パイプ（灌漑用）

高密度ポリエチレン、英語名は「高密度ポリエチレン」、または略して「HDPE」です。HDPE は、高結晶性で非極性の熱可塑性樹脂です。元の HDPE の外観は乳白色で、薄い部分はある程度半透明です。PE は、ほとんどの家庭用および工業用化学物質に対する優れた耐性を備えています。腐食性酸化剤 (濃硝酸)、芳香族炭化水素 (キシレン)、ハロゲン化炭化水素 (四塩化炭素) など、特定の種類の化学物質は化学的腐食を引き起こす可能性があります。このポリマーは非吸湿性で、耐水蒸気性に優れており、包装用途に使用できます。HDPE は優れた電気的特性、特に絶縁体の絶縁耐力が高いため、ワイヤやケーブルに非常に適しています。中分子量から高分子量のグレードは、室温でも -40F の低温でも優れた耐衝撃性を備えています。

HDPE は、エチレンの共重合によって生成される熱可塑性ポリオレフィンです。HDPE は 1956 年に発売されましたが、このプラスチックはまだ成熟したレベルに達していません。この汎用材料は、常に新しい用途と市場を開拓しています。

主な特徴

HDPE は、結晶化度の高い無極性の熱可塑性樹脂です。元の HDPE の外観は乳白色で、薄い部分はある程度半透明です。PE は、ほとんどの家庭用および工業用化学物質に対する優れた耐性を備えています。腐食性酸化剤 (濃硝酸)、芳香族炭化水素 (キシレン)、ハロゲン化炭化水素 (四塩化炭素) など、特定の種類の化学物質は化学的腐食を引き起こす可能性があります。このポリマーは非吸湿性で、耐水蒸気性に優れており、包装用途に使用できます。HDPE は優れた電気的特性、特に絶縁体の絶縁耐力が高いため、ワイヤやケーブルに非常に適しています。中分子量から高分子量のグレードは、室温でも -40F の低温でも優れた耐衝撃性を備えています。さまざまなグレードの HDPE の独自の特性は、密度、分子量、分子量分布、および添加剤という 4 つの基本変数の適切な組み合わせです。特別な特性を持つカスタマイズされたポリマーを製造するために、さまざまな触媒が使用されます。これらの変数の組み合わせにより、さまざまな目的の HDPE グレードが生成されます。性能のベストバランスを実現。

密度

これは HDPE の特性を決定する主な変数ですが、前述の 4 つの変数は互いに影響を及ぼします。エチレンはポリエチレンの主原料です。1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテンなどの他のいくつかのコモノマーも、ポリマーの性能を向上させるためによく使用されます。HDPE の場合、上記のいくつかのモノマーの含有量は一般に 1% ～ 2% を超えません。コモノマーの添加により、ポリマーの結晶化度がわずかに低下します。この変化は通常、結晶化度と線形関係にある密度によって測定されます。米国の一般分類は ASTM D1248 に準拠しており、HDPE の密度は 0.940g/.C以上;MDPEの密度範囲は0.926～0.940g/CCです。他の分類では、MDPE を HDPE または LLDPE として分類することがあります。ホモポリマーは、最高の密度、最高の剛性、優れた透過性、最高の融点を備えていますが、一般に環境応力亀裂 (ESCR) に対する耐性は劣っています。ESCR は、機械的または化学的ストレスによって引き起こされる亀裂に抵抗する PE の能力です。一般に、密度が高いほど、引張強度、剛性、硬度などの機械的強度が向上します。軟化点温度や熱変形温度などの熱特性。通気性や水蒸気透過性などの不透過性。密度が低いほど、衝撃強度と E-SCR が向上します。ポリマー密度は、主にコモノマーの添加によって影響を受けますが、分子量による影響はそれほど大きくありません。分子量のパーセンテージが高いと、密度がわずかに低下します。たとえば、ホモポリマーは、広範囲の分子量で異なる密度を持っています。

生産と触媒

PE の最も一般的な製造方法は、スラリーまたは気相処理によるもので、溶液相処理によって製造されるものもいくつかあります。これらのプロセスはすべて、エチレン モノマー、α-オレフィン モノマー、触媒系 (複数の化合物であってもよい)、およびさまざまな種類の炭化水素希釈剤が関与する発熱反応です。分子量を制御するために、水素といくつかの触媒が使用されます。スラリー反応器は、一般に撹拌タンク、またはより一般的に使用される大規模ループ反応器であり、その中でスラリーを循環および撹拌することができる。エチレンとコモノマー（必要に応じて）が触媒と接触すると、ポリエチレン粒子が形成されます。希釈剤を除去した後、ポリエチレン顆粒または粉末顆粒を乾燥させ、添加剤を投与量に従って添加してペレットを製造する。二軸スクリュー押出機を備えた大型反応器を備えた最新の生産ラインは、1 時間あたり 40,000 ポンドを超える PE を生産できます。新しい触媒の開発は、新しいグレードの HDPE の性能向上に貢献します。最も一般的に使用される 2 種類の触媒は、フィリップスの酸化クロムベースの触媒とチタン化合物-アルキル アルミニウム触媒です。フィリップス触媒によって生成された HDPE は、中程度の分子量分布を持っています。チタン-アルキルアルミニウム触媒は分子量分布が狭い。デュアルリアクターでの狭い MDW ポリマーの製造に使用される触媒は、広い MDW グレードの製造にも使用できます。例えば、著しく異なる分子量生成物を生成する直列の 2 つの反応器は、全範囲の分子量分布を持つバイモーダル分子量ポリマーを生成できます。PE管継手

分子量

分子量が大きいほどポリマーの粘度は高くなりますが、粘度は試験で使用される温度とせん断速度にも関係しています。レオロジーまたは分子量測定は、材料の分子量を特徴付けるために使用されます。HDPE グレードの分子量範囲は一般に 40 000 ～ 300 000 で、重量平均分子量はメルト インデックスの範囲、つまり 100 ～ 0.029/10 分にほぼ対応します。一般に、より高い MW (より低いメルト インデックス MI) は、溶融強度、より優れた靭性および ESCR を向上させますが、より高い MW は加工を困難にします。

このプロセスはより困難であるか、より高い圧力または温度を必要とします。

分子量分布 (MWD): PE の WD は、使用する触媒と処理プロセスによって狭いものから広いものまでさまざまです。

最も一般的に使用される MWD 測定指標は、重量平均分子量 (MW) を数平均分子量 (Mn) で割った値である不均一性指標 (HI) です。すべての HDPE グレードのこのインデックス範囲は 4 ～ 30 です。狭いMWDにより、成形プロセス中の反りが少なく、衝撃が大きくなります。中程度から広い MWD は、ほとんどの押出プロセスの加工性を提供します。MWD が広いと、溶融強度と耐クリープ性も向上します。

添加剤

酸化防止剤の添加により、加工中のポリマーの劣化を防ぎ、使用中の最終製品の酸化を防ぐことができます。帯電防止添加剤は、ボトルやパッケージへのほこりや汚れの付着を減らすために、多くのパッケージ グレードで使用されています。特定の用途には、ワイヤーやケーブルの用途に関連する銅抑制剤など、特別な添加剤配合が必要です。優れた耐候性と抗紫外線 (または日光) は、抗 UV 添加剤を追加することによって実現できます。UV耐性またはカーボンブラックPEを添加しない場合、屋外での使用を継続しないことをお勧めします.高品質のカーボン ブラック顔料は、優れた耐紫外線性を提供し、ワイヤ、ケーブル、タンク層、パイプなどの屋外用途でよく使用されます。

処理方法

PEは、さまざまな加工方法で製造できます。エチレンを主原料とし、プロピレン、1-ブテン、ヘキセンを共重合体とし、触媒作用下、スラリー重合または気相重合法を採用し、得られた重合体をフラッシュ、分離、乾燥、造粒する。等 粒子の揃った完成品を得る工程。シート押出、フィルム押出、パイプまたはプロファイル押出、ブロー成形、射出成形、回転成形などがあります。

▲押出成形：一般的に押出成形に使用されるグレードは、メルトインデックスが1未満で、MWDが中から広です。加工中、低 MI は適切な溶融強度を得ることができます。幅の広い MWD グレードは、生産速度が速く、ダイ圧力が低く、メルト フラクチャ傾向が少ないため、押出に適しています。

PE には、ワイヤ、ケーブル、ホース、パイプ、プロファイルなど、多くの押出用途があります。パイプの用途は、天然ガス用の小断面の黄色いパイプから、工業用および都市パイプライン用の直径 48 インチの厚肉の黒いパイプまでさまざまです。コンクリート製の雨水排水管や下水道管の代替として、大口径中空壁管の採用が急速に進んでいます。

シートと熱成形: 多くの大型ピクニック用冷蔵庫の熱成形ライニングは、丈夫で軽く、耐久性のある PE でできています。その他のシートおよび熱成形製品には、マッドガード、タンク ライナー、パン ガード、配送ボックス、タンクなどがあります。MDPE の靭性、耐薬品性、および不浸透性に基づいた、多数の急速に成長するシート用途は、マルチまたは池底村です。

▲ブロー成形：米国で販売されているHDPEの1/3以上がブロー成形に使用されています。これらは、漂白剤、モーター オイル、洗剤、牛乳、蒸留水が入ったボトルから、大型冷蔵庫、自動車の燃料タンク、キャニスターにまで及びます。溶融強度、ES-CR、靭性などのブロー成形グレードの特性は、シートおよび熱成形用途に使用されるものと類似しているため、同様のグレードを使用できます。

射出ブロー成形は通常、医薬品、シャンプー、化粧品を包装するための小さな容器 (16 オンス未満) を作るために使用されます。このプロセスの利点の 1 つは、一般的なブロー成形のような仕上げ後のステップを必要とせずに、生産ボトルが自動的にトリミングされることです。一部の狭い MWD グレードは表面仕上げを改善するために使用されますが、一般的には中～広い MWD グレードが使用されます。

▲射出成形: HDPE は、再利用可能な薄肉の飲料カップから、国産 HDPE の 1/5 を消費する 5 グラムの缶まで、数え切れないほどの用途があります。射出成形グレードのメルトインデックスは、一般に 5 ～ 10 です。靭性が高く流動性が低いグレードと流動性が高く加工しやすいグレードがあります。日用品や食品の薄肉包装などに使用されています。頑丈で耐久性のある食品やペンキの缶。小型エンジン燃料タンクや 90 ガロンのゴミ箱など、環境ストレスクラッキング用途に対する高い耐性。

▲回転成形：この加工方法を用いた材料は、一般的に粉末材料に粉砕され、熱サイクルで溶融流動します。回転成形では、汎用タイプと架橋タイプの 2 種類の PE が使用されます。汎用 MDPE/HDPE の密度は通常 0.935 ～ 0.945g/CC で、MWD が狭いため、製品の衝撃が大きく、反りが最小限に抑えられ、メルト インデックスは通常 3 ～ 8 の範囲です。より高い MI グレードは、回転成形製品に期待される耐衝撃性および耐環境応力亀裂性を備えていないため、一般に適していません。

高性能回転成形アプリケーションでは、化学的に架橋可能なグレードの独自の特性を利用しています。これらのグレードは、成形サイクルの最初の部分で良好な流動性を示し、その後架橋して優れた耐環境応力亀裂性と靭性を形成します。耐摩耗性と耐候性。架橋性 PE は、さまざまな化学薬品を輸送するための 500 ガロンのタンクから 20,000 ガロンの農業用タンクまで、大型コンテナにのみ適しています。

▲フィルム：PEフィルム加工は通常、通常のインフレーションフィルム加工またはフラット押出加工を使用します。フィルムにはほとんどのPEが使用されており、一般的な低密度PE（LDPE）または直鎖状低密度PE（LLDPE）があります。HDPE フィルム グレードは、通常、優れた伸縮性と優れた不透過性が必要な場合に使用されます。たとえば、HDPE フィルムは、商品バッグ、食料品バッグ、食品包装によく使用されます。

製品性能

高密度ポリエチレンは、無毒、無味、無臭の白色粒子で、融点は約 130°C、相対密度は 0.941 ～ 0.960 です。耐熱性と耐寒性に優れ、化学的安定性が高く、剛性と靭性が高く、機械的強度に優れています。誘電特性と耐環境ストレスクラック性も良好です。

梱包と保管

保管中は火気や断熱材に近づけないでください。倉庫は乾燥した整頓された状態に保つ必要があります。不純物、日光、雨の混入は固く禁じられています。輸送手段は、清潔で乾燥した屋根付きの車両またはキャビンに保管し、鉄の釘などの鋭利なものを置かないでください。可燃性芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、その他の有機溶剤との混載は厳禁です。

リサイクルと再利用

HDPE は、プラスチック リサイクル市場で最も急速に成長している部分です。これは主に、再処理が容易で、劣化が最小限であり、包装目的での用途が多いためです。主なリサイクルは、使用済みリサイクル可能資源 (PCR) などのリサイクル材料の 25% を純粋な HDPE で再処理して、食品と接触しないボトルを作ることです。

給水用 PE パイプは、従来の鋼管と PVC 飲料水パイプの代替製品です。