ポリエチレンの合成方法と種類
（１）低密度ポリエチレン（低密度ポリエチレン)
純粋なエチレンに微量の酸素または過酸化物を開始剤として加え、約202.6 kPaまで圧縮し、約200℃まで加熱すると、エチレンは重合して白色のワックス状のポリエチレンになります。この方法は、操作条件から高圧プロセスと呼ばれることがよくあります。得られたポリエチレンの密度は0.915～0.930 g/cm³、分子量は15,000～40,000です。分子構造は高度に分岐した緩やかな構造で、「樹木状」に似ています。これが密度が低い理由であり、低密度ポリエチレンと呼ばれます。
（２）中密度ポリエチレン（MDPE)
中圧法では、金属酸化物触媒を用いて30～100気圧下でエチレンを重合します。得られるポリエチレンの密度は0.931～0.940 g/cm³です。MDPEは、高密度ポリエチレン（HDPE）とLDPEを混合したり、エチレンとブテン、酢酸ビニル、アクリレートなどのコモノマーを共重合したりすることでも製造できます。
（３）高密度ポリエチレン（HDPE）
常温常圧条件下では、高効率の配位触媒（アルキルアルミニウムと四塩化チタンからなる有機金属化合物）を用いてエチレンを重合します。高い触媒活性により、低圧（0～10気圧）・低温（60～75℃）で重合反応を迅速に完了できるため、「低圧プロセス」と呼ばれます。得られたポリエチレンは分岐のない直鎖状分子構造を有し、高密度（0.941～0.965 g/cm³）を実現します。LDPEと比較して、HDPEは優れた耐熱性、機械特性、環境応力亀裂耐性を備えています。
ポリエチレンの特性
ポリエチレンは乳白色でワックスのような半透明のプラスチックで、電線やケーブルの絶縁材や被覆材として最適です。主な利点は以下のとおりです。
（1）優れた電気特性：高い絶縁抵抗と誘電強度、広い周波数範囲にわたる低い誘電率（ε）と誘電正接（tanδ）を備え、周波数依存性が最小限であるため、通信ケーブルに最適な誘電体です。
（２）優れた機械的性質：柔軟でありながら強靭で、変形抵抗が良好である。
（３）熱老化、低温脆性、化学的安定性に強い。
（４）耐水性に優れ、吸湿性が低いため、水中に浸けても絶縁抵抗が低下しません。
（５）非極性材料であるため、高いガス透過性を示し、LDPEはプラスチックの中で最も高いガス透過性を有する。
（6）比重が低く、すべて1未満です。特にLDPEは約0.92g/cm³と顕著ですが、HDPEは密度が高いにもかかわらず、約0.94g/cm³しかありません。
（７）優れた加工性：分解することなく溶融・可塑化しやすく、容易に冷却して形状にすることができ、製品の形状や寸法を正確に制御できる。
（8）ポリエチレン製のケーブルは軽量で、敷設と端末処理が容易です。しかし、ポリエチレンにはいくつかの欠点もあります。軟化温度が低いこと、燃焼時にパラフィンのような臭気を発する可燃性があること、環境応力亀裂やクリープに対する耐性が低いことなどです。海底ケーブルや急勾配に敷設されるケーブルの絶縁体や被覆材としてポリエチレンを使用する場合は、特別な注意が必要です。
電線・ケーブル用ポリエチレンプラスチック
（１）汎用絶縁ポリエチレンプラスチック
ポリエチレン樹脂と酸化防止剤のみで構成されています。
（２）耐候性ポリエチレンプラスチック
ポリエチレン樹脂、酸化防止剤、カーボンブラックを主成分としています。耐候性はカーボンブラックの粒子径、含有量、分散性に依存します。
（３）環境応力亀裂耐性ポリエチレンプラスチック
メルトフローインデックスが0.3未満で分子量分布が狭いポリエチレンを使用します。ポリエチレンは、放射線照射または化学的手法で架橋される場合もあります。
（4）高電圧絶縁ポリエチレンプラスチック
高電圧ケーブルの絶縁には、超純粋なポリエチレンプラスチックが必要です。これに電圧安定剤と特殊な押し出し機を補充することで、ボイドの形成を防ぎ、樹脂の放電を抑え、アーク耐性、電気侵食耐性、コロナ耐性を向上させます。
（５）半導電性ポリエチレンプラスチック
導電性カーボンブラックをポリエチレンに添加して製造され、通常は微粒子の高構造カーボンブラックが使用されます。
（6）熱可塑性低煙ゼロハロゲン（LSZH）ポリオレフィンケーブルコンパウンド
このコンパウンドは、ポリエチレン樹脂をベース材料とし、高性能ハロゲンフリー難燃剤、煙抑制剤、熱安定剤、防カビ剤、着色剤などを配合し、混合、可塑化、ペレット化処理を施したものです。
架橋ポリエチレン（XLPE）
高エネルギー放射線や架橋剤の作用により、ポリエチレンの線状分子構造は三次元（ネットワーク）構造へと変化し、熱可塑性材料が熱硬化性材料へと変化します。断熱材として使用する場合、XLPE連続動作温度は最大90℃、短絡温度は170～250℃です。架橋方法には物理的架橋と化学的架橋があります。放射線架橋は物理的架橋であり、最も一般的な化学架橋剤はDCP（ジクミルパーオキサイド）です。
投稿日時: 2025年4月10日