ポリエチレン テレフタレート（PET）は、化学式（C10H8O4）nで、ジメチルテレフタレートとエチレングリコールのエステル交換、またはテレフタル酸とエチレングリコールのエステル化によってジヒドロキシエチルテレフタレートを合成し、続いて重縮合することによって得られます。結晶性飽和ポリエステルであり、乳白色または淡黄色の高結晶性ポリマーで、表面は滑らかで光沢があります。生活の中で一般的な樹脂であり、APET、RPET、PETGに分けられます。
広い温度範囲で優れた物理的および機械的特性を持ち、動作温度は120℃に達し、優れた電気絶縁性を備えています。高温および高周波下でも、その電気的特性は依然として良好ですが、耐コロナ性は劣っており、耐クリープ性、耐疲労性、耐摩擦性、寸法安定性はすべて非常に優れています。
イントロダクション
| 名前 | ポリエチレンテレフタレート（略してPET） |
|---|---|
| エイリアス | ポリエチレンテレフタレート |
| CAS番号 | 25038-59-9 |
| 融点 | 250-255°C |
ポリエチレンテレフタレートは、熱可塑性ポリエステルの最も重要なタイプであり、一般にポリエステル樹脂として知られています。これは、ジメチルテレフタレートとエチレングリコールのエステル交換、またはテレフタル酸とエチレングリコールのエステル化によってジヒドロキシエチルテレフタレートを合成し、その後重縮合反応によって作られます。 PBT総称して熱可塑性ポリエステル、または飽和ポリエステルと呼ばれます。
1946年、英国はPETの製造に関する最初の特許を公開しました。1949年に英国のICI社がパイロットテストを完了しましたが、米国デュポン社が特許を購入した後、1953年に生産施設を設立し、世界で初めて工業生産を達成しました。初期のPETは、合成繊維（中国ではポリエステル、ダクロンとして知られています）にほとんど使用されていました。1980年代以降、PETはエンジニアリングプラスチックとして画期的な開発を遂げ、核剤や結晶化促進剤が次々と開発されました。現在、PETとPBTは熱可塑性ポリエステルであり、XNUMX大ポリエステルのXNUMXつになっています。 エンジニアリングプラスチック.
PETは、繊維グレードのポリエステルチップと非繊維グレードのポリエステルチップに分かれています。①繊維グレードのポリエステルは、ポリエステル短繊維やポリエステルフィラメントの製造に使用され、ポリエステル繊維会社が繊維や関連製品を加工するための原料です。ポリエステルは化学繊維の中で最も種類が多いです。②非繊維グレードのポリエステルもボトルやフィルムなどに使用され、包装業界、エレクトロニクス、医療、建築、自動車などの分野で広く使用されています。その中でも、包装はポリエステルの最大の非繊維用途市場であり、PETの成長が最も速い分野でもあります。
繊維として広く使用されており、エンジニアリングプラスチック樹脂は非エンジニアリングプラスチックグレードとエンジニアリングプラスチックグレードの2つのカテゴリに分類されます。非エンジニアリングプラスチックグレードは、主にボトル、フィルム、シート、耐ベーキング食品容器などに使用されます。
PETは乳白色または淡黄色の高結晶性ポリマーで、表面は滑らかで光沢があります。広い温度範囲で優れた物理的および機械的特性を持ち、動作温度は120°Cに達します。優れた電気絶縁性があります。高温および高周波でも、その電気的特性は依然として良好ですが、コロナ耐性は低く、クリープ耐性、耐疲労性、耐摩擦性、寸法安定性はすべて非常に優れています。PETにはエステル結合があり、強酸、強アルカリ、水蒸気の作用で分解します。有機溶剤に耐性があり、耐候性も良好です。欠点は、結晶化速度が遅い、成形が難しい、成形温度が高い、生産サイクルが長い、耐衝撃性が悪いなどです。一般に、強化、充填、 混合 などの方法があります。ガラス繊維強化の効果は明らかで、樹脂の剛性、耐熱性、耐薬品性、電気特性、耐候性が向上します。ただし、結晶化速度が遅いという欠点は依然として改善する必要があり、核剤と結晶化促進剤を添加することができます。難燃剤と難燃滴下剤を添加すると、PETの難燃性と自己消火性を向上させることができます。
優位性
- 機械的特性に優れ、衝撃強度は他のフィルムの3～5倍、耐折性にも優れています。
- 油、脂肪、希酸、希アルカリ、ほとんどの溶剤に耐性があります。
- 55～60℃の温度範囲で長時間使用でき、短期使用では65℃の高温と-70℃の低温に耐えることができ、機械的性質は高温と低温による影響がわずかです。
- ガスや水蒸気の透過性が低く、耐ガス性、耐水性、耐油性、耐臭性に優れています。
- 透明度が高く、紫外線をカットでき、光沢感も良好です。
- 無毒、無臭、衛生的、安全で、食品の包装に直接使用できます。
パフォーマンス
PETは、滑らかで光沢のある表面を持つ乳白色または淡黄色の高結晶性ポリマーです。耐クリープ性、耐疲労性、耐摩耗性、寸法安定性に優れ、摩耗が少なく硬度が高く、最も靭性が高いポリマーです。 熱可塑性プラスチック: 電気絶縁性能は良好で、温度の影響は少ないですが、コロナ耐性は劣ります。無毒、耐候性、耐薬品性、低吸水性、弱酸や有機溶剤に対する耐性がありますが、熱湯浸漬やアルカリに対する耐性はありません。
PET樹脂はガラス転移温度が高く、結晶化速度が遅く、成形サイクルが長く、成形収縮が大きく、寸法安定性が悪く、結晶化した成形品が脆く、耐熱性が低いなどの欠点があります。
PET は、核剤、結晶化剤、ガラス繊維強化剤の改良により、PBT の特性に加えて以下の特性を備えています。
- 熱可塑性一般エンジニアリングプラスチックの中で最も熱変形温度と長期使用温度が高いです。
- 強化PETは耐熱性が高いため、250℃のはんだ槽に10秒間浸しても変形や変色がほとんどなく、電子・電気部品のはんだ付け準備に特に適しています。
- 曲げ強度は200MPa、弾性率は4000MPa、クリープおよび疲労耐性も非常に良好で、表面硬度が高く、機械的性質は 熱硬化性プラスチック.
- PETの製造に使用されるエチレングリコールの価格は、PBTの製造に使用されるブタンジオールのほぼ半分であるため、PET樹脂および強化PETはエンジニアリングプラスチックの中で最も安価であり、コストパフォーマンスに優れています。
PETの性能を向上させるために、PETを合金化することができる。 PC、エラストマー、PBT、 PS, ABS, PA.
PET（強化PET）は主に射出成形で加工され、その他の方法としては、押し出し成形、ブロー成形、コーティング、および溶接、シーリング、機械加工、真空コーティングなどの二次加工方法があります。成形する前に完全に乾燥させる必要があります。
ポリエチレンテレフタレートは、ジメチルテレフタレートとエチレングリコールとのエステル交換、またはテレフタル酸とエチレングリコールとのエステル化によりジヒドロキシエチルテレフタレートを合成し、重縮合反応させることにより得られる。平均分子量が（2-3）×10 4、重量平均分子量と数平均分子量の比が1.5-1.8の結晶性飽和ポリエステルである。ガラス転移温度80℃、マーチン耐熱性80℃、熱変形温度98℃（1.82MPa）、分解温度353℃。優れた機械的性質、高剛性、高硬度、低吸水性、良好な寸法安定性を有する。靭性、耐衝撃性、耐摩擦性、耐クリープ性に優れている。耐薬品性も良好で、クレゾール、濃硫酸、ニトロベンゼン、トリクロロ酢酸、クロロフェノールに溶け、メタノール、エタノール、アセトン、アルカンに溶けない。動作温度は-100～120℃、曲げ強度は148～310MPaです。
| 吸水 | 0.06％-0.129％ |
|---|---|
| 衝撃強さ | 64.1-128J / m |
| ロックウェル硬度 | M 90-95 |
| 伸長 | 1.8％-2.7％ |
用途
プラスチックの分類では、PET が第 1 位であり、幅広い用途があります。
主な用途は電子・電気分野です。電気ソケット、電子コネクタ、炊飯器のハンドル、テレビのヨーク、端子台、ブレーカーハウジング、スイッチ、モーターファンハウジング、計器の機械部品、紙幣カウンター部品、電気アイロン、電磁調理器やオーブンの付属品、自動車産業では流量制御弁、キャブレターカバー、ウィンドウコントローラー、ペダルトランスミッション、配電盤カバー、機械産業ではギア、ブレード、プーリー、ポンプ部品、車椅子のボディやホイール、ランプシェードハウジング、照明ハウジング、排水管ジョイント、ジッパー、時計部品、スプレー部品などがあります。
加えて：
- ポリエステル繊維、すなわちポリエステルに紡ぐことができます。
- 記録、録画、映画フィルム、絶縁膜、製品包装等の基板として薄膜化できます。
- プラスチックなので、コーラのボトルやミネラルウォーターのボトルなど、さまざまなボトルに吹き込むことができます。
- 電気部品、ベアリング、ギア等に使用可能です。
処理方法
ポリエステルは、線状重縮合の一般法則に従って、テレフタル酸とエチレングリコールの重縮合によって製造されます。ポリエステルを製造するために、エステル交換と直接エステル化という 2 つの合成技術が開発されました。
（１）エステル交換法または間接エステル化法
これは伝統的な製造方法で、メチルエステル化、エステル交換、最終重縮合の 3 つのステップで構成されています。メチルエステル化の目的は、ジメチルテレフタレートの精製と精製を容易にすることです。
①メチル化：テレフタル酸は、わずかに過剰のメタノールと反応して、まずエステル化してテレフタル酸ジメチルになります。水、過剰のメタノール、安息香酸メチルなどの低沸点物質を蒸発させた後、蒸留して純粋なテレフタル酸ジメチルが得られます。
②エステル交換反応：190～200℃で、酢酸カドミウムと三酸化アンチモンを触媒として、ジメチルテレフタレートとエチレングリコール（モル比約1：2.4）をエステル交換反応させてポリエステルオリゴマーを形成します。エステル交換反応が完了するようにメタノールを留去します。
③ 最終重縮合：ポリエステルの融点より高い温度、例えば283℃で三酸化アンチモンを触媒としてエチレンテレフタレートの自己縮合またはエステル交換反応を起こし、減圧高温により副生エチレングリコールを連続的に留出させ、重合度を徐々に高めます。
メチルエステル化およびエステル交換段階では、2つのグループの比率は考慮されません。最終重縮合段階では、エチレングリコールの蒸留量に応じて、2つのグループの比率が自然に調整され、徐々に同等の物質の量に近づき、エチレングリコールがわずかに過剰になり、分子の両端がブロックされ、所定の重合度に達します。
（２）直接エステル化法
テレフタル酸の精製技術が解決された後、これは好ましい経済的な方法です。テレフタル酸と過剰のエチレングリコールを最初に200℃でエステル化して、低重合度（X = 1〜4など）のポリエチレンテレフタレートを形成し、次に最後に280℃で重縮合して高重合度の最終ポリエステル製品（n =100〜200）を形成します。このステップは間接エステル化法と同じです。
重縮合度が増加するにつれて、システムの粘度が増加します。エンジニアリングでは、270つの反応器で重縮合を行う方が有利です。予備重縮合の第2000段階：3300℃、280〜285Pa。最終重縮合の第60段階：130〜XNUMX℃、XNUMX〜XNUMXPa。
形成
PET は、射出成形、押し出し成形、ブロー成形、コーティング、接着、機械加工、電気メッキ、真空蒸着、印刷などの加工方法があります。以下では主に 2 つのタイプを紹介します。
1. 射出成形：
温度設定：ノズル：280〜295℃、前部270〜275℃、中間鍛造265〜275℃、後部250〜270℃、スクリュー速度50〜100rpm、金型温度30〜85℃、非結晶金型70℃以下、背圧5〜15KG。
除湿乾燥機を使用し、材料パイプ温度240〜280℃、射出成形温度260〜280℃、乾燥温度120〜140℃、所要時間2〜5時間を試してください。
2. フィルムグレード:
まず、PET樹脂スライスを予備乾燥させて加水分解を防ぎ、次に非晶質の厚スライスを押出機で280℃のTダイに押し出し、冷却ドラムまたは冷媒で急冷して非晶質状態に保ち、延伸と配向を行います。次に、厚スライスをテンターで二軸延伸してPETフィルムを形成します。縦延伸は、厚スライスを86〜87℃に予熱し、この温度で厚スライスの平面延長方向に沿って約3倍に延伸することで、配向させて結晶化度をより高い温度に高めることができます。横延伸の予熱温度は98〜100℃、延伸温度は100〜120℃、延伸比は2.5〜4.0、熱固定温度は230〜240℃です。縦方向と横方向の延伸後のフィルムも熱固定して、延伸によるフィルムの変形をなくし、熱安定性に優れたフィルムにする必要があります。
