JP2004197088A - ポリエステル、それからなるポリエステル成形物およびそれらの製造方法 - Google Patents
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- BGRVGDYIVRRMCV-UHFFFAOYSA-N COc(cc1)cc(P2(c(cccc3)c3-c3ccccc3OC2)=O)c1O Chemical compound COc(cc1)cc(P2(c(cccc3)c3-c3ccccc3OC2)=O)c1O BGRVGDYIVRRMCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Abstract
【解決手段】 本発明に係るポリエステル成形物の製造方法は、アルミニウム化合物およびリン化合物と必要に応じてアンチモン化合物および/またはゲルマニウム化合物を含有するポリエステル(1)に、高濃度のリン化合物を含有するポリエステル(2)あるいは単にリン化合物を混合することにより得られるポリエステルを用いることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
Al化合物としては、具体的には、ギ酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、塩基性酢酸アルミニウム、プロピオン酸アルミニウム、蓚酸アルミニウム、アクリル酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウム、安息香酸アルミニウム、トリクロロ酢酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、クエン酸アルミニウム、サリチル酸アルミニウムなどのカルボン酸塩、塩化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化塩化アルミニウム、炭酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、ホスホン酸アルミニウムなどの無機酸塩。
P-OH結合を少なくとも一つ有するリン化合物とは、分子内にP-OHを少なくとも一つ有するリン化合物であれば特に限定はされない。これらのリン化合物の中でも、P-OH結合を少なくとも一つ有するホスホン酸系化合物を用いるとポリエステルの物性改善効果や触媒活性の向上効果が大きく好ましい。
この際のリン化合物の添加方法は、重縮合の任意の段階で実施できる。すなわち、液相重縮合までの任意の段階、および液相あるいは固相重縮合後の段階でブレンドしポリエステル(2)を得ることも可能である。
2.5 ≦ P/Al(モル比) ≦ 20 (1)
20 ≦ P(ppm) ≦ 200 (2)
触媒の失活を十分にするためには、P/Alモル比が2未満では、触媒が十分失活しておらず、成形時の環状オリゴマー類を十分抑制することができない。
一方、20を超えるとポリエステル樹脂のIVが低下し好ましくない態様である。
これらの添加剤は、ポリエステルの重合時もしくは重合後、あるいはポリエステルの成形時の任意の段階で添加することが可能であり、どの段階が好適かは化合物の特性やポリエステル成形体の要求性能に応じてそれぞれ異なる。
本発明のポリエステル(1)および(2)の重縮合触媒の添加方法は、粉末状ないしはニート状での添加であってもよいし、エチレングリコールなどの溶媒のスラリー状もしくは溶液状での添加であってもよく、特に限定されない。また、アルミニウム金属もしくはその化合物と他の成分、例えば本発明のリン化合物とを予め混合した混合物として添加してもよいし、これらを別々に添加してもよい。またアルミニウム金属もしくはその化合物と他の成分、例えばリン化合物とを同じ添加時期に重合系に添加してもよく、それぞれの成分を別々の添加時期に添加してもよい。また、触媒の全量を一度に添加しても、複数回に分けて添加してもよい。
リンの分析は、PETレジンチップを湿式分解後、モリブデンブルー比色法により行った。その他の金属は、灰化/酸溶解後、高周波プラズマ発光分析および原子吸光分析により行った。
固有粘度(IV:dl/g)
溶融重縮合および固相重縮合で得られたそれぞれのポリエステルペレット(長さ約3mm、直径約2mm、シリンダー状)を、フェノール/1,1,2,2-テトラクロロエタンの6/4(重量比)混合溶媒に80〜100℃で数時間かけ溶解し、ウベローデ粘度計を用いて、温度30℃で測定した。濃度は、4g/lを中心にして何点か測定し、常法に従ってIVを決定した。
環状三量体含量(CT含有量)
試料300mgをヘキサフルオロイソプロパノール/クロロホルム混合液(容量比=2/3)3mlに溶解し、さらにクロロホルム30mlを加えて希釈する。これにメタノール15mlを加えてポリマーを沈殿させた後、濾過する。濾液を蒸発乾固し、ジメチルホルムアミド10mlで定容とし、高速液体クロマトグラフィー法により環状三量体を定量した。
ペレットの密度
硝酸カルシュウム/水混合溶液の密度勾配管を用い、30℃で測定した。
中空成形体の成形
ポリエステル(1)および(2)をブレンドして得たポリエステルペレットを脱湿窒素を用いた乾燥機で140℃で5時間乾燥し、名機製作所製M−150C(DM)射出成型機により樹脂温度290℃、金型温度20℃でプリフォームを成形した。このプリフォームの口栓部を自家製の口栓部結晶化装置で加熱結晶化させた。このプリフォームをコーポプラスト社製LB−01E延伸ブロー成型機を用いて、延伸適温(約100℃)まで加熱し、約140℃の金型内で延伸ブローし、引き続き前記ブロー金型内で約7秒間熱固定し、1500ccの中空成形体(胴部は円形)を得た。同様にして連続的に延伸ブロー成形を繰り返し、中空成形体を製造した。
(1)攪拌機付き熱媒循環式2リッターステンレス製オートクレーブに高純度テレフタル酸とその2倍モル量のエチレングリコールを仕込み、トリエチルアミンを酸成分に対して0.3モル%加え、0.25MPaの加圧下245℃にて水を系外に留去しながらエステル化反応を120分行いエステル化率が95%のビス(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートおよびオリゴマーの混合物(以下BHET混合物という)を得た。このBHET混合物に重縮合触媒として塩基性酢酸アルミニウム(Aldrich製)水溶液にエチレングリコールを加え環留し、結果として15g/l塩基性酢酸アルミニウムのエチレングリコール溶液をポリエステル中の酸成分に対してアルミニウム原子として0.014モル%とリン化合物としてIrganox 1425(チバ・スペシャルティーケミカルズ製)の10g/lエチレングリコール溶液を酸成分に対してIrganox 1425として0.02モル%を加え、次いで、窒素雰囲気下、常圧にて245℃で10分間攪拌した。その後、60分間かけて275℃まで昇温しつつ反応系の圧力を徐々に下げて13.3Pa(0.1Torr)として、さらに275℃、13.3PaでIVが約0.6dl/gになるまで重縮合反応を実施した。放圧に続き、微加圧下のレジンを冷水にストランド状に吐出して急冷し、その後20秒間冷水中で保持した後、カティングして長さ約3mm、直径約2mmのシリンダー形状のペレットを得た。上記溶融重縮合で得られたポリエステルペレットを160℃で加熱処理してポリエステルペレットの表面を結晶化させた後、静置固相重縮合塔で窒素気流下、約165℃で乾燥後、205℃で固相重合しIVが0.725dl/g、CT含有量4040ppm、密度1.39g/cm3の固相重縮合ポリエステルペレット(1A)を得た。
(1)攪拌機付き熱媒循環式2リッターステンレス製オートクレーブに高純度テレフタル酸とその2倍モル量のエチレングリコールを仕込み、トリエチルアミンを酸成分に対して0.3モル%加え、0.25MPaの加圧下245℃にて水を系外に留去しながらエステル化反応を120分行いエステル化率が95%のビス(2-ヒドロキシエチル)テレフタレートおよびオリゴマーの混合物(以下BHET混合物という)を得た。このBHET混合物に重縮合触媒として三酸化アンチモン/エチレングリコールスラリーおよびトリメチルリン酸エステル/エチレングリコール溶液を得られたポリエステルに対し、それぞれSb原子換算で200ppmおよびP原子換算で3000ppmになるように添加した。次いで、窒素雰囲気下、常圧にて245℃で10分間攪拌した。その後、60分間かけて275℃まで昇温しつつ反応系の圧力を徐々に下げて13.3Pa(0.1Torr)として、さらに275℃、13.3PaでIVが約0.60dl/gになるまで重縮合反応を実施した。放圧に続き、微加圧下のレジンを冷水にストランド状に吐出して急冷し、その後20秒間冷水中で保持した後、カティングして長さ約3mm、直径約2mmのシリンダー形状のペレットを得た。
上記溶融重縮合で得られたポリエステルペレットを160℃で加熱処理してポリエステルペレットの表面を結晶化させた後、静置固相重縮合塔で窒素気流下、約165℃で乾燥後、205℃で固相重合しIVが0.80dl/g、CT含有量3360ppm、密度1.40g/cm3の固相重縮合ポリエステル(2A)ペレットを得た。
上記溶融重縮合で得られたポリエステルペレットを160℃で加熱処理してポリエステルペレットの表面を結晶化させた後、静置固相重縮合塔で窒素気流下、約165℃で乾燥後、205℃で固相重合しIVが0.78dl/g、CT含有量3120ppm、密度1.40g/cm3の固相重縮合ポリエステル(2B)ペレットを得た。
上記溶融重縮合で得られたポリエステルペレットを160℃で加熱処理してポリエステルペレットの表面を結晶化させた後、静置固相重縮合塔で窒素気流下、約165℃で乾燥後、205℃で固相重合しIVが0.81dl/g、CT含有量3220ppm、密度1.40g/cm3の固相重縮合ポリエステル(2C)ペレットを得た。
上記溶融重縮合で得られたポリエステルペレットを160℃で加熱処理してポリエステルペレットの表面を結晶化させた後、静置固相重縮合塔で窒素気流下、約165℃で乾燥後、205℃で固相重合しIVが0.79dl/g、CT含有量3170ppm、密度1.40g/cm3の固相重縮合ポリエステル(2D)ペレットを得た。
上記成形用ポリエステル(1A)ペレットおよび触媒失活用ポリエステル(2A)ペレットを(1A)/(2A)=95/5(重量比)の比率でブレンダーにて混合した。その後、上述の方法で中空成形体であるボトルを成形した。得られたボトルの成形時の熱履歴によるCT含有量の増分は、比較例のものに比べていずれの場合も少なかった。得られた結果を表1に示す。またアセトアルデヒド含有量の増分も少なくなっていた。
上記成形用ポリエステル(1A)ペレットおよび触媒失活用ポリエステル(2B)ペレットを(1A)/(2B)=95/5(重量比)の比率でブレンダーにて混合した。その後、上述の方法で中空成形体であるボトルを成形した。得られたボトルの成形時の熱履歴によるCT含有量の増分は、比較例のものに比べていずれの場合も少なかった。得られた結果を表1に示す。
上記成形用ポリエステル(1A)ペレットおよび触媒失活用ポリエステル(2B)ペレットを(1A)/(2C)=95/5(重量比)の比率でブレンダーにて混合した。その後、上述の方法で中空成形体であるボトルを成形した。得られたボトルの成形時の熱履歴によるCT含有量の増分は、比較例のものに比べていずれの場合も少なかった。得られた結果を表1に示す。
上記成形用ポリエステル(1A)ペレットおよび触媒失活用ポリエステル(2B)ペレットを(1A)/(2D)=95/5(重量比)の比率でブレンダーにて混合した。その後、上述の方法で中空成形体であるボトルを成形した。得られたボトルの成形時の熱履歴によるCT含有量の増分は、比較例のものに比べていずれの場合も少なかった。得られた結果を表1に示す。
上記成形用ポリエステル(1B)ペレットおよび触媒失活用ポリエステル(2A)ペレットを(1B)/(2A)=97.5/2.5(重量比)の比率でブレンダーにて混合した。その後、上述の方法で中空成形体であるボトルを成形した。得られたボトルの成形時の熱履歴によるCT含有量の増分は、比較例のものに比べていずれの場合も少なかった。得られた結果を表1に示す。
上記成形用ポリエステル(1B)ペレットおよび触媒失活用ポリエステル(2B)ペレットを(1B)/(2B)=99/1(重量比)の比率でブレンダーにて混合した。その後、上述の方法で中空成形体であるボトルを成形した。得られたボトルの成形時の熱履歴によるCT含有量の増分は、比較例のものに比べていずれの場合も少なかった。得られた結果を表1に示す。
上述の(成形用ポリエステル(1)ペレットの調製)(1)項において、IVが約0.6dl/gになるまで重縮合反応を実施するまでは同様に行った。さらに、触媒失活用リン化合物としてトリメチルホスフェートを必要量添加し溶融状態で混練した。次いで、放圧に続き、微加圧下のレジンを冷水にストランド状に吐出して急冷し、その後20秒間冷水中で保持した後、カティングして長さ約3mm、直径約2mmのシリンダー形状のペレットを得た。上記溶融重縮合で得られたポリエステルペレットを160℃で加熱処理してポリエステルペレットの表面を結晶化させた後、静置固相重縮合塔で窒素気流下、約165℃で乾燥後、205℃で固相重合しIVが0.711dl/g、CT含有量3880ppm、密度1.38g/cm3の固相重縮合ポリエステルペレットを得た。このペレットを用い、上述の方法で中空成形体であるボトルを成形した。得られたボトルの成形時の熱履歴によるCT含有量の増分は、比較例のものに比べていずれの場合も少なかった。得られた結果を表1に示す。
ペレットをブレンダーにて混合することを成形機内で混合することに変更した以外は、すべて実施例1と同様の操作で中空成形体であるボトルを成形した。得られたボトルの成形時の熱履歴によるCT含有量の増分は、比較例のものに比べていずれの場合も少なかった。得られた結果を表1に示す。またアセトアルデヒド含有量の増分も少なくなっていた。
上述の(成形用ポリエステル(1)ペレットの調製)(1)項の方法で溶融重合したペレットと(触媒失活用ポリエステル(2)ペレットの調製)(1)項の方法で溶融重合したペレットを95/5(重量比)の比率で混合した後、(成形用ポリエステル(1)ペレットの調製)(1)項の方法で固相重合まで行ない、その後上述の方法で中空成形体であるボトルを成形した。得られたボトルの成形時の熱履歴によるCT含有量の増分は、比較例のものに比べていずれの場合も少なかった。得られた結果を表1に示す。またアセトアルデヒド含有量の増分も少なくなっていた。
上記成型用ポリエステルペレット(1A)のみを用いる以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られたボトルのCT含有量の増分は、実施例のものに比べていずれの場合も、好ましくない結果であった。得られた結果を表1に示す。
上記成型用ポリエステルペレット(1B)のみを用いる以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られたボトルのCT含有量の増分は、実施例のものに比べていずれの場合も、好ましくない結果であった。得られた結果を表1に示す。
Claims (16)
- アルミニウム化合物およびリン化合物と必要に応じてアンチモン化合物および/またはゲルマニウム化合物を含有するポリエステル(1)に、高濃度のリン化合物を含有するポリエステル(2)あるいは単にリン化合物を混合することを特徴とするポリエステルの製造方法。
- ポリエステル(1)と高濃度のリン化合物を含有するポリエステル(2)あるいは単にリン化合物を混合した後のポリエステル中のAl原子およびP原子の残存するモル比(P/Al)およびP原子の残存量が、式(1)および式(2)で表わされることを特徴とする請求項1のポリエステルの製造方法。
2.5 ≦ P/Al(モル比) ≦ 20 (1)
20 ≦ P(ppm) ≦ 200 (2) - 上記ポリエステル(1)のアルミニウム化合物が酢酸アルミニウム、塩基性酢酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムおよびアルミニウムアセチルアセトネートから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
- 上記リン化合物がリン酸、リン酸系化合物、ホスホン酸系化合物、ホスフィン酸系化合物、ホスフィンオキサイド系化合物、亜ホスホン酸系化合物、亜ホスフィン酸系化合物、ホスフィン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
- 上記ポリエステル(2)の製造において、リン化合物の添加時期が直接エステル化反応あるいはエステル交換反応の前および/または後であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
- 上記ポリエステル(2)の製造において、リン化合物の添加時期が液相あるいは固相重縮合前および/または後であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
- ポリエステルが芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体およびジオールまたはそのエステル形成性誘導体とのエステル化反応またはエステル交換反応により得られる生成物を重縮合して得られたものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
- 上記ジカルボン酸がイソフタル酸および/またはナフタレンジカルボン酸を0〜15モル%含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
- ポリエステル(1)が、アンチモン化合物および/またはゲルマニウム化合物を含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
- 前記アンチモン化合物のポリエステル中の残存量がSb原子として150ppm以下の量であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
- 前記ゲルマニウム化合物のポリエステル中の残存量がGe原子として30ppm以下の量であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の方法で製造されたポリエステル。
- 請求項12に記載のポリエステルを射出成形あるいは押し出し成形することを特徴とするポリエステルの成形物の製造方法。
- 請求項12に記載のポリエステルからなる中空成形体。
- 請求項12に記載のポリエステルからなるシート。
- 請求項12に記載のポリエステルからなるフィルム。
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