LDPE、HDPE、LLDPEの正確な違いは何ですか

このような状況に遭遇したことはありませんか。ラップを購入するためにスーパーマーケットに行き、パッケージに「LDPE」と書かれていることに気づきました。保管箱を購入すると、ラベルには「HDPE」と書かれています。ゴミ袋を買うと、そこには「LLDPE」と書かれています…これらの似た響きの英語の略語を見て、あなたも完全に混乱していませんか?それらの違いは一体何でしょうか？プラスチック製品には、柔らかくて透明なものと、鉄のように硬いものがあるのはなぜですか?今日は、プラスチックの世界の「三兄弟」、低密度ポリエチレン (LDPE)、高密度ポリエチレン (HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン (LLDPE) についてお話しましょう。名前は同じ「ポリエチレン」ですが、その特徴は大きく異なります。

まず、それらがどのようにして生まれたのかについて話しましょう。

ポリエチレン (PE) は、エチレンの重合によって製造される熱可塑性樹脂です。簡単に言うと、エチレン分子が無数につながってできた長い分子鎖で構成されています。無毒、無臭で、ワックス状の質感を持っています。耐寒性に優れ、-100℃の温度下でも特性を維持します。 1933 年、英国のインペリアル ケミカル インダストリーズ (ICI) の科学者が実験中に偶然ポリエチレンを発見しました。それ以来 100 年近くにわたり、ポリエチレンは膨大な種類の材料に進化し、LDPE、HDPE、LLDPE がこの種類の 3 つの最も一般的なメンバーです。簡単に言えば、それらの主な違いは分子構造と密度にあります。

LDPE：物腰柔らかく、気さくなお兄さん

高圧重合で製造されるため一般に「高圧ポリエチレン」として知られる低密度ポリエチレン (LDPE) は、密度がわずか 0.910 ～ 0.940 g/cm3 であり、ポリエチレン ファミリーの中で最も軽量です。その分子構造は特に興味深いもので、主鎖は側鎖で密に覆われており、炭素原子 1,000 個ごとに約 20 ～ 30 個のエチル、ブチル、またはより長い側鎖があります。これらの側鎖は、木の枝が大きく伸びているように、分子がきちんと整列するのを妨げ、その結果、結晶化度はわずか約 50% ～ 55% にとどまります。緩い構造のため、LDPE は非常に柔らかく、透明で、延性が非常に優れています。軟化点はわずか 90 ～ 100 °C で、最高使用温度は 80 ～ 90 °C で、3 つの中で最も耐熱性が低くなります。しかし、優れた低温性能を発揮し、-70℃でも柔軟性を保ちます。 LDPEの最大のセールスポイントは、透明性が高く、加工性に優れ、無毒、無臭であることです。また、化学的安定性が高く、ほとんどの酸やアルカリに対する耐腐食性があり、優れた電気絶縁性を備えています。その欠点も同様に明らかです。機械的強度が比較的弱く、湿気やガスのバリア特性、耐溶剤性も​​ 2 つの「兄弟」に比べて劣ります。

どこで使われているのでしょうか？ LDPE の最大の市場はフィルムであり、総消費量の約 77% を占めています。あなたが毎日使用するビニール袋やラップフィルムのほとんどはLDPEで作られています。また、LDPE は温室フィルムやマルチフィルムなどの農業用途にも広く使用されています。その他、牛乳パックのコーティングや電線・ケーブルの絶縁層にも使用されています。興味深いことに、LDPE フィルムは水は透過しませんが、空気は透過します。金魚をLDPE袋に入れて密封すれば、酸素が通るので窒息することはありません。

HDPE: タフで頑丈な次点

「低圧ポリエチレン」としても知られる高密度ポリエチレン (HDPE) は、低圧条件下でチーグラー触媒を使用して重合されます。密度は 0.940 ～ 0.976 g/cm3 で、3 つの素材の中で最も密度が高くなります。 HDPE の分子鎖は本質的に直鎖状の構造で、側鎖はほとんどなく、平均して炭素原子 1,000 個あたり数本しかありません。この規則的な構造により分子がきれいに整列し、結晶化度は85%～95%と3つの材料の中で最も高くなります。この高い結晶性により、HDPE に高い強度、剛性、硬度、優れた耐熱性が与えられます。軟化点は125～135℃で、最高使用温度は100℃に達するため、熱湯消毒に適しています。機械的特性の点では、HDPE は硬度、引張強さ、および耐クリープ性の点でLDPE よりも優れており、優れた耐摩耗性も示します。その化学的安定性も同様に優れています。室温ではいかなる有機溶媒にも溶けず、酸、アルカリ、塩による腐食に耐性があり、強力な酸化剤の侵食にも耐えることができます。欠点としては、LDPE と比較して耐老化性と耐環境応力亀裂性が劣ることが挙げられます。熱酸化により性能が低下する可能性があります。

どこで使われているのでしょうか？ HDPE を最も大量に消費する製品は、さまざまなタイプのボトル、バケツ、容器です。ご家庭にあるシャンプー ボトル、洗濯洗剤の容器、牛乳ボトルの多くは HDPE からブロー成形されています。さらに、HDPE は水道やガス管などの配管に広く使用されており、その耐圧性と耐腐食性により、地下パイプライン ネットワークに最適な材料です。また、木箱、パレット、電線やケーブルの梱包にも使用されます。 HDPE 製品は乳白色の外観をしています。薄い断面はわずかに半透明です。感触はLDPEよりもはるかに硬く、強く握ってもへこみません。

LLDPE: 万能の弟

直鎖状低密度ポリエチレン (LLDPE) は、1970 年代後半から 1980 年代前半に登場した「三兄弟」の末っ子です。これは、エチレンと少量のα-オレフィン (1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテンなど) を触媒の作用下で重合させて形成される共重合体で、密度は 0.915 ～ 0.940 g/cm3 です。 LLDPE の分子構造は非常に興味深いもので、長い側鎖を持たない直鎖状の主鎖を特徴としていますが、少数の短い側鎖を持っています。長い側鎖がないため、LDPE よりも結晶化度が高く、HDPE とLDPE の中間の特性を持ちながら、両方の利点を兼ね備えています。簡単に言えば、LLDPE は、LDPE の柔軟性と HDPE の強度を組み合わせたものです。引き裂き強度、耐突刺性、耐環境応力亀裂性はすべて優れています。 LLDPE は、LDPE と比較して、強度、靱性、剛性が高く、耐熱性、耐寒性にも優れています。 HDPEと比較して、優れた柔軟性を保持します。 LLDPE の全体的なパフォーマンスは非常にバランスが取れており、LDPE と HDPE が占めるほぼすべての市場セグメントに浸透することができます。

どこで使われているのでしょうか？ LLDPE の主な用途はフィルムでもあり、ストレッチ ラップや頑丈な包装フィルムなど、高強度が必要な分野で特に優れた性能を発揮します。配送荷物に巻かれているストレッチ フィルムは、おそらく LLDPE でできており、穴が開きにくく、伸縮性があり、箱をしっかりと包みます。 LLDPE は現在、農業用温室用フィルムにも広く使用されています。これは、強度が高いため、より薄いフィルムを実現でき、実際に光透過率が向上するためです。さらに、LLDPE は射出成形品、ワイヤーやケーブル、パイプなどの用途にも使用されています。

ラベルのないプラスチック片がある場合、それがどのタイプであるかをどのように判断できますか?

感触によると、 LDPE が最も柔らかく、ワックスのような感触があり、かなり透明です。 LLDPE はわずかに硬く、表面に光沢があります。 HDPE は最も硬く、力を加えても曲げることができず、乳白色で不透明です。

燃焼テスト (ただし、目的のためだけに燃やすことはお勧めしません):LDPE が燃焼すると、炎は上部が黄色、下部が青色になり、煙やパラフィンのような臭いはありません。溶けた液滴が滴り落ちると、長い糸状の糸が形成されます。

HDPE は同様に燃えますが、より燃えにくいです。

耐熱性: LDPE は沸騰したお湯で柔らかくなり、変形します。 HDPE は煮沸滅菌することができます。 LLDPE はその中間に位置します。

それぞれが日常生活の中で役割を果たしている これらの「3 兄弟」の明確な特徴を理解すると、日常的に使用されるプラスチック製品を見ることがより明確になります。安価で柔らかく、その目的を十分に果たします。ゴミ袋が固すぎると、口を結ぶのが難しくなります。

スーパーマーケットのショッピングバッグ - 以前はLDPEが一般的に使用されていましたが、現在では、厚みを減らしプラスチックの使用量を減らしながら強度を高めるために、LLDPEとLDPEのブレンドがますます一般的になってきています。シャンプー ボトルや洗濯洗剤の容器は、10 分の 9 が硬く、耐腐食性があり、漏れにくい HDPE で作られています。ラップおよび食品保存袋 - 主にLDPEで作られており、透明で柔軟性があり、表面によく馴染みます。

輸送用ストレッチ ラップおよび頑丈な梱包袋 - LLDPE が主材料であり、高い強度と耐突刺性を備えています。農業用温室用フィルム - 強度と加工性のバランスをとるために、LLDPE、またはLDPEとのブレンドを使用する傾向が高まっています。水道管とガス管 - HDPE は耐圧性と耐腐食性があり、数十年の耐用年数があるため、最適な材料です。