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高密度ポリエチレン（HDPE）とポリエチレン（PE）の比較
高密度 ポリエチレン （HDPE）とポリエチレン （PE）は、どちらもポリエチレンの一種であるが、製造工程の違いにより異なる特性を示す。
HDPEは ポリエチレンの一種で、高い結晶化度によって区別される。 結晶化度これは、主ポリマー鎖の側枝基の割合が低く、長い側枝がないことに起因する。
その結果、HDPE分子は規則正しい擬似結晶構造に配列することができ、材料に独特の機械的特性を与える。
一方、ポリエチレンはさまざまな密度の材料として製造されており、ポリマー鎖の側枝の程度や形態がその特性に大きく影響する。
ポリエチレンは、その製造方法の違いによって密度が異なり、HDPEを含むさまざまな商業的・科学的呼称がある。
HDPEと ポリエチレンの物理的特性の違いを下表にまとめた：
PROPERTIES | HDPE VALUE (METRIC) | PE VALUE (METRIC) |
|---|---|---|
| Density: | 0.933–1.27 g/cm³ | 0.915–0.96 g/cm³ |
| Shore D Hardness: | 55–69 | 42–56 |
| Tensile Strength, Ultimate: | 15.2–45 MPa | 8.96–54 MPa |
| Tensile Strength, Yield: | 2.69–200 MPa | 7.6–14 MPa |
密度、硬度、引張強度のこれらの違いは、他のポリエチレンと比較した場合のHDPEのユニークな機械的特性を示している。
HDPEの結晶化度
HDPEは ポリエチレンの中でも特定のグレードであり、高い結晶化度を特徴とする。
これは、HDPE分子が規則正しい結晶構造で配列していることを意味し、材料にユニークな機械的特性を与えます。
結晶化度を正確に定量化するには、特許取得済みの特殊な チップDSC.
HDPEは 結晶化度が高いため、優れた耐薬品性と高い引張強度を備えています。
これらの特性は、その特異な分子配列に由来するもので、材料に強度だけでなく剛性も与えます。
その結果、HDPEは配管システム、包装、ボートやカヌーの建造などの用途で需要が高まっている。
高密度ポリエチレンの融点
HDPEの中心的な物理的特性は、その融点である。 融点 点である。であり、通常120℃から180℃の範囲にある。
融点を決定する一般的な方法は、DSCとしても知られる示差熱量計を使用することである。
そのため、この素材はさまざまな工業的製造方法に適している。
その代表例が、ボトルや容器を製造するための押出成形プロセスである。
この工程では、HDPEを融点に近い約150℃から160℃まで加熱し、可鍛性にする。
その後、金型に吹き込まれて冷却され、最終的な形状になる。
この特殊な温度範囲のおかげで、HDPEはこの加工の間、高い堅牢性と気密性を維持する。この特性は、洗浄剤やモーターオイルの包装に特に不可欠である。
HDPEの堅牢性とガラス転移温度
HDPEは高温に強いため、構造や機能を失うことなく極端な熱条件にさらされる用途への可能性が広がります。
その代表例が地熱配管システムである。
これらのシステムでは、高温の地熱が地下から循環し、深さや地域によって50℃から370℃の温度に達し、建物を暖めたり発電したりします。HDPEパイプは、高温の液体にも耐えるため、このような環境でも形状を崩したり破損したりすることなく使用できます。
この熱回復力により、HDPEは、温水がパイプ内を流れ、快適な室温を提供する輻射式床暖房システムなど、他の用途でも最良の選択肢となっている。
その ガラス 転移温度 温度 (Tg）高密度 ポリエチレン （HDPE）のガラス転移温度（Tg）は、通常約-100℃から-130℃の間である。この低いTgは、HDPEがこの範囲以下の温度でも硬い状態を保つことを意味する。
ガラス 転移 温度とは、非晶質ポリマーが硬いガラス状状態から柔らかいゴム状状態に転移する温度、あるいはその逆の温度である。
HDPEの場合、この転移は非常に低い温度で起こるが、これはガラス状態での高い剛性と脆さを反映している。
Chip-DSCは、ガラス転移が起こる温度も正確に測定することができます。
HDPEの Tgは他のポリマーに比べて著しく低いため、低温での挙動が要求される用途に適しています。
HDPEのTgに関する知識は、さまざまな温度における機械的特性や性能が重要な役割を果たす用途にとって極めて重要です。
さまざまな種類のHDPE
HDPEには、分子量と分岐度によってさまざまなグレードがある。 HDPEの後に続く「500」、「300」、「1000」などの数字は、通常、数千単位の分子量を表しています。
つまり、HDPE 500の平均分子量はおよそ500,000、HDPE 300はおよそ300,000、HDPE 1000はおよそ1,000,000ということになる。
分子量が高ければ、特定の配合や製造方法にもよるが、強度、靭性、耐薬品性が向上する。
一般的なグレードには以下のようなものがある：
- HDPE 500：
- 分子量50万前後のこのタイプは、高い耐衝撃性で知られ、カヌーやボートの建造によく使用される。 海水による腐食に強く、頑丈なため、HDPE 500製のボートやカヌーは耐久性に優れ、メンテナンスも最小限で済む。
- HDPE 300：
- 分子量30万前後のこのタイプは、食品包装によく使われる。 化学薬品に強く、吸水性が低いため、食品の鮮度を保ち、汚染を防ぐことができる。 さらに、HDPE 300はFDAに準拠しており、食品と接触しても安全です。
- HDPE 1000：
- 分子量が約100万であるこのタイプは、耐摩耗性が高く、化学的な影響にも強いため、工業用途で一般的に使用されている。 例えば、コンベア・システムのスライディング・ベアリングやウェア・ストリップの製造は、これらの部品が常に摩擦にさらされているためである。
紫外線に対する耐性、機械的強度、食品との接触適性など、用途の具体的な要件に応じて、特定のグレードのHDPEを選択して最良の結果を得ることができます。 このことは、さまざまな産業・商業分野におけるHDPEの汎用性と適応性を裏付けています。
高密度ポリエチレンを使用する利点
- 化学的安定性
- 食品に安全
- UV-一貫性
- 耐湿性
- 耐久性と軽量性
- リサイクル性
- 汎用性
