ポリ塩化ビニル(pvc)とは？特徴と用途を分かりやすく解説-都市環境サービス

皆さんこんにちは。都市環境サービスの前田です。今回のテーマは「ポリ塩化ビニル(PVC)」です。水道管やビニール袋、クリアバッグなど、私たちの身の回りで毎日使われているPVC製品、その素材について気になったことはありませんか？

 

 

実は、PVCは耐久性に優れ、リサイクルも可能な環境に配慮できる素材なんです。正しく理解して使えば、長く安全に活用できる便利な材料なんですよ。本記事では、PVCの基本知識から種類、用途、そしてリサイクルまでを詳しく解説していきます。

 

目次は以下の通りです。

 

① PVCの基本知識
② PVCの種類と違い
③ PVCの優れた特性
④ PVCが使われている製品
⑤ PVCの注意点
⑥ PVCの環境への配慮
⑦ PVCの加工方法
⑧ PVCの選び方と使用のポイント

 

PVCは私たちの暮らしを支える重要な素材です。ぜひ最後までご一読ください。

PVCの基本知識

まずは、PVCとは何かという基本的なところから見ていきましょう。素材の成り立ちや歴史を知ることで、より理解が深まります。

PVCとは何か

PVCとは「ポリ塩化ビニル」の英語表記「Polyvinyl Chloride」の頭文字を取った略称です。日本では「塩ビ」や「ビニール」とも呼ばれ、プラスチックの一種なんですよ。

 

PVCは、世界で3番目に多く生産されているプラスチックで、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンと並んで「五大汎用樹脂」の一つに数えられています。汎用樹脂とは、性能は特別高くないものの安価で生産量が多く、幅広い用途に使える樹脂のことです。

 

この素材の特徴は、熱を加えると柔らかくなり、冷やすと固まる「熱可塑性プラスチック」である点です。そのため、さまざまな形に加工しやすく、多くの製品に利用されています。

PVCの歴史

PVCの歴史は意外と古く、1835年にフランスで初めて発見されました。しかし、当初は弱くてもろいという弱点があり、実用化は難しかったんです。

 

その後、1914年に改良が進み、1934年にドイツで工業化に成功しました。日本では1941年にパイロット版として生産がスタートし、終戦までに約300トンが製造されました。

 

1950年頃にはアメリカからの技術導入により品質と生産量が大幅に向上し、1969年には生産量が100万トンに達しました。現在では日本は世界でも有数のPVC生産国となっており、私たちの生活に欠かせない素材として広く活用されています。

PVCの原料と製造

PVCの原料は、他のプラスチックとは少し違った特徴があります。一般的なプラスチックは100%石油から作られますが、PVCは石油が約40%、塩素が約60%という構成になっているんです。

 

具体的には、石油から得られるエチレンと、食塩水を電気分解して得られる塩素を反応させて、塩化ビニルモノマー（単量体）を作ります。モノマーとは、高分子化合物を構成する最小単位の分子のことです。

 

この塩化ビニルモノマーを「懸濁重合法（けんだくじゅうごうほう）」という方法で重合させることでPVCができあがります。懸濁重合法では、40〜60℃、数気圧の条件下で水中に塩化ビニルを分散させて重合させ、直径80〜200マイクロメートルの白色粉末状の製品にします。

PVCの種類と違い

PVCには大きく分けて2つの種類があります。それぞれ性質が異なり、用途も変わってきますので、しっかり理解しておきましょう。

硬質PVCの特徴

硬質PVCは、可塑剤（かそざい）を含まない、または少量しか含まないタイプのPVCです。可塑剤とは、プラスチックを柔らかくする添加剤のことで、これを入れないことで硬くて強度の高い素材になります。

 

硬質PVCは手で曲げることができないほど硬く、機械的強度に優れています。比重は1.30〜1.58で、引張強さは34〜62MPa（メガパスカル）という高い値を示します。

 

主な用途としては、上下水道管や電線管などのパイプ類、建築資材の波板やプリント合板、窓のサッシ、排水マスなどがあります。耐久性が求められるインフラ設備に多く使われているんですよ。

軟質PVCの特徴

軟質PVCは、可塑剤を多く含むタイプのPVCです。可塑剤の量を調整することで、さまざまな柔らかさに調整できるのが大きな特徴なんです。

 

軟質PVCは多少厚みがあっても手で曲げられるほどの柔軟性があります。比重は1.16〜1.35で硬質PVCより軽く、引張強さは6.9〜25MPaとなっています。

 

主な用途は、床材や壁紙、家具や車のレザー（合成皮革）、人工皮革、電線やケーブルの被覆材、農業用ビニールハウス、ビニール袋、ホース、チューブなど多岐にわたります。「ソフトビニール」や「ソフビ」とも呼ばれ、おもちゃのフィギュアなどにも使われています。

PVCの優れた特性

PVCが幅広く使われている理由は、優れた特性を持っているからです。ここでは主な特性について詳しく見ていきましょう。

耐久性と耐候性

PVCの最も優れた特性の一つが、高い耐久性と耐候性です。耐候性とは、太陽光や雨、気温変化などの自然環境に耐える性質のことを指します。

 

PVCは紫外線に強く、屋外で長期間使用しても劣化しにくい素材なんです。実際の調査では、自動車のPVC製外装部品を13年後に取り外して測定したところ、劣化がなく再利用可能だったという報告があります。

 

また、PVC製水道管を35年以上経過後に掘り起こして物性値を測定した調査でも、劣化していないことが確認されています。このように、PVCは空気中の酸素による酸化反応を起こしにくく、長期間にわたって性能を維持できる素材です。

耐水性と耐薬品性

PVCは水に非常に強い素材です。雨水や雪に触れても劣化しにくく、水道管や排水管などの水回りの設備に最適なんですよ。

 

さらに、PVCは化学的に安定しており、ほとんどの無機薬品に対して高い耐性を示します。具体的には、酸やアルカリをはじめ、塩類、動植物油、アルコールなどに対して優れた耐薬品性を持っています。

 

ただし、アセトンやトルエン、クロロベンゼンなどの有機溶剤と、次亜塩素酸などの塩素系化合物には弱いという注意点があります。これらの物質に接触すると、短時間で強度が落ちたり溶解したりすることがあるため、使用環境には配慮が必要です。

難燃性と安全性

PVCは火に強い素材としても知られています。引火温度は391℃、着火温度は455℃と非常に高く、紙や木材、ポリエチレンなどに比べて引火しにくく着火しにくい性質を持っています。

 

この難燃性の高さから、電線の被覆材などに多く使用されています。電気絶縁性も高く、耐アーク性は60〜800秒という優れた値を示すんです。

 

塩化ビニルよりも高い絶縁性を持つ樹脂もありますが、PVCは難燃性と電気絶縁性の両方を兼ね備えているため、電気関連の製品に適しています。火災のリスクが低く、安全性の高い素材といえるでしょう。

加工のしやすさ

PVCは加工性に優れた素材です。可塑剤の配合量を調整することで、硬さを細かくコントロールでき、一つの素材で幅広い加工方法に対応できるのが大きなメリットなんです。

 

対応している加工方法は以下になります。

主な加工方法
射出成形
押出成形
カレンダー成形
ブロー成形
真空成形
ディッピング加工
切削加工

 

また、塩素原子を含む構造により、印刷性や接着性にも優れています。着色も容易で、透明から様々な色まで対応可能です。さらに、原料が安価で製造プロセスが確立しているため、低コストで大量生産できる点も大きな魅力となっています。

PVCが使われている製品

PVCは私たちの生活のあらゆる場所で使われています。身近な製品から大規模なインフラまで、その用途を見ていきましょう。

建築資材での用途

建築分野では、PVCは欠かせない素材となっています。最も代表的な用途が、上下水道管や電線管などのパイプ類です。硬質PVCの高い強度と耐久性、耐水性を活かして、住宅やビル、工場などあらゆる建物の配管に使用されています。

 

雨樋や波板、窓枠、サッシなども硬質PVCで作られています。これらは屋外で雨や紫外線にさらされますが、PVCの優れた耐候性により長期間メンテナンスフリーで使用できるんです。

 

また、床材や壁紙には軟質PVCが使われます。塩ビタイルと呼ばれる床材は、耐水性が高く掃除もしやすいため、店舗や公共施設でよく見られます。建材としてのPVCは、コストパフォーマンスと機能性の両面で優れた選択肢となっています。

日用品での用途

私たちの身の回りの日用品にも、PVCは数多く使われています。ビニール袋やラップフィルムは、その代表例です。業務用のラップには特に多くPVCが使用されており、透明性と密封性に優れています。

 

文房具では、下敷きやクリアファイル、消しゴムなどにPVCが使われています。透明で丈夫なため、書類の保護や整理に最適なんですよ。

 

使い捨て手袋もPVC製が一般的です。ビニール手袋として知られるこの製品は、安価で扱いやすいため、食品加工や清掃作業など幅広い場面で活用されています。その他、テーブルクロスやレインコート、傘なども、PVCの耐水性を活かした製品です。

工業製品での用途

工業分野では、PVCの優れた特性が様々な形で活用されています。電線やケーブルの被覆材は、軟質PVCの重要な用途の一つです。電気絶縁性と難燃性を兼ね備えたPVCは、安全な電気配線を実現しています。

 

農業用ビニールハウスも、PVCフィルムで作られることが多いです。透明性が高く光を通しやすく、耐候性に優れているため、長期間の使用に耐えられます。

 

医療分野でも、PVCは広く使われています。点滴バッグや血液バッグ、医療用チューブなどがPVC製です。柔軟性があり、滅菌処理にも対応でき、薬品に対する耐性も高いことから、医療用途に適しているんです。自動車の内装部品やダッシュボードなども、軟質PVCが使用されています。

ファッションでの用途

ファッション業界でも、PVCは注目を集めています。PVCレザーと呼ばれる素材は、織物や編物にPVCをコーティングしたもので、革のような外観を持ちながら、本革より安価で耐水性に優れているんです。

 

近年人気のクリアバッグは、透明なPVCフィルムで作られています。中身が見える斬新なデザインで、夏のファッションアイテムとして定着しました。グッチやバーバリーなどの高級ブランドでも、PVC素材を使った製品が多く展開されています。

 

靴やサンダル、ベルト、アクセサリーなどにもPVCが使われます。ソファーや椅子の合成皮革の一部もPVC製で、家具や自動車のシートにも広く採用されています。ファッション分野でのPVCは、デザイン性と実用性を両立させる素材として評価されているんですよ。

PVCの注意点

PVCには多くのメリットがありますが、使用する上でいくつか注意すべき点もあります。安全に使うためにしっかり理解しておきましょう。

熱に弱い性質

PVCの最も大きな弱点は、熱に弱いことです。一般的なPVCは約80℃で変形が始まるため、高温環境での使用には適していません。
そのため、PVC製の容器を電子レンジで加熱したり、熱湯に浸したりすることは避けなければなりません。熱によって変形するだけでなく、可塑剤が溶出する可能性もあります。

 

ただし、製造方法を工夫することで耐熱性を向上させることも可能です。低温で重合させて枝分かれが少ないポリマーを得たり、塩素含有量を増やしたりすることで、より熱に強いPVCを作ることができます。しかし、一般的な製品は80℃程度が使用限界と考えておくべきでしょう。

低温での脆さ

PVCは高温に弱いだけでなく、低温でも問題が生じます。特に低温域では耐衝撃性が低下し、脆くなって割れやすくなるんです。
寒冷地でPVC製品を使用する場合や、冷凍庫に入れる容器などには注意が必要です。衝撃を受けると簡単にひび割れたり、破損したりする可能性があります。

 

この問題を解決するため、ABSやMBSといった耐衝撃性改良樹脂をブレンドする方法があります。これらの強化剤を混合することで、低温でも衝撃に強いPVCを製造できます。用途によって衝撃を受ける可能性が高い場合は、耐衝撃性が改善されたPVC製品を選ぶことが大切です。

有機溶剤への弱さ

PVCは多くの薬品に強い素材ですが、有機溶剤には弱いという特徴があります。アセトン、トルエン、クロロベンゼンなどの特定の有機溶剤に接触すると、軟化したり腐食したり、場合によっては溶解してしまうことがあるんです。

 

次亜塩素酸などの塩素系化合物も、PVCを侵食する物質です。漂白剤などの塩素系洗剤をPVC製品に使用すると、短時間で強度が落ちる可能性があります。

 

そのため、PVC製品を清掃する際は、使用する洗剤の成分を確認することが重要です。有機溶剤や塩素系化合物が含まれていないか、必ずチェックしてください。基本的には、水や中性洗剤で拭き掃除をするのが最も安全な方法といえるでしょう。

PVCの環境への配慮

環境問題が重視される現代において、PVCの環境への影響は重要なテーマです。ここでは現在の取り組みや状況を詳しく見ていきましょう。

リサイクルの取り組み

PVCのリサイクルには、大きく分けて3つの方法があります。それぞれの方法について理解を深めましょう。

 

まず「マテリアルリサイクル」は、使用済みのPVCを粉砕してペレット状にし、再び原料として使用する方法です。材料リサイクルとも呼ばれ、PVCを再びPVC製品として生まれ変わらせることができます。2022年度の有効利用量は180万トンでした。

 

次に「サーマルリサイクル」は、PVCを高温で溶かし、その熱をエネルギーとして利用する方法です。熱回収とも呼ばれ、温水プールや火力発電などに活用されています。2022年度の有効利用量は510万トンと、3つの方法の中で最も多くなっています。

 

最後に「ケミカルリサイクル」は、PVCを化学的に分解して、塩化ビニルモノマーなどの原料に戻す方法です。高炉原料化技術やコークス炉化学原料化技術、ガス化技術、油化技術などの先進的な技術が開発されているんですよ。

環境問題と現状

かつて、PVCは焼却時にダイオキシンが発生する可能性があるとして問題視されていました。1990年代から2000年代初頭にかけて、PVCの使用を控える動きが広がった時期もあったんです。

 

しかし、実際には塩素を含むゴミを低温で燃やすとダイオキシンが発生しやすく、高温で燃やすと発生しにくいことが判明しました。現在の焼却炉は高温処理が可能になっており、適切な施設で処理すればダイオキシンの問題は解決されています。

 

また、2022年4月には「プラスチック資源循環促進法」が施行され、企業によるプラスチック使用の合理化や分別・リサイクルが強く求められるようになりました。PVCも含めたプラスチック全体で、循環型社会の実現に向けた取り組みが進んでいます。

可塑剤の安全性

軟質PVCに使用される可塑剤についても、安全性が議論されてきました。特にフタル酸エステルと呼ばれる可塑剤が、環境ホルモンではないかと懸念されたことがあります。

 

2000年頃、フタル酸ビス（2-エチルヘキシル）などのフタル酸エステルが、油脂を含んだ食品中に溶け出す可能性が指摘されました。このため、食品が直接触れる容器や包装への使用が制限されるようになったんです。

 

また、3歳以下の乳幼児が口に接触することが想定されるおもちゃについても、フタル酸エステルを含むPVCの使用が制限されています。その後、2003年の環境省検討会において、フタル酸エステルには環境ホルモン様作用が確認されなかったと報告されましたが、予防的観点から規制は継続されています。現在は「非フタル酸」と表示された、より安全な可塑剤を使用した製品も増えています。

PVCの加工方法

PVCは様々な加工方法に対応できる素材です。主な加工方法について、それぞれの特徴を詳しく解説していきます。

押出成形

押出成形は、PVCの代表的な加工方法の一つです。加熱して溶かしたPVCを、口金と呼ばれる金型から押し出して成形する方法で、連続的に製品を作ることができるんです

 

この方法は、パイプや板、シートなど、断面形状が一定の製品を製造するのに適しています。口金の形状を変えることで、さまざまな断面形状の製品を作ることが可能です。

 

押出成形のメリットは、同一形状の製品を大量に連続生産できることと、使用する金型が比較的単純なため初期コストを抑えられることです。上下水道管や電線の被覆材、チューブなど、多くのPVC製品がこの方法で作られています。ただし、複雑な形状の製品には向いていないという制約があります。

射出成形

射出成形は、複雑な形状の製品を製造するのに適した加工方法です。加熱して溶かしたPVCを、金型のキャビティ（空間）に高圧で射出して成形します。

 

この方法の最大の特徴は、立体的で複雑な形状の製品を精度高く製造できることです。製品のサイズも、小さなものから大きなものまで幅広く対応可能なんですよ。

 

射出成形は大量生産に向いており、一度金型を作れば同じ製品を繰り返し効率的に製造できます。継手、バルブ、各種部品など、精密な形状が求められる製品に使用されます。ただし、金型の製作コストが高いため、大量生産でないとコストメリットが出にくいという面もあります。

カレンダー成形

カレンダー成形は、フィルムやシート、板など、平らで幅広な製品を製造する方法です。圧延加工とも呼ばれ、熱したロールの間に材料を通して圧延し、最後に冷却ロールで厚みを調整します。

 

この方法は、ビニールシートや床材、壁紙、レザー（合成皮革）など、薄く広い製品の製造に最適です。複数のロールを使って連続的に加工できるため、生産効率が高いんです。

 

カレンダー成形で作られたPVCシートは、さらに他の加工を施すこともできます。例えば、エンボス加工で模様をつけたり、印刷を施したりすることで、様々なデザインの製品を作ることが可能です。ビニールハウス用のフィルムや、農業用のビニールシートなども、この方法で製造されています。

PVCの選び方と使用のポイント

PVCを安全に効果的に使用するためには、適切な選び方と使用方法を知ることが大切です。実践的なポイントを見ていきましょう。

用途に応じた選択

PVC製品を選ぶ際は、まず用途に応じて硬質と軟質を使い分けることが基本です。配管や建材など強度が必要な用途には硬質PVCを、電線被覆や柔軟性が必要な用途には軟質PVCを選びます。

 

耐熱性能も重要な選択基準です。一般的なPVCは約80℃が使用限界ですので、高温になる環境で使う場合は耐熱性が向上したグレードを選ぶ必要があります。製品の仕様書で使用可能温度範囲を必ず確認しましょう。

 

食品用途の場合は、さらに注意が必要です。食品衛生法に基づく安全基準を満たした製品を選び、「食品用」や「非フタル酸」といった表示があることを確認してください。特に3歳以下の子供が使用するおもちゃや製品については、フタル酸エステルを含まないものを選ぶことが法律で義務付けられています。

メンテナンス方法

PVC製品のメンテナンスは比較的簡単です。基本的には水拭きで十分きれいになり、頑固な汚れには中性洗剤を使用すれば問題ありません。

 

注意すべき点は以下になります。

 

メンテナンス時の注意点
有機溶剤を使わない
塩素系洗剤を避ける
熱湯を使わない
直射日光を避けて保管
傷の有無を定期点検

 

アセトンやシンナーなどの有機溶剤は、PVCを溶かしてしまうため絶対に使用しないでください。また、塩素系漂白剤なども劣化の原因となります。

 

配管などの重要な部分については、定期的に傷や亀裂がないか点検することをおすすめします。特に傷があるとそこから割れやすくなるため、早期発見が大切です。屋外で使用する製品は、PVCの耐候性は高いものの、できるだけ直射日光を避けて保管すると、より長持ちさせることができます。

まとめ

PVCは、私たちの暮らしのあらゆる場面で活躍している重要な素材です。水道管から日用品、ファッションアイテムまで、その用途は実に多様なんですよ。

PVCは決して「使い捨て」ではなく、適切にリサイクルすることで循環型社会に貢献できる素材なんです。製品を選ぶ際は、用途に合った種類を選び、リサイクルマークを確認して、使い終わった後も正しく分別することを心がけましょう。一人ひとりの意識と行動が、持続可能な社会の実現につながります。

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