JP2642168B2 - ガスバリヤー性に優れたポリエステル - Google Patents

ガスバリヤー性に優れたポリエステル

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスバリヤー性に優れたポリエステルに関す
るものである。
〔従来の技術〕
ポリエチレンテレフタレート(以下PETと称する)は
その素材の優れた力学的性質、化学的性質からフィル
ム、シートやボトル、カツプ、トレイ等の各種の容器に
加工され、包装材料として広く利用されている。
しかしながらPETは酸素や二酸化炭素に対するガスバ
リヤー性に関しては、ポリエチレンやポリプロピレンな
どに比較すれば優れているものの未だ充分ではなく、数
多くの用途においてより一層の性能向上が要望されてい
る。
例えば炭酸飲料等のように内部が加圧状態にある容器
では従来公知の程度のガスバリヤー性能では不十分であ
り、容器内の炭酸ガスが徐々に散逸するのを防ぐことは
できないし、また食品包装においては内部に酸素が存在
すると保管中に紫外線によつて内容物が酸化され変質が
起こるなどの問題がある。このことはこれまで特に油脂
成分を含有する食品の場合極めて重大な問題となつてい
たが、最近の自然食品、健康食品の拡大に伴なう「無添
加」製品や「減塩」製品の増加により一般食品用包装材
においてもガスバリヤー性に対する要求は一段と強まり
つつある。
包装材料としてのPETのガスバリヤー性を改良する方
法としてはPETよりもガスバリヤー性の優れた樹脂、例
えば、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−酢酸ビニル共重
合体ケン化物、ポリアミド等をコーテイングあるいは積
層する方法が知られているが、かかる樹脂はいずれもPE
T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。
一方PETに代えて、PETのテレフタル酸成分の一部また
は全部をイソフタル酸で置換した重合体を用いる方法が
特開昭59−64624号公報、Polymer Engin.Sci,22(14),
857(1982)等に提案されている。しかしながらポリエ
チレンイソフタレートまたはその共重合体を用いる方法
によつても満足なバリヤー性は達成できていない。
また同じくPETのガスバリヤー性を向上させる方法と
してイソフタル酸及び1,3−ビス(β−ヒドロキシエト
キシ)ベンゼンをPETに共重合する方法が特開昭58−167
617号公報に、あるいは1,3−フエニレンジオキシジ酢酸
をPETに共重合する方法が特表昭60−501060号公報等に
提案されている。しかしながらかかる共重合ポリエステ
ルはガラス転移温度の低下が極めて大きく、耐熱性が全
く不十分であり、実用的であるとは言い難い。
一方では、ポリエチレンナフタレート系ポリエステル
をPETに積層する方法が特開昭61−279553号公報に、ポ
リエチレンナフタレートに対して縮合系液晶ポリマーを
ブレンドして用いる方法が特開昭62−119265号公報に提
案されているが、いずれも満足のゆくガスバリヤー性能
は得られていない。
〔発明が解決しようとする課題〕
高度なガスバリヤー性を有するポリエステルは未だ見
出されていないというこのような状況に鑑み、本発明者
らは従来のポリエステルが達成し得ない優れたガスバリ
ヤー性を有するポリエステルを提供すべく、鋭意検討し
た結果、本発明に到達した。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は下記一般式〔I〕および〔II〕で示される繰
り返し単位から構成され、 〔I〕が0〜95モル%、〔II〕が100〜5モル%であ
ることを特徴とするポリエステルを提供するものであ
る。
以下本発明を具体的に説明する。
本発明のポリエステルはジカルボン酸成分としてナフ
チレンジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体お
よびナフチレンジオキシジ酢酸またはそのエステル形成
性誘導体を、グリコール成分として上記一般式〔I〕お
よび〔II〕におけるmが2〜10の整数である直鎖状脂肪
族グリコールを構成成分とする。
ジカルボン酸成分のうち、ナフチレンジカルボン酸ま
たはそのエステル形成性誘導体が0〜95モル%、ナフチ
レンジオキシジ酢酸またはそのエステル形成性誘導体が
100〜5モル%であるが、生成するポリエステルの耐熱
性を考慮した場合、前者が20〜95モル%、後者が5〜80
モル%であるのが好ましい。ナフチレンジオキシジ酢酸
またはそのエステル形成性誘導体が5モル%未満の場
合、生成するポリエステルから得られる成形品のガスバ
リヤー性能が実質的に改良されない。
上述のナフチレンジカルボン酸またはそのエステル形
成性誘導体としては、2,6−ナフチレンジカルボン酸、
1,4−ナフチレンジカルボン酸またはそれらの混合物が
好ましく、生成するポリエステルから得られる成形品の
耐熱性、ガスバリヤー性、成形性等においてそのうち80
モル%以上が2,6−ナフチレンジカルボン酸であること
が特に好ましい。また、ナフチレンジオキシジ酢酸また
はそのエステル形成性誘導体としては、2,6−ナフチレ
ンジオキシジ酢酸、1,4−ナフチレンジオキシジ酢酸ま
たはそれらの混合物が好ましく、生成するポリエステル
から得られる成形品の耐熱性、ガスバリヤー性、成形性
等において、そのうち80モル%以上が2,6−ナフチレン
ジオキシジ酢酸またはそのエステル形成性誘導体が特に
好ましい。
本発明のポリエステルにおいて、ナフチレンジカルボ
ン酸、ナフチレンジオキシジ酢酸またはそれらのエステ
ル形成性誘導体以外のジカルボン酸成分として10モル%
以下の割合で、例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン
酸等の脂肪族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘
導体、テレフタル酸、イソフタル酸、4,4−ジフエニル
カルボン酸、1,2−ビス(2−クロルフエノキシ)エタ
ン−4,4′−ジカルボン酸、フエニレンジオキシジ酢
酸、ビス(4−カルボキシメトキシフエニル)スルホン
等の芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導
体、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン
酸またはそのエステル形成性誘導体、ヒドロキシ安息香
酸、ヒドロキシナフトエ酸、ヒドロキシ酢酸、3−ヒド
ロキシプロピオン酸等のオキシカルボン酸またはそのエ
ステル形成性誘導体などを共重合成分として使用するこ
とができる。以上のジカルボン酸またはオキシカルボン
酸のエステル形成性誘導体としては、メタノールやエタ
ノールの如き低級アルコールとのエステルが一般的に使
用されるが、エチレングリコールのようなグリコールと
のエステルも使用してもよい。
本発明のポリエステルにおいて、グリコール成分とし
ては一般式〔I〕および〔II〕においてmが2〜10の整
数である直鎖状脂肪族グリコール、例えばエチレングリ
コール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレング
リコール、オクタメチレングリコール等を挙げることが
できるが、好ましくはmが2〜4の整数であるグリコー
ル、特にmが2であるエチレングリコールが望ましい。
それ以外のグリコール成分として、10モル%以下の割合
で、例えばネオペンチルグリコール等の脂肪族グリコー
ル、1,4−シクロヘキサンジメタノール等の脂環族グリ
コール、1,3−ビス(β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼ
ン、ビス(β−ヒドロキシエトキシ)ビスフエノールS
等の芳香族グリコール、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール等の高分子グリコールなどを共重
合成分として使用することができる。
また、本発明のポリエステルには、例えばグリセリ
ン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、
トリメリツト酸、トリメシン酸、ピロメリツト酸等の3
価以上の多官能化合物が、溶融成形が可能な範囲で共重
合されてもよい。
本発明のポリエステルは、従来のポリエチレンテレフ
タレートの製造に際して確立された方法で製造すること
ができる。例えばジカルボン酸とグリコールとをエステ
ル化反応したあと重縮合反応する方法、ジカルボン酸エ
ステルとグリコールとをエステル交換反応したあと重縮
合する方法等によつて得られる。また、ジカルボン酸成
分のうち、ナフチレンジオキシジ酢酸またはそのエステ
ル形成性誘導体をエステル化反応あるいはエステル交換
反応後に添加することも可能である。
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ことが好ましいがこれらの触
媒、安定剤等は、ポリエステル、特にポリエチレンテレ
フタレートの触媒、安定剤等として知られているものを
用いることができる。例えば、これらの反応を促進する
触媒としては、ナトリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、亜鉛、マンガン、錫、タングステン、ゲルマニウ
ム、チタン、アンチモンなどの金属化合物が、また安定
剤としてはリン酸、リン酸エステル類、亜リン酸、亜リ
ン酸エステル類などのリン化合物を例示することができ
る。さらに必要に応じて他の添加剤(着色剤、紫外線吸
収剤、光安定化剤、帯電防止剤、難燃剤等)、充填剤
(シリカ、ウオラストナイト、タルク、炭酸カルシウ
ム、マイカ等)、強化剤(ガラス繊維等)を添加するこ
ともできる。
以上の方法によつて得られる本発明のポリエステル
は、極限粘度が0.3〜1.5、好ましくは0.4〜1.2の範囲で
あり、ガラス転移温度が70℃以上、好ましくは80℃以上
であることが成形性、耐熱性の点において好ましい。
本発明のポリエステルは、溶融成形が可能であり公知
の成形法、例えば射出成形、ブロー成形、二軸延伸ブロ
ー成形、真空成形、圧縮成形等により、シート、フイル
ムまたは中空容器を成形することができる。該シートま
たはフイルムはラツプ、袋などの包装材料に形成でき
る。
また、本発明のポリエステルは、他のポリマー例えば
ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフイン樹
脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート等のポリエステル樹脂、ナイロン等のポリアミ
ド樹脂などと積層することも可能であり、共押出し、ド
ライラミネシーヨン、サンドイツチラミネーシヨンなど
によりフイルム状、シート状、チユーブ状などの積層体
とすることもできる。
本発明のポリエステルより得られる成形品は、例えば
酸素透過係数がポリエステルテレフタレートの約1〜60
%、ポリエチレン−2,6−ナフタレートの約2〜80%と
小さく、優れたガスバリヤー性能を有するため、改善さ
れた気体遮断性を必要とする場合の包装材料として有用
である。
〔実施例〕
以下実施例により本発明を具体的に説明する。尚実施
例中の部は重量部を意味する。
本実施例の物性値の測定は次の方法に従つた。
1) 極限粘度(〔η〕) フエノール/テトラクロルエタン等重量混合溶媒を用
い10g/の濃度で、30℃において測定した。
2) ガラス転移温度(Tg) 示差走査熱量計(メトラー社製、TA−3000型)を用い
て、急冷非晶状態の試料に対し、10℃/分の昇温速度に
て測定した。
3) 酸素透過量(Po2) ポリマーを約50℃で減圧下、少なくとも20時間以上乾
燥したのち、押出機(東洋精機製作所製、ラボプラスト
ミル)を使用し、温度280℃で押出し、直ちにチルロー
ル(ロール表面温度30℃)を用いて急冷し、厚さ75μm
の向配向フイルムを得た。該フイルムをガス透過率測定
装置(柳本製作所製、GTR10型)を使用し、35℃の乾燥
状態(0%R.H.)で測定した。
単位はcc・20μm/m2・day・atmである。
実施例1 2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチルエステル10000
部(95モル%)、2,6−ナフチレンジオキシジ酢酸ジエ
チルエステル718部(5モル%)、エチレングリコール6
019部(エチレングリコール対ジカルボン酸成分のモル
比は2.25対1)及び酢酸マンガン四水和物2.6部を反応
器に仕込み、撹拌下、190℃〜240℃まで約3時間かけて
徐々に昇温し、理論量の99%以上のメタノール及びエタ
ノールを留去したのち、亜リン酸0.9部及び二酸化ゲル
マニウム4.2部を添加し、290℃で、0.5mmHg以下の高真
空下で約2時間重縮合せしめた。得られたポリマーの極
限粘度〔η〕、ガラス転移温度Tg、及び酸素透過量Po2
の値を表1に示す。
実施例2 実施例1において2,6−ナフチレンジオキシジ酢酸に
よる変性量を5モル%から10モル%に変更した以外は実
施例1と同様にして共重合ポリエステルを得た。測定物
性値を表1に示す。
実施例3 実施例1において2,6−ナフチレンジオキシジ酢酸に
よる変性量を5モル%から20モル%に変更した以外は実
施例1と同様にして共重合ポリエステルを得た。測定物
性値を表1に示す。
実施例4 実施例1において2,6−ナフチレンジオキシジ酢酸に
よる変性量を5モル%から50モル%に変更した以外は実
施例1と同様にして共重合ポリエステルを得た。測定物
性値を表1に示す。
実施例5 実施例1において2,6−ナフチレンジオキシジ酢酸に
よる変性量を5モル%から100モル%、すなわちジカル
ボン酸成分をすべて2,6−ナフチレジオキシジ酢酸にし
た以外は実施例1と同様にしてポリエチレン−2,6−ナ
フチレンジオキシジアセテートを得た。測定物性値を表
1に示す。
実施例6 実施例2において、2,6−ナフチレンジオキシジ酢酸
のかわりに1,4−ナフチレンジオキシジ酢酸を用いた以
外は実施例2と同様にして共重合ポリエステルを得た。
測定物性値を表1に示す。
実施例7 実施例3において、2,6−ナフチレンジオキシジ酢酸
のかわりに1,4−ナフチレンジオキシジ酢酸を用いた以
外は実施例3と同様にして共重合ポリエステルを得た。
測定物性値を表1に示す。
比較例1 実施例1において、2,6−ナフチレンジオキシジ酢酸
による変性量を5モル%から0モル%、すなわちジカル
ボン酸成分をすべて2,6−ナフタレンジカルボン酸に
し、最終重合温度を290℃から300℃に変更した以外は実
施例1と同様にしてポリエチレン−2,6−ナフタレンジ
カルボキシレートを得た。測定物性値を表1に示す。
比較例2 実施例1においてジカルボン酸成分をすべてテレフタ
ル酸にした以外は実施例1と同様にして、ポリエチレン
テレフタレートを得た。測定物性値を表1に示す。
〔発明の効果〕 本発明のポリエステルより得られる成形品はポリエチ
レンテレフタレート並の耐熱性を保持した上、酸素等の
優れたガスバリヤー性を有し、改善された気体遮断性を
必要とする包装材料として有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 明正 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社ク ラレ内 審査官 佐藤 健史

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式〔I〕および〔II〕で示される
    繰り返し単位から構成され、 〔I〕が0〜95モル%、〔II〕が100〜5モル%である
    ことを特徴とするポリエステル。
  2. 【請求項2】一般式〔I〕のうち、80モル%以上が (式中mは2−10の整数である。) であることを特徴とする請求項1記載のポリエステル。
  3. 【請求項3】一般式〔II〕のうち、80モル%以上が (式中mは2−10の整数である。) であることを特徴とする請求項1又は2記載のポリエス
    テル。
  4. 【請求項4】一般式〔I〕および〔II〕においてmが2
    〜4の整数であることを特徴とする請求項1〜3いずれ
    かに記載のポリエステル。
  5. 【請求項5】70℃以上のガラス転移温度を有する請求項
    1〜4いずれかに記載のポリエステル。
  6. 【請求項6】極限粘度が0.3〜1.5である請求項1〜4い
    ずれかに記載のポリエステル。
  7. 【請求項7】請求項1〜4いずれかに記載のポリエステ
    ルからなるフイルムまたはシート。
  8. 【請求項8】請求項1〜4いずれかに記載のポリエステ
    ルからなる成形容器
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