JP2008519903A - 窒化チタン粒子を含むポリエステルポリマー及びコポリマー組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
によって計算する。
ηinh=[ln(ts/to)]/C
[式中、ηinh=0.50g/100mL(フェノール60%及び1,1,2,2−テトラクロロエタン40%)のポリマー濃度における25℃でのインヘレント粘度
ln=自然対数
ts=毛細管を通るサンプルの流下時間
to=毛細管を通る溶媒ブランクの流下時間
C=溶媒100mL当たりのポリマー(g)の濃度(0.50%)]。
ηint=lim(ηsp/C)=lim ln(ηr/C)
C→0 C→0
[式中、ηint=極限粘度数
ηr=相対粘度(relative viscosity)=ts/to
ηsp=比粘度=ηr−1]。
修正IhV=計算IhV×較正係数
極限粘度数(ItV又はηint)は、Billmeyer式を用いて以下のようにして概算できる:
ηint=0.5[e0.5×修正IhV−1]+(0.75×修正IhV)。
実施例中で使用する以下のナノメーターサイズの粒子は、Nanostructured & Amorphous Materials,Inc.(Houston,TX)から購入した:
1.ナノメーターサイズの窒化チタン(TiN)粒子。サンプルは20nmの平均粒度を有し、粒度分布が比較的狭かった。粒度は>97%の表示純度、120m2/gの比表面積、0.08g/cm3の嵩密度、及び5.22g/cm3の真密度を有していた。粒子は球状の形態を有していた。2つの型の、即ち、JY型及びKT型のナノメーターサイズのTiN粒子が得られた。これらの2つの型のナノメーターサイズの窒化チタン粒子をここでは、20nm−TiN(JY)及び20nm−TiN(KE)と称する。2つのサンプルの平均粒度を、透過電子顕微鏡法で確認した。d50で表される両サンプルの平均粒度値は約20nmであった。
Th=目標厚さにおける透過率
To=吸収のない透過率
β=吸光係数
Td=サンプルに関して測定された透過率
h=目標厚さ
d=サンプルの厚さ]。
例1〜5において使用したベースポリマーは、窒化チタンもチタン炭窒化物も含まないPETコポリマーである、商用銘柄のPET Voridian(登録商標)CM01ポリマーであった。配合前に、CM01ポリマーは150℃において8時間乾燥させた。粒子は、溶融配合の間に未使用CM01ポリマーに添加した。最初に、コンセントレート(500ppmの粒子を含む)を、サクストン(saxton)及びパイナップル混合ヘッドを有する1インチ一軸スクリュー押出機を用いて生成した。押出機には、ペレット化機能も装着した。次いで、コンセントレートを、170℃において1時間、タンブル晶析装置を用いて結晶化させた。結晶化させたコンセントレートを次に、2〜50ppmの範囲の、CM01中窒化チタン最終濃度を有するCM01未使用ポリマーにレットダウンした。配合プロセスの間において、異なるバッチ間における公差汚染の発生を確実になくすために、CM01未使用ポリマーを用いて押出機バレルを数回パージした。最後に、異なるレベルの窒化チタン粒子を有するCM01ポリマーを、以下の射出成形条件下で運転されるBOY(22D)射出成形機を用いて20オンス・ボトルプレフォームに射出成形した:溶融温度270℃、金型温度3℃、サイクル時間30秒、スクリュー速度110rpm及び冷却時間12秒。
例6〜10において使用したベースポリマーもまた、商用銘柄のPET Voridian(登録商標)CM01ポリマーであり、サンプルは前に既に記載したようにして製造した。これらの実施例においては、使用したナノ規模のTiN粒子は、20nmのKE型TiN、即ち、20nm−TiN(KE)であった。表IIIは、20nm−TiN(KE)からの青味付け作用が、20nm−TiN(JY)よりも更に大きかったことを示す。11ppmの20nm−TiN(KE)の配合時に、プレフォームb*の低下は5.9単位であった。これらの例はまた、側壁のヘイズが、20nm−TiN(KE)の添加によってごくわずかしか影響されなかったことを示す。
この組の実施例においては、2種のPETコポリマー、即ち、ウォーターボトル包装用及び炭酸清涼飲料包装用CB12のVoridian Aqua PET WA314(いずれも、Eastman Chemical Company(Kingsport,Tennessee)製)を用いた。これらの樹脂は、3.0重量%のMXD−6+種々のレベルの20nm−TiN(JY)を含むブレンドとして評価し、次いでPET(WA314)のみ+種々のレベルの20nm−TiN(JY)を含むブレンドとして評価した。
表VI中の、前述のようにして製造した、CB12とMXD−6及び20nm−TiN(JY)とのブレンドに注目すると、MXD−6の添加時にプレフォームL*は約5単位低下したが、ヘイズは約6単位増加したことがわかる。20nm−TiN(JY)を更に添加しても、ヘイズ値はそれほど変化しなかった。しかし、AAは、20nm−TiNの増加と共にわずかに低下する傾向があった。L*はこの場合もまた、20nm−TiN(JY) 1ppm当たり約1単位低下した。b*は、TiN 1ppm当たり平均で約0.257単位低下した。
例25〜26に使用したベースポリマーは、商用銘柄PET Voridian(登録商標)CM01ポリマーである。サンプルは、既述のようにして製造した。紫外線照射実験:未使用CM01及びCM01中に20nm−TiN(JY)を77ppm含むサンプルを用いて製造した20オンスボトルを、同じプレフォーム表面温度でブロー成形し、紫外線下で試験した。使用した紫外線ランプは、UVP,Inc.(UPLAND,CA)から入手したモデルUVL−28である。これは、340〜400nmの光を放射する、ピーク発光波長が365nmの2つの8ワット電球を保持していた。ランプは、400nmを超える波長の光を濾過するフィルターを有していた。使用した飲料はFD&C Red#40を含むジュース飲料である。試験を行って、CM01へのTiNの添加が、ポリマーによって提供されるUV保護を増加させるかどうか調べた。全てのサンプルを一貫した方法で試験した。
表VIIIは、TiC0.5N0.5の添加も再加熱速度を改良したことを示す。実施例27〜32において使用したベースポリマーは、商用銘柄PET Voridian(登録商標)CM01ポリマーである。6.4ppmのTiC0.5N0.5の添加は、7℃のRIT及び76.2のL*値をもたらした。更に、良好なプレフォーム外観特性が、妥当な再加熱改良温度、例えばRIT=7℃において得られた。
Claims (55)
- ポリエステルポリマー;及び
前記ポリエステルポリマー中に分散された、約1nm〜約1,000nmのメジアン粒度を有する窒化チタン粒子
を含んでなるポリエステル組成物。 - 前記窒化チタン粒子が約1nm〜約500nmのメジアン粒度を有する請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 前記窒化チタン粒子が約1nm〜約300nmのメジアン粒度を有する請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 前記窒化チタン粒子が、ポリエステル組成物の総重量に対して、約0.5ppm〜約1,000ppmの量で存在する請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 前記窒化チタン粒子が、ポリエステル組成物の総重量に対して、1ppm〜500ppmの量で存在する請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 前記窒化チタン粒子が、ポリエステル組成物の総重量に対して、5ppm〜50ppmの量で存在する請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 前記ポリエステルポリマーがポリエチレンテレフタレートを含む請求項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が飲料ボトルプレフォームの形態である請求項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が飲料ボトルの形態である請求項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が成形品の形態である請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 前記ポリエステルポリマーが連続相を含み、且つ前記窒化チタン粒子が連続相内部に分散されている請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 前記窒化チタン粒子が1nm〜1,000nmのメジアン粒度を有し、且つ70又はそれ以上のプレフォームL*値及び約−0.8〜約+2.5のb*値を保持しながら、少なくとも5℃の再加熱改良温度(RIT)を有する飲料ボトルプレフォームを提供する請求項8に記載のポリエステル組成物。
- 前記窒化チタン粒子が窒化チタンで被覆された粒子を含む請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 前記窒化チタン粒子が窒化チタンを含む中空球を含む請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 前記窒化チタン粒子がほぼTiN0.42からほぼTiN1.16までの実験式を有する窒化チタンを含む請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 前記窒化チタン粒子が窒化チタンを、窒化チタン粒子の総重量に対して、少なくとも約90重量%の量で含む請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 前記窒化チタン粒子が炭化チタンを更に含む請求項16に記載のポリエステル組成物。
- 前記窒化チタン粒子のスパン(S)が0.01〜2である粒度分布を有する請求項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が5℃より大きい再加熱改良温度を有する飲料ボトルプレフォームの形態である請求項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が約−8.6〜約+10.2のb*値を有する飲料ボトルプレフォームの形態である請求項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が窒化チタン粒子を含まない場合よりも少なくとも1単位低いb*値を有する飲料ボトルプレフォームの形態である請求項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が厚さ約0.012インチのサンプルにおいて370nmのパーセント透過率が約78%〜約0%である請求項1に記載のポリエステル組成物。
- 前記ポリエステルが厚さ約0.012インチのサンプルにおいて370nmのパーセント透過率が約78%〜約20%である請求項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が、窒化チタン粒子を含まない場合よりも、厚さ約0.012インチのサンプルにおける370nmのパーセント透過率が少なくとも20%低い請求項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が、窒化チタン粒子を含まない場合よりも、厚さ0.012インチのサンプルにおける370nmのパーセント透過率が少なくとも5%低い請求項1に記載のポリエステル組成物。
- ポリ(エチレンテレフタレート)残基がポリエステルポリマーの少なくとも90重量%を構成するポリエステルポリマー;並びに
ポリエステルポリマー中に約1ppm〜約50ppmの量でランダムに分散された、約1nm〜約1,000nmのメジアン粒度を有する窒化チタン粒子を含んでなり、5℃又はそれ以上の再加熱改良温度及び窒化チタン粒子を含まない場合よりも少なくとも1単位低いb*値を有するポリエステル組成物。 - ジカルボン酸ジエステルをジオールとエステル交換するか、又はジカルボン酸をジオールで直接エステル化して、1種又はそれ以上のポリエステルモノマー又はポリエステルオリゴマーを得ることを含むエステル化工程;
前記の1種又はそれ以上のポリエステルモノマー又はポリエステルオリゴマーを重縮合触媒の存在下で重縮合反応において反応させて、約0.50dL/g〜約1.1dL/gのIt.V.を有するポリエステルポリマーを生成することを含む重縮合工程;
前記溶融ポリエステルポリマーを粒子へと固化する粒状化工程;
前記固体ポリマーを約0.70dL/g〜約1.2dL/gのIt.V.まで重合させる任意の固相化工程;並びに
前記ポリマーの約1重量ppm〜約100重量ppmの量となるように、窒化チタン粒子を添加し且つ分散させることを含む粒子添加工程(前記粒子添加工程は、前記工程のいずれかの前、間又は後において行う)
を含んでなるポリエステル組成物の製造方法。 - 前記方法が前記固相化工程の後に二次成形工程を更に含み、前記二次成形工程が得られた固体ポリマーを溶融及び押出して、窒化チタン粒子が内部に分散された二次成形品を得ることを含む請求項27に記載の方法。
- 前記粒子添加工程を、前記固相化工程の間又は後であって且つ前記二次成形工程の前に行う請求項28に記載の方法。
- 前記粒子添加工程が前記二次成形工程の前又は間に窒化チタン粒子を熱可塑性コンセントレートとして添加することを含み、前記熱可塑性コンセントレートが、窒化チタン粒子を前記熱可塑性コンセントレートの重量に対して、約100ppm〜約5,000ppmの量で含む請求項28に記載の方法。
- 前記窒化チタン粒子が約1nm〜約1,000nmのメジアン粒度を有する請求項27に記載の方法。
- 前記粒子添加工程を前記重縮合工程の前又は間に実施する請求項27に記載の方法。
- 前記粒子添加工程を前記粒状化工程の前又は間に実施する請求項27に記載の方法。
- 前記粒子添加工程を前記固相化工程の前又は間に実施する請求項27に記載の方法。
- 前記粒子添加工程を前記二次成形工程の前又は間に実施する請求項28に記載の方法。
- 前記ジカルボン酸がテレフタル酸を含む請求項27に記載の方法。
- 前記ジカルボン酸ジエステルがテレフタル酸ジメチルを含む請求項27に記載の方法。
- 前記ジオールがエチレングリコールを含む請求項27に記載の方法。
- 前記ジカルボン酸がナフタレンジカルボン酸を含む請求項27に記載の方法。
- 前記ジカルボン酸が芳香族ジカルボン酸を含む請求項27に記載の方法。
- 前記熱可塑性コンセントレートが、
熱可塑性コンセントレートの重量に基づき、約0.01重量%から約35重量%までの範囲の量の窒化チタン粒子;及び
熱可塑性コンセントレートの重量に基づき少なくとも65重量%の量の熱可塑性ポリマーを含む請求項30に記載の方法。 - 前記熱可塑性ポリマーがポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド又はポリカーボネートのうち1種又はそれ以上を含む請求項41に記載の方法。
- 溶融又は固体バルクポリエステル及び約1nm〜約1,000nmのメジアン粒度を有する窒化チタン粒子を含む液体、溶融又は固体ポリエステルコンセントレート組成物をプレフォーム製造機に供給して、ポリエステルプレフォームの重量に基づき、約1ppm〜約100ppmの窒化チタン粒子を有するプレフォームを得ることを含んでなるポリエステルプレフォームの製造方法。
- 前記窒化チタン粒子がコンセントレート組成物中に少なくとも0.01重量%の量で存在する請求項43に記載の方法。
- 前記コンセントレートポリエステルポリマーが前記バルクポリエステルポリマーと同じ残基を含む請求項44に記載の方法。
- 前記バルクポリエステル及びポリエステルコンセントレートを別の流れで機械に供給する請求項43に記載の方法。
- 前記コンセントレートポリエステルが使用済み再生ポリエステルを含む請求項43に記載の方法。
- 約1nm〜約1,000nmのメジアン粒度を有する窒化チタン粒子を含むコンセントレートポリエステル組成物を、未使用ポリエステルポリマーを製造するための溶融相プロセスに添加して、ポリエステル組成物の重量に基づき、約1ppm〜約100ppmの窒化チタン粒子を有するポリエステル組成物を得ることを含んでなるポリエステル組成物の製造方法。
- 前記ポリエステルコンセントレートを、溶融相がポリエステルコンセントレートのIt.V.の+/−0.2 It.V.単位以内であるIt.V.を有する場合に、溶融相に添加する請求項48に記載の方法。
- 約1nm〜約1,000nmのメジアン粒度を有する窒化チタン粒子をポリエステルポリマー中に、前記ポリエステルポリマーの重量に対して、約1ppm〜約250ppmの量で分散させることを含んでなるポリエステルポリマーの再加熱特性の改良方法。
- ポリ(エチレンテレフタレート)残基がその少なくとも85モル%を構成するポリエステルポリマー中に、約1nm〜約1,000nmのメジアン粒度を有する窒化チタン粒子を、前記ポリエステルポリマーの重量に対して、約1ppm〜約250ppmの量でランダムに分散させることを含んでなるポリエステルポリマーの再加熱特性の改良方法。
- ポリエステルポリマー中に、約1nm〜約1,000nmのメジアン粒度を有する窒化チタン粒子を、前記ポリエステルポリマーの重量に対して、約1ppm〜約250ppmの量で分散させることを含んでなるポリエステルポリマーの黄色度の低下方法。
- ポリ(エチレンテレフタレート)残基がその少なくとも85モル%を構成するポリエステルポリマー中に、約1nm〜約1,000nmのメジアン粒度を有する窒化チタン粒子を、前記ポリエステルポリマーの重量に対して、約1ppm〜約250ppmの量でランダムに分散させることを含んでなるポリエステルポリマーの黄色度の低下方法。
- ポリエステルポリマー中に、約1nm〜約1,000nmのメジアン粒度を有する窒化チタン粒子を、前記ポリエステルポリマーの重量に対して、約1ppm〜約250ppmの量で分散させることを含んでなるポリエステルポリマーの紫外線遮断作用の改良方法。
- ポリ(エチレンテレフタレート)残基がその少なくとも85モル%を構成するポリエステルポリマー中に、約1nm〜約1,000nmのメジアン粒度を有する窒化チタン粒子を、前記ポリエステルポリマーの重量に対して、約1ppm〜約250ppmの量でランダムに分散させることを含んでなるポリエステルポリマーの紫外線遮断作用の改良方法。
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