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科学・技術

プラスチックの性質(2024年)

The characters of plastics (2024) (yarchive.net)

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要約

この記事は、様々な種類のプラスチックの特性を、人間のキャラクターに例えながら解説しています。ポリエチレンやポリプロピレンのような単純なものから、ナイロン、ポリカーボネート、PVC、ポリウレタン、ベークライト、ポリスチレン、テフロンに至るまで、それぞれの化学構造、物理的性質、用途、そして潜在的な問題点(耐久性、化学的反応性、安全性など)を掘り下げています。マーケティングで「ポリマー」と呼ばれることが多いプラスチックの多様性と、それぞれの素材が持つユニークな「個性」を理解することを目的としています。

全文翻訳

「それはプラスチックでできている」というのは、よくあるけなし言葉です。マーケターは、プラスチック(銃の部品など)で作られた高級品を売るとき、「ポリマー」と呼んでその汚名を避けようとしますが、それは単なる愚かな婉曲表現にすぎません。すべてのプラスチックはポリマーですが、すべてのポリマーがプラスチックであるわけではありません。「ポリマー」という言葉は、これがより優れた種類のプラスチックである可能性を示唆するものではありません。しかし、優れた種類は存在します。プラスチックは、その性質において広く異なります。プラスチックと人間のキャラクターの間のいくつかの類推: ポリエチレン、ポリプロピレン:白雪姫(シンプル、ピュア、弱い)。これらは最も安価で一般的なプラスチックであり、水素と炭素原子のみで構成されています。エチレン(炭素2個と水素4個)は重合されてポリエチレンになり、毎年製造される量は立方マイル単位で測定されます。もちろん、着色するために顔料を加えることもできますが、一般的には無着色、ほぼ純粋な形で使用されます。化学的には不活性であるため、あらゆる種類の容器に適しています。化学ビーカーにも使用されます。その同じ不活性さにより、接着が非常に困難であり、時間とともに劣化しないことを意味します。しかし、太陽光にさらされると、UVによってすぐに弱くなり、簡単にひび割れるようになります。 ナイロン:アーノルド・シュワルツェネッガー(怪力)。強度が必要なプラスチック製のナットやボルトは、通常ナイロン製であり、釣り糸や女性用ストッキング(繊細ですが、重量比では強い)も同様です。ナイロンは、原子のリストに窒素を加えます。化学的には「ポリアミド」として知られており、タンパク質も含まれるクラスです。ガラス繊維を30%強化したナイロン: steroids(ステロイド)状態のアーノルド・シュワルツェネッガー。鋳造アルミニウムと同等の強度があります(ただし、押出アルミニウムははるかに強力になる可能性があります)。銃がプラスチックで作られる場合、通常はこれを使用します。電動ドリルやその他の電動工具のプラスチックハウジングも同様です。 ポリカーボネート:アキレス(致命的な弱点を持つ戦士)。ポリカーボネートは、防弾ガラスや安全メガネ、車のヘッドライトの透明な前面部分に使われています。その弱点は化学攻撃です。アセトンの飛沫がかかると、瞬時に「クレイズ」し、組み込まれた応力が解放されるにつれて表面全体に細かいひび割れのネットワークが現れます。(部品に応力が組み込まれている場合です。成形部品にはおそらくありますが、平らなシートにはないかもしれません。)ポリカーボネートは、化学攻撃を防ぐための表面コーティングで保護されることがよくあります。これは、悪名高いビスフェノールA(BPA)を放出する主なプラスチックですが、評判ほど悪くない可能性が高いです。しかし、ポリカーボネートは防弾である必要がなく、高価であるため、食品容器にポリカーボネートを使用するのは依然として理にかなっていません。 ポリ塩化ビニル(PVC):ジキル博士とハイド氏(服用する薬によって大きく性格が変わるキャラクターで、かなりの悪の部分があります)。PVCは通常硬質で、その形態で住宅の外壁や下水管に使用されますが、可塑剤を注入して柔軟にすることができます。その状態では、インフレータブルボート、シャワーカーテン、模造革、さらにはアダルトグッズにも使用されます。純粋な形では安定した化学物質ではありません。その良好な状態は「安定剤」の添加に依存していますが、それ自体がいくらか邪悪である可能性があります。それらはしばしば有毒な元素である鉛を含んでおり、通常はプラスチックに閉じ込められていますが、プラスチックが劣化したり燃焼したりすると放出されます。燃焼すると、さまざまな有毒な塩素含有物質も放出されます。使用される可塑剤は、長年かけて蒸発し(車内では、フロントガラスの内側に付着して、拭き取らなければならない迷惑な曇りを発生させます)、最終的に残ったプラスチックは脆くなりひび割れます。可塑剤はしばしばフタル酸エステルであり、これもまた悪名高い化学物質のクラスであり、おそらく一般的な評判ほど悪くはないかもしれませんが、それでもあなたにとって良くなく、掃除が大変です。(人々は一般的に、車の中の柔らかいプラスチックを良く、硬いプラスチックを悪くて安いと考えていますが、柔らかいプラスチックがあることと、フロントガラスの内側を掃除する必要があること、あるいは暑い日に車に乗るときに吸い込む空気中にフタル酸エステルがあることとの関連性に気づいていないと思います。) ポリウレタン:映画『ブレードランナー』のアンドロイド(強く、用途が広く、危険で、運命づけられている)。ポリウレタンは硬質または柔軟に作ることができ、柔軟な種類はゴムやフォームの製造に使用されますが、ポリウレタンは「今が死ぬ時だ」と決める傾向があり、その強度のほとんどを失い、フォームは崩壊したり、どろどろになったり、ゴム部品はひび割れたりします。それらはイソシアネートを使用して作られており、その反応はナチスの化学と見なすことができます。なぜなら、それは実際にその時代にドイツで発明され、イソシアネートは非常に有毒だからです。(もちろん、これは単なる類似性であり、実際にはナチスのイデオロギーは化学とは無関係でした。)有毒ですが(メチルイソシアネートはボパール災害で数千人を殺害しました)、イソシアネートはシアン化物(さらに悪い)ではなく、完成したポリウレタンにはイソシアネートの痕跡しか残っていませんが、新しいポリウレタンフォームがしばしば持つ迷惑な臭いの原因である可能性があります。しかし、ポリウレタンを燃焼させるとシアン化水素が生成され、ポリウレタンフォームは異常に激しく燃焼します。難燃剤で処理されていない限り、難燃剤は一部の場所で法律で義務付けられていますが、それ自体が健康問題となる可能性があります。 ベークライト、別名フェノールホルムアルデヒド:さて、対応するキャラクターとして思い浮かぶ人はいませんが、硬く、脆く、かなりの熱に耐えることができます。ベークライトは最初のプラスチックの1つであり、熱硬化性プラスチックです。溶けるのではなく、その成分(フェノールとホルムアルデヒド)から完成した形状に形成する必要があります(金型、熱、圧力が必要です)。これで、より安全な元素(炭素、水素、そしてこの場合は酸素)のみを含むものに戻ります。フェノールとホルムアルデヒドはそれぞれ厄介ですが、それらが一緒に反応すると、その厄介さは消費されます。ベークライトの脆さは、適切な充填剤、特に繊維状のものを加えることで軽減できます。その耐熱性は、高温繊維と混合すると、宇宙からの再突入時の熱シールドに使用されるほどです(燃え尽きますが、貫通するほどゆっくり燃えます)。また、他のプラスチックが溶けて塊になり、金属部品がショートする可能性のある電気回路ブレーカーなどの用途にも多く使用されています。 ポリスチレン:ジョー・シックスパック(一般的、安価、弱い、厄介)。耐熱性もなく、耐薬品性もなく(さまざまな溶剤に溶解します)、脆いです。しかし、簡単にフォーム(スチロフォーム)に吹き込むことができ、気泡があるため優れた断熱材です。フォームであることも脆さを軽減します。加熱すると脱重合し、独特の刺激臭を持つスチレンを放出します。重合プロセスにアクリロニトリルとブタジエンを大量に加えることで「ABS」に改良できます。ABSは加熱すると同じ独特の臭いを放ちますが、かなり丈夫になり、さまざまな消費者製品に適しています(ただし、ナイロンよりははるかに弱いです)。レゴはABSです。もし「プラスチックでできている」というけなし言葉に本当に値するプラスチックがあるとしたら、それはABSです。それは人々が「プラスチック」という言葉を聞いたときに思い浮かべるようなもので、一般的に平凡です。しかし、人間の類推としてはジョー・シックスパックより一段上です。ジョー・ブロウと呼びましょう。 テフロン:ヴィクトリア女王。「化学における「高貴さ」とは、反応性の欠如、化学攻撃に対する免疫を意味します。「貴金属」は高価だからではなく、他の化学物質を見下し、関係を持つことを拒否するため、高貴なのです。プラスチックでは、テフロン(ポリテトラフルオロエチレン; PTFE)よりも高貴なものを得ることは困難です。これは、ポリエチレンとは異なり、すべての水素がフッ素に置き換えられており、フッ素は除去がはるかに困難です。フッ素化学は困難で危険な種類の化学であるため、PTFEは安くはありません。焦げ付き防止コーティングに使用されています。