3Dプリンタ材料の基礎知識プラスチックの基礎知識
プラスチックの特長
プラスチックとは、英語で「可塑（plastic）」という意味があり、熱を加えると変形する性質を持っています。
そのため、成形加工がしやすく、透明性があり着色も自由にできます。
また、電気的絶縁性や断熱性もあり、大量生産もできるので、プラスチックの製品はさまざまな分野で利用されています。
プラスチックは石油から作られる
プラスチックは、石油から作り出されます。油田から採れた原油を石油精製工場で分留し、ガソリンやナフサ、灯油、軽油、重油などの成分に分離させます。
分離された成分のうち、「ナフサ」がプラスチックの原料になります。
そしてナフサに熱を加えることでエチレン、プロピレン、ベンゼンといったプラスチックの原料になる「モノマー」が作られます。
モノマーはその後ポリマーという「高分子化合物」に変化し、ペレット材料として製品加工に使用されます。
プラスチックの分類
プラスチックは、大きく「熱可塑性プラスチック」と「熱硬化性プラスチック」という2つの種類に分けられます。
熱可塑性プラスチックは、熱を加えると溶けて柔らかくなり、型に入れて冷やすと固まって製品になります。また、一度合成したプラスチックは、再利用できます。
逆に熱硬化性プラスチックは、熱を加えても柔らかくならず硬くなります。そして一度硬化すると、基本的には熱を加えても再び柔らかくならない性質を持っています。
熱可塑性プラスチック
- 熱を加えると溶けて柔らかくなる
- 冷やすと固まる
- 再利用できる
熱硬化性プラスチック
- 熱を加えると硬くなる
- 一度硬化すると熱を加えても硬いままである
プラスチックの種類
プラスチックは、「汎用プラスチック」と「エンジニアリングプラスチック」にも分けられます。
汎用プラスチックは、高性能ではなく価格も比較的安いのが特長です。耐熱温度は100℃程度で溶解するものが多いため機構部品の素材として用いると精度が保てない場合もあります。
ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、塩化ビニル樹脂（PVC）、ポリスチレン（PS）が代表的な汎用プラスチックになります。
エンジニアリングプラスチック（エンプラ）とは、汎用プラスチックと比べて耐熱温度や機械的強度を高めたプラスチックです。
一般的に、耐熱温度が100℃以上あり、強度が50MPa以上、曲げ弾性率が2. 4GPa以上あるプラスチックを「汎用エンジニアリングプラスチック（汎用エンプラ）」と呼んでいます。
さらに、150℃以上の高温でも使用できるものは、「スーパーエンジニアリングプラスチック（スーパーエンプラ）」と呼ばれています。代表的なエンプラは、ポリカーボネート（PC）、ポリアミド（PA）になります。
| 大分類 | 中分類 | 材料例 |
|---|---|---|
| 汎用プラスチック |
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| エンジニアリング プラスチック （エンプラ） |
汎用エンジニアリング プラスチック （汎用エンプラ） |
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| スーパーエンジニアリング プラスチック （スーパーエンプラ） |
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プラスチック別「耐熱性」と「引張り強度」の比較
引張り強度
試験片をはさみ荷重を加えることで、応力とひずみとの関係を測定して引張り強さを求めます。
試験は専用の引張り試験機を使っておこないます。
連続耐熱温度
一定の温度の中に40,000時間放置し、その性質が初期の50%劣化した温度を「連続耐熱温度」といいます。
