ポリエチレン（読み）ぽりえちれん（その他表記）polyethylene

デジタル大辞泉

ポリエチレン（polyethylene）

エチレンの付加重合によって得られる高分子化合物。代表的な熱可塑性樹脂で、半透明の可燃性の固体。燃やすと溶けてぽたぽたと落ちる。袋・容器などに多用。PE。
[類語]プラスチック・スチレン・発泡スチロール・ウレタン・セルロイド・セロハン・ビニール

出典　小学館

精選版 日本国語大辞典

ポリ‐エチレン

1. 〘 名詞 〙 ( [英語] polyethylene ) エチレンの重合体。化学式は 〔-CH₂-CH₂-〕_n 化学的には安定で、フィルム、シート、容器など広い用途がある。ポリ。〔化学繊維（1951）〕

出典　精選版 日本国語大辞典

日本大百科全書(ニッポニカ)

ポリエチレン
ぽりえちれん
polyethylene

本来はエチレンCH₂=CH₂の重合体（ポリマー）すべてをさすが、現在ではプラスチックなどに用いられる高重合体のみをいう。ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンとともに、四大プラスチックの一つ。PEと略称される。エチレンは天然ガスや石油のクラッキング（重質石油を分解して沸点の低い軽質石油を製造すること）で得ている。エチレンの重合方法によって性質の異なったポリエチレンになる。普通は密度の値で区別しているが、重合法の発明者の名前や、方法の特徴などでよばれることもある。

［垣内　弘］

分類と製法

一般に3種類に分類される。日本工業規格（JIS(ジス)）では、低密度（LDPE＝Low Density Polyethylene）および中密度品は軟質で、高密度品（HDPE＝High Density Polyethylene）は硬質としている。

［垣内　弘］

低密度ポリエチレン

エチレンにごく少量の酸素を触媒として加え、1000ないし2000気圧の高圧、100～300℃の温度で重合させるので、高圧法ポリエチレンともいわれる。この製法はイギリスのICI社が開発した方法（1939）で、ICI法ともいわれる。さらに超高圧法（7000気圧）がアメリカのデュポン社で開発されている。日本ではICI法とその改良法が主流で、2002年度（平成14）に約179万トン生産されている。

［垣内　弘］

中密度ポリエチレン

過酸化ベンゾイルを開始剤として約500気圧、115～120℃で重合させるドイツのBASF社の方法が有名である。高密度のものと低密度のものとをブレンドする方法もある。

［垣内　弘］

高密度ポリエチレン

特殊な有機金属触媒（ツィーグラー‐ナッタ触媒）を用い、常圧ないし10気圧程度、60～80℃で重合させる。低圧法といわれている。またアメリカのフィリップス社では30～40気圧、100～170℃でクロミア‐アルミナ系触媒を用いる中圧法、モリブデン酸‐アルミナ系触媒を用いるスタンダード社法という中圧法などが開発されている。日本でも二、三の化学会社で生産されている。HDPEの生産量は2002年度で約118万トンである。

［垣内　弘］

製造プロセスの発展

各種のポリエチレン製造プロセスを述べたが、1997年ごろから以下のような新しいプロセスの発展がみられる。

(1)低密度ポリエチレンをつくる高圧法プロセスは、反応時間が短いことが特徴で、20～120秒である。しかし高圧設備のため設備費や運転コストが高く、中低圧法の直鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）を製造する転換プロセスに置きかわっている。

(2)高密度ポリエチレンの製造法として、中低圧法のスラリー重合が成熟してきた。スラリー重合は、重合体の融点以下で、重合体が融解しないスラリー（非溶解性固体を細分化して液体に分散させた懸濁液）の状態で重合を行う方法である。触媒としてツィーグラー系かクロム系フィリップス触媒が使われている。

(3)溶液重合は単量体（モノマー）を溶媒に溶かして重合する方法であるが、エチレンにほかの単量体を共重合（2種類あるいはそれ以上の単量体を用いて行う重合）させるのに有効な方法で、超低密度ポリエチレン（ULDPE）製造のプロセスでもある。反応終了後の溶媒の回収に多量のエネルギーを必要とする。

(4)各種密度のポリエチレンをつくる中低圧法の気相重合（気体状態の単量体中で進行する重合）が開発されている。反応時間が長く反応率が低いが、高密度から低密度までの各種グレードのポリエチレン製造法として注目されている。ツィーグラー‐ナッタ触媒の高活性化触媒としてメタロセン触媒がある。1980年ハンブルグ大学の教授ワルター・カミンスキーWalter Kaminskyにより発見されたジルコノセンジクロリドに代表されるメタロセン化合物にメチルアルモキサンを助触媒とする触媒系で、有機溶媒に可溶で重合活性が高く、従来の方法に比べて分子量分布が狭く、その他の物性面についても優れたポリエチレンを与える。

［垣内　弘］

性質

ポリエチレンは、分子量の大小や重合方法によって分子構造が異なり、そのために性質が異なる。分子量は数千から数十万のものがあり、とくに超高圧法では100万以上の分子量をもっている。さらに低密度ポリエチレンの分子は直鎖状でなく、ところどころ分岐している。規則的な配列をしていないため結晶化しにくいので軟らかい。高密度ポリエチレンはだいたい整然とした直鎖状をしているので結晶部分が多く、硬質になる。各鎖の末端はメチル基-CH₃であるから、分子中のメチル基の数によって分岐の程度がわかる。高密度のものは低密度のものに比べて軟化温度が30℃も高く、機械的強度も大きい。しかしフィルムにしたりチューブに押し出す加工の容易さ、フィルムのしなやかさ、透明性などは低密度のほうが優れているので、用途に応じて選択される。

　ポリエチレンの一般的性質としては、乳白色半透明で水より軽く、燃焼するとパラフィンと同様でぽたぽた落ちていく。耐水性、電気絶縁性、耐酸・耐アルカリ性に優れている。熱安定性もよく成形しやすい。欠点としては、軟化点が低いことと、化学的に不活性のため直接に印刷したり、接着させることがむずかしい、などである。接着のかわりには溶着法を用いる。これには、加熱→溶融／冷却→固化という熱可塑性樹脂の性質を利用した熱溶着法がある。熱板を直接プラスチックに接触させる熱板溶着法、振動を加えその摩擦熱で溶融・接合させる振動溶着法などである。

［垣内　弘］

用途

もっとも生産量の多いプラスチックであり、その生産量は日本国内では2002年で約318万トンに達している。用途はフィルム、シート、瓶、タンクなどの中空容器、パイプ、電線被覆として海底電線ケーブルや電話架線、ラジオ、テレビ、レーダーなどの高周波絶縁材料、合成繊維など多方面にわたっている。

［垣内　弘］

『工業調査会編・刊『プラスチック技術全書8　ポリエチレン樹脂』（1970）』▽『辻川浩雄ほか著『工業化プロセス』（1987・日刊工業新聞社）』▽『高分子学会編『共重合3　工学解析』（1987・培風館）』▽『功刀利夫ほか著『高強度・高弾性率繊維』（1988・共立出版）』▽『R. J. Ehrig編著、プラスチックリサイクリング研究会訳『プラスチックリサイクリング――回収から再生まで』（1993・工業調査会）』▽『松本喜代一著『フィルムをつくる』（1993・共立出版）』▽『日本化学会編、今井淑夫・岩田薫著『高分子構造材料の化学』（1998・朝倉書店）』▽『小松公栄ほか著『メタロセン触媒でつくる新ポリマー――新製品の開発・生産性の向上』（1999・工業調査会）』▽『曽我和雄編『メタロセン触媒と次世代ポリマーの展望』（2001・シーエムシー）』▽『松浦一雄・三上尚孝編著『ポリエチレン技術読本――触媒・製造プロセスの進歩と材料革新』（2001・工業調査会）』

[参照項目] | エチレン | 合成繊維 | 重合体 | ツィーグラー‐ナッタ触媒 | プラスチック | ポリ塩化ビニル | ポリスチレン | ポリプロピレン | メタロセン

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

改訂新版　世界大百科事典

ポリエチレン
polyethylene

エチレンCH₂＝CH₂を重合して得られる高分子の総称。

低重合度のものは古くからワックスとして利用されていたが，高重合度，結晶性のものが得られるようになって成形品として用途が大きく広がった。乳白色，半透明の熱可塑性樹脂であるが，その得られる特性によって，柔らかい低密度ポリエチレンlow density polyethylene（略号LDPE）と，硬くて強靱（きようじん）な高密度ポリエチレンhigh density polyethylene（略号HDPE）とに分けられる。後述するようにそれぞれ製法が異なり，前者は高圧法ポリエチレン，後者は低・中圧法ポリエチレンと呼ばれる。最近，低圧法でも低密度ポリエチレンが得られるようになり，これは直鎖状（線状）低密度ポリエチレンlinear low density polyethylene（略号LLDPE）と呼ばれている。低密度ポリエチレンは1933年イギリスのICI社で高圧ラジカル重合によって初めて得られ，軍事的要請から工業化にあたっての多くの問題点が克服され，第2次大戦中にイギリス，アメリカで工業化された。低圧法による高密度ポリエチレンの製造は，53年にK.チーグラーが発見したいわゆるチーグラー触媒によって可能になったものであり，イタリアのモンテカチーニ社（現，モンテジソン社）が工業化した。つづいてアメリカのフィリップス・ペトロリアム社が，酸化クロム系触媒による中圧法を工業化している。

性質・用途

同じポリエチレンであっても，その製法の違いによって密度，物性が異なるのは，ポリエチレンの構造の差が原因である。高圧法では，分岐が多く，線状高分子に短い枝がついたポリエチレンが得られるのに対し，低圧法では，直鎖状のポリエチレンが得られ，結晶化度が高くなるためである。両者のおもな物性は表に示すとおりである。

　ポリエチレンは，軟化点は低いが水よりも軽く，耐衝撃性にすぐれ，強く，耐水性，耐寒性，電気特性にもすぐれている。さらに，ナフサの熱分解で安く多量に得られるエチレンを原料として製造され，繊維，フィルム，成形品のいずれにも容易に成形できるため，石油化学の発展にともない急速に用途を拡大した。第2次大戦中は軍事用の電気絶縁材料として貴重品扱いされたが，現在では最もポピュラーな汎用樹脂として知られるようになった。低密度ポリエチレンは農業用フィルム，台所用品，バケツ，灯油容器，テープ，玩具に，高密度ポリエチレンはビール用コンテナー，バケツ，ロープ，テープ，およびスーパーマーケットなどの包装用極薄フィルムなどに用いられている。

製法

高圧法ポリエチレンは，高純度のエチレンに微量の酸素を加えて，1000～2000気圧に圧縮し，オートクレーブ中で200～300℃に加熱してつくる。エチレンからポリエチレンへの転化率は20～25%である。アクリル酸エステル，酢酸ビニルとの共重合も可能である。低圧法では，トリエチルアルミニウム-四塩化チタンAl（C₂H₅）₃-TiCl₄を触媒とし，炭化水素溶媒中で，3～7気圧，30～70℃でエチレンを重合させる。中圧法は酸化クロム系触媒を用いて，20～70気圧，100～200℃で重合させる。用途に応じ，プロピレン，ブチレンなどを共重合させることもある。これらの方法によって得られたポリマーは，洗浄して触媒，低重合物を除いたあと，ペレット化して110～130℃で押出成形，射出成形，中空成形などにより成形される。

　直鎖状低密度ポリエチレンは，低圧法と同様にチーグラー触媒を用い，高圧法よりも低温，低圧で重合させてつくられるもので，この製法は低コストで低密度ポリエチレンが製造できる省エネルギープロセスとして注目されている。
→橋架け
執筆者：森川 正信

表－ポリエチレンのおもな物性

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

化学辞典 第2版

ポリエチレン
ポリエチレン
polyethylene

略称PE．エテンの重合体で，一般式で表される．一般に重合体は，酸，アルカリ，溶剤に耐えるが，炭化水素，ハロゲン置換炭化水素には高温で溶解する．電気絶縁性，耐水性，耐寒性がすぐれ，押出し，射出，吹込み，真空成形などの成形加工もきわめて容易なので，代表的な熱可塑性樹脂として各種容器，電線被覆，パイプ，繊維，包装材料などに多く用いられる．ポリエチレンの工業的製法としては，高圧法，中圧法，および低圧法がある．
(1)高圧法(図(a))では，まずエテンを100～300 MPa に加圧し，酸素，有機過酸化物などの開始剤を加え100～200 ℃ に加熱後，冷却管つきの管状重合反応器に送り込む．重合の進行に伴い反応熱(106 kJ mol^－1，25 ℃)のために反応系は150～300 ℃ に昇温する．反応器を出てくる混合物は減圧後，ポリマーとワックス状の低分子量体を除去し，未反応エテンは再使用される．水などの溶媒を用いる懸濁重合法もある．このような高圧法で得るポリマーは，0.915～0.935 g cm^－3 の低密度ポリエチレンである．
(2)中圧法(数 MPa)には，8％ 程度の酸化モリブデンをアルミナに担持した触媒を用いる標準法と，酸化クロムをアルミナに担持した触媒を用いるフィリップス法(図(b))とがある．後者の場合，重合は不活性溶媒中で行われ，重合温度が130 ℃ 以上ではポリマーが可溶なため溶液重合に，また130 ℃ 以下では不溶なため懸濁重合となる．重合終了後，未反応のエテンは，気液分離器で分離され再使用される．一方，ポリマーを含む液相部は熱溶媒で希釈され，沈殿触媒を除去後，溶媒を分離する．ポリマーは押出成形を経て製品となる．なお，溶媒を用いない気相重合も可能である．このような中圧法で得られるポリマーは，0.960～0.970 g cm^－3 の高密度ポリエチレンである．
(3)低圧法(常圧)(図(c))では，チーグラー触媒が用いられ，炭化水素溶媒中，常圧付近60～100 ℃ で懸濁重合が行われる．重合終了後，アルコールなどを用いて触媒を分解分離し，ポリマーを濾別する．このような低圧法で得られるポリマーは，0.940～0.965 g cm^－3 の高密度ポリエチレンである．
(4)以上の方法のほか，ユニオンカーバイド社の，0.7～2 MPa，60～100 ℃ の条件下で気相重合により触媒分離を必要としない(無脱灰)低密度ポリエチレンの製造法(図(d))がある．[CAS 9002-88-4]

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」

百科事典マイペディア

ポリエチレン

エチレンを重合させて得られる熱可塑性樹脂で最初のプラスチック。製法には高圧法，低圧法，中圧法がある。高圧法は1933年に英国ICI社のアルカリ部門で開発されたもので，酸素を触媒として1000〜2000気圧，200〜300℃で重合させる。製品の比重は0.92〜0.93と小さく，柔らかさがあり，低密度ポリエチレンという。低圧法は1953年にK.チーグラーが発見したチーグラー触媒を用いて常圧または若干の加圧下，30〜70℃で重合させる。製品の比重は0.94〜0.96と大きく，硬く強さがあり，高密度ポリエチレンという。中圧法は20〜70気圧，100〜200℃で重合させ，得られる製品は高密度のもの。低圧法による低密度のものは直鎖状ポリエチレンと呼ぶ。ポリエチレンは乳白色，半透明の軟質プラスチックで，高密度のほうがやや硬い。耐水性，耐酸性，電気絶縁性にすぐれる。高周波絶縁物，包装用フィルム，農業用フィルム，日用雑貨，各種容器，工業用部品，電線被覆など広い用途をもつ。
→関連項目エチレン｜合成繊維｜生分解性プラスチック｜フッ（弗）素樹脂

出典　株式会社平凡社

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

ポリエチレン
polyethylene

エチレンの重合によって得られる合成樹脂。比較的安価に製造されるため，最も広く使用されている合成樹脂の一つで，石油化学工業の中心製品である。触媒の違いにより高圧法，中圧法，低圧法などの製法があり，それぞれ製品の性質が異なる。高圧法は 1000～3000 kgf/cm² の高圧でエチレンを液化し，150～300℃の高温でラジカル重合によりきわめて短時間反応させることによって重合体を生成する方法である。この方法では生成した重合体に枝があって結晶化しにくいため，密度が 0.91～0.92と小さく，高圧ポリエチレンまたは低密度ポリエチレンと呼ばれる。低圧法はチーグラー型触媒 (四塩化チタンとトリエチルアルミニウム) により，常圧から 10 kgf/cm² の低圧で 60～80℃と比較的低温で配位重合により重合体を生成する方法である。生成重合体は枝が少く，結晶性が高いため，密度が 0.94～0.95と大きく，低圧ポリエチレンまたは高密度ポリエチレンと呼ばれる。高圧ポリエチレンは軟らかくて延びやすく，軟質ポリエチレンとも呼ばれ，軟質フィルム，加工紙などに用いられる。低圧ポリエチレンは硬く，強度が大きく，軟化点が高いので，硬質ポリエチレンとも呼ばれ，主として成形品 (バケツ，ごみ箱，ビールコンテナなど) に用いられる。ポリエチレンは耐薬品性，電気絶縁性がよいので，このほか多くの分野で使用されている。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

栄養・生化学辞典

ポリエチレン

　エチレンの重合体で，多くの製品に使われている．

出典　朝倉書店

世界大百科事典（旧版）内のポリエチレンの言及

【エチレン】より

…また硫酸の存在下で水の付加反応によりエチルアルコールを生ずる。さらに，ある種の触媒の存在下で重合してポリエチレンをつくる。これらの化学反応については用途のところで述べる。…

【化学工業】より

…アメリカでは，当初石炭系の原料から出発したものでも，つぎつぎに石油系原料へと転換が進んでいった。　この時期に各国で工業化された高分子化合物には，ポリスチレン(1930工業化)，合成ゴム(1932)，メタクリル樹脂(1936)，塩化ビニル樹脂(1938)，ナイロン，高圧法ポリエチレン(ともに1939)，ケイ素樹脂(シリコーン。1944)，フッ素樹脂(1950)などがある。…

【化学繊維】より

…化学繊維の微細構造は，高分子鎖が規則正しく配列した結晶性の部分と，配列していない非晶性の部分から成る。高分子は，その構造によって，たとえばポリエチレンのように結晶性部分を多くもつものがある。繊維の強さを上げるには結晶性の部分を多くしたり，高分子鎖の配列を増加させる必要があり，そのため紡糸したばかりの繊維を約4倍に室温で延伸(冷延伸cold‐drawing)する。…

【巨大分子】より

…黒鉛C，水晶(二酸化ケイ素SiO₂)，炭化ケイ素SiC，窒化ホウ素BNもその構成原子が共有結合した巨大分子である。数百から数万の炭素原子が鎖状に結合してできた炭化水素であるポリエチレンも巨大分子に分類されるが，繊維やゴムなどとともに高分子化合物と呼ばれている。分子の定義を拡張して，ナトリウムイオンと塩化物イオンが多数イオン結合で結ばれた塩化ナトリウム(食塩)結晶や，分子が水素結合によってでき上がっている氷も巨大分子と呼んでいる。…

【石油化学工業】より

…ドイツの研究は石炭を直接の原料とするものが多かったが，その多くは石油への応用が可能なものであった。1920年代に幕があいた石油化学工業は，30年代に入って，ナイロンと低密度ポリエチレンという，合成繊維とプラスチックを代表する製品が開発されたことにより，本格的な発展への足掛りをつかんだ。ナイロンは，38年デュポン･ド･ヌムール社(以下デュポン社)のW.H.カロザーズが発明したものだが，その開発は，爆薬の生産により第1次大戦中に急成長を遂げたデュポン社が，新たな発展の場を求めて豊富な資金を有機合成化学の基礎研究に注いだことによって成功したといえる。…

【橋かけ(橋架け)】より

…このような結合を橋架け結合あるいは架橋結合という。ポリエチレン，ポリ塩化ビニル，ナイロンなどの線状高分子には，加熱すると軟化，流動化し，冷却すると再び硬化する性質があり，溶媒にも比較的溶けやすい。一方，橋架けにより高度に三次元網目構造を形成したフェノール樹脂や尿素樹脂などは，加熱しても流動化せず，溶媒に対しても不溶となる。…

※「ポリエチレン」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」