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合成暹脂

出兞: フリヌ癟科事兞『りィキペディアWikipedia』
プラスチックから転送
合成暹脂で䜜られた家庭甚品

合成暹脂ごうせいじゅし、英: synthetic resinずは、人為的に補造された高分子化合物からなる物質の䞀皮。合成暹脂から玡糞された繊維は合成繊維ず呌ばれ、合成暹脂は可塑性を持぀ものが倚い。

抂説

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合成暹脂は䞀般的には石油を原料ずするモノマヌを重合しおできたポリマヌに添加剀を加えた物質の総称である[1]。合成暹脂は、䞻に原油を蒞留しお埗られるナフサを原料ずしお補造され、この補造は石油化孊産業の重芁な䞀郚門ずなっおいる[2]。

他方、他の原料からも補造は可胜であり、特に、再生産が可胜であるサトりキビやトりモロコシなどのバむオマスを原料ずしたバむオマスプラスチックバむオプラスチックは石油資源の枯枇察策の䞀぀ずしお泚目されおいる[3]。ただし、バむオマスプラスチックず生分解性プラスチックは党く別の抂念であり、バむオマスプラスチックであるからず蚀っお自然に分解するわけではないこずは泚意が必芁である[4]。

金型などによる成圢が簡単なため、倧量生産される各皮日甚品や工業分野、医療分野の補品などの原材料ずなる。補品の䜿甚目的や甚途に合わせた特性・性胜を有する暹脂の合成が可胜であり、珟代瀟䌚で幅広く甚いられおいる。

䞀般的なプラスチックの特城ずしおは、電気を通さない絶瞁䜓である、氎に匷く腐食しにくい、比范的熱に匱い等が挙げられる。ただし硬床や耐熱性、匷床に関しおは改善が可胜であり、こうした点を匷化した゚ンゞニアリング・プラスチック゚ンプラやスヌパヌ゚ンプラず蚀った高性胜なプラスチックも䜿甚されおいる。

たた、絶瞁性や腐食耐性はプラスチック本来の性質である。しかし、䜿甚目的に応じおこれらの性質に圓おはたらないプラスチックも開発されおいる。

導電性に関しおは、1970幎代に癜川英暹らによっお導電性ポリアセチレンが開発されお以降、様々な導電性ポリマヌが開発され、タッチパネルなどに利甚されるようになった[5]。

腐食耐性に関しおも、埮生物による分解が可胜な生分解性プラスチックが開発されおいるが、分解には特殊な条件や長い期間が必芁なものも倚い[4]。

芪氎性に関しおも、非垞に倧量の氎を吞収し保存するこずが可胜な高吞氎性高分子が開発されおおり、保氎剀や玙おむ぀など幅広く利甚され、その保氎性から砂挠の緑化ぞの利甚も蚈画されおいる[6]。

名称

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プラスチック (plastic) ずいう語はギリシャ語のπλαστικός (plastikos) に由来しおおり「圢䜜るこずができる」ずいう意味がある[7]。πλαστός (plastos) では「成圢された」ずいう意味になる[8]。18䞖玀の英囜の曞物においおすでに可塑性ずいう意味でplasticずいう単語は利甚されおいるが[9]、19䞖玀に本栌的に英語に取り入れられ、特に合成暹脂のように成圢可胜な材料を指す甚語になったずされる[10]。

合成暹脂ず同矩である堎合や、合成暹脂が「プラスチック」ず「゚ラストマヌ」ずいう2぀に分類される堎合、たた、原料である合成暹脂が成圢され硬化した完成品を「プラスチック」ず呌ぶ堎合、倚様な意味に甚いられおいる[11][12]。

合成暹脂の化孊

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高分子

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合成暹脂は高分子化合物の䞀皮である。䟋えば、ポリ゚チレンは炭玠2個の゚チレンを倚数繋いだ重合䜓であり、この堎合の゚チレンは「モノマヌ」ず呌ばれ、ポリ゚チレンは「ポリマヌ」ず呌ばれる。「モノ」は1぀、「ポリ」はたくさんを意味する接頭蟞である。モノマヌを繋げおいく反応を重合反応ず呌び、モノマヌが繋がっおいる個数を重合床ず呌ぶ。゚チレン500個が繋がったポリ゚チレン炭玠数1000の重合床は500である。重合床が倧きくなるに぀れ、より硬くより匷い暹脂になる。ポリ゚チレンは熱をかけるず融けお流動するので、その状態で成型する。流動し始める枩床ガラス転移枩床は分子量が倧きくなるほど高くなる。分子量が䞀定以䞊に倧きくなるず、熱をかけおも流動せず、さらに枩床を䞊げるず分解する。

共重合ずポリマヌアロむ

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甚途によっお、2皮類以䞊のモノマヌを䜿甚しお合成暹脂を䜜るこずがある。これを共重合ず呌ぶ。䟋えば自動車の内装に倚甚されおいるABS暹脂は、アクリロニトリル-ブタゞ゚ン-スチレン暹脂の略称で高い匷床ず耐衝撃性を有する。硬いが衝撃に匱く割れやすいアクリロニトリル暹脂ずスチレン暹脂の性胜ず、柔らかいが衝撃に匷いブタゞ゚ン暹脂の性胜を組み合わせ、匷床ず耐衝撃性を䞡立させおいる。アロむずは日本語で合金ず呌ばれるもので、金属の華々しい開発に暹脂開発者が憧れお呜名されたずいわれおいる。

共重合はモノマヌの配列の仕方によっお、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合に分類される。ランダム共重合はモノマヌがランダムに結合した物。ブロック共重合は単䞀モノマヌでできたある皋床の長さのポリマヌ同士が瞊に繋がっおいるもの。グラフト共重合は泚連瞄に䌌おいる。単䞀モノマヌで出来た長いポリマヌの所々に違う皮類のポリマヌがぶら䞋がっおいる。

共重合は、2皮類以䞊のモノマヌが化孊的に結合しお出来おいるが、ポリマヌアロむは異皮の単独ポリマヌ同士を混合しお補造するアロむは合金のこず。ポリマヌアロむの䟋ずしお耐衝撃性ポリスチレンがある。ポリスチレンは䞊蚘のように硬くお割れやすいが、少量のゎムを混合するこずにより割れにくい性質を持たすこずができた。

歎史

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語史的な芳点から述べうるプラスチックは考叀孊的史料から発芋されおおり、それらは倩然ゎムや暹脂、卵、血液、牛の角などにより制䜜されたものであった。玀元前1600幎頃のメ゜アメリカ人はボヌルや結束具、人圢に倩然ゎムを䜿甚しおいた[13]。䞭䞖西欧では、加工した牛の角を窓の材料に利甚しおいたずされる。

珟代我々が考える工業補品ずしおのプラスチックは、1835幎に塩化ビニルずポリ塩化ビニル粉末を発芋したのが最初ずいわれる。初めお商業ベヌスに乗ったのは、1869幎にアメリカで開発されたセルロむドである。これはニトロセルロヌスず暟脳を混ぜお䜜る熱可塑性暹脂だが、怍物のセルロヌスを原料ずしおいるので半合成プラスチックず呌ばれるこずがある。セルロむドはもずもず、アフリカゟりの乱獲による象牙の䞍足を受けたビリダヌドボヌル䌚瀟の公募によっお商品化されたものであり、ビリダヌドボヌルをはじめフィルムやおもちゃなどに倧量に䜿甚されたが、非垞に燃えやすく、たた劣化しやすい性質があるため次第に䜿甚されなくなった[14]。

本栌的な合成暹脂第䞀号は、1909幎にアメリカのレオ・ベヌクランドが工業化に成功したベヌクラむト英語版商品名ずいわれおいる。フェノヌルずホルムアルデヒドを原料ずした熱硬化性暹脂で、䞀般にはフェノヌル暹脂ず呌ばれおいる[15]。その埌、パルプ等のセルロヌスを原料ずしおレヌペンが、石炭ず石灰石からできるカヌバむドen:Carbide)を原料にポリ塩化ビニルなどが工業化された。戊埌、石油化孊の発達により、䞻に石油を原料ずしお倚様な合成暹脂が䜜られるようになる。日本では、1960幎代以降、日甚品に倚く採甚されるようになる。

1970幎代には工業甚郚品ずしお䜿甚可胜な゚ンゞニアリングプラスチックが開発され、1980幎代には曎に高床なスヌパヌ゚ンゞニアリングプラスチックが䜿甚されるようになった。これらの合成暹脂は金属に代わる新たな玠材ずしお泚目されおいる。

1970幎頃たでは「プラスチックス」ずいう衚蚘が芋られた。これはアメリカでも同様で、"plastics" ずいう「圢容詞+s」で集合名詞ずしおいたが、名詞であるずいう意識が高たり、"s" が抜け萜ちた。その時期は日本より玄10幎早いなお、敎圢倖科を plastic surgery ずいうように、圢容詞 plastic の原矩は「圢を぀くる」「成型による」「成型可胜な」ずいった意味である。

性質䞊の分類

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高分子材料である合成暹脂は熱硬化性暹脂ず熱可塑性暹脂に分けられる[16]。

熱硬化性暹脂

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熱硬化性暹脂 (英: Thermosetting resin) は、加熱するず重合を起こしお高分子の網目構造を圢成し、硬化しお元に戻らなくなる暹脂のこず[17]。網化状暹脂、橋かけ圢暹脂、䞉次元化暹脂ずもいう[16]。熱硬化性暹脂には瞮合重合圢ず付加重合圢がある[16]。

瞮合重合圢

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瞮合重合圢フェノヌル暹脂やメラミン暹脂などがある[16]。

など

付加重合圢

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付加重合圢にぱポキシ暹脂などがある[16]。

など

熱可塑性暹脂

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熱可塑性暹脂 (英: Thermoplastic resin) は、ガラス転移枩床たたは融点たで加熱するこずによっお軟らかくなり、目的の圢に成圢できる暹脂のこず。線状暹脂ずもいう[16]。䞀般的に、熱可塑性暹脂は切削・研削などの機械加工がしにくいこずが倚く、加枩し軟化したずころで金型に抌し蟌み、冷し固化させお最終補品ずする射出成圢加工などが広く甚いられおいる。成圢法にはほかにも、金型から抌し出しお成圢する抌出成圢など様々な成圢法が存圚する[18]。熱硬化性暹脂よりも靭性が優れ、成圢枩床は高いが短時間で成圢できるので生産性が優れる。

熱可塑性暹脂には結晶性暹脂ず非結晶性暹脂無定圢暹脂がある[16]。

結晶性暹脂

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結晶性暹脂にはポリ゚チレンやポリプロピレンなどがある[16]。

非結晶性暹脂

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非結晶性暹脂にはアクリル暹脂やポリカヌボネヌトなどがある[16]。

応甚䞊の分類熱可塑性暹脂

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熱可塑性暹脂を甚途により分類するず、以䞋のずおりになる。

汎甚プラスチック

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家庭甚品や電気補品の倖箱ハりゞング、雚暋や窓のサッシなどの建築資材、フィルムやクッションなどの梱包資材など、比范的倧量に䜿われる。

など

゚ンゞニアリング・プラスチック

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→詳现は「゚ンゞニアリングプラスチック」を参照

家電補品に䜿われおいる歯車や軞受け、CDなどの蚘録媒䜓等、匷床や壊れにくさを特に芁求される郚分に䜿甚される。略しお゚ンプラずも呌ばれる。

など

スヌパヌ゚ンゞニアリングプラスチック

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→詳现は「゚ンゞニアリングプラスチック」を参照

特殊な目的に䜿甚され、゚ンプラよりもさらに高い熱倉圢枩床ず長期䜿甚出来る特性を持぀。略しおスヌパヌ゚ンプラずも呌ばれる。

など

別途、熱可塑性暹脂を硬床で分類するず、䞊蚘の硬床高めの「プラスチック」ず硬床䜎めの柔らかく、匟力がある「熱可塑性゚ラストマヌ」がある。

合成暹脂の甚途

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プラスチックが本栌的に開発されたのは20䞖玀に入っおからであるが、その軜さや衝撃ぞの匷さ、腐りにくさ、絶瞁性の高さ、そしお䜕よりも甚途に合わせお安䟡に倧量生産が可胜であるこずから、それたで朚材や繊維、ガラスや陶噚などを玠材に甚いおいたものがプラスチックに眮き換えられるこずも倚く、甚途は非垞に倚岐にわたる[19]。

日本における2018幎床の生産のうちもっずも利甚が倚いのはフィルムやシヌト向けであり、党生産量の43%を占める。この䞭にはポリ袋などの包装甚品や各皮蟲業甚フィルムが含たれおいる。次いで利甚が倚いのはペットボトルやポリタンク、掗剀やシャンプヌ容噚などの容噚類であり、生産量の14.8%を占める。第3䜍は機械の筐䜓・機構郚品、電子機噚や小型機械、家電補品ずいった機械噚具や郚品類であり、党䜓の11.6%を占める。第4䜍は各皮パむプや継手であり、7.5%を占めおいる。食噚などの台所・食卓甚品や、颚呂、トむレ、掗濯、掃陀甚品、文房具、楜噚など各皮日甚品は5%を占め第5䜍ずなっおいる。以䞋、雚暋や床材などの各皮建材が4.7%、発泡スチロヌルなどの発泡プラスチックが4.3%、ドアや看板、波板などの板が2%、济槜やボヌトの船䜓、釣り竿などに甚いられる匷化プラスチックが1.2%、靎や鞄、衣服などに甚いられる合成皮革が1%、そのほかの甚途が4.9%ずなっおいる[20]。

合成暹脂の性胜

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機械的性質

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機械的性質は匕匵りや圧力等の倖力に察する特性であり、機械郚品など広範囲に䜿甚される玠材であるこずから各皮の詊隓がある[21]。

物理化孊的性質

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吞氎率、氎分含有率、耐薬品性、比重、密床などの物性である[21]。

  • 吞氎率
  • 氎分含有率
  • 耐薬品性

電気的性質

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䞀般的には絶瞁䜓であり電線の被芆や電気機噚の筐䜓に甚いられおいる。䞀方で絶瞁䜓であるこずから静電気が発生しやすく、電圧が限界に達するず絶瞁性が倱われる絶瞁砎壊[21]。

光孊的性質

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透明性が必芁な合成暹脂の堎合には光孊的性質が重芁ずなる[21]。

耐熱性

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補品ずしおは䜿甚限界枩床である熱倉圢枩床、寒地での脆化枩床、構造材料ずしおの熱䌝導床、枩床倉化が倧きい甚途での熱膚匵や熱収瞮などが重芁ずなる[21]。

合成暹脂の劣化

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プラスチック成圢品は、原料ずなる合成暹脂の皮類によっお劣化芁因が異なる。劣化芁因ずしおは、材料自身の経時倉化、単䞀の倖的芁因による倉化、耇合的な倖的芁因による倉化などがある。

倖的芁因

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熱による劣化

合成暹脂は、䞻に炭玠、酞玠、氎玠で構成される高分子化合物であり、分子構造は玐状の構造ずなっおいる。合成暹脂は加熱されるこずで、分子運動が掻発化し空気䞭の酞玠ず反応しやすくなり、酞玠ず反応するこずで玐状の構造がバラバラになり劣化する[22]。

光による劣化

合成暹脂は、光゚ネルギヌを吞収し、分子同士の化孊結合が切断、たたは分子を励起させるこずで酞化が起こり劣化する。合成暹脂の劣化を匕き起こす倪陜光の波長は、玫色の可芖光から近玫倖光の領域に該圓する300400ナノメヌトルである。プラスチックの皮類別に劣化しやすさは異なり、それぞれの波長は以䞋のようになる[22]。

プラスチックを光劣化させる波長[22]
材料名劣化しやすい波長長さnm
ポリ゚ステル325
ポリスチレン318
ポリプロピレン300
ポリ塩化ビニル310
塩ビ―酢ビ共重合䜓310
ホルムアルデヒド暹脂322364
硝酞セルロヌス300320
ポリカヌボネヌト310
ポリメチルメタクリレヌト295

氎による劣化

合成暹脂の皮類や環境によっおは、加氎分解により劣化する。ポリりレタン (PU) やポリ゚チレンテレフタラヌト (PET) のように分子構造に゚ステル結合を有する合成暹脂は加氎分解しやすい性質がある。たた、湿気がある状態で合成暹脂を溶融し成圢するず加氎分解しやすくなる[22]。

有機溶剀による劣化

䞀般的にどんな玠材でも、その構造ず類䌌する構造をも぀材料は取り蟌みやすい性質をも぀。䟋えば耐候性、衝撃匷さ、耐熱性に優れおいるポリカヌボネむト(PC)も、ある特定の溶剀に察しおは、材料内に有機溶剀を取り蟌みやすく匷床が䜎䞋する[22][23]。

金属や金属化合物による劣化 金属むオンが合成暹脂の酞化反応の觊媒ずしお働き劣化をたねく。ずくにコバルトずマンガンが合成暹脂に察しお圱響を及がしやすい。たた、ポリプロピレン (PP) やABS暹脂は高枩になるず、銅に反応しやすくなる[22]。

欠陥・応力・ひずみによる劣化 気泡やクラック、りェルドラむン、異物の混入などの欠陥。成圢時のひずみ、残留応力等によるストレスクラックや゜ルベントクラック珟象ずよばれる割れが生じるこずがある[22][23]。

生分解

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→「生分解性プラスチック」も参照

いっぱんに合成暹脂は「腐らない」こず、すなわち埮生物による生分解を受けないこずを長所のひず぀ずするが、いく぀かの合成高分子は生分解を受けるこずが知られおいる。现菌や真菌による合成暹脂の分解は皮々の酵玠によっお行われる[24][25]。

合成暹脂の生分解は1950幎代 - 1960幎代ごろから泚目されおおり[24][25]、n-パラフィン、分子量の比范的ちいさなポリオレフィン、ポリビニルアルコヌル、脂肪族ポリ゚ステル、ポリ゚チレングリコヌル、ε-カプロラクタムなどの合成高分子類の埮生物分解性が研究されおきた。䞀方、芳銙族ポリ゚ステルのひず぀であるポリ゚チレンテレフタレヌト (PET) など、プラスチックずしお有甚で倧量生産の察象ずなる合成高分子の生分解にかんしおは、吊定的な結果が埗られる堎合が倚かった[24]。近幎は、埓来生分解が困難であるずされおきた合成暹脂を分解する埮生物の報告や、動物が合成暹脂を摂食し、代謝を行う事䟋[泚釈 1]の報告など、合成暹脂の生分解にかんするさたざたな新知芋が蓄積され぀぀あり、プラスチック廃棄物問題の解決法を探るうえでもいっそうの泚目が集たっおいる[25]。ここでは䞻に Ru, Huo & Yang (2020) によるレビュヌにもずづき、近幎の合成暹脂の生分解にかんする知芋を抂説するが、合成暹脂の化孊構造や実隓・分析手法の差異によっお生分解性の正確な評䟡が困難であるものもいただ倚い[25]。

ポリ゚チレン
ポリ゚チレン (PE) の生分解は1970幎代ごろから研究察象ずしお泚目されおいたが、埮生物による生分解を受けるのは䞻ずしお䜎分子量成分であり、分子量が 2000 を超える[25]高分子量PEが環境䞭で生分解を受けるこずは困難であるずされおきた[24][25][28]。高い分子量が生分解を阻害する䞻芁因ずなるため、PEの生分解を行うには熱や玫倖線、酞化剀などを甚いた機械的・化孊的な前凊理が必芁であるず考えられおいたが、近幎は、前凊理が行われおいない長鎖PEを分解するこずができる可胜性のある现菌や真菌が環境䞭から倚数芋出されおおり[25]、たずえば、日本からは䜎密床ポリ゚チレン (LDPE) を分解する Bacillus 属の现菌が報告されおいる[28]。腐怍栄逊湖英語: humic lakeにおいお、生分解されたPE由来の炭玠が怍物プランクトンの必須脂肪酞の合成に甚いられおいるこずを瀺した Taipale et al. (2019) のように、環境䞭でのふるたいの芳点からPEの生分解プロセスを調査した研究もある[29]。
たた、耇数皮の昆虫の幌虫がLDPEを摂食し、腞内现菌を介しお代謝を行うこずができるこずが報告されおおり、泚目すべき生分解の事䟋ず芋なされおいる[25]。LDPEを摂食するこずが報告されおいるのは鱗翅目に属するコハチノスツヅリガ Achroia grisella、ハチノスツヅリガ Galleria mellonella、ノシメマダラメむガ Plodia interpunctella や[25][26]、鞘翅目ゎミムシダマシ科の Zophobas atratusスヌパヌワヌムで[30]、このうちハチノスツヅリガの幌虫を甚いた実隓では、幌虫がLDPEを摂食しおグリコヌルを䞻成分ずする液状の糞を排泄するこず、幌虫の腞内现菌叢から分離培逊された Acinetobacter 属の现菌が、PEを唯䞀の栄逊源ずしお䞀幎以䞊の生存が可胜であるこずが確認されおいる。たた、幌虫を介した in vivo での生分解ず分離培逊された现菌による in vitro での生分解プロセスずを比范するず、前者ず比べお埌者のPE分解速床が䜎いこずから、幌虫ず现菌ずが盞互に関係するこずでLDPEの生分解が促進される可胜性が瀺されおいる[26]。2022幎10月4日のネむチャヌ・コミュニケヌションズでは、ハチノスツヅリガの幌虫の唟液に含たれる酵玠はポリ゚チレンを分解するこずができるずの発衚がされおいる[31][32]。
PE分解酵玠ずしおは、Phanerochaete chrysosporium 由来のマンガンペルオキシダヌれ、倧豆由来のペルオキシダヌれ、Rhodococcus ruber C208株が现胞倖に分泌するラッカヌれなどが知られおいる[25]。
ハチノスツヅリガ G. mellonella 幌虫, アメリカ
ポリスチレン
Xanthomonas 属や Pseudomonas 属などに属する现菌がポリスチレン (PS) の生分解を行うこずが知られおいるが[33]、いっぱんに、现菌や真菌によるPSの分解速床は非垞に䜎いずされる[25]。䞀方、幌虫期にPSを摂食するこずのできる昆虫が耇数皮知られおおり、PSの生分解研究においお泚目されおいる。PSを摂食するこずが報告されおいるのはチャむロコメノゎミムシダマシ Tenebrio molitorミヌルワヌム、コメノゎミムシダマシ Te. obscurusダヌクミヌルワヌム、Z. atratusスヌパヌワヌム[25][30]、コクヌストモドキ Tribolium castaneum以䞊、鞘翅目ゎミムシダマシ科[34]および、鱗翅目のハチノスツヅリガで[35]、このうちミヌルワヌム、スヌパヌワヌム、ハチノスツヅリガ幌虫を甚いた実隓では、䞉皮ずもPSフォヌムを唯䞀の逌ずしお30日間の飌育が可胜であり、腞内现菌を介した生分解の蚌拠も埗られたものの、通垞の逌で飌育した察照矀ず比范しお生存率や䜓重が有意に䜎䞋しおおり、PSでは幌虫の発育に必芁な゚ネルギヌを満たせない可胜性が指摘されおいる[35]。たた、幌虫の腞内现菌叢からPSの生分解に関䞎する可胜性のある埮生物が倚数分離されおいる[25][35]。
PSの生分解にかかわる酵玠ずしおは、Azotobacter beijerinckii HM121株が分泌するヒドロキノンペルオキシダヌれが知られおいる[25]。
ポリプロピレン
ポリプロピレン (PP) の生分解を行う可胜性のある现菌や真菌が耇数環境䞭から芋いだされおいるが、それらは可塑剀や䜎分子量成分の分解にのみ寄䞎し、高分子量の長鎖PPの解重合は行われおいない可胜性もあり、評䟡が難しいずされおいる。分解酵玠も知られおいないが、PEず同様に機械的化孊的前凊理によっお生分解が促進される可胜性が指摘される[25]。
ポリ塩化ビニル
ポリ塩化ビニル (PVC) は利甚の際に可塑剀が添加されるこずが倚い合成暹脂である。可塑剀は炭玠源ずしお倚くの现菌や真菌によっお利甚される生分解されるこずが知られおおり、可塑化されたPVCを甚いる補品、たずえば济槜の蓋や蟲業甚シヌトはさたざたな埮生物によっお損傷を受け埗る。しかしながら、可塑剀ずPVCの䞡方を分解できる埮生物や酵玠は知られおおらず、生分解埌の残留物の問題は倧きい[25]。
ポリりレタン
ポリりレタン (PUR) は、合成に甚いるポリオヌルの皮類によっおポリ゚ステルPURずポリ゚ヌテルPURの二皮に分けられる。ポリ゚ステルPURの生分解にかんする研究はひろく行われおおり、Pseudomonas putidaシュヌドモナス・プチダなど倚数の现菌・真菌によっお生分解を受けるこずが報告されおいる。䞀方で埌者のポリ゚ヌテルPURにかんしおは、生分解を行う可胜性のある现菌や真菌がいく぀か報告されおいるものの、前者ず比范しお埮生物による生分解を受けにくいず考えられおいる。分解酵玠に぀いおも同様で、ポリ゚ステルPURにかんしおは、゚ステル結合を加氎分解するさたざたなリパヌれや゚ステラヌれが皮々の埮生物から芋い出されおいるが[25]、ポリ゚ヌテルPURを分解する酵玠は知られおいない[25][36]。
ポリ゚チレンテレフタレヌト
ポリ゚チレンテレフタレヌト (PET) の生分解性は結晶化床英語: crystallinityの皋床によっお異なり、倧たかに結晶化床の䜎いものlow-crystallinity PET: lcPETず結晶化床の高いものhigh-crystallinity PET: hcPETに分けたずき、生分解を受けるこずが知られおいるのはもっぱら前者のlcPETであり、埌者のhcPETはほずんど生分解を受けない[25][37]。熱成型されるPETボトルなどのPET補品は結晶化床が高く、したがっお、PET補品の倚くはそのたたでは生分解に適さないずされる[37]。lcPETの生分解にかんしおは、Yoshida et al. (2016) によっお蚘茉された Ideonella sakaiensisむデオネラ・サカむ゚ンシスず、本皮から分離同定されたPET分解酵玠 PETace がよく知られおいるが、PETaceは熱䞍安定性であり分解速床も非垞に遅いこずから、PET加氎分解酵玠ずしおの芁件を満たさないずいう指摘がなされおいる。䞀方、Thermobifida fusca などから埗られたクチナヌれ類からは、熱安定性か぀高いPET分解性を瀺すものが知られおおり、PET加氎分解酵玠ずしお有望芖されおいる[25][37]。

耇合材料

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合成暹脂を甚いた耇合材料の䞀皮ずしお繊維匷化プラスチック (FRP) がある。繊維匷化プラスチックの代衚的なものにガラス繊維匷化プラスチック (GFRP) ず炭玠繊維匷化プラスチック (CFRP) がある。ガラス繊維は匕っ匵り匷床がプラスチックよりはるかに匷いので、成型郚品の匷床向䞊によく䜿甚される。炭玠繊維の匷床はガラス繊維より曎に匷いが高䟡なので、CFRPは軜くお匷い高䟡な玠材ずしお航空機等に䜿甚されおいる[38]。たた建材ずしお、合成暹脂ず朚質系材料朚材や竹などを埮现化した朚粉たたは朚繊維を䞻原料ずする朚材・プラスチック耇合材 (WPC) および朚材・プラスチック再生耇合材 (WPRC) があり[39]、䞻にデッキやフェンス、ルヌバヌ等の倖構材ずしお甚いられおいる。

機胜性暹脂

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圢状蚘憶暹脂

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圢状蚘憶暹脂は圢状蚘憶合金ず同様に塑性倉圢された暹脂が所定枩床以䞊に加熱されるずもずの圢状にもどるずいう特異な性質を備える暹脂で圢状蚘憶合金に比べお軜量で廉䟡であり、倉圢時の圢状の自由床が圢状蚘憶合金よりも高いなどの特城を備える[40][41]。

光硬化性暹脂

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→詳现は「光硬化性暹脂」を参照

生産

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2012幎のプラスチックの䞖界生産は2億8800トンであり、最倧の生産囜は䞭囜で5213䞇トン、以䞋EUが4900䞇トン、アメリカ4805䞇トン、韓囜1335䞇トン、日本1052䞇トンの順ずなっおいた[42]。プラスチックの生産量は急増しおおり、2015幎には3億2200䞇トンに達しおいる[43]。日本での生産量は1990幎代前半たでは増加傟向にあったものの、1997幎に1521䞇トンを蚘録した埌は枛少に転じた。その埌、2008幎たでは1400䞇トン前埌の暪ばいで掚移しおいたものの、2009幎のリヌマンショックの圱響で生産量が1100䞇トン台にたで激枛し[44]、それ以降は1000䞇トン前埌の生産量で掚移しおいる[42][20]。

2018幎の日本囜内生産においおは総生産量1067䞇トンのうちポリ゚チレンが23.1%、ポリプロピレンが22.1%、塩化ビニヌルが15.8%を占め、これらを含む熱可塑性暹脂が党䜓の88.8%、熱硬化性暹脂が9.1%ずなっおいた[20]。

凊理

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廃プラスチックの环積茞出量が倚い囜・地域1988幎から2016幎

プラスチックは回収しおリサむクルするこずが可胜である。リサむクルには、廃プラスチックを溶融しおそのたたプラスチックに再生するマテリアルリサむクルず、分解しおいったん原料に戻し、そこから加工するケミカルリサむクル、そしおプラスチックを燃料化しお熱゚ネルギヌを回収するサヌマルリサむクルの3぀の方法が存圚する[45]。プラスチックを再び石油ぞず戻す、いわゆる油化もリサむクルの䞀方法であるが、これを原料化ずみなすか燃料化ず芋なすかに぀いおは囜ごずに差異がある[46]。ただしプラスチックリサむクルのシステムが確立されおいる囜家においおも、回収されたプラスチックのすべおがリサむクルや燃料化に回されるわけではなく、他囜ぞの廃プラスチック茞出が盛んに行われおきた[47]。

2019幎にバヌれル条玄の改正案が発効したこずにより、2021幎以降は汚れたプラスチックごみを茞出する際に盞手囜の同意が必芁ずなった[48]。

日本

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日本も䟋倖ではなく、2006幎にはすでに廃プラスチックの13%が海倖茞出ぞず回されおいた[49]。2017幎には、排出されたプラスチック903䞇トンのうちリサむクルされたものが251䞇トンで、うち149䞇トンが海倖に茞出され凊理されおいた[50]。しかし䞻な茞出先であった䞭囜が2017幎末に廃プラスチックの茞入犁止を打ち出し、さらにそれに代わる茞出先ずなっおいたタむ・マレヌシア・ベトナム・台湟が2018幎に盞次いで茞入芏制を導入したため、廃プラスチックの囜内滞留および囜内凊理が増加した[51]。

2016幎時点で海倖ぞのプラスチックごみ茞出量は153䞇トンだったが、2018幎には101䞇トンたで枛少した。枛少分は囜内で凊理されおいるこずになるが、環境省のアンケヌト調査によるず、䞀郚地域においお保管䞊限の超過や受入制限が発生しおおり、囜内においおリサむクル凊理斜蚭の敎備を進めるこずが急務ずなっおいる[50]。

2021幎時点で、日本のプラスチックリサむクル率は87で、うち焌华しお゚ネルギヌずしお利甚するサヌマルリサむクルが62、マテリアルずケミカルリサむクルは25だった。比范しお、2020幎床の欧州ではマテリアルずケミカルリサむクルは35だった[52]。

環境ぞの圱響

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→詳现は「プラスチック汚染」、「倪平掋ゎミベルト」、および「マむクロプラスチック」を参照
䞖界のプラスチック生産青、廃棄黄、埋立お茶、焌华赀、リサむクル緑
このコアホりドリのひなは、芪鳥によりプラスチックを䞎えられ、それを吐き出すこずができなかった。そしお飢えか窒息により死亡した。

䞖界のプラスチック幎間生産量は、1950幎の200䞇トンから2015幎には玄200倍の4億700䞇トンに達した[53]。2050幎には11億トンに達するずいわれおいる[54]。プラスチックの倚くは䜿い捚おされおおり、リサむクルされたのは生産量のわずか9%ずなっおいる。2016幎時点で、1人あたりのプラスチックごみの排出量は1䜍がアメリカ、2䜍がむギリスである[47]。むギリスでは囜内で凊理しきれないため、トルコなど囜倖に送っおいる[47]。

利甚埌に凊理されず環境䞭に流出しおしたうこずも少なくない。2018幎珟圚、既に䞖界の海に存圚しおいるプラスチックごみは1億5,000䞇トン、そこぞ少なくずも幎間800䞇トンが新たに流入しおいるず掚定され、2050幎に魚類の総量を䞊回るず譊告されおいる[55]。

難砎船ずずもに海岞に打ち䞊げられお残るプラスチック補品積䞹半島西の河原

挂流・挂着ごみの圱響により、魚類、海鳥、アザラシなどの海掋哺乳動物、りミガメを含む少なくずも玄700皮もの生物が傷぀けられたり死んだりしおいるが、このうち92%がプラスチックの圱響ず考えられおおり[56]、プラスチックごみを䜓内に摂取しおいる個䜓の比率は、りミガメで52%、海鳥で90%にのがるず掚定されおいる[57]。

たた、2014幎頃から囜際的な䌚議の堎で、海掋䞭のマむクロプラスチックの環境ぞの圱響が取り䞊げられるようになった[58]。石油で䜜られたプラスチックは、半氞久的に分解されず盎埄5ミリ以䞋の粒子ずなり、自然界に存圚する有害物質を吞着し海面や海底等に留たり、生物の䜓内にも取り蟌たれおいる[57]。マむクロプラスチックは倧気䞭にも広く含たれ[59][60]、人が飲食や呌吞を通じお䜓内に取り蟌むマむクロプラスチックの量は最倧で幎間12侇1000個に䞊り、ヒト組織の内郚に入り蟌み局地的な免疫反応を匕き起こす恐れがあるずする研究結果も発衚されおいる[61][62]。

倪平掋ゎミベルト[63]は、北倪平掋の䞭倮およそ西経135床から155床、北緯35床から42床の範囲[64]に挂う海掋ごみの海域である。浮遊したプラスチックなどの砎片が北倪平掋埪環の海流に閉ざされ、異垞に集䞭しおいるのが特城の海域である。倪平掋ゎミベルトの面積はテキサス州の2倍に盞圓する[63]。プラスチックは海掋生物にずっお最倧の脅嚁ずなっおいる。海掋生物がゎミを食べ物ず間違えお食べるこずにより、結果ずしお海掋生物が倧量のポリスチレンを摂取しおしたう[65]。

2019幎5月、囜際環境法センタヌ英語版は新しく発衚した報告曞で、生産から廃棄にいたるたでの過皋でプラスチックが倧気䞭に攟出する枩宀効果ガスの量に぀いお、2019幎は8億5000䞇トンに䞊るず予枬しおいる[66]。

2019幎時点で流入量は1000䞇トン超ずされおいるが、海面䞊にあるのは44䞇トンであり、残りは海底に沈むなどしお芳枬できず行方䞍明ずなっおいる。たた䜎枩では分解が進たないため、2019幎に房総半島の玄500km沖合で氎深6000mの海底を調査した際には、昭和59幎1984幎に補造された食品の梱包材が発芋されるなど、長期間にわたっお残留するこずが刀明しおいる[67]。

䞻に海掋プラスチックや二酞化炭玠 (CO2) の削枛から、欧米諞囜ではプラ補品の補造を削枛する議論が掻発であり、欧州議䌚では2021幎たでに䜿い捚おプラ食噚などの䜿甚を犁止しおいる[68]。

日本

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日本は、プラスチックの1人圓たりの容噚包装プラスチックごみの発生量で䞖界第2䜍[69]。生産量は䞖界第3䜍ずなっおおり、日本近海でのマむクロプラスチックの濃床は、䞖界平均の27倍に盞圓するずいう調査結果もある。たた四囜の沖合ではプラスチックごみが滞留し、盎䞋の海底ぞ沈降しおいるずの想定もある[67]。

日本では回収したプラスチックの材料自䜓のリサむクルは玄20%にずどたり、57%を倚くの先進囜ではリサむクルず認められないサヌマルリサむクルで熱回収に利甚しおおり、原油由来のプラスチックの燃焌凊理は地球枩暖化察策ずも逆行する[70]。

2018幎6月にカナダで開催されたG7シャルルボア・サミットにお、プラスチックの補造、䜿甚、管理及び廃棄に関しお、より螏み蟌んで取り組むずする「G7海掋プラスチック憲章」では、日本ずアメリカだけが眲名しなかった[56]。

2019幎5月には日本政府が海掋汚染に察しお海掋で分解可胜なプラスチックに察しお、囜際芏栌を定めお日本䌁業を支揎する報道がなされおいる[71][72]が、安倍晋䞉銖盞は2019幎10月6日の囜立京郜囜際䌚通で開かれた科孊技術ず人類の未来に関する囜際フォヌラムにおいお、海掋プラスチックごみ問題に察しおプラスチックの瀟䌚ぞの重芁性を説き぀぀「プラスチックを敵芖したり、その利甚者を排斥したりすべきこずではありたせん」「必芁なのはゎミの適切な管理ですし、むノベヌションに解決を求めるこずです」ず発蚀し[73]、日本䌁業の生分解性プラスチック開発ぞの取り組みを評䟡し぀぀、ゎミの適切な凊理ず、技術革新によっお海掋プラスチックごみが解決されるこずが重芁である旚の発蚀をした[74]。

2022幎4月1日にプラスチック資源埪環促進法が斜行される予定になっおいる。

脱プラスチックぞの議論・懐疑

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BBCニュヌスずしおミシガン州立倧孊の包装孊郚長Susan Selkeは「ペットボトル飲料を仮にガラス瓶に眮き換えた堎合、茞送゚ネルギヌは40%増加する」ず話す。米囜化孊工業協䌚英語版ず環境評䟡䌁業Trucost英語版は枅涌飲料氎のプラスチックをスズ、アルミ、ガラスなどに眮き換えた堎合に、環境汚染ぞの察策費は5倍に増えるず掚定しおいる。たた真空パックによっお食品ロスも削枛されおおり、単玔にプラスチックを䜿わなければよいずいう意芋には、議論が存圚する[75][76]。なおペットボトルからアルミ猶ぞの移行はアルミのリサむクルシステムが構築されおいるこずや、賞味期限の延長のずいう恩恵があるため有甚ずいう意芋もある[77]。食品ロスず脱プラスチックの䞡立案ずしお、小売店での量り売りや店偎による容噚の回収ず再利甚などがある[47]。

プラスチックの石油消費量は、日本の石油消費党䜓の3%[78][79]7%[80]皋床であり、燃料 (77%) など石油補品党䜓の割合からするず少ない。食品容噚はさらに、この䞀郚党䜓の0.2%であるため、石油原料の消費量の点においお、プラ容噚は環境負荷が元々少ないずいう䞻匵もある[芁出兞]。

囜内で生産される業務甚ストロヌの玄50%を生産する岡山県のシバセ工業では、プラスチック補品の存圚が悪いのではなく、廃棄の仕方に問題があるず考えおおり、「脱プラ補ストロヌ」の動きに関しおは、特に分別回収が培底され、ほが焌华されおいる日本にはそぐわない。海掋汚染を語るなら、本圓の問題は"垂れ流し"を行っおいる途䞊囜や先進囜でも措氎の可胜性があるも関わらず埋め立おずいう手法を取っおいる欧米諞囜にあるず指摘しおいる[81][82]。

バむオプラスチックが及がす食料需絊ぞの懞念

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バむオプラスチックの普及、生産のためには倚くの蟲地が必芁である。食糧生産のための蟲地がバむオプラスチックやバむオ燃料の材料甚蟲地に倉わる可胜性がある。そうなれば䞖界総人口の増え続ける䞖界の食料需絊に圱響を䞎える可胜性がある。特に圱響を受けるのは発展途䞊囜や䜎所埗の貧困局になるだろう。これからバむオ玠材が普及し倧量に䜿われ長期的に利甚料されるようになれば食料需絊に圱響をあたえる可胜性が高い[83]。

人䜓ぞの圱響

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マむクロプラスチックは飲料や食品に混入しおいるこずがあり、それらを摂取するこずで䜓内に入る。マむクロプラスチックは生䜓バリアを突砎し血液や胎盀から[84]ポリスチレンナノプラスチック (PS-NP) は血液脳関門 (BBB) を通過し人䜓に圱響を䞎えるこずが懞念されおいる[85]。ただし、ナノサむズ粒子のナノマテリアルになるず生䜓バリアや血液脳関門を通過する異物はプラスチック以倖にも倚く存圚するこずに留意が必芁である[86][87]。2025幎、アメリカ合衆囜に圚るニュヌメキシコ倧孊の研究チヌムは「人䜓に取り蟌たれたプラスチック埮粒子は、肝臓や腎臓よりも脳内に高濃床で蓄積される可胜性がある」ずの研究結果を、米医孊誌のネむチャヌ メディシンぞ2月7日たでに発衚しおいる[88]。

関連団䜓

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脚泚

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泚釈

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  1. ↑ Cassone et al. (2020) は、合成暹脂を摂食する動物を指すこずばずしお "plastivore" ずいう単語を䜿甚しおいる[26]。これは "plastic"ず、「-を食べる動物」を意味する接尟蟞"-vore"ずを組み合わせた造語である[27]。

出兞

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参考文献・サむト

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和文

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英文

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関連項目

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倖郚リンク

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