結合が切れてプラスチックの劣化がすすみます。
重合したプラスチックの主鎖(しゅさ)が切れてしまったり、副鎖が切れてしまったりします。
主鎖(しゅさ)が切れますと分子量が小さくなります。
分子量が小さくなると、高分子どうしのからまりが弱くなり、プラスチックの劣化がすすみます。強度が落ちます。
そのために、プラスチックが破壊することがあります。

 

(3)<ガラス転移点(Gs)>

プラスチック(熱可塑性)の温度を上げて行きますと急に柔らかくなる温度があります。さらに温度を上げて行きますと液体状になります。逆に、液体状のプラスチックの温度を下げて行きますと、液体状が軟らかい個体 になり、もっと下げて行くと硬い個体になります。
この硬い個体になる温度をガラス転移点といいます。ガラスのようにもろくなる温度です。
この温度は重要で、プラスチックの種類によって違います。
プラスチックの使われる室温は10℃から30℃が多いですが、 このガラス転移点より上か下かで大きくプラスチックの状態がかわります。
ガラス転移点(温度を下げるとガラスのようにもろくなる温度)が室温より高い方が多いです。

 

(4)<プラスチックのガラス転移点(温度:Tg)>

代表的的なプラスチックのガラス転移点(温度℃)

(溶ける温度)
ガラス転移点 融解温度
結晶性プラスチック Tg(℃) Tm(℃)
ポリエチレン(PE) -125 146
ポリプロピレン(PP) 0 148
ナイロン(PA) 50 228
ポリアセタール(POM) -50 200
ポリエチレンテレフタレート(PET) 69 280
非結晶性プラスチック
ポリ塩化ビニル(PVC) 80 310
ポリスチロール 90 295
ポリカーボネートPC) 145 260

 

(5)<プラスチックの劣化原因(化学的:加水分解)>

プラスチックには重合のときエステル結合でできているものがあります。
エステル結合は結合のとき水が取れて重合ができます。
それで、逆に水がプラスチックに作用して、結合が切れて重合度が下がるときがあります。
そのため、プラスチックの強度が落ちてしまいます。

加水分解を起こす恐れのあるプラスチック
ウレタン
ポリカーボネイト

 

(6)<まとめ>

プラスチックは軽くて、丈夫で、安いと言われて非常に便利な物です。
しかし、地球上にあるため色んな作用を受けて劣化します。
金属やセラミックに比べて劣化しやすいものです。
プラスチックを上手く使うためには、プラスチックの特性を理解して使わなければなりません。

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