ポリエチレン

概要

材料名	ポリエチレン
略記号	PE
英語名	Polyethylene
分類	汎用プラスチック、熱可塑性樹脂、結晶性樹脂、ポリオレフィン系樹脂
構成単位
主な種類	LDPE、LLDPE、HDPE、UHMWPE

ポリエチレン（PE）は、エチレンを重合して得られる代表的な汎用プラスチックです。軽量で吸水性が低く、電気絶縁性、耐薬品性、低温特性に優れるため、包装材、容器、配管、フィルム、電線被覆、タンク、日用品など幅広い用途に使用されます。

分子構造や密度の違いにより、低密度ポリエチレン（LDPE）、直鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）、高密度ポリエチレン（HDPE）、超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）などに分類されます。

分類

種類	特徴	主な用途
LDPE	柔軟性、透明性、ヒートシール性に優れる	フィルム、袋、ラミネート、容器
LLDPE	引裂強度、耐衝撃性、シール性に優れる	ストレッチフィルム、包装材、農業用フィルム
HDPE	剛性、耐薬品性、耐衝撃性に優れる	ボトル、タンク、パイプ、コンテナ
UHMWPE	耐摩耗性、低摩擦性、耐衝撃性に非常に優れる	摺動部材、ライニング、医療部材、搬送部品

長所

比重が小さく、非常に軽量
耐水性・耐湿性に優れる
酸・アルカリ・塩類に対して安定
電気絶縁性が高い
低温衝撃性に優れる
食品包装や容器用途に適する
成形加工性が良い
比較的安価で大量生産に向く

短所

耐熱性は高くない
表面硬度が低く、傷が付きやすい
接着・印刷・塗装が難しい
紫外線で劣化しやすい
ガスバリア性は高くない
芳香族炭化水素や塩素系溶剤では高温時に膨潤・溶解しやすい
クリープ変形が起こりやすい

成形加工

ポリエチレンは熱可塑性樹脂であり、各種成形加工に対応できます。特に押出成形、射出成形、ブロー成形、インフレーション成形で多く使用されます。

加工方法	適性	主な製品例
射出成形	◎	キャップ、容器、ケース、日用品、工業部品
押出成形	◎	パイプ、シート、フィルム、電線被覆
ブロー成形	◎	ボトル、タンク、灯油缶、薬品容器
インフレーション成形	◎	袋、包装フィルム、農業用フィルム
真空成形	○	トレー、包装容器
切削加工	○	板材、ライニング、治具、摺動部品

代表的な物性値

項目	LDPE	HDPE	備考
密度	0.91〜0.93 g/cm³	0.94〜0.97 g/cm³	密度が高いほど剛性・耐薬品性が向上しやすい
融点	約105〜115℃	約125〜135℃	結晶化度に依存
連続使用温度	約60〜80℃	約80〜100℃	荷重・環境により変動
引張強度	約8〜20 MPa	約20〜35 MPa	HDPEの方が高い
曲げ弾性率	約100〜300 MPa	約700〜1500 MPa	HDPEは剛性が高い
吸水率	極めて小さい	極めて小さい	寸法安定性に優れる
体積抵抗率	高い	高い	電気絶縁用途に適する

耐薬品性

ポリエチレンは非極性のポリオレフィン系樹脂であり、水、酸、アルカリ、塩類に対して非常に安定です。一方で、芳香族炭化水素や塩素系溶剤では、高温条件で膨潤または溶解する場合があります。

薬品・溶剤	耐性	備考
水	◎	吸水性が極めて低く安定
酸	◎〜○	多くの酸に安定。ただし強酸化性酸は注意
アルカリ	◎	NaOH、KOHなどに強い
アルコール	◎	エタノール、IPAに安定
ケトン	△〜×	アセトン、MEKでは条件により膨潤の可能性
芳香族溶剤	△	トルエン、キシレンでは高温時に膨潤・溶解しやすい
塩素系溶剤	△〜×	高温・長時間接触では不適
ガソリン	○〜◎	短期では比較的安定だが、燃料用途では専用グレードが必要

※耐薬品性は、温度、濃度、接触時間、応力状態、グレードにより変動します。薬液タンクや配管用途では実使用条件での確認が必要です。

更に詳しくはプラスチックの耐薬品性一覧表を参照

SP値（溶解度パラメータ）と溶解性

ポリエチレン（PE）は非極性のポリオレフィン系樹脂であり、分子間相互作用が弱い。そのため極性溶媒には安定であるが、非極性溶媒に対しては膨潤または溶解する傾向がある。

SP値（Hildebrandパラメータ）

材料	SP値（δ）	特徴
ポリエチレン（PE）	約15.8〜16.5 (MPa^1/2)	非極性・低分子間力

ポリプロピレン（PP）と同様に非極性材料であり、水やアルコールなどの極性溶媒には非常に安定である。

溶解性の目安

Δδ	挙動
0〜2	溶解しやすい
2〜5	膨潤・軟化
5以上	溶解しにくい

PEと代表溶媒の相性

溶媒	SP値	挙動	備考
ヘキサン	14.9	○（膨潤〜溶解）	高温で溶解
トルエン	18.2	△（膨潤）	高温で影響増大
キシレン	18.0	○（溶解）	高温で溶解しやすい
デカリン	16.0	◎（溶解）	PE溶解用代表溶媒（高温）
アセトン	19.9	◎（安定）	影響なし
エタノール	26.0	◎（安定）	影響なし
水	47.9	◎（安定）	完全に不溶

SP値と溶解性比較（PE / PP / PVC）

主要汎用樹脂におけるSP値と溶解挙動の比較である。溶解性は極性・分子間力に大きく依存する。

材料	SP値（δ）	極性	溶解性傾向	特徴
ポリエチレン（PE）	15.8〜16.5	非極性	非極性溶媒で溶解	最も溶けやすいポリオレフィン
ポリプロピレン（PP）	16.0〜16.7	非極性	高温で溶解	PEより溶けにくい
ポリ塩化ビニル（PVC）	18.5〜20.5	極性	極性溶媒で溶解	溶剤選択性が強い

実務上のポイント

PEは極性溶媒（水・アルコール）にはほぼ影響を受けない
非極性溶媒（炭化水素系）では膨潤または溶解する
溶解は主に高温条件で起こる（室温では起こりにくい）
結晶性が高いほど溶解しにくい（HDPE＞LDPE）
溶剤によるクラックよりも膨潤が主な問題となる

注意点

LDPEとHDPEで溶解性は異なる
温度依存性が非常に大きい（常温では安定でも高温で溶解）
分子量が高いほど溶解しにくい（UHMWPEはほぼ不溶）
SP値は溶解性の目安であり、耐久性評価とは異なる

製法

ポリエチレンは、エチレンを重合して製造されます。重合方法や触媒、圧力条件により、LDPE、LLDPE、HDPEなどの異なる構造のポリエチレンが得られます。

種類	代表的製法	特徴
LDPE	高圧ラジカル重合	長鎖分岐を持ち、柔軟性と透明性が高い
HDPE	チーグラー・ナッタ触媒、フィリップス触媒、メタロセン触媒	分岐が少なく、高密度・高剛性
LLDPE	エチレンとα-オレフィンの共重合	短鎖分岐を持ち、強度と柔軟性のバランスが良い
UHMWPE	特殊触媒による高分子量化	分子量が非常に高く、耐摩耗性に優れる

詳細な利用用途

包装・フィルム用途

食品包装フィルム
レジ袋、ポリ袋
ストレッチフィルム
農業用フィルム
ラミネートフィルム

容器・ボトル用途

洗剤容器
薬品容器
灯油缶
タンク
キャップ、蓋

配管・設備用途

給水管
ガス管
薬液配管
排水管
ライニング材

電気・電子用途

電線被覆
通信ケーブル被覆
絶縁部材

工業部品用途

コンテナ
パレット
搬送部品
摺動部材
保護カバー

比較材料	PEとの違い	選定ポイント
PP	PPはPEより剛性・耐熱性が高いが、低温衝撃性はPEが有利	耐熱性重視ならPP、低温性・柔軟性重視ならPE
PVC	PVCは難燃性・透明性を付与しやすいが、可塑剤や熱安定性に注意	配管や透明用途ではPVC、軽量・耐薬品用途ではPE
PET	PETは剛性・透明性・ガスバリア性が高いが、アルカリに弱い	ボトル透明性ならPET、耐アルカリ性ならPE
PS	PSは透明性と剛性があるが、耐溶剤性・耐衝撃性はPEが有利	透明性ならPS、耐薬品性ならPE
POM	POMは機械強度・摺動性が高いが、酸に注意	精密機械部品ならPOM、耐薬品容器ならPE
UHMWPE	UHMWPEはPEの中でも分子量が極めて高く、耐摩耗性に優れる	摺動・摩耗用途ではUHMWPEが有利

代表的なメーカー・商品名

メーカー	代表的な商品名・グレード例	備考
三井化学	ハイゼックス、エボリュー	HDPE、LLDPEなど
住友化学	スミカセン	LDPE、LLDPEなど
日本ポリエチレン	ノバテックPE、カーネル	包装、成形、フィルム用途
プライムポリマー	ウルトゼックス、エボリュー	LLDPE、特殊PE系
SABIC	SABIC HDPE / LDPE	汎用・工業用途
Dow	DOWLEX、ELITE	LLDPE、包装フィルム用途
LyondellBasell	Lupolen、Hostalen	LDPE、HDPE
INEOS	各種HDPE / LDPE	包装、パイプ、成形用途

まとめ

ポリエチレンは、軽量性、耐水性、耐薬品性、電気絶縁性、成形加工性に優れた代表的な汎用プラスチックです。特に酸・アルカリ・水に対する安定性が高く、容器、フィルム、配管、電線被覆など幅広い用途に使用されています。

一方で、耐熱性、表面硬度、接着性、印刷性、耐候性には弱点があります。用途に応じてLDPE、LLDPE、HDPE、UHMWPEを使い分けることが重要です。