エンジニアリングプラスチック：ポリカーボネート（パソコン） - 特性、用途、開発(1)
ポリカーボネートの定義と構造
ポリカーボネートは、分子鎖中にカーボネート基を含む高分子ポリマーの総称です。エステル基の構造の違いにより、脂肪族ポリカーボネート、脂環式ポリカーボネート、芳香族ポリカーボネートなど様々な種類に分類されます。これらのうち、脂肪族ポリカーボネートおよび脂肪族芳香族ポリカーボネートは、機械的特性が低いため、エンジニアリングプラスチック分野での用途が限られています。
現在、工業的に生産されている主なポリカーボネートは芳香族ポリカーボネート、特にビスフェノールA型芳香族ポリカーボネートです。その化学式は、ビスフェノールAとホスゲンまたはジフェニルカーボネートとの重縮合生成物です。この独特な分子構造により、ポリカーボネートは数々の優れた特性を有し、数ある材料の中でも際立っています。
ポリカーボネートの特性
（I）光学特性
ポリカーボネートは、光透過率が90%を超え、無機ガラスに近い優れた透明性を誇り、光学分野で高い評価を得ています。光ディスク、レンズ、光学レンズといった精密光学部品の製造から、大型ランプシェード、保護ガラス、窓ガラスといった日用品に至るまで、ポリカーボネートはその高い透明性により、ユーザーにクリアな視覚体験を提供します。また、優れた染色適応性により、豊富な色彩表現が可能で、様々なシーンにおける美的ニーズを満たします。
（II）機械的性質
ポリカーボネートは優れた耐衝撃性を有し、ノッチ付きアイゾット衝撃強度は600～900 J/mと、エンジニアリングプラスチックの中でもトップクラスです。強靭でありながら剛性が高いため、大きな外部衝撃にも容易に耐え、破損することはありません。この優れた機械性能は、強度と耐衝撃性に対する厳しい要件が求められる様々な分野での用途において確固たる基盤を築いています。
さらに、ポリカーボネートの引張強度と曲げ強度はナイロンやポリオキシメチレンに匹敵し、熱可塑性プラスチックの中でも際立っており、ガラス繊維強化フェノール樹脂や不飽和ポリエステルに迫るレベルに達しています。さらに、成形部品は高精度な公差要件を満たし、幅広い環境変化に対して寸法安定性を維持し、成形収縮率は0.5～0.7%と一定です。また、優れた耐クリープ性も備えています。
（3）熱特性
ポリカーボネートはガラス転移温度が約147℃、熱変形温度が135℃と高く、-45℃から120℃の温度範囲で長期間安定して使用できます。この優れた熱安定性により、様々な複雑な使用環境にも適応でき、寒冷な極地から暑い熱帯気候まで、ポリカーボネート製の製品は正常に機能します。
さらに、ポリカーボネートは220～230℃で溶融し、熱分解温度は310℃を超えます。自己消火性樹脂であるため、高温環境での使用において安全性がある程度向上します。
（IV）化学的安定性
ポリカーボネートは弱酸、弱アルカリ、中性油に対して優れた耐性を持ち、これらの化学物質を含む環境でも安定した性能を維持できます。しかし、強アルカリに対しては比較的弱く、腐食しやすいという欠点があり、また耐紫外線性も比較的劣ります。
したがって、実際の用途では、ポリカーボネートの耐用年数を延ばすために、特定の使用環境に応じて適切な保護または改質処理を施す必要があります。
ポリカーボネートの製造プロセス
（I）ホスゲン法（界面重縮合）
ホスゲン法は現在、ポリカーボネート製造の主流プロセスの一つです。このプロセスでは、ビスフェノールAとホスゲンをアルカリ溶液中で反応させ、高分子量ポリカーボネート（パソコン）を生成します。この方法の利点は、高純度で優れた品質のポリカーボネート製品を製造できることです。
しかし、ホスゲンは非常に毒性の高いガスであるため、作業員と環境の安全を確保するために、製造工程では厳格な安全対策が求められます。さらに、製造設備の密閉性と耐腐食性に対する要求は極めて高く、生産コストと技術的課題が増大します。
（II）エステル交換法（溶融重縮合）
エステル交換法はポリカーボネートのもう一つの重要な製造プロセスです。このプロセスでは、ジフェニルカーボネートとビスフェノールAを原料として、高温・真空条件下で重縮合反応を行います。
この方法は比較的シンプルなプロセスフローを特徴とし、毒性の高いホスゲンを使用する必要がないため、製造プロセスにおける安全リスクをある程度低減できます。しかし、エステル交換法にもいくつかの欠点があります。例えば、生成されるポリカーボネートの分子量は比較的低く、製品性能はホスゲン法で製造されるポリカーボネートに比べていくつかの点で劣る可能性があります。そのため、この方法は分子量に対する要求がそれほど高くない低粘度製品の製造に適しています。
ポリカーボネート産業の現状
（I）世界の生産能力と生産量
ポリカーボネート（パソコン）の世界生産能力は拡大を続けていますが、成長率は徐々に鈍化しています。2024年の世界のPC生産能力は前年比4.7%増加し、生産量は前年比4.0%増加しました。生産設備の平均稼働率は63.5%でした。
世界のPC生産地域は北東アジアへとシフトしており、生産は主に北東アジア、西ヨーロッパ、北米といった地域に集中しています。2024年には、北東アジアが世界のPC生産能力の66.3%を占め、第1位となります。続いて西ヨーロッパが12.9%、北米が10.3%を占めます。
業界の競争構造は高度に集中化しており、2024年には世界の主要PCメーカーは30社を超え、上位10社の生産能力は世界の総生産能力の71.8%を占めています。その中でも、コベストロは世界最大のPCメーカーです。
（II）国際貿易情勢
2023年のポリカーボネート（パソコン）国際貿易総額は89.3億米ドルで、前年比23.5%減、貿易量は323.2万トンで、前年比15.6%減となった。価格面では、PCの世界平均輸出価格は1トンあたり2,761.6米ドルで、前年比9.4%減となった。
中国、インド、メキシコは世界の主要なPC輸入国であり、これらの国の輸入総額は世界の総輸入額の約43.9%を占めています。韓国、タイ、中国は主要な輸出国であり、これらの国の輸出総額は世界の総輸出額の約44.4%を占めています。
（3）中国市場の状況
中国のPC生産能力の伸びは鈍化している。ここ数年、中国のPC生産能力は急速に拡大し、業界に顕著に見られた供給不足の現象は大幅に改善された。過去2年間で、業界は合理性を取り戻し始め、生産能力拡大のペースは大幅に鈍化し、従来の高速拡大から既存在庫の最適化と効率向上へと徐々に移行している。
2024年、中国のPC生産能力は前年比13.1%増加し、生産量は前年比22.6%増加しました。中国のPC輸入は減少を続けましたが、輸出は増加を続けました。2024年の中国のPC輸入は前年比14.8%減少し、輸出は前年比34.6%増加しました。
中国のPC輸入は、主に一般貿易と輸入材料を用いた加工によるもので、それぞれ総輸入量の69.6%と18.9%を占めています。中国のPC輸入は主に韓国、タイ、台湾などの国・地域から来ており、総輸入量の約60.3%を占めています。
中国のPC見かけ消費量は前年比8.9%増加し、自給率は前年比9.9ポイント上昇しました。複数の新設・拡張施設の完成・稼働により、中国のPC生産能力はさらに向上し、供給量も急速に増加する見込みです。新設施設からの生産量は、輸入原料を迅速かつ効果的に代替するにはまだ不十分ですが、自給率は大幅に向上し、外国産原材料への依存度は著しく低下しました。
