合成材料：コンセプト、タイプ、例 - 理科 - 2025

合成材料は、合成ポリマーまたは小分子で作られている材料です。これらの材料を作るのに使用される混合物は石油化学薬品または石油化学薬品から来ます。

さまざまな種類の繊維を製造するために、さまざまな化合物が使用されます。ほとんどの合成材料は、ポリマーに由来する化学物質でできているため、より強く、より耐性があります。

合成材料は、繊維技術のすべての分野で使用されているすべての材料のほぼ半分を占めています。これらの材料の製造にはさまざまな方法がありますが、最も一般的なのはメルトターニングです。このプロセスでは、高温を使用して、繊維または合成材料の形状と寸法を変更および成形します。

これらの材料は丈夫で、消費者に優しい機能を提供することがよくあります。最も一般的な機能のいくつかは、防水素材、伸縮素材、防汚部品です。

天然繊維は要素に敏感であり、時間の経過とともに分解する傾向があるため、これは可能です。これは、それらが生分解性であることを意味します。天然繊維はまた、綿、羊毛、絹を食べる蛾の場合と同様に、それらを食べる害虫による損傷を受けやすいです。

合成繊維はこれらの害虫の影響を受けず、太陽、水、または油にさらされても損傷を受けません。最も一般的な合成素材には、ナイロン、ポリエステル、炭素繊維、レーヨン、スパンデックスまたはライクラがあります。

近年、新しい合成材料の発明がブームになっています。科学者たちはテクノロジーを用いて、特定の用途に適した特性を持つ小さな分子を大きなポリエステル鎖に結合する新しい合成経路を発見しました。

これらの例としては、カーペットに使用されるポリプロピレン繊維や、ペットボトルの製造に使用されるさまざまなポリエチレンがあります。彼らはまた、ケブラーのような信じられないほど強い物質を開発することに成功しました。

合成素材の種類と特徴

バイオプラスチック

プラスチックは劣化しないため、環境汚染の大きな原因となっています。さらに、ほとんどのプラスチックは再生可能ではない原油に由来しています。

しかし、テクノロジーにより、再生可能な資源をプラスチックや合成ゴムに変換することが可能になりました。これらの物質は化石資源を節約するため持続可能であり、生分解性ではありませんが、科学にとって大きな進歩です。

ナイロン

これは合成ポリマーのファミリーであり、1935年に初めて製造されました。それは最初の大量生産された合成繊維でした。これは、第二次世界大戦中にパラシュートでアジアの絹と麻を置き換える必要があったためです。当時は、タイヤ、テント、ポンチョ、その他の軍事用品の製造に使用されていました。それはアメリカで紙幣を作るためにも使われました。

引火性が高く、溶ける代わりに燃えます。非常に伸縮性があります。それは非常に強く、昆虫、動物、菌類および多くの化学物質に非常によく抵抗します。

床材やゴム補強材など、合成繊維の多くの商業用途があります。また、自動車部品、特にエンジンルームのモデリングや、電気機器、歯ブラシ、カーペット、ナイロンストッキング、衣類の生地にも使用されます。

ソリッドナイロンは、ヘアブラシや、ネジやギアなどの機械部品の製造にも使用されます。ナイロン樹脂は一部の食品包装に使用されています。特にオーブン用の袋に入っているものや、ソーセージや肉のパッケージに入っているもので。

プラスチックコンパウンド

これは、さまざまな繊維で強化されてより弾力性と強度の高いプラスチックに付けられた名前です。一例は、ポリマーとカーボンの混合物であり、燃料を使用して物を効率的に輸送するのに役立つ軽量の材料を作成します。

これらの化合物は、特に航空宇宙産業でますます使用されています。エアバスA360航空機とボーイング787は、50％がプラスチックでできています。特に自動車の製造において、それがより多く使用されるのを妨げている唯一のことは、その高いコストです。

ポリエステル

この材料は繊維産業で広く使用されています。ほとんどの衣料品には、ある程度のポリエステルがあります。ほとんどがそうではないが、生分解性さえあるいくつかの品種があります。

衣類に加えて、多くのポリエステル織物が家具やリネンに使用されています。ポリエステルは、シャツ、ズボン、ジャケット、帽子、シーツ、羽毛布団、クッション、詰め物、布張りの家具、タオルに含まれています。工業用ポリエステルは、タイヤ、シートベルト、および高吸収性プラスチックの補強に使用されます。

この材料は、ボトル、カヌー、ケーブル、ホログラムなどの作成にも使用されます。さらに、ギター、ピアノ、ヨットのインテリアなどの木製品の仕上げとしても使用されます。

ポリエステルは汚れに強いです。それを染色できる唯一の染料は、いわゆる分散染料です。多くの機会で、ポリエステルと天然繊維の組み合わせが作成され、さまざまな結果が得られます。たとえば、ポリエステル/綿混紡のポリコットンは、丈夫でしわになりにくい非収縮生地です。

自己修復材料

開発中のこれらの新しい材料は、他の場合には修復不可能と見なされる可能性のある損傷を修復する能力を持っています。それらは2000年代初頭に発見されました。

ポリマーは自己修復が可能な唯一の材料ではありませんが、最も効率的です。それらは非常に複雑な設計を含み、製造が困難ですが、修理した場合、他のポリマーよりも耐久性があります。それらは、コーティング、電子機器、および輸送でますます使用されることが期待されています。

カーボンファイバー

炭素繊維を含んだ、丈夫で軽量な強化プラスチックです。炭素繊維は製造コストが高くなる可能性がありますが、自動車、航空宇宙、土木工学、スポーツ用品、その他の技術的用途で広く使用されています。

剛性がありますが、同時に成形可能で、高温に対する耐性が優れています。

ケブラー

ケブラーは非常に強いプラスチックです。お互いに強く押し付けられた繊維で作られているため、非常に求められている特性です。それはナイロンの親戚であり、スーパーポリマーと見なされ、70年代に市場に導入されました。

非常に強い素材ですが、比較的軽い素材です。溶融せず、450°Cを超える温度でのみ分解します。寒さでも害はありません。-196°Cまでの温度に耐えることができます。さまざまな化学物質からの攻撃に耐性があり、湿度はそれを損傷しません。

弾丸またはナイフが繊維を通過することが難しいので、ケブラーは優れた弾道抵抗性材料です。現代の鎧のように鋼よりも強力ですが、鋼よりも軽量で柔軟性があります。

ケブラーのその他の用途には、自転車のタイヤ、帆船、ミュージカルドラム用のドラムヘッドの製造での使用が含まれます。

ライクラ

ライクラまたはスパンデックスは非常に伸縮性があることが知られている繊維です。サイズの最大5倍まで拡張できます。その最も重要な特徴は、ストレッチしても元のサイズに戻ることと、他の生地よりも速く乾くことです。ゴムよりも強く、耐久性があり、1950年代に発明されました。

その弾力性と強度により、多くの衣料品、特にスポーツで使用されています。サイクリングショーツ、水泳パンツ、スキーパンツ、トライアスロンスーツ、ウェットスーツは、最も一般的な用途のほんの一部です。他の用途には、下着、水着、手袋、ライクラなどがあります。

スマート反応性ポリマー

合成ゴムとゲルは、外部刺激に反応して形状を調整できます。これは、彼らが環境の変化に対応することを意味します。この機能は、センサーやアラームなどの他のスマートマテリアルの設計に役立つため、非常に便利です。この方程式に自己修復テクノロジーを追加すると、その結果は多くの業界で重要な用途を持つ可能性があります。

これらの材料は、温度、湿度、pH、光強度、磁場および電子場の変化に敏感です。彼らはその色、透明度、さらにはその形状を変えることができます。

それらは生物医学工学、ヒドロゲルおよび生分解性包装に使用されています。

アクリル

1940年代に開発された、丈夫で軽くて暖かいため、セーター、家具の室内装飾品、カーペット、ブーツや手袋のカバーに広く使用されています。

とても柔らかく、肌触りはウールのようです。正しい手順を経た後、綿などの他の生地を模倣するために使用できます。より高価なカシミヤの代用品として使用されることもあります。

アクリルはとても丈夫で丈夫です。それは非常に色を受け入れ、洗っても問題はなく、通常は低刺激性です。衣類については、通常、ストッキング、スカーフ、帽子の製造に使用されます。さらに、編み物、特にかぎ針編みで使用されます。

合成ゴム

合成ゴムの起源は、自動車業界の需要を満たすことができる天然ゴムの変種を作成する必要があるため、19世紀後半にまでさかのぼります。

合成ゴムは、その組成により、弾力性を失うことなく扱いやすく、変形しやすくなるため、天然ゴムを改良しています。

接着剤

接着剤は、動物、植物または合成起源のものであり得る。後者は、石油由来のポリマーと、合成ゴムまたはポリウレタン接着剤をベースとしています。

次に、接着剤は、その組成に応じて、一液型接着剤と二液型接着剤に分類できます。

ポリマークレイ

土粘土の機能を果たしますが、主にポリ塩化ビニル（PVC）で構成されています。市場に出て間もないのですが、その低コストと可能性により、従来の粘土に比べてますます広く使用されるようになっています。

シリコーン

シリコーンの合成組成は1938年に実施されました。これは、電子機器、建設、製薬、家具などの産業で日常的に使用するための非常に用途の広い製品です。その最大の可能性は、変形したり特性を失うことなく高温に加熱できることです。

熱可塑性

熱可塑性樹脂は、酸素、水素、および炭素とともに原油から派生したプラスチックの組み合わせです。その主な機能は、溶かして後で必要な形状を採用できることです。

自動車業界では、ヘッドライトの開発、シャワーカーテンやレインコートなどの防水製品、またはパイプの製造に使用されています。

参考文献

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