樹脂プラスチック材料協会

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原料・素材・材料

ポリエステル(POLYESTERS)とは

ポリエステルの物性

ポリエステルは、水の除去を伴う二酸または酸無水物とジオールの反応から、または環状(ジ)エステルの開環重合によって形成できます。主鎖の組成に応じて、ポリエステルは脂肪族半芳香族 、および 芳香族に分類されます(下の表を参照)。芳香族反応物は硬度、剛性、および耐熱性を向上させますが、脂肪酸およびジオールは柔軟性を高め、融点または軟化点を下げ、加工性を向上させます。


一般的な脂肪族ジオールは、エチレングリコール、1,4-ブタンジオール、および1,3-プロパンジオールです。それらはしばしばテレフタル酸、フタル酸、無水フタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族二酸と反応します。グリセロールと無水マレイン酸のような不飽和酸(無水物)がポリエステルを架橋するために時々加えられます。不飽和酸(無水物)の場合、その後のフリーラジカル連鎖重合で架橋が達成されます。ポリエステルの骨格の二重結合は、高温での軟化および変形に対する耐性も向上させます。

最も有名な市販ポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート(PET)と ポリブチレンテレフタレート(PBT)です。どちらも半芳香族です。それらは、急速冷却により固化されると結晶性熱可塑性プラスチックであるか、容易に成形および熱成形できる半結晶性熱可塑性プラスチックです。

PETとPBTは、特にガラス繊維強化の場合、高い強度と靭性、優れた耐摩耗性と耐熱性、高温での低いクリープ、優れた耐薬品性、優れた寸法安定性など、多くの魅力的な特性を備えています。 

別の重要なポリエステルはポリエチレンナフタレート(PEN)です。PETと比較して、酸素透過性が低く、加水分解安定性が改善され、引張強度と使用温度が高く、Tgが高いため伸びと収縮が小さくなっています(120°C対75°C)。PENは通常、トップエンドの要求の厳しいアプリケーションでPETを上回り、多くの場合、ポリイミドに代わる優れた安価な代替品となっています。

脂肪族二酸と脂肪族ジオール成分から作られた完全に脂肪族のポリエステルは、はるかに小規模で生産されます。それらは、低い溶融温度またはガラス転移温度を持ち、加水分解安定性が不十分です。それらは、主に低分子量可塑剤として、またポリウレタン合成のプレポリマー反応物として使用されます。他のいくつかの脂肪族ポリエステルは、生体適合性と生分解性、および他のさまざまな市販ポリマーとブレンドできる能力で知られています。ε-カプロラクトンのようなこれらのラクトンの中で、開環重合可能な商業的用途が見出されています さまざまなタイプのイニシエーターを使用します。ポリカプロラクトン(PLC)は、耐水性、耐油性、耐溶剤性に優れています。多くの場合、このポリマーは他の樹脂とブレンドされて、加工および最終用途の特性を改善します。また、澱粉とブレンドしてコストを削減し、生分解性を高めることもできます。PLC樹脂ブレンドは、飲料カップや食品容器などの使い捨て製品の射出成形用の原料としても使用されますが、生分解性ポリマーの市場シェアはかなり小さいですが、成長が見込まれています。(生分解性プラスチックの世界市場は、約 2022年までに35億ドル。11.5パーセントの成長を予測されています。 )

完全に芳香族のポリエステルは、商業的な用途をほとんど見つけられていません。結晶性が高いため、加工がより困難です。高い軟化点(480〜630 K)、優れた絶縁耐力、優れた機械的特性、および優れた耐熱性を備えています。たとえば、4-ヒドロキシ安息香酸と6-ヒドロキシナフタレン-2-カルボン酸(Vectran LCP)の重縮合によって生成される芳香族ポリエステルは、鋼よりも5倍強力です。他の重要な芳香族ポリエステルはポリアリーレート(PAR)です。それらは、テレフタル酸またはフタル酸、およびビスフェノールから製造されるアモルファス熱可塑性プラスチックです。それらは、同様の高耐熱性および耐薬品性を備えた高結晶性ポリマーです。

ポリエステルの種類製造方法     
脂肪族ポリエステル重縮合、開環重合ポリカプロラクトン(PCL)
ポリ乳酸(PLA) 
ポリヒドロキシブチレート(PHB)
ポリグリコール酸(PGA)
ポリエチレンアジペート(PEA)
半芳香族ポリエステル重縮合ポリエチレンテレフタレート(PET)
ポリブチレンテレフタレート(PBT)
ポリエチレンナフタレート(PEN)
ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)
芳香族ポリエステル(ポリアリレート)重縮合4-ヒドロキシ安息香酸と
6-ヒドロキシナフタレン-2-カルボン酸の
ポリエステル(LCP)ビスフェノールAとフタル酸のポリエステル(PAR)

市販のポリエステル製品

未充填および充填済み半芳香族ポリエステルの主要メーカーは、SABIC、DuPont、Invista、BASF、およびCelaneseです。最も重要な樹脂は、PETとPBTです。多数の市販グレードが購入可能です。多くは最大50%のガラスで強化されています。他の重要な半芳香族極型物質は、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)とポリエチレンナフタレート(PEN)です。
芳香族ポリエステルの主要な製造業者は、クラレ(ベクトラン®)、セラニーズ(ベクトラ®)、およびデュポン(ゼナイトLCP ®)。 

ポリエステル繰り返し単位の構造商標名
ポリエチレンテレフタレート(PET、PETE)マイラー®、 Rynite ®、 Impet ®、 
ポリブチレンテレフタレート(PBT)Crastin ®、 CELANEX ®、 
ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)ソロナ®
ポリエチレンナフタレート(PEN)テオネックス®

ポリエステルの用途

PETは最も広く使用されているポリエステルです。繊維および包装産業での主要な用途があります。 PET繊維(マイラー、ダクロン、およびテリレン)は、優れたしわおよび耐摩耗性と低吸湿性を備えており、PETから作られた布は、優れたしわ耐性を示します。熱可塑性樹脂として、PETは主にフィルムの製造に使用されます(BOPET)および炭酸清涼飲料用のブロー成形ボトル。(充填)PETの他の用途には、器具のハンドルとハウジング(クッカー、トースター、シャワーヘッド、工業用ポンプハウジングなど)が含まれます。そして剛性。ガラス強化グレードは、410〜430 Kまでの連続使用温度に対応しています。

別の高容量ポリエステルはPBTです。わずかに低い融点を持ちますが、鎖の柔軟性は高くなります。PBTはPETよりもはるかに速く結晶化し、エンジニアリングプラスチック用途でPETと競合します。最大使用温度は390〜410 Kで、PETの温度よりわずかに低くなっています。特に電気工学および自動車建設において、エンジニアリング熱可塑性樹脂として多くの用途があります。例としては、プラグコネクタ、リレー、キーボード、スイッチ、配電ボックス、光ファイバーケーブルジャケットなどがあります。

ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)は、繊維産業で使用されています。優れた耐久性と耐汚染性を備えており、他の天然繊維や人工繊維とブレンドして繊維の性能を向上させることができます。カーペットや自動車用床材など、さまざまな市場で主要な用途があります。

もう1つの重要なポリエステルは、ポリエチレンナフタレート(PEN)です。酸素透過性が低いため、酸化しやすい飲料の瓶詰めに特に適しています。熱および過酷な化学物質に耐え、優れた耐加水分解性を備えています。その性能は、耐久性のあるポリエステルと高性能ポリイミドの間にあります。産業用繊維、フィルム、容器としての用途があります。いくつかの例は、フレキシブルプリント回路、ラベル、ラミネート、光学ディスプレイです。PENは高性能ファイバーとしても使用されます。他のポリエステルまたはナイロン繊維よりも非常に高い弾性率と優れた寸法安定性を備えています。

完全芳香族ポリエステルは非常に小規模で生産されています。それらはかなり高価であり、航空宇宙産業や、 非常に要求の厳しい用途向けの高性能アリレート繊維として、他のいくつかの産業でいくつかの用途があります。それらの性能は、アラミド繊維の性能と競合します。一部の用途には、耐切断手袋、チェーンソーチャップ、高圧インフレータブル、耐摩耗性ファブリック、および耐薬品性ガスケットが含まれます。

 

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