ポリエチレンと塩化ビニルの違いと特徴、用途を見分ける加工法

ポリエチレンと塩化ビニルの違い

ポリエチレンと塩化ビニルの基本的な特徴と性質の違い

 

ポリエチレン（PE）とポリ塩化ビニル（PVC）、この二つは私たちの身の回りで最もよく使われている「汎用プラスチック」です。しかし、その性質は大きく異なります。金属加工の現場でも、治具や部品、梱包材として利用されるこれらの素材の違いを理解することは、適切な材料選定とトラブル防止に繋がります。

まず、原料から見ていきましょう。ポリエチレンは、その名の通りエチレンを重合（分子を長く繋げる反応）させて作られる、炭素と水素のみで構成されたシンプルな構造の樹脂です。 原料は石油です。一方、ポリ塩化ビニルは、エチレン（石油由来）と塩素（食塩水を電気分解して作る）を反応させて得られる塩化ビニルモノマーを重合したもので、分子内に塩素原子を含んでいるのが最大の特徴です。 この塩素原子の存在が、塩化ビニルに多くのユニークな特性を与えています。
次に、物理的な性質の違いです。

• 比重（重さ）: ポリエチレンの比重は約0.92～0.96で、水よりも軽いのが特徴です。 そのため、水に入れると浮かびます。一方、塩化ビニルの比重は約1.2～1.45と水より重く、水に入れると沈みます。 この性質は、後述する簡単な見分け方にも応用できます。
• 硬さと柔軟性: ポリエチレンは、高密度ポリエチレン（HDPE）や低密度ポリエチレン（LDPE）など密度によって硬さが異なりますが、基本的には柔軟でしなやかな素材です。 レジ袋や灯油のポリタンクを思い浮かべると分かりやすいでしょう。対して、塩化ビニルは本来非常に硬い樹脂ですが、「可塑剤」という添加剤を加える量によって、水道管のような硬質塩ビから、電線の被覆や農業用ビニールのような軟質塩ビまで、硬さを自在に調整できるという大きなメリットがあります。
• 耐熱性: 一般的に、ポリエチレンの耐熱温度は80℃～110℃程度です。 それ以上の温度では軟化、変形してしまいます。塩化ビニルの耐熱温度は60℃～80℃程度と、ポリエチレンよりも低い傾向にあります。 そのため、高温環境下での使用には注意が必要です。

これらの違いは、それぞれの素材が持つ分子構造に起因しています。シンプルな炭化水素であるポリエチレンと、大きな塩素原子を持つことで分子同士が強く引き合う塩化ビニル。この根本的な違いが、あらゆる特性の差となって現れるのです。

ポリエチレンと塩化ビニルの意外な見分け方と比較

現場で「このプラスチックはPEか？PVCか？」と迷った経験はありませんか？ラベルが剥がれてしまった素材の切れ端など、刻印がない場合でも、いくつかの簡単な方法で見分けることが可能です。ここでは、専門的な分析機器を使わずに、五感を活用した見分け方をご紹介します。

1. 水に浮かべてみる（比重法） 💧

最も簡単で安全な方法です。前述の通り、ポリエチレンは水に浮き、塩化ビニルは水に沈みます。 バケツなどに水を用意し、対象のプラスチック片を入れてみるだけで、一目瞭然です。ただし、素材に気泡が含まれていたり、他の素材と複合されていたりすると正確に判断できない場合もあります。
2. 燃焼試験で判別する（※要注意） 🔥

これは最も確実な方法の一つですが、火気の使用と換気が必須であり、安全に十分配慮した上で行ってください。
プラスチックの端材をピンセットなどで掴み、ライターの火などに近づけて燃え方を観察します。

項目	ポリエチレン (PE)	ポリ塩化ビニル (PVC)
燃え方	すぐに燃え、火から離しても燃え続ける	燃えにくい（自己消火性）。火から離すと消えることが多い
炎の色	青みがかった炎で、先端が黄色	黄色い炎で、根元が緑色になることがある
煙	ほとんど出ないか、出ても白っぽい煙	黒いススを伴う煙が多く出る
匂い	ロウソクを消した時のようなパラフィン臭	鼻を突くような刺激臭（塩素臭）
燃焼後の状態	溶けて透明な液体になり、垂れる（滴下する）	黒く炭化して硬くなる

特に、塩化ビニルを燃やした際の刺激臭と、火から離すと自然に火が消える「自己消火性」は、非常に分かりやすい特徴です。これは、原料に含まれる塩素が燃焼を妨げる働きをするためです。

3. リサイクルマーク（識別表示マーク）を確認する ♻️

製品や材料のどこかに、三角形の中に数字が書かれたマークがないか探してみてください。これはプラスチックの材質を示す世界共通のマークです。

• 2番（HDPE）: 高密度ポリエチレン
• 3番（PVC）: ポリ塩化ビニル
• 4番（LDPE）: 低密度ポリエチレン

この刻印があれば、確実な材質特定が可能です。飲料用のペットボトル（1番 PET）と混同しないように注意しましょう。
これらの方法を組み合わせることで、現場にある多くのプラスチック材料をかなりの精度で識別できるはずです。

ポリエチレンと塩化ビニルの加工方法と接着・塗装の注意点

ポリエチレンと塩化ビニルは、その加工性においても大きな違いがあります。特に、接着や塗装といった二次加工では、素材の特性を理解していないと「全くつかない」「すぐに剥がれる」といった失敗に繋がります。

【ポリエチレン（PE）の加工】
ポリエチレンは、その化学的な安定性ゆえに「難接着性素材」として知られています。 表面エネルギーが低く、接着剤や塗料を弾いてしまうのです。

• 機械加工: 切削や穴あけといった機械加工は比較的容易です。 ただし、熱に弱く溶けやすいため、加工速度や刃物の選定には注意が必要です。摩擦熱で溶けた樹脂が刃物に絡みつかないよう、回転数を抑えたり、エアブローで冷却しながら加工したりするのが一般的です。
• 接着: 通常の接着剤ではほとんど接着できません。ポリエチレンを強力に接着するには、表面を改質する必要があります。代表的な方法が「プライマー処理」です。ポリエチレン用のプライマーを塗布することで、接着剤が食いつくための足がかりを作ります。その後、ポリエチレン対応の弾性接着剤やエポキシ系接着剤を使用します。
• 溶着: 熱をかけてポリエチレン自体を溶かし、一体化させる「溶着」も有効な接合方法です。熱風を当てるホットジェット溶接や、熱板を間に挟むヒーター溶着などがあります。
• 塗装: 接着と同様に、プライマー処理なしでの塗装は非常に困難です。塗装が必要な場合は、必ずポリエチレン用のプライマーを使用してください。

【ポリ塩化ビニル（PVC）の加工】
一方、塩化ビニルは非常に加工性に優れたプラスチックです。

• 機械加工: 切削、穴あけ、曲げ加工など、木材と同じような感覚で加工できます。ポリエチレンほど熱で溶けやすくはないため、加工しやすい素材と言えます。
• 接着: 塩化ビニル専用の接着剤が市販されています。これは、接着剤に含まれる溶剤が塩化ビニルの表面をわずかに溶かし、樹脂同士が分子レベルで絡み合って一体化する「溶剤接着」という原理で強力に接着します。そのため、非常に簡単かつ強固に接着が可能です。
• 溶接: 塩化ビニル製の溶接棒を使い、熱風で溶かしながら接合する「溶接加工」も一般的です。 板同士を接合して水槽やダクトを製作する際によく用いられます。
• 塗装: 塩化ビニル用の塗料も多く市販されており、塗装は比較的容易です。塗料の密着性も良好です。
• その他の加工法: 加熱して軟化させたシートを金型に押し当てて成形する「真空成形・圧空成形」や、金型に溶かした樹脂を流し込む「射出成形」、金網などを溶融した塩ビゾルに浸して皮膜を作る「ディッピング加工」など、多岐にわたる加工法が確立されています。

このように、二次加工のしやすさでは塩化ビニルに軍配が上がります。治具などを自作する際、「後から接着や塗装をする可能性があるか」どうかは、材料選定の重要な判断基準となるでしょう。

以下の参考リンクは、塩ビの加工方法について、塩ビ工業・環境協会が詳しく解説しているページです。

 

塩ビ樹脂の配合・加工方法｜塩ビとは - 塩ビ工業・環境協会

ポリエチレンと塩化ビニルのリサイクル性と環境への影響

近年、プラスチックの環境問題への関心が高まっています。金属加工の現場においても、使用する素材の環境負荷やリサイクル性は、企業の社会的責任（CSR）の観点からも無視できない要素となっています。

【ポリエチレンのリサイクル】

ポリエチレンは、炭素と水素のみからなるシンプルな構造のため、リサイクルしやすいプラスチックの一つです。リサイクル手法には主に以下の種類があります。

• マテリアルリサイクル: 回収したポリエチレン製品を粉砕・洗浄・溶融し、再びペレット（樹脂の粒）に戻して、新たな製品の原料として再利用する方法です。公園のベンチ、パレット、コンテナなど、様々な製品に生まれ変わります。
• サーマルリサイクル: マテリアルリサイクルが困難な汚れたプラスチックなどを、焼却する際の熱エネルギーを発電や温水供給に利用する方法です。高炉で鉄鉱石を還元するための原料として利用されることもあります。
• ケミカルリサイクル: 熱や圧力をかけて化学的に分解し、元のモノマー（エチレン）や化学原料に戻してから再利用する方法です。

【塩化ビニルのリサイクルと誤解】

塩化ビニルは、「燃やすとダイオキシンが出る」というイメージから、環境に悪いという印象を持つ方もいるかもしれません。 確かに、不完全燃焼の状態ではダイオキシンが発生する可能性があります。しかし、現在の廃棄物焼却炉は、800℃以上の高温で完全燃焼させる管理体制が徹底されているため、ダイオキシン類の発生は極めて低いレベルに抑制されています。
むしろ塩化ビニルは、耐久性が高く長寿命であるため、製品の使用期間が長く、廃棄物の発生を抑制する効果があるという側面も持っています。また、リサイクルも積極的に行われています。

• マテリアルリサイクル: 農業用フィルムや床材、パイプなどが回収され、再び同様の製品や他の製品の原料として利用されています。
• ケミカルリサイクル: 高炉の還元剤や、コークス炉で化学原料として再利用する方法が確立されています。
• 溶剤リサイクル: 溶剤に溶かして不純物を取り除き、高純度の塩化ビニル樹脂を回収する技術も実用化されています。

塩化ビニルは、その原料の約6割が天然資源である「塩」であり、石油への依存度が低いという点も、持続可能な社会を考える上で評価されるべき特性です。 正しい知識に基づき、適切な分別とリサイクルを行うことが、環境負荷を低減する鍵となります。

以下の参考リンクは、プラスチックのリサイクルマークについて解説しているページです。

 

プラスチック製容器包装の識別表示｜プラスチックのリサイクル｜プラスチック循環利用協会

ポリエチレンと塩化ビニルの価格と入手性の比較

材料を選定する上で、コストと入手性は避けては通れない重要な要素です。ポリエチレンと塩化ビニルは、どちらも「汎用プラスチック」に分類され、安価で入手しやすい素材ですが、その中でも価格差や供給の安定性には違いがあります。

【価格の比較】 💰

一般的に、ポリエチレンの方が塩化ビニルよりも安価です。 ポリエチレンは製造プロセスが比較的シンプルで、世界中で大量生産されているため、スケールメリットによるコストダウンが進んでいます。特に、フィルムや袋、安価な容器など、大量消費される製品に用いられることが多いのは、この価格競争力が大きな理由です。
一方、塩化ビニルは、可塑剤や安定剤といった添加剤を配合する工程が必要であったり、原料として塩素を製造するための電気分解にコストがかかったりするため、ポリエチレンと比較すると価格はやや高くなる傾向にあります。しかし、それでも他の高機能なエンジニアリングプラスチック（エンプラ）などと比較すれば十分に安価であり、その優れた耐久性、難燃性、加工性を考慮すると、コストパフォーマンスは非常に高い素材と言えます。水道管や建材など、長期的な耐久性が求められる用途で塩化ビニルが多用されるのは、初期コストだけでなくライフサイクルコストまで見据えた結果なのです。

【入手性と供給安定性】 🚚

ポリエチレン、塩化ビニルともに、世界中に多数のメーカーが存在し、市場に大量に流通しているため、入手性は非常に良好です。シート状、パイプ状、ペレット状など、様々な形状の材料を専門商社やオンラインストアで容易に購入することができます。

供給の安定性という観点では、どちらも原油価格の変動の影響を受けますが、塩化ビニルは前述の通り、原料の約6割が食塩由来の塩素です。 そのため、ポリエチレンに比べて石油市況の影響をやや受けにくいという特徴があります。地政学的なリスクなどで原油価格が不安定になった場合でも、塩化ビニルの方が価格や供給の安定性が比較的保たれやすい、という見方もできるでしょう。
まとめると、単純な材料コストの安さを最優先するならポリエチレン、難燃性や加工性、長期耐久性といった付加価値を含めたトータルコストで判断するなら塩化ビニル、というように、要求される性能と予算のバランスを考慮して使い分けることが賢明です。

 

 

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