可塑剤(Plasticizer)の「可塑(かそ)」とは、力を加えると変形し、力を取り去ってもその形のまま固まる性質を指します。プラスチックや合成ゴムなどの高分子材料に対して、柔軟性や弾性、加工のしやすさを付与する目的で練り込まれる液状または粉末状の物質の総称です。
もっとも代表的な適用例が塩化ビニル樹脂(PVC)です。本来、純粋なポリ塩化ビニルは非常に硬く、衝撃を与えると割れやすい性質を持っています。水道管に使われる濃灰色のVPパイプがまさにその原形です。この硬質PVCに対して可塑剤を配合することで、透明なテーブルクロス、柔らかいホース、消しゴム、合皮ソファーといった多彩な質感が生まれます。
可塑化工業会などの学術データによれば、可塑剤の添加割合によって素材の物理特性は激変します。代表的な可塑剤であるフタル酸ビス(2-エチルヘキシル)(DEHP)を未添加(0wt%)から30wt%、50wt%へと増やしていくと、樹脂のガラス転移温度が劇的に低下し、室温環境下でもゴムのような柔軟性と粘弾性を発揮するようになります。
では、微視的なスケールでは何が起きているのでしょうか。プラスチックの原料である高分子ポリマーは、長い鎖状の分子が互いに強い力(分子間力)で引き合い、密集して網目構造を形成しています。そのままでは分子の鎖同士が滑り合えないため、素材は硬直した状態にとどまります。
ここに可塑剤を加えて熱をかけると、低分子である可塑剤がポリマーの隙間へ入り込みます。可塑剤分子がポリマー鎖の間に割り込むことで、分子同士の結合間隔が広がり、引き合う力が弱まります。その結果、ポリマーの鎖が自由にスライドできるようになり、外からの力に対してしなやかに曲がるようになります。例えるなら、ぎゅうぎゅうに詰め込まれて身動きが取れなくなった満員電車に可塑剤という潤滑材が入り込み、乗客同士が滑らかに動けるスペースを作り出すような現象です。