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低密度ポリエチレン（LDPE）と高密度ポリエチレン（HDPE）とポリエチレン（PE）の比較
低密度ポリエチレン（LDPE）は、モノマーであるエチレンから作られる熱可塑性ポリマーである。
高度に分岐したプラスチックであるため、密度が低く、硬度、剛性、融点も低い。 溶融 温度.
LDPEは1933年、インペリアル・ケミカル・インダストリ（ICI）のジョン・C・スワロー博士とM.W.ペリンによって、フリーラジカル重合による高圧プロセスを用いて初めて製造された。
この製造法には熱と圧力が必要で、オートクレーブや管状反応器を用いて大量に生産される。
より現代的なポリマーとの競争にもかかわらず、LDPEは依然として重要なプラスチックである。
プラスチック容器、パイプ、家庭用品、電池ケーシング、自動車部品、電気部品、フィルム、包装、断熱材、医療機器など、さまざまな用途に使用されている。
LDPEはその柔軟性、低結晶性により人気がある。 結晶化度耐湿性、耐腐食性に優れている。透明で無臭、100％リサイクル可能なポリマーで、食品・ゴミ袋、フィルム、包装、トレイ、飲料缶用6パックリング、ホース、補装具、洗浄ボトル、アイスキューブトレイ、押出成形部品などの製品に使用されている。
PROPERTIES | LDPE | HDPE | POLYETHYLEN |
|---|---|---|---|
| Density: | Low (0,910–0,940 g/cm3) | High (0,941–0,965 g/cm3) | 0.915–0.96 g/cm3 |
| Structure: | Branched | Linear | Branched/Linear/Cross-linked |
| Transparency: | Transparent | Opaq | Transparent/Opaq |
| Hardness: | Low | High | Low to high (depends on the polyethylene grade) |
| Flexibility: | High | Low | High to low (depends on the polyethylene grade) |
| Melting temperature: | Low (starts to melt at 105°C) | High (starts to melt at 125°C) | Different (depends on the type of polyethylene) |
| Applications: | Films, packaging, containers | Tubes, bottles, containers, closures | Various, depending on the structure |
LDPEの結晶化度
LDPEは 結晶化度の低い高分岐ポリマーである。 分岐が多いため密度が低く、他のポリエチレンに比べて硬度、剛性、溶融温度が低い。
結晶化度が低いため、LDPEは非結晶性ポリマーであり、規則的な結晶構造を持たない。 その代わりに、ポリマー鎖の不規則な配列からなり、その結果、非晶質の非結晶構造となっている。
この低い結晶化度がLDPEの特徴である柔軟性と強靭性をもたらし、フィルム、包装、容器などの用途に適しています。 LDPEの 結晶化度は、示差走査熱量計（DSC）を用いて測定することができます。DSCは、制御された温度上昇中に材料が吸収または放出する熱量を測定し、融点や軟化点の決定、相転移の調査を可能にします。
LDPEは 結晶化度が低いため、結晶性の高いポリマーに比べて低い温度で溶けるため、射出成形などの加工技術に適している。
低密度ポリエチレンの融点
LDPEの融点は105～115℃の範囲にあり、密度が低く柔軟性に富んでいる。
LDPEの 融点は、示差走査熱量計（DSC）を用いて測定することができる。 示差走査熱量計(DSC)示差走査熱量計（DSC）を用いて測定することができる。DSCは、制御された温度上昇中に材料が吸収または放出する熱量を測定し、融点と軟化点を決定することができる。
LDPEは独特の流動特性を持つ柔軟性の高い素材であり、ショッピングバッグやその他のプラスチックフィルムなどの用途に特に適している。
その代表的な例がシュリンクフィルムの製造である。
このようなフィルムを製造する場合、LDPEは通常、融点付近、多くの場合110℃前後まで加熱される。
この状態になると、材料は伸縮性を持ち、成形しやすくなる。
フィルムを希望通りに成形したら、急速に冷却して構造を固定する。
LDPEシュリンクフィルムは、ヒートガンのような熱源にさらされると、約90℃から110℃の範囲で収縮し始める。
この収縮プロセスにより、商品をぴったりと保護するパッケージが作られる。
LDPEの熱安定性
低密度ポリエチレンは、-50～85℃の温度範囲で熱的に安定であり、酸素がない場合は290℃まで安定である。 これを超えると分解が始まり、低分子量の熱可塑性製品が形成される。
350℃を超える温度では、主にエチレンの代わりにブテンを含むガス状生成物が増加する。 酸素の存在下では、LDPEの安定性は低下する。 LDPEの 熱 安定性は、分解挙動を含む材料の熱特性を分析できるSTA PT 1000またはChip-DSCを用いて測定することができる。
LDPEの 熱 安定性は、分解することなく広い温度範囲に耐えることができるため、食品を保存するためのクリングフィルムの製造など、日常的な用途に使用することができます。LDPEのクリングフィルムは、食品を空気や湿気から効果的に保護し、賞味期限を延ばします。
LDPEの熱特性により、このフィルムは、極端な温度にさらされない限り、溶けたり分解したりすることなく、電子レンジで安全に使用することができます。 さらに、フィルム自体や他の素材と容易に接着し、外部からの影響に対して効果的なバリアを形成し、食品の風味を保ちます。
低密度ポリエチレンのガラス転移温度
ガラス転移温度 ガラス転移温度（Tg）は約-100℃である。この温度以下では、LDPEは硬く硬い状態にある。
Tgを超えると、LDPEは軟らかく、ゴム状になる。
ガラス転移温度は、LDPEの機械的特性や加工性に影響を与える重要なパラメータである。
Tgは以下のような様々な方法で測定することができます。 熱機械分析（TMA）動的示差走査熱量測定（DSC）など、さまざまな方法で測定することができます。
A DIL L75やTMAを使用して、材料の強度や成形性などの機械的特性を測定することができます。Tgは、LDPEの加工性と潜在的な用途を決定する重要なパラメータです。
各種LDPE
LDPEは分子量や分岐が異なる様々な種類があり、物理的性質や用途が異なる製品ができる。
ここでは、LDPE製品の具体例とその特殊な特性について説明します：
ショッピングバッグ
- LDPE製のショッピングバッグは、スーパーマーケットや店舗でどこにでもある。 LDPEは強度と柔軟性を兼ね備えており、さまざまな商品を安全に持ち運ぶことができる。 LDPEは密度とガラス転移温度が低いため、柔軟性があり、折り畳んだり保管したりするのが簡単です。 さらに、使用されているLDPEの引張強度のおかげで、一般的に破れにくい。
おもちゃだ：
- 多くの子供用玩具、特に風呂玩具やボールなど、ある程度の柔軟性を必要とする玩具はLDPEで作られている。 LDPEの耐薬品性により、これらのおもちゃは水や唾液に触れても簡単には破損しません。 さらに、LDPEの柔らかさと柔軟性により、怪我をするリスクを軽減することができます。
ケーブル被覆：
- LDPEは、主にその電気絶縁特性により、電気ケーブルの絶縁によく使用される。 LDPEの被覆は内部導体を物理的損傷から保護し、短絡を防止する。 また、LDPEは柔軟性があるため、材料が破れたり変形したりすることなく、ケーブルを簡単に曲げたり取り付けたりすることができる。
LDPEコーティング：
- コート紙牛乳パック、ホット・コールド飲料カップに使用。
LDPEボトル
- 一部のスクイズボトル（蜂蜜、マスタード）、食品容器、容器の蓋に使用。
