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ポリプロピレンとは（PP）とは？

ポリプロピレンとはプラスチックの一種であり、プロピレンと呼ばれる無色透明な気体を利用することで作られます。
ポリプロピレンは非常に軽いことと加工性が高いことから、一般家庭で使用される身の回りのさまざまな製品に使われています。射出成形・押出成形・ブロー成形・真空成形など、さまざまな製法を行えるので、大量生産に適しているのです。さらには、近年では3Dプリンターの材料としても利用されています。
この記事では、ポリプロピレンの製法や用途、特性について詳しく解説していきます。

ポリプロピレン（PP）の歴史

ポリプロピレン（PP）が開発されたのは1950年代の初期までさかのぼります。ドイツの化学者カール・チーグラーが、チーグラー・ナッタ触媒と呼ばれるポリエチレンを製造するための触媒を発見しました。
しかし、チーグラー・ナッタ触媒はポリプロピレンの原料となるプロピレンを合成するには適していませんでした。それをどうにかしようと、ジュリオ・ナッタとカール・レーンは1954年にチーグラー・ナッタ触媒を改良し、ポリプロピレンを製造するのに適した触媒を開発。3年後の1957年にはイタリアのモンテカチーニ社によって、ポリプロピレンの商業生産が開始されました。そこから更に改良を重ねることで、ポリプロピレンの生産量はポリエチレンに次ぐ2番目にまでなり、全世界で広く利用されるまでになりました。

ポリプロピレン（PP）の加工法と製法と用途

ポリプロピレンは加工性が良いので、利用用途に合わせていろいろな成形方法があります。今回は代表的な3つの加工方法をご紹介します。

製法	特徴	用途例
射出成形	・仕上げの加工が最小限で済む ・大きなサイズや複雑な形状でも加工できる	ハサミの取手、シャンプーの容器
押出成形	・同じ断面の製品を安定して作れる	レジ袋、排水管
中空成形	・空洞がある製品に対応しやすい	バケツ、医療用容器

射出成形の用途や製品

射出成形は、プラスチックを約200℃近い高温で溶かして、高圧で金型の中に流し込んだあとに冷やすことで成形を行う加工方法です。製造の際に、注射器で液体を送り込む様子に見えることから射出成形と呼ばれています。
金型さえ作ってしまえば、プラスチック製品を一気に量産することができる製法です。射出成形のメリットは生産性が高いことと、クオリティが高いプラスチックパーツが作成できること。実際にビール用のコンテナ、ハサミの取手などが作られています。
射出成形はポリプロピレンだけではなく、プラスチック製品全体で多く使われている加工法です。実際プラスチック製品のなんと7〜8割がこの射出成形によって加工されているのです。

押出成形の用途や製品

押出成形は、加熱して溶かしたプラスチックを金型に流し込んで圧力を加えて、押し出しながら作る加工法です。その押し出す姿はまるで、ところてん。金型から出てきたプラスチックを冷却して固めた後に、カット機で一定の長さに切断するので、金太郎飴のようにどこを切っても同じような形状となるのも特徴的です。
他の成形方法とは違って、金型の内部で樹脂を冷やして固めずに成形を行います。その影響もあって、その日の気温・湿度・水温などの外部環境の影響を受けやすいため、それらを考慮してマニュアル操作を行わないといけないのが難しい点です。
押出成形で作られる製品としては、カップ麺の蓋やレジ袋などがあります。

中空成形の用途や製品

中空成形では、まずプラスチックを加熱して溶かしたり柔らかくしたりしたものを、金型に入れて円筒状にします。それに空気を吹き込んで膨らませて、金型に押し当てて作る加工法です。空気を入れるときは、まるで吹きガラスを作る姿にも似ています。
中空成形はブロー成形とも呼ばれていて、空洞がある製品を大量生産するときに適した成形方法です。金型が簡素なので、金型を安く製造することができるというメリットがあるのですが、金型に触れない内側の面の精度をコントロールするのが難しいというデメリットがあります。
ガソリンタンクやバケツ、洗剤などのボトルなどの製造に用いられます。

ポリプロピレン（PP）の材質やメリット・デメリット

ポリプロピレン（PP）の主なメリット、デメリットは以下の通りです。

メリット	デメリット
・比重が0.90～0.91と非常に軽い ・外からの力で変形しにくい（高剛性） ・高熱に強い（高耐熱性） ・ツヤを出しやすい（良光沢性） ・伸ばしやすい（良延伸性） ・透明性が高い ・折り曲げに強い（良ヒンジ特性） ・電気を通しにくい（良電気特性） ・薬品による変形がない（良耐薬品性） ・加水分解に耐えられる	・耐候性が悪い ・接着性が悪い

その中でも主な特徴についてそれぞれ詳しく説明していきますね。

ポリプロピレン（PP）のメリット

ポリプロピレンは、次のようなメリットがあります。

プラスチック素材の中でも非常に軽い

ポリプロピレンはその比重は0.90～0.91ととても軽い素材です。私たちの身の回りでよく利用されているプラスチック素材の比重と比べると、一番利用されているポリエチレン（PE）は0.91～0.95、合成繊維として衣類などによく利用されていて別名ナイロンと呼ばれているポリアミド（PA）は1.2、ペットボトルをはじめとして写真用フィルム、たまごパックなどに利用されているポリエチレンテレフタラート（PET）は1.35とポリエチレンが非常に軽い素材であると言えるでしょう。その軽さを活かして、ポリプロピレンは製品の軽量化をする目的で利用されることがあります。

力を加えても変形しにくい（高剛性）

ポリプロピレンは外から力を加えても変形しにくいという特徴があります。外からの負荷による変形しにくさは剛性と呼ばれていて、ポリプロピレンはとても剛性が高い素材です。作りたい製品の形に削るときに大きな力がかかる場合には、変形しにくいほうが部品を精密に加工することができます。その特徴を活かして、精密な部品を作る際に用いられます。

折り曲げに強い（ヒンジ特性がある）

ポリプロピレンはプラスチック素材の中でも特に粘り気があり、折り曲げても破壊されない性質があります。このような折り曲げに強い性質のことはヒンジ特性と言われます。この特性を生かしてシャンプーや化粧品のフタのように、フタ部分が完全に取れず、パチンと折り曲げることでフタをする商品で使われるヒンジ付きキャップとしてよく利用されています。

PEと比較すると高熱に強い

ポリプロピレンはポリエチレンよりも高熱に強いという特性も持っています。ポリプロピレンの融点は165℃であり、ポリエチレンの融点の130℃と比べても熱に強いことがわかります。このように高熱に強いという特性によって、電子レンジでの利用にも耐えることができるため、食品を収納する食品用タッパ―の素材として利用されています。
しかし、融点が165度ということは、火や炎に耐えることはできないので注意しましょう。

薬品による変形がない（良耐薬品性）

ポリプロピレンは、薬品に反応して変形したり、劣化したりすることがありません。酸性やアルカリ性の強い薬品、沸騰した水、カー用品店やホームセンターにあるエンジンオイルとして使われている鉱物油など、多くの薬品や液体にも耐えられるので、注射器などの医療機器にも利用することができます。

ポリプロピレン（PP）のデメリット

ポリプロピレンにもメリットだけではなく、もちろんデメリットがあります。

日光に弱い（耐候性が悪い）

ポリプロピレンは耐候性が悪く、日光や紫外線にあたり続けてしまうと痛みやすいというデメリットがあります。色は白っぽくなったり、変形・割れや反りが起きてしまったり、ひびが入ったり、欠けたりします。洗濯バサミを屋外で利用していると徐々に色が変形し、最終的には割れてしまったという経験がある方もいるのではないでしょうか。洗濯バサミにはポリプロピレンが利用されており、この耐候性が悪いという特性が原因で劣化しています。屋外で使用するけど劣化させるのは避けたいときには、安定剤などを入れて劣化を防止する必要があるのです。

接着性が悪い

ポリプロピレンは接着性が悪いという性質を持ちます。ポリプロピレンは水に溶けにくい疎水性という性質を持つために接着することが難しい樹脂です。接着剤でつけることも難しいです。そのため、塗装や印刷をする際には下処理をしなければならず、少々コストがかかってしまいます。

ポリプロピレンのデメリットを打ち消す添加剤

上に説明したようにポリプロピレンにはデメリットがありますが、それを打ち消すために添加剤をいれて対処することができます。具体的には紫外線吸収剤や酸化防止剤、マレイン酸変性PPと呼ばれる添加剤があります。
屋外での利用をしたい場合には、紫外線吸収剤や酸化防止剤を使うことで、日光にさらされても劣化しないという耐候性を高めることができます。
ポリプロピレンにマレイン酸変性PPと呼ばれている添加剤を塗ると、接着・塗装性を高めることができます。例えば、自動車のバンパーに付加した塗料を剥がれにくくするために、マレイン酸変性PPを下地材として塗るという形で利用されています。

ポリプロピレン（PP）の種類と特徴

ポリプロピレンは構成する物質の種類によってホモポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマーの3種類に分けられます。構成する物質の違いによって特徴も異なります。それぞれの特徴、用途を詳しく解説していきます。

特性	ホモポリマー	ランダムコポリマー	ブロックコポリマー
剛性（変形やねじりに強い）	◎	△	⚪︎
耐衝撃性（衝撃に強い）	×	△	◎
耐熱性	◎	△	⚪︎
透明性	△	◎	×
薬品中での負荷による亀裂や破壊への強度 （耐ストレスラック性）	◎	◎	◎
継続的な荷重に対する変形のしにくさ （クリープ性）	◎	⚪︎	◎
水蒸気透過性	⚪︎	⚪︎	⚪︎

ホモポリマー

ホモポリマーは、ポリプロピレンの原料であるプロピレン（CH2=CH-CH3）たった1種類だけで構成されたプラスチックです。特徴としては外からの力で変形しにくい高い剛性と、高熱でも耐えられる高い耐熱性があります。ただ、寒いところでは製品がもろくなってしまうという低温衝撃強度は低いので、寒冷地で使う工業製品への使用には向いていません。
ホモポリマーの主な用途には、

• お菓子や野菜に使われているOPPフィルム（延伸フィルム）
• 使い捨てプラスチックなどに使われているCPPフィルム（未延伸フィルム）
• 釣り糸やテニスラケットのガットに使われるモノフィラメント
• テープ
• 不織布やロープ
• プリンカップ、トレイなどの小型容器
• コーヒーメーカーなどの家電用品

などに使われています。ホモポリマーは比較的安価なうえに成形しやすいので、100円ショップに行くとたくさんのホモポリマー製品が見つかりますよ。

ランダムコポリマー

ランダムコポリマーはポリエチレンの主な原料のプロピレン（CH2=CH-CH3）と、ポリエチレンにも使われているエチレン（CH2=CH2）の2種類で構成されたプラスチックです。プロピレンの間にエチレンがランダムに繋がっていて結晶化しないので透明性が高いのが特徴的。融点も低く、比較的柔らかいという特徴も持っています。
ランダムコポリマーの透明性を活かして、

• 衣装ケースの本体
• 注射器の本体（シリンジ）
• 食品を包装するときに使うようなフィルム
• プリンカップなどの食品の容器（シート）
• 家庭用の洗剤や食品に使われているボトル容器（ブローボトル）

などに多く使われています。

ブロックコポリマー

ブロックコポリマーはホモポリマーに、ポリエチレンと、エチレンポリプロピレンゴム（EPR）というゴム層で覆われているポリエチレンの粉を、それぞれ3つ掛け合わせて作られるプラスチックです。
もともと変形に強いホモポリマーの中に、ゴム層のEPRの粉が分散していているので、強い耐衝撃性を与えることができるのです。そのため、ブロックコポリマーはホモポリマーの低温に弱かったり衝撃に弱かったりするデメリットを解消したものだと理解するといいでしょう。
衝撃に強いというメリットを活かして、

• 洗濯機や冷蔵庫などの家電部品
• コンテナ
• 自動車部品（バンパー、バッテリーケース、エンジンルーム）
• 注射器

などに使われています。自動車には欠かせないのがこのブロックコポリマーです。

ポリプロピレン（PP）とポリエチレン（PE）の違い

ポリプロピレンと同様に、身の回りでよく利用されているプラスチック素材にポリエチレンがあります。ポリエチレンはポリプロピレンよりも多く生産されており、世界で一番生産量が多いプラスチック素材です。

ポリエチレンは、エチレンと呼ばれる炭素原子と水素原子の2つだけから構成された無色透明の気体から作られていて、もちろん相違点もあります。ポリエチレンとポリプロピレンの特徴の主な違いは以下の通りです。

	ポリエチレン（PE）	ポリプロピレン（PP）
柔らかさ	柔らかい	硬い
色味	半透明で白っぽい	無色に近い透明
耐候性（天候への耐久性）	PE > PP
耐熱性（熱への強さ）	PE < PP
速乾性	PE < PP
中空成形・ブロー成形のしやすさ	PE > PP

まとめ

本記事ではポリプロピレンの特徴やポリプロピレンを利用した製品について詳しく解説をしてきました。

ポリプロピレンはとても軽い素材であり、加工性にも優れていて、高熱や折り曲げに強いという特徴を持つことから、プリンカップなどの小型容器や、シャンプーのフタなどの身の回りのさまざまな製品に利用されています。一方で耐候性が悪いといったデメリットもあります。
自社のためにはどの素材を使ったら良いのか、仕入れ価格はどれくらいなのかなど、気になる点もあるのではないでしょうか。
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*1:製品在庫等の状況によります。