JP2551950B2 - 共重合ポリエステル - Google Patents

共重合ポリエステル

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は共重合ポリエステルに関し、透明性および耐
ガス透過性に優れ、容器、フィルム等の包装材料として
有用な包装材料用共重合ポリエステルに関する。
〔従来の技術〕 ポリエチレンテレフタレートで代表されるポリエステ
ルは、優れた機械的性質および化学的特性のため、広く
繊維、フィルム等に使用されてきたが、近年その優れた
透明性、気体遮断性、安全衛生性などから、炭酸飲料、
果汁飲料、液体調味料、食用油、酒やワイン用の容器ま
た最近ではカップ、トレイ等としても使用されている。
このような用途では内容物保存の点で耐ガス透過性が
要求されるが、ポリエチレンテレフタレートはポリオレ
フィン等他の樹脂に比べれば良好な耐ガス透過性を示す
ものの、必ずしも充分な耐ガス透過性を有するとは言え
ない。
ポリエチレンテレフタレートの耐ガス透過性を更に向
上させる方法が各種提案されている。例えば、ポリ塩化
ビニリデン、エチレン−酢ビ共重合体ケン化物、ポリエ
チレンイソフタレート等の耐ガス透過性材料をコーティ
ングあるいは積層する方法(特開昭54−117565、同56−
64839等)、耐ガス透過性材料をブレンドする方法(特
開昭57−10640)、ポリエステルの配向度を上げて耐ガ
ス透過性を向上させる方法(特開昭56−151648)等が提
案されている。
しかし、ポリ塩化ビニリデンやエチレン−酢ビ共重合
体ケン化物をコーティング又は積層する方法にあって
は、ポリエステルとは異なった樹脂を共に用いるため、
ポリエステルとの接着性が悪く層間剥離を起したり、そ
の結果容器の透明性が失われるばかりでなく回収の点か
らも不利である。
又、ポリエチレンテレフタレートをコーティング又は
積層する方法も提案されており、両層が同じポリエステ
ル類であるためこのような欠点はないが、積層してもも
ろく、容器としての強度を持たせるためにはポリエチレ
ンテレフタレートをそれ単独の場合と同じ位の肉厚にす
る必要があり、容器全体として重くなり合成樹脂容器の
長所が失われてしまうし又、耐ガス透過性改良効果も充
分とは言えない。また、ポリエステル成形品の配向度を
上げる方法では耐ガス透過性の向上に限界がある。
更に、ポリエチレンテレフタレートにかわる包装材料
用ポリエステルとして炭素数4から12の脂肪族ジカルボ
ン酸を共重合させたポリアルキレンイソフタレートが提
案されている(アメリカ特許第4,403,090号明細書)
が、このポリエステルはポリエチレンテレフタレート包
装材料のガスバリヤー性を改良するには満足するもので
はない。
また、テレフタル酸を主とし、2,2′−オキシジ酢
酸、2,2′−イミノジ酢酸等を併用したジカルボン酸
と、炭素数約8以下のジオールから成るコポリエステル
およびそれから成る容器も知られているが、この場合
も、ガスバリヤー性改良は十分とは言えない(アメリカ
特許第4,436,895号及び4,546,170号明細書)。
〔発明の目的〕
本発明は、機械的強度、透明性等の物性にすぐれ、耐
ガス透過性のすぐれた共重合ポリエステルを提供するこ
とを目的とする。
〔発明の構成〕
本発明は、ジカルボン酸成分としてイソフタル酸を主
体にした共重合ポリエステルであり、イソフタル酸成分
単位と一般式(1)で示されるジカルボン酸成分単位の
割合が50〜99:50〜1、好ましくは、60〜99:40〜1(モ
ル比)である事を特徴とする包装用共重合ポリエステル
に関するものである。
HOOC−R1−X−R2−COOH ……(1) (式中、R1、R2は同一でも異なっていてもよく、二価の
脂肪族または芳香族基を表す。XはO、NH、S、SOまた
はSO2を示す。但し、 −R1−X−R2−が (nは1または2)の場合を除く) 一般式(1)で示されるジカルボン酸としては、2,
2′−オキシジ酢酸(ジグリコール酸)、3,3′−オキシ
ジプロピオン酸(ジエチルエーテル−β,β′−ジカル
ボン酸)、2,2′−オキシジプロピオン酸、4,4′−オキ
シジ酪酸、3,3′−オキシジ酪酸、2,2′−オキシジ酪
酸、2,2′−イミノジ酢酸、3,3′−イミノジプロピオン
酸、2,2′−イミノジプロピオン酸、4,4′−イミノジ酪
酸、3,3′−イミノジ酪酸、2,2′−イミノジ酪酸、2,
2′−チオジ酢酸、その酸化生成物である2,2′−スルホ
ニルジ酢酸、2,2′−スルホンジ酢酸、2,2′−チオジプ
ロピオン酸、その酸化生成物である2,2′−スルホニル
ジプロピオン酸、2,2′−スルホンジプロピオン酸、4,
4′−チオジ酪酸、その酸化生成物である4,4′−スルホ
ニルジ酪酸、4,4′−スルホンジ酪酸、同様の3,3′−又
は、2,2′−チオジ酪酸及びその酸化生成物、更には、
チオビス(m−フェニレンオキシ)ジ酢酸、その酸化生
成物であるスルホニル、及びスルホン化合物及び同様の
P−,O−異性体が挙げられる。
式(1)で示されるジカルボン酸のうち、特に好まし
いのは R1、R2がアルキレン基またはフェニレン基、Xが0の
ものである。前示式(1)のジカルボン酸はそのまゝで
イソフタル酸と併用してもよいし、モノエステル、ジエ
ステル等のエステル形成性誘導体として使ってもよい。
また、グリコール類と反応させて数量体化(オリゴマー
化)した後で添加しても良い。イソフタル酸もイソフタ
ル酸ジメチル、イソフタル酸ジエチルのように、ジオー
ル成分と反応するエステル形成性誘導体の形で使用して
もよい。
本発明の共重合ポリエステルを製造するに当って、イ
ソフタル酸と一般式(1)で示されるジカルボン酸が前
述のモル比を満足している限りその他の少量のジカルボ
ン酸やオキシ酸を使うこともできる。この場合、イソフ
タル酸成分単位と一般式(1)で示されるジカルボン酸
成分単位の和が、全酸成分単位の少くとも50モル%以
上、好ましくは60モル%以上、更に好ましくは80モル%
以上を占めるのが好ましい。これらのジカルボン酸とし
ては、 テレフタル酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボ
ン酸、4,4′−ジフェノキシエタンジカルボン酸、及び
これらの構造異性体、マロン酸、コハク酸、アジピン
酸、等の脂肪族ジカルボン酸、オキシ酸またはその誘導
体としては、p−ヒドロキシ安息香酸、p−ヒドロキシ
安息香酸メチルなどがあげられる。
また、本発明の共重合ポリエステルに使われるジオー
ル成分としては、エチレングリコールが挙げられる。
また、本発明の共重合ポリエステルは実質的に線状を
維持する限り、トリメチロールプロパン、ペンタエリス
リトール、グリセリン、トリメリット酸、トリメシン
酸、ピロメリット酸などの多官能化合物や、o−ベンゾ
イル安息香酸等の単官能化合物を共重合させてもよい。
かかる多官能化合物や単官能化合物はジオール成分の20
モル%以下の範囲で使用される。
本発明の共重合ポリエステルは、重合反応終了后、反
応缶から抜出し、チップに切断する際や、その後の射
出、押出し、ブロー成形時の成形性の観点から、その溶
融体の粘度を、ある水準以上に保持する必要があるし、
更には、瓶、たる、缶等の容器やフィルム、シート等の
成形体とした際に、実用に耐える物性を有する必要があ
る事から、その極限粘度〔フェノール/テトラクロロエ
タン(重量比1/1)の混合溶媒を用いて30℃で測定した
値〕が、通常、0.4以上、2以下、好ましくは、0.55以
上、1.2以下のものが使用される。
かかる共重合ポリエステルは、ポリエチレンテレフタ
レートについて従来から公知の方法で製造することがで
きる。例えば、イソフタル酸と一般式(1)で示される
ジカルボン酸、具体的には、2,2′−オキシジ酢酸及び
エチレングリコールを用いてエステル化反応を行なう
か、あるいは、イソフタル酸のエステル、例えば、イソ
フタル酸ジメチルエステルと一般式(1)で示されるジ
カルボン酸のエステル誘導体、例えば、2,2′−オキシ
ジ酢酸ジメチルエステル及びエチレングリコールを用い
てエステル交換反応を行ない、その後、得られた反応物
を更に重縮合することで製造できる。その際、エステル
化触媒、エステル交換触媒、重縮合触媒、安定剤等を使
用するのが良い。
エステル交換触媒としては、公知の化合物、例えば、
カルシウム、マンガン、亜鉛及びナトリウム、リチウム
化合物等の1種以上を用いることができるが、透明性の
点からマンガン化合物が特に好ましい。
重合触媒としては、公知のアンチモン、ゲルマニウ
ム、チタン及びコバルト化合物等の1種以上を用いるこ
とができるが、好ましくは、アンチモン、ゲルマニウム
及びチタン化合物が用いられる。
また本発明では、必要に応じて、従来から公知の添加
剤、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、螢光増白剤、
離型剤、帯電防止剤、分散剤及び染顔料等の着色剤をポ
リエステル製造時のいずれかの段階で添加してもよく、
成形加工前に、いわゆるマスターバッチ処法で添加して
も良い。
本発明の共重合ポリエステルは、必要に応じて更に、
固相重合処理を実施し、高重合度化、低アセトアルデヒ
ド化あるいは、低オリゴマー化してから使用してもよ
い。固相重合処理は、通常、80〜180℃の温度でチップ
表面を結晶化した後、190℃〜融点直下の温度で数十時
間以下の範囲内に於て実施するのが好ましい。
かくして得られた本発明の共重合ポリエステルは溶融
成形して成形品とされる。
具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、
ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレー
ト、ポリエステルエラストマー、ポリカーボネートやナ
イロン6、ナイロン66、MXD6ナイロンのようなポリアミ
ド等の他の熱可塑性樹脂成分と、本発明の共重合ポリエ
ステルをブレンドして、一体構造に形成することが可能
であるし、更には、ポリエチレンテレフタレート成分や
上記のような熱可塑性樹脂成分と、本発明の共重合ポリ
エステル成分とを多層構造に成形することもできる。
この際、ポリエチレンテレフタレート等の成形におい
て一般的に使用される溶融成形法の全てが適用可能であ
る。
具体的には、例えば、中空成形体を得るには通常の押
出吹込み法、射出吹込み法、射出成形又は押出成形で一
旦、予備成形体を成形し、そのまゝで、あるいは、口栓
部、底部を加工後それを再加熱し、二軸延伸するホット
パリソン法あるいはコールドパリソン法等の吹込成形法
が適用される。
また多層容器の場合も、従来のポリエチレンテレフタ
レート等の成形方法に準じて製造することができる。す
なわち、通常の射出成形機又は、複数個の射出装置を有
する射出成形機により成形された多層パリソンまたは、
多層押出成形機により成形された多層パリソンの一端を
有底化して得られた多層パリソンを、例えば、85〜130
℃のPETの延伸温度で延伸する方法で製造可能である。
本発明の共重合ポリエステルを多層容器に形成する場
合、その層形成に特に限定はなく、また層の数も何ら限
定はないが、3〜5層程度の構成が好ましい。
また射出成形によりシート化した後、一軸または二軸
延伸フィルムとしたり、真空成形あるいは、圧空成形に
より缶状の容器やトレイ等に成形することもできるし、
多層押出成形機により、例えば、ポリエチレンテレフタ
レートとの多層シートとし、同様に、一軸、二軸延伸フ
ィルムや缶状容器、トレイに成形することも可能であ
る。
本発明の共重合ポリエステルと、上記の各種ポリマー
をブレンドして包装材料を形成する場合には、両成分を
押出機で溶融混練して混合チップを得、次いでこれを成
形に供することもできるし、また、それぞれの成分をド
ライブレンドし、直接成形に供することも可能である。
かかるポリエステル包装材料においては、本発明の共
重合ポリエステル成分は、一般式(1)で示されるジカ
ルボン酸単位として、全ポリエステルに含有されるジカ
ルボン酸成分の3〜30モル%になるような量で存在する
のが好ましい。これを越えて存在せしめると、バリヤー
性改良効果がそれ程顕著ではなくなるし、また、成形体
が実用物性を保持し得なくなる場合もある。
本発明の対象とするかかる成形品としては、具体的に
は、瓶、たる、缶等の容器や未延伸シートを深絞り成形
して得られる容器、更にはシートを真空または圧空成形
して得られるトレイ等の容器が挙げられる。
〔発明の効果〕
本発明の共重合ポリエステルはそれ自体高透明性を示
し、すぐれたガスバリヤー性を有する。本発明の共重合
ポリエステルは包装材料として有用であり、他の熱可塑
性樹脂とのブレンドあるいは積層体として容器、シー
ト、フィルム等に広く利用することができる。特に、ポ
リエチレンテレフタレート成分とのブレンドあるいは積
層体は、ガス透過性が低いうえ、高透明性を保持する
為、きわめて有利に利用することができる。
また、塩化ビニリデンやエチレン−酢酸ビニル共重合
ケン化物のようなガスバリヤー性素材との併用も可能で
ある。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、
本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。
なお、実施例中「部」は「重量部」を意味するものと
し、本実施例で使用した種々の測定法を以下に示す。
極限粘度 フェノール−テトラクロロエタン(50/50重量比)
中、30℃で測定した。
酸素透過率 約200μ肉厚の押出シートサンプルを作成し、23℃、1
00%RHの条件下、「OX−TRAN 10/50A」の酸素透過率測
定装置(米国Modern Controls社製)で測定し、cc・mm/
m2・day・atmで示した。(炭酸ガス等のその他のガス透
過率は、酸素ガス透過率値から推算した。) 実施例1 イソフタル酸16,000部、エチレングリコール7,100部
をオートクレーブに仕込み窒素雰囲気の加圧(2.5kg/cm
2)下、撹拌しつつ220〜245℃で3時間、エステル化反
応を行い、この間、生成する水を系外へ留去した。
このエステル化物に、2,2′−オキシジ酢酸1280部、
チタンテトラブトキシド16部を加え、重合槽内は常圧よ
り漸次減圧にするとともに、徐々に昇温し、260℃、1to
rrの真空下、全重合時間5時間で極限粘度0.70の高透明
ポリエステルを得た。
このポリマーの205μ押出シートで測定した酸素ガス
透過率は、0.56cc・mm/m2・day・atmであった。
実施例2 ジメチルイソフタレート15,000部、エチレングリコー
ル10,500部及び酢酸マンガン・4水塩4部を反応缶に加
え、160℃から230℃まで漸次昇温して、留出液が出なく
なるまでエステル交換反応を行った。
この系に、2,2′−オキシジ酢酸2050部、正リン酸2.6
部、二酸化ゲルマニウム2.0部を加え、230℃から徐々に
昇温するとともに、重合槽内は常圧から漸次減圧にし、
260℃、1torrの真空下、全重合時間4.5時間で極限粘度
0.69の高透明ポリエステルを得た。
このポリマーの200μ押出シートで測定した酸素透過
率は、0.47cc/mm/m2・day・atmであった。
実施例3〜6、比較例1 実施例1または2と同様にして、イソフタル酸−一般
式(1)で示される各種ジカルボン酸−エチレングリコ
ール系のポリエステルを製造し、各ポリマーの酸素ガス
透過率測定結果を表1に示した。
なお、これらポリマーの極限粘度は0.7であった。
表1から、ポリエチレンイソフタレートに比較し、一
般式(1)で示されるジカルボン酸の相応量を含有する
ポリマーのガス透過率は、より小さくなる事が明白であ
り、ガスバリヤー包装材料としてふさわしい事がわかっ
た。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イソフタル酸またはそのエステル形成性誘
    導体(A)と下記一般式(1)で示されるジカルボン酸
    またはそのエステル形成性誘導体(B)を A:B=50−99:50−1(モル比) の割合で含むジカルボン酸成分と、エチレングリコール
    からなるジオール成分とを重縮合させて得られ、極限粘
    度(フェノール/テトラクロロエタン(重量比1/1)混
    合溶媒中、30℃)が0.4−2である共重合ポリエステ
    ル。 HOOC−R1−X−R2−COOH ……(1) 〔式中、R1、R2は同一でも異なっていてもよく、二価の
    脂肪族または芳香族基を表す。XはO、NH、S、SOまた
    はSO2を表す。但し、−R1−X−R2−が (nは1または2)の場合を除く。〕
  2. 【請求項2】一般式(1)で示されるジカルボン酸がオ
    キシジ酢酸、オキシジプロピオン酸、イミノジ酢酸、ス
    ルホニルビス(フェニレンオキシ)ジ酢酸から選ばれる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の共重合ポ
    リエステル。
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