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最終更新日2024年11月23日
目次
ポリエチレンは、世界で最も生産されているプラスチック素材の一種で、合成樹脂になります。ポリエチレンは、英語で「PolyEthylene」と表記されるため、頭文字をとって「PE」と表記されていることもあります。
色は透明で、防水性・加工性・耐薬品性に優れているのが特徴です。ポリエチレンの分子構造は、炭素原子と水素原子だけという非常に単純な構造をしています。それにより、加工が容易で、単純な製法で作れるものであれば、大量に生産することが可能です。
ポリエチレンとは、ドイツの科学者「ハンズ・ペヒマン」が有毒ガスの研究中に偶然発見したプラスチックの一種です。発見から商業利用までは長い時間がかかりましたが、1930年代から工業的な合成方法が開発され、1950年頃には安価で作れる技術が普及しました。
現在では、日本におけるプラスチックの生産量のうち、全体の約25％をポリエチレンが占めています。
身近なもので言えば、スーパーの袋や洗剤のボトル容器、人工芝に釣り糸、灯油を入れておくポリタンクなどにも使用されています。日本では、食品ラップのほとんどがポリ塩化ビニリデンで作られています。一方でアメリカでは環境に配慮してポリエチレン（PE）製の食品ラップが使われていることも多いようです。
ポリエチレンとよく間違えられるのが、ポリプロピレン（PP）という合成樹脂です。炭素と水素から成る合成樹脂である部分は、共通していますが、分子構造はポリエチレンと異なります。
また、ポリプロピレンの方が、ポリエチレンよりも強度と加工性に優れているため、ポリエチレンの特性ではカバーできない部分にポリプロピレンが使用されています。それにより、ポリエチレンよりもポリプロピレンの方が、幅広い用途に使用が可能です。
| 項目 | ポリエチレン（PE） | ポリプロピレン（PP） |
|---|---|---|
| 化学構造 | エチレンを重合した単純な構造で、炭素と水素から成る。 | プロピレンを重合した構造で、炭素と水素から成るが側鎖にメチル基を持つ。 |
| 密度 | 低密度から高密度まで様々（0.91～0.97 g/cm³） | 比較的低い密度（0.90～0.92 g/cm³） |
| 耐熱性 | 耐熱性は高くなく、融点は120℃程度。 | 耐熱性が高く、融点は約160～170℃程度。 |
| 硬さ | 柔らかくしなやかで、低密度では特に柔軟性がある。 | 硬く、剛性が高いが、一部の用途ではしなやかさも持つ。 |
| 耐薬品性 | 耐薬品性に優れ、酸やアルカリに強い。 | 耐薬品性はさらに高く、より多くの化学物質に耐えることが可能。 |
| 使用温度範囲 | 使用温度範囲は広いが、高温には弱い。 | 高温に強く、使用温度範囲が広いため、加熱が必要な用途に向いている。 |
| 用途 | 包装フィルム、食品容器、ケーブル被覆材など、柔軟性と加工性が必要な用途。 | 食品容器、車のバンパー、生活用品（バケツや収納ボックスなど）、耐熱性が必要な用途。 |
| リサイクル性 | リサイクルしやすいが、種類（LDPE、HDPEなど）によって特性が異なる。 | リサイクル性に優れており、廃棄物から新たな製品に再生されやすい。 |
ポリエチレンのメリットについてみていきましょう。
ポリエチレンは、分子構造が炭素と水素というシンプルであることから、大量生産に向いています。その上、安価であることから、消耗品や頻繁に交換する物品のコストを抑えることが可能です。
ポリエチレンは寒さに強く、－20℃程度までであれば、変形や脆くなることがありません。野外で利用する水道管やガス管などに使用されています。
ポリエチレンは、吸水率が0.01%以下と非常に低く、水を吸わないため、防湿性・防水性に優れています。水に浮くほど比重も軽いため、製品の軽量化にも適しています。
ポリエチレンは、油を含む様々な薬品と反応しにくい性質を持ちます。そのため、油や薬品に反応して変形や劣化する可能性が低く、保存容器やバケツ、パイプなどの配管素材に利用されています。
ポリエチレンは、絶縁性が高いことから、電線を保護する材料・通信機の絶縁材料などにも利用されています。
ここからはポリエチレンのデメリットについてもみていきます。
ポリエチレンには-20度程度の耐寒性があります。しかし、70℃以上の熱では、変形したり燃えてしまうため、耐熱性が低いのがデメリットです。
ポリエチレンは柔軟性がある分、傷がつきやすく、強い衝撃などで変形しやすいです。
ポリエチレンは接着性が低いので、そのままでの接着には不向きです。印刷や塗装には工夫が求められるので、多少のコストがかさみます。
優れた性能を持つポリエチレンですが、前述したようなデメリットも保有しています。しかし、ポリエチレンのデメリットは、「添加剤」によって改善することが可能です。ポリエチレンのデメリットを改善させる具体的な添加物とは、アンチブロッキング剤・滑剤・酸化防止剤などになります。
摩耗を防止したい場合は、滑剤を使用して耐摩耗性を向上させ、傷を防止したい場合はアンチブロッキング剤を使用して素材の表面に凹凸をつけて素材同士の密着を避けるなど、改善したいポイントに合った添加剤で、デメリットを打ち消せるのも、ポリエチレンの魅力の内の一つです。
ポリエチレンは、「エチレン」の重合法や分子量の違いによって、様々な種類が開発されています。主に、密度によって使用用途が分類されていますが、分子構造は炭素と水素のみなので、それぞれの種類の特徴は、製造方法によって生まれるのです。
| 種類 | 概要 | 主な用途 |
|---|---|---|
| 低密度ポリエチレン（LDPE） | ツルツルした透明性のあるフィルム。しなやかで柔らかく加工性に優れる。埃や傷、水から守るための包装材として利用。 | ラップフィルム、食品容器、ケーブル被覆材 |
| 高密度ポリエチレン（HDPE） | 白っぽくシャカシャカした素材感。100度を超える高温に耐える性質を持ち、強度に優れる。 | コンビニやスーパーの袋、バケツ、灯油タンク、文房具 |
| EVA樹脂 | エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂。弾力性・柔軟性に優れ、ゴムに近い性質。軽量で環境に優しい。 | タイヤ、サンダル、パイプ、ケース |
| 超高分子量ポリエチレン | 分子量が数百万～700万。耐熱性・耐候性に優れ、スーパーエンジニアリングプラスチックに分類される高性能素材。 | 歯車、ギア、船舶用ロープ、人工骨、義肢 |
低密度ポリエチレンは、Low Density Polyethylene（ローデンシティポリエチレン）のことを指します。ツルツルしていて、透明性のあるフィルムとして使われます。また、しなやかで柔らかいことから、加工性に優れているのも特徴です。別名を低密度ポリエチレン・ローデン・軟質ポリエチレンなどともよばれています。
工業製品の包装など、ものを埃から守ったり、傷や水などから防ぐために使われることが多いです。あのプチプチしている緩衝材にもこの低密度ポリエチレンが使用されています。
電気的性質が優れており生産された当時は、軍事用のレーダーに使用されていました。その後、フィルムとして活用されるようになりました。
主な用途：ラップフィルムなどの包装材、食品容器、ケーブルなどの被覆材
高密度ポリエチレンは、High Density Polyethylene（ハイデンシティポリエチレン）のことを指します。低密度ポリエチレンに比べると、白っぽい色味をしており、シャカシャカしているような素材感があります。
他にも、低密度ポリエチレンに比べて100度を超える高温に耐える性質を持っているものもあり、強度にも定評があるのが特徴です。別名を、硬質ポリエチレンやハイデンともよばれることがあります。
主な用途：コンビニやスーパーの袋、バケツや灯油タンクなどの保管容器、文房具
EVAは、Ethylene-Vinyl Acetate (エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂)という樹脂です。弾力性や柔軟性に優れており、ゴムに近い性質を持っています。
最近のスポーツシューズなどでは、EVAをプレス整形してソールの一部に使われることも多いです。
軽量で耐久性が高く、多様な加工性、環境にも優しく安全に使える、などメリットが多い素材です。
主な用途：タイヤ、サンダル、パイプやケースなどの雑貨類
超高分子量ポリエチレンは、スーパーエンジニアリングプラスチックという高性能な素材に分類されるほど優れた素材です。
一般的なポリエチレンの分子量は数万〜30万前後なのに対し、超高分子量ポリエチレンの分子量は数百万〜700万もあります。
そのため、一般的なポリエチレンに比べ耐熱性や対候性に優れており、広い分野で活躍が期待されます。
主な用途：歯車やギア、船舶用のロープ、人工骨や義肢
今回は、ポリエチレンについてお伝えしてまいりました。
ポリエチレンは原料が安く加工が容易なために、大量生産に向いており、私たちの生活にも幅広く使用されている素材です。
ひとくちにポリエチレンといっても、さまざまな分類分けがされており、種類によって大きく用途も異なります。
くればぁでは、丸抜き、寸法切り、ご希望のサイズにカットすることも可能です。お気軽にお見積もり依頼ください。
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