JP2004359914A

JP2004359914A - リサイクルポリエステルを含有する樹脂組成物及びその成形品

Info

Publication number: JP2004359914A
Application number: JP2003163210A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Takeda; 良二武田; Satoshi Nago; 聡名合
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】リサイクルＰＥＴを用いた場合の黄変による透明度の低下を改善し、さらに成形性が良好で、且つ耐熱性、強伸度特性に優れた高弾性の成形体を与える樹脂組成物及びその成形品を提供する。
【解決手段】ポリエステル樹脂成形物からリサイクルされたポリエステル樹脂Ａと、ポリエステル以外の樹脂Ｂとを含み、さらに前記ポリエステル樹脂Ａと前記熱可塑性樹脂Ｂとの合計量に対し０．０１〜０．３重量％の顔料を含む樹脂組成物及びその成形品。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、従来のリサイクルポリエステル樹脂組成物の黄変を抑制させた樹脂組成物及びその成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液状飲食品用ＰＥＴボトル等に一度成型使用されたポリエステル樹脂を回収し、その粉砕品を有効に使用することは、資源のリサイクルに貢献するという地球環境に優しい企業活動の一環として重要である。リサイクルポリエステル樹脂が再溶融・成形された成形品として、多くのポリエステル樹脂成形品が注目されており、これらリサイクルポリエステル樹脂成形品は産業資材用途、家庭用資材用途等に使用されている。
【０００３】
リサイクルポリエステル樹脂成形品を成形又は溶融紡糸によって得る際、リサイクルポリエステル樹脂中に含まれるポリエステル以外の混合樹脂が黄色く変化する場合が多い。また、樹脂の耐熱性を低下させる場合もある。そのため、リサイクルポリエステル樹脂成形品は本来のバージンポリエステル樹脂成形品と比較すると黄変の発生や耐熱性等の物性値の低下が大きいことが知られている。
【０００４】
しかし、リサイクルポリエステル樹脂成形品を産業資材用途、家庭用資材用途等において用いる場合、その使途によっては黄変抑制、透明性及び耐熱性を必要とする場合がある。従って、リサイクルポリエステル樹脂の着色の低減、透明性の向上、及び耐熱性のための努力がなされている。
【０００５】
一方、近年ポリマーブレンドの研究が飛躍的に進歩し、高衝撃性や高耐熱性を有する多成分系樹脂組成物が開発されている。ポリエステル、とりわけポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表されるポリエステル及びその共重合体は、成形材料として脆性破壊することが良く知られており、大型部品等への用途展開が極めて困難であった。そこで、ＰＥＴの劣化による黄変を抑制する目的や耐熱性を向上させる目的から、非晶性で、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高い樹脂との組み合わせが検討されている。
【０００６】
例えば、耐熱性を改良するために、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂等とのブレンドが行われている。しかし、ＰＥＴとポリカーボネート、あるいはＰＥＴとポリアリレートとが組み合わされた組成物は、高温、特に成形加工温度においてエステル交換反応の進行を防ぐことができず、その結果、樹脂の劣化を伴い黄変するという欠点を有している。
【０００７】
また、非晶性、高ガラス転移点を有する樹脂を組み合わせることは極めて非相溶であることが多く、このこともポリエステル樹脂の黄変性が激しいことの一因となっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−２２８７６１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記従来技術における、リサイクルＰＥＴを用いた場合の黄変による透明度の低下を改善し、さらに成形性が良好で、且つ耐熱性、強伸度特性に優れた高弾性の成形体を与える樹脂組成物及びその成形品を提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、リサイクルポリエステル樹脂にポリエステル以外の熱可塑性樹脂をブレンドし、さらに顔料を加えた樹脂組成物によって上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち本発明は、リサイクルされたポリエステル樹脂Ａと、ポリエステル以外の熱可塑性樹脂Ｂとを含み、さらに前記ポリエステル樹脂Ａと前記熱可塑性樹脂Ｂとの合計量に対し０．０１〜０．３重量％の顔料を含む樹脂組成物である。
【００１２】
本発明は、前記熱可塑性樹脂Ｂが前記ポリエステル樹脂Ａよりも高いガラス転移点を有する、前記の樹脂組成物である。
【００１３】
本発明は、前記ポリエステル樹脂Ａが、エチレンテレフタレート単位を９５重量％以上含有するポリエチレンテレフタレート樹脂である、前記の樹脂組成物である。
本発明は、前記ポリエチレンテレフタレート樹脂が液状飲食品用のペットボトルからリサイクルされたものである、前記の樹脂組成物である。
【００１４】
本発明は、前記熱可塑性樹脂Ｂが下記式（１）：
【化３】

（式中、Ｒ_１は、炭素数１〜２０の４価の脂肪族炭化水素基、炭素数３〜２０の４価の脂環族炭化水素基、炭素数１〜２０の脂肪族炭化水素基及び／又は炭素数３〜２０の脂環族炭化水素基を含有する４価の有機基、又は、炭素数６〜２０の４価の芳香族含有有機基を表し、Ｒ_２は炭素数６〜３０の２価の芳香族含有有機基、炭素原子数２〜２０の２価のアルキレン基、炭素原子数２〜２０の２価のシクロアルキレン基、又は炭素数２〜８のアルキレン基で連鎖停止されたポリオルガノシロキサン基を表す。）
で表される構造単位を含有するポリイミド樹脂である、前記の樹脂組成物である。
【００１５】
本発明は、前記熱可塑性樹脂Ｂが下記（２）：
【化４】

（式中、Ｒ_３は炭素数６〜３０の２価の芳香族含有有機基、炭素原子数２〜２０の２価のアルキレン基、炭素原子数２〜２０の２価のシクロアルキレン基、又は炭素原子数２〜８のアルキレン基で連鎖停止されたポリオルガノシロキサン基、Ｒ_４は炭素原子数６〜３０の２価の芳香族含有有機基を表す。）
で表される構造単位を含有するポリエーテルイミド樹脂である、前記の樹脂組成物である。
【００１６】
本発明は、前記ポリエステル樹脂Ａを、前記ポリエステル樹脂Ａと前記熱可塑性樹脂Ｂとの合計量に対し５０重量％以上、好ましくは８０重量％以上、さらに好ましくは９５重量％以上含む、前記の樹脂組成物である。
【００１７】
本発明は、前記顔料がベンゾオキサゾール系蛍光増白剤である、前記の樹脂組成物である。
【００１８】
本発明は、前記の樹脂組成物から得られる成形品である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明のリサイクルポリエステル樹脂を含有する樹脂組成物は、リサイクルポリエステル樹脂Ａと、熱可塑性樹脂Ｂと、顔料とを含む。以下、これらの各成分について説明する。
【００２０】
本発明においてリサイクルポリエステル樹脂とは、液体飲食品用ペットボトルや様々な用途で使われているポリエステルフィルム、ポリエステル繊維等の使用済みポリエステル成形品を回収し、これを洗浄、乾燥及び粉砕を行うことによって、再利用可能な形態、例えば、ポリエステルフレーク、又は、ポリエステルフレークを溶融して加工したポリエステルチップ等に加工されたポリエステル樹脂を意味する。
さらに本発明において、ポリエステル樹脂はその他の樹脂成分や添加剤等を含んでいても良い。
【００２１】
また本発明において相溶とは、分子レベルで均一に混合している状態のことであり、具体的には０．００１μｍのサイズ以上の相構造を形成していない状態のことを言う。また、非相溶とは相溶状態ではない場合、すなわち０．００１μｍ以上の相構造を形成している状態のことを言う。相溶状態か否かを判断するには、例えば、ＰｏｌｙｍｅｒＡｌｌｏｙｓａｎｄＢｌｅｎｄｓ，ＬｅｓｚｅｋＡＵｔｒａｃｋｉ，ＨａｎｓｅｒＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，ＭｕｎｉｃｈＶｉｅｎｎａＮｅｗＹｏｒｋ，Ｐ６４．に述べられている通り、電子顕微鏡、示差走査熱量計（ＤＳＣ）、その他種々の方法を用いることができる。
【００２２】
リサイクルポリエステル樹脂Ａは、ポリエステル樹脂成形品から回収、加工されたものであり、本発明におけるポリエステル樹脂は、ジカルボン酸又はその低級アルキルエステル成分とグリコール成分との重合体から構成される樹脂をいう。ポリエステル樹脂の例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリトリメチレンナフタレート（ＰＴＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジエチレンテレフタレート、ポリネオペンチルテレフタレート等が挙げられる。本発明においては、エチレンテレフタレート単位の含量が９５重量％以上のＰＥＴ樹脂を用いることが好ましい。特に、リサイクル資源として大きな比重を占める液状飲食品用のＰＥＴボトルを用いることは環境保全の観点から好ましいだけでなく、他のＰＥＴ樹脂製成形品である化粧品用、洗剤用ボトル等に含まれるポリエステル以外の樹脂や金属等の混入の可能性が低くなるという理由からも好ましい。
【００２３】
樹脂Ｂとしては、ポリエステル以外の熱可塑性樹脂を用いる。また熱可塑性樹脂Ｂは、前記したポリエステル樹脂Ａよりも高いガラス転移点を有するものを用いると良い。このような熱可塑性樹脂Ｂは、ポリエステル樹脂Ａと相溶させることによりリサイクルポリエステル成形品の耐熱性を向上させることができる。具体的には、ポリエステル樹脂Ａとして好ましく用いられるＰＥＴ樹脂と相溶し易く、かつガラス転移点が非常に高いポリイミド樹脂、特にポリエーテルイミド樹脂を用いることは、耐熱性向上の大きな効果が得られるため望ましい。
【００２４】
ポリイミド樹脂としては、式（１）に表される構造単位を含有する樹脂を用いることができる。式中、Ｒ_１は、炭素数１〜２０の４価の脂肪族炭化水素基、炭素数２〜２０の４価の脂環族炭化水素基、炭素数１〜２０の脂肪族炭化水素基及び／又は炭素数３〜２０の脂環族炭化水素基を含有する４価の有機基、又は、炭素数６〜３０の４価の芳香族含有有機基を表し、Ｒ_２は炭素数６〜３０の２価の芳香族含有有機基、炭素原子数２〜２０の２価のアルキレン基、炭素原子数２〜２０の２価のシクロアルキレン基、又は炭素数２〜８のアルキレン基で連鎖停止されたポリオルガノシロキサン基を表す。
【００２５】
【化５】

【００２６】
ポリエーテルイミド樹脂としては、式（２）に表される構造単位を含有する樹脂を用いることができる。式中、Ｒ_３は炭素数６〜３０の２価の芳香族含有有機基、炭素原子数２〜２０の２価のアルキレン基、炭素原子数２〜２０の２価のシクロアルキレン基、又は炭素原子数２〜８のアルキレン基で連鎖停止されたポリオルガノシロキサン基、Ｒ_４は炭素原子数６〜３０の２価の芳香族含有有機基を表す。
【００２７】
【化６】

【００２８】
さらに具体的には、式（２）におけるＲ_３は下記式（３）〜（６）、Ｒ_４は下記式（７）及び（８）が挙げられる。
【００２９】
【化７】

【００３０】
【化８】

【００３１】
【化９】

【００３２】
【化１０】

【００３３】
【化１１】

【００３４】
【化１２】

【００３５】
本発明において特に好ましく用いられるポリエーテルイミド樹脂は、式（９）で表される構造単位を有する樹脂ＵＬＴＥＭ（ゼネラルエレクトリック社）である。
【００３６】
【化１３】

【００３７】
本発明において、ポリエステル樹脂Ａの含量は、ポリエステル樹脂Ａと熱可塑性樹脂Ｂの合計量を基準として５０重量％以上であることが好ましい。リサイクルポリエステル樹脂をできるだけ多く含む製品がより地球環境に優しいことは、容易に推察することができる。また、一般的には、製品中にリサイクル樹脂を５０重量％未満しか使用していないものは、「リサイクル品使用」製品とは見なされない。本発明においては地球環境保全に貢献する観点から、リサイクルポリエステル樹脂Ａの含量は好ましくは８０重量％以上、さらに好ましくは９５重量％以上である。
【００３８】
本発明においては、上記ポリエステル樹脂Ａ及び熱可塑性樹脂Ｂに加えて、以下のようなポリエステル樹脂を用いることもできる。例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂の共重合成分として、イソフタル酸、５−スルホイソフタル酸金属塩、含リン化合物、ブチレングリコール、プロピレングリコールから選ばれた１種又は複数種を用いた樹脂等が挙げられる。これらポリエステル樹脂は、リサイクルポリエステル樹脂と混合した後、樹脂組成物となるものであればよく、特に前述したものに限定されない。
【００３９】
本発明においては、樹脂の黄変を抑制する作用を持つ顔料を用いる。例えば蛍光増白剤や青色顔料等を用いると良い。その中でもベンゾオキサゾール系の蛍光増白剤を用いることが好ましく、具体的には、ＥａｓｔｏｂｒｉｔｅＯＢ−１（イーストマンケミカル社製）、Ｈｏｓｔａｌｕｚ−ＫＳ、ＨｏｓｔａｌｕｚＫＳ−Ｎ（共にクラリアント社製）等が挙げられる。このような顔料を加えることにより、ポリエスエル樹脂Ａと熱可塑性樹脂Ｂとをブレンドする際の熱による劣化や、ポリエステル樹脂Ａ、熱可塑性樹脂Ｂ自体の着色を抑えることができる。
【００４０】
前記顔料は、ポリエステル樹脂Ａと熱可塑性樹脂Ｂの合計量に対して０．０１〜０．３重量％、好ましくは０．０５〜０．２重量％の割合で加えると良い。顔料が０．０１重量％未満では、十分な黄色抑制効果が得られなくなる傾向がある。また、顔料が０．３重量％を超えると、成形体中での欠陥となり、成形体の物性へ影響が出る傾向がある。
【００４１】
本発明の樹脂組成物には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記以外に酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、帯電防止剤、充填剤、架橋剤、核剤等の添加剤を配合することができる。
【００４２】
また本発明は、前記リサイクルポリエステル樹脂を含有する組成物を成形することによって得られる成形品である。成形法としては、射出成形法、押出成形法、圧縮成形法等、熱可塑性樹脂組成物の成形法として従来から知られている方法を用いることができる。成形品としては、例えば、適当な長さのカットファイバーにして原綿（ステープル）の形態にしたものや、これをさらに紡績糸にしたもの等が挙げられる。このような繊維は、産業資材用途として、ロープ、漁網、ホース、安全ネット、防風ネット、防砂ネット、防球ネット、土木用織物、土木用シート、ターポリン用布帛等に使用できるが、これに限定されることはない。また、衣料等用途として、カッターシャツ、ブラウス、ハンカチ、ワーキングユニホーム、児童用通学帽等の製品に使用できるが、これに限定されることはない。
【００４３】
【実施例】
本発明のポリエステル樹脂組成物を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４４】
［実施例１］
ポリマー構成として、ポリエチレンテレフタレート１００％のペットボトル回収品であるリサイクルＰＥＴ樹脂とポリイミド樹脂ＬＡＲＣ−ＴＰＩ（三井東圧社製）とを重量比で５０：５０用い、さらにリサイクルＰＥＴ樹脂とポリイミド樹脂との合計量に対して０．０１重量％のベンゾオキサゾール系蛍光増白剤ＥａｓｔｏｂｒｉｔｅＯＢ−１（イーストマンケミカル社製）を加え、３０ｍｍφの２軸混練機を用いてシリンダー温度３００℃で溶融混練を行いペレットとした。このペレットを１３０℃で１２時間の真空乾燥を行った後、射出成形して厚さ４ｍｍの成形品とした。金型温度は８０℃であった。
【００４５】
［実施例２］
ポリイミド樹脂の代わりにポリエーテルイミド樹脂ウルテム１０００（ゼネラルエレクトリック社製）を用いた以外は、実施例１と全く同じ方法を用いて射出成形品を得た。
【００４６】
［比較例１］
ポリエチレンテレフタレート１００％のペットボトル回収品のみを、３０ｍｍφ押出し機を使用しシリンダー温度３００℃で混練押出しペレットとし、このペレットを１３０℃で真空乾燥を１２時間行なった後、射出成形して厚さ４ｍｍの成形品とした。金型温度は８０℃であった。
【００４７】
［比較例２］
顔料を加えなかったこと以外は、実施例２と全く同様にして射出成形品を得た。
【００４８】
［比較例３］
ポリエチレンテレフタレートとナイロン樹脂とが９６：４（重量比）でブレンドされた樹脂のボトル回収品を用いた以外は、比較例１と全く同様にして射出成形品を得た。なお、このボトルに含まれるナイロン樹脂は、ガスバリア性向上のためにブレンドされていた。
【００４９】
［評価］
上述のようにして得られた実施例及び比較例の射出成形品を１６０℃において４時間熱処理をし、各サンプルを結晶化させた後に各物性を測定した。その結果を表１に示す。なお、実施例及び比較例の射出成形品の色差は、東京電色社製ＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｏｌｏｒＣｏｍｐｕｔｅｒＤｏｕｂｌｅＢｅａｍＳｙｓｔｅｍを使用して測定した。Ｃｏ−Ｌは明度、Ｃｏ−Ｂは色彩（黄色）を示す。また、引張試験測定の引張強度（ＭＰａ）はＡＳＴＭ‐Ｄ６３８、曲げ強度（ＭＰａ）、曲げ弾性率（ＭＰａ）はＡＳＴＭ‐Ｄ７９０、熱変形温度はＡＳＴＭ‐Ｄ６９８各試験方法によって測定した。材料の厚みは１／８インチ、シリンダー先端径は３．２ｍｍ、受台径は８ｍｍであった。
【００５０】
【表１】

【００５１】
表１が示すように、実施例においては、色調、強度、伸度、弾性率及び耐熱性に優れた成形品が得られた。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によると、リサイクルＰＥＴ樹脂を用いた場合の黄変による透明度の低下を改善し、さらに成形性が良好で、且つ耐熱性、強伸度特性に優れた高弾性の成形体を与える樹脂組成物及びその成形品を提供することができる。従って本発明の樹脂組成物は、熱応力を受ける材料、例えば大型射出成形部品に適しており、産業界に大きく貢献することができる。また地球環境に優しいものであり、環境に負荷を与えないという効果を有するものである。

Claims

リサイクルされたポリエステル樹脂Ａと、ポリエステル以外の熱可塑性樹脂Ｂとを含み、さらに前記ポリエステル樹脂Ａと前記熱可塑性樹脂Ｂとの合計量に対し０．０１〜０．３重量％の顔料を含む樹脂組成物。
前記熱可塑性樹脂Ｂが前記ポリエステル樹脂Ａよりも高いガラス転移点を有する、請求項１に記載の樹脂組成物。
前記ポリエステル樹脂Ａが、エチレンテレフタレート単位を９５重量％以上含有するポリエチレンテレフタレート樹脂である、請求項１又は２に記載の樹脂組成物。
前記ポリエチレンテレフタレート樹脂が液状飲食品用のペットボトルからリサイクルされたものである、請求項３に記載の樹脂組成物。
前記熱可塑性樹脂Ｂが下記式（１）：

（式中、Ｒ_１は、炭素数１〜２０の４価の脂肪族炭化水素基、炭素数３〜２０の４価の脂環族炭化水素基、炭素数１〜２０の脂肪族炭化水素基及び／又は炭素数３〜２０の脂環族炭化水素基を含有する４価の有機基、又は、炭素数６〜２０の４価の芳香族含有有機基を表し、Ｒ_２は炭素数６〜３０の２価の芳香族含有有機基、炭素原子数２〜２０の２価のアルキレン基、炭素原子数２〜２０の２価のシクロアルキレン基、又は炭素数２〜８のアルキレン基で連鎖停止されたポリオルガノシロキサン基を表す。）
で表される構造単位を含有するポリイミド樹脂である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
前記熱可塑性樹脂Ｂが下記（２）：

（式中、Ｒ_３は炭素数６〜３０の２価の芳香族含有有機基、炭素原子数２〜２０の２価のアルキレン基、炭素原子数２〜２０の２価のシクロアルキレン基、又は炭素原子数２〜８のアルキレン基で連鎖停止されたポリオルガノシロキサン基、Ｒ_４は炭素原子数６〜３０の２価の芳香族含有有機基を表す。）
で表される構造単位を含有するポリエーテルイミド樹脂である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
前記ポリエステル樹脂Ａを、前記ポリエステル樹脂Ａと前記熱可塑性樹脂Ｂとの合計量に対し５０重量％以上含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
前記顔料がベンゾオキサゾール系蛍光増白剤である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の樹脂組成物から得られる成形品。