JP2005350663A - ポリエステル組成物及びそれかなるポリエステル成形体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エチレンテレフタレートを主繰返し単位とするポリエステルAとポリエステルBとを主成分として含むポリエステル組成物であって、ポリエステルAの極限粘度IVAとポリエステルBの極限粘度IVBの差が0.05〜0.30デシリットル/グラムの範囲であり、ポリエステルAの降温時の結晶化温度とポリエステルBの降温時の結晶化温度の差が20℃以内であることを特徴とするポリエステル組成物。
【選択図】なし
Description
ポリエステルB:極限粘度IVBが0.73〜0.90デシリットル/グラム、アセトアルデヒド含有量が10ppm以下、DSCで測定した降温時の結晶化温度が160〜190℃であるポリエステル。
また、ポリエステルAの降温時の結晶化温度とポリエステルBの降温時の結晶化温度の差は、好ましくは18℃以内、さらに好ましくは15℃以内、特に好ましくは10℃以内である。前記の降温時の結晶化温度の差が20℃を超える場合は、得られた成形体の透明性は非常に悪くなる。
ポリエステルD:極限粘度IVDが0.73〜0.90デシリットル/グラム、アセトアルデヒド含有量が10ppm以下、DSCで測定した昇温時の結晶化温度が150〜178℃、降温時の結晶化温度が160〜190℃であるポリエステル。
この場合に於いて、前記ポリエステル組成物のファイン含有量が0.1〜5000ppmであることが望ましい。
この場合に於いて、DSCで測定した、前記ファインの融点が265℃以下であることが望ましい。
この場合に於いて、290℃の温度で60分間溶融したときの環状3量体増加量が0.40重量%以下であることが望ましい。
またこの場合において、成形体が、中空成形体、シ−ト状物あるいはこのシ−ト状物を少なくとも1方向に延伸してなる延伸フイルムであることができる。
本発明のポリエステル組成物は容器、シート等の分野における高い要求品質にこたえることができる。
すなわち、本発明に係るポリエステルA、ポリエステルB、ポリエステルCおよびポリエステルDは、エチレンテレフタレート単位を85モル%以上含む線状ポリエステルであり、好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上、特に好ましくは97モル%以上含む線状ポリエステルである。
前記ポリエステルの共重合に使用されるグリコールとしては、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族グリコール、シクロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコール、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の芳香族グリコールなどが挙げられる。
また、本発明のポリエステル組成物中のファインの融点は、好ましくは263℃以下、さらに好ましくは260℃以下であることが好ましい。265℃を越える融点のファインを含む場合には、単一極限粘度のポリエステルの通常の溶融成形条件のもとでも結晶が完全に溶融せず、結晶核として残る可能性があり、さらに、本発明のポリエステル組成物に最適の、より低い樹脂温度での成形時には、この傾向が顕著となり、ポリエステル未延伸成形体の外観や結晶性に多大な影響を及ぼす。延伸中空成形体の場合には、未延伸予備成形体口栓部の加熱時に結晶化速度が早くなるので口栓部の結晶化が過大となる。その結果、口栓部の収縮量が規定値範囲内におさまらないため口栓部のキャッピング不良となり内容物の漏れが生じたりする。また中空成形用予備成形体が白化し、このため正常な延伸が不可能となり、厚み斑が生じ、また結晶化速度が速いため得られた中空成形体の透明性が悪くなり、また透明性の変動も大となる。また、シ−ト状物の場合は、同様に透明性が悪く、結晶化速度が早いので、正常な延伸が不可能で、厚み斑の大きな、透明性の悪い延伸フイルムしか得られない。
延伸フィルムを製造するに当たっては、延伸温度は通常は80〜130℃である。延伸は一軸でも二軸でもよいが、好ましくはフィルム実用物性の点から二軸延伸である。延伸倍率は一軸の場合であれば通常1.1〜10倍、好ましくは1.5〜8倍の範囲で行い、二軸延伸であれば縦方向および横方向ともそれぞれ通常1.1〜8倍、好ましくは1.5〜5倍の範囲で行えばよい。また、縦方向倍率/横方向倍率は通常0.5〜2、好ましくは0.7〜1.3である。得られた延伸フィルムは、さらに熱固定して、耐熱性、機械的強度を改善することもできる。熱固定は通常緊張下、120℃〜240、好ましくは150〜230℃で、通常数秒〜数時間、好ましくは数十秒〜数分間行われる。
なお、本発明における、主な特性値の測定法を以下に説明する。
なお、主な特性値の測定法を以下に説明する。
1,1,2,2−テトラクロルエタン/フェノ−ル(2:3重量比)混合溶媒中30℃での溶液粘度から求めた。ポリエステル組成物のIVは構成するポリエステルのIVから計算した加重平均値とした。
メタノ−ルにより分解し、ガスクロマトグラフィ−によりDEG量を定量し、全グリコ−ル成分に対する割合(モル%)で表した。
冷凍粉砕した試料300mgをヘキサフルオロイソプロパノ−ル/クロロフォルム混合液(容量比=2/3)3mlに溶解し、さらにクロロフォルム30mlを加えて希釈する。これにメタノ−ル15mlを加えてポリマ−を沈殿させた後、濾過する。濾液を蒸発乾固し、ジメチルフォルムアミド10mlで定容とし、高速液体クロマトグラフ法により環状三量体を定量した。
試料/蒸留水=1グラム/2ccを窒素置換したガラスアンプルに入れた上部を溶封し、160℃で2時間抽出処理を行い、冷却後抽出液中のアセトアルデヒドを高感度ガスクロマトグラフィ−で測定し、濃度をppmで表示した。プリフォームの場合は口元からサンプルを採取した。なお、△AA量は2mm厚みの段付成形板サンプルのAA量−成形前のチップのAA量であるが、ドライブレンド組成物の成形の場合は、個々のポリエステルのAA量の平均値を成形前のチップのAA量とした。
(11)で成形された3mm厚みのプレートから試料を採取し、140℃、0.1mmHg以下で16時間程度減圧乾燥後、そのポリエステル試料3gをガラス製試験管に入れ、窒素雰囲気下で290℃のオイルバスに60分浸漬させ溶融させる。溶融時の環状三量体増加量は、次式により求める。
なお、溶融前の環状三量体含有量は、ポリエステル組成物を構成するポリエステルの環状三量体含有量の加重平均値とした。
溶融時の環状三量体増加量(重量%)=
溶融後の環状三量体含有量(重量%)−溶融前の環状三量体含有量(重量%)
樹脂約0.5kgを、JIS−Z8801による呼び寸法5.6mmの金網をはった篩(A)と呼び寸法1.7mmの金網をはった篩(直径20cm)(B)を2段に組合せた篩の上に乗せ、テラオカ社製揺動型篩い振トウ機SNF−7で1800rpmで1分間篩った。この操作を繰り返し、樹脂を合計20kg篩った。ただし、ファイン含有量が少ない場合には、試料の量を適宜変更する。
前記の篩(B)の下にふるい落とされたファインは、0.1%のカチオン系界面活性剤水溶液で洗浄し、次いでイオン交換水で洗浄し岩城硝子社製G1ガラスフィルターで濾過して集めた。これらをガラスフィルターごと乾燥器内で100℃で2時間乾燥後、冷却して秤量した。再度、イオン交換水で洗浄、乾燥の同一操作を繰り返し、恒量になったことを確認し、この重量からガラスフィルターの重量を引き、ファイン重量を求めた。ファイン含有量は、ファイン重量/篩いにかけた全樹脂重量、である。
セイコー電子工業(株)製の示差走査熱量計(DSC)、RDC−220を用いて測定。(6)の方法で集めた全てのファインを冷凍粉砕して混合後、25℃で3日間減圧下に乾燥し、これから一回の測定に試料4mgを使用して昇温速度20℃/分でDSC測定を行い、融解ピーク温度の最も高温側の融解ピーク温度を求める。測定は最大10ケの試料について実施し、最も高温側の融解ピーク温度の平均値を求める。融解ピ−クが1つの場合にはその温度を求める。
セイコ−電子工業株式会社製の示差熱分析計(DSC)、RDC−220で測定。下記(11)の成形板の2mm厚みのプレ−トの中央部からの試料10mgを使用。昇温速度20度C/分で昇温し、290℃で3分間保持したのち、290℃から240℃までを10℃/分で降温し、更に240℃から130℃までを7℃/分で降温した。昇温時に観察される結晶化ピ−クの頂点温度を昇温時結晶化温度(Tc1)、降温時に観察される結晶化ピ−クの頂点温度を降温時結晶化温度とする。
硝酸カルシュウム/水溶液の密度勾配管で30℃で測定した。
下記(11)の成形体(肉厚5mm)より試料を切り取り、日本電色(株)製ヘイズメ−タ−、modelNDH2000で測定。また、50回連続して成形した成形板(肉厚5mm)のヘイズを測定し、ヘイズ斑は下記により求めた。
ヘイズ斑=ヘイズの最大値/ヘイズの最小値
減圧乾燥機を用いて140℃で16時間程度減圧乾燥したポリエステルを名機製作所製射出成形機M−150C−DM型射出成形機により図1、図2に示すようにゲート部(G)を有する、2mm〜11mm(A部の厚み=2mm、B部の厚み=3mm、C部の厚み=4mm、D部の厚み=5mm、E部の厚み=10mm、F部の厚み=11mm)の厚さの段付成形板を射出成形した。
成形品特性評価用のテストプレートは、成形材料導入し樹脂置換を行った後、成形開始から11〜18ショット目の安定した成形品の中から任意に選ぶものとした。
ポリエステルを脱湿空気を用いた乾燥機で乾燥し、各機製作所製M−150C−DM型射出成形機により樹脂温度290℃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。次にこの予備成形体をCORPOPLAST社製のLB−01E成形機で二軸延伸ブローし、引き続き約150℃に設定した金型内で約5秒間熱固定し、容量が1500ccの容器を成形した。延伸温度は100℃にコントロールした。
(12)で成形した中空成形体に23℃で2.0ガスボリューム(GV)の内容物を充填し70℃の温浴に30分間浸漬した後に取出し、中空成形体の容積変化率を温浴浸漬前のものと比較して評価した。
容積変化率は、充填前後の内容量を測定し、下式により求めた。
容積変化率(%)値から耐熱圧性を下記のように評価した。
○ : 0 ≦ 容積変化率(%) < 3
△ : 3 ≦ 容積変化率(%) < 5
× : 5 ≦ 容積変化率(%)
容積変化率(%) = 100×(浸漬前の内容量―浸漬後の内容量)/浸漬前の内容量
前記(12)の中空成形体100本を目視で観察し、下記のように評価した。
◎ : 透明で外観問題なし
△ : 中空成形体100本あたり白化した流れ模様や白化物のある中空成形体が1〜5本
× : 中空成形体100本あたり白化した流れ模様や白化物のある中空成形体が6本以上
JIS K6721に準じた方法により測定した。
予め反応物を含有している第1エステル化反応器に、高純度テレフタル酸とエチルグリコールを連続的に供給し、撹拌下、約250℃、0.5kg/cm2Gで平均滞留時間3時間反応を行った。また、結晶性二酸化ゲルマニウムを水に加熱溶解し、これにエチレングリコールを添加加熱処理した触媒溶液及び燐酸のエチレングリコール溶液とエチレングリコールを別々にこの第1エステル化反応器に連続的に供給した。この反応物を第2エステル化反応器に送付し、撹拌下、約260℃、0.05kg/cm2Gで所定の反応度まで反応を行った。このエステル化反応生成物を連続的に第1重合反応器に送り、撹拌下、約265℃、25torrで1時間、次いで第2重合反応器で撹拌下、約265℃、3torrで1時間、さらに第3重合反応器で撹拌下、約275℃、0.5〜1torrで重合させた。得られたPET樹脂の極限粘度(IV)は0.53であった。
重縮合触媒添加量、固相重合時間を変更する以外は実施例1と同様にして反応させてポリエステル2、3、4を得た。
得られたPETの特性を表1に示す。
エステル化条件、重縮合触媒添加量、チップサイズを変更する以外は実施例1と同様にして溶融重縮合させてそれぞれのプレポリマーを得た。
得られたプレポリマ−をファイン除去せずに回転式減圧固相重合装置に投入し、回転しながら減圧下において70〜160℃で結晶化後、210℃で固相重合した。固相重合後、篩分工程でファイン等の除去処理をしなかった。ポリエステル6は、ポリエステル5より固相重合時間を長くして固相重合した。得られたPETの特性を表1に示す。
(ポリエステル7、8)
重縮合触媒として、塩基性酢酸アルミニウムのエチレングリコール溶液と、Irganox1222(チバ・スペシャルティーケミカルズ社製)とエチレングリコールを事前に加熱処理したエチレングリコール溶液を用いる以外は、それぞれ、ポリエステル1およびポリエステル2と同様にして反応させてポリエステル7、8を得た。
得られたPETの特性を表1に示す。
重縮合触媒として、チタニウムテトラブトキシドのエチレングリコール溶液、酢酸マグニシウム4水和物のエチレングリコール溶液を用いる以外はポリエステル1またはポリエステル2と同様にして反応させてポリエステル9、10を得た。
得られたPETの特性を表1に示す。
原料としてテレフタル酸/イソフタル酸=98.5重量部/1.5重量部の混合物を用い、重縮合触媒として三酸化アンチモンのエチレングリコール溶液、酢酸コバルトのエチレングリコール溶液を用い、固相重合温度及び時間を変更する以外はポリエステル1またはポリエステル2と同様にして反応させてポリエステル11、12を得た。
得られたPETの特性を表1に示す。
上記のポリエステル1とポリエステル2のペレットを7:3の割合でブレンドして(11)および(12)の方法により得た成形板および中空成形容器による評価を実施した。結果を表2に示す。
成形前後のAAの増加量(△AA量)は10.2ppm、成形板のヘイズは4.2%、成形板のヘイズ斑は0.2%と良好であり、中空成形容器の耐熱圧性および外観も問題なかった。
表2に示す組成により同様にして、実施例2、3のポリエステル組成物について評価を実施した。結果を表2に示す。
評価した全ての特性は実施例1と同様に良好であった。
表3に示す組成により同様にして、比較例1のポリエステル組成物について評価を実施した。
実施例1と比較すると明らかに、比較例1のプリフォーム成形前後のΔAAが高く、中空成形体の耐熱圧性も悪かった。結果を表3に示す。
表3に示す組成により同様にして、比較例2、3のポリエステル組成物について評価を実施した。
実施例と比較すると明らかに、ΔAA、ヘイズ、ヘイズ斑が高く、中空成形体の耐熱圧性及び外観も悪かった。結果を表3に示す。
実施例1と同一組成物について、(11)の方法に記載した射出成形機のシリンダー温度で290℃の箇所を280℃に低下させる以外は(11)と同じ方法で段付成形板を成形し、評価した。
ヘイズは問題なかった。結果を表4に示す。
ポリエステル3を実施例4と同様にして評価を実施した。
実施例4と比較すると明らかに、比較例1の成形前後のΔAAおよびヘイズが高かった。結果を表4に示す。
表6に示す組成により同様にして、実施例5、6、7のポリエステル組成物について評価を実施した。ただし、(12)の中空成形体の成形において、二軸延伸ブロー金型の温度は20℃に冷却した。
結果を表5に示す。
評価した全ての特性は実施例1と同様に良好であった。
本発明のポリエステル組成物は容器、シート等の分野における高い要求品質にこたえることができる。
Claims (9)
- エチレンテレフタレートを主繰返し単位とする下記のポリエステルAとポリエステルBとを主成分として含むポリエステル組成物であって、ポリエステルAの極限粘度IVAとポリエステルBの極限粘度IVBの差が0.05〜0.30デシリットル/グラムの範囲であり、ポリエステルAの降温時の結晶化温度とポリエステルBの降温時の結晶化温度の差が20℃以内であることを特徴とするポリエステル組成物。
ポリエステルA:極限粘度IVAが0.60〜0.75デシリットル/グラム、アセトアルデヒド含有量が10ppm以下、DSCで測定した降温時の結晶化温度が160〜190℃であるポリエステル。
ポリエステルB:極限粘度IVBが0.73〜0.90デシリットル/グラム、アセトアルデヒド含有量が10ppm以下、DSCで測定した降温時の結晶化温度が160〜190℃であるポリエステル。 - エチレンテレフタレートを主繰返し単位とする下記のポリエステルCとポリエステルDとを主成分として含むポリエステル組成物であって、ポリエステルCの極限粘度IVCとポリエステルDの極限粘度IVDの差が0.05〜0.30デシリットル/グラムの範囲であり、ポリエステルCの降温時の結晶化温度とポリエステルDの降温時の結晶化温度の差が15℃以内であることを特徴とするポリエステル組成物。
ポリエステルC:極限粘度IVCが0.60〜0.75デシリットル/グラム、アセトアルデヒド含有量が10ppm以下、DSCで測定した昇温時の結晶化温度が150〜178℃、降温時の結晶化温度が160〜190℃であるポリエステル。
ポリエステルD:極限粘度IVDが0.73〜0.90デシリットル/グラム、アセトアルデヒド含有量が10ppm以下、DSCで測定した昇温時の結晶化温度が150〜178℃、降温時の結晶化温度が160〜190℃であるポリエステル。 - 前記各ポリエステルのチップ密度が1.390グラム/立方センチメートル以上であり、ポリエステルAのチップ密度とポリエステルBのチップ密度の差あるいはポリエステルCのチップ密度とポリエステルDのチップ密度の差が0.025グラム/立方センチメートル以内であることを特徴とする請求項1および2に記載のポリエステル組成物。
- 環状3量体の含有量が0.70重量%以下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組成物。
- 前記ポリエステル組成物のファイン含有量が0.1〜5000ppm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組成物。
- DSCで測定した、前記ファインの融点が265℃以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のポリエステル組成物。
- 290℃の温度で60分間溶融したときの環状3量体増加量が0.40重量%以下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組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のポリエステル組成物を成形してなることを特徴とするポリエステル成形体。
- 前記のポリエステル成形体が、中空成形体、シ−ト状物あるいはこのシート状物を少なくとも一方向に延伸してなる延伸フイルムのいずれかであることを特徴とするポリエステル成形体。
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