ポリプロピレンとは

ポリプロピレン

 

「樹脂」といえば、元来は天然樹脂のことを指します。ウルシなどの樹木からとれる脂のことです。しかし有機化学が発達してからは天然樹脂に似た性質を持つ物質が化学合成されるようになりました。

 

そこで、天然樹脂と合成樹脂を区分けして、化学的に作られたものを「合成樹脂」と呼んで区別するようになりました。合成樹脂にも、ポリウレタン(PUR)・ポリエチレン (PE)・ポリプロピレン (PP)などとても多くの種類があります。

 

5大汎用プラスチックと呼ばれるPVC(ポリ塩化ビニル)・PE(ポリエチレン)・PS(ポリスチレン)・PP(ポリプロピレン)・ABSや、「5大エンプラ」と呼ばれるPA(ポリアミド)・PC(ポリカーボネート)・ポリエステル(PBT,PET)・POM(ポリアセタール)・変性PPE(変性ポリフェニレンエーテル)など、一般に広く使われている合成樹脂ですが、上手に使いこなすためには、合成樹脂材料の性質と基礎知識をよく理解することが重要です。

 

合成樹脂材料は、金属材料などと比べて環境条件に対する安定性が低いため、使われ方の見極めが重要です。合成樹脂材料が原因の製品不具合は非常に多く発生していますが、その多くが使われ方の見極め不足と、合成樹脂材料の環境条件に対する不安定性に起因します。合成樹脂材料を使った製品において、製品の使われ方を見極めることの重要性を理解して下さい。

 

今回は、ポリプロピレンに焦点を絞ってその概要を解説します。

 

1.ポリプロピレンとは

ポリプロピレン(PP)は、プロピレンを重合させた樹脂で、汎用プラスチックの一つです。熱可塑性プラスチック(熱可塑性樹脂) の一つに分類され、汎用プラスチックの中では最も比重が小さく、0.9~0.91となっているのが大きな特徴です。耐熱温度は100~140℃です。

 

機械的強度にも優れた素材で、耐熱性が良好です。光沢にも優れた素材で、着色も可能です。生産量も多くポリエチレンに次ぐ生産がされ、軽量で安価という特徴を生かして広く使われています。60%近くは射出成形で使用され、20%前後がフィルム、残りが繊維等として使われます。

 

2.ポリプロピレンの種類・製法

ポリプロピレンは、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ランダムポリプロピレンの3種類に分類されます。これらのうち基本となるのがホモPPです。石油のクラッキング副生物として生産されるプロピレンを主原料として、まずホモPPが作られます。多段重合としてこのPPにエチレンを追加して重合するとブロックポリプロピレン、さらに触媒の追加で、ランダムポリプロピレンが製造されます。

 

3.ポリプロピレンの物性

ポリプロピレンには種類や組成によってグレードがあります。他のポリマーとアロイ化したものやガラス繊維・炭素繊維で強化したものもあります。シンジオタクチックポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、アタクチックポリプロピレン、エラストマー、ポリマーアロイ、環状ポリオレフィンなどです。

 

4.ポリプロピレンの弱点

ポリプロピレンの弱点を以下に箇条書きで整理しました。

【可燃性】難燃性を求められる局面では使いづらい材料です。可燃性で、燃えやすいプラです。

 

【耐寒性】耐熱性は比較的強い反面、耐寒性については弱くなりますが、これを改質したグレードもあります。

 

【耐候性】ポリプロピレンの顕著な弱点として特に耐候性に難があり、日光で白化します。安定剤の添加によって屋外で使用することが可能なグレードのものもあります。

 

【成形収縮率】成形後の収縮現象が顕著な材料です。成形後の収縮を計算して生産する訳ですが、結晶性ポリマーであるので致し方ありません。量産での寸法精度を毎回同じにできることは工業製品にとって必須条件の一つですが、1....

ポリプロピレン

 

「樹脂」といえば、元来は天然樹脂のことを指します。ウルシなどの樹木からとれる脂のことです。しかし有機化学が発達してからは天然樹脂に似た性質を持つ物質が化学合成されるようになりました。

 

そこで、天然樹脂と合成樹脂を区分けして、化学的に作られたものを「合成樹脂」と呼んで区別するようになりました。合成樹脂にも、ポリウレタン(PUR)・ポリエチレン (PE)・ポリプロピレン (PP)などとても多くの種類があります。

 

5大汎用プラスチックと呼ばれるPVC(ポリ塩化ビニル)・PE(ポリエチレン)・PS(ポリスチレン)・PP(ポリプロピレン)・ABSや、「5大エンプラ」と呼ばれるPA(ポリアミド)・PC(ポリカーボネート)・ポリエステル(PBT,PET)・POM(ポリアセタール)・変性PPE(変性ポリフェニレンエーテル)など、一般に広く使われている合成樹脂ですが、上手に使いこなすためには、合成樹脂材料の性質と基礎知識をよく理解することが重要です。

 

合成樹脂材料は、金属材料などと比べて環境条件に対する安定性が低いため、使われ方の見極めが重要です。合成樹脂材料が原因の製品不具合は非常に多く発生していますが、その多くが使われ方の見極め不足と、合成樹脂材料の環境条件に対する不安定性に起因します。合成樹脂材料を使った製品において、製品の使われ方を見極めることの重要性を理解して下さい。

 

今回は、ポリプロピレンに焦点を絞ってその概要を解説します。

 

1.ポリプロピレンとは

ポリプロピレン(PP)は、プロピレンを重合させた樹脂で、汎用プラスチックの一つです。熱可塑性プラスチック(熱可塑性樹脂) の一つに分類され、汎用プラスチックの中では最も比重が小さく、0.9~0.91となっているのが大きな特徴です。耐熱温度は100~140℃です。

 

機械的強度にも優れた素材で、耐熱性が良好です。光沢にも優れた素材で、着色も可能です。生産量も多くポリエチレンに次ぐ生産がされ、軽量で安価という特徴を生かして広く使われています。60%近くは射出成形で使用され、20%前後がフィルム、残りが繊維等として使われます。

 

2.ポリプロピレンの種類・製法

ポリプロピレンは、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ランダムポリプロピレンの3種類に分類されます。これらのうち基本となるのがホモPPです。石油のクラッキング副生物として生産されるプロピレンを主原料として、まずホモPPが作られます。多段重合としてこのPPにエチレンを追加して重合するとブロックポリプロピレン、さらに触媒の追加で、ランダムポリプロピレンが製造されます。

 

3.ポリプロピレンの物性

ポリプロピレンには種類や組成によってグレードがあります。他のポリマーとアロイ化したものやガラス繊維・炭素繊維で強化したものもあります。シンジオタクチックポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、アタクチックポリプロピレン、エラストマー、ポリマーアロイ、環状ポリオレフィンなどです。

 

4.ポリプロピレンの弱点

ポリプロピレンの弱点を以下に箇条書きで整理しました。

【可燃性】難燃性を求められる局面では使いづらい材料です。可燃性で、燃えやすいプラです。

 

【耐寒性】耐熱性は比較的強い反面、耐寒性については弱くなりますが、これを改質したグレードもあります。

 

【耐候性】ポリプロピレンの顕著な弱点として特に耐候性に難があり、日光で白化します。安定剤の添加によって屋外で使用することが可能なグレードのものもあります。

 

【成形収縮率】成形後の収縮現象が顕著な材料です。成形後の収縮を計算して生産する訳ですが、結晶性ポリマーであるので致し方ありません。量産での寸法精度を毎回同じにできることは工業製品にとって必須条件の一つですが、1.5%前後の収縮率があるとされます。

 

【銅害】真鍮をはじめインサートとして銅合金とプラスチックを組み合わせる必要がある用途では注意を要します。銅と接触する場合、接触した状態で加熱されると含まれているブタジエンの影響で熱分解が促進されます。銅害防止剤を添加することでこの現象は緩和します。

 

5.ポリプロピレンの加工

【切削加工】ポリプロピレンは切削加工用の樹脂としても使用されています。用途は食品分野などです。切削業では、ポリプロピレンよりも、物性の近いポリエチレンや、超高分子量ポリエチレンの方が使用頻度は多いイメージです。高温下での使用時にはポリエチレンは耐熱性がないため、ポリプロピレンが活躍します。

 

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この記事の著者

嶋村 良太

商品企画・デザインとエンジニアリングの両方の視点を統合し、顧客満足度の高い商品開発を実現していきます。

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