化学㉜『PET樹脂』と『PETG樹脂』の違い 河東 丈二

Polyethylene Terephthalate (PET) Resin＆

Polyethylene Terephthalate (Polyester with Glycol Additive) Resin

PET（ポリエチレンテレフタレート）はエチレングリコール(EG)とテレフタル酸(TPA)を重縮合して得られる熱可塑性ポリエステルです。透明性・靭性・剛性・耐熱性などに優れています。PETボトルでおなじみの樹脂です。

PETは結晶化速度が遅いため、当初は成形材料としての普及が遅れました。材としての易結晶化グレードの開発と、プロセスがキーになる延伸技術両方が確立したことで結晶化した製品が安定して作られるようになり、用途が拡大していった樹脂です。少し乱暴な言い方をすると、ある意味樹脂の特性に頼ればそれなりのものが成形できてしまう汎用樹脂と異なり、PETは材とプロセス技術の両方がないと成形が成り立ちません。このあたりのすり合わせや使いこなしは日本のお家芸的なところがあり、いまだPETフィルムなどは日本メーカーでないと作れないグレードもあるようです。

一般的にもPET製品は未だに大手メーカーしかできない実情です。

PETGとPETの違い

PETは加工方法によって、C-PET（結晶性ポリエチレンテレフタレート）とA-PET（非晶性ポリエチレンテレフタレート）の2種類を得ることができます。ざっくり言うと、溶融状態から徐冷するとC-PET、急冷するとA-PETになります。C-PETは結晶化した部分の分子が規則正しく配列し、密度が高くなっています。このため高い強度・耐熱性があります。一方でA-PETは衝撃強度が高く、曲げ加工などが容易という特徴を持っています。

A-PETはしなりやすく、柔軟であることから塩化ビニルの代用品として使われてきました。身の回りでいうと、クレジットカード、キャッシュカードなどに使われていることがあります。今は改めて見直されている面もありますが、塩化ビニル樹脂はダイオキシンや塩ビモノマーなど環境・安全面での影響が懸念されており、当時他樹脂への代替が進みました。燃やしても有害ガスが発生しないということもあり、代替品としてA-PETが使われだした経緯があります。

ところがA-PETについても課題がありました。A-PETは長期間の使用や熱履歴で非晶部分がゆっくりと結晶化し、経時変化を起こすことがあります。密度変化により内部応力を生じてポリマー鎖を切断するため、柔軟性、耐衝撃性、強度などが低下していく場合があることがわかってきました。そこで、PET樹脂中のEGの30～40%程度をシクロエヘキサンンジメタノールで置き換えたポリマーが考え出されました。これがG-PETです(Glycol-modified PET : グリコール変性ポリエチレンテレフタレート)。PETGと記載されることもあります。PETGは成形加工時でもポリマーが結晶化しません。完全にガラス化した樹脂で、非晶性樹脂としての扱いになっています。A-PETが製造方法で非晶化を実現しているのに対し、PETGはPET樹脂を改質することで非晶化を実現しているという形になります。

中にはPETGがPET樹脂の高強度品として紹介されているサイトがありますが、あまり正確な表現ではありません。耐衝撃など結果的にPET樹脂より上回っている特性もありますが、元来は非晶化を目的として開発された樹脂という位置づけです。

また、３Dプリンターのエレメントとして使われれています。

PETG樹脂の特徴

PET樹脂は単独重合タイプが融点260℃、共重合タイプが融点220～240℃くらいですが、PETGは非晶性樹脂のため融点がありません。だいたい200℃くらいから流動するようになるため成形加工は220～240℃くらいの温度域で行われることが多いようです。PETGは透明な肉厚成型品や板物を作るときにもよく使われます。通常のPET樹脂では肉厚製品の場合は冷却速度がゆっくりになるため結晶ができ、不透明になってしまい外観が悪くなりますが、PETGだと肉厚でも透明性の高い、ガラスライクな製品が得られます。

PETGの耐衝撃性はアクリルの4～5倍です。光学的にも優れており、アクリル並みの透明性を持っています。曲げても割れが起きにくく、印刷がしやすいこともあり、スーパーなどにあるプライスカードホルダ、機械部品のカバーなどにも使われています。PETGは耐候性が低く、紫外線により劣化が進行しやすいため、著しい機械特性の低下、色調の変化などが生じます。そのため屋外で長期間使用する用途にはあまり使われていません。

Difference between PET resin and PETG resin　Joji Kawahigashi

PET (polyethylene terephthalate) is a thermoplastic polyester obtained by polycondensation of ethylene glycol (EG) and terephthalic acid (TPA). It has excellent transparency, toughness, rigidity, and heat resistance. It is a familiar resin for PET bottles.

Due to the slow crystallization speed of PET, its spread as a molding material was slow at first. The development of easy-to-crystallize grades as materials and the establishment of stretching technology, which is the key to the process, have made it possible to stably produce crystallized products, and the range of applications for this resin has expanded. To put it in a slightly rough way, unlike general-purpose resins, which in some sense can be molded by relying on the properties of the resin, PET cannot be molded without both materials and process technology. There are Japanese specialties in this area, and it seems that there are still grades such as PET films that can only be made by Japanese manufacturers.

In general, PET products are still only made by major manufacturers.

Difference between PETG and PET

Two types of PET can be obtained depending on the processing method: C-PET (crystalline polyethylene terephthalate) and A-PET (amorphous polyethylene terephthalate). Roughly speaking, slow cooling from a molten state produces C-PET, and rapid cooling produces A-PET. In C-PET, the molecules in the crystallized part are arranged in an orderly manner and have a high density. Therefore, it has high strength and heat resistance. On the other hand, A-PET has high impact strength and is easy to bend.

A-PET has been used as a substitute for vinyl chloride because it is flexible and easy to bend. In everyday life, it is sometimes used for credit cards, cash cards, etc. Although it is currently being reconsidered, there were concerns about the environmental and safety impacts of vinyl chloride resin such as dioxins and vinyl chloride monomers, and at that time, substitutes for other resins were progressing. A-PET has been used as a substitute because it does not generate harmful gases when burned.

However, A-PET also had problems. The amorphous part of A-PET may slowly crystallize due to long-term use or heat history, causing deterioration over time. It has been found that flexibility, impact resistance, strength, etc. may decrease because internal stress is generated by density change and polymer chains are cut. Therefore, a polymer was devised in which 30 to 40% of the EG in the PET resin was replaced with cycloehexanedimethanol. This is G-PET (Glycol-modified PET: Glycol-modified polyethylene terephthalate). Also referred to as PETG. PETG does not crystallize the polymer even during molding. It is a completely vitrified resin and is treated as an amorphous resin. While A-PET achieves amorphization through its manufacturing method, PETG achieves amorphization by modifying the PET resin.

Some sites introduce PETG as a high-strength PET resin, but this is not a very accurate representation. As a result, some properties such as impact resistance are superior to PET resin, but it is originally positioned as a resin developed for the purpose of making it amorphous.

It is also used as an element in 3D printers.

Characteristics of PETG resin

PET resin has a melting point of 260°C for the homopolymer type and 220 to 240°C for the copolymer type, but PETG has no melting point because it is an amorphous resin. Since it starts to flow at about 200°C, molding is often done in the temperature range of 220-240°C. PETG is also often used when making transparent thick moldings and plates. With normal PET resin, the cooling rate is slow for thick-walled products, so crystals form, making them opaque and deteriorating in appearance. You get

PETG is 4-5 times more impact resistant than acrylic. It is also optically superior and has transparency comparable to that of acrylic. It does not easily crack when bent and is easy to print on, so it is used for price card holders in supermarkets and covers for machine parts. PETG has low weather resistance and is easily degraded by ultraviolet rays, resulting in significant deterioration in mechanical properties and changes in color tone. Therefore, it is not often used for long-term outdoor use.