結晶性プラスチックと非結晶性プラスチックの違い

結晶性プラスチック（ポリマークリスタルとも呼ばれる）は、分子が秩序正しく配置された構造を持つプラスチックです。結晶化度（結晶部分の割合）は一般的に10%から80%であり、このため結晶性プラスチックは半結晶性プラスチックとも呼ばれます。本記事では、結晶性プラスチックという用語で結晶性および半結晶性プラスチックの両方を含みます。

結晶性プラスチックは高度に秩序立った格子構造を持ち、その結果、高い硬度、剛性、引張強度を示します。これらのプラスチックは通常不透明で、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミドなどが含まれます。また、融点が高いため、成形には高温が必要です。

結晶性プラスチックは、強度と剛性が求められる用途に適しており、自動車部品、電気機器の筐体、家庭用品などに広く使用されています。

非結晶性プラスチック（Amorphous Plastics）は、分子が無秩序に配置された構造を持つプラスチックです。有序な格子構造を持たないため、硬度、剛性、引張強度が比較的低い特徴があります。これらのプラスチックは通常光を透過しやすく、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリスチレン（PS）、ポリカーボネート（PC）などが含まれます。

非結晶性プラスチックの融点は結晶性プラスチックよりも低いため、比較的低温で成形加工が可能です。柔軟性や靭性が求められる用途に適しており、食品包装、ラップフィルム、使い捨て製品の製造などに広く利用されています。

結晶度は結晶性高分子の重要な特性の一つであり、材料の力学的、光学的、熱的、および化学的性質に影響を与えます。小分子材料のみが高結晶度の結晶を形成することができ、これらの材料は一般的に脆くなる傾向があります。また、長時間にわたり融点以下の温度を維持することで高結晶度を得ることが可能ですが、この方法はコストが高く、特殊な用途に限定されます。

結晶性高分子は分子鎖間の相互作用が強く、これによりガラス転移温度以上でも材料の軟化が抑えられます。弾性率は高温（融点以上）でのみ顕著に変化します。材料の結晶度が高いほど硬度が高まり、熱安定性も向上しますが、その一方で脆くなる傾向があります。ただし、非結晶領域が存在することで、材料に一定の弾性や耐衝撃性が付与されます。

さらに、結晶性高分子材料のもう一つの特徴として、力学的性質の各向異性が挙げられます。これは、分子配列の平行方向と垂直方向で力学的特性が大きく異なることを意味します。

結晶性高分子は一般的に不透明です。これは、材料内部に多数の結晶領域と非晶領域の界面が存在し、その界面で光が散乱するためです。これらの界面では密度が低くなるため、低結晶度材料は高結晶度材料よりも透明度が高い傾向があります。たとえば、無規則立体構造のポリプロピレンは通常非結晶性ポリマーで透明ですが、結晶度が約50%の等規則立体構造のポリプロピレンは不透明です。

さらに、結晶性は高分子の染色性にも影響を与えます。結晶性高分子は非結晶性高分子に比べて染色が困難です。これは、非結晶性高分子材料の方が染料分子が浸透しやすいためです。