熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックの違い

プラスチックは、加熱したときの表面特性によって熱硬化性プラスチックと熱可塑性プラスチックに分類される。一般に、プラスチックは室温では固体またはエラストマーである。これを加工して成形するには、通常、加熱して粘性のある流動性のある状態にし、目的の形状に加工する必要がある。この工程によって、2種類のプラスチックには一定の違いが生まれる。今日は、熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックの違いについて詳しく説明しよう。

熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックの基礎

熱可塑性プラスチック

熱可塑性プラスチックは、一定の温度で成形し、冷却すると固化し、このプロセスを何度も繰り返すことができるプラスチックの一種である。

広く使用されており、主に熱可塑性樹脂に様々な添加剤を混ぜたものから構成されている。これらのプラスチックは、ある一定の温度で軟化または溶融して任意の形状にすることができ、冷却するとその形状を保持する。この状態は繰り返し達成することができ、このプロセスには物理的な変化しか伴わない。

熱可塑性プラスチックの例としては、ナイロン（Nylon）、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、ポリ塩化ビニル（PVC）、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン（ABS）、ポリスチレン（PS）、ポリオキシメチレン（POM）、ポリカーボネート（PC）、ポリウレタン（PU）、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン、PTFE）などがある。

熱硬化性プラスチック

熱硬化性プラスチックは、最初に加熱すると軟化して流動する。ある温度まで加熱すると、架橋という化学反応を起こし、不可逆的に硬化する。一度固まると、再加熱しても軟化することはない。この特性は、成形工程で利用される。最初の加熱の際、プラスチックは流動し、圧力下で金型キャビティを満たし、その後、一定の形状とサイズに固まる。

熱硬化性プラスチックは、加熱、加圧、硬化剤の導入などの化学反応によって硬化し、化学構造が変化して硬くなり、溶剤に溶けなくなる。

熱硬化性プラスチックの例としては、フェノール系、尿素系、メラミンホルムアルデヒド系、エポキシ系、不飽和ポリエステル系、シリコーン系などがある。

一般的な用途は以下の通り：

• フェノール・プラスチック（鍋の取っ手に使われる）
• メラミンホルムアルデヒド（プラスチックラミネートに使用）
• エポキシ樹脂（接着剤に使われる）
• 不飽和ポリエステル（船体に使用）
• ビニルエステル（自動車ボディに使用）
• ポリウレタン（靴底や発泡体に使用される）

熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックの違い

1.分子構造

熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックの最も顕著な違いは、熱可塑性プラスチックは硬化後に再加熱して軟化させることができる点である。一方、熱硬化性プラスチックは、一度成形すると再加熱して軟化させることができず、高温で分解してしまう。

• 熱可塑性プラスチック： 分子構造は直鎖状で、一般的に反応性基を持たない。加熱しても架橋を起こさず、分子鎖が自由にスライドするため、加熱すると溶融し、溶媒によっては溶解する。
• 熱硬化性プラスチック： 成形前は熱可塑性プラスチックに似た鎖状構造をしている。成形時には、熱または化学重合を経て架橋構造を形成する。この反応が完了すると、ポリマー分子は三次元ネットワークを形成し、分子鎖が滑るのを防ぐため、溶けない不溶性の固体になる。

2.融点

熱硬化性プラスチックは融点が分解温度より高い。硬化後の再加熱で溶融前に分解するため、リサイクルできない。一方、熱可塑性プラスチックは融点が低く、融点と熱分解温度の間に射出成形、ブロー成形、押出成形、フィルムブローなどさまざまな加工が可能な範囲がある。何度も再溶解が可能で、通常、性能が低下するまでに最大7回のリサイクルが可能である。

3.耐食性

どちらのタイプのポリマーも錆や腐食に強く、屋外での用途や腐食性媒体との接触に適している。しかし、熱可塑性プラスチックは熱硬化性プラスチックよりも化学腐食に強い。

4.耐久性

自動車や電化製品用のエンジニアリング・プラスチックの製造では、耐熱性と耐久性が非常に重要である。一般的に、熱硬化性材料の方が耐久性に優れている。これらのポリマーは通常軽量で、強度、靭性、耐衝撃性に優れています。さらに、ガラス繊維や炭素繊維のような材料で強化することもできる。このように、熱硬化性プラスチックの構造上の利点と寸法安定性は、耐久性により適しています。

5.加工技術

• 熱硬化性プラスチック： 樹脂トランスファー成形（RTM）や反応射出成形（RIM）などの方法で液状に加工される。硬化プロセスには、抑制剤、硬化剤、可塑剤、充填剤などが含まれる。補強材の選択は、望ましい結果によって決まる。
• 熱可塑性プラスチック： 射出成形、押出成形、真空成形、熱成形など、さまざまな方法で加工できる。熱可塑性プラスチックは断熱性に優れているため、他のプラスチックに比べて冷却時間が長い。

熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックの識別

最後に、これらの一般的なプラスチックの種類を以下の表で確認してみよう：

プラスチック燃焼特性表

その他のプラスチック燃焼特性の表