PLAは防水？石鹸置きやシャワーアクセサリーのプリント

結論：PLAは「耐水性」であっても「防水」ではありません

この違いは重要です。

PLAのプリント品は、たまに水しぶきがかかる程度や、花瓶として一時的に水を溜める、あるいは屋内用のプランターとして数ヶ月使用するといった用途には耐えられます。しかし、持続的な水との接触、特に石鹸を使う浴室のようなアルカリ性環境の温水では、多くの人が予想するよりも早く劣化します。「状況による」という曖昧な言葉ではなく、実際の研究データが示す事実を見ていきましょう。

吸水率：数値で見る事実

ASTM D570標準試験（23°Cで24時間浸漬）において、PLAは重量の0.5%から1.0%の水を吸収します。わずかな量に思えるかもしれませんが、他のフィラメントと比較するとその差は歴然です。

Polymers誌（2021年）に掲載された査読付き研究では、蒸留水に9週間浸したPLAとPETGをテストしました。8週間後、PLAは重量が2.5%増加したのに対し、PETGはわずか0.3%でした。同一条件下で、PLAはPETGの約8倍の水を吸い込むことになります。

この吸水の大部分は最初の3〜4日間で発生します。その後、素材が飽和状態に近づくにつれて速度は落ちますが、ダメージが止まるわけではありません。ポリマー内部に浸透した水分子は「加水分解」を通じて分子鎖を切断し始めます。このプロセスは温度とpHによって加速されます。

他の素材との詳細な比較については、ABS vs PLA 比較ガイドをご覧ください。

温度がすべてを変える

PLAのガラス転移温度（Tg）は55°C〜60°Cです。この閾値を下回っている間、ポリマー鎖は硬くガラスのような状態で固定されています。しかし、これを超えると分子が動き出し、素材は軟化・変形し、劣化が急速に進みます。

ACS Applied Materials & Interfacesの研究では、PLAを異なる温度の水に49日間浸漬した結果を数値化しています：

一般的なシャワーの温度は38〜42°Cです。これは「壊滅的」ではありませんが「低速劣化」ゾーンに属します。もし石鹸置きが熱いお湯の溜まりやすい場所に置かれていた場合、表面温度は50°C近くに達し、劣化を大幅に早めます。

見落とされがちな「石鹸」の問題

温度だけでなく、pH（酸性・アルカリ性）も石鹸置きなどの用途では致命的な要因となります。

固形石鹸は通常pH 9〜10のアルカリ性環境を作り出します。2021年の研究では、37°Cで25日間、異なるpHレベルでのPLAの劣化を測定しました。

pH 10の環境では、PLAはわずか25日間で引張強度の40%を失いました。表面には微細な孔が発生し、脆さが28%増加しました。つまり、PLA製の石鹸置きは「温水 ＋ アルカリ性」という、PLAにとって最悪の組み合わせにさらされているのです。

耐水性を高めるプリント設定

水に触れる用途でPLAを使用する場合、設定が寿命を左右します。以下の設定を推奨します。

• 壁の数（Perimeters）: 最低4層（重要なパーツは6層）。
• 積層ピッチ: 0.15mmが最適。層間の密着性が高まります。
• インフィル: 50%以上（浸水を防ぐには100%が理想）。
• 押し出し倍率: 105–110%に設定し、わずかに過剰押し出しをすることで微細な隙間を埋めます。
• ノズル温度: 通常より5〜10°C高く設定し、層間の接着を強化します。

Q2のようなロードセルによる自動レベリング機能を備えたプリンターを使用すると、防水に不可欠な「完璧な1層目」を安定して出力できます。

効果的なコーティング方法

最も確実な防水方法は、水がPLAに直接触れないようにすることです。

• エポキシ樹脂（最適）: 2液性のエポキシは、完全硬化後に非多孔質で化学薬品に強い強力なバリアを作ります。
• ポリウレタンスプレー: エポキシより耐久性は劣りますが、手軽に施せます。
• 注意： アセトン蒸気による平滑化はPLAには効果がありません（PLAはアセトンに溶けません）。

PETGに切り替えるべきタイミング

以下のような場合は、PLAの防水加工に苦労するよりも、最初からPETGでプリントすることをお勧めします。

• 週に何度も水に濡れる場合
• 水温が40°Cを超える場合
• 石鹸や洗剤を使用する環境
• 屋外（紫外線 ＋ 湿気）での使用

PETGは吸水率がPLAの8分の1であり、ガラス転移温度も80〜85°Cと高いため、シャワーの熱にも余裕で耐えられます。素材の価格差はごくわずかです。水耕栽培用ガイドでも、水回りにはPETGやASAが推奨されています。