ポリエチレンテレフタレート

ポリエチレンテレフタレート
ポリエチレンテレフタレート (PET) の構造
PETポリマー鎖
PETポリマー鎖の短い部分
名前
IUPAC名
ポリ（エチレンテレフタレート）
IUPAC体系名
ポリ(オキシエチレンオキシテレフタロイル)
その他の名前
テリレン（商標）；ダクロン（商標）。
識別子
略語 ペット、ピート
チェビ
ケムスパイダー
  • なし
ECHA 情報カード100.121.858
ユニイ
プロパティ
（C 10 H 8 O 4）n [ 1 ]
モル質量10～50  kg/mol、変動あり
密度
融点> 250 °C (482 °F; 523 K) [ 2 ] 260  °C [ 1 ]
沸点> 350 °C (662 °F; 623 K) (分解)
実質的に不溶性[ 2 ]
ログP0.94540 [ 3 ]
熱伝導率0.15 [ 4 ]～ 0.24  W/(m·K) [ 1 ]
屈折率（nD ）
1.57–1.58、[ 4 ] 1.5750 [ 1 ]
熱化学
熱容量（℃）
1.0  kJ/(kg·K) [ 1 ]
関連化合物
テレフタル酸エチレングリコール
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
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ポリエチレンテレフタレート（またはポリ(エチレンテレフタレート)、[ 5 ] PET、PETE、または旧式のPETPまたはPET-P ）は、ポリエステル系の最も一般的な熱可塑性ポリマー樹脂であり、衣料用繊維、液体および食品用容器、製造用の熱成形に使用され、またガラス繊維と組み合わせてエンジニアリング樹脂にも使用されます。[ 6 ]

2020年のPETの世界年間生産量は8,200万トンでした。[ 7 ]繊維用途では、PETは一般名のポリエステルで呼ばれますが、包装に関連してPETの頭字語は通常使用されます。非繊維用途（つまり包装用）に使用されるPETは、質量で世界のポリマー生産量の約6％を占めています。ポリエステル繊維として使用するために生産されるポリエチレンテレフタレートの60％以上を占めるPETは、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、ポリ塩化ビニル（PVC）に次いで4番目に多く生産されているポリマーです。[ 5 ]

PETは（C 10 H 8 O 4）の繰り返し単位で構成されています。PETは一般的にリサイクルされており、樹脂識別コード（RIC）は数字1（♳）です。全米PET容器資源協会（NAPCOR）はPETを次のように定義しています。「ここで言及されているポリエチレンテレフタレートは、テレフタル酸（またはジメチルテレフタレート）とモノエチレングリコールから得られるもので、反応したテレフタル酸（またはジメチルテレフタレート）とモノエチレングリコールの合計が、ポリマーを形成するために反応したモノマーの質量の少なくとも90%を構成し、ASTM D3418の手順10.1における2回目の熱スキャンで、サンプルを10℃/分の速度で加熱した際に確認される融点ピーク温度が225℃から255℃の範囲にある必要があります。」[ 8 ]

ポリエチレンテレフタレートは、加工方法や熱履歴に応じて、非晶質（透明）ポリマーと半結晶性ポリマーの両方として存在する場合があります。半結晶性材料は、その結晶構造と粒子サイズに応じて、透明（粒子サイズ500 nm未満 ）または不透明で白色（粒子サイズ最大数マイクロメートル）に見えます。

PETの製造方法の一つに、ビス（2-ヒドロキシエチル）テレフタレートを使用するものがあります。これは、テレフタル酸とエチレングリコールのエステル化反応（副産物として水が生成、縮合反応とも呼ばれます）によって合成できます。また、エチレングリコールとジメチルテレフタレート（DMT）のエステル交換反応（副産物としてメタノールが生成）によっても合成できます。PET自体をリサイクルすることでも得られます。[ 9 ]重合は、モノマーの重縮合反応（エステル化/エステル交換反応直後に行われる） によって行われ、副産物として水が生成します。[ 6 ]

ヤング率、E2800～3100MPa
引張強度、σ t55～75MPa
弾性限界 50～150%
ノッチテスト3.6 kJ /m 2
ガラス転移温度、T g67～81 ℃
ヴィカットB82℃
線膨張係数α7 × 10 −5  K −1
吸水率（ASTM） 0.16
出典[ 1 ]

用途

繊維

ポリエステル繊維は繊維産業で広く使用されています。ポリエステル繊維の発明はJ.R.ウィンフィールドによるものとされています。[ 10 ] 1940年代にICI社が「テリレン」というブランド名で初めて商品化しました。[ 11 ] その後、EIデュポン社が「ダクロン」というブランド名で発売しました。2022年現在、世界中に多くのブランドが存在し、その多くはアジアのものです。

ポリエステル繊維は、ファッションアパレルで綿と混紡されることが多く、また保温服、スポーツウェア、作業服、自動車内装材の断熱層としても使用されています。

硬質包装

PET製のプラスチックボトルは、清涼飲料水（スティルドリンク、スパークリングドリンク）に広く使用されています。ビールのように酸素によって分解される飲料には、多層構造が採用されています。PETは、ポリビニルアルコール（PVOH）またはポリアミド（PA）層をさらに挟むことで、酸素透過性をさらに低減します。

無延伸PETシートは熱成形により包装トレイやブリスターパックの製造に用いられる。[ 12 ] 非晶質PETとBoPETはどちらも肉眼で透明である。PETシートには着色染料を容易に配合することができる。

PETは酸素と二酸化炭素を透過するため、PETで包装された内容物の保存期間には制限があります。[ 13 ]：104

2000年代初頭、世界のPET包装市場は年平均成長率9％で成長し、2006年には170億ユーロに達した。[ 14 ]

フレキシブル包装

二軸延伸PET（BOPET）フィルム（「マイラー」などのブランドを含む）は、金属薄膜を蒸着することでアルミナイズ加工が可能で、透過率を低減し、反射性と不透明性（MPET）を付与します。これらの特性は、食品のフレキシブル包装や断熱材（スペースブランケットなど） など、多くの用途に有用です。

太陽光発電モジュール

BOPETは太陽光発電モジュールのバックシートに使用されています。ほとんどのバックシートは、フッ素ポリマーにラミネートされたBOPET層、または紫外線安定化BOPET層で構成されています。[ 15 ]

PET は薄膜太陽電池の基板としても使用されます。

熱可塑性樹脂

PETはガラス繊維や結晶化促進剤と混合することで熱可塑性樹脂となり、射出成形によってハウジング、カバー、電気機器部品、点火システム部品などの部品に利用されます。[ 16 ]

その他のアプリケーション

  • 海底ケーブルの防水バリア。
  • 映画のベースとして。
  • 繊維としてベルロープのトップに接合され、天井を通過する際のロープの摩耗を防ぎます。
  • 2014年後半から、タイプIV複合高圧ガスシリンダーのライナー材料として使用されています。PETは、以前使用されていた(LD)PEよりもはるかに優れた酸素バリアとして機能します。[ 17 ]
  • 3Dプリントフィラメントとして、また3DプリントプラスチックPETG（ポリエチレンテレフタレートグリコール）としても使用されています。3DプリントにおいてPETGは人気の高い材料となっています[ 18 ] 。 [ 19 ]外科用骨折台などのハイエンド用途から、自動車や航空分野、その他の産業用途まで幅広く使用されています[ 20 ]。PETGの表面特性を変更することで、交通標識や発光ダイオード（LED）スポットライトの製造などの用途において、自己洗浄性を持たせることができます[ 21 ] 。
  • グリッターを作るための3つの層のうちの1つとして、アルミニウムでコーティングされたプラスチックの芯として機能し、その上にプラスチックを載せて光を反射する表面を作ります。[ 22 ]ただし、2021年現在、多くのグリッター製造会社は、フェスティバルの主催者から生物に優しいグリッターの代替品を作るよう求められた後、PETの使用を段階的に廃止し始めています。[ 22 ] [ 23 ]
  • 磁気テープのキャリアや粘着テープの裏打ち材など、テープ用途のフィルム。デジタル化により、磁気オーディオテープやビデオテープの用途は事実上消滅しました。
  • 耐水紙。[ 24 ]
  • ボトルの射出延伸ブロー成形用PETプリフォーム
    ボトルの射出延伸ブロー成形用PETプリフォーム
  • 完成したペットボトル
    完成したペットボトル
  • ろうそくで熱されて再結晶化し、不透明になったペットボトル。
    ろうそくで熱されて再結晶化し、不透明になったペットボトル。
  • 果物や金物などの販売に使用される PET クラムシェル包装。
    果物や金物などの販売に使用されるPETクラムシェル包装。
  • ポリエステル糸
    ポリエステル糸
  • マイクロファイバータオルとクリーニングクロス
    マイクロファイバータオルとクリーニングクロス
  • ヘリウムガスを充填したアルミマイラーバルーン
    ヘリウムガスを充填したアルミマイラーバルーン

歴史

PETは1941年にジョン・レックス・ウィンフィールド、ジェームズ・テナント・ディクソン、そして彼らの雇用主であるイギリス・マンチェスターのカリコ印刷協会によって特許を取得しました。アメリカ合衆国デラウェア州のEIデュポン・ド・ネムール社は1950年にダクロン（PET繊維）を初めて製造し、1951年6月にマイラー（boPETフィルム）の商標を使用し、1952年に登録を取得しました。 [ 25 ] [ 26 ]これは現在でもポリエステルフィルムの最もよく知られた名称です。現在の商標所有者はデュポン帝人フィルムです。[ 27 ]

ソ連では、PET は1949 年にソ連科学アカデミー高分子化合物研究所の研究室で独自に開発され、そのロシア名「ラフサン」はその頭字語です ( ла боратории Института в ысокомолекулярных с оединений А) кадемии н аук СССР）。[ 28 ]

PETボトルは1973年にナサニエル・ワイエス[ 29 ]によって発明され、デュポン社によって特許を取得しました[ 30 ] 。

物理的特性

帆布は通常、ポリエステルまたはダクロンというブランド名でも知られる PET 繊維で作られています。カラフルで軽量なスピネーカーは通常ナイロンで作られています。

PETは、最も安定した状態では無色の半結晶性樹脂です。しかし、他の半結晶性ポリマーと比較して、本質的に結晶化が遅いです。加工条件に応じて、非結晶性（アモルファス）または結晶性の製品に成形できます。製造工程での延伸性に優れているため、PETは繊維やフィルム用途に有用です。PETは強度と耐衝撃性に優れています。また、吸湿性があり、水を吸収します。[ 31 ]

透明な製品は、溶融ポリマーをガラス転移温度（T g）以下に急速に冷却して非晶質のアモルファス固体にすることで製造できます。[ 32 ]ガラスと同様に、アモルファスPETは、溶融ポリマーを冷却する際に分子が整然と結晶化するのに十分な時間を与えられなかった場合に形成されます。室温では分子はその場で凍結していますが、その後、材料をT g以上に加熱して十分な熱エネルギーを与えると、分子は再び動き始め、結晶が核形成して成長することができます。このプロセスは冷結晶化として知られています。[ 33 ]アモルファスPETは、クロロホルムやトルエンなどの溶剤にさらされると結晶化して不透明になります。[ 34 ]

溶融ポリマーをゆっくりと冷却することで、より結晶性の高い製品を作ることができます。この物質は、一つの大きな単結晶を形成するのではなく、多数の球晶（結晶化した領域）から成り、各球晶には多数の小さな結晶子（粒子）が含まれています。光は結晶子と結晶子間の非晶質領域の境界を通過する際に散乱する傾向があり、その結果、得られる固体は半透明になります。[ 35 ]配向はポリマーの透明性も高めます。BOPETフィルムとボトルが、ある程度結晶性を持ちながらも透明であるのは、 このためです。

風味の吸収

PETは疎水性のフレーバーとの親和性があり、飲料は、容器に吸収されたフレーバーを相殺するために、ガラス容器に入れる場合に比べて、より高いフレーバー量で調合する必要がある場合があります。[ 36 ]：115 一部のEU諸国のように、厚手のPETボトルは再利用のために返却されますが、PETはフレーバーを吸収する傾向があるため、フレーバーの相互汚染を避けるために、返却されたボトルに対して「スニファーテスト」を実施する必要があります。[ 36 ]：115

固有粘度

PETの用途によって重合度は異なりますが、これはプロセス条件を変更することで実現できます。PETの分子量は溶液粘度で測定されます。粘度は鎖長や分子量などの分子パラメータに大きく依存します。分岐ポリマーは構造が複雑なため、粘度に基づく分子量測定は線状ポリマーに最適です。希薄溶液では、粘度と流体力学的容積および分子量分布との間に経験的な関係を導くことができます。[ 37 ]この粘度を測定するための推奨される方法は、ポリマーの固有粘度（IV）です。 [ 38 ]固有粘度は、相対粘度（dℓ/gで測定）をゼロ濃度に外挿することによって求められる無次元測定値です。以下に、一般的な用途におけるIVの範囲を示します。[ 39 ]

応用 IV
繊維 0.40～0.70
テクニカルファイバー（例：タイヤコード） 0.72～0.98
二軸延伸PETフィルム（BOPET） 0.60～0.70
熱成形用シートグレードフィルム 0.70～1.00
汎用ボトル 0.70～0.78
炭酸飲料ボトル 0.78～0.85
モノフィラメントとエンジニアリングプラスチック 1.00～2.00

共重合体

PETは特定の用途に合わせて特性を最適化するために、他のジオールや二酸と共重合されることが多い。[ 40 ] [ 41 ]

PETG

PETG: エチレングリコール単位は青で、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール単位は黄色でマークされています

例えば、シクロヘキサンジメタノール（CHDM）をポリマー骨格に追加して、エチレングリコールの一部を置き換えることができます。この構成要素は、置き換えるエチレングリコール単位よりもはるかに大きい（6つの追加の炭素原子）ため、エチレングリコール単位のように隣接する鎖に適合しません。これにより結晶化が妨げられ、ポリマーの融点が低下します。一般に、このような PET は PETG または PET-G（ポリエチレンテレフタレートグリコール改質）として知られています。これは透明な非晶質熱可塑性樹脂で、射出成形、シート押し出し、または3D 印刷用のフィラメントとして押し出すことができます。PETG は処理中に着色できます。エチレングリコールをすべて CHDM に置き換えるとPCTになります。

イソフタル酸

テレフタル酸 (右) をイソフタル酸 (中央) に置き換えると、PET 鎖にねじれが生じ、結晶化が妨げられ、ポリマーの融点が低下します。

もう一つの一般的な改質剤はイソフタル酸で、1,4-(パラ)結合したテレフタレートユニットの一部を置換します。1,2-(オルト)または1,3-(メタ)結合は鎖に角度を生じさせ、これも結晶性を阻害します。

利点

このような共重合体は、例えばコPETフィルム、非晶質PETシート（A-PET/PETA）、またはPETGシートからトレイやブリスター包装を製造する際に用いられる熱成形などの特定の成形用途に有利である。一方、シートベルトなど、機械的安定性と寸法安定性が重要な用途では結晶化が重要である。PETボトルの場合、少量のイソフタル酸、CHDM、ジエチレングリコール（DEG）、またはその他の共単量体の使用が効果的である。少量の共単量体のみを使用すると結晶化は遅くなるが、完全に防止できるわけではない。その結果、ストレッチブロー成形（SBM）によって得られるボトルは、香りだけでなく、炭酸飲料中の二酸化炭素などのガスに対しても十分なバリア性を持つほど透明で結晶性が高い。

生産

ポリエチレンテレフタレートは、主に精製テレフタル酸（PTA）から製造されますが、少量ではありますが（モノ）エチレングリコール（MEG）やジメチルテレフタレート（DMT）からも製造されます。[ 42 ] [ 6 ] 2022年現在、エチレングリコールは天然ガス中のエチレンから、テレフタル酸は原油由来のパラキシレンから製造されています。通常、触媒としてアンチモンまたはチタン化合物が使用され、安定剤として亜リン酸塩が添加され、黄ばみを抑えるためにコバルト塩などの青みがかった色が添加されます。 [ 43 ]

プロセス

ジメチルテレフタレートプロセス

PET製造におけるポリエステル化反応

ジメチルテレフタレート（DMT）プロセスでは、DMTと過剰のエチレングリコール（MEG）を、塩基性触媒を用いて150～200℃で溶融状態でエステル交換反応させる。メタノール（CH 3 OH）は蒸留によって除去され、反応を進行させる。過剰のMEGは、真空を利用して高温で蒸留除去される。第二段階のエステル交換反応は270～280℃で進行し、MEGも連続的に蒸留される。[ 42 ]

反応は次のようにまとめられます。

最初のステップ
C 6 H 4 (CO 2 CH 3 ) 2 + 2 HOCH 2 CH 2 OH → C 6 H 4 (CO 2 CH 2 CH 2 OH) 2 + 2 CH 3 OH
第二段階
n C 6 H 4 (CO 2 CH 2 CH 2 OH) 2 → [(CO)C 6 H 4 (CO 2 CH 2 CH 2 O)] n + n HOCH 2 CH 2 OH

テレフタル酸プロセス

PET製造における重縮合反応

テレフタル酸プロセスでは、MEGとPTAを中程度の圧力（2.7～5.5 bar）と高温（220～260 °C）で直接エステル化する。反応中に水が除去され、蒸留によっても連続的に除去される。[ 42 ]

n C 6 H 4 (CO 2 H) 2 + n HOCH 2 CH 2 OH → [(CO)C 6 H 4 (CO 2 CH 2 CH 2 O)] n + 2 n H 2 O

バイオPET

バイオPETは、 PETのバイオベース版です。 [ 44 ] [ 45 ] バイオPETでは、基本的にサトウキビエタノール由来のエチレンからMEGが製造されます。エタノールの酸化に基づくより優れたプロセスが提案されており、[ 46 ]また、入手しやすいバイオベースのフルフラールからPTAを製造することも技術的に可能です。[ 47 ]

ボトル加工設備

完成したPET飲料ボトルと、その原料となるプリフォームとの比較

PETボトルの成形方法には、ワンステップ成形とツーステップ成形の2種類があります。ツーステップ成形では、2台の別々の機械を使用します。最初の機械は、ボトルキャップのネジ山が既に成形された試験管のようなプリフォームを射出成形します。チューブ本体は、2番目の工程でストレッチブロー成形によって最終形状に膨らませるため、かなり厚くなっています。

第二段階では、プリフォームを急速加熱し、二部構成の金型で膨らませてボトルの最終形状に成形します。プリフォーム（膨らんでいないボトル）は、現在ではそれ自体が堅牢で個性的な容器としても利用されています。ノベルティキャンディーに加え、一部の赤十字支部では「バイアル・オブ・ライフ」プログラムの一環として、緊急対応要員の医療記録保管用として住宅所有者にプリフォームを配布しています。この二段階成形プロセスは、ユーザーサイトから遠隔地での第三者による製造に適しています。プリフォームは、完成した容器よりもはるかに小さなスペースで数千個単位で輸送・保管できるため、第二段階はユーザーサイトで「ジャストインタイム」方式で実施されます。ワンステップ成形機では、原材料から完成容器までの全工程が1台のマシン内で行われるため、瓶、平らな楕円形、フラスコ形など、非標準形状の成形（カスタム成形）に特に適しています。その最大のメリットは、スペース、製品取り扱い、エネルギーの削減、そして二段階成形システムよりもはるかに高い外観品質を実現できることです。

劣化

PETは加工中に劣化しやすい。水分レベルが高すぎると、加水分解によって鎖切断が生じ、分子量が低下し、脆くなる。滞留時間および／または融点（融解温度）が高すぎると、熱劣化または熱酸化劣化が起こり、変色や分子量低下、アセトアルデヒドの生成、架橋による「ゲル状」または「フィッシュアイ状」構造の形成などが生じる。緩和策としては、CHDMやイソフタル酸などの他のモノマーとの共重合（融点の低下、ひいては樹脂の融点低下につながる）や、ホスファイトなどのポリマー安定剤の添加が挙げられる。[ 48 ]

アセトアルデヒド

アセトアルデヒドは、PETの不適切な取り扱いによって分解されて生成される無色の揮発性物質で、フルーティーな香りがします。一部の果物には自然に生成されますが、ボトル入り飲料水の異臭の原因となることがあります。高温（PETは300℃または570℉以上で分解します）とバレル滞留時間の長さに加え、高圧と高速押出機（せん断を引き起こし、温度を上昇させます）もアセトアルデヒドの生成に寄与します。光酸化も、物品の寿命を通じてアセトアルデヒドを徐々に生成させる原因となります。これは、タイプIIノリッシュ反応によって進行します。[ 49 ]

アセトアルデヒドが生成されると、その一部は容器の壁に溶解したまま残り、その後、容器内の製品に拡散して、味や香りを変えてしまいます。これは、シャンプーなどの非消費財、フルーツジュース（既にアセトアルデヒドを含有しています）、あるいはソフトドリンクのような強い味の飲料ではそれほど問題にはなりません。しかし、ボトル入り飲料水の場合、アセトアルデヒド含有量が低いことは非常に重要です。なぜなら、香りを遮るものがなければ、アセトアルデヒドの濃度が極めて低い（水中10～20ppb）場合でも、異臭を引き起こす可能性があるからです。[ 50 ]

安全性と環境への懸念

2010年4月にEnvironmental Health Perspectivesに掲載された論評では、PETボトルは一般的な使用条件下では内分泌かく乱物質を生成する可能性があると示唆し、このテーマに関する研究を推奨している。 [ 51 ]提案されているメカニズムには、フタル酸エステルの浸出とアンチモンの浸出が含まれる。2012年4月にJournal of Environmental Monitoringに掲載された記事では、PETボトルに保存された脱イオン水中のアンチモン濃度は、たとえ60℃（140℉）までの温度で短時間保存した場合でもEUの許容限度内にとどまるが、ボトルの内容物（水またはソフトドリンク）は室温で1年未満保存するとEUの限度を超えることがあると結論付けている。[ 52 ] [ 53 ]

アンチモン

アンチモン（Sb）は、 PETの製造において三酸化アンチモン（Sb 2 O 3 ）や三酢酸アンチモンなどの化合物の形で触媒として使用される半金属元素です。製造後、製品の表面に検出可能な量のアンチモンが存在します。この残留物は洗浄により除去できます。アンチモンは材料自体にも残留するため、食品や飲料に混入する恐れがあります。PETを沸騰させたり電子レンジで加熱したりすると、アンチモン濃度が大幅に上昇し、米国環境保護庁（EPA）の最大汚染基準を超える可能性があります。[ 54 ] WHOが評価した飲料水の制限値は10億分の20（WHO、2003）であり、米国の飲料水の制限値は10億分の6です。[ 55 ]三酸化アンチモンは経口摂取した場合の毒性は低いですが、[ 56 ]その存在は依然として懸念されています。スイス連邦保健局は、PETボトル入りの水とガラス入りの水を比較し、アンチモンの移行量を調査し、PETボトル入りの水のアンチモン濃度は高かったものの、許容最大濃度をはるかに下回っていた。スイス連邦保健局は、少量のアンチモンがPETからボトル入りの水に移行するものの、その結果生じる低濃度による健康リスクは無視できる（WHOが定める「耐容一日摂取量」の1% ）と結論付けた。その後（2006年）に実施された、より広く公表された研究では、PETボトル入りの水にも同量のアンチモンが含まれていることが判明した。[ 57 ] WHOは飲料水中のアンチモンに関するリスク評価を発表している。[ 56 ]

しかし、英国で製造されPETボトルに詰められた果汁濃縮物（ガイドラインは確立されていない）には、最大44.7μg/Lのアンチモンが含まれていることが判明しており、これはEUの水道水に対する制限値5μg/Lを大幅に上回っている。[ 58 ]

マイクロファイバーを落とす

衣類は使用中、洗濯中、そして乾燥機で乾燥させる際にマイクロファイバーを放出します。プラスチックごみはゆっくりと小さな粒子を形成します。川底や海底に存在するマイクロプラスチックは小さな海洋生物に摂取され、食物連鎖に入り込む可能性があります。PETは水よりも密度が高いため、大量のPET微粒子が下水処理場で沈殿する可能性があります。衣類の着用、洗濯、乾燥機の使用によって発生したPETマイクロファイバーは空気中に浮遊し、畑に拡散し、家畜や植物に摂取されて最終的に人間の食料供給に混入する可能性があります。「Science of the Total Environment」誌に掲載された研究によると、人間の肺組織サンプル中のマイクロプラスチックの18%がPETで、肺組織1グラムあたり0.69±0.84個のマイクロプラスチックが含まれていました。[ 59 ] SAPEAは、このような粒子は「広範囲にわたるリスクをもたらさない」と宣言しています。[ 60 ] PETは日光と酸素にさらされると分解することが知られています。[ 61 ] 2016年現在、環境中における合成ポリマーの寿命に関する情報はほとんど存在しない。[ 62 ]

ポリエステルリサイクル

樹脂識別コード1
代替1
代替2

ほとんどの熱可塑性プラスチックは原則としてリサイクル可能ですが、PETボトルのリサイクルは、樹脂の価値が高く、広く使用されている水や炭酸飲料のボトル詰めにPETがほぼ独占的に使用されていることから、他の多くのプラスチック用途よりも現実的です。[ 63 ] [ 64 ] PETボトルはリサイクルに適しています（下記参照）。多くの国ではPETボトルはかなりの割合でリサイクルされており、[ 63 ]例えばスイスでは約75%です。[ 65 ] rPETという用語はリサイクル材料を表すのに一般的に使用されますが、R-PETまたは使用済みPET（POSTC-PET）と呼ばれることもあります。[ 66 ] [ 67 ]

リサイクルPETの主な用途は、ポリエステル繊維、ストラップ、食品以外の容器です。PETのリサイクル性と、ボトルの形での使用済み廃棄物の相対的豊富さから、PETはカーペット繊維としても急速に市場シェアを拡大​​しています。 [ 68 ] PETは、多くのプラスチックと同様に、炭素、水素、酸素で構成されており、微量の触媒元素（硫黄は含まない）のみが含まれているため、熱処分（焼却）に最適です。一般的に、PETは、ポリマー構造を完全に破壊して化学的に元の原材料（PTA、DMT、EG）にリサイクルするか、ポリマーを破壊することなく異なる形状に機械的にリサイクルするか、エステル交換反応やその他のグリコール、ポリオール、グリセロールを加えて新しいポリオールを生成するプロセスでリサイクルすることができます。 ３番目の方法で得られたポリオールはポリウレタン（PUフォーム）の製造に使用できる[ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]または塗料を含むエポキシベースの製品に使用できる[ 73 ] 。

2023年には、PETをスーパーキャパシタ製造の基盤として用いるプロセスが発表されました。PETは化学量論的に炭素と水で構成されており、非常に高い表面積を持つ炭素含有シートやナノスフィアへと変換できます。このプロセスでは、PET、水、硝酸、エタノールの混合物を高温高圧下で8時間保持し、その後遠心分離と乾燥を行います。[ 74 ] [ 75 ]

2021年と2022年には、解糖、メタノリシス[ 76 ] [ 77 ]、および酵素リサイクル[ 78 ]によるモノマー回収によるPETの化学リサイクルへの大規模な投資が発表されました。当初はボトルも原料として使用されますが、将来的には繊維もこの方法でリサイクルされることが期待されています。[ 79 ]

PETは発熱量が高く、エネルギー生成のための一次資源の使用を減らすのに役立つため、廃棄物発電プラントにとって望ましい燃料でもあります。 [ 80 ]

生分解

一部の細菌はPETを分解します。これらの加水分解酵素は、数時間でPETの約100%を脱重合（分解）することができます。これらの酵素はPETaseとMHETaseであり、2-ヒドロキシエチルテレフタル酸 、そしてエチレングリコールとテレフタル酸を生成します。2016年に発見されたこれらの酵素とその宿主生物は、[ 81 ] PETのリサイクル、あるいは少なくともPET廃棄物を破壊する可能性のある方法として、厳しい調査を受けています。[ 82 ] 酵素の熱不安定性や結晶性PETの分解速度の遅さなど、多くの課題が残っています。[ 83 ]

参照

参考文献

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