熱可塑性樹脂とは?

熱可塑性樹脂 (熱可塑性樹脂と表記されることもあります) は、ポリマー樹脂から作られたプラスチックの一種で、加熱すると均質化された液体になり、冷却すると固くなります。しかし、凍結すると、熱可塑性樹脂はガラスのようになり、破砕しやすくなります。この素材の名前の由来となっているこれらの特性は、可逆的です。つまり、再加熱、成形、冷凍を繰り返すことができます。この品質により、熱可塑性樹脂はリサイクル可能になります。

熱可塑性樹脂には数十種類あり、それぞれの種類によって結晶組織と密度が異なります。現在一般的に製造されているタイプには、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリルなどがあります。最初の熱可塑性樹脂と考えられているセルロイドは、1800 年代半ばに登場し、約 100 年間業界に君臨しました。生産の最盛期には、象牙の代替品として使用されました。今日では、ギターのピックを作るために使用されています.

時々、熱可塑性プラスチックは熱硬化性プラスチックと混同されます。同じように聞こえるかもしれませんが、実際には非常に異なる特性を持っています。熱可塑性プラスチックは液体に溶け、冷却すると固体になりますが、熱硬化性プラスチックは熱にさらされると化学的に劣化します。しかし、皮肉なことに、熱硬化性プラスチックは、冷却すると、多くの熱可塑性プラスチックよりも耐久性が高くなる傾向があります。

熱可塑性樹脂もエラストマーとは異なりますが、一部は両方と見なされます。多くの熱可塑性プラスチックはある程度まで引き伸ばすことができますが、一般的に抵抗力があり、引き伸ばされた形状にとどまる傾向があります。エラストマーは、名前が示すように跳ね返ります。しかしながら、溶融物への可塑剤の添加は、より柔軟な熱可塑性樹脂にすることができます。実際、これは通常、プラスチック射出成形または押出成形に熱可塑性樹脂が使用されている場合に当てはまります。

可塑剤の具体的な作用は、材料のガラス転移温度 (Tg) を下げることです。これは、冷却すると脆くなり、加熱すると柔らかくなる点です。 Tg は熱可塑性樹脂の種類ごとに異なり、その結晶構造によって決まります。しかし、ポリスチレンなどの共重合体に熱可塑性物質を導入することによって、Tg を調整することもできます。可塑剤を使用するまでは、一部の成形熱可塑性部品は寒い気候で割れやすいものでした.

熱可塑性プラスチックは長い間存在してきましたが、今日の日常生活の大きな構成要素です。たとえば、アクリロニトリル ブタジエン スチレン (ABS) は、スポーツ用品、おもちゃ (LEGO® ブロック)、およびさまざまな自動車部品の製造に使用される熱可塑性樹脂の一種です。ポリカーボネートは、コンパクト ディスク (CD)、飲料ボトル、食品保存容器、眼鏡レンズなどの製造に使用されています。ポリエチレンはおそらく最も一般的に見られる熱可塑性樹脂であり、シャンプー ボトル、プラスチック製食料品バッグ、さらには防弾チョッキの製造に使用されています。

熱可塑性樹脂は生分解性ですか?

生分解性は、あらゆる物質の環境への優しさの重要な尺度です。簡単に言えば、生分解性とは、材料が微生物によって自然に分解されることを意味します。細菌や菌類は通常、有機物を食べて分解を助けます。生分解性材料が分解されると、それらの基本成分は残ります。

通常のプラスチックが生分解できない理由

従来のプラスチックは生分解性ではありません。それは、バクテリアがそれらを食べて元の成分に分解することができないからです.プラスチックは石油などの天然素材から作られていますが、分解できないのは重合プロセスです。

原油がプラスチックの製造に使用されると、その炭化水素は最終的にモノマーとして知られるより小さな分子に分離されます。プラスチック製造における 2 つの重要なモノマーは、エチレンとプロピレンです。これらは化学的に結合されて新しい構成になり、ポリマーと呼ばれる長い繰り返しの分子鎖ができます。その後、難燃剤などの添加剤と組み合わせて、各種プラスチックの最終的な形状を作成します。

では、プラスチックに炭素が含まれている場合、バクテリアがそれらを分解できないのはどれでしょうか?重合プロセスは、元の材料を自然界には存在しない分子化合物に変えます。細菌やその他の微生物は、これらの形態の炭素を消費できません。

熱可塑性と生分解性

通常のプラスチックと同様に、熱可塑性樹脂もポリマーから作られています。天然デンプンと可塑剤を組み合わせた熱可塑性デンプンもあります。これらの天然デンプンは、小麦やジャガイモなどの食品に由来する純粋なデンプンとも呼ばれます.冷水に溶けない長鎖炭水化物でできています。

熱可塑性デンプンを作成するプロセスは、可塑剤とデンプンの混合物を摂氏 70 ～ 90 度に加熱することから始まります。この範囲は、通常のデンプンのゼラチン化温度より高く、デンプン自体に存在する水素結合を弱めます。得られた混合物は、熱可塑性デンプンに変わります。

熱可塑性デンプンのような生分解性プラスチックは、生分解性の問題を解決する可能性があります。デンプン自体は生分解性であり、再生可能な資源です。参照する情報源に応じて、TPS が分解されるまでに 30 ～ 90 日かかります。対照的に、平均的なペットボトルは分解するのに約 450 年かかります。

熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックの主な違いは何ですか?

一見、熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックは似ているように見えるかもしれません。どちらもポリマー製です。ただし、耳にさらされたときの反応は異なります。熱硬化性プラスチックは溶けません。実際、硬化後もその形状と固さを保持します。

では、熱硬化性プラスチックが実際には溶けないのなら、なぜまだ使用されているのでしょうか?溶けないことは、状況によっては有利になります。そのユニークな特性には、さまざまな色と仕上げ、および適切な硬化後の強度の追加が含まれます。また、腐食に強く、高い絶縁耐力を示し、製造コストも安価です。そのため、熱硬化性プラスチックは、自動車部品、電化製品、電気部品など、多くの用途で使用されています。

熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂はどのようにリサイクルできますか?

熱可塑性樹脂がリサイクル可能であることを知って驚くかもしれません。その理由の一部は、耐熱性です。熱可塑性樹脂のポリマーは強力ですが、それらの間の化学結合は弱いです。これは、構造組成を破壊することなく、何度も加熱および冷却できることを意味します。これにより、それらを繰り返し再利用することが容易になります。

世界中で生産されるプラスチックの約 75% が熱可塑性樹脂です。これには、食品や飲料の容器に使用される使い捨てプラスチックが含まれます。 PET とも呼ばれるポリエチレン テレフタレートは、通常、水筒に使用されています。

熱可塑性樹脂のリサイクル

リサイクル可能なプラスチックが最終目的地に到着すると、それらは溶解され、射出成形によって再利用されます。しかし、熱可塑性樹脂やその他のプラスチック材料をリサイクルしようとする際の主な問題は、それらがすべて組成がわずかに異なることです。そのため、リサイクルを計画している場合は、これらの異なる種類のプラスチックを分別する必要があります.

リサイクルのためにプラスチックを収集するときは、いくつかのことに留意する必要があります。飲料、パーソナルケア製品、洗剤、食品容器のボトルはリサイクルできます。プラスチック容器自体にエンボス加工された番号を探すこともできます。小さな「1」は、リサイクルされた PET でできていることを意味します。高密度ポリエチレンは「2」のマークがついており、リサイクル性にも優れています。それ以外については、地元のリサイクル施設または自治体のゴミ収集機関に確認してください。

熱硬化性プラスチックとリサイクル

熱硬化性プラスチック製品は耐久性が求められるため、簡単にはリサイクルできません。科学者たちは、これらのアイテムをより簡単に分解しながら強度を維持するのに役立つ化学リンカーを含む、それらをリサイクルする新しい方法を検討しています.これはエキサイティングな開発ですが、しばらくの間、広範な実装は行われない可能性があります。そうすれば、埋め立て地に廃棄されるプラスチック材料が増えるのを防ぐことができるかもしれません.