JP2006045553A - 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
【課題】透明性に優れかつ変動が少なく、アセトアルデヒドの生成が抑制され、結晶化速度および結晶化速度変動の点で問題がない中空成形体を効率よく生産することができるポリエステル組成物及びポリエステル成形体を提供。
【解決手段】触媒としてAl、Ge、Tiからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含む化合物を含有する、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と、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタ−ル樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一種の樹脂0.1ppb〜1000ppmと、からなるポリエステル組成物であって、極限粘度Xが0.62〜0.88、290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(HZ2)が30%以下であり、280℃と290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ差△HZが下記式を満足する。△HZ = HZ1 − HZ2 ≦ 60 − 50X
【選択図】なし
【解決手段】触媒としてAl、Ge、Tiからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含む化合物を含有する、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と、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタ−ル樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一種の樹脂0.1ppb〜1000ppmと、からなるポリエステル組成物であって、極限粘度Xが0.62〜0.88、290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(HZ2)が30%以下であり、280℃と290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ差△HZが下記式を満足する。△HZ = HZ1 − HZ2 ≦ 60 − 50X
【選択図】なし
Description
本発明は、飲料用ボトルをはじめとする中空成型体、シート状物、延伸フィルムなどの成形体の素材として好適に用いられるポリエステル組成物、特に成形時のアセトアルデヒドの生成が抑制され、結晶化速度および結晶化速度変動の点で問題がなく、透明性に優れ且つ透明性の変動が少ない成形体を与えるポリエステル組成物及びそれから成る耐熱性に優れたポリエステル成形体に関するものである。また、本発明は、中空成形体を成形する際に熱処理金型からの離型性が良好で、長時間連続成形性に優れたポリエステル組成物に関するものである。
ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略称することがある)などのポリエステルは、機械的性質及び化学的性質が共に優れているため、工業的価値が高く、繊維、フィルム、シート、ボトルなどとして広く使用されている。
調味料、油、飲料、化粧品、洗剤などの容器の素材としては、充填内容物の種類およびその使用目的に応じて種々の樹脂が採用されている。
これらのうちでポリエステルは機械的強度、耐熱性、透明性およびガスバリヤー性に優れているので、特にジュース、清涼飲料、炭酸飲料などの飲料充填用容器等の成形体の素材として最適である。
このようなポリエステルは、例えば、射出成形機械などの成形機に供給して中空成形体用プリフォームを成形し、このプリフォームを所定形状の金型に挿入し延伸ブロ−成形して清涼飲料用中空成形容器としたり、またプリフォーム口栓部を熱処理(口栓部結晶化)後に延伸ブロー成形および胴部を熱処理(ヒ−トセット)して耐熱性または耐熱圧性中空成形容器に成形されるのが一般的である。
一般にこのような用途には、主としてテレフタル酸、エチレングリコールを原料とし、重縮合触媒として種々の金属化合物を用いて製造されるPETが主として用いられる。
重縮合触媒の中で、アンチモン触媒は、安価で、かつ優れた触媒活性を持つ触媒であるが、これを主成分、すなわち、実用的な重合速度が発揮される程度の添加量にて使用すると、重縮合時に金属アンチモンが析出するため、ポリエステルに黒ずみや異物が発生し、ゲルマニウム化合物やチタン化合物を触媒として用いた場合に比べて、得られたPETの結晶化速度が速く、透明性の優れた中空成形体、特に大型の中空成形体を得ることが非常に困難である。
このような経緯で、アンチモンを全く含まないかあるいはアンチモンを触媒主成分として含まないポリエステルが望まれている。
上記の問題を解決する方法として、PETボトルなどの透明性が要求される用途について、アンチモン触媒の有する問題点を解決する方法として、たとえばアンチモン化合物とリン化合物の使用量比を規定することにより透明性を改良される方法(例えば、特許文献1参照)が開示されている。しかしながら、この方法で得られたポリエステルからの中空成形品は透明性が十分なものとはいえない。
また、三酸化アンチモン、リン酸およびスルホン酸化合物を使用した透明性に優れたポリエステルの連続製造法(例えば、特許文献2参照)が開示されている。しかしながら、このような方法で得られたポリエステルは熱安定性が悪く、得られた中空成形品の色相が悪くなるという問題を有している。
また、イソフタル酸などの共重合成分を1.5〜7.5モル%共重合させることによって結晶性を低下させて成形体の透明性を改良する方法(例えば、特許文献3参照)が開示されているが、得られた成形体の耐熱性が悪くなるという問題があり解決が望まれている。
アンチモン化合物以外で優れた触媒活性を有しかつ上記の問題を有しないポリエステルを与える触媒としては、ゲルマニウム化合物、チタン化合物あるいはアルミニウム化合物などがあるが、これらの金属化合物を触媒として用いる場合は、得られたPETの結晶化速度が遅く、高速成形時には中空成形体口栓部の結晶化が不十分で変動が大きくなるために内容物の漏れが発生し問題である。
このような問題を解決するために種々の提案がなされている。例えば、ポリエチレンテレフタレートにカオリン、タルク等の無機核剤を添加する方法(例えば、特許文献4参照)、モンタン酸ワックス塩等の有機核剤を添加する方法(例えば、特許文献5参照)があるが、これらの方法は異物やくもりの発生を伴い実用化には問題がある。また、原料ポリエステルに、前記ポリエステルから溶融成形して得たポリエステル成形体を粉砕した処理ポリエステルを添加する方法(例えば、特許文献6参照)があるが、この方法は溶融成形粉砕という余分な工程が必要であり、さらにこのような後工程でポリエステル以外の夾雑物が混入する危険性があり、経済的および品質的に好ましい方法ではない。
またPETは、溶融重縮合時の副生物としてアセトアルデヒド(以下、AAと略称することがある)を含有する。さらにPETは、中空成形体等の成形体を熱成形する際に熱分解によりアセトアルデヒドを生成し、得られた成形体材質中のアセトアルデヒド含有量が多くなり、中空成形体等に充填された飲料等の風味や臭いに影響を及ぼす。
近年、ポリエチレンテレフタレートを中心とするポリエステル製容器は、ミネラルウオータやウーロン茶等の低フレーバー飲料用の容器として使用されるようになってきた。このような飲料の場合は、一般にこれらの飲料を熱充填したりまたは充填後加熱して殺菌されるが、飲料容器のアセトアルデヒド含有量の低減がますます重要になって来ている。また、飲料用金属缶については、工程簡略化、衛生性、公害防止等の目的から、その内面にエチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルフィルムを被覆した金属板を利用して製缶する方法が採られるようになってきた。この場合にも、内容物を充填後高温で加熱殺菌されるが、この際、十分にアセトアルデヒド含有量の低いフィルムを使用することが内容物の風味や臭いの改善に必須要件であることが分かってきた。
このような理由から、従来より、ポリエステル中のアセトアルデヒド含有量を低減させるために種々の方策が採られてきた。これらの方策として、例えば、溶融重縮合したポリエステルを固相重合することによってAA含有量を低下させる方法(例えば、特許文献7参照)、溶融重合によって得られたポリエステルプレポリマーを減圧下または不活性気体の流通下で固相重合に付することにより、オリゴマーおよびアルデヒドを低下させる方法(例えば、特許文献8、9参照)、ポリエステル樹脂100重量部に対して、メタキシリレン基含有ポリアミド樹脂0.05重量部以上、1重量部未満を添加したポリエステル組成物を用いる方法(例えば、特許文献10参照)や、熱可塑性ポリエステルに、末端アミノ基濃度をある範囲に規制した特定のポリアミドを含有させたポリエステル組成物からなるポリエステル製容器(例えば、特許文献11参照)、ポリエステルプレポリマーを水分率が2000ppm以上となるように調湿した後、結晶化および固相重合する方法(例えば、特許文献12参照)、ポリエステル粒子を50〜200℃の熱水で処理した後、減圧下または不活性気体流通下、加熱処理する方法(例えば、特許文献13参照)、熱成形時における成形温度を可及的に低くする方法および熱成形時におけるせん断応力を可及的に小さくする方法などが提案されている。しかしながら、これらの方法で得られるポリエステルを用いた成形体であっても、オリゴマーおよびアセトアルデヒドを問題ない水準に低減できているとは言えず問題は未解決である。 また、固相重合PETと共重合ポリエチレンテレフタレートとの配合物(例えば、特許文献12参照)が提案されており、これを用いることにより中空成形体のAA含有量を低減できるとのことであるが、共重合成分が存在するため、得られた成形体の耐熱性や耐圧性に問題があり満足のいくものではなく解決が待たれている。
また、近年ボトルの薄肉化が図られ、それに伴いボトルの強度アップのために高分子量化が試されているが、高分子量化することで、成形時の溶融粘度が上昇してアセトアルデヒド発生量が増加する問題が発生していた。
また、近年ボトルの薄肉化が図られ、それに伴いボトルの強度アップのために高分子量化が試されているが、高分子量化することで、成形時の溶融粘度が上昇してアセトアルデヒド発生量が増加する問題が発生していた。
本発明は、上記従来の方法の有する問題点を解決し、成形時のアセトアルデヒドの生成が抑制され、透明性に優れかつ透明性の変動が少なく、また耐圧性あるいは耐熱寸法安定性に優れた中空成形体、特に耐熱性に優れた中空成形品を高速成形により効率よく生産することができるポリエステル組成物及びそれからなるポリエステル成形体を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明のポリエステル組成物は、重縮合触媒としてAl、Ge、Tiからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含む化合物を含有する、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と、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタ−ル樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一種の樹脂0.1ppb〜1000ppmと、からなるポリエステル組成物であって、極限粘度Xが0.62〜0.88デシリットル/グラム、290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(HZ2)が30%以下であり、280℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(HZ1)と290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(HZ2)の差△HZとポリエステル組成物の極限粘度Xが下記の式を満足することを特徴とするポリエステル組成物である。
△HZ = HZ1 − HZ2 ≦ 60 − 50X
(式中、HZ1は280℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(%)、HZ2は290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(%)、Xはポリエステル組成物の極限粘度(デシリットル/グラム)である。)
△HZ = HZ1 − HZ2 ≦ 60 − 50X
(式中、HZ1は280℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(%)、HZ2は290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(%)、Xはポリエステル組成物の極限粘度(デシリットル/グラム)である。)
本発明のポリエステル組成物中でのポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタ−ル樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の樹脂のポリエステルへの配合割合は、好ましくは0.3ppb〜100ppm、より好ましくは0.5ppb〜10ppm、さらに好ましくは1.0ppb〜1ppm、特に好ましくは1.0ppb〜45ppbである。配合量が0.1ppb未満の場合は、結晶化速度が非常におそくなり、中空成形体の口栓部の結晶化が不十分となるため、サイクルタイムを短くすると口栓部の収縮量が規定値範囲内におさまらないためキャッピング不良となったり、また、耐熱性中空成形体を成形する延伸熱固定金型の汚れが激しく、透明な中空成形体を得ようとすると頻繁に金型掃除をしなければならない。また1000ppmを超える場合は、結晶化速度が早くなり、中空成形体の口栓部の結晶化が過大となり、このため口栓部の収縮量が規定値範囲内におさまらないためキャッピング不良となり内容物の漏れが生じたり、また中空成形体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る。また、シート状物の場合、1000ppmを越えると透明性が非常に悪くなり、また延伸性もわるくなって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ィルムしか得られない。さらに範囲内にすることにより、結晶性の変動のバラツキが抑えられ、安定した成形が可能となる。
また本発明のポリエステル組成物は、その極限粘度Xが好ましくは0.63〜0.86デシリットル/グラム、さらに好ましくは0.65〜0.84デシリットル/グラムであり、290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(HZ2)が好ましくは20%以下、さらに好ましくは15%以下であり、かつ280℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(HZ1)と290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(HZ2)の差△HZとポリエステル組成物の極限粘度Xが、好ましくは△HZ ≦ 55 ― 50X、さらに好ましくは△HZ ≦ 50 ― 50X、最も好ましくは△HZ ≦ 45 ― 50Xの式を満足するポリエステルである。
ポリエステル組成物の極限粘度Xが0.62デシリットル/グラム未満の場合は得られた成形体の透明性が悪くなり問題である。また0.88デシリットル/グラムを越えると成形時の発熱が激しくなりアセトアルデヒドの低減効果が低くなる。290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(HZ2)が30%を越えると成形体の透明性が非常に悪くなり問題である。またこのヘイズの下限値は1%程度であり、下限値をこれ未満に減少させても前記問題点に対する経済的効果は非常に少ない。前記のヘイズ差△HZが、△HZ > 60 − 50Xの場合は、溶融成形温度巾が狭くなり、280℃のような低温で成形すると得られた成形体の透明性が悪くなる。したがって、透明な成形体を得るには溶融成形温度を上昇させることが必要となり、成形体のAA含有量を低減できない。
すなわち、本発明のポリエステル組成物は、低温度で成形しても透明性が良好な成形体を与える成形温度巾の広いポリエステル組成物である。ポリエステル製造時の触媒系の選択、製造条件の選択、製造設備の選択あるいはポリエステルチップの取り扱い方(以下では、これらをポリエステルの製造の仕方ということがある)などによってポリエステルの結晶化度や生成した結晶や結晶核の溶融し易さは変化する。結晶化度がかなり高く、また結晶化速度に関係する容易に溶融しない結晶核(高度に配向結晶化した結晶や結晶促進効果のある無機物など)を含むポリエステルを成形機で溶融成形する場合には、ポリエステル中の結晶核が容易に溶融しないので、より低温度で成形すると成形体には結晶核が多く残ってしまい、したがって、成形体冷却時に結晶化が進行して透明性が悪くなる。さらに、このような成形体は延伸前の予備加熱時にさらに結晶化が進行して白くなり延伸性が悪くなる。
一方、ポリエステルの製造の仕方によって、結晶化度はほぼ同じでも容易に溶融する結晶核しか含んでいないポリエステル、あるいは、より低温度で溶融する結晶核しか含まないポリエステル、が得られ、これらは前記関係式を満足するのでより低温での条件で成形しても結晶核は少ししか存在しないので成形体冷却時に結晶化が生じ難くなり透明性が良好となる。PETの場合には、より低温度の成形温度(下記の測定の項で説明する段付成形板の成形法においては名機製作所製射出成形機M−150C―DMのノズルからバレル設定温度)は280℃である。
成形体成形時には供給ポリエステルチップの温度の変動、雰囲気温度の変動あるいは成形条件の変動などが生じ、これらによって射出成形機内のポリエステル溶融体の温度変動が生じ易くなり、これらも透明性の変動因子となるが、本発明のポリエステルは成形温度依存性が少ないので透明な成形体を得るのに適している。
上記の特性を持つ本発明のポリエステル組成物を用いることにより透明性に優れかつ透明性の斑(例えば、成形体に生じ白化した流れ模様や部分的な白化物ないし霞状物をいう)の発生がなく、適度の結晶化速度を持ち、かつアセトアルデヒド含有量やホルムアルデヒド含有量が低く香味保持性に優れた中空成形体を得ることが出来るのである。特にボトルなどの肉厚延伸成形体の場合に、これらの効果が顕著となる。また、本発明のポリエステル組成物からなる容器の使用済み品をバージン原料に数%混合して再使用する際にも透明性や結晶化速度に悪影響を与えないと言う利点がある。
この場合に於いて、前記ポリエステル組成物が、エチレンテレフタレート単位を好ましくは96モル%以上、さらに好ましくは96.5モル%以上含むポリエステル組成物であることが好ましい。エチレンテレフタレート単位が96モル%未満の場合は、延伸性成形時の分子配向が不十分となり、延伸成形体の機械的強度や耐熱性が不十分となり問題である。このようにエチレンテレフタレート単位を96モル%以上含むポリエステル組成物であっても、より低温度での成形によって透明性の優れたアセトアルデヒド含有量の低い成形体を得ることが可能となる。
この場合に於いて、前記ポリエステル組成物を290℃で成形した成形体のアセトアルデヒド含有量が20ppm以下であることが好ましい。アセトアルデヒド含有量は好ましくは18ppm以下、さらに好ましくは15ppm以下、特に好ましくは10ppm以下である。アセトアルデヒド含有量が20ppmを越える場合は得られた成形体の香味保持性が悪くなり問題となる。ここで、成形体のアセトアルデヒド含有量は、下記の「測定法」の項で説明する成形方法にしたがって290℃設定で成形した段付成形板の2mm厚みのプレートからの試料について求めた値である。
この場合に於いて、環状3量体の含有量が0.70重量%以下であることが好ましい。本発明のポリエステル組成物の環状3量体の含有量は、好ましくは0.60重量%以下、さらに好ましくは0.50重量%以下、特に好ましくは0.35重量%以下であることが好ましい。環状3量体含有量の下限値は、経済的な生産の面から0.20重量%以上、好ましくは0.22重量%以上、さらに好ましくは0.25重量%以上である。本発明のポリエステル組成物から耐熱性の中空成形体等を成形する場合は、加熱金型内で熱処理を行うが、環状3量体の含有量が0.70重量%以上含有する場合には、加熱金型表面へのオリゴマ−付着が急激に増加し、得られた中空成形体等の透明性が非常に悪化する。
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。290℃の温度で60分間溶融した時の環状3量体の増加量は、好ましくは0.3重量%以下、より好ましくは0.1重量%以下であることが好ましい。290℃の温度で60分間溶融した時の環状3量体の増加量が0.40重量%を越えると、成形の樹脂溶融時に環状3量体量が増加し、加熱金型表面へのオリゴマー付着が急激に増加し、得られた中空成形体等の透明性が非常に悪化する。
ここで、290℃の温度で60分間溶融した時の環状3量体増加量は、下記の「測定法」の項で説明する成形方法によって得られた段付成形板の3mm厚みのプレートからの試料について求めた値である。
ここで、290℃の温度で60分間溶融した時の環状3量体増加量は、下記の「測定法」の項で説明する成形方法によって得られた段付成形板の3mm厚みのプレートからの試料について求めた値である。
この場合において、上記のポリエステル組成物を成形してなることができる。
またこの場合において、成形体が、中空成形体、シート状物あるいはこのシート状物を少なくとも1方向に延伸してなる延伸フィルムであることができる。
またこの場合において、成形体が、中空成形体、シート状物あるいはこのシート状物を少なくとも1方向に延伸してなる延伸フィルムであることができる。
前記ポリエステル組成物は、透明性に優れ、アセトアルデヒド含有量が少なく、香味保持性に優れ、また環状3量体含有量が少なく、連続成形時に金型汚れの発生が少ない成形体、例えば、中空成形体、シート状物、延伸フィルムなどを与えることができる。
本発明は、より低温度での成形によっても透明性が保持され、アルデヒド発生量が少なく、透明性に優れかつ透明性の変動が少なく、かつ機械的特性に優れた成形体を与えるポリエステル組成物を提供する。また、本発明のポリエステル組成物はより低温度での成形性が改良されるので成形時の歪みが少なく、耐熱寸法安定性の優れた成形体、特に中空成形品を高速成形により効率よく生産することができ、なおかつ、非常に耐圧性や耐熱寸法安定性が良好な成形体を与え、また金型を汚すことの少ない長時間連続成形性に優れたポリエステル組成物及びそれからなる成形体を提供する。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も応えることができる。
以下、本発明のポリエステル組成物の実施の形態を具体的に説明する。
すなわち、本発明に係るポリエステルは、エチレンテレフタレート単位を90モル%以上含む線状ポリエステルであり、好ましくは96モル%以上、さらに好ましくは96.5モル%以上、特に好ましくは97.0モル%以上含む線状ポリエステルである。
すなわち、本発明に係るポリエステルは、エチレンテレフタレート単位を90モル%以上含む線状ポリエステルであり、好ましくは96モル%以上、さらに好ましくは96.5モル%以上、特に好ましくは97.0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ジカルボン酸としては、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニールー4,4’−ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、4,4′−ジフェニルスルホンジカルボン酸、1,3−フエニレンジオキシジ酢酸等の芳香族ジカルボン酸及びその機能的誘導体、p−オキシ安息香酸、オキシカプロン酸等のオキシ酸及びその機能的誘導体、アジピン酸、セバシン酸、コハク酸、グルタル酸、ダイマ−酸等の脂肪族ジカルボン酸及びその機能的誘導体、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸及びその機能的誘導体などが挙げられる。
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。
さらに、前記ポリエステル中の多官能化合物からなるその他の共重合成分としては、酸性分として、トリメリット酸、ピロメリット酸等を挙げることができ、グリコール成分としてグリセリン、ペンタエリスリトールを挙げることができる。以上の共重合成分の使量は、ポリエステルが実質的に線状を維持する程度でなければならない。また単官能化合物、例えば安息香酸、ナフトエ酸等を共重合させてもよい。
本発明のポリエステル組成物は、例えば、下記の特性のポリエステルAとポリエステルBにポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタ−ル樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一種の樹脂を0.1ppb〜1000ppmの範囲で配合して両ポリエステル共にDSCで測定した昇温時の結晶化温度を145〜175℃、降温時の結晶化温度を160〜190℃の範囲に制御したポリエステルを主成分として含むポリエステル組成物として得ることができる。ここで、ポリエステルAの極限粘度とポリエステルBの極限粘度の差が0.05〜0.25デシリットル/グラムの範囲であり、ポリエステルAとポリエステルBのチップ嵩密度の差が0.10グラム/立方センチメートル以内で、かつ、ポリエステルAの昇温時の結晶化温度とポリエステルBの昇温時の結晶化温度との差が10℃以内であることが好ましい。
ポリエステルA:極限粘度が0.60〜0.75デシリットル/グラム、チップの嵩密度が0.80〜0.97グラム/立方センチメートル、DSCで測定した昇温時の結晶化温度が150〜180℃、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:極限粘度が0.73〜0.90デシリットル/グラム、チップの嵩密度が0.80〜0.97グラム/立方センチメートル、DSCで測定した昇温時の結晶化温度が150〜180℃、降温時の結晶化温度が160〜190℃であるポリエステル。
この場合の配合方法としては、前記のポリオレフィン樹脂等をポリエステルに直接添加し溶融混練する方法、マスターバッチとして添加し溶融混練する方法、粉粒体として直接に添加する方法、或いは、前記ポリエステルAのチップおよび/またはポリエステルBのチップ、あるいはこれらからなるポリエステル組成物を流動条件下に前記ポリオレフィン樹脂などからなる部材に接触させる方法で混入させる方法、または前記の接触処理後、溶融混練する方法等が挙げられる。
また、低次縮合物製造工程からポリエステル樹脂製造工程において、例えば、エステル化時、溶融重縮合時、溶融重縮合直後、予備結晶化直後、固相重合時、固相重合直後等のいずれかの段階において、前記のポリオレフィン樹脂等を配合する方法による場合は、このようにして得られた下記の特性を持つポリエステル組成物Aおよびポリエステル組成物Bを用いることによって本発明のポリエステル組成物を得ることもできる。ここで、前記と同様にポリエステル組成物Aの極限粘度とポリエステル組成物Bの極限粘度の差が0.05〜0.25デシリットル/グラムの範囲であり、ポリエステル組成物Aとポリエステル組成物Bのチップ嵩密度の差が0.10グラム/立方センチメートル以内で、かつ、ポリエステル組成物Aの昇温時の結晶化温度とポリエステル組成物Bの昇温時の結晶化温度との差が10℃以内であることが好ましい。
ポリエステル組成物A:極限粘度が0.60〜0.75デシリットル/グラム、チップの嵩密度が0.80〜0.97グラム/立方センチメートル、DSCで測定した昇温時の結晶化温度が145〜175℃、降温時の結晶化温度が160〜190℃であるポリエステル組成物。
ポリエステル組成物B:極限粘度が0.73〜0.90デシリットル/グラム、チップの嵩密度が0.80〜0.97グラム/立方センチメートル、DSCで測定した昇温時の結晶化温度が145〜175℃、降温時の結晶化温度が160〜190℃であるポリエステル組成物。
ここで、前記のDSC測定は、下記の方法によって290℃で射出成形した成形板(2mm厚み)について下記の方法によって実施する。
ここで、前記のDSC測定は、下記の方法によって290℃で射出成形した成形板(2mm厚み)について下記の方法によって実施する。
ポリエステル組成物Aの極限粘度とポリエステル組成物Bの極限粘度の差は、好ましくは0.06〜0.23デシリットル/グラム、さらに好ましくは0.07〜0.20デシリットル/グラム、特に好ましくは0.10〜0.17デシリットル/グラムである。前記の極限粘度差が0.05デシリットル/グラム未満の場合は、得られた成形体のアセトアルデヒド含有量を低減できず香味保持性が改良できない。また前記の極限粘度差が0.25デシリットル/グラムを越える場合は、得られた成形体に厚み斑や白化した流れ模様等が生じ問題となる。
また両者の嵩密度の差は、好ましくは0.08グラム/立方センチメートル以内、さらに好ましくは0.05グラム/立方センチメートル以内、特に好ましくは0.03グラム/立方センチメートル以内である。前記の嵩密度の差が0.10グラム/立方センチメートルを越える場合は、前記ポリエステル組成物から成形体を製造する際、時系列方向での配合比率の変動が大きくなるために成形体の極限粘度や結晶化特性の変動が生じ、厚み斑、延伸斑や透明性斑の大きい成形体が生じて問題となる。また両者の嵩密度差が0.01グラム/立方センチメートル以内ではその効果は明らかではない。またポリエステル組成物Aの昇温時の結晶化温度とポリエステル組成物Bの昇温時の結晶化温度の差は、好ましくは8℃以内、さらに好ましくは7℃以内、特に好ましくは5℃以内である。前記の昇温時の結晶化温度の差が10℃を超える場合は、得られた成形体の結晶化速度変動が大きくなる。結果として、例えば、加熱結晶化した中空成形体口栓部の結晶化度の変動が大きいために口栓部の寸法変動大となり、キャッピング性不良となり内容物の漏れとなる。
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(△Tc2)は、好ましくは13℃以内、さらに好ましくは10℃以内、特に好ましくは8℃以内である。前記の降温時の結晶化温度の差(△Tc2)が15℃を超える場合は、降温時の結晶化温度がより高いポリエステル成分が成形体冷却時の結晶化に影響するので得られた成形体の透明性は非常に悪くなる。
前記のポリエステルAおよびポリエステルBを主成分として含むポリエステルにおいては、低IV成分が可塑剤的な働きをするからか押出機内の溶融体の流動性が向上するため熱伝導性が良くなり、より低温度でも結晶核が溶融するので結晶化速度の遅い溶融体となり、さらに、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(△Tc2)が15℃以内であるため前記溶融体からの成形体冷却時に結晶化が生じにくくなるのである。
ポリエステル組成物Aの極限粘度は好ましくは0.62〜0.74デシリットル/グラム、さらに好ましくは0.63〜0.73デシリットル/グラム、嵩密度は好ましくは0.82〜0.96グラム/立方センチメートル、特に好ましくは0.83〜0.95グラム/立方センチメートル、昇温時の結晶化温度は好ましくは150〜173℃、さらに好ましくは155〜170℃、また降温時の結晶化温度は好ましくは162〜185℃、さらに好ましくは165〜180℃である。ポリエステル組成物Aの極限粘度が0.60デシリットル/グラム未満の場合は得られた成形体の透明性が悪くなり問題である。また0.75デシリットル/グラムを越えるとアセトアルデヒドの低減効果が低くなる。嵩密度が0.80グラム/立方センチメートル未満の場合は、成形機内でのチップの流動性が悪く両者の混合が不十分となる。また0.97グラム/立方センチメートルを越えるチップを製造することは経済的観点から無駄である。またポリエステル組成物Aの昇温時の結晶化温度が145℃未満の場合は成形体の透明性が悪くなり、また175℃を越える場合は口栓部の結晶化速度改良効果が悪くなり問題である。ポリエステル組成物Aの降温時の結晶化温度が160℃未満の場合は口栓部の結晶化速度改良効果が悪くなり、また190℃を越える場合は成形体の透明性が悪くなり問題である。
ポリエステル組成物Bの極限粘度は好ましくは0.74〜0.86デシリットル/グラム、さらに好ましくは0.75〜0.83デシリットル/グラム、また昇温時の結晶化温度は好ましくは150〜173℃、さらに好ましくは155〜170℃、降温時の結晶化温度は好ましくは162〜185℃、さらに好ましくは165〜180℃である。ポリエステル組成物Bの極限粘度が0.73デシリットル/グラム未満の場合は得られた成形体の透明性が悪くなり問題である。また0.90デシリットル/グラムを越えると成形時の発熱が激しくなりアセトアルデヒドの低減効果が低くなる。嵩密度についてはポリエステル組成物Aの場合と同じである。またポリエステル組成物Bの昇温時の結晶化温度が145℃未満の場合は成形体の透明性が悪くなり、また175℃を越える場合は口栓部の結晶化速度改良効果が悪くなり問題である。ポリエステル組成物Bの降温時の結晶化温度が160℃未満の場合は口栓部の結晶化速度改良効果が悪くなり、また190℃を越える場合は成形体の透明性が悪くなり問題である。
本発明のポリエステル組成物において、前記のポリエステルAとポリエステルBの配合比は重量比で95/5〜5/95、好ましくは92/8〜8/92、さらに好ましくは90/10〜10/90であり、この範囲を外れると本発明の目的が達成されないので望ましくない。
また、ポリエステルAおよびポリエステルBの組成は実質上同じであることが好ましい。ここで実質上同じとは、互いのポリエステル中の酸成分、グリコール成分とも、95モル%以上が同一であることが好ましく、さらには97モル%以上、特には98モル%以上が同一であることが好ましい。
本発明に係るポリエステルは、基本的には従来公知の溶融重縮合法あるいは溶融重縮合法―固相重合法によって製造することが出来る。溶融重縮合反応は1段階で行っても良いし、また多段階に分けて行っても良い。これらは回分式反応装置から構成されていてもよいし、また連続式反応装置から構成されていてもよい。また溶融重縮合工程と固相重合工程は連続的に運転してもよいし、分割して運転してもよい。以下に、ポリエチレンテレフタレート(PET)を例にして、本発明に係るポリエステルの好ましい連続式製造方法の一例について説明するが、これに限定されるものではない。即ち、テレフタル酸とエチレングリコール及び必要により他の共重合成分を直接反応させて水を留去しながらエステル化した後、重縮合触媒の存在下に減圧下に重縮合を行う直接エステル化法、または、テレフタル酸ジメチルとエチレングリコール及び必要により他の共重合成分を反応させてメチルアルコールを留去しながらエステル交換させた後、重縮合触媒の存在下に減圧下に重縮合を行うエステル交換法により製造される。次いで、極限粘度を増大させたり、また低フレーバー飲料用耐熱容器や飲料用金属缶の内面用フィルム等のように低アセトアルデヒド含有量や低環状3量体含有量とする場合には、このようにして得られた溶融重縮合されたポリエステルは、引き続き固相重合される。
まず、エステル化反応により低重合体を製造する場合には、テレフタル酸またはそのエステル誘導体1モルに対して1.02〜2.0モル、好ましくは1.03〜1.4モルのエチレングリコールが含まれたスラリーを調整し、これをエステル化反応工程に連続的に供給する。
エステル化反応は、少なくとも2個のエステル化反応器を直列に連結した多段式装置を用いてエチレングリコールが還流する条件下で、反応によって生成した水またはアルコールを精留塔で系外に除去しながら実施する。第1段目のエステル化反応の温度は240〜270℃、好ましくは245〜265℃、圧力は0.2〜3kg/cm2G、好ましくは0.5〜2kg/cm2Gである。最終段目のエステル化反応の温度は通常250〜280℃好ましくは255〜275℃であり、圧力は通常0〜1.5kg/cm2G、好ましくは0〜1.3kg/cm2Gである。3段階以上で実施する場合には、中間段階のエステル化反応の反応条件は、上記第1段目の反応条件と最終段目の反応条件の間の条件である。これらのエステル化反応の反応率の上昇は、それぞれの段階で滑らかに分配されることが好ましい。最終的にはエステル化反応率は90%以上、好ましくは93%以上に達することが望ましい。これらのエステル化反応により分子量500〜5000程度の低次縮合物が得られる。
上記エステル化反応は原料としてテレフタル酸を用いる場合は、テレフタル酸の酸としての触媒作用により無触媒でも反応させることができるが重縮合触媒の共存下に実施してもよい。
また、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、ベンジルジメチルアミンなどの第3級アミン、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラ−n−ブチルアンモニウム、水酸化トリメチルベンジルアンモニウムなどの水酸化第4級アンモニウムおよび炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酢酸ナトリウムなどの塩基性化合物を少量添加して実施すると、ポリエチレンテレフタレートの主鎖中のジオキシエチレンテレフタレート成分単位の割合を比較的低水準(全ジオール成分に対して3モル%以下)に保持できるので好ましい。
次に、エステル交換反応によって低重合体を製造する場合は、テレフタル酸ジメチル1モルに対して1.1〜2.0モル、好ましくは1.2〜1.5モルのエチレングリコールが含まれた溶液を調整し、これをエステル交換反応工程に連続的に供給する。
エステル交換反応は、1〜2個のエステル交換反応器を直列に連結した装置を用いてエチレングリコールが還留する条件下で、反応によって生成したメタノールを精留塔で系外に除去しながら実施する。第1段目のエステル交換反応の温度は180〜250℃、好ましくは200〜240℃である。最終段目のエステル交換反応の温度は通常230〜270℃、好ましくは240〜265℃であり、エステル交換触媒として、Zn,Cd,Mg,Mn,Co,Ca,Baなどの脂肪酸塩、炭酸塩やPb,Zn,Ge酸化物等を用いる。これらのエステル交換反応により分子量約200〜500程度の低次縮合物が得られる。
前記の出発原料であるジメチルテレフタレート、テレフタル酸またはエチレングリコールとしては、パラキシレンから誘導されるバージンのジメチルテレフタレート、テレフタル酸あるいはエチレンから誘導されるエチレングリコールは勿論のこと、使用済みPETボトルからメタノール分解やエチレングリコール分解などのケミカルリサイクル法により回収したジメチルテレフタレート、テレフタル酸、ビスヒドロキシエチルテレフタレートあるいはエチレングリコールなどの回収原料も、出発原料の少なくとも一部として利用することが出来る。前記回収原料の品質は、使用目的に応じた純度、品質に精製されていなければならないことは言うまでもない。
次いで得られた低次縮合物は多段階の溶融縮重合工程に供給される。重縮合反応条件は、第1段階目の重縮合の反応温度は250〜290℃、好ましくは260〜280℃であり、圧力は500〜20Torr、好ましくは200〜30Torrで、最終段階の重縮合反応の温度は265〜300℃、好ましくは275〜295℃であり、圧力は10〜0.1Torr、好ましくは5〜0.5Torrである。3段階以上で実施する場合には、中間段階の重縮合反応の反応条件は、上記第1段目の反応条件と最終段目の反応条件の間の条件である。これらの重縮合反応工程の各々において到達される極限粘度の上昇の度合は滑らかに分配されることが好ましい。なお、重縮合反応には一段式重縮合装置を用いてもよい。
重縮合反応は、重縮合触媒を用いて行う。重縮合触媒としては、Ge、TiまたはAlの化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物が用いられることが好ましい。これらの化合物は、粉体、水溶液、エチレングリコール溶液、エチレングリコールのスラリー等として反応系に添加される。
Ge化合物としては、無定形二酸化ゲルマニウム、結晶性二酸化ゲルマニウム粉末またはエチレングリコールのスラリー、結晶性二酸化ゲルマニウムを水に加熱溶解した溶液またはこれにエチレングリコールを添加加熱処理した溶液等が使用されるが、特に本発明で用いるポリエステルを得るには二酸化ゲルマニウムを水に加熱溶解した溶液、またはこれにエチレングリコールを添加加熱した溶液を使用するのが好ましい。また、四酸化ゲルマニウム、水酸化ゲルマニウム、蓚酸ゲルマニウム、塩化ゲルマニウム、ゲルマニウムテトラエトキシド、ゲルマニウムテトラ−n−ブトキシド、亜リン酸ゲルマニウム等の化合物も用いることが出来る。これらの重縮合触媒はエステル化工程中に添加することができる。Ge化合物を使用する場合、その使用量はポリエステル中のGe残存量として好ましくは10〜150ppm、より好ましくは13〜100ppm、更に好ましくは15〜70ppmである。
Ti化合物としては、テトラエチルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラ−n−プロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート等のテトラアルキルチタネートおよびそれらの部分加水分解物、酢酸チタン、蓚酸チタニル、蓚酸チタニルアンモニウム、蓚酸チタニルナトリウム、蓚酸チタニルカリウム、蓚酸チタニルカルシウム、蓚酸チタニルストロンチウム等の蓚酸チタニル化合物、トリメリット酸チタン、硫酸チタン、塩化チタン、チタンハロゲン化物の加水分解物、シュウ化チタン、フッ化チタン、六フッ化チタン酸カリウム、六フッ化チタン酸アンモニウム、六フッ化チタン酸コバルト、六フッ化チタン酸マンガン、チタンアセチルアセトナート、ヒドロキシ多価カルボン酸または含窒素多価カルボン酸とのチタン錯体物、チタンおよびケイ素あるいはジルコニウムからなる複合酸化物、チタンアルコキサイドとリン化合物の反応物、チタンアルコキサイドと芳香族多価カルボン酸またはその無水物との反応物にリン化合物を反応させて得た反応生成物等が挙げられる。Ti化合物は、生成ポリマー中のTi残存量として0.1〜50ppmの範囲になるように添加する。
Al化合物としては、酢酸アルミニウム、塩基性酢酸アルミニウム、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、アルミニウムn-プロポキサイド、アルミニウムiso-プロポキサイド、アルミニウムn-ブトキサイド、アルミニウムt−ブトキサイドなどアルミニウムアルコキサイド、アルミニウムアセチルアセトネート、アルミニウムアセチルアセテート、アルミニウムエチルアセトアセテート、アルミニウムエチルアセトアセテートジiso-プロポキサイドなどのアルミニウムキレート化合物、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物およびこれらの部分加水分解物、酸化アルミニウムなどが挙げられる。これらのうち酢酸アルミニウム、塩基性酢酸アルミニウム、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およびアルミニウムアセチルアセトネートがとくに好ましい。Al化合物は、生成ポリマー中のAl残存量として5〜200ppmの範囲になるように添加する。
また、本発明に係るポリエステルの製造においては、アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物を必要に応じて併用してもよい。アルカリ金属、アルカリ土類金属としては、Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Baから選択される少なくとも1種であることが好ましく、アルカリ金属ないしその化合物の使用がより好ましい。アルカリ金属ないしその化合物を使用する場合、特にLi,Na,Kの使用が好ましい。アルカリ金属やアルカリ土類金属の化合物としては、例えば、これら金属のギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、蓚酸などの飽和脂肪族カルボン酸塩、アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和脂肪族カルボン酸塩、安息香酸などの芳香族カルボン酸塩、トリクロロ酢酸などのハロゲン含有カルボン酸塩、乳酸、クエン酸、サリチル酸などのヒドロキシカルボン酸塩、炭酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホスホン酸、炭酸水素、リン酸水素、硫化水素、亜硫酸、チオ硫酸、塩酸、臭化水素酸、塩素酸、臭素酸などの無機酸塩、1−プロパンスルホン酸、1−ペンタンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸などの有機スルホン酸塩、ラウリル硫酸などの有機硫酸塩、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、iso−プロポキシ、n−ブトキシ、tert−ブトキシなどのアルコキサイド、アセチルアセトネートなどとのキレート化合物、水素化物、酸化物、水酸化物などが挙げられる。
前記のアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物は、粉体、水溶液、エチレングリコール溶液等として反応系に添加される。アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物は、生成ポリマー中のこれらの元素の残存量として1〜50ppmの範囲になるように添加する。
さらにまた、本発明に係るポリエステルは、ケイ素、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、ガリウム、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、インジウム、錫、ハフニウム、タリウムからなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を含む金属化合物を含有してもよい。これらの金属化合物としては、これら元素の酢酸塩等の飽和脂肪族カルボン酸塩、アクリル酸塩などの不飽和脂肪族カルボン酸塩、安息香酸などの芳香族カルボン酸塩、トリクロロ酢酸などのハロゲン含有カルボン酸塩、乳酸塩などのヒドロキシカルボン酸塩、炭酸塩などの無機酸塩、1−プロパンスルホン酸塩などの有機スルホン酸塩、ラウリル硫酸などの有機硫酸塩、酸化物、水酸化物、塩化物、アルコキサイド、アセチルアセトナ−ト等とのキレート化合物があげられ、粉体、水溶液、エチレングリコール溶液、エチレングリコールのスラリ−等として反応系に添加される。これらの金属化合物は、生成ポリマー1トン当りのこれらの金属化合物の元素の残存量として0.05〜3.0モルの範囲になるように添加する。これらの金属化合物は、前記のポリエステル生成反応工程の任意の段階で添加することができる。
また、安定剤として、燐酸、ポリ燐酸やトリメチルフォスフェート等の燐酸エステル類、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一種のリン化合物を使用するのが好ましい。具体例としてはリン酸、リン酸トリメチルエステル、リン酸トリエチルエステル、リン酸トリブチルエステル、リン酸トリフェニルエステル、リン酸モノメチルエステル、リン酸ジメチルエステル、リン酸モノブチルエステル、リン酸ジブチルエステル、亜リン酸、亜リン酸トリメチルエステル、亜リン酸トリエチルエステル、亜リン酸トリブチルエステル、メチルホスホン酸、メチルホスホン酸ジメチルエステル、エチルホスホン酸ジメチルエステル、フェニールホスホン酸ジメチルエステル、フェニールホスホン酸ジエチルエステル、フェニールホスホン酸ジフェニールエステル等である。これらの安定剤はテレフタル酸とエチレングリコールのスラリー調合槽からエステル化反応工程中に添加することができる。P化合物は、生成ポリマー中のP残存量として好ましくは5〜100ppmの範囲になるように添加する。
重縮合触媒としてAl化合物を用いる場合は、リン化合物と併用することが好ましく、アルミニウム化合物およびリン化合物が予め溶媒中で混合された溶液またはスラリーとして用いることが好ましい。Al化合物の場合、より好ましいリン化合物は、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一種のリン化合物である。これらのリン化合物を用いることで触媒活性の向上効果が見られるとともに、ポリエステルの熱安定性等の物性が改善する効果が見られる。これらの中でも、ホスホン酸系化合物を用いると物性改善効果や触媒活性の向上効果が大きく好ましい。上記したリン化合物の中でも、芳香環構造を有する化合物を用いると物性改善効果や触媒活性の向上効果が大きく好ましい。
前記のようにして得られた溶融重縮合ポリエステルは、例えば、溶融重縮合終了後にダイス細孔より溶融ポリエステルを水中に押出して水中でカットする方式、あるいは溶融重縮合終了後にダイス細孔より空気中にストランド状に押出した後、冷却水で冷却しながらチップ化する方式によってチップ化される。
次いで、前期の溶融重縮合ポリエスエルチップは、不活性気体雰囲気下において、2段階以上の連続式結晶化装置で予備結晶化されることが好ましい。例えばPETの場合は、1段目の予備結晶化では100〜180℃の温度で1分〜5時間で、次いで2段目の予備結晶化では160〜210℃の温度で1分〜3時間の条件で、さらに2段目以上の予備結晶化では180〜210℃の温度で1分〜3時間の条件で、順次、段階的に結晶化することが好ましい。結晶化後のチップの結晶化度は30〜65%、好ましくは35〜63%、さらに好ましくは40〜60%の範囲であることが好ましい。なお、結晶化度はチップの密度より求めることができる。
次いで、不活性ガス雰囲気下または減圧下に前記プレポリマーに最適な温度に於いて、固相重合による極限粘度の増加が0.10デシリットル/グラム以上になるようにして固相重合を行う。例えば、PETの場合には、固相重合の温度としては、上限は215℃以下が好ましく、さらには210℃以下、特には208℃以下が好ましく、下限は190℃以上、好ましくは195℃以上である。
固相重合終了後は約30分以内、好ましくは20分以内、さらに好ましくは10分以内にチップ温度を約70℃以下、好ましくは60℃以下、さらに好ましくは50℃以下にすることが好ましい。
また、本発明のポリエステル組成物に配合されるポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、またはα−オレフィン系樹脂が挙げられる。またこれらの樹脂は結晶性でも非晶性でもかまわない。
本発明のポリエステル組成物に配合されるポリエチレン系樹脂としては、例えば、エチレンの単独重合体、エチレンと、プロピレン、ブテン−1、3−メチルブテン−1、ペンテン−1、4−メチルペンテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1、デセン−1等の炭素数2〜20程度の他のα−オレフィンや、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルなどの不飽和カルボン酸、無水マレイン酸などの不飽和カルボン酸の誘導体、スチレン系炭化水素、不飽和エポキシ化合物等のビニル化合物との共重合体等が挙げられる。具体的には、例えば、超低・低・中・高密度ポリエチレン等(分岐状又は直鎖状)のエチレン単独重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン−1共重合体、エチレン−4−メチルペンテン−1共重合体、エチレン−ヘキセン−1共重合体、エチレン−オクテン−1共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体等のエチレン系樹脂が挙げられる。
また本発明のポリエステル組成物に配合されるポリプロピレン系樹脂としては、例えば、プロピレンの単独重合体、プロピレンと、エチレン、ブテン−1、3−メチルブテン−1、ペンテン−1、4−メチルペンテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1、デセン−1等の炭素数2〜20程度の他のα−オレフィンや、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン等のビニル化合物との共重合体、あるいはヘキサジエン、オクタジエン、デカジエン、ジシクロペンタジエン等のジエンとの共重合体等が挙げられる。具体的には、例えば、プロピレン単独重合体(アタクチック、アイソタクチック、シンジオタクチックポリプロピレン)、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−エチレン−ブテン−1共重合体等のプロピレン系樹脂が挙げられる。
また本発明のポリエステル組成物に配合されるα−オレフィン系樹脂としては、4−メチルペンテン−1等の炭素数2〜8程度のα−オレフィンの単独重合体、それらのα−オレフィンと、エチレン、プロピレン、ブテン−1、3−メチルブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1、デセン−1等の炭素数2〜20程度の他のα−オレフィンとの共重合体等が挙げられる。具体的には、例えば、ブテン−1単独重合体、4−メチルペンテン−1単独重合体、ブテン−1−エチレン共重合体、ブテン−1−プロピレン共重合体等のブテン−1系樹脂や4−メチルペンテン−1とC2〜C18のα−オレフィンとの共重合体、等が挙げられる。
また、本発明のポリエステル組成物に配合されるポリアミド樹脂としては、例えば、ブチロラクタム、δ−バレロラクタム、ε−カプロラクタム、エナントラクタム、ω−ラウロラクタム等のラクタムの重合体、6−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸等のアミノカルボン酸の重合体、ヘキサメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、2,2,4−又は2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン、1,3−又は1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス(p−アミノシクロヘキシルメタン)等の脂環式ジアミン、m−又はp−キシリレンジアミン等の芳香族ジアミン等のジアミン単位と、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸等のジカルボン酸単位との重縮合体、及びこれらの共重合体等が挙げられ、具体的には、例えば、ナイロン4、ナイロン6、ナイロン7、ナイロン8、ナイロン9、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン66、ナイロン69、ナイロン610、ナイロン611、ナイロン612、ナイロン6T、ナイロン6I、ナイロンMXD6、ナイロン6/MXD6、ナイロンMXD6/MXDI、ナイロン6/66、ナイロン6/610、ナイロン6/12、ナイロン6/6T、ナイロン6I/6T等が挙げられる。またこれらの樹脂は結晶性でも非晶性でもかまわない。
また、本発明のポリエステル組成物に配合されるポリアミド樹脂としては、例えば、ブチロラクタム、δ−バレロラクタム、ε−カプロラクタム、エナントラクタム、ω−ラウロラクタム等のラクタムの重合体、6−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸等のアミノカルボン酸の重合体、ヘキサメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、2,2,4−又は2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン、1,3−又は1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス(p−アミノシクロヘキシルメタン)等の脂環式ジアミン、m−又はp−キシリレンジアミン等の芳香族ジアミン等のジアミン単位と、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸等のジカルボン酸単位との重縮合体、及びこれらの共重合体等が挙げられ、具体的には、例えば、ナイロン4、ナイロン6、ナイロン7、ナイロン8、ナイロン9、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン66、ナイロン69、ナイロン610、ナイロン611、ナイロン612、ナイロン6T、ナイロン6I、ナイロンMXD6、ナイロン6/MXD6、ナイロンMXD6/MXDI、ナイロン6/66、ナイロン6/610、ナイロン6/12、ナイロン6/6T、ナイロン6I/6T等が挙げられる。またこれらの樹脂は結晶性でも非晶性でもかまわない。
また、本発明のポリエステル組成物に配合されるポリアセタ−ル樹脂としては、例えばポリアセタ−ル単独重合体や共重合体が挙げられる。ポリアセタ−ル単独重合体としては、ASTM−D792の測定法により測定した密度が1.40〜1.42g/cm3、ASTMD−1238の測定法により、190℃、荷重2160gで測定したメルトフロー比(MFR)が0.5〜50g/10分の範囲のポリアセタ−ルが好ましい。
また、ポリアセタ−ル共重合体としては、ASTM−D792の測定法により測定した密度が1.38〜1.43g/cm3、ASTMD−1238の測定法により、190℃、荷重2160gで測定したメルトフロー比(MFR)が0.4〜50g/10分の範囲のポリアセタ−ル共重合体が好ましい。これらの共重合成分としては、エチレンオキサイドや環状エ−テルが挙げられる。
また、ポリアセタ−ル共重合体としては、ASTM−D792の測定法により測定した密度が1.38〜1.43g/cm3、ASTMD−1238の測定法により、190℃、荷重2160gで測定したメルトフロー比(MFR)が0.4〜50g/10分の範囲のポリアセタ−ル共重合体が好ましい。これらの共重合成分としては、エチレンオキサイドや環状エ−テルが挙げられる。
ここで、ポリエステルチップを流動条件下に前記樹脂製の部材に接触させる方法としては、前記樹脂製の部材が存在する空問内で、ポリエステルチップを前記部材に衝突接触させることが好ましく、具体的には、例えば、ポリエステルの溶融重縮合直後、予備結晶化直後、固相重合直後等の製造工程時、また、ポリエステルチップの製品としての輸送段階等での輸送容器充填・排出時、また、ポリエステルチップの成形段階での成形機投入時、等における気力輸送配管、重力輸送配管、サイロ、マグネットキャッチャーのマグネット部等の一部を前記樹脂製とするか、前記樹脂製フィルム、シート、成形体などを貼り付けるか、または、前記樹脂をライニングするとか、或いは前記移送経路内に棒状又は網状体等の前記樹脂製部材を設置する等して、ポリエステルチップを移送する方法が挙げられる。ポリエステルチップの前記部材との接触時間は、通常、0.01秒〜数分程度の極短時間であるが、ポリエステルに前記樹脂を微量混入させることができる。
なお、本発明に係るポリエステルのチップの形状は、シリンダー型、角型、球状または扁平な板状等の何れでもよい。その平均粒径は、通常1.0〜4mm、好ましくは1.0〜3.5mm、さらに好ましくは1.0〜3.0mmの範囲である。例えば、シリンダー型の場合は、長さは1.0〜4mm、径は1.0〜4mm程度であるのが実用的である。球状粒子の場合は、最大粒子径が平均粒子径の1.1〜2.0倍、最小粒子径が平均粒子径の0.7倍以上であるのが実用的である。また、チップの重量は5〜40mg/個の範囲が実用的である。また、固相重合速度を向上させたり、アルデヒド類の含有量をより効果的に低減させたりすることが必要な場合は、チップの平均重量は1〜5mg/個にすることも好ましい。
290℃の温度で60分間溶融した時の環状3量体の増加量が0.40重量%以下である本発明のポリエステル組成物は、ポリエステルA、ポリエステルBのうち少なくとも一種の重縮合触媒を失活処理することにより製造することができる。
前記ポリエステルの重縮合触媒を失活処理する方法としては、前記ポリエステルチップを水や水蒸気または水蒸気含有気体と接触処理する方法が挙げられる。
前記ポリエステルの重縮合触媒を失活処理する方法としては、前記ポリエステルチップを水や水蒸気または水蒸気含有気体と接触処理する方法が挙げられる。
熱水処理方法としては、ポリエステルA、ポリエステルB、あるいはこれらを主成分として含むポリエステル組成物を水中に浸ける方法やシャワーでこれらのチップ上に水をかける方法等が挙げられる。処理時間としては5分〜2日間、好ましくは10分〜1日間、さらに好ましくは30分〜10時間で、水の温度としては20〜180℃、好ましくは40〜150℃、さらに好ましくは50〜120℃である。
またポリエステルのチップと水蒸気または水蒸気含有ガスとを接触させて処理する場合は、50〜150℃、好ましくは50〜110℃の温度の水蒸気または水蒸気含有ガスあるいは水蒸気含有空気を好ましくは粒状ポリエステル1kg当り、水蒸気として0.5g以上の量で供給させるか、または存在させて粒状ポリエステルと水蒸気とを接触させる。ポリエステルのチップと水蒸気との接触は、通常10分間〜2日間、好ましくは20分間〜10時間行われる。また処理方法は連続方式、バッチ方式のいずれであっても差し支えない。
また、重縮合触媒を失活させる別の手段として、リン化合物を前記ポリエステルに配合し、成形時などの溶融状態において混合、反応させて重縮合触媒を不活性化する方法が挙げられる。
ポリエステルにリン化合物を配合する方法としては、前記ポリエステルにリン化合物をドライブレンドする方法やリン化合物を溶融混練して配合したポリエステルマスターバッチチップとポリエステルチップを混合する方法によって所定量のリン化合物をポリエステルに配合後、押出機や成形機中で溶融し、重縮合触媒を不活性化する方法、チップをリン化合物溶液、特にリン酸水溶液に浸漬する方法、マスターバッチとして添加する方法などが挙げられる。また、これらリン化合物はポリエステルに共重合された状態であっても良い。
使用されるリン化合物としては、リン酸、亜リン酸、ホスホン酸およびそれらの誘導体等が挙げられる。具体例としては前記の化合物であり、これらは単独で使用してもよく、また2種以上を併用してもよい。
ポリエステルAのチップとポリエステルBのチップをドライブレンドして成形する際、成形機内に樹脂が滞留したり、成形条件の変動(成形サイクルを長くする)があると、残存する触媒の活性により溶融中にエステル交換が進むため、分子量の均一化が進み、低IV成分による可塑化効果が得られずに、本願の効果が発揮できない場合がある。しかし、少なくともポリエステルAまたはポリエステルBのいずれか一方、好ましくは両方でポリエステルの触媒を失活させたものを用いることは、この成形中のエステル交換を低減させ、成形条件の変動による成形体の品質のばらつきを抑えることができるという点でも好ましい。
本発明のポリエステル組成物は、従来公知の方法により前記のポリエステルAと前記のポリエステルBを所定の比率で均一に混合して得ることができる。例えば、前記のポリエステルAと前記のポリエステルBとをタンブラー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、スタティックミキサー等でドライブレンドする方法、さらにドライブレンドした混合物を一軸押出機、二軸押出機、ニーダー等で1回以上溶融混合する方法などが挙げられる。具体的には、前記のポリエステルAとポリエステルBをチップ形態で前記の適当な方法により所定比率で均一に混合し、乾燥後、成形に供するのが一般的である。
前記ポリエステル組成物を前記したような方法によってポリエステルAのチップとポリエステルBのチップをドライブレンドして得ようとする場合、これら両者の混合比率の変動が大きいと、ポリエステル組成物からなる成形体の極限粘度の変動や結晶化特性などの変動が起こり、このため得られた成形体のアセトアルデヒド含有量、透明性、厚みなどの特性が変動し大きな問題となる。また、ドライブレンド後のポリエステル組成物を乾燥機や成形機に供給したり、あるいはこれらの機器から排出したりする際、または移送配管中をポリエステル組成物を気体などで移送する際などポリエステル組成物を移動させる場合にポリエステルAやポリエステルBの配合割合が変動することがある。
成形機などへの供給前や溶融成形前の段階に於けるポリエステルAとポリエステルBのチップの配合割合の変動率は、±5%以内、好ましくは±3%以内、さらに好ましくは±1%以内である。
前記配合割合の変動要因としては、両者のチップの真密度の差や嵩密度の差があり、真密度は主として結晶化条件や固相重合温度や時間などの固相重合条件によって決まり、また嵩密度はチップサイズやチップの形状(切り口の状態)、微粉末(ファインとも言う)や細粒等の混入量によって決まる。
本発明に係るポリエステルAのチップとポリエステルBのチップの密度は1.370グラム/立方センチメートル以上、好ましくは1.380グラム/立方センチメートル以上、さらに好ましくは1.390グラム/立方センチメートル以上、特に好ましくは1.395グラム/立方センチメートル以上であることが望ましい。また1.415グラム/立方センチメートル以上の密度のチップを得ようとすると、固相重合時にチップの融着が発生したりして問題となる。チップの密度が1.390グラム/立方センチメートル未満の場合は環状3量体の含有量が0.7重量%以下に低減できず、金型汚れなどの問題が生じるので、成形体を熱処理する必要がある耐熱性成形体の場合は好ましくない。
本発明に係るポリエステルAのチップとポリエステルBのチップの密度の差は、0.025グラム/立方センチメートル以内、好ましくは0.02グラム/立方センチメートル以内、さらに好ましくは0.01グラム/立方センチメートル以内である。前記の密度の差が0.025グラム/立方センチメートルを越える場合は、前記ポリエステル組成物から成形体を製造する際、時系列方向での配合比率の変動が大きくなるために成形体の極限粘度や結晶化特性の変動が生じ、厚み斑、延伸斑や透明性斑の大きい成形体が発生して問題となる。
また本発明に係るポリエステルAとポリエステルBのチップサイズとチップの嵩密度は前記のとうりである。
また本発明に係るポリエステルAとポリエステルBのチップサイズとチップの嵩密度は前記のとうりである。
また、前記ポリエステル組成物は製造中に発生する前記ポリエステルAまたはBに起因するファインを含むが、その含有量は0.1〜5000ppmであることが好ましい。ファインの含有量は、好ましくは0.1〜3000ppm、より好ましくは0.1〜1000ppm、さらに好ましくは0.1〜500ppm、最も好ましくは0.1〜100ppmである。ファインの含有量が0.1ppm未満の場合は、結晶化速度が非常におそくなり、中空成形容器の口栓部の結晶化が不十分となり、このため口栓部の収縮量が規定値の範囲内に収まらず、キャッピング不可能となる。含有量が5000ppmを超える場合は、前記のポリエステルAとポリエステルBの配合量斑、配合量変動が起こり易くなり、その結果成形体の極限粘度変動が大きくなって結晶化速度や延伸性の変動が生じる。そしてシート状物の場合は、透明性や表面状態が悪くなりと共にこれらの特性の変動が大きく、これを延伸した場合、厚み斑が悪くなる。また中空成形体の口栓部の結晶化度が過大、かつ変動大となり、このため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、また中空成形体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る。特に、中空成形体用のポリエステル組成物のファイン含有量は0.1〜500ppmが好ましい。
前記ポリエステル組成物を構成するポリエステルAおよびポリエステルBのファイン含有量も同様に0.1〜5000ppmであることが好ましい。ファインの含有量は、好ましくは0.1〜3000ppm、より好ましくは0.1〜1000ppm、さらに好ましくは0.1〜500ppm、最も好ましくは0.1〜100ppmである。
本発明のポリエステル組成物を290℃で成形した成形体のホルムアルデヒド含有量は、7ppm以下、好ましくは5ppm以下、より好ましくは3ppm以下、さらに好ましくは2ppm以下であることが好ましい。ホルムアルデヒド含有量が7ppm以上の場合は、このポリエステルから成形された容器等の内容物の風味や臭い等が悪くなる。
また本発明のポリエステル組成物中に共重合されたジエチレングリコール量は、前記ポリエステルを構成するグリコール成分の1.3〜5.0モル%、好ましくは1.5〜4.0モル%、より好ましくは1.8〜3.5モル%、さらに好ましくは2.0〜3.0モル%、特に好ましくは2.0〜2.9モル%である。ジエチレングリコール量が5.0モル%を越える場合は、熱安定性が悪くなり、成型時に分子量低下が大きくなったり、またアセトアルデヒド含有量やホルムアルデヒド含有量の増加量が大となり好ましくない。またジエチレングリコール含有量が1.0モル%未満の場合は、得られた成形体の透明性が悪くなる。
本発明のポリエステル組成物からなる中空成形体などの成形体のアセトアルデヒド含有量は、20ppm以下、好ましくは15ppm以下、より好ましくは13ppm以下、さらに好ましくは10ppm以下である。
また、本発明のポリエステル組成物からなる中空成形体などの成形体の環状3量体含有量は、0.7重量%以下、好ましくは0.5重量%以下、好ましくは0.4重量%以下で、更に好ましくは0.35重量%以下ある。耐熱性ボトルの場合には、0.4重量%を越えると成形時の金型汚れが酷くなり問題である。
本発明のポリエステル組成物は、中空成形体、トレー、2軸延伸フィルム等の包装材、金属缶被覆用フィルム、モノフィラメントを含む繊維などとして好ましく用いることが出来る。また、本発明のポリエステル組成物は、多層成形体や多層フィルム等の1構成層としても用いることが出来る。
本発明のポリエステル組成物は、一般的に用いられる溶融成形法を用いてフィルム、シート、容器、その他の包装材料を成形することができる。また、本発明のポリエステル組成物からなるシート状物を少なくとも一軸方向に延伸することにより機械的強度を改善することが可能である。本発明のポリエステル組成物からなる延伸フィルムは射出成形もしくは押出成形して得られたシート状物を、通常PETの延伸に用いられる一軸延伸、逐次二軸延伸、同時二軸延伸のうちの任意の延伸方法を用いて成形される。また圧空成形、真空成形によりカップ状やトレイ状に成形することもできる。
本発明のポリエステル組成物は、一般的に用いられる溶融成形法を用いてフィルム、シート、容器、その他の包装材料を成形することができる。また、本発明のポリエステル組成物からなるシート状物を少なくとも一軸方向に延伸することにより機械的強度を改善することが可能である。本発明のポリエステル組成物からなる延伸フィルムは射出成形もしくは押出成形して得られたシート状物を、通常PETの延伸に用いられる一軸延伸、逐次二軸延伸、同時二軸延伸のうちの任意の延伸方法を用いて成形される。また圧空成形、真空成形によりカップ状やトレイ状に成形することもできる。
以下には、PETの場合の種々の用途についての具体的な製法を簡単に説明する。
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。
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。
中空成形体を製造するにあたっては、本発明のポリエステル組成物から成形したブリフォームを延伸ブロー成形してなるもので、従来PETのブロー成形で用いられている装置を用いることができる。具体的には例えば、射出成形または押出成形で一旦プリフォームを成形し、そのままあるいは口栓部、底部を加工後、それを再加熱し、ホットパリソン法あるいはコールドパリソン法などの二軸延伸ブロー成形法が適用される。この場合の成形温度、具体的には成形機のシリンダー各部およびノズルの温度は通常260〜300℃の範囲である。延伸温度は通常70〜120℃、好ましくは90〜110℃で、延伸倍率は通常縦方向に1.5〜3.5倍、円周方向に2〜5倍の範囲で行えばよい。得られた中空成形体は、そのまま使用できるが、特に果汁飲料、ウーロン茶などのように熱充填を必要とする飲料の場合には一般的に、さらにブロー金型内で熱固定処理を行い、耐熱性を付与して使用される。熱固定は通常、圧空などによる緊張下、100〜200℃、好ましくは120〜180℃で、数秒〜数時間、好ましくは数秒〜数分間行われる。
また、口栓部に耐熱性を付与するために、射出成形または押出成形により得られたプリフォームの口栓部を遠赤外線や近赤外線ヒーター設置オーブン内で結晶化させたり、あるいはボトル成形後に口栓部を前記のヒーターで結晶化させる。
また、本発明のポリエステル組成物は、これを溶融押出し後に切断した溶融塊を圧縮成形して得たプリフォームを延伸ブロー成形する、所謂、圧縮成形法による延伸中空成形体の製造にも用いることができる。
本発明のポリエステル組成物からの、中空成形体成形時に発生する不良品や市場からの使用済み回収容器の洗浄品はバージン原料とともに混合して再使用しても、透明性や耐熱性の面で問題のない中空成形体を与えることが可能である。
本発明のポリエステル組成物には、必要に応じて公知の紫外線吸収剤、酸化防止剤、アセトアルデヒド低減剤、酸素捕獲剤、外部より添加する滑剤や反応中に内部析出させた滑剤、離型剤、核剤、安定剤、帯電防止剤、青み付け剤、染料、顔料などの各種の添加剤を配合してもよい。
また、本発明のポリエステル組成物をフィルム用途に使用する場合には、滑り性、巻き性、耐ブロッキング性などのハンドリング性を改善するために、ポリエステル中に炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、リン酸リチウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム等の無機粒子、蓚酸カルシウムやカルシウム、バリウム、亜鉛、マンガン、マグネシウム等のテレフタル酸塩等の有機塩粒子やジビニルベンゼン、スチレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸またはメタクリル酸のビニル系モノマーの単独または共重合体等の架橋高分子粒子などの不活性粒子を含有させることが出来る。
以下本発明を実施例により具体的に説明するが本発明はこの実施例に限定されるものではない。
なお、主な特性値の測定法を以下に説明する。
(1)、(2)、(3)のポリエステルの組成や各特性は、チップを冷凍粉砕して十分に混合した後、測定する。
なお、主な特性値の測定法を以下に説明する。
(1)、(2)、(3)のポリエステルの組成や各特性は、チップを冷凍粉砕して十分に混合した後、測定する。
(1)ポリエステルの極限粘度(IV)
1,1,2,2−テトラクロルエタン/フェノール(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。
1,1,2,2−テトラクロルエタン/フェノール(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。
(2)ポリエステルのジエチレングリコール含有量(以下[DEG含有量]という)
メタノールにより分解し、ガスクロマトグラフィーによりDEG量を定量し、全グリコール成分に対する割合(モル%)で表した。
メタノールにより分解し、ガスクロマトグラフィーによりDEG量を定量し、全グリコール成分に対する割合(モル%)で表した。
(3)ポリエステルの環状三量体の含有量(以下「CT含有量」という)
冷凍粉砕した試料300mgをヘキサフルオロイソプロパノール/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。
冷凍粉砕した試料300mgをヘキサフルオロイソプロパノール/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。
(4)ポリエステルのアセトアルデヒド含有量(以下「AA含有量」という)
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ーで測定し、濃度をppmで表示した。なお、成形体のアセトアルデヒド含有量は、(10)の方法において290℃設定で成形した2mm厚みのプレート(図1のA部)から試料採取する。
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ーで測定し、濃度をppmで表示した。なお、成形体のアセトアルデヒド含有量は、(10)の方法において290℃設定で成形した2mm厚みのプレート(図1のA部)から試料採取する。
(5)ポリエステルの溶融時の環状三量体増加量(△CT量)
(10)の方法で280℃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、前記プレートの環状三量体含有量を用いた。
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%)
(10)の方法で280℃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、前記プレートの環状三量体含有量を用いた。
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%)
(6)ファインの含有量の測定
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。
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。
(7)成形体の昇温時の結晶化温度(Tc1)および降温時の結晶化温度(Tc2)
セイコー電子工業株式会社製の示差熱分析計(DSC)、RDC−220で測定。下記(10)の成形板の2mm厚みのプレー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。
セイコー電子工業株式会社製の示差熱分析計(DSC)、RDC−220で測定。下記(10)の成形板の2mm厚みのプレー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。
(8)ポリエステルチップの密度
硝酸カルシュウム/水溶液の密度勾配管で30℃で測定した。
硝酸カルシュウム/水溶液の密度勾配管で30℃で測定した。
(9)ヘイズ(霞度%)
下記(10)の成形体(肉厚5mm)より試料を切り取り、日本電色(株)製ヘイズメーター、modelNDH2000で測定。
下記(10)の成形体(肉厚5mm)より試料を切り取り、日本電色(株)製ヘイズメーター、modelNDH2000で測定。
(10)段付成形板の成形
減圧乾燥機を用いて140℃、0.1mmHg以下で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。
減圧乾燥機を用いて140℃、0.1mmHg以下で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。
ヤマト科学製真空乾燥器DP61型を用いて予め減圧乾燥したポリエステルを用い、成形中に吸湿を防止するために、成形材料ホッパー内は乾燥不活性ガス(窒素ガス)パージを行った。M−150C−DM射出成形機による可塑化条件としては、フィードスクリュウ回転数=70%、スクリュウ回転数=120rpm、背圧0.5MPa、シリンダー温度はホッパー直下から順に45℃、250℃、以降ノズルを含め280℃あるいは290℃に設定した。射出条件は射出速度及び保圧速度は20%、また成形品重量が146±0.2gになるように射出圧力及び保圧を調整し、その際保圧は射出圧力に対して0.5MPa低く調整した。
射出時間、保圧時間はそれぞれ上限を10秒、7秒,冷却時間は50秒に設定し、成形品取出時間も含めた全体のサイクルタイムは概ね75秒程度である。
金型には常時、水温10℃の冷却水を導入し温調するが、成形安定時の金型表面温度は22℃前後である。
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。
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。
なお、成形温度とは、前記のノズルを含めバレルの設定温度を言う。成形板のAA含有量測定には290℃成形温度の成形板を用いた。
2mm厚みのプレート(図1のA部)は昇温時の結晶化温度(Tc1)、降温時の結晶化温度(Tc2)測定およびAA測定、3mm厚みのプレート(図1のB部)は溶融時の環状3量体増加量(△CT量)の測定、5mm厚みのプレート(図1のD部)はヘイズ(霞度%)測定、に使用する。
(11)中空成形体の成形
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射出成形機により樹脂温度280℃でプリフォーム(肉厚約3.7mm)を成形した。成形安定時の金型の表面温度は22℃前後である。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。
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射出成形機により樹脂温度280℃でプリフォーム(肉厚約3.7mm)を成形した。成形安定時の金型の表面温度は22℃前後である。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)中空成形体プリフォームの口栓部形状および寸法
(11)で結晶化させたプリフォーム口栓部の形状および寸法を目視観察し、下記のように評価した。
◎ : 極めて安定した寸法精度が得られた。
○ : 安定した寸法精度が得られた。
× : 結晶化不十分、形状不良。
(11)で結晶化させたプリフォーム口栓部の形状および寸法を目視観察し、下記のように評価した。
◎ : 極めて安定した寸法精度が得られた。
○ : 安定した寸法精度が得られた。
× : 結晶化不十分、形状不良。
(13)中空成形体の外観
前記(11)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
前記(11)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
(14)ポリエステルの嵩密度
JIS K6721に準じた方法により測定した。
JIS K6721に準じた方法により測定した。
ポリエステル組成物について以下に説明する。
(ポリエステル1(Pes1))
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。
(ポリエステル1(Pes1))
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。
この樹脂をファイン除去後、引き続き窒素雰囲気下、約155℃で結晶化し、さらに窒素雰囲気下で約200℃に予熱後、連続固相重合反応器に送り窒素雰囲気下約207℃で固相重合した。固相重合後篩分工程およりファイン除去工程で連続的に処理しファインを除去した。
次いで輸送用容器充填工程に接続するSUS304製の輸送配管の一部に、直鎖状低密度ポリエチレン(MI=約0.9g/10分、密度=約0.923g/cm3)製の円筒パイプを接続した輸送配管内を輸送し、流動条件下に接触処理を行った。接触処理後、気流分級工程でさらに処理した。ポリエチレン含有量は約7ppbであった。なお、ポリエチレン含有量はチップから熱トルエンにより抽出、濃縮後、GPCにより測定した。
得られたポリエステル組成物(ポリエステル1)の極限粘度は0.67デシリットル/グラム、アセトアルデヒド(AA)含有量は3.6ppm、環状3量体の含量は0.35重量%、ファイン含有量は約50ppm、チップ密度は1.396g/cm3であった。得られたポリエステル1の特性を表−1に示す。
(ポリエステル2(Pes2)、3(Pes3))
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。
得られたポリエステル組成物の特性を表−1に示す。ファイン含有量は約50ppm、ポリエチレン含有量は約7ppb(Pes2)と9ppb(Pes3)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。
得られたポリエステル組成物の特性を表−1に示す。ファイン含有量は約50ppm、ポリエチレン含有量は約7ppb(Pes2)と9ppb(Pes3)であった。
(ポリエステル4(Pes4))
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4を得た。ポリエチレン接触処理はしなかった。
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4を得た。ポリエチレン接触処理はしなかった。
(ポリエステル5(Pes5))
重縮合触媒添加量、溶融重縮合時間および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5を得た。ポリエチレン接触処理はしなかった。
得られたポリエステル組成物の特性を表−1に示す。ファイン含有量は約50ppmであった。
重縮合触媒添加量、溶融重縮合時間および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5を得た。ポリエチレン接触処理はしなかった。
得られたポリエステル組成物の特性を表−1に示す。ファイン含有量は約50ppmであった。
(ポリエステル6(Pes6)、7(Pes7))
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実施例1と同様にして反応およびポリエチレン接触処理させてポリエステル6、7を得た。ファイン含有量は約50ppm、ポリエチレン含有量は約8ppb(Pes6)と10ppb(Pes7)であった。
得られたポリエステル組成物の特性を表−1に示す。
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実施例1と同様にして反応およびポリエチレン接触処理させてポリエステル6、7を得た。ファイン含有量は約50ppm、ポリエチレン含有量は約8ppb(Pes6)と10ppb(Pes7)であった。
得られたポリエステル組成物の特性を表−1に示す。
(ポリエステル8(Pes8)、9(Pes9))
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実施例1と同様にして反応およびポリエチレン接触処理させてポリエステル8、9を得た。ファイン含有量は約50ppm、ポリエチレン含有量は両者ともに約10ppbであった。
得られたポリエステル組成物の特性を表−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実施例1と同様にして反応およびポリエチレン接触処理させてポリエステル8、9を得た。ファイン含有量は約50ppm、ポリエチレン含有量は両者ともに約10ppbであった。
得られたポリエステル組成物の特性を表−1に示す。
(実施例1)
上記のポリエステル1とポリエステル2のペレットを8:2の割合でブレンドして得たポリエステル組成物を(10)および(11)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。
成形板のAA含有量は10.2ppm、ヘイズ差△HZは9.9%と良好であり、プリフォーム口栓部の形状、寸法および中空成形容器の外観も問題なかった。また、中空成形体のAA含有量は12.9ppmと良好であった。
上記のポリエステル1とポリエステル2のペレットを8:2の割合でブレンドして得たポリエステル組成物を(10)および(11)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。
成形板のAA含有量は10.2ppm、ヘイズ差△HZは9.9%と良好であり、プリフォーム口栓部の形状、寸法および中空成形容器の外観も問題なかった。また、中空成形体のAA含有量は12.9ppmと良好であった。
(実施例2、3、4、5)
表2に示す組成により同様にして、実施例2、3、4、5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2に示す組成により同様にして、実施例2、3、4、5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。
(比較例1)
表2に示すように比較例1のポリエステル4について評価を実施した。
実施例と比較すると明らかに、比較例1の成形板のAA含有量、ヘイズ差ΔHZが高く、プリフォーム口栓部の形状、寸法および中空成形体の外観も悪かった。また、中空成形体のAA含有量は25.7ppmと高かった。結果を表2に示す。
表2に示すように比較例1のポリエステル4について評価を実施した。
実施例と比較すると明らかに、比較例1の成形板のAA含有量、ヘイズ差ΔHZが高く、プリフォーム口栓部の形状、寸法および中空成形体の外観も悪かった。また、中空成形体のAA含有量は25.7ppmと高かった。結果を表2に示す。
(比較例2)
表2に示すように比較例2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、成形板のAA含有量、ヘイズ差△HZや中空成形体のAA含有量は高かく、また、プリフォーム口栓部の形状、寸法および中空成形体の外観も悪かった。結果を表2に示す。
表2に示すように比較例2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、成形板のAA含有量、ヘイズ差△HZや中空成形体のAA含有量は高かく、また、プリフォーム口栓部の形状、寸法および中空成形体の外観も悪かった。結果を表2に示す。
本発明は、低温度での成形によっても透明性が保持され、成形時のアルデヒド発生量が少なく、結晶化速度および結晶化速度変動の点で問題がなく、かつ成形体とした際には耐圧性などの機械的特性に優れた成形体を与えるポリエステル組成物を提供する。また、本発明のポリエステル組成物は低温度での流動特性が改良されるので成形時の歪みが少なく、耐熱寸法安定性の優れた成形体、特に中空成形品を高速成形により効率よく生産することができ、なおかつ、非常に耐圧性や耐熱圧性が良好な成形体を与え、また金型を汚すことの少ない長時間連続成形性に優れたポリエステル組成物及びそれからなる成形体を提供する。
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。
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 (6)
- 重縮合触媒としてAl、Ge、Tiからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含む化合物を含有する、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と、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタ−ル樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一種の樹脂0.1ppb〜1000ppmと、からなるポリエステル組成物であって、極限粘度Xが0.62〜0.88デシリットル/グラム、290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(HZ2)が30%以下であり、280℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(HZ1)と290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(HZ2)の差△HZとポリエステル組成物の極限粘度Xが下記の式を満足することを特徴とするポリエステル組成物。
△HZ = HZ1 − HZ2 ≦ 60 − 50X
(式中、HZ1は280℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(%)、HZ2は290℃で成形した5mm厚みの成形体のヘイズ(%)、Xはポリエステル組成物の極限粘度(デシリットル/グラム)である。) - 前記ポリエステル組成物が、エチレンテレフタレート単位を96モル%以上含むことを特徴とする請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 前記ポリエステル組成物を290℃で成形した成形体のアセトアルデヒド含有量が20ppm以下であることを特徴とする請求項1または2のいずれか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。
- 請求項1〜4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。
- 請求項5のポリエステル成形体が、中空成形体、シー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ィ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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