JP2000109546A - ポリエステル樹脂及び容器形状の成形品 - Google Patents

ポリエステル樹脂及び容器形状の成形品

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JP2000109546A
JP2000109546A JP28455598A JP28455598A JP2000109546A JP 2000109546 A JP2000109546 A JP 2000109546A JP 28455598 A JP28455598 A JP 28455598A JP 28455598 A JP28455598 A JP 28455598A JP 2000109546 A JP2000109546 A JP 2000109546A
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mol
diol
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JP28455598A
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Shuji Ishiwatari
修二 石渡
Jun Yoshida
純 吉田
Makoto Tokumizu
眞 徳水
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 重合容易で、透明性、耐衝撃性に優れたポリ
エステル樹脂及び該樹脂を用いた容器形状の成形品を提
供すること。 【解決手段】 芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形
成性化合物と、ジオールとを少なくとも重合してなるポ
リエステル樹脂であって、ネオペンチルグリコールから
誘導される構造単位がジオールから誘導される構造単位
の総量中に1〜30モル%含まれ、示差走査熱分析にお
ける降温結晶化において発熱変化を有しないか或いは発
熱ピーク温度が185℃以下で、固有粘度が0.45〜
1.40dl/gであるポリエステル樹脂である。容器
形状の成形品は、前記ポリエステル樹脂からなるもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリエステル樹脂
及び該樹脂からなる容器形状の成形品に関し、詳しくは
透明性、耐衝撃性に優れたポリエステル樹脂及び該樹脂
からなる容器形状の成形品に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリエチレンテレフタレ−トに代表され
るポリエステルは各種物性に優れ、繊維やフィルム、成
形体等に使用されており、容器用途としては特に軽量
性、耐衝撃性、透明性、衛生性等に優れるので、ガラス
製容器に替わる材料として採用されている。
【0003】従来、成形用途等に使用されるポリエステ
ルにはポリエチレンテレフタレ−トが使用されている
が、成形時の条件によっては高シェアによる配向や、厚
肉部分の冷却不足から成形品が白化、透明性の低下が発
生する場合がある。これに対して成形性を改良し、成形
条件による成形品の白化を起こりにくくしたイソフタル
酸変性ポリエチレンテレフタレ−トが使用されるように
なってきた。昨今の用途の拡大、例えば500cc清涼
飲料水容器や目薬容器等の携帯所持される物品に使用さ
れることが多くなってきたことと、それにより熱履歴を
より多く受けるようになることを考慮に入れ、更なる耐
衝撃性の改良が望まれる様になった。このように、従来
使用されているポリエステル樹脂製容器は、ガラス製容
器の代替品として使用されているものの、上記の問題を
残しているため用途が限定されているのが現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、重合により
容易に製造でき、しかも透明性、耐衝撃性に優れたポリ
エステル樹脂及び容器形状の成形品を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上述した如
き現状の問題点を解決すべく鋭意検討した結果、本発明
に到達したものである。本発明の要旨は、芳香族ジカル
ボン酸又はそのエステル形成性化合物と、ジオールとを
少なくとも重合してなるポリエステル樹脂であって、ネ
オペンチルグリコールから誘導される構造単位がジオー
ルから誘導される構造単位の総量中に1〜30モル%含
まれ、示差走査熱分析における降温結晶化において発熱
変化を有しないか或いは発熱ピーク温度が185℃以下
で、固有粘度が0.45〜1.40dl/gであるポリ
エステル樹脂にある。前記のポリエステル樹脂は、下記
の式1から式3に示す化合物のいずれかから誘導される
構造単位がジオールから誘導される構造単位の総量10
0モルに対して0.02〜2モルの割合で含まれてなる
ポリエステル樹脂であることが好ましい。 R1−COOH ・・(1) R2−O−R3−OH ・・(2) R4−CH2−OH ・・(3) ただし、式中R1、R2、R4は下記の化学式4〜7に示
す基のいずれかであり、R3は炭素数2〜6の脂肪族炭
化水素を表す。
【0006】
【化5】
【化6】
【化7】
【化8】
【0007】ただし、上記の化学式4〜7中のXは水
素、炭素数2〜6のアルキル基、アルケニル基又はアリ
ール基のいずれかを表す。また、前記のポリエステル樹
脂は、デュポン衝撃試験による50%破壊エネルギー
が、50℃、24時間のエージング後において5J以上
であることが好ましい。本発明の容器形状の成形品は、
前記のポリエステル樹脂からなるものである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明のポリエステル樹脂は、芳
香族ジカルボン酸又はそのエステル形成性化合物等の酸
成分と、ネオペンチルグリコールを含むジオール成分と
の少なくとも2成分を重合することにより製造される。
従って、本発明のポリエステル樹脂は、芳香族ジカルボ
ン酸又はそのエステル形成性化合物等の酸成分から誘導
される構造単位と、ジオールから誘導される構造単位と
を少なくとも含む。ここで、構造単位とは、前記酸成分
或いはジオールとの反応によって形成されるエステル結
合を有する繰り返し単位を意味する。酸成分から誘導さ
れる構造単位の例として、テレフタル酸或いはそのジエ
ステルから誘導されるテレフタル酸単位、即ち−OCC
64CO−が挙げられる。ジオールから誘導される構造
単位の例として、エチレングリコールから誘導されるエ
チレングリコール単位、即ち−OC24O−、ブタンジ
オールから誘導されるブタンジオール単位、即ち−OC
48O−、ネオペンチルグリコールから誘導されるネオ
ペンチルグリコール単位、即ち−OCH2C(CH32
CH2O−が挙げられる。
【0009】芳香族ジカルボン酸として、テレフタル
酸、イソフタル酸、1,5−又は2,6−ナフタレンジ
カルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸等のベ
ンゼン環もしくはナフタレン環に直接カルボシキル基を
2つ有している芳香族ジカルボン酸、その他p−(β−
オキシエトキシ)安息香酸、4,4’−ジカルボキシフ
ェニ−ル、4,4’−ジカルボキシベンゾフェノン、ビ
ス(4−カルボキシフェニ−ル)エタン等が挙げられ
る。エステル形成性化合物とは、ジオールと縮重合して
エステル結合を生じる芳香族化合物であって、エステル
形成性化合物として前記の芳香族ジカルボン酸のメチ
ル、エチル、プロピル等の低級アルキルのジエステル、
ジフェニルエステル等が挙げられる。エステル形成性化
合物の具体例はテレフタル酸ジメチル、2、6−ナフタ
レンジカルボン酸ジメチルである。
【0010】本発明のポリエステル樹脂を製造するため
に前記の酸成分以外に、他のジカルボン酸、例えば、ア
ジピン酸、セバシン酸、シュウ酸、コハク酸等の脂肪族
ジカルボン酸を用いることができる。
【0011】ジオールとしてはネオペンチルグリコール
を含み、ネオペンチルグリコール以外のエチレングリコ
−ル、ブタンジオ−ルから選ばれた1種以上を主成分と
するものが用いられる。他のジオールとして、トリメチ
レングリコ−ル、プロピレングリコ−ル等の炭素数2〜
6のアルキレングリコ−ル、ジエチレングリコ−ル、ト
リエチレングリコ−ル、1,4−シクロヘキサンジメタ
ノ−ル、ビスフェノ−ルAエチレンオキサイド付加物、
ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物等を1種類
以上、本発明の目的を損なわない程度に使用して特性を
付与することができる。
【0012】本発明のポリエステル樹脂は、ネオペンチ
ルグリコール単位をジオールから誘導される構造単位の
総量中に1〜30モル%、好ましくは2〜20モル%含
有する。即ち、本発明のポリエステル樹脂を加水分解し
た場合、加水分解生成物は加水分解により生じたジオー
ルの総量中、ネオペンチルグリコールを1〜30モル%
含む。ネオペンチルグリコール単位が1モル%未満であ
ると透明性、耐衝撃性の改良効果がなく、30モル%を
越えたものは重合により製造し難い。
【0013】また、本発明のポリエステル樹脂は、コス
トや性能の点から、ジオールから誘導される構造単位の
総量中に、エチレングリコ−ル単位を60モル%以上含
有することが最も好ましい。
【0014】更に、本発明のポリエステル樹脂は、芳香
族ジカルボン酸又はそのエステル形成性化合物から誘導
される構造単位(以下、芳香族酸成分から誘導される構
造単位という。)の総量中、テレフタル酸単位を、70
モル%以上、特に85モル%以上含有することが好まし
い。テレフタル酸単位の含有量が70モル%未満では、
ポリエステル樹脂の機械的強度や、熱特性が低下し易
い。
【0015】また、本発明のポリエステル樹脂は、芳香
族酸成分から誘導される構造単位の総量100モルに対
して、他のジカルボン酸成分、例えば前記の脂肪族ジカ
ルボン酸から誘導される構造単位(アジピン酸単位、−
OC(CH24CO−等)は、約15モル未満の割合で
あることが好ましい。
【0016】更に、本発明のポリエステル樹脂は、1価
のエステル形成性官能基を有する、前記の式1、式2、
3に示す化合物のいずれかから誘導される構造単位、即
ち、R1−CO−、R2−O−R3−O−、R4−CH2
O−のいずれかを、ジオールから誘導される構造単位の
総量100モルに対して0.02〜2モル、好ましくは
0.02〜1モルの割合で含有することが好ましい。即
ち、本発明のポリエステル樹脂を加水分解した場合、加
水分解により生じるジオールの総量100モルに対し
て、前記の式1〜式3に示す化合物のいずれかであって
加水分解により生じたものが、0.02〜2モルの割合
で含有されることが好ましい。ポリエステル樹脂がこれ
らの式(1)〜(3)に示す化合物から誘導される構造
単位を前記範囲内で有すると、ポリエステル樹脂の固有
粘度、降温結晶化温度等を調整し易い。
【0017】式1に示す化合物の例はp−t−ブチル−
安息香酸、ナフトエ酸であり、式2に示す化合物の例
は、p−t−ブチルフェノールエチレンオキサイド付加
物であり、式3に示す化合物の例はベンジルアルコー
ル、シクロヘキサンメタノールである。
【0018】また、本発明のポリエステル樹脂は、示差
走査熱分析の降温結晶化による発熱変化は有さないか、
又はピ−ク温度が185℃以下である性質を示すもので
あり、好ましくは180℃以下のものである。185℃
を超える場合、成形時の冷却不足部分や配向部分から成
形体が白化してしまう不具合が起こりやすくなることか
ら、透明性を発現させるためには185℃以下とするこ
とが重要である。
【0019】更に、本発明のポリエステル樹脂は、固有
粘度が0.45〜1.40dl/gであるものである。
0.45dl/g未満の場合、重合終了後のストランド
が不安定なためチップ化することが困難であるうえ、容
器としたときの耐衝撃性も劣る。1.40dl/gを越
えるものは重合が困難であるうえ、成形時に高い成形圧
を必要とし、かつ成形品の形状発現が困難になる。
【0020】本発明のポリエステル樹脂は、成形して得
られた縦100mm×横100mm×厚さ2mmの平板
についてのデュポン衝撃試験の50%破壊エネルギーが
5J(ジュール)以上であることが好ましい。5J未満
である場合、成形容器とした場合の落下衝撃強度が低く
なり、携帯所持することによる様々な衝撃に対応し難
い。
【0021】上記性質を有する本発明のポリエステル樹
脂は、前記の酸成分とジオール成分との少なくとも2成
分を、エステル交換法やエステル化法の重合方法によっ
て重縮合することで製造される。この場合、ネオペンチ
ルグリコールをジオール成分の総量中に約0.5〜10
モル%含ませて、ジオール成分と酸成分とを重縮合する
ことが好ましい。また、ジオール成分の総量100モル
に対して、前記の式1〜式3に示す化合物のいずれかを
約0.02〜2モルの割合で含ませて重縮合することが
好ましい。例えばエステル交換法では、テレフタル酸の
エステル形成性化合物(例えば、テレフタル酸ジメチ
ル)と、エチレングリコ−ル、ネオペンチルグリコール
および前記の式1〜3に示す化合物を、全ジオ−ルが全
酸成分に対してモル比で2.0〜2.6倍となるように
反応容器内に仕込み、エステル交換触媒の存在下で15
0〜250℃まで加熱して十分にエステル交換反応を行
った後、重合触媒を加え5mmHg以下の減圧下で25
0〜300℃に加熱し、2〜5時間反応させることによ
って本発明の樹脂を得ることができる。尚、重縮合の
際、原料の酸成分に対して当モルを越えるエチレングリ
コ−ル等は留出除去される。
【0022】また、エステル化法では、テレフタル酸、
エチレングリコ−ル、ネオペンチルグリコールおよび式
1〜3に示す化合物を、全ジオ−ルが全酸成分に対して
モル比で1.2〜2.0倍となるように反応容器内に仕
込み、窒素で加圧した状態で150〜250℃まで加熱
して十分にエステル化反応を行った後、重合触媒を加え
5mmHg以下の減圧下で250〜300℃に加熱し、
2〜5時間反応させることによって本発明の樹脂を得る
ことができる。
【0023】本発明のポリエステル樹脂を製造する際に
使用される触媒としては、エステル交換触媒が酢酸亜
鉛、酢酸マンガン、酢酸マグネシウム、テトラブトキシ
チタン等が挙げられ、重合触媒が三酸化アンチモン、二
酸化ゲルマニウム、四塩化ゲルマニウム、テトラブトキ
シチタン、ジブチルスズオキシド等が挙げられ、全酸成
分に対して20〜1000ppmの範囲で添加される。
【0024】固有粘度は、重合条件を適宜変更すること
により調整することができる。例えば、重合組成、重合
温度、重合触媒量や種類、反応停止攪はんトルク、固相
重合条件等を変更することで目的とする該ポリエステル
樹脂を得られる。
【0025】重合反応を安定して行うために、以下のよ
うな抗酸化剤を、酸成分とジオール成分との総量100
重量部に対して、0.03〜2重量部程度添加すること
ができる。抗酸化剤として、テトラキス(メチレン−3
−(ドデシルチオ)プロピオネ−ト)メタン、テトラキ
ス(メチレン(3,5−t−ブチル−4−ヒドロキシハ
イドロシンナメ−ト))メタン、トリデシルフォスフェ
−ト、トリス(2,4−ジブチルフェニル)フォスファ
イト、テトラキス(メチレン−3−(3',5'−ジ−t
−ブチル−4'−ヒドロキシフェニル)プロピオネ−
ト)メタン等が挙げられ、これらを単独あるいは2種以
上組み合わせて使用することができる。中でも、テトラ
キス(メチレン(3,5−t−ブチル−4−ヒドロキシ
ハイドロシンナメ−ト))メタン、トリデシルフォスフ
ェ−ト、テトラキス(メチレン−3−(3',5'−ジ−
t−ブチル−4'−ヒドロキシフェニル)プロピオネ−
ト)メタンが好ましい。
【0026】さらに本発明のポリエステル樹脂には、必
要に応じて紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤等の添加剤な
らびにポリカ−ボネ−ト、ポリアミド、ポリフェニレン
オキサイド、ポリオキシメチレン、ポリメチルメタクリ
レ−ト等の他の樹脂、シリカ、タルク、カオリン、炭酸
カルシウム等の無機粒子、酸化チタン、カ−ボンブラッ
ク等の顔料を配合することができる。
【0027】本発明の容器形状の成形品(以下、成形容
器ということがある。)は、本発明のポリエステル樹脂
を射出成形、ブロ−成形、真空成形等公知の成形方法に
より、容器形状に成形することで得られる。
【0028】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではな
い。実施例および比較例における表1に示す結果は、得
られたチップおよび射出成形により成形された大きさ1
00×100×2mmの平板、試験管形状のプリフォ−
ムを2軸延伸ブロ−成形することで得られた角柱状の成
形容器(高さ16cm×幅7cm×肉厚0.8mm、内
容量300cc)について、以下のようにして測定した
ものである。ただし、成形温度は材料ごとに適宜変更し
て行った。
【0029】固有粘度;フェノ−ルと1,1,2,2−
テトラクロロエタンとを等重量で混合した混合溶媒に、
重合により得たチップの粉砕物を溶解させ、25℃で測
定した。 樹脂組成分析;重合により得たチップについて、熱分解
ガスクロマトグラフィ−、およびアルカリ分解物につい
ての高速液体クロマトグラフィ−により分析を行った。 降温結晶化温度;セイコ−電子工業製熱流速示差走査熱
量計DSC220を用いて、重合により得たチップの粉
砕物を窒素気流中280℃でメルトクエンチを行い、1
0℃/分で280℃まで昇温して5分間保持した後、1
0℃/分で降温させたときに得られたチャ−トのピ−ク
トップ部より求めた。 白化性;成形品の最も白化しやすいゲ−ト近辺の白化具
合を目視により3段階に判定した。表1において、○印
は成形品に全く白化が認められなかったことを、△印は
僅かに白化が認められ使用困難な程度であったことを、
×印は白化が著しかったことを示す。 デュポン衝撃試験;大きさ100×100×2mmの平
板について、JISK7211に準じて、エージング
(空気中での加熱処理)前と50℃、24hrエージン
グ後の2種類のサンプルについて23℃における落下試
験を行い、50%破壊エネルギーを求め、2段階に評価
した。表1において、○印は50%破壊エネルギーが5
J以上であったことを、×印は50%破壊エネルギーが
5J未満であったことを示す。
【0030】実施例1 ジメチルテレフタレ−ト(以下DMTと略す)99.7
モル、p−t−Bu−安息香酸(同BBA)0.3モル
と、エチレングリコ−ル(同EG)235モル、ネオペ
ンチルグリコール(同NPG)5モル(原料ジオールの
総量中に2.1モル%)を、精留塔および攪拌装置を備
えた反応容器に仕込み、酢酸マンガン4水和物を400
ppm添加して220℃まで徐々に加熱しエステル交換
を行い、工程が終了した段階で安定剤としてトリメチル
フォスフェ−トを全酸成分(DMT)に対して160p
pm、重合触媒として二酸化ゲルマニウムを全酸成分に
対して300ppmを添加し、DMTに対して当モルを
越えるEGを留出させながら、280℃にて重縮合反応
を実施し、固有粘度が0.68dl/gのポリエステル
樹脂を得た。これを280℃で射出成形することによ
り、試験管形状のプリフォ−ムを成形した後、2軸延伸
ブロ−成形することで得られた角柱状容器について各評
価を実施した。
【0031】前記のポリエステル樹脂の組成を求めるた
めに、該ポリエステル樹脂を、水酸化テトラメチルアン
モニウムを使用した熱分解ガスクロマトグラフィーおよ
び水酸化ナトリウムを用いて完全に加水分解した分解生
成物の組成を高速液体クロマトグラフィーにより調べ
た。樹脂組成は表1に示すように、テレフタル酸49.
85モル%、EG47.5モル%、NPG2.5モル
%、BBA0.15モル%からなるものであった。即
ち、ポリエステル樹脂は、ジメチルテレフタレ−トから
誘導される構造単位が49.85モル%、EGから誘導
される構造単位が47.5モル%、NPGから誘導され
る構造単位が2.5モル%(ジオールから誘導される構
造単位中、5モル%)、BBAから誘導される構造単位
が0.15モル%(ジオールから誘導される構造単位1
00モルに対して、0.3モルの割合)からなるポリエ
ステル樹脂であった。
【0032】実施例2 DMTの代わりに2、6−ナフタレンジカルボン酸ジメ
チルエステル(同MNDA)を100モル、BBAの代
わりにベンジルアルコール(同BZAL)0.3モルと
し、290℃で重縮合反応を実施してポリエステル樹脂
を製造し、該ポリエステル樹脂を290℃で射出成形を
した以外、実施例1と同様にして行った。
【0033】実施例3 DMTを100モルとし、BBAを添加しない以外、実
施例1と同様にして行った。
【0034】実施例4 EGを230モル、NPGを10モルとした以外、実施
例1と同様にして行った。
【0035】実施例5 DMTを100モルとし、EGを225モル、NPGを
15モルとし、BBAの代わりにBZALを0.3モル
添加した以外、実施例1と同様にして行った。
【0036】比較例1 DMTを100モル、EGを240モルとし、NPGお
よびBBAを添加しない以外は実施例1と同様にして行
った。
【0037】比較例2 BZALを0.3モル添加した以外、比較例1と同様に
して行った。
【0038】比較例3 DMTを100モルとし、EGを239.5モル、NP
Gを0.5モルとし、BBAの代わりにBZALを0.
5モル添加した以外、実施例1と同様にして行った。
【0039】比較例4 DMTを99モル、EGを205モル、NPGを35モ
ル、BBAを1モルとした以外は実施例1と同様にして
行ったが、重縮合反応が途中で停滞したため、重合を断
念した。
【0040】比較例5 DMTを94.7モル、ジメチルイソフタレート(同D
MI)を5モル、EGを240モルとし、NPGを添加
しない以外、実施例1と同様にして行った。
【0041】実施例1〜5、比較例1〜5の測定結果
を、樹脂組成と共に、表1に示す。尚、表1に示す樹脂
組成とは、ポリエステル樹脂の分解生成物の組成を意味
する。
【0042】
【表1】
【0043】表1に示す通り、実施例1〜5の成形容器
は、そのゲート近辺に白化が認められなかった。また、
実施例1〜5は、比較例1〜5に比較して、エージング
による破壊エネルギーの低下が少なかった。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のポリエス
テル樹脂は、重合によって容易に製造される上に、透明
性、耐衝撃性に優れる。従って、発明のポリエステル樹
脂は、フィルム等の押出成形品、射出成形品、真空成形
品、ブロー成形品等といった成形体或いは繊維等を製造
するために有用である。本発明の容器形状の成形品は、
飲食物、医薬品等の内容物を収容し、内容物を透視でき
る透明性容器として特に好適である。
フロントページの続き (72)発明者 徳水 眞 愛知県豊橋市牛川通4−1−2 三菱レイ ヨン株式会社豊橋事業所内 Fターム(参考) 3E033 BA17 BB04 BB05 CA03 CA18 FA02 FA03 FA04 4J029 AA01 AA03 AB01 AC01 AD01 AD10 AE01 AE18 BA01 BA07 BA10 CB03A FA06 FA11 FB07 FB09 HA01 HA05 HB01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形
    成性化合物と、ジオールとを少なくとも重合してなるポ
    リエステル樹脂であって、ネオペンチルグリコールから
    誘導される構造単位がジオールから誘導される構造単位
    の総量中に1〜30モル%含まれ、示差走査熱分析にお
    ける降温結晶化において発熱変化を有しないか或いは発
    熱ピーク温度が185℃以下で、固有粘度が0.45〜
    1.40dl/gであるポリエステル樹脂。
  2. 【請求項2】 下記の式1〜式3に示す化合物のいずれ
    かから誘導される構造単位がジオールから誘導される構
    造単位の総量100モルに対して0.02〜2モルの割
    合で含まれてなる請求項第1項記載のポリエステル樹
    脂。 R1−COOH ・・(1) R2−O−R3−OH ・・(2) R4−CH2−OH ・・(3) ただし、式中R1、R2、R4は下記の化学式4〜7に示
    す基であり、R3は炭素数2〜6の脂肪族炭化水素を表
    す。 【化1】 【化2】 【化3】 【化4】 ただし、上記の化学式4〜7中のXは水素又は炭素数2
    〜6のアルキル基、アルケニル基、アリール基を表す。
  3. 【請求項3】 デュポン衝撃試験による50%破壊エネ
    ルギーが、50℃、24時間のエージング後において5
    J以上である、請求項1又は2記載のポリエステル樹
    脂。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載のポ
    リエステル樹脂からなる容器形状の成形品。
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