曲げやすい下敷きと、硬い鍋の取っ手は、どちらもプラスチックを使うことがあります。ところが、加熱したときの変化は同じとは限りません。熱を加えるとやわらかくなり、冷ますと固まる性質を利用するものと、一度硬化すると同じようにはとかし直せないものがあります。「プラスチックだから全部同じ方法で再利用できる」という説明を、材料の性質と量の計算に分けて考えてみましょう。
熱可塑性と熱硬化性の役割
熱可塑性の樹脂では、加熱による軟化や流動を利用して形を作ります。熱硬化性の樹脂では、硬化の際に分子のつながり方が変化し、立体的な網目のような構造になるものがあります。冷やして固めただけの状態とは異なるため、再加熱して同じ液体へ戻す操作を、そのまま当てはめられません。
ただし、熱硬化性ならどれだけ熱しても変化しない、という意味ではありません。高温では分解などが起きます。熱可塑性の樹脂も、加熱を繰り返せば性質が変わる場合があります。二つの分類は、無制限の耐熱性や無限回の再利用を保証するものではないのです。性質の説明には、利用する温度や条件の範囲があります。
例題1 分けた材料の何gが戻るか
回収した混合材料100gのうち、この工場でとかして再成形する対象の熱可塑性樹脂は70gでした。ほかの30gはこの工程では使いません。対象の70gを処理したところ、その80％が製品用材料として回収できました。製品用材料は何gですか。
答え・解説： 70×0.80＝56gです。100×0.80＝80gではありません。80％の基準は、最初の混合材料100gではなく、分けたあとの70gです。最初の100gに対する最終回収率は56÷100×100＝56％になります。「工程の回収率」と「全体から見た回収率」を分けて書きます。
図にするなら、100gを70gと30gへ分け、さらに70gを56gと14gへ分けます。30gと14gの行き先が資料に書かれていなければ、すべて焼却されるなどと決めつけません。この工場のこの工程で製品用にならなかった、という事実までが分かります。リサイクルの経路には複数の方式があり、模型の工程から外れることと永久に利用不能なことは同じではありません。
例題2 二回の回収率を掛ける
同じ種類の材料100gを、模型上の再利用工程にかけます。一回ごとに、入れた材料の90％が次の回へ渡せるとします。新しい材料を足さず、二回処理したあと、何gが残りますか。
答え・解説： 一回目は100×0.9＝90g、二回目は90×0.9＝81gです。毎回10gずつ減るのではありません。二回目の10％は、初めの100gではなく、その回に入る90gの10％、つまり9gです。100−10−10＝80gという計算では、割合の基準を更新していません。
三回目も同じ条件なら81×0.9＝72.9gです。ただし、これは毎回90％という模型条件を続けた結果です。現実の加工では、材料の混ざり方、汚れ、劣化、必要な製品品質によって、回収率や使い道は変わります。残った重さが十分でも、元と同じ強さや透明さが保てるとは限りません。
重さが戻ることと性能が戻ること
再生材料56gが得られたとき、「新品と同じ材料が56gできた」と言うには、性質を確かめる情報が必要です。引っ張ったときの強さ、曲げたときの変形、光の通り方など、目的に合う測定があります。質量を量る実験だけで、それらの性能まで証明したことにはなりません。材料を評価する表で、重量と強度を別の列にする理由です。
反対に、元の製品へ戻せなくても、別の用途に使えることはあります。そのときも、用途を変えたという事実と、材料の品質が完全に回復したという説明を分けます。環境に関する資料問題では、「回収」「再生材料化」「製品化」の数字が違う範囲を表す場合があります。同じリサイクルという言葉だけで比較せず、数え始める場所と終わる場所をそろえます。
加熱実験を写真で読む場合
形が変わった写真があっても、それだけで樹脂の種類を断定できないことがあります。温度、時間、荷重がそろっているかを見ます。上から重りを置いた試料と、置かなかった試料の曲がり方を比べれば、熱以外の条件も違っています。実験問題では「加熱前後」という見出しの下にある小さな条件まで読むことが重要です。
未知のプラスチックを家庭で燃やしたり、煙やにおいで判別したりする方法は用いません。入試で必要なのは、危険な試験のまねではなく、与えられた性質表を根拠に分類し、工程図の割合を正しく追う力です。最初の量、対象として分けた量、回収できた量を三段に並べると、再利用のしくみと計算の両方が整理できます。
回収率の分母を工程図へ書く
一段目が選別、二段目が加工という工程では、二つの回収率を足してはいけません。選別で残った量が加工へ入るため、割合は順に掛けます。70％と80％なら、元の量に対して0.7×0.8＝0.56です。足して150％にする計算では、同じ材料を段階を変えて二度数えています。
一方、別々の箱から集めた材料を合流させる場合は、先にそれぞれの重さを求めてから足します。工程が直列なのか、別の経路が合流しているのかで計算が変わります。材料が進む矢印をなぞり、分岐には分けた量、合流には合わせた量を記入すると、文章の中の百分率に振り回されません。重量だけでなく、どの樹脂を対象にした数値かも同じ欄へ添えておくと、異なる材料を混ぜる誤りを防げます。
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