PE、PP、PVC製品の密度、硬度、光沢を調整する主な方法

プラスチックの密度、硬度、光沢は、適切な手法を用いて下げたり上げたりすることで、プラスチックの初期の相対密度を下げたり上げたり、硬度を高めたり柔軟性を高めたり、光沢を変えてさまざまな用途のニーズに応えることができます。.

1. プラスチックの密度を下げるにはどうすればよいですか？

プラスチックの密度を下げるとは、適切な手法を用いてプラスチックの初期の相対密度を下げ、異なる用途のニーズに応えることを指します。プラスチックの密度を下げる方法は三つあります：発泡改質、軽量充填材の添加、軽量樹脂とのブレンドです。.

1. 発泡改質

プラスチック製品の発泡成形は、その密度を下げる最も効果的な方法です。軽量添加剤の添加と軽量樹脂とのブレンドという二つの改質方法では、密度をわずかに低減できるだけで、一般的に低下幅は約50%程度にすぎません。最低の相対密度は約0.5にしか達しません。プラスチック発泡製品の厚さは幅広く変化し、相対密度は10-3まで下がることがあります。現在、私たちが日常的に使用しているPVC発泡製品には、PVC発泡ボード、PVC発泡靴底、PVC発泡チューブ、PVC発泡プロファイルなどがあります。, PVC木質プラスチック発泡製品 (可動ドアパネル、ドアライン、壁パネルなど)、PVC髪浸けフローマットなど。.

2. 軽量充填材の添加

例えばPE、PP、CPE、ABS、MBSなどのプラスチックや、木粉、中空ガラスビーズなど；微粒子充填材の微細構造の場合、この方法による密度低減は比較的小さいです。一般的に、最低の相対密度は約0.4～0.5まで下げられます。充填材の相対密度は多くの場合プラスチックより高く、プラスチックより低い相対密度を持つのは以下の種類のみです。より良い充填材は焼成粘土で、これはカルシウム粉末より比重が小さいです。価格は軽質カルシウムとあまり変わらず、吸油値はカルシウム粉末と同等です。.

1) ビーズ

• ガラス中空マイクロビーズ（浮遊ビーズ）の相対密度は0.4～0.7で、主に熱硬化性樹脂に使用されます。;
• フェノールマイクロビーズの相対密度は0.1です。.

2) 有機充填材

• コルク粉の相対密度は0.5で、見かけの粘度は0.05～0.06です。;
• 繊維粉と綿粉の相対密度は0.2～0.3です。;
• 米ストロー粉、落花生粉、ココナッツ殻粉などの果実殻作物。.
• 可塑剤、液体内部・外部潤滑剤など、純粋なポリ塩化ビニルの密度は1.4g/cm3で、可塑化ポリ塩化ビニル（約40%の可塑剤含有）は1.19～1.35です。;

3. 軽量材料のブレンド

低密度のプラスチックブレンドを添加する方法で、例えばPE、PP、CPE、ABS、MBSなどがあります。また、軽量充填材として木粉があり、これは非常に軽い木材の微細繊維です。ただし、用途によって一定の制限があります。.

2. プラスチックの密度を上げるにはどうすればよいですか？

プラスチックの密度を上げるとは、元の樹脂の相対密度を高める方法であり、主に重い充填材の添加と重い樹脂とのブレンドによって行います。.

1. 重い充填材の添加

• 金属粉
• 重い鉱物充填材

2. 重い樹脂とのブレンド

この方法による改善は比較的小さく、一般的に最高でも約50%にしか達しません。主にPE、PP、PS、EVA、PA1010、PPOなどの一部の軽量樹脂に適しています。よく添加される重い樹脂にはPTFE、FEP、PPS、POMなどがあります。.

3. プラスチックの硬度を変えるにはどうすればよいですか？

1. 硬度の概念と表記法

硬度とは、ある材料が他の複雑な物体がその表面に押し込まれるのをどれほど抵抗できるかを示す特性です。.

硬度値は、材料の硬度を特徴付ける条件付きの定量的反映です。これは純粋で明確な物理量ではありません。硬度値の大きさは材料自体に依存するだけでなく、試験条件や測定方法にも左右されます。異なる硬度測定方法では、同じ材料について測定された硬度値は異なります。そのため、材料間の硬度を比較するには、同一の測定方法による硬度値を使用しなければなりません。.

硬度を表すために一般的に使われる方法はいくつかあります：

• ショア硬度
• ロックウェル硬度
• モース硬度

2. ブレンドによりプラスチックの硬度を向上させる

プラスチックブレンドによる硬度向上法とは、高硬度樹脂と低硬度樹脂をブレンドして全体の硬度を高めることです。標準的なブレンド樹脂としてはPS、PMMA、ABS、MFなどがあります。改質が必要な樹脂は主にPE、PA、PTFE、PPなどです。.

3. コンパウンドによりプラスチックの硬度を向上させる

プラスチックコンパウンドによる硬度向上法とは、低硬度プラスチック製品の表面に高硬度樹脂の層をコーティングすることです。この方法は主に押出成形製品、例えば板、シート、フィルム、パイプなどに適しています。よく使われるコンパウンド樹脂にはPS、PMMA、ABS、MFなどがあります。.

4. プラスチックの表面硬度を向上させる

この方法は、プラスチック製品の外側の硬度だけを向上させ、製品の内部硬度は変えないことを指します。これはコストが低い硬度向上方法です。.

この改質方法は主に筐体、装飾材料、光学材料、日用品に用いられます。この改質方法には明確に三つの方法があります：コーティング、メッキ、表面処理です。.

4. プラスチックの柔軟性を向上させるにはどうすればよいですか？

直感的に言えば、プラスチックの柔軟性とはプラスチック製品の柔らかさを指します。つまり、プラスチック製品が柔らかいほど、その柔軟性は良くなります。高分子物理学では、柔軟性とは高分子鎖がその均一性を変えることができる特性を指します。プラスチックの柔軟性はその高分子の分子鎖構造に依存します。.

1. 可塑剤の添加

可塑剤とは、高分子の可塑性を向上させることができる物質群を指します。主にPVC樹脂に用いられます。PVCに含まれる可塑剤の量は、可塑剤全体の98%以上を占めます。PVC以外にも、PVDC、CPE、SBS、ポリビニル酢酸、ニトロセルロース、PA、ABS、PVAなどの高分子にも可塑剤が使用されます。.

2. 可塑剤の主な機能は以下の通りです：

• 高分子の融点と溶融粘度を下げ、それによって成形加工温度を下げます。.
• 柔らかさ、弾力性、低温耐性を持つ高分子製品を作ります。.

3. 可塑剤の具体的な作用メカニズムは以下の通りです：

• 体積効果
• 遮蔽効果

5. プラスチックの光沢を向上させる

プラスチックの光沢を向上させる方法は二つあります。一つはプラスチック製品の表面光沢を向上させるもので、これをブライトニング改質といいます。もう一つはプラスチック製品の表面光沢を下げるもので、マッティング改質と呼ばれます。.

プラスチックのブライトニングとは、プラスチック製品の表面光沢や仕上げを向上させることを指します。原材料の合理的な選択に加え、具体的な方法としてはブライトニング法の追加、ブライトニング法のブレンド、形状制御ブライトニング法、成形設備の滑らかさ制御、二段階の後処理ブライトニング法、表面コーティングブライトニング法などがあります。.

以下では主にプラスチックのブライトニング法について紹介します：

1. プラスチック原料の選択

プラスチック原料の合理的な選択は、プラスチック製品の表面仕上げを向上させる最も基本的な要因です。原料をうまく選べば光沢を向上させやすいですが、そうでなければより複雑になります。.

プラスチック原料は樹脂と添加剤の二つに分けられます。.

2. 樹脂の選択

樹脂の特性はプラスチック製品の表面光沢により大きな影響を与え、プラスチック製品の表面光沢を制御する最も効果的な方法です。関連するプラスチック製品の表面光沢への影響は主に以下の面に依存します：

1) 樹脂の種類

異なる樹脂種の関連製品の光沢はかなり異なります。一般的に、以下の樹脂の関連製品の輝きが優れているとされています：メラミン樹脂、ABS、PP、HIPS、PE、POM、PMMA、PPOなどです。その中でも、メラミン樹脂とABSの2種類の光沢が最も際立っています。.

同じ樹脂でも合成方法が異なると、対応する製品の光沢もさらに異なります。例えば：

• PPの場合、他の重合方法で合成された異なるタイプの光沢は以下の通りです：PP-R > ホモポリマーPP > ブロックコポリマーPP。.
• PEの場合、3つの異なる品種の光沢は以下の通りです：LDPE > LLDPE > HDPE。
• PVCの場合、エマルションPVC樹脂は懸濁法PVC樹脂よりも高い光沢を有します。.
• PS樹脂の場合、高衝撃ポリスチレン（HIPS）の輝きは一般用途ポリスチレン（GPPS）よりも大きいです。

2) 樹脂の特性

具体的な特性はそれぞれ異なり、光沢もまた異なります。樹脂の特性の中でも、輝きに影響を与える要因があります。.

• 一般的に、融解流動性（MFR）が大きいほど、関連製品の光沢も大きくなります。.
• 分子量の影響は主に分子量分布の幅に現れます。分子量分布が広いほど、関連製品の光沢は低下します。これは分子量分布が不均一になり、材料の不規則性が増加するためです。.
• 吸水性の影響　高い吸水性を持つ樹脂は、その関連製品の光沢により顕著な影響を与えます。例えば、分子中にエステル基（-COOR）やガランタミン基（-CONH2）を含むPA、PI、PSF、PCなどは、乾燥していないか不完全に乾燥した場合、製品表面に水紋、気泡、銀線などが生じ、目印や傷などが現れ、結果として表面の光沢が大幅に低下します。.

3. 添加剤の選択

すべてのプラスチック添加剤の中で、充填剤が光沢に最も大きな影響を与え、次いで可塑剤、安定剤、難燃剤が続きますが、その効果は比較的小さいです。充填剤が光沢に与える影響は以下の側面に分けられます：

1) 充填剤の種類

異なる充填剤は光沢に異なる影響を与えます。ガラスマイクロビーズを除くほぼすべての充填剤は、充填された製品の輝きを低下させますが、その低下幅はそれぞれ異なります。.

いくつかの充填剤が充填製品の光沢に与える影響は以下の通りです：金属塩 > ガラス繊維 < タールク粉 < 雲母。.

2) 充填剤の形状

充填剤粒子の異なる微視的形状は、充填製品の光沢に別の影響を与えます。その影響の大きさの順序は、球形 < 粒状 < 針状 < 薄片状です。.

3) 充填剤の粒径

充填剤の粒径が小さいほど、充填製品の光沢の低下は小さくなります。また、充填剤の粒径分布の幅も異なり、充填製品の輝きへの影響も異なります。充填剤の粒径分布がより均一であればあるほど、供給される製品の表面光沢は低下します。これは主に、充填剤の粒径範囲が大きいほど充填製品の表面が不均一になり、入射光が乱反射を起こしやすくなるためです。.

4) 充填剤の充填量

充填剤の充填量が増えると、充填製品の表面光沢は低下します。PP系にCaCO3を用いた例では、CaCO3の充填量が5%のとき、供給される製品の表面光沢は50%でした。一方、CaCO3の充填量が15%になると、充填の光沢は32%まで低下しました。.