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ポリウレタンには、さまざまな種類があり、使用用途も幅広い素材です。
ポリウレタンには多くの種類があるため、全体像をつかめずに困っている方も多いのではないでしょうか。
この記事では、ポリウレタンの種類や特徴、主な用途などポリウレタンの概要を分かりやすく解説します。
ポリウレタンとは何か？基本をわかりやすく解説
ポリウレタンとは、プラスチック（合成樹脂）の一種です。ただし、一般的にイメージする硬いプラスチックだけではなく、ゴムのような柔軟な性質を持つポリウレタンもあります。
ポリウレタンには多くの種類があるため、全体像をつかめずに困っている方も多いのではないでしょうか。
この記事では、ポリウレタンの種類や特徴、主な用途などポリウレタンの概要を分かりやすく解説します。
ポリウレタンの定義と成り立ち
ポリウレタンを科学的に定義すると「分子鎖の中にウレタン結合を繰り返し持つ高分子化合物（ポリマー）」となります。
ポリウレタンは、「イソシアネート基（-NCO)」を持つ化合物と、「水素基（-OH)」を持つポリオールの二つの材料を化学反応させて作られます。
ポリウレタンは1930年代に、ドイツのオットー・バイヤー博士らにより開発されました。ドイツは第二次世界大戦中に、天然ゴムの供給ルートが遮断されました。ゴムの代替品としてポリウレタンは急速に普及したのです。
「ウレタン結合」とは？素材の構造をかんたんに
ウレタンの特性は「ウレタン結合（-NH-COO-）」により支えられています。
この結合はとても高い「凝縮エネルギー」を持っています。分子同士が互いに強くひきつけ合う性質があるということです。
ポリウレタンを顕微鏡レベルで観察すると、硬い結晶のような「ハードセグメント」と、バネのように自由に折れ曲がる「ソフトセグメント」が混在しています。
このハードとソフトの共存により、ポリウレタンはゴムのように伸びる性質や、プラスチックのように強い性質を実現しています。
ポリウレタンの特徴と素材としての性質
ポリウレタンは、伸縮性や弾力性があり、耐久性も高い素材です。
ここでは、ポリウレタンの特徴を解説します。
伸縮性と弾力性の理由
ポリウレタンは、最大で元の長さの5倍から8倍くらいまで伸びます。
素材の伸びやすさはゴムに似ていますが、ゴムよりも細い糸に加工できます。
そのため、ジーンズやスポーツウェアなどの生地に数パーセント混ぜるだけで、動きやすいストレッチ素材に生まれ変わるのです。
軽さとクッション性の特徴
ポリウレタンは製造の過程で、内部に無数の泡を含ませることが可能です。泡を含んでいるポリウレタンは「ウレタンフォーム（スポンジ）」と呼ばれます。
内部に無数の気泡があるため、見た目の大きさに反して驚くほど軽く、衝撃を吸収するクッション性を発揮します。
耐久性・耐摩耗性
摩擦に強く、ボロボロになりづらいのもポリウレタンの特徴です。
特に高品質なポリウレタンを使用した製品は、毎日のハードな洗い物にも耐え、長期間その弾力性を維持できるでしょう。
ポリウレタンの主な用途と身近な例
ポリウレタンは、クッション材や衣料品・自動車業界などで使用されています。
ここでは、ポリウレタンの主な用途を解説します。
各種スポンジやクッション材としての使われ方
ポリウレタンのもっとも身近な使用例は、キッチンスポンジです。
ポリウレタンは内部に気泡があるため、洗剤が泡立ちやすく、食器の洗浄に適しています。また、ソフトな質感のため、洗う対象を傷つけないのもメリットの一つです。
ポリウレタンの硬さは種類によりさまざまで、ソファのクッション材やマットレスの芯材としても使われます。
衣料品や合成皮革（PUレザー）での活用
ポリウレタンが含まれる生地は、ストレッチ性が高いものが多く、以下のような用途で使われます。
- 水着
- 靴下
- インナー など
また、PUレザーは布の上にポリウレタンを塗って、本革そっくりに見せる「合成皮革」です。
PUレザーは本革よりも安価で軽く、雨の日でも使いやすいメリットがあります。そのメリットのおかげで、バッグや靴などの素材として重宝されています。
自動車・建築など、工業用途での役割
ポリウレタンは,自動車のシートのクッションやハンドルの表面・車内を静かにする防音材などの工業用とでも使われます。一台の車にたくさんのポリウレタンが使われているのです。
また、建築現場では壁の中に入れる「断熱材」としても使われます。ポリウレタンには多くの気泡が含まれているため、外の熱を遮断して、夏は涼しく冬は暖かい家づくりが可能です。
ポリウレタン素材のメリット・デメリット
便利なポリウレタンはメリットが多いですが、デメリットもあります。
メリット：柔らかさと加工のしやすさ
ポリウレタンのメリットは、加工のしやすさにあります。
簡単にカットでき、型に流し込めば複雑な形も製作可能です。
また、ゴムと違い色を付けやすいため、カラフルなスポンジや服を作れます。
また、軽量で持ち運びやすく、潰れても同じ形に戻る高い復元性もあります。
デメリット：高温環境や劣化の注意点
ポリウレタンの最大の弱点は、「加水分解」です。
加水分解とは、空気中の水分によりポリウレタンが少しずつボロボロになる現象です。
また、紫外線や熱などでも、ポリウレタンは劣化していきます。
たとえ使っていなくても、ゆっくりと劣化してしまうので、一般的に寿命は2～5年といわれています。
ポリウレタンの種類
ポリウレタンには、おもに「発泡ポリウレタン」「硬質ポリウレタンフォーム」「非フォーム系」の3種類があります。
発泡ポリウレタン
発泡ポリウレタンとは、材料を発泡させてスポンジ状にした素材です。ウレタンフォームとも呼ばれます。
発泡ポリウレタンは柔らかい素材が多く、キッチンスポンジやクッション・マットなどに使用されます。
硬質ポリウレタンフォーム
硬質ポリウレタンフォームは、発泡ポリウレタンと同じく材料を発泡させた素材ですが、カチコチに硬い素材です。
指で押しても潰れません。
おもに断熱材として使用されています。
非フォーム系
非フォーム系とは、泡を含ませないギュッと詰まったポリウレタンです。
以下のような種類があります。
- エラストマー：スマホケースや靴底に使われるゴムのような素材
- 繊維：洋服の生地として使われる素材
- その他：塗装用のペンキや接着剤
ポリウレタンを長持ちさせる方法
ポリウレタンは日々劣化していきますが、お手入れをすれば長持ちします。
ここでは、ポリウレタンを長持ちさせる方法を解説します。
直射日光を避ける
ポリウレタンは紫外線に弱いです。
紫外線を浴びると、黄色く変色したり、弾力がなくなって脆くなります。
服やスポンジが濡れてしまい乾かす際は、風通しのよい日陰で干しましょう。
定期的に汚れを掃除する
ポリウレタンは、毎日のメンテナンスが重要です。
例えば、キッチンスポンジの場合は、使い終わったら流水で洗い、食べかすを残さないようにしてください。
しっかりと洗浄したら、ギュッと絞ってしっかりと乾燥させることが大切です。
ただし、多くのポリウレタンは熱に弱いので、熱湯消毒はNGです。
除菌したいときは75℃くらいのお湯か、専用の洗剤を使いましょう。塩素系の洗剤は素材を痛めるので避けてください。
まとめ
ポリウレタンとは、プラスチック（合成樹脂）の一種です。硬いものから柔らかいものまで、多くの質感があります。
ポリウレタンは、キッチンスポンジやクッションの芯材・衣料品・合成皮革など、さまざまな製品に使用されています。
ポリウレタンのメリットは、柔らかく加工がしやすいことです。ただ、高温や紫外線に弱いため、長期間使用するとボロボロになってきます。
ポリウレタンを長持ちさせるには、紫外線を避けて、定期的に汚れを清掃することを心掛けてください。
スポンジホームセンターでは、発泡ポリウレタンを取り扱っています。柔らかなスポンジが欲しい方は、お気軽にお問い合わせください。
