| In 2013, 2015 | 2018 (est) | |||
|---|---|---|---|---|
| 世界 | 81.8 | 99.6 | ||
| North America2 | 16.0 | 18.1 | ||
| 欧州3 | 12.9 | 13.8 | ||
| アジア太平洋 | 36.0 | 13.1 | アジア太平洋6 | 47.5 |
| その他 | 16.3 | 20.2 |
1. Freedonia, 2014
2.米国：2014年に1740万トン。 2015 Guide to the Business of Chemistry, American Chemistry Council
3. 2015年1400万トン、Plastics – the Facts 2016 PlasticsEurope 2016
| LDPE | HDPE* | |||
|---|---|---|---|---|
| 世界4 | 18.1 | |||
| 世界4 | 18.2 | |||
| LDPE>※ | LDPE*※ | 24.1 | 37.5 | |
| US5 | 3.2 | 6.3 | 7.0 | 8.09 |
| Europe6 | 8.27 | 5.8 | ||
4.Nexant and ChemVision, 2014
5.2015 Guide to the Business of Chemistry, American Chemistry Council
6.Europe5
8.27
Europe5 Plastics- the Facts 2016, PlasticsEurope, 2016
7. LDPE plus LLDPE
* 多くの工場が両方の形態のポリ（エテン）を生産でき、それぞれの種類の生産量を短時間に変更することが可能である。 どちらもZiegler（またはPhillips）触媒を使用する。 純粋なエテンを使用した場合、HDPEが形成される。 LLDPEは、エテンに少量の別のアルケン、たとえばブット-1-エンを加えたもので、
後述する別の形態、mLLDPEは、現在のところ、はるかに少量しか生産されていない。
ポリ（エテン）（ポリエチレン）の製造
ポリ（エテン）は、主にエタンとプロパン、ナフサ、ガス油の分解によって生成されるエテンの付加重合によっていくつかの方法で製造されている。 これはバイオベースポリ（エテン）（バイオベースポリエチレン）と呼ばれることもある。
低密度ポリ（エテン）（LDPE）
このプロセスは、反応式から予測されるように、中温（420-570K）で超高圧（1000-3000気圧）下で作動する：
これはラジカル重合プロセスで、少量の酸素などの開始剤、および／または有機過酸化物が使用される。
エテン（純度99.9%以上）を圧縮し、開始剤とともに反応器に通す。 溶融したポリ（エテン）を取り出し、押し出し、粒状に切断する。 未反応のエテンはリサイクルされる。 平均的なポリマー分子は4000-40000の炭素原子を含み、多くの短い枝を持つ。
例えば、
で表すことができ、1000炭素原子あたり約20個の枝がある。 相対分子量と分岐はLDPEの物性に影響を与える。 分岐は、結晶化度に影響を与え、それが材料の密度に影響を与えます。 LDPEは一般的に非晶質で透明であり、結晶化度は約50%である。
高密度ポリエチレン（HDPE）
HDPEの製造には、主に2種類の触媒が使用されます。
- Ziegler-Natta有機金属触媒（アルミニウムアルキルとチタンの化合物）
- Phillips型触媒として知られる無機化合物。 よく知られた例はシリカ上の酸化クロム（VI）で、これはクロム（III）化合物を酸素中約1000Kで焙煎し、使用前に窒素下で保管することで調製されます。 いずれもチーグラー・ナッタ触媒または無機触媒の存在下、比較的低い圧力（10～80気圧）で操作される。 典型的な温度は350～420Kです。3つのプロセスすべてにおいて、水素はポリマーの鎖長を制御するためにエテンと混合されます。
(i) スラリープロセス（CSTR (continuous stirred tank reactor) またはループを使用）
顆粒状のジーグラー・ナッタ触媒は、単に希釈剤として機能する液体炭化水素（たとえば2-メチルプロパン（イソブタン）またはヘキサンと混合される。 このスラリーに水素とエテンの混合ガスを加圧通過させ、エテンを重合してHDPEを得る。 反応は大型のループリアクターで行われ、混合物は常に撹拌されている（図4）。 バルブを開けると、生成物が放出され、溶媒が蒸発して触媒を含むポリマーが残る。 水蒸気は窒素とともにポリマー中を流れ、触媒部位と反応し、その活性を破壊する。
図5 ループ反応器を用いたスラリープロセス
By kind permission of Total.
図4 ループ反応器での
スラリープロセスを用いたポリ（エテン）の製造(ii) Solution process
第2の方法はエテンと水素を炭化水素（C10またはC12アルカン）中のジーグラー・ナッタ触媒の溶液に圧力下で通過させることである。 スラリー法と同様にしてポリマーが得られる。
(iii) 気相法
図6 低圧気相法。
エテンと水素の混合物を固定床反応器中のフィリップス触媒上に通す（図6）。
エテンは重合してHDPEの粒を形成し、流れるガス中に浮遊し、バルブを解放すると反応器の外に出て行く。
最新のプラントでは、時々、2つ以上の個々の反応器を直列に使用し（例えば2つ以上のスラリー反応器または2つの気相反応器）、それぞれがわずかに異なる条件下にあるため、反応器からの異なる生成物の特性が得られるポリマー混合物に存在し、広いまたは二峰性の分子量分布となる。 これは剛性や靭性などの機械的特性を向上させます。
図7 次にフィルムを作るために使われるポリ（エテン）の顆粒、パイプに押し出されるか成形されたもの。 
上述のいずれかの反応器から出てきたHDPE粉末は、希釈剤または溶剤（使用した場合）と分けられ、押し出されて顆粒に切り分けられる。 ポリ（エテン）分子は互いに接近して結合することができる。 ポリマー鎖は次のように表すことができます：
これにより、分子間結合が強くなり、LDPEよりも強く、緻密で硬い材料になります。 このポリマーは透明ではありません。
直鎖状低密度ポリエチレン (LLDPE)
低密度ポリエチレンは多くの用途がありますが、高圧をかけて製造する方法は資本コストが高くなります。 しかし、Ziegler-Nattaと無機触媒の両方を用いて、LDPEよりもさらに特性が向上した直鎖状低密度ポリ（エテン）LLDPEを製造するエレガントな技術が開発された。 Ziegler-Natta触媒を選択した場合、スラリー、溶液、気相の3つのプロセスのいずれでも使用することができる。 気相プロセスは無機触媒を採用した場合に用いられる。
原料にブタ-1-エンやヘキサ-1-エンなどのコモノマーを少量添加する。 モノマーはランダムに重合し、直鎖に沿って数個の炭素原子からなる小さな枝が存在する。
例えば、ブタ-1-エン、CH3CH2CH=CH2の場合、ポリマーの構造は次のようになる：
側鎖はペンダントグループ、すなわち短鎖分岐として知られている。 この分子は、
基本的には直線的な構造だが、短鎖分岐があるため密度が低い。 この構造により、可塑剤を使用せずに、弾力性、引裂強度、柔軟性が非常に優れた材料となります。
ポリマーの特性、したがってその用途は、エテンとコモノマーの比率を変えたり、異なるコモノマーを使用したりすることによって変化させることができます。 メタロセン低密度ポリエチレン（mLLDPE）
図8 食品包装に広く使われているポリエチレンフィルム
By kind permission of BP.Inc.このmLLDPEと呼ばれるポリ（エテン）は、新しい触媒ファミリーであるメタロセンによって製造される。 このファミリーの別名はシングルサイト触媒である。 このmLLDPEは、Ziegler-Natta触媒によって製造される従来のLLDPEに比べて、分子構造の点ではるかに均質であるという利点がある。 各触媒は、同じPE鎖を生成するシングルサイト触媒である。 化学者たちは、メタロセンの構造をサンドイッチに例えている。 有機化合物の層の間に遷移金属（多くの場合、ジルコニウムまたはチタン）が穴を埋めているのです。 7214>
メタロセンによって製造されたポリ（エテン）は、非常に薄いフィルムとして使用でき、光学特性やシール性能に優れているため、食品の包装に非常に効果的である。 メタロセン触媒は、mLLDPEから作られたフィルムの機械的特性を向上させることができます。