プラスチック: PETG

Apr 19, 2024

現代の食料品店のほぼすべての通路を歩いていて、プラスチック製のものに出くわすことは難しいでしょう。 ピーナッツバターの瓶からソーダのボトルに至るまで、クッキーを破損を防ぐためにしっかりと固定したり、食事を冷凍庫から電子レンジに直接移すためのトレイに加えて、食品は多くの場合、食品用に特別に設計されたプラスチックと非常に密接に接触しています。ジョブ: ポリエチレン テレフタレート、または PET。

非食品のメーカーにとって、PET とさらに重要なことにその派生品である PETG は、一部の用途では 3D プリンティング フィラメントとして優れた選択肢となる優れた特性を備えています。 ここでは、ポリエステル樹脂の化学構造と、わずか 1 つの変更で合成繊維がどのようにして便利な 3D プリンティング フィラメントに変わるかを見ていきます。

実際に応用されている多くのプラスチックと同様に、PETG は共重合体です。 それを構築するホモポリマーは PET、つまりポリエチレン テレフタレートです。 ポリエステル系ポリマーの一種である PET は、英国の化学者ジョン ウィンフィールドとジェームス ディクソンの二人によって 1941 年に初めて特許を取得しました。 他の多くの企業と同様に、彼らもナイロンのような合成繊維を探していました。ナイロンは数年前にデュポン社が導入して大きな話題を呼びました。

Winfield と Dickson は、もともとテレビン油から単離された化合物である有機酸テレフタル酸と、自動車用不凍液の主成分であるジオール エチレングリコールとの間の縮合反応を発見しました。 彼らは、モノマーが長い鎖に結合して、細い繊維に引き込まれて糸を作ることができる物質を生成することを発見した。 戦時中の機密法により、テリレンと呼ばれる彼らの発明は 1946 年まで秘密にされていました。

現在、PET は他のプロセスで製造されています。 DMT メソッドでは、テレフタル酸に 2 つのメチル基が結合したジメチル テレフタル酸を使用します。 エチレングリコールを高温かつ塩基性条件下でDMTと反応させると、エステル交換反応が起こり、DMTの長鎖とエチレングリコールの小断片が結合します。 この反応によりメタノールが生成されますが、重合反応を続行するにはメタノールを除去する必要があります。

PET は多用途ですが、弱点がないわけではありません。 合成繊維の製造には非常に適していますが、押出成形や射出成形など、他の熱可塑性プラスチックが優れている用途ではうまく機能しません。 ここで PETG が登場します。「G」は「グリコール修飾」の略で、やや紛らわしい命名法です。 多くの情報源は、これがグリコールが重合反応に加えられることを意味すると考えているようですが、これまで見てきたように、エチレングリコールはすでに重合反応の一部です。 グリコール修飾とは、成長鎖中のエチレングリコールの一部が別のモノマーに置き換えられ、ホモポリマーとは異なる特性を持つコポリマーが得られるという事実を指します。

PETG の場合、コモノマーは別のジオールであるシクロヘキサン ジメタノール (CHDM) です。 この分子はコンパクトなエチレングリコールよりもはるかに大きいですが、より小さい分子とほぼ同じ方法でエステル交換を受けます。 CHDM を添加すると、テレフタル酸残基間の距離が広がり、隣接するポリマー鎖が互いに寄り添いにくくなります。 これにより、PET よりも溶融温度が低く、成形および押し出しが可能な無色透明のプラスチックが得られます。

これらの特性により、PETG およびその他の PET コポリマーは商用製品に非常に役立ちます。 ホームゲーマーにとって、PETG は 3D プリント フィラメントの一般的な選択肢であり、基本的に ABS と PLA の最良の特性を組み合わせて、扱いやすいフィラメントを形成します。 PLA よりも優れた強度と優れた柔軟性を持ち、低収縮、優れた層密着性、および強力なベッド密着性により、印刷中の反りや剥離が起こりにくくなります。 PLA と ABS の両方と比較した優れた特徴の 1 つは、PETG は印刷中にあまり臭いがしないことです。 したがって、店内が有機化学実験室のような臭いになる排気ガスにうんざりしている場合は、PETG を試してみる価値があるかもしれません。