ポリウレタンの化学構造、性質および産業用途

ポリウレタンとは、分子内にウレタン結合（-NH・CO・O-）を有する重合体の総称であり、通常はイソシアネート基と水酸基を有する化合物の重付加反応により生成される。

プラスチックとして分類される場合の略号はPU、ゴムとして分類される場合の略号はUである。1937年にドイツのIGファルベン社で最初に実用化され、1950年代以降に工業的な利用が急速に拡大した。

化学的性質と劣化特性

ポリウレタンは、優れた抗張力や耐磨耗性、耐油性を持つ一方で、他の合成ゴムと比較して耐熱性や耐水性が低い特徴がある。素材の合成時点から、水分による加水分解や空気中の成分、紫外線、熱などの影響を受けて徐々に分解が進行する。

特にエステル結合を持つエステル系ポリウレタンは加水分解を起こしやすく、高湿度下で劣化が促進される。日用品においては、靴底の経時劣化に伴う破損トラブルなどが知られている。これに対して、エーテル系ポリウレタンはエステル結合を持たないため、加水分解に対して極めて高い耐性を示す。

合成方法

ポリウレタンの合成には、主にグリコールなどのポリオールと、2官能を主とするジイソシアネートが用いられる。カルボキシ基やアミノ基といった他の官能基を併用することで、多種多様な物性を持つ製品の製造が可能となる。また、ウレタンフォーム（発泡ポリウレタン）を製造する際には、発泡剤を加えて重合反応が行われる。

主な用途

ポリウレタンは物性の調整が容易であるため、非常に幅広い産業分野で利用されている。

• 塗料および接着剤: 油性・水性ウレタン塗料やホットメルト接着剤など。
• 発泡体製品: スポンジ、シーリング材、コーキング材、充填材、断熱材、防音材など。

• 繊維製品: ストレッチ素材（スパンデックス）として、ジャージ、水着、レオタード、ストッキングなどに使用される。
• 皮革・靴製品: 人工皮革、合成皮革、靴底、スキーブーツなど。
• 自動車部品: サスペンションアームブッシュ、バンプストッパー、エンジンマウントインシュレーター、シートクッション、内張り用ソフトパッドなど。また、モノコックの空洞に発泡ウレタンを注入してボディ剛性を高める用途もある。

• その他: 軽量盛土、スピーカー振動板のエッジ、ポリウレタン製コンドーム、ボウリングボールの表面、電気絶縁材料など。