High-density polyethylene

High-density polyethylene (HDPE) is one of several varieties of polyethylene (PE).^[1] PE's, the dominant synthetic polymer, are produced in many forms that differ in terms of molecular weight, branching, and the incorporation of comonomers. Often these features are captured in terms of the density of the material. All forms of PE are colorless, odorless, rather chemically inert solids produced by the polymerization of ethylene, the monomer. LLDPE is a substantially linear polymer (polyethylene), with significant numbers of short branches.

PE's are often classified by their densities.^[2]

In 2008, the global HDPE market reached a volume of more than 30 million tons.^[4]

HDPEは、強度対密度比が高いことで知られています。^{[ 6 ]} HDPEの密度は930～970  kg/m³^です。^{[ 7 ]} HDPEの密度は低密度ポリエチレンの密度よりわずかに高いだけですが、HDPEは分岐が少ないため、LDPEよりも強い分子間力と引張強度（38 MPa対21 MPa）を持ちます。 ^{[ 8 ]}強度の差は密度の差を上回るため、HDPEは比強度が高くなります。^{[ 9 ]}また、より硬く不透明で、やや高い温度（短時間であれば120  °C/248  °F）にも耐えることができます。高密度ポリエチレンは、ポリプロピレンとは異なり、通常必要とされるオートクレーブ条件に耐えることができません。分岐がないことは、適切な触媒（例えば、ツィーグラー・ナッタ触媒）と反応条件を選択することによって保証されます。

HDPEは様々な溶剤に対して耐性があり、接着が非常に難しいため、接合部は通常溶接によって作られる。

HDPEの物理的特性は、特定のサンプルを製造するために使用される成形プロセスによって変化する可能性があります。ある程度、特定のプロセスにおけるこれらの特性を特定するために採用される国際標準化された試験方法が決定要因となります。たとえば、回転成形（ロトモールディング）では、サンプルの環境応力亀裂抵抗を特定するために、ノッチ付き定引張荷重試験（NCTL）が使用されます。^{[ 10 ]}

これらの望ましい特性により、HDPE製のパイプは飲料水^{[ 11 ]}および廃水（雨水および下水）^{[ 12 ]に理想的に適用できます。}

HDPEパイプ。^{[ 13 ]}強度対密度比が高いHDPEは、プラスチックボトル、耐腐食性パイプ、ジオメンブレン、プラスチック製木材の製造に使用されます。HDPEは一般的にリサイクルされており、樹脂識別コードとして「2」という番号が付けられています。

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  HDPE繊維はロープに紡ぐことができる。
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  使い捨てスーツ；不織布HDPE生地
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  ハウスラップ
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  プラスチック製の郵送用封筒
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  柔軟なHDPEパイプ
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  メキシコの雨水排水プロジェクトにおける波形HDPEパイプの設置
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  モノブロックチェア
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  ボトルクレート
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  おもちゃと遊具
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  透明なビニール袋（写真参照）はLDPE製で、持ち手付きのブロー成形ショッピングバッグは現在HDPE製です。
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  HDPEは、油に強い丈夫なボトルを作るのに使われます。透明なボトルは通常、ポリエチレンテレフタレートなどの他のプラスチックで作られています。
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  ミルクジャグ
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  HDPE製ジェリカンは、燃料の芳香族成分による軟化や膨張に強い。
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  HDPE製建築用玄関マットにローラーを取り付けて

HDPEは幅広い用途に使用されています。他のポリマーの特性の範囲内にある用途においては、HDPEを選択する方が通常は経済的です。

HDPEは、米国D条衛生埋立地のセルライナーとしても使用されており、そこではHDPEの大きなシートが押し出し溶接またはくさび溶接されて均質な耐薬品性バリアを形成し、固体廃棄物の液体成分による土壌および地下水の汚染を防ぐことを目的としている。

花火業界では、迫撃砲の筒材として鋼管やPVC管よりもHDPE（高密度ポリエチレン）が好まれている。これは、HDPEの方が耐久性と安全性に優れているためである。HDPEは、故障時に他の素材のように粉々に砕けて破片になるのではなく、裂けたり裂けたりする傾向がある。

ブロー成形によって製造される牛乳瓶、水差し、その他の空洞製品は、HDPEの最も重要な用途分野であり、世界の生産量の3分の1、すなわち800万トン以上を占めている。

何よりも、2005年にHDPE製の飲料ボトルが初めて輸入された中国は、生活水準の向上に伴い、硬質HDPE包装の市場として成長している。インドやその他の人口の多い新興国では、インフラ拡張に伴い、HDPE製のパイプやケーブルの絶縁材が使用されている。^{[ 4 ]}この素材は、PVCやポリカーボネートに含まれるビスフェノールA（BPA）による健康や環境への潜在的な問題、そしてガラス、金属、段ボールに対する利点についての議論から恩恵を受けている。

エチレンからのHDPEの工業生産は、ジーグラー・ナッタ重合法またはフィリップススラリー法のいずれかによって行われる。ジーグラー・ナッタ法では、四塩化チタンなどの触媒の組み合わせを気体エチレンと接触させて高密度ポリエチレンを沈殿させる。^{[ 20 ]}同様に、フィリップススラリー法では、シリカ系触媒を高速で移動する炭化水素とポリエチレンのスラリーと接触させて高密度ポリエチレンを沈殿させる。^{[ 21 ]}

加工方法によってHDPEの特性が決まります。HDPEの合成方法によってHDPEの微細構造が変化するため、合成方法が非常に重要になります。フィリップススラリー法では、ジーグラー法よりも分岐が少なく、分子量がより精密なHDPEが得られますが、ジーグラー法では製造されるポリエチレンの種類に関してより大きな柔軟性があります。^{[ 21 ]}

HDPEの分子量はポリエチレン鎖の長さを指し、柔軟性、降伏強度、溶融温度などの特性を決定するのに役立ちます。沈殿物が形成された後、処理中の温度、圧力、冷却時間によって結晶化度が決まり、結晶化度が高いほど剛性と耐薬品性が高くなります。^{[ 22 ]}用途に応じて、理想的な結果を得るために方法と処理ステップを調整できます。

HDPEが合成されると、商業製品に使用できるようになります。HDPE製品の工業生産方法には、玩具などの複雑な形状の射出成形があります。押出成形は、パイプやフィルムなどの一定の形状の製品に使用されます。ブロー成形は、ボトルやビニール袋などの中空製品を対象としています。回転成形は、化学ドラムやカヤックなどの大型の継ぎ目のない部品に使用されます。^{[ 22 ]}加工中に使用される方法は製品の要件によって異なり、それぞれ特定の用途に対して利点があります。