ポリエチレンテレフタレート

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JR・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あり、そのほとんどはアジア発です。

ポリエステル繊維は、ファッション衣料品において綿と混紡されることが多く、防寒着、スポーツウェア、作業服、自動車の内装材などの断熱層として使用される。

PET製のプラスチックボトルは、炭酸飲料と非炭酸飲料の両方を含む清涼飲料水に広く使用されています。ビールなど、酸素によって劣化しやすい飲料には、多層構造が用いられます。PETボトルは、酸素透過性をさらに低減するために、ポリビニルアルコール（PVOH）またはポリアミド（PA）の層で挟み込まれています。

非配向PETシートは熱成形して包装トレイやブリスターパックを作ることができる。^{[ 12 ]}非晶質PETと二軸配向PET（BoPET）はどちらも肉眼では透明である。染料はPETシートに容易に配合できる。

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生じる。^{[ 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 ]}

二軸延伸PET（BOPET）フィルムは、金属の薄膜を蒸着することでアルミニウム化することができ、これにより透過性を低減し、反射性と不透明性（MPET ）を持たせることができる。これらの特性は、柔軟な食品包装や断熱材（宇宙用ブランケットなど）を含む多くの用途で有用である。

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UV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ています。

PETはガラス繊維や結晶化促進剤と配合することで熱可塑性樹脂を製造できる。これらは射出成形により、ハウジング、カバー、電気機器部品、点火システムの要素などの部品に加工できる。^{[ 16 ]}

• 海底ケーブルにおける防水バリア。
• 映画のベースとして。
• 繊維の一種として、ベルロープの先端に接合され、ロープが天井を通過する際の摩耗を防ぐのに役立つ。
• 2014年後半からタイプIV複合高圧ガスボンベのライナー材として使用されているPETは、以前使用されていた低密度ポリエチレン（LDPE）よりもはるかに優れた酸素バリアとして機能する。^{[ 17 ]}
• 3D プリンティング用フィラメントとして、また 3D プリンティング用プラスチックとしてポリエチレンテレフタレートグリコール(PETG) が使用されています。3D プリンティングでは、PETG は人気の材料となっています^{[ 18 ]} - 外科用骨折テーブルなどのハイエンド用途に使用されています^{[ 19 ]}また、自動車や航空宇宙分野など、他の産業用途にも使用されています^{[ 20 ]}表面特性を改質することで、LED スポットライトの製造や交通標識の製造などの用途向けに、PETG を自己洗浄型にすることができます^{[ 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コアと、光を反射する表面を作るためのプラスチックの上の層として機能します。^{[ 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のバイオフレンドリーなグリッターの代替品を作るよう求める声を受けて、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感圧粘着テープの裏紙など、テープ用途向けのフィルム。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た。
• 耐水性紙。^{[ 24 ]}

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  ボトル射出延伸ブロー成形用PETプリフォーム
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  完成したPETボトル
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  ろうそくで加熱されて再結晶化し、不透明になったPETボトル。
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  PET製の二つ折り容器。果物や金物などの販売に使用される。
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  ポリエステル糸
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  マイクロファイバータオルと掃除用クロス
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  ヘリウムガスを充填したアルミ蒸着マイラーバルーン

PETは疎水性のフレーバーと親和性があり、容器に吸収されるフレーバーを相殺するために、ガラス容器に入れる場合と比べて、飲料のフレーバー濃度を高くする必要がある場合がある。^{[ 36 ]： 115}一部のEU諸国のように再利用のために返却される場合、PETはフレーバーを吸収しやすい性質があるため、フレーバーの相互汚染を避けるために、返却されたボトルの一部で「嗅覚テスト」を実施する必要がある。^{[ 36 ]： 115}

PETの用途によって必要な重合度は異なり、これはプロセス条件を変更することで得られます。PETの分子量は溶液の粘度によって測定されます。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。分岐ポリマーの構造が複雑であるため、粘度に基づく分子量の決定は線状ポリマーに最適です。希薄溶液では、粘度と流体力学的体積および分子量分布との間に経験的な関係を導き出すことができます。^{[ 37 ]}この粘度を測定する好ましい方法は、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得られる無次元量です。以下に、一般的な用途のIV範囲を示します。^{[ 39 ]}

例えば、シクロヘキサンジメタノール（CHDM）をポリマー主鎖に添加して、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、置き換えられるエチレングリコール単位よりもはるかに大きい（炭素原子が6個多い）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変性）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、シート押出成形、または3Dプリンティング用のフィラメントとして押出成形できます。PETGは加工中に着色できます。エチレングリコールをすべてCHDMに置き換えるとPCTが得られます。

もう一つの一般的な修飾剤はイソフタル酸で、1,4-(パラ- )結合したテレフタル酸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。

このような共重合体は、例えば共重合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熱成形などの特定の成形用途に有利です。一方、シートベルトなど、機械的安定性や寸法安定性が重要な用途では結晶化が重要になります。PETボトルの場合、イソフタル酸、CHDM、ジエチレングリコール（DEG）などのコモノマーを少量使用することが有効です。少量のコモノマーを使用すると、結晶化は遅くなりますが、完全に阻止されるわけではありません。その結果、ストレッチブロー成形（SBM）によって、香りや炭酸飲料中の二酸化炭素などのガスに対する適切なバリアとなるほど透明で結晶性の高いボトルが得られます。

PETボトルの成形方法には、一段階成形と二段階成形の2つの基本的な方法があります。二段階成形では、2台の機械を使用します。最初の機械では、試験管に似たプリフォームを射出成形します。プリフォームには、ボトルキャップのネジ山があらかじめ成形されています。チューブ本体はかなり厚く、二段階目の延伸ブロー成形で最終形状に膨らませます。

2 番目のステップでは、プリフォームを急速に加熱し、2 分割の金型に押し付けて膨らませ、ボトルの最終形状に成形します。プリフォーム (膨らませていないボトル) は、現在では頑丈でユニークな容器としても使用されています。目新しいキャンディーの他に、赤十字の支部の中には、緊急対応要員のために医療履歴を保管するためのVial of Lifeプログラムの一環として、住宅所有者にプリフォームを配布しているところもあります。この 2 段階のプロセスは、ユーザー サイトから離れた第三者による生産に適しています。プリフォームは、完成品の容器よりもはるかに小さなスペースで何千個も輸送および保管でき、第 2 段階はユーザー サイトにて「ジャストインタイム」方式で実行できます。1 段階の機械では、原材料から完成品の容器までの全プロセスが 1 台の機械内で実行されるため、瓶、平らな楕円形、フラスコ形状など、非標準形状 (カスタム成形) の成形に特に適しています。最大の利点は、スペース、製品の取り扱い、エネルギーの削減、および 2 段階システムで達成できるよりもはるかに高い視覚的品質です。

PETは加工中に劣化する。水分レベルが高すぎると、加水分解により鎖切断によって分子量が低下し、脆くなる。滞留時間や溶融温度（融点）が高すぎると、熱分解または熱酸化分解が起こり、変色や分子量の低下、アセトアルデヒドの生成、架橋による「ゲル」や「魚の目」の形成が起こる。対策としては、CHDMやイソフタル酸などの他のモノマーとの共重合により、樹脂の融点、ひいては溶融温度を下げること、および亜リン酸エステルなどのポリマー安定剤を添加することが挙げられる。^{[ 48 ]}

アセトアルデヒド

アセトアルデヒドは、材料の取り扱いミスによるPETの分解によって生成され、ボトル入り飲料水に異臭を引き起こす可能性があります。高温（PETは300  ℃または570  °F以上で分解します）や長いバレル滞留時間、高圧、高速押出機速度（せん断によって温度が上昇する）もアセトアルデヒドの生成に寄与する可能性があります。光酸化もアセトアルデヒドの生成を引き起こす可能性があります。この変換はタイプIIノル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け込んだまま残り、その後、容器内に保管されている製品に拡散して、味や香りを変化させます。これは、非食品（シャンプーなど）、フルーツジュース（すでにアセトアルデヒドが含まれている）、またはソフトドリンクのような強い味の飲み物にとってはそれほど問題ではありません。しかし、ボトル入りの水の場合、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、香りをマスキングするものがなければ、アセトアルデヒドの濃度が極めて低い場合（水中で10～20ppb）でも、異臭が発生する可能性があるからです。^{[ 50 ]}

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として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残ることがあります。この残留物は洗浄によって除去できます。アンチモンは材料自体にも残るため、食品や飲料に移行する可能性があります。PETを沸騰させたり電子レンジで加熱したりすると、アンチモンのレベルが大幅に上昇し、米国環境保護庁の最大汚染レベルを超える可能性があります。^{[ 54 ]}

WHOが評価した飲料水の許容値は20ppb（WHO、2003年）であり、米国の飲料水の許容値は6ppbである。^{[ 55 ]}三酸化アンチモンは経口摂取した場合の毒性は低いが、^{[ 56 ]}その存在は依然として懸念される。

スイス連邦公衆衛生局は、PETボトルとガラスボトルの水を比較してアンチモンの移行量を調査しました。PETボトル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ました。スイス連邦公衆衛生局は、PETからボトル入りの水に少量のアンチモンが移行するものの、結果として生じる低濃度による健康リスクは無視できるほど小さい（WHOが定める「許容一日摂取量」の1% ）と結論付けました。その後（2006年）に発表された、より広く報道された研究では、PETボトルの水に同様の量のアンチモンが含まれていることがわかりました。^{[ 57 ] [ 58 ]} WHOは、飲料水中のアンチモンのリスク評価を発表しています。^{[ 56 ]}しかし、英国で製造されPETボトルに詰められたフルーツジュース濃縮液（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、EUの水道水の制限値である5μg /Lをはるかに上回っていました。^{[ 59 ]}  

衣類は使用中、洗濯中、乾燥機使用中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、下水処理場では相当量のPET微粒子が沈殿する可能性があります。衣類の着用、洗濯、乾燥機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、最終的に人間の食料供給に取り込まれる可能性があります。Science of the Total Environment誌に掲載された研究では、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であり、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存在することがわかりました。^{[ 60 ]}

SAPEAは、そのような粒子は「広範囲にわたるリスクをもたらさない」と宣言している。^{[ 61 ]} 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る。^{[ 62 ]} 2016年現在、環境中の合成ポリマーの寿命に関する情報はほとんどない。^{[ 63 ]}

PETはエステル加水分解によって生分解される。^{[ 81 ]}一部の加水分解酵素はPETを解重合（分解）する。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する。2016年に発見された^{これらの酵素とその宿主生物は、} PETのリサイクル、あるいは少なくともPET廃棄物の破壊の可能性のある経路として、集中的に調査されてきた。^{[ 82 ]}酵素の熱不安定性や結晶性PETに対する反応速度の遅さなど、いくつかの課題が残っている。^{[ 84 ]}