PP（ポリプロピレン）とは？その３ - プラスチック・樹脂の成形材料DB PlaBase(プラベース)
2018.07.25
プラ博世
みなさん、こんにちは。プラスチックを愛してやまない研究員、プラ博世です。
プラべくん
プラべだよ！
プラ博世
そういえば、この間研究室に来なかったけど、プラべくんもしかしてサボっていたのかい？
プラべくん
博世といっしょにしないでよ！中学校に視察（遊び）に行ってきたんだよ！
プラ博世
そうだったんだ。ごめんごめん。で、中学校では何を学んできたの？
プラべくん
ペットボトルから繊維を作る実験さ。今の中学生は進んでいるね！ぼくもやりたかったな～
プラ博世
やりたかったな～って、ちゃんと学んできたんじゃないのかい？
プラべくん
博世、静かにしてください！そろそろ本題に入りますよ！えーっと、今回は引き続きポリプロピレン（PP）を使った製品の成型方法や加工方法などについて紹介するよ！（ドキドキ）
射出成形は大量生産に適している
射出成形という成形方法は、品質の高いものを量産できることから「プラスチック成形の王様」って言う人もいたりする。なぜって、身の回りにあるプラスチック製品のほとんどは、この方法が使われているからね。そして、射出成形はすごくシンプル。その形の金型を一度作ってしまえば、どんなに複雑な形のものでもたくさん作ることができるんだ。
製品の種類にもよるけど、速いものだと数秒で１個の割合で生産することが可能なんだ。まさに、大量生産体制の象徴ともいえる、すごく効率的な成形方法だよね。逆を言えば、一定量以上の販売量が見込めないと、金型を製造するコストが高いから使うことが難しい成形方法ともいえる。
ということは、大量生産に向いているのが射出成形だけど、精度の高いものを作るには材料となる樹脂の選択、金型の加工精度、材料を射出する時の温度や速度など、いろいろな条件を熟知しておかなければならない。完成度の高い製品を作ることができれば、二次加工は必要なくなるからね。射出成形によって作られているものには、バケツなどの日用品、スマホ、プラモデルやゲームコントローラー、それから車のバンパーなどもあるよ。
押出成形はところてんを押し出すイメージ
押出成形は、ところてんが押し出されて出てくるところをイメージするとわかりやすいかも。樹脂をシリンダーに入れて加熱しながらスクリューを回すと前方に送られていくというしくみになっている。練られた樹脂は溶けて口金ダイスという金型から押し出されて出てくる。それを冷却してから、寸法に合わせてカット。この連続で同じ形状の製品を作ることができるんだよ。
口金の形状を変えることで完成品が違ってくるんだけど、例えばパイプやチューブ、フィルム、シートなどはこの成形法が使われている。プラスチック以外にも、セラミック、コンクリート、アルミサッシ、食品も同じ押出成形なんだよ。
ブロー成形は英語でblow＝吹くという意味
ブロー成形のブローは英語で書くとblow。吹くという意味なんだけど、これはまさに空気を吹き込んで作るということ。
押出機を搭載したブロー成形機。まず、押出機で筒状になっているパリソンという容器を作って、それを金型に挿入して空気でふくらませるという方法。射出成形の次に生産性の高い成形方法なんだけど、代表的なものはペットボトルの容器かな。シャンプーなどのボトルもそうだし、目薬容器、ガソリンタンク、ガラス瓶をプラスチック化したものなどもブロー成形で作られているんだ。
真空成形は金型内部が真空状態
真空成形は簡単に言うと、金型の内部のエアーを抜くことで、温めて柔らかくした樹脂のシートを吸い付けて型を取るというもの。
金型はプラスチックシートを吸い込んで吸着させるから、片側面だけの製造。規模や構造は大がかりなものではないから、金型も比較的安く射出成形に比べて低コストだというところがいいところかな。真空成形で作られているものには、自動販売機のサンプルが飾られているカバー部分、看板、ブリスターパック、自動車のインパネ部分、フロントバンパーなどがあるよ。
ポリプロピレン（PP）の表面加工
ポリプロピレンは化学的に安定していて印刷や接着などの表面加工がしにくいことから、表面処理が必要になってくる。印刷をする時はコロナ処理という放電処理を施せばOK。接着は専用の接着剤を使用することで加工ができるんだ。
少し詳しく説明すると、ポリオレフィン材に対して接着性に優れたコーティング材（プライマー）を最初にアンダーコートしてその上にインクを印刷するというもの。塗装では一般的に使われている方法だけど、スクリーン印刷では主に雑貨類の印刷で採用されている。工業製品の印刷に使うのは品質基準を満足させることが難しいことから、この方法が使われている製品は少ないかも。おもちゃや文房具などデザイン性の高いものは、このような加工技術があるからこそ魅力的な製品が開発されてきたといえるね。
そして、最近は3Dプリンターの材料としても注目されるようになってきたポリプロピレン（PP）。フィラメント状（糸状）にしたポリプロピレン（PP）や、液体状にしたポリプロピレン（PP）をインクジェットのように吹き付けて硬化させるという3Dプリンターを開発したんだ。3Dプリンターを使えば、優れた品質のケースやカバーなどが1個単位で作ることもできるから、これからのプラスチック製品開発にも活躍しそうだね。ものづくりの革命だ。
今回のまとめ
・射出成形は、高品質なものを大量生産できる。
・ブロー成形は空気を吹き込む製法だから、ペットボトルなどを作るのに最適。
・真空成形は、金型内部の空気を抜くことで成形する。射出成形に比べて低コスト。
・ポリプロピレン（PP）は表面加工がしにくいため、魅力的な製品を作るために表面処理や専用の接着剤を使う。
・最近では、３Dプリンターの材料としてポリプロピレン（PP）が使われている。この技術開発によって、優れた品質の製品が1個単位で作ることが可能となった。
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PlaBase編集部
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