●ポリエステルのはなし/PET と PEN

 清涼飲料水の“ペット”ボトルは poly(ethylene terephthalate) の略称の PET からきています.ところが最近,PET の代わりに PEN というポリマーの利用が始まっています.PET と PEN は,どちらもポリエステルという高分子に分類されます.
 ポリエステルは,エステル結合(-COO-)を主鎖にもつ高分子で,

  PET : poly(ethylene terephthalate)
  PBT : poly(buthylene terephthalate)
  PEN : poly(ethylene naphthalate)

などが代表例.この PEN が,その耐熱性やガスバリア性が PET より高いことから,プラスチック製リターナブルビンや炭酸飲料用ボトル用素材として注目されています.詳細は以下の表の下の文献もご参照下さい.
 パソコン通信電子会議室の情報によれば,近々 PET-PEN コポリマー(共重合)製品が出現しそうで,PEN 含有量が5%以下なら PET ボトルと同様にリサイクルできるそうです.ただし,業界の自主規制では.PEN 含有量 25%以下のものを区別せずに使用できることになっているとのことです.


PET と PEN

PETPEN
分子モデル
g / ℃67113
m / ℃258269
吸水率 / %0.30.2
強度* / N mm-22328
ヤング率* / N mm-2540620
CO2ガス透過性
(未延伸フィルム)
339
CO2ガス透過性
(2軸延伸フィルム)
133.3
O2ガス透過性
(未延伸フィルム)
7.62.8
O2ガス透過性
(2軸延伸フィルム)
2.10.8
※分子モデル(要 plug-in)は,マウスの左クリックで回転し,右クリックで表示形式変更可能.

* 2軸延伸フィルム(バランスタイプ)
※ ガス透過性は,× 1012 cc cm / cm2 s mmHg

●データ引用:稲田博夫・松村俊一,『ポリエステルの現状と将来展望』,高分子,46(8),554(1997)
●参考:田村洋,『新しいポリエステル −ポリエチレンナフタレート(PEN)』,化学と教育,49(11),702(2001)


【参考1】高分子のガラス転移点と融点
 長い分子からできている高分子物質の熱的性質は,通常の低分子化合物と異なります.
 まず高分子は構造的に,分子が規則的に密に集まっている結晶部分(低分子でいう“結晶”と若干異なります)と,疎に集まっている非結晶部分に分けられます.
 温度が低いとどちらの部分の分子も比較的運動性が低いですが,温度を上げると,まず非結晶部分の分子が運動を開始し,この温度をガラス転移点gといいます.g以下の状態をガラス状態,g以上の状態をゴム状態と呼ぶことがあります.身近な例では,ガムのベースにもなっている高分子,ポリ酢酸ビニル(結晶部分の無い高分子です;一般に“ゴム”として使われる高分子は結晶構造を作ることができません)のガラス転移点は約 35℃で,寒いときはガラス状態で固くて折れたりしますが,口に入れて体温以上になると“ゴム”状態になることは誰もが経験したことがあると思います.
 さらに温度を上げると,結晶部分の分子も運動性が大きくなり,物質は流動性を示すようになります.これを高分子の融点mといいます.融点が存在せず,熱分解したり硬化したりする高分子もあります.


高分子のガラス転移点と融点の模式図

g 以下g以上 m以下m 以上

:結晶部分, :非結晶部分


【参考2】NIFTY SERVE/FCHEMH(化学の広場・本館)/mes_1 での話題アナウンス
  (関連発言番号一覧;一覧作者の junk さんのIDと発言者名は略しました)
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00290/00295 XXXXXXXX junk 【高分子】PETとPENの話題 ( 1) 97/08/30 00:28  FCHEMT14番【高分子】会議室:  同じ芳香族エステル系ポリマーのPENとPET、名前は似ていますが溶解性や回収の 仕方などでやや異なるようです。  nifty:FCHEMT/MES/14/490  nifty:FCHEMT/MES/14/491 以下のスレッドをどうぞ +00490          PENの溶媒について教えて下さい +00491      PETとPEN教えて!  +00493          RE:PETとPEN教えて!   +00494      RE:PETとPEN教えて!             FCHEMT SUBSYS junk (XXXXXXXX) 川端 潤 00300/00302 XXXXXXXX junk 【高分子】PETとPENの違い(続き) ( 1) 97/09/06 00:34 00290へのコメント  FCHEMT14番【高分子】会議室:  すぐれた特性をもっているPENですが、PETに比べると高価なため、ボトル用途な どへの利用はまだこれからだそうです。  nifty:FCHEMT/MES/14/494 以下のスレッドをどうぞ +00494 (ご紹介済み) |+00495          RE^2:PETとPEN教えて! | +00497     RE:PETとPEN教えて! | |+00499          RE^2:PETとPEN教えて! | |+00504     Re^2:PETとPEN教えて! | +00503     Re^3:PETとPEN教えて!             FCHEMT SUBSYS junk (XXXXXXXX) 川端 潤 ※PET に関しての以下の話し合いもご参照下さい. 00258/00260 XXXXXXXX junk 【高分子】樹脂の結晶性、非結晶性 ( 1) 97/08/05 11:26  テーマ館14番【高分子】会議室では、樹脂の結晶、非晶質の違いの話題が広がっ ています。PETボトルの口が白いのはそこだけ結晶化させてあるからなんですね。  nifty:FCHEMT/MES/14/471 以下のスレッドをどうぞ。 ┣00471       樹脂の結晶性とは? ┃┗00472          RE:樹脂の結晶性とは? ┃ ┗00473       RE:樹脂の結晶性とは? ┃  ┣00474 RE:樹脂の結晶性とは? ┃  ┃┣00476       RE:樹脂の結晶性とは?お礼 ┃  ┃┃┗00477          RE^2:樹脂の結晶性とは?お礼 ┃  ┃┃ ┗00478       融点:訂正ありがとうございます ┃  ┃┗00479     Re^2:樹脂の結晶性とは? ┃  ┃ ┗00480          RE^3:樹脂の結晶性とは? ┃  ┃  ┗00481     Re^4:樹脂の結晶性とは? ┃  ┃   ┗00483          RE^5:樹脂の結晶性とは? ┃  ┗00475          RE^2:樹脂の結晶性とは?


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