バイオポリエチレンテレフタレート

概要

項目	内容
材料名	バイオポリエチレンテレフタレート
略記号	Bio-PET、バイオPET
IUPAC	poly(ethylene benzene-1,4-dicarboxylate)
英語名	Bio-based Polyethylene Terephthalate / Bio-PET
日本語名	バイオポリエチレンテレフタレート、バイオPET、植物由来PET、バイオマスPET
分類	バイオマスプラスチック、熱可塑性ポリエステル樹脂
プラスチック分類	汎用エンプラ相当、結晶性熱可塑性樹脂
化学式または代表構造	[-O-CH₂-CH₂-O-CO-C₆H₄-CO-]_n
CAS No.	25038-59-9（ポリエチレンテレフタレートとして）
構造・主成分	エチレングリコール成分とテレフタル酸成分からなる芳香族ポリエステルである。バイオPETでは、一般にエチレングリコール成分の一部または全部をバイオマス由来原料から得る。
主な用途	飲料ボトル、食品包装、フィルム、シート、繊維、工業用フィルム、電気・電子部品、自動車内装部材など

バイオポリエチレンテレフタレートは、ポリエチレンテレフタレート（PET）の原料の一部または全部をバイオマス由来原料に置き換えた熱可塑性ポリエステル樹脂である。代表的には、バイオエタノールから得られるバイオエチレングリコールを用い、テレフタル酸またはジメチルテレフタレートと重縮合して製造される。化学構造は一般のポリエチレンテレフタレート（PET）と同等であり、物性、成形加工性、リサイクル適性も基本的にはPETに準じる。

バイオPETは、植物由来炭素を含むことにより、化石資源依存の低減やカーボンフットプリント低減を目的として使用される材料である。ただし、材料特性はバイオ由来か石油由来かだけで決まるものではなく、分子量、結晶化度、共重合成分、添加剤、成形履歴、乾燥条件により変化する。実使用では、グレード、使用温度、内容物、接触時間、荷重、応力、リサイクル条件を確認する必要がある。

現在一般に流通しているバイオPETは、エチレングリコール成分のみをバイオ由来とする部分バイオPETが中心である。この場合、理論上のバイオマス由来比率は約30％程度である。テレフタル酸成分までバイオ化した100％バイオPETも研究・商業化が進められているが、供給量やコストはグレードや時期により変動する。

特徴

項目	内容
長所	透明性、剛性、寸法安定性、耐薬品性、ガスバリア性、リサイクル適性に優れる。既存PET設備で扱いやすい。
短所	乾燥不足で加水分解しやすい。強アルカリ、高温水蒸気、熱履歴、応力下での薬品接触には注意を要する。
外観	通常は透明から半透明、結晶化品は白色不透明となる。フィラー、着色剤、リサイクル材配合により外観は変化する。
耐熱性	ガラス転移温度は約70〜80℃、融点は約250〜260℃である。結晶化度を高めると耐熱性は向上するが、透明性は低下しやすい。
耐薬品性	水、希酸、油、脂肪族炭化水素には比較的安定である。強アルカリ、フェノール類、一部の塩素系溶剤、加熱水には注意が必要である。
加工性	射出成形、押出成形、ブロー成形、延伸ブロー、フィルム成形、シート成形に適する。成形前の十分な乾燥が重要である。
分類上の注意	バイオPETは生分解性プラスチックではなく、一般のPETと同じく耐久性を持つ材料である。バイオマスプラスチックであり、生分解性材料とは区別する必要がある。
難燃性	未改質PETは一般にUL94 HB相当である。難燃グレードではV-2、V-0相当が設定される場合がある。
法規制	用途によりRoHS、REACH、食品衛生法、FDA、EU食品接触規則、医療用途規格への適合確認が必要である。
注意点	乾燥不足による分子量低下、加水分解、熱劣化、アセトアルデヒド発生、応力割れ、リサイクル時の異材混入に注意する。

構造式

バイオポリエチレンテレフタレートの代表構造単位は、通常のPETと同じくエチレングリコール単位とテレフタル酸単位がエステル結合で連結した構造である。バイオ由来であることは原料由来の違いであり、ポリマー鎖の化学構造自体は石油由来PETと同等である。

項目	内容
代表的な構造単位	[-O-CH₂-CH₂-O-CO-C₆H₄-CO-]_n
構造式表記	HO-CH₂-CH₂-OH + HOOC-C₆H₄-COOH → [-O-CH₂-CH₂-O-CO-C₆H₄-CO-]_n + H₂O
モノマーまたは構成単位	エチレングリコール、テレフタル酸またはジメチルテレフタレート
バイオ由来成分	一般にはエチレングリコール成分がバイオマス由来である。グレードによりテレフタル酸成分のバイオ化が検討・採用される場合がある。
共重合体・変性グレード	IPA共重合、CHDM共重合、耐熱グレード、結晶化促進グレード、難燃グレード、GF強化グレード、食品接触グレードなどがある。
化学式の画像	画像タグは使用しないため、上記の構造単位をHTMLテキストで表記する。実際の図版化では白黒、MS Pゴシック相当のフォントで、エステル結合とベンゼン環を明瞭に示すとよい。

種類

種類の名称	主成分または特徴	長所	短所	主な用途
部分バイオPET	バイオ由来エチレングリコールを用いたPET	既存PETと同等に扱いやすく、供給実績が比較的多い	バイオマス由来比率は一般に約30％程度にとどまる	飲料ボトル、食品包装、フィルム、繊維
100％バイオPET	エチレングリコールとテレフタル酸成分の両方をバイオ由来化したPET	植物由来比率を高めやすい	供給量、コスト、認証、グレード展開に制約がある場合がある	環境配慮型包装、ブランド用途、繊維
ボトルグレード	高分子量、低アセトアルデヒド、延伸ブロー向け	透明性、強度、ガスバリア性のバランスがよい	乾燥管理、成形条件管理が必要である	清涼飲料、食品容器、化粧品容器
フィルム・シートグレード	押出、二軸延伸、熱成形向け	透明性、剛性、寸法安定性、印刷適性に優れる	結晶化、熱収縮、加水分解に注意を要する	包装フィルム、ラベル、トレー、工業フィルム
繊維グレード	紡糸性を調整したPET	強度、耐摩耗性、寸法安定性に優れる	染色性や吸湿性は天然繊維と異なる	衣料、産業資材、不織布、カーペット
GF強化グレード	ガラス繊維を配合した強化PET	剛性、耐熱性、寸法安定性が向上する	透明性は失われ、成形収縮の異方性や摩耗性に注意が必要である	電気・電子部品、コネクタ、機構部品
難燃グレード	難燃剤や強化材を配合したPET	電気・電子用途で安全性を高めやすい	流動性、色調、機械物性、法規制確認が必要である	コネクタ、スイッチ部品、電装部品
食品接触グレード	食品包装用途向けに管理されたグレード	容器、フィルム、トレーに適用しやすい	使用国、内容物、温度、リサイクル材使用条件の確認が必要である	食品容器、飲料ボトル、包装材

成形加工

加工方法	適性	内容
射出成形	◎	結晶性グレード、GF強化グレード、難燃グレードで多用される。乾燥不足による加水分解に注意する。
押出成形	◎	フィルム、シート、繊維、ストランド、押出ブロー用パリソンに適する。粘度管理が重要である。
延伸ブロー成形	◎	飲料ボトル用途で代表的な成形方法である。プリフォーム成形、再加熱、二軸延伸により透明性と強度を得る。
ブロー成形	○	押出ブローまたは射出延伸ブローに適用される。グレードにより溶融張力の確認が必要である。
真空成形	○	シート用途で使用される。APET、CPET、共重合PETなどの選定により透明性や耐熱性が変化する。
圧縮成形	△	一般的な量産加工法では少ない。試験片作製や特殊用途では条件により可能である。
切削加工	○	板材、丸棒、成形品の二次加工に対応できる。結晶化度、内部応力、熱による軟化に注意する。
溶着・接着	○	超音波溶着、熱板溶着、レーザー溶着などに対応する場合がある。接着は表面処理や接着剤選定が重要である。
3Dプリント	△	PETG系材料の方が一般に扱いやすい。PETそのものは結晶化、反り、乾燥条件に注意を要する。

成形条件の目安

項目	代表条件	備考
乾燥温度	120〜170℃	グレード、乾燥機、初期含水率により異なる。除湿乾燥が望ましい。
乾燥時間	4〜8時間	水分率は一般に0.005％以下を目安とする場合がある。
シリンダー温度	260〜290℃	過度な滞留は熱劣化、アセトアルデヒド増加、色調変化の原因となる。
金型温度	20〜140℃	透明成形では低め、結晶化・耐熱性重視では高めに設定することがある。
成形収縮率	0.2〜2.0％	非強化、結晶化、GF強化、流動方向により大きく異なる。
予備結晶化	必要な場合あり	非晶質ペレットでは乾燥中の融着防止のため、予備結晶化が必要となる場合がある。

代表的な物性値又は機械的性質

項目	単位	Bio-PET 非強化	Bio-PET GF30％強化	備考
密度	g/cm³	1.34〜1.40	1.55〜1.70	結晶化度、充填材により変化する。
引張強さ	MPa	50〜75	100〜160	試験速度、含水、結晶化度、配向により変化する。
伸び	％	50〜300	2〜5	延伸品、非晶品、強化品で大きく異なる。
曲げ弾性率	MPa	2,000〜3,000	7,000〜12,000	GF強化により大きく向上する。
アイゾット衝撃強さ	kJ/m²	2〜8	5〜12	ノッチ付き代表値。グレード差が大きい。
荷重たわみ温度	℃	65〜85	190〜240	1.8MPa目安。結晶化、強化材により向上する。
融点	℃	250〜260	250〜260	共重合成分により低下する場合がある。
ガラス転移温度	℃	70〜80	70〜80	非晶状態での耐熱性目安となる。
連続使用温度	℃	80〜120	120〜150	荷重、雰囲気、加水分解条件により変化する。
吸水率	％	0.1〜0.5	0.1〜0.4	23℃水中または平衡吸水の目安。PAより低いが乾燥管理は重要である。
体積抵抗率	Ω・cm	10¹⁵〜10¹⁷	10¹³〜10¹⁶	添加剤、吸湿、温度により変化する。
酸素指数	％	20〜23	20〜25	難燃グレードでは上昇する。
UL94	等級	HB相当	HB〜V-0相当	難燃剤配合グレードではV-0相当が設定される場合がある。

上記の物性値は代表値・目安であり、石油由来PETとバイオPETの差よりも、分子量、結晶化度、共重合、添加剤、ガラス繊維配合、成形条件の影響が大きい。設計では各メーカーのグレード別データシートを確認する必要がある。

耐薬品性

薬品分類	代表薬品	評価	備考
酸類	希塩酸、希硫酸、酢酸	○	低濃度・常温では比較的安定である。高温、高濃度、長時間では加水分解に注意する。
強酸	濃硫酸、濃硝酸	△〜×	酸化性酸、高濃度酸では劣化や変色を生じる場合がある。
アルカリ類	水酸化ナトリウム、KOH、アンモニア水	△〜×	ポリエステルはアルカリ加水分解を受けやすい。高温、濃厚アルカリでは不適である。
低級アルコール類	メタノール、エタノール、IPA	○	常温短時間では比較的安定であるが、応力下や高温では確認が必要である。
高級アルコール類	グリセリン、ベンジルアルコール、MMB	○〜△	薬品の種類、温度、接触時間により膨潤・白化・応力割れの確認が必要である。
芳香族炭化水素類	トルエン、キシレン	△	短時間では使用可能な場合があるが、膨潤や応力割れに注意する。
脂肪族炭化水素類	ヘキサン、ヘプタン、ミネラルスピリット	○	一般に比較的安定である。添加剤や成形応力により差が出る。
ケトン	アセトン、MEK、MIBK	△	短時間接触では使用可能な場合があるが、膨潤、白化、応力割れに注意する。
エステル	酢酸エチル、酢酸ブチル	△	SP値が近く、条件により膨潤・軟化を生じる場合がある。
塩素系溶剤	ジクロロメタン、クロロホルム、トリクロロエチレン	×	膨潤、溶解、クラックのリスクが高い。基本的に避ける。
水・温水	水、温水、蒸気	○〜△	常温水には比較的安定であるが、高温水、蒸気、長時間では加水分解に注意する。
油	鉱物油、植物油、潤滑油	○	一般に比較的安定である。添加剤、酸化油、高温条件では確認が必要である。
燃料	ガソリン、軽油、灯油	○〜△	短時間接触では比較的安定な場合があるが、燃料添加剤や応力下での確認が必要である。

SP値（溶解度パラメータ）

項目	値	備考
Bio-PETの代表的なSP値	約21〜23 MPa^1/2	文献、測定方法、結晶化度、共重合成分により異なる。一般PETと同等に扱うことが多い。
評価上の注意	SP値は溶解・膨潤傾向の目安である	結晶性、分子量、温度、応力、薬品濃度、添加剤、接触時間を考慮する必要がある。

溶解性の目安

SP値差	溶解・膨潤の目安	判定
0〜2	膨潤・軟化しやすい	×
2〜5	条件により膨潤する	△
5〜8	短時間接触では比較的安定	○
8以上	溶解・膨潤しにくい	◎

SP値から見た耐溶剤性

Bio-PETのSP値を約22 MPa^1/2として、代表的な溶剤とのSP値差を整理する。ただし、PETは結晶性ポリエステルであり、SP値が近い場合でも直ちに溶解するとは限らない。一方で、応力下、高温、長時間接触、低分子溶剤では白化、膨潤、クラック、加水分解を生じることがある。

溶剤・薬品名	代表SP値 MPa^1/2	Bio-PETとの差	評価	備考
水	47.9	約25.9	○	SP差は大きいが、高温水では加水分解に注意する。
メタノール	29.7	約7.7	○〜△	常温短時間では比較的安定。高温、応力下では確認が必要である。
エタノール	26.0	約4.0	△	SP差だけでは注意領域であるが、実用上は条件により使用される。
IPA	23.5	約1.5	△	SP値が近い。短時間清拭用途では実績がある場合もあるが、応力割れ確認が必要である。
アセトン	19.9	約2.1	△	膨潤、白化、表面荒れ、応力割れに注意する。
MEK	19.0	約3.0	△	短時間でも成形応力がある部位では注意が必要である。
酢酸エチル	18.6	約3.4	△	膨潤・軟化の可能性があり、長時間接触は避ける。
トルエン	18.2	約3.8	△	応力下ではクラックの確認が必要である。
キシレン	18.0	約4.0	△	高温、長時間接触では注意する。
ヘキサン	14.9	約7.1	○	一般に比較的安定である。
ジクロロメタン	20.2	約1.8	×	SP値が近く、膨潤・溶解・クラックのリスクが高い。
クロロホルム	19.0	約3.0	×	塩素系溶剤であり、使用は避ける。
グリセリン	33.8	約11.8	○	SP差は大きいが、高温、吸湿、添加剤影響は確認する。

評価基準：◎非常に良好、○概ね良好、△注意が必要、×不適である。SP値は一次スクリーニングに有用であるが、PETでは加水分解、結晶化度、成形応力、薬品濃度、温度、接触時間の影響が大きいため、最終判断は実液試験で行う必要がある。

製法

工程	内容
原料	バイオエチレングリコール、テレフタル酸またはジメチルテレフタレートを主原料とする。バイオエチレングリコールは、一般に植物由来エタノールを脱水してエチレンとし、酸化・加水和などにより製造される。
重合方法	直接エステル化法またはエステル交換法によりビスヒドロキシエチルテレフタレートを生成し、続いて高温・減圧下で重縮合してPETを得る。
基本反応式	n HO-CH₂-CH₂-OH + n HOOC-C₆H₄-COOH → [-O-CH₂-CH₂-O-CO-C₆H₄-CO-]_n + 2n H₂O
エステル交換法	ジメチルテレフタレートとエチレングリコールを反応させ、メタノールを副生しながら中間体を得る方法である。
固相重合	ボトルグレードなど高分子量が必要な用途では、ペレット化後に固相重合を行い、固有粘度を高めることがある。
ペレット化・コンパウンド	重合後にストランドカットまたは水中カットでペレット化する。用途により結晶化処理、乾燥、添加剤配合、ガラス繊維強化、難燃化を行う。
添加剤	熱安定剤、酸化防止剤、結晶核剤、着色剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤、難燃剤、加水分解抑制剤などが使用される場合がある。
強化材・充填材	ガラス繊維、ミネラルフィラー、炭素繊維、タルクなどを配合し、剛性、寸法安定性、耐熱性を高めることがある。

詳細な利用用途

分野	用途例	選定理由	注意点
食品・飲料	飲料ボトル、食品容器、トレー、包装フィルム	透明性、ガスバリア性、食品接触適性、リサイクル適性がある	内容物、殺菌温度、アセトアルデヒド、食品接触規制を確認する
自動車	内装部材、電装部品、繊維、フィルム、補強材	寸法安定性、耐薬品性、軽量性、環境配慮訴求に適する	耐熱、耐湿熱、耐候、VOC、アウトガスを確認する
電気・電子	コネクタ、スイッチ部品、絶縁部品、フィルム基材	電気絶縁性、寸法安定性、耐熱性を得やすい	難燃性、トラッキング、リフロー耐熱、吸湿を確認する
機械部品	ギア、スペーサー、軸受周辺部品、ハウジング	剛性、耐摩耗性、寸法安定性を活かせる	摺動用途では摩耗、潤滑、クリープ、荷重たわみを確認する
医療・衛生	包装材、透明容器、トレー、不織布	透明性、清潔性、成形性に優れる	滅菌方法、溶出物、生体適合性、医療グレード適合を確認する
食品機械	カバー、透明窓、搬送周辺部品、フィルム部材	透明性、耐油性、洗浄性を活かせる	アルカリ洗浄剤、熱水、蒸気、応力割れに注意する
建築・設備	シート、化粧フィルム、断熱材周辺部材、透明部材	意匠性、耐薬品性、寸法安定性がある	屋外用途では耐候性、紫外線、熱変形を確認する
繊維・日用品	衣料、バッグ、カーペット、不織布、生活雑貨	強度、耐摩耗性、速乾性、量産性に優れる	染色、リサイクル、洗濯耐久、マイクロファイバー発生に配慮する

比較材料	特徴	対象材料との違い
ポリエチレンテレフタレート（PET）	石油由来または混合由来の一般PET	化学構造と物性はBio-PETと基本的に同等である。Bio-PETは原料由来にバイオマス成分を含む。
PETG樹脂	CHDMなどを共重合した非晶性ポリエステル	透明性、衝撃性、成形性に優れるが、PETより耐熱性や結晶性は低い傾向がある。
PCTG樹脂	グリコール変性ポリエステルの一種	透明性と靭性に優れる。Bio-PETより熱成形性に優れる場合があるが、結晶性PETの耐熱性とは異なる。
ポリブチレンテレフタレート（PBT）	結晶化が速い熱可塑性ポリエステル	射出成形用エンプラとして扱いやすい。Bio-PETは透明包装やボトル用途で優位である。
ポリ乳酸（PLA）	代表的なバイオマスプラスチック	PLAはバイオマス由来比率を高めやすいが、耐熱性、耐衝撃性、加水分解性に注意が必要である。Bio-PETは既存PET用途に近い。
ポリエチレンフラノエート（PEF）	フランジカルボン酸を用いるバイオ系ポリエステル	ガスバリア性に優れるとされるが、供給量や加工実績はPET系に比べて限定的である。
ポリプロピレン（PP）	軽量で耐薬品性に優れる汎用樹脂	PPは比重が低く耐アルカリ性に優れるが、Bio-PETは透明性、剛性、ガスバリア性で優位である。
ポリカーボネート（PC）	透明性と耐衝撃性に優れるエンプラ	PCは耐衝撃性、耐熱性に優れるが、耐薬品性とコスト面ではBio-PETが有利な場合がある。

代表的なメーカー

メーカー	代表製品・ブランド	概要
Indorama Ventures	Bio-PET resin など	PET樹脂、リサイクルPET、包装材料向け樹脂を展開する大手メーカーである。バイオPETやサステナブルPET関連の供給実績がある。
東洋紡株式会社	バイオPET系フィルム、ポリエステル関連製品	フィルム、繊維、機能性ポリエステル材料を展開する日本企業である。バイオマス由来原料を用いたポリエステル製品の展開がある。
帝人フロンティア株式会社	バイオ由来ポリエステル繊維関連製品	繊維、フィルム、樹脂製品を扱う企業であり、バイオ由来ポリエステルやリサイクルポリエステル関連の展開がある。
三井化学株式会社	バイオマス原料・バイオ化学品関連	化学品、樹脂、機能材料を展開する企業であり、バイオマス由来原料やバイオ化学品関連の取り組みがある。PET用途では原料・サプライチェーン確認が必要である。
遠東新世紀股份有限公司（Far Eastern New Century）	Bio-PET、ポリエステル樹脂・繊維関連	PET樹脂、ポリエステル繊維、包装材料、リサイクル材料を展開するメーカーである。バイオPETやリサイクルPET分野の供給実績がある。
Toray Industries, Inc.	バイオマス由来ポリエステル関連製品	フィルム、繊維、樹脂、複合材料を展開する日本企業である。用途によりバイオマス由来ポリエステル製品の採用例がある。

代表グレード

グレード分類	特徴	主な用途	注意点
汎用グレード	標準的な分子量、透明性、成形性を持つ	容器、シート、フィルム、一般成形品	乾燥条件と熱履歴を管理する。
耐熱グレード	結晶化促進、耐熱性向上を狙ったグレード	ホット充填容器、耐熱トレー、成形部品	透明性低下、成形収縮、反りに注意する。
難燃グレード	難燃剤や強化材を配合	電気・電子部品、コネクタ	UL94、RoHS、REACH、ハロゲン有無を確認する。
GF強化グレード	ガラス繊維により剛性とHDTを向上	機構部品、電装部品、ハウジング	繊維配向、反り、摩耗、外観を確認する。
摺動グレード	潤滑剤、PTFE、シリコーン系添加剤などを配合する場合がある	ギア、摺動部品、軸受周辺部品	相手材、荷重、速度、温度、摩耗粉を確認する。
食品接触グレード	食品包装用途に適した管理を行う	飲料ボトル、食品容器、包装フィルム	食品衛生法、FDA、EU規則、リサイクル材使用可否を確認する。

用途別選定

用途	推奨されるグレード傾向	確認項目
ボトル	ボトル用高分子量グレード、低アセトアルデヒドグレード	透明性、IV値、AA値、耐圧、ガスバリア性、食品接触適合
フィルム	押出・延伸フィルムグレード	厚み精度、熱収縮、印刷性、ヘイズ、ピンホール
筐体	射出成形グレード、GF強化グレード	剛性、反り、耐熱、耐衝撃、難燃性
コネクタ	GF強化、難燃、耐熱グレード	HDT、UL94、寸法安定性、電気特性、吸湿
チューブ	押出グレード、柔軟化グレード	柔軟性、耐薬品性、透明性、溶出、折れ曲げ耐久
ギア・軸受	GF強化、摺動改良グレード	摩耗、クリープ、騒音、潤滑、相手材攻撃性

注意点

バイオPETは生分解性プラスチックではないため、廃棄・リサイクル設計では一般PET系材料として扱う必要がある。
成形前の乾燥が不足すると、溶融時に加水分解が進み、分子量低下、強度低下、黄変、成形不良を生じやすい。
高温水、蒸気、強アルカリ、濃酸の環境では加水分解や表面劣化に注意する。
透明成形品では、結晶化、白化、ヘイズ、ゲート部の応力、アセトアルデヒドを確認する。
GF強化グレードでは、反り、成形収縮の異方性、繊維浮き、金型摩耗、相手材摩耗を確認する。
リサイクル材やバイオマス由来原料を使用する場合、認証、トレーサビリティ、食品接触適合、色調、臭気、異物混入を確認する。
アウトガス、VOC、臭気が問題となる用途では、成形温度、乾燥条件、滞留時間、添加剤を確認する。