JP2002086553A - ポリエステル系シートからなる耐熱成形体およびその製造方法 - Google Patents
ポリエステル系シートからなる耐熱成形体およびその製造方法Info
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Abstract
り、耐熱性、耐衝撃性に優れたものを提供する。 【解決手段】 主としてポリエチレンテレフタレートお
よびガラス転移温度の低い他種樹脂からなるポリエステ
ル系シートを熱成形した後に熱処理を行って得られる成
形体であり、耐衝撃性に優れかつ180℃の雰囲気下に
10分放置した際の寸法変化率が30%以下であること
を特徴とする成形体。
Description
トからなる成形体、詳しくは優れた耐熱性、寸法安定
性、耐衝撃性を有する成形体に関する。
脂(以下PETと記す)からなるポリエステル系シート
を成形して得られる成形体は、近年種々の用途に用いら
れている。これらの成形体は真空、圧空、圧縮等の成形
法によって容易に成形することができ、また機械的強
度、外観等に優れることが特徴である。しかし、PET
のガラス転移温度は70℃近傍であるため、上記成形体
は高温での寸法安定性が悪いこと、たとえば電子レンジ
加熱等によって変形してしまうという欠点を有してい
る。
とえばガラス転移温度の高いポリエステル系樹脂である
ポリエチレンナフタレート(以下PENと記す)からな
るシートまたはPENをPETにブレンドしたシートを
成形体に用いる方法等が提案されている。しかし、PE
Nのみからなるシートは力学特性、特に耐衝撃性に劣
り、またブレンド樹脂からなるシートは高温での寸法安
定性の改善が十分ではなく、耐熱性に優れているとはい
いがたいのが事実である。
を向上させる方法が知られている。たとえば特開平11
−35700号公報、特開平11−291337号公報
等には、成形体を成形後に熱処理、結晶化させる方法が
記述されている。しかしこれらの公報に記載されている
成形体は結晶化が進行するとともにもろくなり、耐衝撃
性に劣るようになるのも事実である。
等の結晶核剤を含有するポリエステル系シートを成形体
成形時に結晶化させて得られる結晶化樹脂成形体も実用
化されている。この成形体は、その結晶性のため180
℃以上の耐熱性を有することが特徴であるが、前項と同
様結晶化が進行するとともに成形体がもろくなることが
やはり問題として挙げられる。また、成形後金型内で結
晶化させるため、専用の金型の金型と成型機が必要であ
り、さらには成形時間が長く生産性に劣るものであっ
た。
エステル系シートからなる成形体は、その耐熱性、寸法
安定性、耐衝撃性を兼ねそろえることができていない。
本発明は以上の背景に基づき、耐熱性、寸法安定性、耐
衝撃性を兼ねそろえた成形体を提供することを課題とす
るものである。
示すものである。 1.主としてポリエステルからなるシートを熱成形し脱
型後に熱処理を行って得られた成形体であり、180℃
の雰囲気下に10分放置した際の寸法変化率が30%以
下であることを特徴とする成形体。 2.熱処理前後の成形体寸法の差が10%以内であるこ
とを特徴とする上記1記載の成形体。 3.固有粘度0.70dL/g以上を有するポリエステ
ル系樹脂90〜99.5重量%および他種樹脂0.5〜
10重量%からなる層を少なくとも1層有するシートを
熱成形して得られることを特徴とする、上記1、2のい
ずれかに記載の成形体。 4.ポリエステル系樹脂中の他種樹脂が、損失正接が最
大値を示す温度が−20℃以下の樹脂であることを特徴
とする上記1から3のいずれかに記載の成形体。 5.上記記載のポリエステルが主としてポリエチレンテ
レフタレートであることを特徴とする上記1から4のい
ずれかに記載の成形体。 6. 主としてポリエステルからなるシートを熱成形後
脱型して結晶化率20%以下の成形体を得た後、さらに
熱処理を行って成形体の結晶化率を20%以上にするこ
とを特徴とする成形体の製造方法。
発明における成形体は、主としてポリエステルからなる
シートを熱成形して得られる成形体であり、かつ180
℃の雰囲気下に15分放置した際の寸法変化率が30%
以下であることを特徴とする成形体である。寸法変化率
が30%以上である場合、熱変形による形状悪化が著し
く実用上好ましくない。寸法変化率は好ましくは20%
以下、より好ましくは10%以下である。なお、寸法変
化率とは成形体の任意の位置から1ないし3cm角の試
料を切りだし、180℃の雰囲気下に15分放置した際
の最大収縮位置から算出するものであり、寸法変化のな
い場合0%となる。
形体寸法の差が10%以内であることを特徴とする。差
が10%より大きい場合、成形金型によって賦型される
形状と実際の成形体の形状が大きく異なり、またひずみ
が生じることで形状の美しさに欠けるため好ましくな
い。
形、圧空成形、真空圧空成形、雄型アシスト付き真空成
形、プレス成形等が挙げられる。この際、用いられる金
型、木型等に温調を行う必要はない。ここで得られた成
形体は金型から外された後、次いで以下に示す熱処理工
程に供する。
成形体の結晶化度は概ね20%以下であるが、5%〜2
0%の間であることが好ましい。結晶化度が5%より小
さい場合、熱処理後に得られる容器の耐熱性が劣る場合
がしばしばあり、20%より大きい場合には容器形状が
劣ることがあり得る。
い成形体を雄型に固定した後に、熱風オーブン中での熱
処理、加熱したオイル中への浸漬、加熱した金属板ある
いは雌型の接触、赤外線ヒーターによる加熱等に相当す
る。あるいは加熱した雄型による熱処理でもよい。熱処
理温度および時間は、特に限定はしないが、たとえば成
形体の温度が140℃ないし270℃、好ましくは16
0℃ないし250℃、かつ成形体の結晶化度が20%な
いし50%、より好ましくは20%ないし40%になる
ように適宜設定される。成形体の結晶化度が20%に満
たない場合得られた成形体の寸法変化率は大きく、また
50%を超える場合得られた成形体がもろくなり耐衝撃
性に劣るため好ましくない。
熱処理前後の成形体寸法の差が10%以内となるように
行う。固定はたとえば雌金型、金属リング等によって行
うが、その方法は適宜選択できる。
いられるポリエステル系樹脂は、主としてPETであ
る。またその他のポリエステル系樹脂、たとえばポリプ
ロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート、
ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレー
ト、ポリブチレンナフタレート、液晶性ポリエステルも
使用可である。
るポリエステル系樹脂は、その固有粘度が0.70dL
/g以上、好ましくは0.80dL/g以上である。固
有粘度が0.70dL/g以下である場合、得られたシ
ートおよびその成形体は機械的強度に劣り、また成形体
成形時のシート予熱工程でシート垂れ下がりによる操業
不良発生が起こりやすいため、好ましくない。
の酸成分の一部として、主たる酸成分以外の芳香族ジカ
ルボン酸、脂環族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸を
用いても良い。芳香族ジカルボン酸としては、テレフタ
ル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、イソフタル
酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタ
ル酸、ヒドロキシ安息香酸、ジフェニルジカルボン酸、
ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホン
ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、3,
5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸、5−ナトリウム
スルホイソフタル酸などが挙げられる。脂環族ジカルボ
ン酸としてはシクロヘキサンジカルボン酸、テトラヒド
ロ無水フタル酸などが挙げられる。脂肪族ジカルボン酸
としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼラ
イン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸、水添
ダイマー酸などが挙げられる。これらは樹脂の融点およ
び結晶性を大きく低下させない範囲で用いられ、その量
は全酸成分の20モル%未満、好ましくは10モル%未
満である。
のグリコール成分の一部として他種のグリコールすなわ
ち炭素数が1〜25のアルキレングリコールを用いるこ
とができる。例えばジエチレングリコール、1,2−プ
ロピレングリコール、1,3−プロバンジオール、1,
3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5
−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,
9−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール、ジメチ
ロールヘプタン、ジメチロールペンタン、トリシクロデ
カンジメタノール、ビスフェノールXのエチレンオキサ
イド誘導体(XはA,S,F)などである。これらのグ
リコールは各種特性のバランスにより適切な組み合わせ
で用いられるが、ポリマー中の主となるエステル単位の
結晶性を妨げないことが前提であるため、その共重合量
は全グリコール成分の20モル%以下であることが望ま
しい。
量に限って三官能以上のポリカルボン酸やポリオール成
分を含むこともできる。例えば無水トリメリット酸、ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメチロールプロパ
ン、グリセリン、無水ピロメリット酸、ペンタエリスリ
トール、5−ヒドロキシイソフタル酸などを3モル%以
下使用できる。
量に限って二官能性のポリエーテル成分を含むこともで
きる。例えばPTMG、エチレンオキサイド変成PTM
Gなどを10重量%以下使用できる。また、p−フェニ
ルフェノール、ベンジルオキシ安息香酸、ナフタレンモ
ノカルボン酸、ポリエチレングリコールモノメチレンエ
ーテル等の化合物も10重量%以下使用できる。
有される他種樹脂とは、ポリエステル系シート成形およ
び成形体成形の際に著しい熱分解を示すものでない限り
特に限定しない。例えばポリオレフィン系、ポリエステ
ル系、ポリスチレン系、ポリアミド系、シリコーン系、
ポリアクリル系の樹脂およびエラストマーが好適に用い
られる。
μm以下であることが好ましい。分散径が10μmより
大きい場合、得られたシートからなる成形体は耐衝撃性
に劣るようになることがある。
有される樹脂は、損失正接が最大値を示す温度が−20
℃以下の樹脂であるものがより好ましい。たとえばポリ
オレフィン系樹脂、ポリエステル系エラストマー、非晶
ポリエステル系樹脂、スチレン系エラストマー、シリコ
ーン系エラストマー、アクリル系樹脂およびそれらの複
合体がその例として挙げられる。
えば高密度ポリエチレン、分岐低密度ポリエチレン、線
状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、(変
性)ポリプロピレン、(無水)マレイン酸変性ポリエチ
レン、水素添加エチレンブテン共重合体、酢酸ビニル−
エチレン共重合体、アクリル酸エチル−エチレン共重合
体、エチレン−プロピレン共重合体、メタクリル酸グリ
シジル−エチレン共重合体、メタクリル酸グリシジル−
アクリル酸エチル−エチレン共重合体、エチレン−アク
リル酸共重合体の金属塩、エチレン−メタクリル酸共重
合体の金属塩およびそれらの変成体などが挙げられる。
これらは単独で用いても良いし、二種以上を併用しても
良い。好ましくは線状低密度ポリエチレン、超低密度ポ
リエチレン、マレイン酸変性ポリエチレン、水素添加エ
チレンブテン共重合体、アクリル酸エチル−エチレン共
重合体、メタクリル酸グリシジル−アクリル酸エチル−
エチレン共重合体である。
は、ポリブチレンテレフタレート(以下PBTと記す)
とポリアルキレングリコール(例えばオキシテトラメチ
レングリコールからなるもの)、PBTと脂肪族系ポリ
エステル(例えばポリカプロラクトン、ポリブチレンア
ジペート)からなるもの、PETとポリアルキレングリ
コールからなるもの、PETと脂肪族系ポリエステルか
らなるものが例として挙げられるが、これらに限定する
わけではない。
酸成分、グリコール成分からなるものから選ばれる。特
に主たる酸成分が、テレフタル酸、イソフタル酸、フタ
ル酸、セバシン酸、アジピン酸、ダイマー酸のいずれか
およびそれらの混合物であり、主たるグリコール成分
が、エチレングリコール、トリメチレングリコール、ブ
タンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキ
サンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、
ジエチレングリコール、ダイマージオールのいずれかお
よびそれらの混合物であるものが好ましく用いられる。
スチレンエチレン共重合体、スチレンエチレンブテン共
重合体、スチレンエチレンブテン共重合体の水素添加
物、スチレンブタジエン共重合体、スチレンブタジエン
共重合体の水素添加物等、およびこれらの酸およびエポ
キシ変成体が例として挙げられる。
リメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリ
ブチルアクリレート等およびそれらの共重合体が挙げら
れる。さらに、これらの樹脂の複合体として、例えばシ
リコーン−アクリル系樹脂からなるコア・シェル型ゴ
ム、ポリオレフィン−アクリル系樹脂からなるコア・シ
ェル型ゴム等が挙げられる。
重量%、下限は好ましくは1重量%以上、さらに好まし
くは2重量%以上、特に好ましくは3重量%以上であ
り、上限は好ましくは8重量%以下、より好ましくは7
重量%以下である。0.5重量%より少ないと耐衝撃性
改善効果が充分ではなく、10重量%より多いと耐熱性
の低下、外観の低下等の悪影響が現れるため好ましくな
い。
強制振動型動的粘弾性測定装置、あるいは回転型動的粘
弾性測定装置によって測定される。
系シートには、公知の任意の結晶核剤、例えばタルク、
カオリン、シリカ等の無機核剤、およびPBTオリゴマ
ー、安息香酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、高
重合度PET粉砕物、ポリオレフィン等の有機核剤など
を添加することができる。結晶核剤の添加量は5重量%
以下であり、核剤の種類に応じて適宜設定される。
系シートは、二層以上からなるものであってもよい。本
明細書に記載される範囲の異なる組成からなる層、ある
いは、核剤を含むPET、イソフタル酸共重合PET、
1,4−シクロヘキサンジメタノールを共重合した非晶
ポリエステル樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂等
からなる層が、多層とする際の例として挙げられる。
系シートには、目的に応じて種々の重合体あるいは添加
剤を配合して組成物を得ることができる。重合体として
は、例えばポリアミド系重合体、ポリアクリル系重合
体、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂などが
挙げられる。添加剤としては、公知のヒンダードフェノ
ール系、硫黄系、燐系、アミン系の酸化防止剤、ヒンダ
ードアミン系、トリアゾール系、ベンゾフェノン系、ベ
ンゾエート系、ニッケル系、サリチル系等の光安定剤、
帯電防止剤、滑剤、過酸化物等の分子調整剤、エポキシ
系化合物、イソシアネート系化合物、カルボジイミド系
化合物等の反応基を有する化合物、金属不活性剤、有機
及び無機系の核剤、中和剤、制酸剤、防菌剤、蛍光増白
剤、充填剤、難燃剤、難燃助剤、有機及び無機系の顔
料、染料などを添加することができる。
に詳述するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。主な物性値の測定法は次の通りである。 (1) IV:フェノール/テトラクロロエタン=60
/40(重量比)の混合溶媒を用いて温度30℃にて測
定した。
張り強制振動型動的粘弾性測定装置(UBM社製Rhe
ogel−E4000)、または回転型動的粘弾性測定
装置(レオメトリクス社SR−200)を用い、十分な
低温から2℃/分で昇温しながら11Hzにおいて測定
したときの損失正接(tanδ)が最大を示す温度とし
た。以下Tgと示す。
ら1ないし3cm角の試料を切りだし、200℃の雰囲
気下に15分放置した際の最大収縮位置から算出した。
gの砂を入れ、0℃雰囲気下50cmの高さから鉄板上
に落とし、割れるか否かを評価した。
ET樹脂 PET−2:東洋紡績社製IV=0.75dL/gのP
ET樹脂 ポリエチレン:日本ポリケム(株)社製線状低密度ポリ
エチレン ノバテック LL(Tg<−20℃)ポリオレフィン樹脂:JSR
(株)社製ダイナロン6200P(Tg<−20℃) 変性ポリオレフィン樹脂−1:住化アトケム社製ボンダ
イン TX8030(Tg<−20℃) 変性ポリオレフィン樹脂−2:住友化学工業(株)社製
ボンドファースト7M(Tg<−20℃) スチレン系エラストマー:JSR(株)社製ダイナロン
1320P(Tg<−20℃) ポリエステル系エラストマー:東洋紡社製ペルプレン
(Tg<−20℃) コア・シェル型ゴム:三菱レイヨン(株)社製 メタブ
レンS2001(Tg<−20℃) ポリスチレン:数平均分子量45万のポリスチレン(T
g=100℃) ポリエステル樹脂:IV=1.0のポリブチレンテレフ
タレート(Tg=25℃)
5mm厚みのシートを得た。なお、シート成形時のバレ
ル温度は全て290℃とした。次にこのシートを用い
て、三和興業社製真空圧空成形機TVP−33型にて直
径7cm、深さ10cmの50℃に温調した金型を用
い、円柱型成形体を得た。次いで同形状の雄木型に成形
体を固定し、220℃の熱風オーブンで3分間の熱処理
を行った(比較例3のみ熱処理を行わなかった)。得ら
れた成形体について、前述の評価法に基づき寸法変化
率、耐衝撃性を評価した。また、目視にて成形体が変形
するか否かを観測した。以上を表1にまとめて示す。な
お、熱処理前後の成形体の寸法変化率は円柱形成形体の
口部直径を測定して求めたが、いずれも2%以下であっ
た。
た、タルクは、樹脂の総量に対する重量部として示し
た。耐衝撃性は成形体の割れたものを×、割れなかった
ものを○とした。
の際に変形、収縮せず、かつ優れた耐衝撃性を示してい
ることがわかる。また、実施例8,9では加熱の際に変
形、収縮はしなかったが、耐衝撃性には若干劣ってい
た。一方、比較例1では、収縮変形で問題があることが
明らかである。
トより得られた本発明の成形体は、優れた耐熱性、耐衝
撃性を有しており、産業界に寄与すること大である。さ
らには、特別な金型を用意することもなく高耐熱性の容
器を得ることが出来る上、金型内で熱処理しないことか
ら成形速度を上げることが出来、生産性の向上が図られ
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 主としてポリエステルからなるシートを
熱成形し脱型後に熱処理を行って得られた成形体であ
り、180℃の雰囲気下に10分放置した際の寸法変化
率が30%以下であることを特徴とする成形体。 - 【請求項2】 熱処理前後の成形体寸法の差が10%以
内であることを特徴とする請求項1記載の成形体。 - 【請求項3】 固有粘度0.70dL/g以上を有する
ポリエステル系樹脂90〜99.5重量%および他種の
樹脂0.5〜10重量%からなる層を少なくとも1層有
するシートを熱成形して得られることを特徴とする、請
求項1または2に記載の成形体。 - 【請求項4】 ポリエステル系樹脂中の他種樹脂が、損
失正接が最大値を示す温度が−20℃以下の樹脂である
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の成
形体。 - 【請求項5】 前項記載のポリエステルが主としてポリ
エチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項
1から4のいずれかに記載の成形体。 - 【請求項6】 主としてポリエステルからなるシートを
熱成形後脱型して結晶化率20%以下の成形体を得た
後、さらに熱処理を行って成形体の結晶化率を20%以
上にすることを特徴とする成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000281960A JP4945837B2 (ja) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | ポリエステル系シートからなる耐熱成形体の製造方法 |
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