第二次世界大戦中および戦後、ポリマー（長鎖合成分子であり、「プラスチック」という呼び名が一般的ですが）の商業産業は、その初期の頃から急速に成長してきました。2015 年には、繊維を除く 3 億 2,000 万トンを超えるポリマーが世界中で製造されました。
[チャート: 会話] 過去 5 年間まで、ポリマー製品の設計者は通常、製品の初期耐用年数が終了した後に何が起こるかを考慮していませんでした。この状況は変わり始めており、今後数年間はこの問題にさらに焦点を当てる必要があるでしょう。
プラスチック産業
「プラスチック」は、ポリマーを説明するためのやや誤った言い方になっています。通常、石油または天然ガスに由来するこれらは、各鎖に数百から数千のリンクを持つ長鎖分子です。長い鎖は、短い分子では太刀打ちできない強度や靭性などの重要な物理的特性を伝えます。
「プラスチック」は実際には「熱可塑性プラスチック」の短縮形であり、熱を使用して成形および再成形できるポリマー材料を表す用語です。
現代のポリマー産業は、1930 年代にデュポン社のウォレス・カロザースによって効果的に創設されました。戦時中の絹の不足により女性はストッキングを他の場所で探すことを余儀なくされたため、ポリアミドに関する彼の勤勉な研究はナイロンの商品化につながりました。
第二次世界大戦中に他の材料が不足したとき、研究者たちは不足を埋めるために合成ポリマーに注目しました。例えば、日本の東南アジア征服により自動車タイヤ用の天然ゴムの供給が途絶えたため、合成ポリマーが同等品となった。
好奇心に駆られた化学の進歩により、現在広く使用されているポリプロピレンや高密度ポリエチレンなどの合成ポリマーがさらに開発されました。テフロンなどの一部のポリマーは偶然に発見されました。
最終的には、必要性、科学の進歩、偶然の組み合わせにより、現在ではすぐに「プラスチック」と認識できる一連のポリマーが誕生しました。これらのポリマーは、製品の重量を軽減し、セルロースや綿などの天然素材に代わる安価な代替品を提供したいという要望のおかげで、急速に商品化されました。
プラスチックの種類
合成ポリマーの生産は世界的にはポリオレフィン、つまりポリエチレンとポリプロピレンが大半を占めています。
ポリエチレンには「高密度」と「低密度」の2種類があります。分子スケールで見ると、高密度ポリエチレンは規則的な間隔で短い歯を備えた櫛のように見えます。一方、低密度バージョンは、ランダムな長さの不規則な間隔の歯を備えた櫛のように見えます。上空から見ると、川とその支流に似ています。どちらもポリエチレンですが、形状の違いにより、フィルムやその他の製品に成形する際の動作が異なります。
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ポリオレフィンが主流となっている理由はいくつかあります。第一に、比較的安価な天然ガスを使用して生産できることです。第二に、これらは大規模に生産される合成ポリマーの中で最も軽量です。密度が非常に低いため浮遊します。第三に、ポリオレフィンは、水、空気、グリース、洗浄溶剤など、使用中にこれらのポリマーが遭遇する可能性のあるあらゆるものによる損傷に耐性があります。最後に、それらは製品の形に成形するのが簡単でありながら、それらから作られた梱包材が一日中太陽の下に置かれている配送トラックの中でも変形しないほど十分に頑丈です。
ただし、これらの材料には重大な欠点があります。ポリオレフィンは非常にゆっくりと分解します。つまり、ポリオレフィンは環境中で数十年から数世紀にわたって存続します。一方で、波や風の作用によって機械的に摩耗され、魚や動物が摂取できる微粒子が生成され、食物連鎖を遡って私たちに近づいてきます。
ポリオレフィンのリサイクルは、収集と洗浄の問題があるため、思ったほど簡単ではありません。再処理中に酸素と熱によりチェーン損傷が発生し、食品やその他の物質がポリオレフィンを汚染します。化学の継続的な進歩により、強度と耐久性が強化された新しいグレードのポリオレフィンが生み出されていますが、これらはリサイクル中に他のグレードと常に混合できるとは限りません。さらに、ポリオレフィンは多層包装で他の材料と組み合わされることがよくあります。これらの多層構造はうまく機能しますが、リサイクルすることは不可能です。
ポリマーは、ますます希少になっている石油や天然ガスから製造されているとして批判されることがあります。しかし、ポリマーの製造に使用される天然ガスまたは石油の割合は非常に低いです。毎年生産される石油または天然ガスのうち、プラスチックの生成に使用されるのは 5% 未満です。さらに、ブラジルのブラスケム社が商業的に行っているように、サトウキビエタノールからエチレンを製造することもできる。
プラスチックの使用方法
地域によって異なりますが、包装材は総生産される合成ポリマーの 35% ～ 45% を消費しており、ポリオレフィンが大半を占めています。ポリエステルの一種であるポリエチレンテレフタレートは、飲料ボトルおよび繊維の市場を支配しています。
建築および建設では、生産されるポリマー総量のさらに 20% が消費され、PVC パイプとその化学物質が大半を占めます。PVC パイプは軽量で、はんだ付けや溶接ではなく接着が可能で、水中の塩素による有害な影響に対して非常に耐性があります。残念なことに、PVC にこの利点をもたらす塩素原子により、リサイクルが非常に困難になり、ほとんどが寿命の終わりに廃棄されます。
関連するポリマーのファミリーであるポリウレタンは、住宅や電化製品の発泡断熱材、建築用コーティングに広く使用されています。
自動車分野では、主に重量を軽減し、より高い燃費基準を達成するために、熱可塑性プラスチックの使用量が増加しています。欧州連合は、平均的な自動車の重量の 16% がプラスチック部品、特に内装部品や構成部品であると推定しています。
年間 7,000 万トンを超える熱可塑性プラスチックが繊維製品、主に衣類やカーペットに使用されています。合成繊維の 90% 以上 (主にポリエチレン テレフタレート) はアジアで生産されています。衣料品での合成繊維の使用が増加したことで、綿やウールなどの天然繊維が犠牲になり、生産にはかなりの量の農地が必要になりました。合成繊維業界は、伸縮性、吸湿発散性、通気性などの特殊な特性への関心のおかげで、衣料品やカーペットの分野で劇的な成長を遂げています。
パッケージの場合と同様、繊維製品は通常リサイクルされません。平均的な米国国民は、毎年 90 ポンドを超える繊維廃棄物を排出しています。グリーンピースによると、2016 年の平均的な人は、15 年前の平均的な人よりも毎年 60% 多くの衣類を購入し、衣類を保管する期間が短くなりました。
投稿日時: 2023 年 7 月 3 日