ポリエチレン (PE) ガイド: 種類、特性、用途、安全性、コスト

ポリエチレン世界で最も広く生産されている熱可塑性プラスチックの一つにランクされており、年間生産量は 1 億トンを超えています。この飽和炭化水素ポリマーは主にエチレンモノマーから触媒重合により誘導され、-CH2- 単位の繰り返しによって特徴付けられる分子構造を示します。この材料の多用途性は、その可変密度構成、結晶化度、分子量分布パラメータに由来します。-これらのパラメータは、機械的特性、熱挙動、産業分野全体の最終用途への適合性を基本的に決定します。{4}}

PEと他のプラスチックの実際の違い

ここで常に人々をつまずかせることがあります。それは、ポリエチレンは単一の素材ではないということです。家族全員です。

確かに、骨格の化学的性質は変わりません。でも分岐は？それがすべてを変えるのです。 HDPE の分岐は最小限で、炭素原子 1,000 個あたり 10 個程度の短い分岐があります-おそらく 5-。チェーンはしっかりと詰まっています。密集。強い。 LDPE?全く違う動物。長鎖はあらゆる場所で分岐しており、炭素 1,000 個あたり 20 ～ 30 個の分岐がある場合もあります。構造はゆるく、柔軟なままです。

エンジニアがこの区別を理解せずに図面上で「PE」を指定しているのを見たことがあります。数か月後、彼らの製品は故障します。完全にタイプが間違っています。

密度は次のことを物語ります。

LDPE:0.910 ～ 0.940 g/cm3

HDPE: 0.941 ～ 0.965 g/cm3

大したことはないようです。ざっと8パーセントの差です。しかし、このギャップによって、材料が化学プラントで耐えられるか、中程度の負荷で粉砕されるかが決まります。

HDPE: 誰も語らない主力製品

 

給水設備用の HDPE パイプは、想像できる限り最も退屈な用途かもしれません。おそらく最も重要なものでもあります。

世界中の都市水道システムは、PE100 パイプ-特定の圧力定格（MRS 10.0 MPa 以上）を満たす HDPE に依存しています。ポリエチレンの耐薬品性は、これらのパイプが何十年も劣化することなく塩素水を処理できることを意味します。腐食はありません。鉄パイプに見られるような結核は発生しません。

HDPE の温度定格は、連続使用で最高約 80 度に達します。エンジニアリング熱可塑性プラスチックと比較すると、それほど印象的ではありません。しかし、埋設パイプの場合はどうでしょうか？完璧。とにかく地面の温度が25度を超えることはめったにありません。

HDPE 範囲の PE の引張強度は、特定のグレードに応じて 20 ～ 37 MPa に達します。適切に設計すれば、構造用途に使用できます。ただ奇跡を期待しないでください。

HDPE について本当に感銘を受けたのは、ポリエチレンの耐薬品性プロファイルです。濃硫酸？大丈夫。水酸化ナトリウム？問題ない。ほとんどの有機溶剤は60度以下ですか？それらを扱います。最終的には強力な酸化剤が攻撃し、芳香族炭化水素は膨潤を引き起こしますが、全体的な耐性は 5 倍のコストの多くの材料を上回ります。

LDPE と柔軟性が想像以上に重要である理由

包装フィルム PE は、LDPE 市場を支配しています。みんなが文句を言うあのPEビニール袋？通常、LDPE または LLDPE。

PE が低密度グレードで示す機械的特性は、強度よりも伸びを優先します。{0}これは 100-650% の破断伸びを意味します。フィルムは伸び、形状に適合し、回復します。 HDPE でそれを試してみると、首が下がって失敗します。

LDPE 範囲のポリエチレンの熱特性は、より低い結晶化度を示します (HDPE の場合は 65 ～ 80% であるのに対し、40 ～ 55%)。融点も低い。 LDPE の PE 融点は約 105 ～ 115 度です。 HDPE は 130 ～ 137 度で作動します。

PE フィルム包装メーカーの業務にとって、この処理ウィンドウは非常に重要です。温度が低いということは、エネルギーが少ないことを意味します。より速いサイクル。 PE の押出中に破れることなく、より薄いゲージが可能になります。

誰もが間違えるPEとPPの比較

 

混乱は決して終わらないので、これに対処する必要があります。

ポリエチレンとポリプロピレン-どちらもポリオレフィンです。どちらも炭化水素です。どちらもペレットのように見えます。しかし、PE と PP の違いは、アプリケーションにすぐに現れます。

PE と PP の価格は原料コストによって変動します。ほとんど同じ場合もあります。場合によっては 15-20% の広がり。原材料の PE 価格は、グレード、地域、市場状況に応じて、kg あたり 1.00 ドルから 2.50 ドルの範囲で変動します。特殊グレード-食品グレードの PE シートのサプライヤー価格（コマンド プレミアムなど）。

ポリエチレンの全体的なコストは、依然として熱可塑性プラスチックの中で最も低い部類に入ります。それが生産量が非常に高い水準を維持している理由の一部です。

食品の安全性とコンプライアンス（規制の実際の内容）

ポリエチレンは食品と接触しても安全ですか?

簡単に言うと、適切に配合されていれば、一般的にはいです。

FDA が承認した PE グレードは、食品と接触する用途に特化して存在します。規制 (21 CFR 177.1520) では、許容される添加剤、加工助剤、および最終使用条件が指定されています。-食品グレードのポリエチレンは移行制限を満たさなければなりません-特定の閾値を超えて物質が食品に浸出することはできません。

BPA-フリーの PE は、やや冗長な用語です。ポリエチレンには BPA が含まれていませんでした。それはポリカーボネート/エポキシの問題です。とにかくマーケティング部門はこの主張が大好きです。

食品に安全なプラスチックの PE 認証は、管轄区域によって異なります。{0}

• FDA (米国)
• EU 10/2011 (ヨーロッパ)
• GB4806シリーズ（中国）

RoHS PE 準拠は、食品との接触ではなく、エレクトロニクス用途に重要です。全く異なる規制の枠組み。ポリエチレンの認証状況は、要件が重複していても完全には一致していないため、すぐに混乱してしまいます。

食品グレードの PE シートのサプライヤーを選択するには、特定の承認を示す材料データシートをリクエストしてください。仮定しないでください。関連する試験にまったく合格していない材料に「食品グレード」と記載されているのを見たことがあります。

製造方法: 簡単な概要

射出成形用のPE樹脂はメルトフローレートに注意が必要です。低すぎると型に充填できません。高すぎる、フラッシュと寸法の問題。一般的な注入グレードは、190 度 /2.16kg で 2 ～ 30 g/10 分で実行されます。

リサイクル実態調査

ポリエチレンはリサイクルできますか?技術的には、絶対に。

ポリエチレンのリサイクル シンボルは、HDPE の場合は #2、LDPE の場合は #4 を示します。ほとんどの地方自治体のプログラムは、#2 を容易に受け入れます。 #4 受け入れられるかどうかは場所によって大きく異なります。

実質的なリサイクル率は？残念だ。汚染問題、回収物流、経済的要因-実際には、HDPE ボトルのおそらく 30% がリサイクルされています。映画のほうがひどい。パーセンテージが 1 桁になることもよくあります。-

機械的リサイクルは特性を劣化させます。熱履歴のたびに分子量がわずかに減少します。リサイクルされた PE は通常、バージン材料より価値の低い用途に使用されます。-本質的にはダウンサイクルです。

ケミカル リサイクル技術{0}}熱分解、加溶媒分解-は、より良い結果を約束します。近年では商業規模は依然として限られている。ほとんどの原料については、経済学がまだ十分に機能していません。

技術データのスナップショット

数値が必要な方のために、ポリエチレンのデータシートのエントリに一般的に示される内容を次に示します。

ポリエチレンの材料仕様は正確なグレードによって大きく異なります。これらの範囲は汎用材料をカバーします。特殊コポリマー、二峰性グレード、架橋バリアントはこれらの範囲外となります。

PE の密度だけでは性能を予測できません。{0}分子量分布、コモノマー含有量、添加剤パッケージの詳細など、ポリエチレンの完全な特性評価が必要です。

最終的な考え

ポリエチレンは高性能用途では賞を受賞しません。-温度制限により、ボンネット内の自動車部品には使用できません。-弾性率は構造工学部品としては低すぎます。クリープは負荷が継続すると顕著になります。

しかし、薬品タンク、水道管、包装フィルム、消費財などはどうでしょうか？現在入手可能なポリエチレン タイプは、商品価格で非常に幅広い要件をカバーしています。

配合者が革新を続けるため、PE 素材の用途は拡大し続けています。タイ-層の接着力が高くなります。より優れた UV 安定化。加工特性が向上しました。ベースポリマーは同じままです。周りのすべてが改善されます。

HDPE 材料の kg あたりの価格により、エンジニアリング プラスチックを正当化できなかった用途でも利用できるようになります。 LDPE フィルム ロールの卸売価格設定により、代替品では経済的に匹敵できない大規模な柔軟なパッケージングが可能になります。

最も一般的なマテリアルには、正当な理由がある場合があります。

調達のご相談やポリエチレンの材質仕様については、お気軽にご相談ください。特定のグレードの技術データシートとコンプライアンス文書を提供できます。