JP2621563B2 - 絶縁フィルム用ポリエステルの製造方法 - Google Patents

絶縁フィルム用ポリエステルの製造方法

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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、エチレンテレフタレート環状三量体含有量
が少ない絶縁フィルム用ポリエステルの製造方法に関す
るものである。
[従来の技術] ポリエチレンフタレートは、優れた機械的性質、熱的
性質、電気的性質により産業用途に広く使用され、需要
量も増大している。しかしながら、用途および需要拡大
に伴い、ポリエチレンテレフタレートに要求される特性
も、それぞれの用途分野においてますます厳しくなって
きている。
それらの要求特性の1つとして、低分子量体含有量の
少ないポリエチレンテレフタレート成型品がある。
種々の文献[例えば、S.D.Rose,et.al.,J.Polymer Sc
i.,13 406(1954),I.Goodman,B.F.Ncsbitt,Polymer,1
334(1960)など]で知られているように、通常、ポリ
エチレンテレフタレート中あるいはポリエチレンテレフ
タレート成形品中には、エチレンテレフタレート環状三
量体(以下、環状三量体と略す)を主成分とする低分子
量体が1.3〜2.0重量%含まれている。このような低分子
量体を含むポリエチレンテレフタレート・フィルムは、
例えば冷凍機用の密閉型モーターの電気絶縁に使用する
と、ポリエチレンテレフタレート・フィルムからモータ
ー中の冷凍機油やフレオンにより低分子量体が抽出さ
れ、その中の環状三量体が冷凍機の各所に析出するため
停機トラブルの原因となる。そのため、冷凍機の機種に
よっても異なるが、環状三量体の量が0.6重量%以下、
好ましくは0.5重量%以下のフィルムが要望されてい
る。
従来このような欠点を除去するため、例えば、特公昭
43−23348号公報、特公昭44−2120号公報などでは、各
種溶媒によりフィルム中から低分子量体を抽出除去する
方法が提案されている。確かに特殊な溶媒を選択して抽
出すれば、短時間に低分子量体を除去することができ
る。しかし、フィルムの厚さが厚くなれば必要抽出時間
が長くなり、効率が低下する。また、溶媒を使用するた
めにコスト高になるばかりでなく、火災の危険性がある
とともに、乾燥工程を必要とするため作業性が低下する
などの欠点がある。
また、溶媒抽出・固相重合などにより、ポリエステル
中の低分子量体を低減した後、溶融製膜してフィルムを
作る方法も提案されているが、通常のポリエステルを使
用すると製膜工程中に低分子量体が著しく増加するため
に、フィルム中の低分子量体の低減は十分でなかった。
本発明者らは、このような従来の欠点を除去するとと
もに、環状三量体含有量が少ない絶縁フィルム用ポリエ
ステルの製造方法について検討し、本発明に到達した。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、環状三量体含有量の少ない絶縁フィ
ルム用ポリエステル組成物を提供するものである。
[課題を解決するための手段] 前記した本発明の目的は、テレフタル酸もしくはその
エステル形成性誘導体とグリコールとのエステル化もし
くはエステル交換反応および引き続き重縮合反応を行な
い、さらに固相重合によりポリエチレンテレフタレート
を主成分とするポリエステルを製造する際に、重縮合反
応完了前に、 (A)アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄族、マンガ
ン、錫、鉛および亜鉛から選ばれた少なくとも1種の金
属の化合物および (B)リン酸、亜リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸お
よびこれらのエステルもしくは部分エステルから選ばれ
た少なくとも1種のリン化合物を 添加し、重縮合反応完了時に、式およびを満足する
プレポリマを得た後、さらに180〜240℃で20時間以上、
固相重合を行い、エチレンテレフタレート環状三量体の
含有量を0.5重量%以下にすることを特徴とする絶縁フ
ィルム用ポリエステルの製造方法。
10≦Tc′−Tc<35 … 1.0≦M/[P]<2.8 … ここで、Tc′は降温結晶化温度(℃)を示し、Tcは昇
温結晶化温度(℃)を示す。また、Mはポリエステル中
の(A)の金属元素の当量濃度(g当量/g)を示し、
[P]はポリエステル中の(B)のリン元素のモル濃度
(mol/g)を示す。
本発明の重要な特徴は、特有な熱的性質および特定の
金属元素とリン元素の特定の含有比を持つプレポリマを
さらに特定の条件で固相重合に使用することにより、環
状三量体の含有量が極めて少なく、かつ製膜工程におけ
る環状三量体の増加量の少ないポリエステルを得ること
にある。
すなわち、差動走査熱量計を用いて測定した時の降温
結晶化温度(Tc′)と昇温結晶化温度(Tc)の差が10℃
以上、35℃未満の範囲、好ましくは15℃以上、30℃未満
の範囲であることが必要である。この温度差が35℃以上
の場合は、製膜工程で環状三量体が増加するため好まし
くない。また、この温度差が10℃未満の場合は、環状三
量体の抑制に対してこれ以上の効果を見出だせなくなる
上、固相重合時に融着が起こりやすくなるため、好まし
くない。このようなTc′−Tcの範囲は、ポリエステルに
添加するアルカリ金属、アルカリ土類金属の種類及び
量、リン化合物の種類及び量、固有粘度などの条件の組
合せにより適宜制御できる。
また、ポリエステル中の特定の金属元素とリン元素の
含有比M/[P]が1.0以上2.8未満の範囲、好ましくは1.
4以上2.4未満の範囲にあることが必要である。すなわ
ち、M/[P]が2.8以上の場合は、製膜工程での環状三
量体の増加が著しくなるため良くない。また、M/[P]
が1.0未満の場合は、環状三量体のこれ以上の抑制に対
して効果を見出せなくなる上、ポリエステルの融点が低
下するため好ましくない。
本発明における(A)の金属の化合物とは、リチウ
ム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、マグネ
シウム、カルシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土
類金属、鉄族、マンガン、錫、鉛および亜鉛から選ばれ
た少なくとも1種の金属の化合物であり、好ましくは、
水素化物、アルコラート、塩化物およびモノカルボン酸
のグリコール可溶性塩である。特にアルカリ金属、アル
カリ土類金属の塩化物およびモノカルボン酸のグリコー
ル可溶性塩が好ましい。具体的には塩化リチウム、酢酸
マグネシウムなどである。
本発明における(B)のリン化合物とはリン酸、亜り
ん酸、ホスホン酸、ホスフィン酸およびこれらのエステ
ルもしくは部分エステルである。特にリン酸、亜りん
酸、ホスホン酸、ホスフィン酸のエチルエステル、エチ
ルエステル、フェニルエステルが好ましい。
本発明におけるポリエステルの固有粘度[η]は、プ
レポリマに特定の熱特性をもたせること及び最終製品の
使用用途から考えると0.4〜0.7、特に0.5〜0.6の範囲が
好ましい。
本発明の他に重要な特徴は、上記の特殊なポリエステ
ル組成物を180〜240℃、好ましくは200〜230℃で20時間
以上、好ましくは25時間以上、固相重合を行い環状三量
体の含有量を0.5重量%以下にすることである。固相重
合温度が180℃未満では固相重合速度が著しく遅くなる
上、環状三量体の減少速度が遅くなるため、好ましくな
い。また、240℃を超えると環状三量体が充分に減少せ
ず好ましくない。また、固相重合時間が20時間未満では
環状三量体が充分に減少せず好ましくない。環状三量体
の含有量は0.5重量%以下、好ましくは0.4重量%以下が
良い。環状三量体の含有量が0.5重量%を越える場合は
フィルム中の環状三量体の含有量が増加するため好まし
くない。
本発明におけるポリエステルの重縮合反応方法として
は、テレフタル酸をエチレングリコールでエステル化し
た後、重縮合する方法か、テレフタル酸のジアルキルエ
ステルをエチレングリコールでエステル交換した後、重
縮合してポリエチレンテレフタレート単独重合体を得る
方法、およびこれにイソフタル酸、p−ヒドロキシ安息
香酸、ポリエチレングリコールなどの他のカルボン酸お
よび/またはアルコールの1種または2種以上を添加重
合させたり、あるいはその他の末端基と反応する化合物
などを添加して共重合体を得る方法があげられる。ま
た、炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化ケイ素などの粒
子を添加しても良い。
また、本発明により得られるポリエステルの固有粘度
[η]は、最終製品の使用用途から考えると0.5〜1.0、
特に0.7〜0.9の範囲が好ましい。
[実施例] 以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。
なお、得られたポリエステルの各特性値の測定は次の
方法に従って行った。
A.固有粘度[η] オルソクロロフェノール中、25℃において測定した値
である。
B.Tc、Tm、Tc′ PERKIN−ELMER社製 差動走査熱量計(DSC)により測
定した値である。昇温および降温は16℃/分で行った。
C.環状三量体 ポリマー100mgをオルソクロロフェノール1mlに溶解
し、液体クロマトグラフ(Varian社製 モデル8500)で
測定し、ポリマーに対する割合(重量%)で示した。
D.ポリマ中含有元素量 リチウムについては原子吸光法[AA630−13型(島津
製作所製)]により測定した。その他の元素について
は、蛍光X線法[IKF3064型(ガイガーフレックス社
製)]により測定した。
実施例1 ジメチルテレフタレート100部、およびエチレングリ
コール60部の混合物を、酢酸カルシウム0.08部、三酸化
アンチモン0.03部を添加して、常法により加熱昇温して
エステル交換反応を行った。次いで、該エステル交換反
応生成物を、酢酸リチウム0.16部、リン酸トリメチル0.
24部を添加した後、重合反応槽に移行する。次で、加熱
昇温しながら反応系を徐々に減圧して1mmHgの減圧下、2
90℃で常法により重合し、固有粘度[η]0.52のポリエ
ステルを得た。該ポリエステルのTc′−Tcは19℃であ
り、M/[P]は1.9、Tmは260.1℃であった。該ポリエス
テルは各辺2mm×4mm×4mmの直方体に切断し、回転型真
空重合装置を用いて、0.5mmHgの減圧下、225℃で30時間
加熱処理し、固有粘度[η]0.79のポリエステルを得
た。該ポリエステルの環状三量体の含有量は0.31重量%
であった。次いで、40mmφの溶融押出機で設定温度300
℃、滞留時間8分で厚さ2.5mmの未配向フィルムを得
た。これを通常の条件下で二軸延伸し、250μmの二軸
配向ポリエステル・フィルムを得た。該フィルムの環状
三量体の含有量は0.42重量%であった。
実施例2〜14、比較例1〜7 使用する金属化合物およびリン化合物の種類、M/
[P]、Tc′−Tc、固相重合条件ならびに環状三量体量
を表−1および表−2に示す条件で実施した以外は、実
施例1と同様な方法でそれぞれポリエステル・フィルム
を得た。
表−1および表−2により、金属化合物およびリン化
合物の種類、M/[P]、Tc′−Tc、固相重合条件ならび
に環状三量体量が本発明の範囲内にある場合は、得られ
たポリエステル・フィルム中の環状三量体の含有量が少
ない事がわかる。
[発明の効果] 特有の熱的性質および特定の金属元素とリン元素の特
定の含有比を持つプレポリマをさらに特定の条件で固相
重合に使用することにより、環状三量体の含有量を極め
て少なくする本発明の方法により製造したポリエステル
は、フィルムに成形して絶縁用に使用すると、フィルム
中の環状三量体の含有量が極めて少ないため、冷媒など
に接触させて使用しても冷媒中に環状三量体が析出しな
いため、冷媒の品質を良好に維持でき、また、抽出環状
三量体によるトラブルを防止できる。
例えば、冷凍機用の密閉型モーターの電気絶縁に通常
のポリエチレンテレフタレート・フィルムを使用する
と、ポリエチレンテレフタレート・フィルムからモータ
ー中の冷凍機油やフレオンにより低分子量体が抽出さ
れ、その中の環状三量体が冷凍機から各所に析出するた
め停機トラブルの原因となる。しかしながら、本発明に
より製造したポリエステルを使用したフィルムを用いる
事により、このようなトラブルを防止することができ
る。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】テレフタル酸もしくはそのエステル形成性
    誘導体とグリコールとのエステル化もしくはエステル交
    換反応および引き続き重縮合反応を行ない、さらに固相
    重合によりポリエチレンテレフタレートを主成分とする
    ポリエステルを製造する際に、重縮合反応完了前に、 (A)アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄族、マンガ
    ン、錫、鉛および亜鉛から選ばれた少なくとも1種の金
    属の化合物および (B)リン酸、亜リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸お
    よびこれらのエステルもしくは部分エステルから選ばれ
    た少なくとも1種のリン化合物を 添加し、重縮合反応完了時に、式およびを満足する
    プレポリマを得た後、さらに180〜240℃で20時間以上、
    固相重合を行い、エチレンテレフタレート環状三量体の
    含有量を0.5重量%以下にすることを特徴とする絶縁フ
    ィルム用ポリエステルの製造方法。 10≦Tc′−Tc<35 … 1.0≦M/[P]<2.8 … (ここで、Tc′は降温結晶化温度(℃)を示し、Tcは昇
    温結晶化温度(℃)を示す。また、Mはポリエステル中
    の(A)の金属元素の当量濃度(g当量/g)を示し、
    [P]はポリエステル中の(B)のリン元素のモル濃度
    (mol/g)を示す。)
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