1. 熱可塑性と熱硬化性とは何か（3行でつかむ）

• 熱可塑性樹脂：加熱すると軟化・溶融して流れ、冷やすと固まる。この変化が可逆で、何度でも繰り返せる（原理的には）。ポリエチレン、ポリプロピレン、PET、ナイロンなど（解説）
• 熱硬化性樹脂：液体や粉末のうちに成形し、加熱（または硬化剤）で化学反応を起こして三次元の網目にして固める。できた網目は溶けも流れもしない。エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステルなど（解説。網目の考え方は本シリーズ「ポリマーの基礎」編）
• 2つの違いの核心：鎖が共有結合で結ばれているか、いないか。熱可塑性は鎖どうしが絡み合いと分子間力、結晶でつながっているだけで、熱で外れる。熱硬化性は共有結合の網目なので、熱では外れず、外すには結合を切るしかない（解説）

2. どれくらい使われているか ― 日本と世界の生産構成

プラスチック循環利用協会は、日本の樹脂生産量を、ポリエチレン・ポリプロピレン・塩化ビニル樹脂・ポリスチレン類・その他熱可塑性樹脂・熱硬化性樹脂の6種類に分けて公表しています。 2024年の樹脂生産量は853万tで、そのうち熱可塑性樹脂が91.3%、熱硬化性樹脂が74万t（8.7%）でした事実。 ここでいう「プラスチック」には、合成ゴム・合成繊維・塗料・接着剤などの液状樹脂は含まれません事実。

世界の側では、Plastics Europe の「Plastics the Fast Facts 2025」が、2024年の世界のプラスチック生産量を430.9 Mtと示し、種類別にポリプロピレン19.0%、PE-LD・LLD 13.9%、PE-HD・MD 12.1%、PVC 12.8%、PET 6.2%、PS 5.1%、PUR 5.3%、その他の熱可塑性7.1%、その他の熱硬化性8.3%などとしています事実。 PURはポリウレタン全体で、熱硬化性の発泡体・エラストマーと熱可塑性ポリウレタンの両方を含むため、熱可塑性と熱硬化性には分けられません（解説）。

3. 分子の違いが、温度への応答の違いになる

温度を上げたときの弾性率の変化を並べると、3つの材料の違いがひと目で分かります（図2）。

• ガラス状から、ゴム状へ：どの材料も、低温では鎖の動きが凍結した「ガラス状」で硬く、ガラス転移点（Tg）を超えると鎖が動き出して急に柔らかくなります。Tgを動的機械分析（DMA）で求める方法は ISO 6721-11:2019 が規定しています。同規格は、Tgを硬く比較的もろいガラス状から、ゴム状または粘性液体状へ移る転移の指標と位置づけ、温度センサーが試料に触れていないため昇温速度によって測定値が変わりうるとして、熱遅れを補正する手順を含めています事実
• 非晶性の熱可塑性：Tgを超えると柔らかくなり、さらに温度を上げると流れ出す。使用温度の上限は、実質的にTgの近くになる（解説）
• 結晶性の熱可塑性：Tgを超えても結晶が残るあいだは、結晶が骨格となって形を保つ。結晶が溶ける融点（Tm）で一気に流れる。融点直下まで形を保てる反面、Tgをまたぐ温度域では弾性率が一段下がる（解説）
• 熱硬化性：Tgを超えても、共有結合の網目があるため流れず、ゴム状の平坦な領域（ゴム状プラトー）を保つ。さらに高温では、網目そのものが分解する（解説）。Tgを超えると弾性率は大きく下がるため、「流れない」ことと「硬いまま」であることは別です

高分子科学の一般的な整理（解説）です。「ガラス転移点の定義と測定法」の行のみ、ISO 6721-11:2019 の適用範囲によります［参考資料8］。

4. 熱可塑性の中の2グループ ― 非晶性と結晶性

熱可塑性樹脂は、鎖が結晶になるかどうかでさらに2つに分かれます（結晶化の条件は本シリーズ「ポリマーの基礎」編）。使い方の上で、この違いは大きく出ます（解説）。

高分子物性の一般的な整理（解説）です。個々の樹脂の数値は、本シリーズの各編で、試験法・条件とともに扱います。

5. 素材技術者の視点①：「熱変形温度」は使用温度ではない

6. 成形方法 ― 射出・押出・圧縮は何が違うのか

成形方法の名前（射出・押出・圧縮）は、材料の種類ではなく形の作り方を表します。同じ名前の成形でも、熱可塑性と熱硬化性では、材料の中で起きていることがまったく違います（図3）。

ImageGenによる説明用の概念画像（実写・実測像ではありません）。正確な数値・名称・構造は元の模式図をご確認ください。

元の模式図（正確な注記・数値）を表示

成形法の整理は一般的な解説です。試験片を作る条件は規格に定められています（下記）。

試験片の作り方を定めた規格が、この違いをよく表しています。

• ISO 294-1:2017（射出成形）：熱可塑性の試験片を射出成形で作るときの一般原則を定め、成形条件の報告の仕方を統一することを目的とします事実
• ISO 293:2023（圧縮成形）：熱可塑性の試験片の圧縮成形について、8種類の冷却方法を規定し、再現できる状態の成形品を得るとしています事実
• ISO 295:2004（熱硬化性の圧縮成形）：熱硬化性の試験片を、フェノール、アミノプラスト、メラミン／フェノール、エポキシ、不飽和ポリエステルの粉末成形材料から熱と圧力で作る手順を定めています事実

7. 本稿の計算：硬化温度が低いと、途中で反応が止まる

熱硬化性樹脂は、反応が進むにつれて網目が密になり、Tgが上がっていきます。ここに熱硬化性特有の落とし穴があります。Tgが硬化温度に追いつくと、網目が動けなくなって反応が鈍るのです。この現象をガラス化（vitrification）と呼びます。

• EnnsとGillhamは、アミン硬化エポキシ樹脂（Epon 828／PACM-20）の等温硬化で、ゲル化に至る時間とガラス化に至る時間を、動的粘弾性・赤外分光・ゲル分率の実験で測り、「時間-温度-変態（TTT）硬化線図」を理論的にモデル化しました。ガラス化の曲線の「S字形」は、反応速度論と、未硬化樹脂のTg（Tg0）、完全硬化樹脂のTg（Tg∞）、ゲルのTgに依存するとしています事実
• PascaultとWilliamsは、Tgと転化率xの関係を表すのに、DiBenedettoの式が便利な構成式であること、そして部分的に反応した樹脂のTgはエンタルピー緩和により、熱履歴と測定の昇温速度に依存しうることを示しています事実

8. 素材技術者の視点②：硬化は「固まる」のではなく「反応が進む」

9. リサイクルの違い ― 再び溶かせるか

熱可塑性：溶かし直せるが、無傷ではない

熱可塑性は、粉砕して再溶融すれば再び成形できます。日本の統計（プラスチック循環利用協会、2024年）では、廃プラスチックの総排出量911万tのうち、有効利用されたのは810万t（有効利用率89%）でした事実。 ただし、この有効利用の中身は、マテリアルリサイクル180万t（20%）、ケミカルリサイクル23万t（3%）、サーマルリサイクル（エネルギー回収）608万t（67%）です事実。 同協会はサーマルリサイクルに、ガス化（燃料利用）、固形燃料／セメント原・燃料、発電焼却、熱利用焼却を含めており、「有効利用率89%」には、焼却してエネルギーを回収した分が大きく含まれます。 「再び樹脂になった」割合ではありません（定義：有効利用率＝有効利用量／廃プラ総排出量）。

再溶融には劣化が伴います。SchynsとShaverは、PET・ポリエチレン・ポリプロピレン・ポリスチレン・塩化ビニル樹脂の5つの主要な包装用プラスチックについて、機械的リサイクルは、コスト、力学特性の劣化、品質の不均一によって限定されていると整理しています事実。 Patelらは高密度ポリエチレンの再処理で、初期には主鎖の切断（分子量の低下）が支配的で、酸素が増えると長鎖分岐が支配的になることを報告しています事実。

熱硬化性：溶かせない

Postらのレビューは、熱硬化性の優れた性能は共有結合の網目から生まれるが、それがそのままリサイクルの限界になると述べています。 商用またはそれに近い手法は、機械的・熱的・化学的な処理に分けられますが、多くは高いエネルギーを要し、熱硬化性のマトリックス自体の再利用ではなく、価値の高い繊維・充填材・基材の回収を狙ったものだと整理しています事実。

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10. 素材技術者の視点③：熱硬化性のリサイクルが難しい理由と、設計で変える試み

網目の設計を変える：動的共有結合

もう一つの道は、「溶かせない」という前提そのものを設計で変えることです。 KloxinとBowmanは、共有結合の網目でありながら、刺激（熱・光など）で可逆的に組み変わる化学構造を網目全体に持たせた「共有結合性適応ネットワーク（CAN）」という新しい枠組みを整理しています。 従来の熱硬化性は一般に再成形も、再処理も、リサイクルもできないのに対し、CANは刺激によって構造を永続的に組み変えられる、というのがその要点です事実。 Montarnalらのエポキシ網目（ビトリマー）は、交換反応で解重合せずに網目のトポロジーを組み換え、不溶のまま加工できると報告されています（詳細は本シリーズ「ポリマーの基礎」編）事実。

ただし、Postらは、リサイクル可能な熱硬化性に関する学術研究の大多数は、産業への適用の可能性が限られると評価しています事実。 動的網目が実際の製品に広く採用されるかどうかは、本稿の調査範囲では確認できません未確定／将来。

11. 選ぶときの目安

傾向の整理であり、例外が多い領域です（PEEKのように高い耐熱を持つ熱可塑性もあります。本シリーズ「PEEKとスーパーエンプラ」編）。選定は用途ごとの要求と試験で行います。

12. 課題と、本稿で確認できなかったこと

(1) ISO 472（用語規格）の条文

ISO 472:2013 は、プラスチックの用語を定める規格として存在を確認しましたが、本文は有料で、熱可塑性・熱硬化性の定義条文は確認していません。本稿の定義は、一般的な高分子科学の整理（解説）です。

(2) 熱硬化性のリサイクル率

日本の廃プラスチック統計は、樹脂別の内訳が「その他樹脂」にまとめられ、熱硬化性だけの回収・再資源化率は公表資料から読み取れませんでした。世界の統計（Plastics Europe）も、熱硬化性のリサイクル率を示していません。

(3) 図4の計算の仮定

DiBenedettoの式のパラメータは、説明のための仮定です。特定の樹脂について、実測のTg-転化率曲線は確認していません。

(4) 動的網目の産業採用

CAN・ビトリマーの産業での採用状況は確認していません。

13. 用語集

14. 参考資料（一次情報）

1. プラスチック循環利用協会「プラスチック製品の生産・廃棄・再資源化・処理処分の状況 マテリアルフロー図 2024年」2025年12月発行（PDF） — https://www.pwmi.or.jp/pdf/panf2.pdf
2. Plastics Europe「Plastics the Fast Facts 2025」2025年10月（2024年の暫定値、PDF） — https://plasticseurope.org/wp-content/uploads/2025/09/PE_TheFacts_25_digital-1pager-scrollable.pdf
3. ISO ISO 472:2013「Plastics — Vocabulary」 — https://www.iso.org/standard/44102.html
4. ISO ISO 294-1:2017「Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 1」 — https://www.iso.org/standard/67036.html
5. ISO ISO 293:2023「Plastics — Compression moulding of test specimens of thermoplastic materials」 — https://www.iso.org/standard/83779.html
6. ISO ISO 295:2004「Plastics — Compression moulding of test specimens of thermosetting materials」 — https://www.iso.org/standard/28180.html
7. ISO ISO 75-1:2020「Plastics — Determination of temperature of deflection under load — Part 1: General test method」 — https://www.iso.org/standard/77576.html
8. ISO ISO 6721-11:2019「Plastics — Determination of dynamic mechanical properties — Part 11: Glass transition temperature」 — https://www.iso.org/standard/74988.html
9. ISO ISO 11357-5:2025「Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) — Part 5: Determination of characteristic reaction-curve temperatures and times, enthalpy of reaction and degree of conversion」 — https://www.iso.org/standard/88107.html
10. ASTM International ASTM D2765「Standard Test Methods for Determination of Gel Content and Swell Ratio of Crosslinked Ethylene Plastics」 — https://store.astm.org/d2765-16r24.html
11. Schyns, Shaver「Mechanical recycling of packaging plastics: a review」Macromol. Rapid Commun. 42(3), 2000415（2020年にオンライン公開） — https://doi.org/10.1002/marc.202000415
12. Enns, Gillham「Time–temperature–transformation (TTT) cure diagram: Modeling the cure behavior of thermosets」J. Appl. Polym. Sci. 28, 2567–2591（1983年） — https://doi.org/10.1002/app.1983.070280810
13. Pascault, Williams「Glass transition temperature versus conversion relationships for thermosetting polymers」J. Polym. Sci. B 28, 85–95（1990年） — https://doi.org/10.1002/polb.1990.090280107
14. DiBenedetto「Prediction of the glass transition temperature of polymers: A model based on the principle of corresponding states」J. Polym. Sci. B 25, 1949–1969（1987年） — https://doi.org/10.1002/polb.1987.090250914
15. Post ら「A review on the potential and limitations of recyclable thermosets for structural applications」Polym. Rev. 60(2), 359–388（2019年にオンライン公開） — https://doi.org/10.1080/15583724.2019.1673406
16. Kloxin, Bowman「Covalent adaptable networks: smart, reconfigurable and responsive network systems」Chem. Soc. Rev. 42, 7161–7173（2013年） — https://doi.org/10.1039/c3cs60046g
17. Montarnal ら「Silica-like malleable materials from permanent organic networks」Science 334, 965–968（2011年） — https://doi.org/10.1126/science.1212648
18. Patel ら「Defining quality by quantifying degradation in the mechanical recycling of polyethylene」Nat. Commun. 15, 8733（2024年） — https://doi.org/10.1038/s41467-024-52856-8

15. 主張と出典の対応表（監査）

最終更新：2026年10月2日／出典は一次情報（プラスチック循環利用協会・Plastics Europe の統計資料、ISO・ASTM規格の題名と適用範囲、査読論文の書誌と要旨）に限定しています。 構造の整理や材料設計上の読み取りを含むため、それらは「解説」として出典付きの事実と区別しています。 ISO 472 の定義条文、熱硬化性だけのリサイクル率、動的網目の産業採用状況は、確認できなかったため記載していません。 図4の計算は、説明のための仮定にもとづく例です。図はすべて説明用の概念図、データ図、または本稿の計算です。図1〜図5はベクター作図、ヒーロー画像はAI生成イメージであり、いずれも実際の測定曲線・製品の実物を示すものではありません。