作業する前に知っておきたい プラスチックの基礎知識

第
1
章
作業する前に知っておきたい
プラスチックの基礎知識
射出成形作業というと、やはり製造現場、成形現場での作業になります。こ
れは、体を動かす作業ですので、事務作業とは異なります。
現場作業と事務作業との間に最も大きな違いがあるとすれば、安全に関わる
ことだと思います。これは、学習や訓練などをする場合に、机で行う学習と体
を使う学習や練習の違いにたとえられるかも知れません。
現場作業では、安全が第一なのです。安全性の重要性については、のちほど
説明しますが、何が安全か危険であるかを知らなければ、安全のためにどうす
ればいいかもわからないでしょう。まずは、射出成形とはどのようなものなの
かを知ることが大切です。射出成形は、プラスチックで製品を作るための方法
のひとつです。プラスチックの成形方法にもいろいろなものがあります。射出
成形とはどんなものかを知るためには、その他のこれらいろいろな成形方法を
知ることで、射出成形の位置付けもはっきりしてくるのではないかと思います。
私自身も始めはそうでしたが、射出成形現場で作業をしている人達は、その
他のプラスチック成形をあまり知らないことが多いのです。その他のプラスチ
ック成形も知ることで、視野が大きく広がった経験があるので、そのあたりか
ら始めて行きましょう。そのためには、まず材料であるプラスチックのことも
知る必要があるでしょう。
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第 1 章　作業する前に知っておきたいプラスチックの基礎知識
1―1　プラスチックのいろいろ
酸素原子
1―1 プラスチックのいろいろ まず、材料であるプラスチックにもいろいろあることを知りましょう。その
材料の特徴によって、成形方法も異なってくるからです。
炭素原子
水素原子
水素原子
酸素原子
（1）
プラスチックってなに？
酸素原子
プラスチックは、ポリ、合成樹脂とか人工高分子などと呼ばれることがあり
図 1.1 ②　二酸化炭素分子（CO2）
図 1.1 ①　水分子（H2O）
ます。分子がつながって長くなった高分子なのです。二酸化炭素（CO2）
、水
（H2O）などと習ったことがあると思います。一つの炭素原子（C）と二つの酸
素原子（O）でできているものが二酸化炭素、二つの水素原子（H）と一つの
酸素原子（O）でできているものが水です。分子とは、このように原子がいく
水素原子
水素原子
炭素原子
つか組み合わさってできたものです。高分子というのは、多くの分子がつなが
炭素原子
って大きなひとつの塊（分子）になったものと考えればいいでしょう。原子は
水素原子
「手」を持っていて、その「手」が余らないようにつなぎ合っています。炭素
は手を 4 本持っており、酸素は 2 本持っています。水素は 1 本だけです。
ですから、図 1.1 のように、水は、酸素が 1 本ずつふたつの水素と手をつな
水素原子
図 1.2　エチレン分子（C2H4）
いでおり、二酸化炭素は、炭素が手を 2 本ずつ、ふたつの酸素と手をつなぎ合
っていると考えてください。次に、図 1.2 は、エチレンという分子ですが、炭
素ふたつが両手でつながっており、残りの手は 4 つの水素と手がつながってい
ます。まだ、この状態では普通の分子です。ところが、炭素同士が 1 本の手で
つながって、もうひとつの手を放すと、図 1.3 のように、隣のエチレンと長く
拡大
つながることができます。これがどんどんとつながっていくと、ポリエチレン
という高分子になります。通常、これらが 1 万以上つながったものを高分子と
呼んでいます。これを人工的に作るので人工高分子と呼びます。これがプラス
チックのことです。ポリとは「たくさんの」という意味で、この最初のポリだ
けを取って、ポリとも呼ばれているのです。松脂（松やに）なども高分子の一
種ですが、天然にできたものなので天然高分子と呼ばれます。松脂は樹木の樹
脂です。ですから高分子のことを樹脂とも呼んだりしています。分子にもいろ
図 1.3　ポリエチレン分子（C2H4）n
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9
第 1 章　作業する前に知っておきたいプラスチックの基礎知識
表 1.1　原子と手の数
原子
記号
手の数
水素
H
1
炭素
C
4
酸素
O
2
窒素
N
3
フッ素
F
1
いろな癖があるので、単純に手を自由につなげるわけではありませんが、参考
として原子の手の数を表 1.1 に載せておきました。これらを組み合わせてでき
1―1　プラスチックのいろいろ
H
H
C
C
H
H
H
H
C
C
H
n
CH3
H
あるものは、炭素が 6 個に水素が 6 個付いた C6H6 のベンゼンと呼ばれるもの
C
C
分で、その余った手が他のものとつながっていることを示すものです。
ここでは、これ以上の説明は省略しますが、興味のある人は、
「絵とき『射
出成形』基礎のきそ」（横田明著、日刊工業新聞社刊）を参考にしてください。
H
n
COOCH
ポリメタクリル酸メチル
（PMMA）
S
n
（2）
プラスチックの種類
射出成形に従事している人達のほとんどは、プラスチックの原材料はペレッ
C
C
ポリフェニレンスルファイド
（PPS）
トだと思っているかも知れません。しかし、実はプラスチックにもいろいろな
H
O
n
H
H
C
C
Cl
F
C
C
F
F
H
N
C
O
O
C
O
C
CH3
ポリカーボネート
（PC）
CH3
O
n
x
H
ポリオキシメチレン
n
CH3
四フッ化樹脂
（PTFE）
H
n
CH3
ポリ塩化ビニル
（PVC）
F
C
H
ポリスチレン
（PS）
H
ポリプロピレン
（PP）
H
H
H
ポリエチレン
（PE）
る高分子の形も参考として図 1.4 に紹介します。六角形の中に丸として書いて
です。これに手がつながっている部分は、このうちのいくつかの水素が離れた
n
H
変性ポリフェニレンエーテル
（m PPE）
O
H
H
C
N
C
H
O
H
N
C
C
x
n
O
C
y
H
H
x：
：5 ポリアミド6
（PA6）
x：
：4 y：4 ポリアミド46
（PA46）
x：11 ポリアミド12
（PA12） x：6 y：4 ポリアミド66
（PA66）
x：6 y：8 ポリアミド610
（PA610）
図 1.4　高分子の形
ものがあります。射出成形で使用している材料のほとんどは、熱可塑性プラス
チックと呼ばれているものなのです。
熱可塑性プラスチックとは、熱を加えると柔らかくなって粘土のようになり、
焦げる
分解する
溶ける
燃える
冷えると固まって形を保持するものをいいます。そのため、温度を高くして粘
土状にして、粘土状態から形を作って、そのまま冷やして固めます。その固ま
固い状態
柔らかい状態
温度が低い
温度が高い
った形は、再び熱を加えると、また粘土のように柔らかくなります。図 1.5 の
ように熱に対して可逆的な状況のものを熱可塑性と呼ぶのです。ですから、熱
可塑性プラスチックのランナーは細かく砕いて再生して使えます。
皆さんはプラスチックでできた灰皿を見たことがあると思います。これは、
10
n
もっと温度を上げる
図 1.5　熱可塑性樹脂のイメージ
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