JP2022115174A - 共重合ポリエステル樹脂組成物およびフィルム - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた耐熱性と透明性を兼ね備え、耐屈曲性があり厚み方向の複屈折率が小さい樹脂組成物を提供する。【解決手段】式(1)~(4)で表されるジカルボン酸成分A、B、C、Dから選ばれる少なくとも二つと、下記化学式(5)、(6)で表されるジオール成分E、Fのジオール成分Fまたは両方とからなる共重合ポリエステル樹脂組成物であり、全ジカルボン酸成分に対し下記式(I)を満たし、全ジオール成分に対し下記式(II)を満たす共重合ポリエステル樹脂組成物(ただし、Xは水素、炭化水素の少なくとも一つから選ばれる官能基であり、Rは各々独立に水素、炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲンの少なくとも一つから選ばれる官能基であり、nは2~4の整数)。5<Cm+Dm≦80mоl%・・・(I)5<Fm≦50mоl%・・・(II)【選択図】なし
Description
本発明は、共重合ポリエステル樹脂組成物およびそれを用いたフィルムに関するものである。
ポリエステルフィルムは透明性、寸法安定性、機械的特性、耐熱性、電気特性などに優れ、さまざまな分野で使用されている。
特に近年では光学フィルム用途として、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどの機能フィルムとして使用されており、例えばディスプレイの表面反射や映り込みを抑えるための反射防止フィルム、位相差層などを積層するための剥離フィルム、光源の光を効率的に導光板に入射させるためのバックライト用高反射フィルム、側面から光源を照射させるエッジライトの光を拡散させる拡散フィルム、偏光子の表面を守るための偏光子保護フィルムなどの用途で使用されている。
例えば偏光子保護フィルムは、偏光子を保護する目的で偏光子の両面に貼り合わせて使用されるが、偏光を乱さないために、一般的に低複屈折率、高い透明性、高い熱寸法安定性などの性能が要求される。また近年では湾曲ディスプレイや折り畳み可能なディスプレイ用途として耐屈曲性も重要な性能となっている。
従来、フィルム原料の面から上記性能を達成するため多くの方法が提案されている。その方法は、(1)正の複屈折率を有するモノマーと負の複屈折率を有するモノマーを共重合する方法、(2)正の複屈折率を有するポリマーと負の複屈折率を有するポリマーをアロイする方法、(3)異方性低分子・複屈折性結晶をドープする方法とに大別される。(2)・(3)の方法では、原料中でポリマーや粒子が分散し、一般に高い透明性を実現することが困難である。一方、(1)の方法としては、配向した際に配向軸と垂直に芳香環が配置される構造を持った負の複屈折を有するモノマーを用いて、正の複屈折を打ち消す方法が採られてきた。
特許文献1では、ジフェン酸とフルオレン誘導体、ビスフェノール誘導体を共重合することが提案されている。
特許文献2では、ジフェン酸とフルオレン誘導体を共重合することが提案されている。
特許文献3では、脂環族ジカルボン酸成分とフルオレン誘導体を共重合することが提案されている。
特許文献4では、脂環族ジカルボン酸成分、非フルオレン芳香族ジカルボン酸成分とフルオレン誘導体を共重合する方法が提案されている。
特許文献1では、得られるポリマーの光学的異方性が小さく、熱変形温度が高い。しかし、得られるポリマーはフェノール性の水酸基と直接結合したエステル結合を有するため、高温下または高温多湿下では加水分解を生じ易く、耐熱性や耐湿性が十分ではなかった。さらに、ガラス転移温度が非常に高く、成形時に流動性が低下しやすいため、残留応力歪が大きくなり、光学異方性が大きくなる問題があった。
特許文献2では、得られるポリマーの分子量が低く耐屈曲性が十分ではなかった。また、溶融成形時に触媒由来の異物が発生し、透明性が十分ではなかった。
特許文献3では、負の複屈折を有するモノマーがジオール成分にのみ使用されており、複屈折が十分小さくなかった。また、主鎖に芳香環を有しないため延伸した際に配向せず、耐屈曲性が十分ではなかった。
特許文献4では、主鎖に含まれる芳香環の量が少ないため延伸した際に配向せず、耐屈曲性が十分でなかった。また、溶融成形時に触媒由来の異物が発生し、透明性が十分ではなかった。
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を克服して、優れた耐熱性と透明性を兼ね備え、フィルムに成形した場合に耐屈曲性があり厚み方向の複屈折率が小さい、共重合ポリエステル樹脂組成物およびフィルムを提供することにある。
上記課題を解決すべく検討を行った結果、本発明により、優れた耐熱性と透明性を兼ね備え、フィルムに成形した場合に耐屈曲性があり厚み方向の複屈折率が小さい、共重合ポリエステル樹脂組成物およびフィルムを見出した。
すなわち、本発明の目的は以下の手段によって達成される。
(1)下記化学式(1)~(4)で表されるジカルボン酸成分A、B、C、Dから選ばれる少なくとも二つと、下記化学式(5)、(6)で表されるジオール成分E、Fのジオール成分Fまたは両方とからなる共重合ポリエステル樹脂組成物であり、全ジカルボン酸成分に対し下記式(I)を満たし、全ジオール成分に対し下記式(II)を満たす共重合ポリエステル樹脂組成物(ただし、Xは水素、炭化水素の少なくとも一つから選ばれる官能基であり、Rは各々独立に水素、炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲンの少なくとも一つから選ばれる官能基であり、nは2~4の整数)。
(1)下記化学式(1)~(4)で表されるジカルボン酸成分A、B、C、Dから選ばれる少なくとも二つと、下記化学式(5)、(6)で表されるジオール成分E、Fのジオール成分Fまたは両方とからなる共重合ポリエステル樹脂組成物であり、全ジカルボン酸成分に対し下記式(I)を満たし、全ジオール成分に対し下記式(II)を満たす共重合ポリエステル樹脂組成物(ただし、Xは水素、炭化水素の少なくとも一つから選ばれる官能基であり、Rは各々独立に水素、炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲンの少なくとも一つから選ばれる官能基であり、nは2~4の整数)。
5<Cm+Dm≦80mоl%・・・(I)
5<Fm≦50mоl%・・・(II)
(Cmは全ジカルボン酸成分に対するジカルボン酸成分Cのモル量の百分率、Dmは全ジカルボン酸成分に対するジカルボン酸成分Dのモル量の百分率、Fmは全ジオール成分に対するジオール成分Fのモル量の百分率を示す。)
5<Fm≦50mоl%・・・(II)
(Cmは全ジカルボン酸成分に対するジカルボン酸成分Cのモル量の百分率、Dmは全ジカルボン酸成分に対するジカルボン酸成分Dのモル量の百分率、Fmは全ジオール成分に対するジオール成分Fのモル量の百分率を示す。)
(2)下記式(III)を満たすことを特徴とする、(1)に記載の共重合ポリエステル樹脂組成物。
0.55≦IV≦0.70・・・(III)
(IVはポリエステル樹脂組成物の固有粘度を示す。)
(3)下記式(IV)を満たすことを特徴とする、(1)または(2)に記載の共重合ポリエステル樹脂組成物。
0.8<(Ma/2+Mb)/P<2・・・(IV)
(Maは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるアルカリ金属原子の総和モル量、Mbは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるMgおよびMn金属原子の総和モル量、Pは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるリン原子のモル量である。)
(4)ΔCOOHが30eq/tоn以下である(1)~(3)いずれかに記載の共重合ポリエステル樹脂組成物。
(IVはポリエステル樹脂組成物の固有粘度を示す。)
(3)下記式(IV)を満たすことを特徴とする、(1)または(2)に記載の共重合ポリエステル樹脂組成物。
0.8<(Ma/2+Mb)/P<2・・・(IV)
(Maは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるアルカリ金属原子の総和モル量、Mbは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるMgおよびMn金属原子の総和モル量、Pは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるリン原子のモル量である。)
(4)ΔCOOHが30eq/tоn以下である(1)~(3)いずれかに記載の共重合ポリエステル樹脂組成物。
(ΔCOOHとは、共重合ポリエステル樹脂組成物の末端カルボキシル基量COOH1と、該共重合ポリエステル樹脂組成物を窒素雰囲気下290℃で60分間溶融後の末端カルボキシル基量COOH2の差COOH2-COOH1である。)
(5)溶液ヘイズが15%以下である(1)~(4)いずれかに記載の共重合ポリエステル樹脂組成物。
(6)(1)~(5)いずれかに記載の共重合ポリエステル樹脂組成物を含有するフィルム。
(7)厚み方向の複屈折率が0.010未満である上記(6)に記載のフィルム。
(5)溶液ヘイズが15%以下である(1)~(4)いずれかに記載の共重合ポリエステル樹脂組成物。
(6)(1)~(5)いずれかに記載の共重合ポリエステル樹脂組成物を含有するフィルム。
(7)厚み方向の複屈折率が0.010未満である上記(6)に記載のフィルム。
本発明によれば、優れた耐熱性と透明性を兼ね備え、フィルムに成形した場合に耐屈曲性があり厚み方向の複屈折率が小さい、共重合ポリエステル樹脂組成物およびフィルムを提供できる。
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物とは、ジカルボン酸成分とジオール成分を重縮合して得られる共重合ポリエステル樹脂組成物を指す。
本発明の共重合体ポリエステル樹脂組成物は、下記化学式(1)~(4)で表されるジカルボン酸成分A、B、C、Dから選ばれる少なくとも二つを有することが必要である。ジカルボン酸成分Aおよびジカルボン酸成分Bの誘導体としては、低級アルキルエステル、特にメチルエステル、エチルエステルなどが用いられる。その中でも、共重合ポリエステル樹脂組成物の耐熱性や機械特性の両立の観点から、テレフタル酸または2,6-ナフタレンジカルボン酸、またはそれらの誘導体であることが好ましい。また、全ジカルボン酸成分の20モル%以上がジカルボン酸成分Aおよび/またはB、またはそれらの誘導体であることが好ましく、さらに好ましくは50モル%以上である。化学式7,8は化学式1,2と同じ。
本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物は、ジカルボン酸成分Cの誘導体としては、ジフェン酸、ジフェン酸ジメチル、ジフェン酸ジエチル、4,4‘-ジメチル-(1,1‘-ビフェニル)2,2’-ジカルボン酸、4,4‘-ジクロロ-(1,1‘-ビフェニル)2,2’-ジカルボン酸、5,5‘-ジメチル-(1,1‘-ビフェニル)2,2’-ジカルボン酸、5,5‘-ジクロロ-(1,1‘-ビフェニル)2,2’-ジカルボン酸、4,4‘,5,5‘-テトラメチル-(1,1‘-ビフェニル)2,2’-ジカルボン酸などが挙げられ、その中でも共重合ポリエステル樹脂組成物の耐熱性や機械特性、重合反応性の観点から、ジフェン酸が好ましい。ジカルボン酸成分Dの誘導体としては、フェニルコハク酸、フェニルコハク酸ジメチル、フェニルコハク酸ジエチル、2-(o-トリル)コハク酸、2-(m-トリル)コハク酸、2-(p-トリル)コハク酸、2-(2-クロロフェニル)コハク酸、2-(3-クロロフェニル)コハク酸、2-(4-クロロフェニル)コハク酸、2-(2,3-ジメチルフェニル)コハク酸、2-(2,4-ジメチルフェニル)コハク酸、2-(3,4-ジメチルフェニル)コハク酸などが挙げられ、その中でも共重合ポリエステル樹脂組成物の耐熱性や機械特性、重合反応性の観点から、フェニルコハク酸が好ましい。化学式9,10は化学式3,4と同じ。
また、ジカルボン酸成分C、Dの含有量の和Cm+Dmは、全ジカルボン酸成分に対して5モル%以上80モル%以下であることが必要である。上記下限以上とすることで、複屈折率の低い共重合ポリエステル樹脂組成物を得ることができ、上記上限以下とすることで、重合反応性が良く、耐熱性と透明性が良好となる。Cm+Dmとしては、より好ましくは10モル%以上60モル%以下であり、さらに好ましく40モル%以上50モル%以下である。
本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物は、下記化学式(5)、(6)で表されるジオール成分E、Fのジオール成分Fまたは両方を含むことが必要である。ジオール成分Eとしては、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオールが挙げられ、その中でも共重合ポリエステル樹脂組成物の耐熱性や機械特性の両立の観点からエチレングリコールが好ましい。また、全ジオール成分の50モル%以上がジオール成分Eであることが好ましく、さらに好ましくは70モル%以上である。化学式11は化学式5と同じ。
本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物は、下記式(6)で示されるジオール成分Fを含むことが必要である。ジオール成分Fとしては、9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)]フルオレン、2,2‘-{[(9H-フルオレン-9,9’-ジイル)ビス(2-メチル-4,1-フェニレン)]ビス(オキシ)}ビス(1-エタノール)、2,2‘-{[(9H-フルオレン-9,9’-ジイル)ビス(2-クロロ-4,1-フェニレン)]ビス(オキシ)}ビス(1-エタノール)などが挙げられ、その中でも共重合ポリエステル樹脂組成物の耐熱性や機械特性、重合反応性の観点から、9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)]フルオレンが好ましい。化学式12は化学式6と同じ。
また、ジオール成分Fの含有量としては、全ジオール成分に対して5モル%以上50モル%以下であることが必要である。上記下限以上とすることで複屈折率の低い共重合ポリエステル樹脂組成物を得ることができ、上記上限以下とすることで、重合反応性が良く、耐熱性と透明性に優れ、フィルムに成形した際に耐屈曲性が良好となる。ジオール成分Fの含有量としては、より好ましくは10モル%以上40モル%以下であり、さらに好ましくは20モル%以上30モル%以下である。
本発明の共重合ポリエステル樹脂組成物において、フェノール系酸化防止剤を含有することが耐熱性を向上できる点で好ましい。フェノール系酸化防止剤としては、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5-トリス(4-t-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)イソシアヌル酸等が挙げられ、中でもペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]は共重合ポリエステル樹脂組成物中への分散性が良好であるため好ましい。酸化防止剤の含有量としては、共重合ポリエステル樹脂組成物全体に対して0.01wt%以上0.5wt%以下であることが好ましい。上記範囲とすることで、耐熱性が良好であり、酸化防止剤による着色や異物発生を抑制できる。
本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物は、下記式(III)を満たすことが好ましい。
本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物は、下記式(III)を満たすことが好ましい。
0.55≦IV≦0.70・・・(III)
(IVはポリエステル樹脂組成物の固有粘度を示す。)
下限としては0.60以上であることがより好ましく、上限としては0.65以下であることがより好ましい。上記下限以上とすることで、フィルムに成形した際に耐屈曲性が良好となり、上記上限以下とすることで、溶融成形性が良好な共重合ポリエステル樹脂組成物とすることができる。
(IVはポリエステル樹脂組成物の固有粘度を示す。)
下限としては0.60以上であることがより好ましく、上限としては0.65以下であることがより好ましい。上記下限以上とすることで、フィルムに成形した際に耐屈曲性が良好となり、上記上限以下とすることで、溶融成形性が良好な共重合ポリエステル樹脂組成物とすることができる。
本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物は、下記式(IV)を満たすことが好ましい。
0.8<(Ma/2+Mb)/P<2・・・(IV)
(Maは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるアルカリ金属原子の総和モル量、Mbは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるMgおよびMn金属原子の総和モル量、Pは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるリン原子のモル量である。)
(Ma/2+Mb)/Pが上記下限を超えることで重合反応性や溶融成形性が良好となり、上記上限より小さいことで耐熱性が良好となり好ましい。より好ましくは1.2<(Ma/2+Mb)/P<1.95であり、さらに好ましくは1.65<(Ma/2+Mb)/P<1.90である。
0.8<(Ma/2+Mb)/P<2・・・(IV)
(Maは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるアルカリ金属原子の総和モル量、Mbは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるMgおよびMn金属原子の総和モル量、Pは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるリン原子のモル量である。)
(Ma/2+Mb)/Pが上記下限を超えることで重合反応性や溶融成形性が良好となり、上記上限より小さいことで耐熱性が良好となり好ましい。より好ましくは1.2<(Ma/2+Mb)/P<1.95であり、さらに好ましくは1.65<(Ma/2+Mb)/P<1.90である。
本発明の共重合ポリエステル樹脂組成物において、透明性を良好とするため、アルカリ金属原子としてはK、アルカリ土類金属原子としてはMnまたはMgを含むことがより好ましい。
本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物は、ΔCOOHが30eq/ton以下であることが好ましい。より好ましくは20eq/ton以下であり、さらに好ましくは15eq/ton以下である。ΔCOOHとは共重合ポリエステル樹脂組成物の耐熱性を示す指標であり、共重合ポリエステル樹脂組成物のCOOH1と該共重合ポリエステル樹脂組成物を窒素雰囲気下290℃60分間溶融後のCOOH2の差である、COOH2-COOH1で算出する。ΔCOOHを上記範囲とすることで、良好な耐熱性を有し、フィルムの溶融成形時において、粘度低下を抑制でき、口金吐出の安定性が増す。そのため、厚みムラや積層ムラを抑制できる。さらに、溶融成形時に分解物による異物や泡の発生による欠点の発生を抑制できる。
本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物は、溶液ヘイズが15%以下であることが好ましい。上記上限以下とすることで、透明性が良好な共重合ポリエステル樹脂組成物とすることができる。溶液ヘイズとしては、より好ましくは10%以下であり、さらに好ましくは5%以下である。
次に、本発明の共重合ポリエステル樹脂組成物の製造方法について記載する。
本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物は、エステル化反応(A)またはエステル交換反応(B)より得られた低重合体を重縮合反応(C)する2段階の工程によって製造することができる。1段階目の工程のうち、(A)エステル化反応の工程は、ジカルボン酸成分とジオール成分とを所定温度でエステル化反応させ、所定量の水が留出するまで反応をおこない、低重合体を得る工程である。エステル化反応により低重合体を得る場合、エステル化反応性、耐熱性の観点から、エステル化反応開始前のジカルボン酸成分とジオール成分のモル比(ジオール成分/ジカルボン酸成分)は、1.05以上1.40以下の範囲であることが好ましい。より好ましくは1.05以上1.30以下、さらに好ましくは1.05以上1.20以下である。上記範囲とすることで、良好な反応性を有し、またジオール成分の2量体などの副生成物の生成を抑制できることから、溶融成形性を良好にすることができる。
また(B)エステル交換反応の工程は、ジカルボン酸アルキルエステルとジオール成分とをエステル交換反応させ、所定量のアルコールが留出するまで反応をおこない、低重合体を得る工程である。エステル交換反応にて低重合体を得る場合、反応性、耐熱性の観点から、ジカルボン酸アルキルエステルとジオール成分のモル比(ジオール成分/ジカルボン酸アルキルエステル)は1.7以上2.3以下の範囲であることが好ましい。上記範囲とすることで、エステル交換反応を効率的に進行させることができ、ジオール成分の2量体の副生を抑えることができることから、溶融成形性を良好にすることができる。
2段階目の工程のうち、(C)重縮合反応は、(A)エステル化反応または(B)エステル交換反応で得られた低重合体からポリエステル樹脂組成物を得る工程である。
また、本発明の製造方法は、バッチ重合、半連続重合、連続重合が適用できる。
本発明の共重合ポリエステル樹脂組成物の製造方法において、(A)エステル化反応に用いられる触媒は、マンガン、コバルト、亜鉛、チタン、カルシウムなどの化合物を用いても構わないが、重縮合反応段階での熱分解や異物の発生などの観点から、エステル化反応は無触媒で実施することが好ましい。エステル化反応は無触媒においてもカルボン酸の自己触媒作用によって、反応は十分に進行する。また、(B)エステル交換反応に用いられる触媒としては、公知のエステル交換触媒を用いることができる。エステル交換触媒としては、有機マンガン化合物、有機マグネシウム化合物、有機カルシウム化合物、有機コバルト化合物、有機リチウム化合物などが挙げられ、具体的には、炭酸塩、酢酸塩、安息香酸塩、酸化物、水酸化物などがあるが、これに限定されるものではない。
また、(C)重縮合反応に用いられる触媒は、公知の重縮合触媒を用いることが出来る。例えば、アンチモン、チタン、アルミニウム、スズ、ゲルマニウムなどの化合物などが挙げられる。アンチモン化合物としては、アンチモンの酸化物、アンチモンのカルボン酸塩、アンチモンアルコキシドなどが挙げられる。チタン化合物としては、チタンキレート錯体、チタンアルコキシド、チタンアルコキシドの加水分解により得られるチタン酸化物などが挙げられる。アルミニウム化合物としては、カルボン酸アルミニウム、アルミニウムアルコキシド、アルミニウムキレート化合物、塩基性アルミニウム化合物などが挙げられる。スズ化合物としては、アルキル基を持つスズ化合物、ヒドロキシル基を持つスズ化合物などが挙げられる。ゲルマニウム化合物としては、ゲルマニウムの酸化物、ゲルマニウムアルコキシドなどが挙げられる。上記の重縮合触媒化合物は、水和物であってもよい。この中でも、重合時間および色調、製造コストの観点から、アンチモン化合物またはチタン化合物を重縮合反応触媒として用いることが好ましい。
本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物を含有するフィルムは、本発明における共重合体ポリエステル樹脂組成物を用いて得られるものであれば良く、本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物のみから形成されていても良いし、本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物を含有するポリエステル樹脂組成物から形成されていても良い。このようなポリエステル樹脂組成物は、本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物以外に、本発明の効果を損なわない範囲で各種添加剤、例えば、顔料および染料を含む着色剤、滑剤、難燃剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、抗菌剤、核剤、可塑剤、離型剤などの添加剤を1種以上添加することもできる。また、本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物を含有するフィルムは、単層フィルムであっても良いし、他のフィルムとから成る積層フィルムであっても良い。
本発明における共重合ポリエステル樹脂組成物を含有するフィルムは、厚み方向の複屈折率が0.010未満であることが好ましい。上記上限以下とすることで、例えば偏光子保護フィルムとして使用した際に、偏光を乱すことなく、画質に優れたディスプレイを得ることができるため好ましい。厚み方向の複屈折率としては、より好ましくは、0.005以下であり、さらに好ましくは0.001以下である。
以下実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例中の物性値は以下の方法で測定した。
(1)共重合ポリエステル樹脂組成物の固有粘度(IV)
o-クロロフェノール10mlに、測定試料0.8gを100℃で溶解させ、粘度計を用いてその溶液の25℃での粘度を測定した。また、同様に溶媒の粘度を測定した。得られた溶液粘度、溶媒粘度を用いて、下記式(α)により、[η]を算出し、得られた値をもって固有粘度とした。
o-クロロフェノール10mlに、測定試料0.8gを100℃で溶解させ、粘度計を用いてその溶液の25℃での粘度を測定した。また、同様に溶媒の粘度を測定した。得られた溶液粘度、溶媒粘度を用いて、下記式(α)により、[η]を算出し、得られた値をもって固有粘度とした。
ηsp/C=[η]+K[η]2・C (α)
(ここで、ηsp=(溶液粘度/溶媒粘度)-1、Kはハギンス定数(0.343とする)である。)
粘度計は次の自動粘度計装置を使用した。
(ここで、ηsp=(溶液粘度/溶媒粘度)-1、Kはハギンス定数(0.343とする)である。)
粘度計は次の自動粘度計装置を使用した。
VMR-052UPC・F10((株)離合社製)。
(2)共重合ポリエステル樹脂組成物のリン含有量およびMgおよびMn原子含有量
蛍光X線装置(堀場製作所製:MESA-500W)を用い、ポリマーの蛍光X線の強度を測定した。この値を検量線を用いて、リン含有量や金属含有量に換算した。
蛍光X線装置(堀場製作所製:MESA-500W)を用い、ポリマーの蛍光X線の強度を測定した。この値を検量線を用いて、リン含有量や金属含有量に換算した。
(3)共重合ポリエステル樹脂組成物のアルカリ金属原子含有量
原子吸光法(日立製作所製:偏光ゼーマン原子吸光光度型180-80、フレーム:アセチレン空気)にて定量を行った。
原子吸光法(日立製作所製:偏光ゼーマン原子吸光光度型180-80、フレーム:アセチレン空気)にて定量を行った。
(4)共重合ポリエステル樹脂組成物のCOOH末端基量
MaurIceの方法によって電位差滴定計を用いて測定した(文献 M.J.MaurIce, F.HuIzInga, Anal. Chem. Acta、22、363(1960))。
MaurIceの方法によって電位差滴定計を用いて測定した(文献 M.J.MaurIce, F.HuIzInga, Anal. Chem. Acta、22、363(1960))。
(5)共重合ポリエステル樹脂組成物の耐熱性評価(ΔCOOH)
試料8gを試験管に秤量し、133Pa以下で、温度150℃で3時間、さらに180℃で7.5時間真空乾燥機にて乾燥した。乾燥後の試料を窒素雰囲気下、温度290℃で60分間溶融し、氷浴中で急冷し溶融処理試料を得た。溶融処理前のCOOH末端基COOH1と、溶融処理後のCOOH末端基COOH2を上記(4)の方法で測定し、ΔCOOH(COOH2-COOH1)を算出した。
試料8gを試験管に秤量し、133Pa以下で、温度150℃で3時間、さらに180℃で7.5時間真空乾燥機にて乾燥した。乾燥後の試料を窒素雰囲気下、温度290℃で60分間溶融し、氷浴中で急冷し溶融処理試料を得た。溶融処理前のCOOH末端基COOH1と、溶融処理後のCOOH末端基COOH2を上記(4)の方法で測定し、ΔCOOH(COOH2-COOH1)を算出した。
(6)ポリマーの溶液ヘイズ
試料2gをo-クロロフェノール20mlに溶解し、光路長20mmの石英セルおよびヘイズメーター(スガ試験機社製 HGM-2DP型)を用い、積分球式光電光度法によって溶液のヘイズ値を測定した。
試料2gをo-クロロフェノール20mlに溶解し、光路長20mmの石英セルおよびヘイズメーター(スガ試験機社製 HGM-2DP型)を用い、積分球式光電光度法によって溶液のヘイズ値を測定した。
(7)共重合量の決定
試料30mgを重クロロホルム1mLに溶解し、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて測定した。装置・測定条件は下記のものを使用した。
試料30mgを重クロロホルム1mLに溶解し、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて測定した。装置・測定条件は下記のものを使用した。
装置:日本電子株式会社製 AL-400
測定核種:1H
測定温度:25℃
積算回数:128回。
測定核種:1H
測定温度:25℃
積算回数:128回。
(8)共重合ポリエステル樹脂組成物の中間点ガラス転移温度(Tg)
試料約10mgを秤量し、アルミニウム製パン、パンカバーを用いて封入し、示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン製:DSC250)によって測定した。測定においては窒素雰囲気中で20℃から285℃まで16℃/分の速度で昇温した後液体窒素を用いて急冷し、再び窒素雰囲気中で20℃から285℃まで16℃/分の速度で昇温する。この2度目の昇温過程で得られる中間点ガラス転移温度を測定した。
試料約10mgを秤量し、アルミニウム製パン、パンカバーを用いて封入し、示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン製:DSC250)によって測定した。測定においては窒素雰囲気中で20℃から285℃まで16℃/分の速度で昇温した後液体窒素を用いて急冷し、再び窒素雰囲気中で20℃から285℃まで16℃/分の速度で昇温する。この2度目の昇温過程で得られる中間点ガラス転移温度を測定した。
(9)二軸延伸フィルムの作成方法
共重合ポリエステル樹脂組成物を80℃で12時間真空乾燥し、押出機に投入した。押出機内で280℃にて溶融し、表面温度25℃のキャスティングドラム上に押出し、シートを作成した。該シートを加熱したロール群で予熱した後、(8)で決定したTg+10℃の温度で長手方向に3.3倍延伸を行い、一軸延伸フィルムを得た。さらに引き続いて得られた一軸延伸フィルムの両端をクリップで把持しながら(8)で決定したTg+10℃のテンター内にて長手方向に垂直な幅方向に3.5倍延伸し、厚み20μmの二軸延伸フィルムを作成した。
共重合ポリエステル樹脂組成物を80℃で12時間真空乾燥し、押出機に投入した。押出機内で280℃にて溶融し、表面温度25℃のキャスティングドラム上に押出し、シートを作成した。該シートを加熱したロール群で予熱した後、(8)で決定したTg+10℃の温度で長手方向に3.3倍延伸を行い、一軸延伸フィルムを得た。さらに引き続いて得られた一軸延伸フィルムの両端をクリップで把持しながら(8)で決定したTg+10℃のテンター内にて長手方向に垂直な幅方向に3.5倍延伸し、厚み20μmの二軸延伸フィルムを作成した。
(10)複屈折率測定
上記(9)で作成した二軸延伸フィルムに対し、下記装置・測定条件で複屈折率を測定した。
上記(9)で作成した二軸延伸フィルムに対し、下記装置・測定条件で複屈折率を測定した。
装置:プリズムカプラ(SAIRON TECHNOLOGY,INC.製:PRISM COUPLER & LOSS MEASUREMENT SPA-4000)
測定波長:632.8nm
長手方向とその垂直方向の屈折率nMD、nMDZD、幅方向とその垂直方向の屈折率nTD、nTDZDとして測定し、下記式にて厚み方向の複屈折率を算出した。
測定波長:632.8nm
長手方向とその垂直方向の屈折率nMD、nMDZD、幅方向とその垂直方向の屈折率nTD、nTDZDとして測定し、下記式にて厚み方向の複屈折率を算出した。
厚み方向複屈折率=(nMD+nTD)/2-(nMDZD+nTDZD)/2
(11)二軸延伸フィルムの透明性
上記(9)で作成した二軸延伸フィルムの外観を観察し、以下のように判断した。
(11)二軸延伸フィルムの透明性
上記(9)で作成した二軸延伸フィルムの外観を観察し、以下のように判断した。
A:濁りがなく透明である。
B:濁りがあるが、透明である。
C:不透明である。
(12)二軸延伸フィルムの耐屈曲性
上記(9)で作成した二軸延伸フィルムを長手方向10cm×幅方向2cmの短冊状に切り出し、10枚をφ20mmで折り曲げ、以下のように判断した。
上記(9)で作成した二軸延伸フィルムを長手方向10cm×幅方向2cmの短冊状に切り出し、10枚をφ20mmで折り曲げ、以下のように判断した。
○:10枚のうち7枚以上割れが見られなかった。
△:10枚のうち5枚以上7枚未満割れが見られなかった。
×:10枚のうち0枚以上5枚未満割れが見られなかった。
(実施例1)
255℃にて溶解したビスヒドロキシエチルテレフタレート95重量部が仕込まれたエステル化反応器に、テレフタル酸77重量部とエチレングリコール33重量部(テレフタル酸に対し1.15倍モル)からなるスラリーを徐々に添加し、エステル化反応を進行させた。反応系内の温度は245~255℃になるようにコントロールし、反応率が95%に到達した段階でエステル化反応を終了とした。
255℃にて溶解したビスヒドロキシエチルテレフタレート95重量部が仕込まれたエステル化反応器に、テレフタル酸77重量部とエチレングリコール33重量部(テレフタル酸に対し1.15倍モル)からなるスラリーを徐々に添加し、エステル化反応を進行させた。反応系内の温度は245~255℃になるようにコントロールし、反応率が95%に到達した段階でエステル化反応を終了とした。
こうして得られた255℃のエステル化反応物29重量部を重合装置に移送し、9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)]フルオレン44重量部を添加し、5分撹拌後、酢酸マグネシウム0.06重量部を含有したエチレングリコールスラリー、水酸化カリウム0.0004重量部含有したエチレングリコール溶液を添加した。さらに5分撹拌後、ジフェン酸35重量部を添加し、30分撹拌後、三酸化アンチモン0.04重量部含有したエチレングリコールスラリーを添加した。さらに5分撹拌後、リン酸0.0211重量部含有したエチレングリコール溶液を添加した。
その後、重合装置内温度を徐々に290℃まで昇温しながら、重合装置内圧力を常圧から133Pa以下まで徐々に減圧してエチレングリコールを留出させた。固有粘度0.6相当の溶融粘度に到達した時点で、反応終了とし、反応系内を窒素ガスにて常圧にし、重合装置下部より冷水中にストランド状に吐出、チップ状にカッティングし、共重合ポリエステル樹脂組成物を得た。
得られた共重合ポリエステル樹脂組成物を用いて上記の方法(9)にて二軸延伸フィルムを得た。得られた共重合ポリエステル樹脂組成物の特性を表1に示す。
実施例1で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、耐熱性と透明性が良好であった。また、得られた二軸延伸フィルムは透明性と耐屈曲性が良好であり、厚み方向の複屈折率が小さかった。
(実施例2~15、比較例1~4)
添加するジカルボン酸成分の種類と量を表1に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の方法で共重合ポリエステル樹脂組成物及び二軸延伸フィルムを得た。得られた共重合ポリエステル樹脂組成物の特性を表1に示す。
添加するジカルボン酸成分の種類と量を表1に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の方法で共重合ポリエステル樹脂組成物及び二軸延伸フィルムを得た。得られた共重合ポリエステル樹脂組成物の特性を表1に示す。
実施例2~15で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、耐熱性と透明性、耐屈曲性が良好であり、厚み方向の複屈折率は小さかった。
比較例1で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、透明性が不十分であった。
比較例2は、重合反応性が悪く、目標粘度のポリマーを得ることができなかった。
比較例3で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、耐屈曲性が不十分であった。
比較例4で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、耐屈曲性が不十分であり、厚み方向の複屈折率は大きかった。
(実施例16~20、比較例5~7)
添加するジオール成分を表2に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の方法で共重合ポリエステル樹脂組成物及び二軸延伸フィルムを得た。得られた共重合ポリエステル樹脂組成物の特性を表2に示す。
添加するジオール成分を表2に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の方法で共重合ポリエステル樹脂組成物及び二軸延伸フィルムを得た。得られた共重合ポリエステル樹脂組成物の特性を表2に示す。
実施例16~20で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、耐熱性と透明性、耐屈曲性が良好であり、厚み方向の複屈折率は小さかった。
比較例5で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、耐屈曲性が不十分であった。
比較例6で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、透明性が不十分であった。
比較例7で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、耐熱性と透明性が不十分であった。
(実施例21~24)
共重合ポリエステル樹脂組成物の固有粘度を表2で示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の方法で共重合ポリエステル樹脂組成物及び二軸延伸フィルムを得た。得られた共重合ポリエステル樹脂組成物の特性を表2に示す。
共重合ポリエステル樹脂組成物の固有粘度を表2で示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の方法で共重合ポリエステル樹脂組成物及び二軸延伸フィルムを得た。得られた共重合ポリエステル樹脂組成物の特性を表2に示す。
実施例21~22で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、耐熱性と透明性、耐屈曲性が良好であり、厚み方向の複屈折率は小さかった。
実施例23で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、透明性が良好であった。
実施例24で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、耐熱性と透明性が良好であった。
(実施例25~34)
共重合ポリエステル樹脂組成物に中に含まれる金属種や(Ma/2+Mb)/Pを表3に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の方法で共重合ポリエステル樹脂組成物及び二軸延伸フィルムを得た。得られた共重合ポリエステル樹脂組成物の特性を表3に示す。
共重合ポリエステル樹脂組成物に中に含まれる金属種や(Ma/2+Mb)/Pを表3に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様の方法で共重合ポリエステル樹脂組成物及び二軸延伸フィルムを得た。得られた共重合ポリエステル樹脂組成物の特性を表3に示す。
実施例25~29で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、耐熱性と透明性、耐屈曲性が良好であり、厚み方向の複屈折率は小さかった。
実施例30で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、耐熱性と透明性、耐屈曲性が良好であった。
実施例31で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、耐熱性と透明性、耐屈曲性が良好であり、厚み方向の複屈折率は小さかった。
実施例32~34で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、透明性と耐屈曲性が良好であった。
(比較例8)
ジフェン酸ジメチル54重量部、9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)]フルオレン35重量部、エチレングリコール27重量部、酢酸カルシウム0.038重量部、酸化ゲルマニウム0.008重量部を重合装置に仕込み、170℃から徐々に230℃まで昇温しエステル交換反応を行った。所定の反応率に達した後、リン酸トリメチル0.045重量部を添加し、重合装置内温度を徐々に290℃まで昇温しながら、重合装置内圧力を常圧から133Pa以下まで徐々に減圧してエチレングリコールを留出させた。固有粘度0.6相当の溶融粘度に到達した時点で、反応終了とし、反応系内を窒素ガスにて常圧にし、重合装置下部より冷水中にストランド状に吐出、チップ状にカッティングし、共重合ポリエステル樹脂組成物を得た。
ジフェン酸ジメチル54重量部、9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)]フルオレン35重量部、エチレングリコール27重量部、酢酸カルシウム0.038重量部、酸化ゲルマニウム0.008重量部を重合装置に仕込み、170℃から徐々に230℃まで昇温しエステル交換反応を行った。所定の反応率に達した後、リン酸トリメチル0.045重量部を添加し、重合装置内温度を徐々に290℃まで昇温しながら、重合装置内圧力を常圧から133Pa以下まで徐々に減圧してエチレングリコールを留出させた。固有粘度0.6相当の溶融粘度に到達した時点で、反応終了とし、反応系内を窒素ガスにて常圧にし、重合装置下部より冷水中にストランド状に吐出、チップ状にカッティングし、共重合ポリエステル樹脂組成物を得た。
得られた共重合ポリエステル樹脂組成物を用いて上記の方法(9)にて二軸延伸フィルムを得た。得られた共重合ポリエステル樹脂組成物の特性を表3に示す。
比較例8で得られた共重合ポリエステル樹脂組成物は、透明性が不十分であった。
Claims (7)
- 下記化学式(1)~(4)で表されるジカルボン酸成分A、B、C、Dから選ばれる少なくとも二つと、下記化学式(5)、(6)で表されるジオール成分E、Fのジオール成分Fまたは両方とからなる共重合ポリエステル樹脂組成物であり、全ジカルボン酸成分に対し下記式(I)を満たし、全ジオール成分に対し下記式(II)を満たす共重合ポリエステル樹脂組成物(ただし、Xは水素、炭化水素の少なくとも一つから選ばれる官能基であり、Rは各々独立に水素、炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲンの少なくとも一つから選ばれる官能基であり、nは2~4の整数)。
5<Cm+Dm≦80mоl%・・・(I)
5<Fm≦50mоl%・・・(II)
(Cmは全ジカルボン酸成分に対するジカルボン酸成分Cのモル量の百分率、Dmは全ジカルボン酸成分に対するジカルボン酸成分Dのモル量の百分率、Fmは全ジオール成分に対するジオール成分Fのモル量の百分率を示す。)
- 下記式(III)を満たすことと特徴とする、請求項1に記載の共重合ポリエステル樹脂組成物。
0.55≦IV≦0.70・・・(III)
(IVは共重合ポリエステル樹脂組成物の固有粘度を示す。) - 下記式(IV)を満たすことを特徴とする、請求項1または2に記載の共重合ポリエステル樹脂組成物。
0.8<(Ma/2+Mb)/P<2・・・(IV)
(Maは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるアルカリ金属原子の総和モル量、Mbは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるMgおよびMn金属原子の総和モル量、Pは共重合ポリエステル樹脂組成物1tоn中に含まれるリン原子のモル量である。) - ΔCOOHが30eq/tоn以下である請求項1~3いずれかに記載の共重合ポリエステル樹脂組成物。
(ここでΔCOOHとは、共重合ポリエステル樹脂組成物の末端カルボキシル基量COOH1と、該共重合ポリエステル樹脂組成物を窒素雰囲気290℃で60分間溶融後の末端カルボキシル基量COOH2の差COOH2-COOH1である。) - 溶液ヘイズが15%以下である請求項1~4いずれかに記載の共重合ポリエステル樹脂組成物。
- 請求項1~5いずれかに記載の共重合ポリエステル樹脂組成物を含有するフィルム。
- 厚み方向の複屈折率が0.010未満である請求項6に記載のフィルム。
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