プラスチック改質技術の応用の側面は何ですか?

プラスチック改質技術の応用範囲は非常に広く、プラスチック製品のコスト削減、性能向上、機能向上は、プラスチック改質技術と切り離せないものです。プラスチックの外観、透明性、密度、精度、加工性、機械的特性、化学的特性、電磁気的特性、耐腐食性、耐老化性、耐摩耗性、硬度、熱的特性、難燃性、バリア性など、プラスチックのほぼすべての特性は、改質方法によって向上させることができます。

最も成功した化学的に改変された製品は、ABS、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体物理的改質法においては、強化複合材料という新たな材料カテゴリーが形成されており、充填やブレンドといった物理的改質法は簡便かつ高い適用性を持つことから、中国では広く利用されている。

1. 農業用プラスチックフィルム

農業生産の分野において、プラスチック製品を作物の被覆栽培や灌漑に利用することは、作物の収量を向上させる効果的な方法の一つであることが認識されています。中国の農業用プラスチックは、プラスチックフィルムで作物を覆って栽培することから発展しました。現在、中国の農業用マルチングフィルムは、生産量と被覆面積で世界トップクラスを誇るだけでなく、品質も大幅に向上しています。使用されるフィルムは、一般的な透明フィルムから、充填材を用いた改良型断熱機能フィルムなど、多品種・多機能フィルムへと進化しており、その断熱効果は極めて顕著です。

ご存知のように、農業用プラスチックフィルムの役割は、作物に良好な温熱環境を提供することです。夜間は外気温が低く、作物の成長に特に悪影響があるため、夜間のフィルム温度を向上させるために、夜間に土壌から吸収される遠赤外線ミュー（11〜13メートル）がフィルムを通過するのを防ぎます。

赤外線スペクトル分析によると、SiO2などの無機材料はこの帯域の遠赤外線をよく吸収します。そのため、安価で加工しやすいカオリンやマイカなどのフィラーをフィルムに添加して断熱農業用フィルムを製造することが多く、夜間のビニールハウス内の温度を1～2℃上昇させることができます。

生分解性プラスチックフィルムの開発は、充填改質技術のもう一つの例です。プラスチックフィルムの普及と応用は、農業生産に大きな利益をもたらす一方で、プラスチックフィルムが土壌に長期残留することで白色汚染を引き起こす可能性に対する大きな懸念も引き起こしています。

2. 包装用プラスチック製品

1970年代に登場した直鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）は、その分子構造により、引張強度や引裂強度などの優れた機械的特性を有しています。しかし、溶融粘度が非常に高く、加工に大きな困難を伴います。設備を変更せずに、LLDPEとLDPEを質量分率10%～50%で混合することで、設備のトルクを増加させることなく、LDPEよりも優れた機械的特性を持つ包装フィルムを製造できます。

たとえば、最大 30% の CaCO3 を含む HDPE フィルムは、ゴミ袋の製造に効果的に使用されています。

3. 日用品プラスチック製品

日常的に使用されるプラスチック製品は、靴、バッグ、家具など、用途が多岐にわたります。中でも注目すべきは、ハイテク製造技術を駆使した混合人工皮革です。優れた柔らかさと通気性を備え、その性能、デザイン、色彩は本物の皮革に匹敵します。靴、バッグ、ケースなどの製品のニーズを満たすだけでなく、これらの市場の発展を促しました。

PVC人工皮革の製造では、CaCO3が充填剤としてよく使用され、その添加量は最大50%に達することもあります。CaCO3に加えて、カオリン、微粉炭灰、ガラスビーズなども充填剤として使用できます。充填剤の添加はコスト削減だけでなく、PVC人工皮革の硬度を向上させ、表面光沢を調整することもできます。

4. 建設用プラスチック製品

プラスチック製の上下配管、ガス管、プラスチック製のドア窓、そしてあらゆる種類の建築用プラスチック装飾材を用いた建築資材は、既に広く人々に受け入れられており、その潜在市場は非常に巨大です。建築用プラスチック製品は主にPVCで、プラスチック製のドアや窓製品の耐衝撃性と耐老化性を向上させるため、通常、配合に6%の改質剤（メタクリル酸-ブタジエン-スチレン共重合体（MBS）、塩素化ポリエチレン（CPE）、4%の二酸化チタン（TiO2）が添加されます。

TiO2は顔料として使用できるだけでなく、耐紫外線性能を高め、耐用年数を延ばす効果もあります。PVCパイプの製造において、約5%のCaCO3を添加することで、より優れた機械的特性が得られます。

5. 産業用プラスチック製品

プラスチックは、その低密度、耐摩擦性、耐腐食性、絶縁性、断熱性などの優れた特性から、家電製品、電子製品、自動車、郵便・通信、機械、輸送、その他の産業支援製品において、これらの分野で広く使用されています。

改質技術は、一般プラスチックの性能を工業用プラスチックの要求に合わせて向上させるだけでなく、エンジニアリングプラスチックのいくつかの弱点を克服し、厳しい使用要件を満たすことも可能にします。実際、工業用プラスチックはプラスチック改質の最大の分野の一つです。PEおよびPP改質プラスチックは、工業用アクセサリーに広く使用されています。近年、通信ケーブルや光ケーブルへの改質PEの応用は、その効果的な例です。

通信ケーブルや光ケーブルの材料は、材料自体の性能や加工性能に対する要求が高いため、海外ではこの種の材料は専用材料の形で販売されていますが、中国では専用材料がなく、混合改質技術に基づいて通信ケーブルの絶縁材料、シース材料、ケーブルシース材料を生産しています。

これらは、基本樹脂と改質樹脂を選定し、必要な添加剤と加工助剤を選定した後、混合・溶融押出成形によって製造されます。得られたHDPE通信ケーブル絶縁材、LLDPE通信ケーブルシース材、MDPE通信ケーブル絶縁材、LDPE通信ケーブル絶縁材、LDPE通信ケーブルシース材は、ケーブル材料に求められる誘電性、耐寒性、耐酸化性、耐熱性などの性能要件を完全に満たします。HDPEケーブルシース材は、光ケーブル材料の耐摩耗性および環境応力割れ性などの要件を満たすことができます。

ケーブル押出生産においては、1200m/分の低・中速押出と2400m/分の高速押出に適応できます。PPは、低密度、無毒性、耐腐食性などの利点を備えた重要な汎用プラスチックの1つであり、使用量はPVC、PEに次いで多くなっています。

しかし、低温脆性や高収縮率といった欠点により、工業製品としての利用は限定的であるため、様々な特性、特に靭性を向上させるために改質技術が用いられることが多い。PPの改質には、主に共重合改質とブレンド改質が含まれる。改質PPは、軽自動車や乗用車のバンパー、家電製品のハウジング、車載ファンなどに利用できる。

バンパーには優れた靭性と耐寒性が求められますが、PPはエチレンプロピレンジエン（EPDM）とポリオレフィンエラストマー（POE）によって強化することができます。PP-POE-タルク強化システムでは、POE含有量が10%の場合、衝撃強度は300J/mに達します。POE含有量が15%～25%の場合、衝撃強度は550J/mに達し、バンパーの要件を満たします。

タルクを添加するとシステムの衝撃特性は低下しますが、引張強度、引張弾性率、熱変形温度は大幅に向上します。改質技術は一般的なプラスチックだけでなく、特殊な特性を持つエンジニアリングプラスチックにも適しており、材料特性を向上させる優れた方法です。

ご存知のように、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）は、酸やアルカリに対する耐腐食性が強く、摩擦や環境応力亀裂に対する耐性などの優れた特性を持っていますが、クリープ、寸法不安定性、摩耗があり、溶融粘度も高いため、従来の押し出し加工や射出加工には使用できません。
液晶ポリマー（LCP）を添加してグラファイトを改質し、例えば10％（質量分率）のLCP PTFE-LCPアロイを添加すると、純粋なPTFEに比べて耐摩耗性が約100倍向上し、耐摩耗部品として使用できる材料となります。

さらに、超高分子量ポリエチレン (UHMMPE) と HDPE に LCP を加えると溶融粘度が大幅に低下するため、押し出しプロセスを使用して UHMMPE パイプを製造できます。