ポリエチレン

ポリエチレン（PE）についての詳細

ポリエチレン、略称PEは、エチレンが重合した高分子物質であり、最も基本的な構造を持つ高分子の一種です。ポリエチレンは、日常的に使用される容器や包装フィルムなど、さまざまな形で利用されています。

構造と特性

ポリエチレンの構成は、基本的にはメチレン（-CH2-）ユニットの繰り返しから成り立っていますが、重合の過程によって平均分子量や分岐構造、結晶性の違いが生じます。これにより、密度や熱特性、機械的性質などが異なるため、用途に応じた特性が導かれます。一般的には、高い耐酸性や耐アルカリ性を持ち、低分子量のポリエチレンは炭化水素系の溶剤に対して膨潤しやすい一方、分子量が高いものは非常に優れた耐薬性を示します。また、湿気に対する濡れ性は低く、絶縁性が高いため静電気を帯びやすい性質があります。

定義と分類

日本産業規格（JIS K 6748）によると、ポリエチレンはエチレンの単独重合物や、エチレンと5mol%以下のα-オレフィレン、さらには官能基に炭素、酸素、水素のみを含む1mol%以下の非オレフィンの共重合体と定義されています。この定義に基づき、ポリエチレンは製造方法や密度によって分類されます。

• - 高密度ポリエチレン（HDPE）: 比重は0.92-0.96で、荷重たわみ温度は130°C以下。
• - 低密度ポリエチレン（LDPE）: 比重は0.91-0.92で、荷重たわみ温度は100°C以下。
• - 超低密度ポリエチレン（VLDPE）: 比重は0.9未満。
• - 直鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）: 比重は0.94未満。
• - 超高分子量ポリエチレン（UHMW-PE）: 分子量は一般に150万以上。

これらの他にも、ポリエチレンを部分構造に持つコポリマーが数多く開発されており、その一例としてエチレンと酢酸ビニルの共重合体であるEVA（エチレン酢酸ビニルコポリマー）があります。

歴史

ポリエチレンは1898年にペヒマンによって偶然発見されましたが、工業的な合成が本格的に始まったのは1930年代でした。この時期、ICIの研究者によって酸素を用いた高圧合成法が開発され、ポリエチレンの大量生産が実現しました。1951年には、フィリップス石油の研究者たちにより酸化クロムが、さらに1953年にはドイツのツィーグラーによってチーグラー・ナッタ触媒が開発され、この結果、高性能のポリエチレンが安価に製造され、広く普及することとなりました。1976年には、カミンスキーがメタロセン触媒を開発し、ポリエチレンの分子構造やコポリマー合成の制御が可能になりました。

現在の合成法

現在では、エチレンを低圧（1-6気圧）または中圧（30-40気圧）の条件下で酸化クロム触媒を用いて重合することでHDPEを製造し、1000気圧以上の高圧条件で重合するとLDPEが生成されます。また、過酸化ベンゾイルやアゾビスイソブチロニトリルを使用したラジカル重合による合成も可能です。

以上のように、ポリエチレンはその用途や特性に応じて多様な形で活用されており、今日でも広く使用され続けています。

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