プラスチック素材:PP(ポリプロピレン)
基本紹介
正式名称はポリプロピレン(Polypropylene、略称PP)です。化学式は(C3H6)nです。密度は低く(約0.89~0.91g/cm3)、最も軽量なプラスチック素材の一つです。本来の色は白色半透明で、他のプラスチックと比べてコストが低く、リサイクル可能な素材です。アメリカのプラスチック業界団体によるリサイクル分類コードは5です。PE(ポリエチレン)と多くの性質が似ていますが、PPは紫外線や熱によって酸化・分解しやすく、耐薬品性が低下することがあります。
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PPには3種類あり、ホモポリプロピレン(PP-H)、ランダムコポリプロピレン(PP-R)、インパクトコポリプロピレン(PP-B)に分けられます。以下に説明します:
- ホモポリプロピレン(PP-H):プロピレン単体のみで重合され、「ホモポリマーPP」とも呼ばれます。最も古くから存在し、日常生活で広く使われています。分子鎖にエチレン単体が含まれていないため、高い結晶度を持ちますが、そのため素材はやや脆く、割れやすい、耐衝撃性が低い特徴があります。
メリット:高剛性、他の2種より強度が高く、耐熱性も良好。
デメリット:耐衝撃性が低い(脆い)、靭性が低い、寸法安定性が劣る、劣化しやすい。
用途:押出成形、ブロー成形、フィラメント、射出成形、ブローフィルム。梱包バンド、ボトル・ブラシ・ロープ・編み袋、玩具、ファイル、家電用品、家庭用品、電子レンジ対応容器、収納ボックス、包装フィルムなどに使用されます。
識別方法:燃やした時、引っ張ると扁平な糸になります。伸びにくいです。 - ランダムコポリプロピレン(PP-R):「ランダムコポリマーPP」とも呼ばれ、最も性能が高いタイプです。プロピレン単体に少量(1-4%)のエチレンを加え、加熱・加圧・触媒作用で共重合させたものです。エチレン単体がプロピレン長鎖の中にランダムに分布することで、結晶度・融点が低下し、靭性が向上します。これにより耐衝撃性、耐酸化性、長期耐熱性が向上します。エチレンの分布がよりランダムであるほど、性能がさらに改善されます。
メリット:総合性能が良い。エチレンの添加により靭性が増し、高強度・高剛性、耐熱性、寸法安定性、低温でも高い靭性(曲げやすい)、高透明性、美しい外観。
用途:押出成形、ブロー成形、フィルム、射出成形。パイプ、シュリンクフィルム、点滴ボトル、高透明容器、家庭用透明品、使い捨て注射器、包装フィルムなどに使用されます。
識別方法:燃やしても黒くならず、靭性が高いため長い丸い糸が引き出せます。 - インパクトコポリプロピレン(PP-B):エチレン含有量がランダムコポリマーPPより高く、通常7~15%です。PP-B中ではエチレン単体がブロック状に存在し、PP-Hの結晶度が低下しないため、エチレンを加えてもPP-Hの融点や耐熱性、耐酸化性は改善されません。
メリット:常温・低温での耐衝撃性が良く、ある程度の剛性があります。PP-Rより透明度や光沢度は低いです。
用途:押出成形、射出成形。バンパー、薄肉製品、ベビーカー、スポーツ用品、スーツケース、ペイント缶、バッテリーボックスなど。
識別方法:燃やしても黒くならず、長い丸い糸が引き出せます。 - これら3種の共通点:非吸湿性(水分は表面に付着するだけで吸収しない)、化学溶剤や酸・アルカリに強いが、高温下での酸化耐性は劣ります。
素材特性
1. 優れた耐曲げ疲労性、「百折プラスチック」とも呼ばれる。
2. 優れた耐熱性
3. 高い化学安定性、多くの有機溶剤や酸・アルカリに耐性
4. 優れた電気絶縁性
5. 表面印刷処理が可能、ロゴや文字の追加ができる
6. 密度が低い(約0.91g/cm3)ため、プラスチック素材の中で最も軽量です。浮力テストで他のプラスチックと判別でき、より正確に区別するには燃焼テスト法を用いることができます。
7. 成形品の表面は滑らかで光沢がある
8. 電子レンジ対応食品容器として利用可能。他のプラスチックは有害物質が発生しやすいため、推奨されません。
性能制限・欠点
1. 紫外線に弱く、長時間照射で機械的性能が低下し、劣化・変色・ひび割れ・表面の粉化が発生します。
2. 銅と接触すると劣化しやすい
3. 成形品の収縮率が大きく、一般的に1.8%~2.5%です。
生産方法
- 適用成形方法:押出成形、射出成形、ブロー成形など
- 酸化亜鉛、ジチオプロピオン酸ジラウリル、カーボンブラックなどの添加剤で紫外線に対する耐性を高めることができます。
- 生産前には基本的に乾燥処理は不要ですが、必要な場合も短時間で十分です。
応用範囲
自動車部品、産業用繊維、食品容器、食器類(無毒で電子レンジ加熱可)、コップ/バケツ、ゴミ箱、アルコールボトル、ペイント缶、注射器、生理食塩水ボトル、電気製品の外装、ロープ・テープ類、イギリス・オーストラリア・カナダのプラスチック紙幣にもPPが使われています。