JP2545704B2 - 脂肪族共重合ポリエステルフィルムの製造方法 - Google Patents
脂肪族共重合ポリエステルフィルムの製造方法Info
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Description
エステルを用いたフィルムの製造方法に関するもので、
より詳しくはコハク酸、無水コハク酸又はコハク酸エス
テル化合物から選択された1成分と1,4―ブタンジオ
ルを主成分とし、結晶挙動調節のためのモノマーとし
て、2,2―ジメチル―1,3―プロパンジオルをコハ
ク酸、無水コハク酸又はコハク酸エステル化合物のうち
選択された1成分に対して1〜30モル%、3官能以上
の多官能性を有する化合物を前記選択された1成分に対
して0.01〜1モル%添加してエステル化又はエステ
ル交換反応させてから縮重合反応させて、得られた脂肪
族共重合ポリエステルをTダイを通じて溶融、圧出させ
ることを特徴とするフィルムの製造方法に関するもので
ある。
テレフタレートは物理的、化学的特性に優れて、フィル
ム、成形品、硝子繊維強化プラスチック、接着剤、塗料
等の用途に広範囲に使用されている反面、脂肪族ポリエ
ステルは塗料、接着剤等に使用できるがフィルム形成性
及び形成加工性が十分でなく目的とする溶融粘度又は溶
融強度を得ることが難しく形成されても機械的物性が不
良になる。
酸及びグリコール成分として脂肪族化合物を使用する場
合、エステル化又はエステル交換反応後に縮重反応させ
ても優れたフィルム形成性及び形成加工性を付与するた
めの十分な溶融粘度又は溶融強度を得ることが難しく、
形成加工されても工程作業性及び形成された製品の機械
的物性が不良になる。
又は溶融強度を改善する方法としては分子量を増加させ
る方法が主に使用されている。しかし、分子量を増加さ
せる方法において分子量を過度に増加させると溶融粘度
が非常に高くなり、加工時に押出機を通過しにくくなる
ので、分子量の増加程度を適宜調節することが大変重要
である。一方、高分子の溶融強度はおよそポリマー溶融
体の弾性によって決定され、弾性に影響を及ぼす因子と
しては、分子量分布、分枝度、添加剤種類及び量等があ
る。しかし、分子量が高くなるほど、分枝度が高くなる
ほど、高分子溶融体のもつれ現象(Entanglement)が多
くなるほど、弾性が増加し、ポリエステルの場合にステ
アリン酸又はタルク、シリカ等の粒子が溶融強度を改善
させる効果があることが知られている。又、形成加工に
大きく影響を及ぼす他の因子としては結晶化速度があ
り、形成加工方法によってポリマーの結晶化速度及び結
晶化が調節できるのでこれもやはり重要であるものであ
る。
4―189823号等では脂肪族ジカルボン酸類と脂肪
族2価グリコール類のエステル化反応を経て縮重合反応
を行った後、再びイソシアネート化合物を添加反応させ
て分子量を高めることにより溶融粘度及び溶融強度を向
上させる方法が試みられている。
許出願発明によると、別のイソシアネート化合物を使用
するため非経済的であるのみならず別の添加反応を遂行
しなければならないので工程上の複雑化と困難性があっ
た。従って、本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、脂肪族ポリエステルの分子量を大きく増加さ
せて溶融粘度及び溶融強度を向上させることによりブロ
ウンフィルム(インフレートフィルム)製造に用いられ
る脂肪族共重合ポリエステルを得、これを用いて実用的
に十分な強伸度を有するインフレートフィルムの製造方
法を提供することをその目的とする。
表出される他の目的を達成するために、本発明ではコハ
ク酸、無水コハク酸又はコハク酸エステル化合物のうち
選択された1成分と1,4―ブタンジオルを主成分と
し、3官能以上の多官能性を有する化合物及び結晶挙動
調節のためのモノマーをエステル化又はエステル交換反
応後に縮重合反応させることにより、高分子量を有し高
溶融粘度及び高溶融強度で機械的物性が優れたフィルム
を得ることができる脂肪族共重合ポリエステルを経済的
に容易に得た後、これを溶融押出することにより十分な
強伸度のフィルムを得ることができる。
ク酸、無水コハク酸又はコハク酸エステル化合物のうち
選択された1種の化合物と1,4―ブタンジオルを主成
分とし、結晶挙動調節のためのモノマーとして、2,2
―ジメチル―1,3―プロパンジオルを前記選択された
1成分に対して1〜30モル%、官能基として三つ以上
のヒドロキシ基又はカルボキシ基を有する多官能性化合
物を前記選択された1成分に対して0.01〜1モル%
添加して220℃以下の温度でエステル化又はエステル
交換反応させた後、コンデンサー及び撹拌機を備えた反
応器にエステル化又はエステル交換反応生成物を投入
し、熱安定剤、触媒及びその他の助剤を添加し、1mm
Hg以下の高真空下で240〜260℃の温度で重縮合
反応させて脂肪族共重合ポリエステルを製造し、これを
溶融押出して本発明のフィルムを製造する。
物としては、コハク酸ジメチル(ジメチルスクシネー
ト)、コハク酸ジエチル(ジエチルスクシネート)、コ
ハク酸ジプロピル(ジプロピルスクシネート)、コハク
酸ジブチル(ジブチルスクシネート)、コハク酸ジオク
チル(ジオクチルスクシネート)等があり、コハク酸、
無水コハク酸又はコハク酸エステル化合物と1,4―ブ
タンジオルの反応モル比は1:1〜1:2、より望まし
くは1:1.2〜1:1.7の比率に反応させることが
反応性と得られるポリマーの物性、色相面から有利であ
る。本発明で結晶性を調節する化合物として使用される
2,2―ジメチル―1,3―プロパンジオルは側鎖に―
CH3のようなバルキー性を有する作用基が結合されて
いるので結晶化速度を低めるのに効果的であり、2,2
―ジメチル―1,3―プロパンジオルの使用量はコハク
酸又は無水コハク酸又はコハク酸エステル化合物に対し
て1〜30モル%の比率、より望ましくは1〜25モル
%の比率に使用することがよい。2,2―ジメチル―
1,3―プロパンジオルの使用量が30モル%を超える
場合には形成された共重合体はエラストマーのような性
質が強くなって押出中空形成又はブロウンフィルム製造
に適さなくなり、1モル%より少ない場合には添加効果
がなかった。
ては、官能基としてヒドロキシ基又はカルボキシ基を有
することが望ましく、トリメチロルプロパン、トリメチ
ロルエタン、グリセリン、ペンタエリトリット、トリス
(2―ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、トリメリ
ト酸、トリメリト酸無水化物、ベンゼンテトラカルボン
酸、ベンゼンテトラカルボン酸無水化物等が使用でき、
3官能以上の多官能性を有する化合物の少量共重合反応
により生成されるポリマーの分子量は急速に増加し、こ
れにより溶融粘度及び溶融強度も大きく改善される。こ
の際に、3官能以上の多官能性を有する化合物をコハク
酸、無水コハク酸又はコハク酸エステル化合物に対して
0.01〜1モル%の範囲内で共重合反応させることが
重要である。3官能以上の多官能性を有する化合物をコ
ハク酸、無水コハク酸又はコハク酸エステル化合物に対
して1モル%を超える範囲で共重合させる場合は、反応
が非常に短い時間に進行して高分子量のポリマーを得る
ことができるが、架橋度が急速に増加してゲルが生成す
ることにより成形加工に適しないポリマー状態になり、
0.01モル%より少ない場合は添加効果が発現されな
い問題点がある。
温度が220℃以下で進行することが、副産物生成及び
熱分解を最小化するために好適である。本発明に使用さ
れる縮重合触媒としては錫化合物又はチタン化合物が好
適で、良好な効果を得ることができる。錫化合物として
は酸化第一錫、酸化第二錫等の酸化錫類、塩化第一錫、
塩化第二錫、硫化第一錫等のハロゲン錫類、モノブチル
酸化錫、ジブチル酸化錫、モノブチルヒドロキシ酸化
錫、二塩化ジブチル錫、テトラフェニール錫、テトラブ
チル錫のような有機錫化合物類があり、チタン系化合物
としてはテトラブチルチタネート、テトラメチルチタネ
ート、テトライソプロピルチタネート、テトラ(2―エ
チルヘキシル)チタネート等が使用できる。本発明の縮
重合反応に使用される触媒の添加量はエステル化又はエ
ステル交換反応により得られたオリゴマーに対して1.
0×10-4〜1.0×10-3モル/グラムオリゴマーが
適する。この際に、触媒の使用量があまり多い場合は重
合物の変色が酷く発生し、あまり少ない場合は反応速度
が遅くなる結果を招来する。
物、例えば燐酸、モノメチル燐酸、トリメチル燐酸、ト
リブチル燐酸、トリオクチル燐酸、モノフェニール燐
酸、トリフェニール燐酸及びその誘導体、亜燐酸、トリ
フェニール亜燐酸、トリメチル亜燐酸及びその誘導体、
フェニールフォスフォン酸が使用でき、このうち特に燐
酸、トリメチル燐酸、トリフェニール燐酸等がその効果
面から優れていた。又、チバガイギ社の製品である商品
名イガノクス(Irganox)1010、イガノクス
(Irganox)1222、イガホス(Igafo
s)168等を使用することもできる。熱安定剤として
燐化合物の使用量はエステル化又はエステル交換反応に
より得たオリゴマーに対して1.0×10-6〜1.0×
10-3モル/グラムオリゴマーである。
二酸化チタン、タルク、硫酸ナトリウム、二酸化珪素等
が核剤として使用できる。本発明で高溶融粘度及び高溶
融強度を有する高分子量の脂肪族共重合ポリエステルを
得るためには高真空条件で縮重合させることが重要であ
り、反応温度は240〜260℃が効果的である。反応
温度が240℃未満である場合には縮重合反応速度が非
常に遅く、所望の高分子量のポリマーを得ることが難し
く、260℃より高い場合にはむしろ熱分解が激しくな
って、得られたポリマーの物性又は色相が不良になる。
脂肪族共重合ポリエステルについての溶融強度はAST
M D―3835に基づいて毛細管レオメーターで測定
し、次の式によりその値を求める。 溶融強度={(DMELT−DDIE)/DDIE}×100 但し、DDIEはレオメーターダイの直径(=0.1イン
チ)、DMELTは剪断速度20sec-1で直径0.1イン
チ、長さ0.25インチのダイを通じて押出される時に
長さ6インチが出た状態のポリマーメルトの直径であ
る。
接な関係があり、工程温度でASTM D―3835に
基づいて測定した値が最小10以上である時に成形に適
することが知られており(米国特許第4,983,71
1号)、本発明に使用される脂肪族共重合ポリエステル
の溶融強度(以下、“MS”という)は10以上で優秀
であった。
重合ポリエステルを用いたフィルムの製造方法をより具
体的に説明するもので、本発明の範囲を限定するもので
はない。実施例及び比較例に記載された略語は次の通り
である。 SA:コハク酸 DMS:コハク酸ジメチル DES:コハク酸ジエチル DPS:コハク酸ジプロピル DBS:コハク酸ジブチル BD:1,4―ブタンジオル NPG:2,2―ジメチル―1,3―プロパンジオル TME:トリメチロルエタン TMP:トリメチロルプロパン TMA:トリメリト酸 TMAN:トリメリト酸無水化物 PNT:ペンタエリトリット DPNT:ジペンタエリトリット GLY:グリセリン CAT:触媒スラリー IV:固有粘度 MP:結晶融点 MV:溶融粘度 Mw:重量平均分子量 MS:溶融強度 UTS:フィルムの引張強度 Elon:フィルムの破断伸度 実施例1 撹拌機及びコンデンサーが付着された反応器内にBD
136g(1.5108モル)、NPG 12g(0.
1152モル)、SA 137g(1.1601モ
ル)、TME 0.7g(0.0058モル)及び1,
4―ブタンジオル90重量%とテトラブチルチタナート
10重量%を混合し、50℃の温度で3時間撹拌して
製造したCAT 1.02g(0.0003モル)を投
入し、反応器内の温度を常温から40分にわたって12
0℃まで昇温し、撹拌しながら120分にわたって21
0℃まで昇温反応させた後、生成される副反応物である
水をコンデンサーを通じてすっかり流出させ、45分に
わたって反応器内の圧力を0.5mmHgまで徐々に減
圧するとともに温度を245℃まで昇温しながら120
分撹拌反応させた後、撹拌を中断し反応器内に窒素を投
入して重合体を加圧、吐出して目的とする脂肪族ポリエ
ステル共重合体を得た。製造された樹脂を押出機を通じ
て180℃で溶融し、Tダイを通じて圧縮フィルムをつ
くった後、85℃で4×3倍に伸延して厚さ25〜30
μの透明フィルムを製造した。製造された樹脂及びフィ
ルムを次のような方法で諸般物性を測定し、その結果を
表2に表した。 ・固有粘度:重合体を30℃の温度でオルトクロロフェ
ノールに溶解させ、毛細管粘度計を用いて固有粘度(d
l/g)を測定する。 ・結晶融点:示差熱量分析器を用いて測定する(℃) ・溶融粘度:レオマトリックス社のRDS―7700モ
デルのレオメーターを用いて190℃の温度、103s
ec-1での粘度を測定する。 ・重量平均分子量:ゲル透過クロマトグラフィーを用い
て測定する。 ・引張強度:ASTM D―412に基づいて測定する
(Kg/cm2)。 ・破断伸度:ASTM D―412に基づいて測定する
(%) 実施例2〜10及び比較例1〜3 2,2―ジメチル―1,3―プロパンジオルの量、多官
能性を有する化合物の種類及び量を表1に記載したよう
に変更したことを除き実施例1と同じ方法で脂肪族ポリ
エステル共重合体及びフィルムを得た後、実施例1と同
じ方法で諸般物性を測定した。その結果を表2に記載し
た。
したような成分を投入し、反応器内の温度を常温から4
0分にわたって120℃まで昇温し、撹拌しながら12
0分にわたって210℃まで昇温反応させた後、生成さ
れる副反応物であるメタノールをコンデンサーを通じて
すっかり流出させた。次いで、45分にわたって反応器
内の圧力を0.5mmHgまで徐々に減圧するとともに
温度を248℃まで昇温しながら120分撹拌反応させ
た後、撹拌を中断し反応器内に窒素を投入して重合体を
加圧、吐出して目的とする脂肪族ポリエステル共重合体
を得た。製造された樹脂及びフィルムの諸般物性を測定
した。その結果を表4に示した。
したような成分を投入し、反応器内の温度を常温から4
0分にわたって120℃まで昇温し、撹拌しながら12
0分にわたって210℃まで昇温反応させた後、生成さ
れる副反応物であるエタノールをコンデンサーを通じて
すっかり流出させた。次いで、45分にわたって反応器
内の圧力を0.5mmHgまで徐々に減圧するとともに
温度を252℃まで昇温しながら120分撹拌反応させ
た後、撹拌を中断し反応器内に窒素を投入して重合体を
加圧、吐出して目的とする脂肪族ポリエステル共重合体
を得た。製造された樹脂及びフィルムの諸般物性を測定
し他。その結果を表4に示した。
したような成分を投入し、反応器内の温度を常温から4
0分にわたって120℃まで昇温し、撹拌しながら12
0分にわたって210℃まで昇温反応させた後、生成さ
れる副反応物であるプロパノールをコンデンサーを通じ
てすっかり流出させた。次いで、45分にわたって反応
器内の圧力を0.5mmHgまで徐々に減圧するととも
に温度を251℃まで昇温しながら120分撹拌反応さ
せた後、撹拌を中断し反応器内に窒素を投入して重合体
を加圧、吐出した目的とする脂肪族ポリエステル共重合
体を得た。製造された樹脂及びフィルムの諸般物性を測
定した。その結果を表4に示した。
したような成分を投入し、反応器内の温度を常温から4
0分にわたって120℃まで昇温し、撹拌しながら12
0分にわたって210℃まで昇温反応させた後、生成さ
れる副反応物であるブタノールをコンデンサーを通じて
すっかり流出させた。次いで、45分にわたって反応器
内の圧力を0.5mmHgまで徐々に減圧するとともに
温度を246℃まで昇温しながら120分撹拌反応させ
た後、撹拌を中断し反応器内に窒素を投入して重合体を
加圧、吐出して目的とする脂肪族ポリエステル共重合体
を得た。製造された樹脂及びフィルムの諸般物性を測定
した。その結果を表4に示した。
溶融粘度及び溶融強度を向上させることによりブロウン
フィルム(インフレートフィルム)の製造に利用し得る
脂肪族共重合ポリエステルが得られ、これを用いて実用
的に十分な伸度を有するブロウンフィルムが製造され
る。
Claims (3)
- 【請求項1】コハク酸、無水コハク酸又はコハク酸エス
テル化合物のうち選択された1種の化合物を酸成分と
し、1,4−ブタンジオルをジオル成分とし、2,2−
ジメチル−1,3−プロパンジオルを酸成分に対して1
〜30モル%、官能基として三つ以上のヒドロキシ基又
はカルボキシ基を有する多官能性化合物を酸成分に対し
て0.01〜1モル%添加して、220℃以下の温度で
エステル化又はエステル交換反応させて生成物を得、こ
れを1mmHg以下の高真空下で240〜260℃の温
度で重縮合反応させて脂肪族共重合ポリエステルを製造
した後、これをTダイを通じて溶融圧出することを特徴
とする脂肪族共重合ポリエステルフィルムの製造方法。 - 【請求項2】前記多官能性化合物はトリメリト酸、トリ
メリト酸無水化物、トリメチロルエタン、トリメチロル
プロパン、ペンタエリトリット、ジペンタエリトリット
又はグリセリンのうち選択された1種の化合物であるこ
とを特徴とする請求項1記載の脂肪族共重合ポリエステ
ルフィルムの製造方法。 - 【請求項3】前記コハク酸エステル化合物はコハク酸ジ
メチル、コハク酸ジエチル、コハク酸ジプロピル又はコ
ハク酸ジブチルであることを特徴とする請求項1記載の
脂肪族共重合ポリエステルフィルムの製造方法。
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