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ポリプロピレン (PP) とは何か、何に使うのか

ポリプロピレン (PP) は、プロピレンモノマーを組み合わせて作る熱可塑性の「付加型ポリマー」です。 消費財のパッケージ、自動車をはじめとするさまざまな産業のプラスチック部品、生活用品のヒンジなどの特殊機器、繊維製品など、さまざまな用途に使われています。 ポリプロピレンは、1951年にフィリップスの石油学者ポール・ホーガンとロバート・バンクスによって、その後イタリアとドイツの科学者ナッタとレーンによって初めて重合された。 イタリアの化学者、ジュリオ・ナッタ教授が最初に重合してからわずか3年後に商業生産が開始され、非常に早く著名になった。 ナッタは1954年にスペインで最初のポリプロピレン樹脂を完成・合成し、ポリプロピレンが結晶化することを知り、大いに盛り上がったのである。 1957年には爆発的な人気を博し、ヨーロッパ全土で広く商業生産が開始された。 現在では、世界で最も多く生産されているプラスチックの一つとなっています。

CNC Cut Polypropylene Living Hinge Prototype Child Safe Lid by Creative Mechanisms

あるレポートによると、これは非常に重要なことだそうです。 現在、世界の需要は年間約4500万トンで、2020年には約6200万トンに増加すると予測されています。 ポリプロピレンの主なエンドユーザーは、全体の約30%を消費する包装産業で、次いで電気・機器製造業がそれぞれ約13%を消費しています。 家電業界と自動車業界はそれぞれ10％、建材は5％となっています。

ポリプロピレンは表面が比較的滑りやすいので、ギアのような低摩擦用途や家具の接点として使用する場合、アセタール (POM) などのプラスチックの代替となる可能性があります。 この質の否定的な面は多分他の表面にポリプロピレンを結ぶことが困難である場合もあることである(すなわちそれは他のプラスチックとのうまく働くある特定の接着剤によく付着しないし、時々接合箇所を形作ることは必要であるでき事で溶接されなければならない)。 ポリプロピレンは分子レベルで滑りやすいが、摩擦の比較的高い係数を有する-それはアセタール、ナイロン、またはPTFEが代りに使用される理由である。 また、ポリプロピレンは他の一般的なプラスチックに比べて密度が低いため、射出成形されたポリプロピレン部品の製造・販売業者にとっては軽量化につながる。

ポリプロピレンの大きな利点の 1 つは、リビング ヒンジを (CNC または射出成形、熱成形、圧着によって) 製造できることです。 リビング ヒンジは、非常に薄いプラスチック片で、壊れることなく曲がります (360度近い極端な可動範囲でも)。 重い扉を支えるような構造的な用途には向きませんが、ケチャップやシャンプーの瓶の蓋のような非荷重の用途には非常に有効な部品です。 ポリプロピレンは、繰り返し曲げても壊れないので、生活用品のヒンジとして非常に適している。 また、ポリプロピレンをCNC加工してリビングヒンジを組み込むことができるため、他の試作方法よりも短時間で試作を行うことができ、コストも低く抑えることができます。 クリエイティブ・メカニズム社は、1枚のポリプロピレンからリビングヒンジを加工できるユニークな企業です。

ポリプロピレンのもうひとつの利点は、ポリエチレンなど他のポリマーと容易に共重合できることです (基本的に複合プラスチックに結合されます)。 共重合によって材料特性が大きく変わり、純粋なポリプロピレン（単体ではより汎用性の高いプラスチック）で可能なものよりも、より堅牢なエンジニアリング用途に使用できるようになります。

上記および下記の特性は、ポリプロピレンがさまざまな用途に使用されていることを意味します。食器洗い機用の皿、トレイ、カップなど、不透明な持ち帰り用容器、および多くのおもちゃ。

ポリプロピレンの特性は何ですか

ポリプロピレンの最も大きな特性のいくつかは、次のとおりです:

1. 耐化学力。 希薄な塩基や酸は、ポリプロピレンと容易に反応しないので、洗浄剤や救急用品など、そのような液体の容器に適しています。
2. 弾力性と強靭性。 ポリプロピレンは、（すべての材料と同様に）ある範囲のたわみで弾性的に作用しますが、変形プロセスの早い段階で塑性変形を起こすので、一般に「靭性」のある材料とみなされます。 靭性とは工学用語で、材料が壊れることなく変形（弾性的ではなく塑性的に）する能力として定義されます。
3. 疲労に強い。 ポリプロピレンは、多くのねじり、曲げ、および/または屈曲の後にその形状を保持します。 この特性は、リビングヒンジを作る上で特に価値があります。
4. 絶縁性：ポリプロピレンは電気に対して非常に高い抵抗力を持ち、電子部品に非常に有用です。
5. 透過性：ポリプロピレンは透過性があります。 ポリプロピレンは透明にすることができますが、通常は自然に不透明な色になるように製造されます。 ポリプロピレンは、光の伝達が重要な用途や、美的価値のある用途に使用することができます。 高い透過率が必要な場合は、アクリルやポリカーボネートのようなプラスチックがより良い選択です。

ポリプロピレンは、プラスチックが熱に反応する方法と関係がある「熱可塑性」 (「熱硬化性」に対して) 材料として分類されます。 熱可塑性材料は、融点 (ポリプロピレンの場合、およそ摂氏 130 度) で液状になります。 熱可塑性プラスチックは、融点まで加熱して冷却し、再び加熱しても大きな劣化がないことが大きな特徴である。 また、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂は、燃焼する代わりに液化するため、射出成形が容易で、その後リサイクルすることも可能である。 一方、熱硬化性プラスチックは、射出成形の際に一度だけ加熱することができます。 1回目の加熱で熱硬化性樹脂は硬化してしまい（2液性エポキシ樹脂のようなもの）、化学変化を起こし、元に戻すことはできません。 もし、熱硬化性プラスチックを2回目に高温に加熱しようとすると、単に燃えてしまう。

なぜポリプロピレンがそんなによく使われるのか

家庭および産業の両方の用途で使用されるポリプロピレンです。 そのユニークな性質とさまざまな加工技術に適応する能力により、幅広い用途で貴重な材料として際立っています。 また、イベントやレースで配られるトートバッグのように、プラスチックでありながら繊維でもあることも大きな特徴です。 このように、ポリプロピレンはさまざまな製造方法と用途に対応できるため、包装、繊維、射出成型などの分野で、従来の代替素材に挑戦し始めたのです。

クリエイティブ メカニズムでは、さまざまな業界の多くの用途でポリプロピレンを使用しています。 おそらく最も興味深い例は、リビング ヒンジのプロトタイプの開発において、リビング ヒンジを含むポリプロピレンを CNC 加工する能力です。 ポリプロピレンは、非常に柔軟で柔らかい素材であり、融点も比較的低い。 このため、ほとんどの人がこの素材を適切に加工することができませんでした。 歯茎が出る。 きれいに切れない CNCカッターの熱で溶け始める。 仕上げ面に近いものを得るには、通常、滑らかに削る必要があります。 しかし、私たちはこの問題を解決し、ポリプロピレンから新しいリビング・ヒンジの試作品を作ることができるようになりました。

ポリプロピレンの種類とは

ポリプロピレンには主に 2 種類あり、ホモポリマーとコポリマーがあります。 共重合体は、さらにブロック共重合体とランダム共重合体に分けられます。 それぞれのカテゴリーが、ある特定の用途に、他よりもよく適合します。 ポリプロピレンはプラスチック業界の「鋼鉄」とも呼ばれる。それは、特定の用途に最適になるように様々な方法で改良したりカスタマイズしたりできるからである。 これは通常、特別な添加物を導入するか、非常に特殊な方法で製造することによって達成されます。

ホモポリマーであるポリプロピレンは、汎用グレードです。

ホモポリマーポリプロピレンは汎用グレードで、ポリプロピレン素材の初期状態のようなものだと考えてください。 ブロック共重合体ポリプロピレンは、共重合体ユニットがブロック状に（つまり規則的なパターンで）配置されており、5%から15%のエチレンを含んでいます。 エチレンは耐衝撃性など特定の特性を向上させ、他の添加物は他の特性を向上させる。 ランダムコポリマーポリプロピレンは、ブロックコポリマーポリプロピレンとは対照的に、コモノマーユニットがポリプロピレン分子に沿って不規則またはランダムに配置されています。

ポリプロピレンはどのように作られるのか

ポリプロピレンはどのように作られるのか?

ポリプロピレンは、他のプラスチックと同様に、通常、炭化水素燃料を蒸留して「フラクション」と呼ばれる軽いグループにすることから始まり、そのうちのいくつかは他の触媒と結合してプラスチックを生成します (通常、重合または重縮合によって)。

CNC 機械、3D プリンター、& 射出成形機でのプロトタイプ開発用ポリプロピレン：

3D プリントするポリプロピレン。

Polypropylene は、3D プリント用のフィラメントとしてはなかなか入手できません。

Polypropylene の CNC 機械加工。

ポリプロピレンは、CNC 機械製造用のシート ストックとして広く使用されています。 少数のポリプロピレン パーツをプロトタイプ化する場合、通常は CNC 機械加工を行います。 ポリプロピレンは、機械加工できない材料であるという評判を得ました。 これは、アニール温度が低く、熱で変形し始めるからです。 一般的に非常に柔らかい素材であるため、精密に削るには非常に高い技術が必要なのです。 クリエイティブメカニズムでは、それに成功しています。 私たちのチームは、CNCマシンを使って、ポリプロピレンをきれいに、非常に細かくカットすることができます。 さらに、厚さ0.010インチのポリプロピレンでも、リビングヒンジを作ることができます。

ポリプロピレンを射出成形する。

ポリプロピレンは、射出成形に非常に有用なプラスチックで、通常、ペレットの形で入手できます。 ポリプロピレンは、その半結晶性にもかかわらず成形が容易で、溶融粘度が低いため流動性が非常に高いです。 この特性により、金型への充填速度が大幅に向上する。 ポリプロピレンの収縮率は約 1 ～ 2% ですが、保持圧力、保持時間、溶融温度、金型壁の厚さ、金型温度、および添加物の割合と種類など、さまざまな要因によって変化します

その他。

従来のプラスチック用途に加え、ポリプロピレンは繊維用途にも適しています。 そのため、射出成形だけでなく、さらに幅広い用途に使用することができます。

Image From AnimatedKnots.com

ポリプロピレンの長所は何ですか？

1. ポリプロピレンは入手しやすく、比較的安価です。
2. ポリプロピレンは半結晶性なので、曲げ強度が高いです。
3. Polypropylene has a relatively slippery surface.
4. Polypropylene is very resistant to absorbing moisture.
5. Polypropylene has good chemical resistance over a wide range of bases and acids.
6. Polypropylene possesses good fatigue resistance.
7. Polypropylene has good impact strength.
8. Polypropylene is a good electrical insulator.

What are the Disadvantages of Polypropylene?

1. Polypropylene has a high thermal expansion coefficient which limits its high temperature applications.
2. Polypropylene is susceptible to UV degradation.
3. Polypropylene has poor resistance to chlorinated solvents and aromatics.
4. Polypropylene is known to be difficult to paint as it has poor bonding properties.
5. Polypropylene is highly flammable.
6. Polypropylene is susceptible to oxidation.

Despite its shortcomings, polypropylene is a great material overall. It has a unique blend of qualities that aren’t found in any other material which makes it an ideal choice for many projects.

What are the properties of Polypropylene?

Property	Value
Technical Name	Polypropylene (PP)
Chemical Formula	(C3H6)n
Resin Identification Code (Used For Recycling)
Melt Temperature	130°C (266°F)
Typical Injection Mold Temperature	32 – 66 °C (90 – 150 °F) ***
Heat Deflection Temperature (HDT)	100 °C (212 °F) at 0.46 MPa (66 PSI) **
Tensile Strength	32 MPa (4700 PSI) ***
Flexural Strength	41 MPa (6000 PSI) ***
Specific Gravity
Shrink Rate	1.5 – 2.0 % (.015 – .02 in/in) ***