JP3409525B2 - 共重合ポリエステル製シート及びそれより成る3次元成形体 - Google Patents

共重合ポリエステル製シート及びそれより成る3次元成形体

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JP3409525B2
JP3409525B2 JP19857895A JP19857895A JP3409525B2 JP 3409525 B2 JP3409525 B2 JP 3409525B2 JP 19857895 A JP19857895 A JP 19857895A JP 19857895 A JP19857895 A JP 19857895A JP 3409525 B2 JP3409525 B2 JP 3409525B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐湿熱変形性、透
明性、耐衝撃性、耐薬品性、熱安定性、ガスバリア性、
紫外線遮断性、ヒートシール性、リサイクル性などに優
れた3次元成形体を生産性良く供し得る、3次元化加工
性に優れた共重合ポリエステル製透明シートに関する。
【0002】
【従来の技術】ポリエチレンテレフタレート(以下、
「PET」という。)は機械的強度、化学的安定性、透
明性、衛生性などに優れており、また軽量、安価である
ために、各種のシート、容器として幅広く包装材料に用
いられている。特に最近では、廃棄物処理問題や環境保
護の点から、従来、ポリ塩化ビニルやポリスチレンなど
が多用されてきた押出シート、絞り容器などの用途への
展開が顕著である。
【0003】このようなPETは、例えば絞り容器の場
合、押出機でシートを押出し、次いで絞り加工して製造
されるのが一般的である。しかし、従来のPET製シー
トを絞り加工してなる透明絞り容器は、未延伸状態や低
延伸状態で、なおかつ結晶化処理されずに使用されるも
のであるために、必ずしも耐湿熱性が十分とは言い難
く、特に輸送時など、高温、多湿の状況下に保たれるこ
とによって、辺や角の部分が収縮を起こして、側面や底
面のような平坦部に反りや脹らみなどの変形を生じやす
いといった問題がある。
【0004】これに対し、絞り成形体の耐熱性を向上さ
せる加工方法として、シートを一旦一軸延伸してから所
定温度に加熱して収縮させた後、熱加工する方法(特開
昭50−21051号公報)、シートを二軸延伸し、不
活性ガス中での加熱と深絞り加工を行った後、二次転移
温度以下に急冷する方法(特開昭57−53316号公
報)、シートを二軸延伸し、結晶化温度より70℃低い
温度以上、結晶化温度以下の金型で熱処理後、冷却型で
冷却する方法(特公平1−27850号公報、米国特許
第4388356号明細書)、シートを二軸延伸して1
50℃における収縮率を3%以下とした後に180〜2
40℃で圧空成形する方法(特開昭58−67411号
公報)などが提案されているが、シートの延伸操作が必
要となるために、従来の加工方法に比べて加工コストが
高く、さらに生産性が低下する問題点がある。また、シ
ートを低温結晶化温度以上に加熱して、シートの垂下長
を金型開口部の直径の5〜50%とした後、70℃以下
の金型により成形する方法(特公平6−49334号公
報)も提案されている。この方法は上述の延伸操作を必
要とする方法に比べれば生産性は高いものの、シートを
低温結晶化温度以上に加熱するため、シートを形成する
PETが結晶化しやすくなり、長時間の連続熱成形で
は、従来の方法に比べ、透明性に欠ける成形体の発生率
が高くなってしまうという問題がある。
【0005】さらに、上記の絞り成形体の耐熱性を向上
させる加工方法は、目標とする絞り成形体の形状や大き
さ、厚さによっては適用できない場合があり、これに対
して原反シート自体の耐熱性、即ちポリエステル自体の
耐熱性を向上させることが求められている。一方、耐湿
熱変形性に優れる樹脂として、ポリカーボネート樹脂や
ポリアリレート樹脂などの耐熱性樹脂が知られており、
これらをPETにブレンドしたり積層したりして用いる
方法が試みられているが、成形時に着色を生じたり、得
られる成形体のヘーズ値が高くなったり、従来に比較し
て生産性が低下するといった問題がある。さらには、こ
れらの耐熱性樹脂はPETと大幅に構造が異なるため、
PETとしてリサイクルするには問題がある。
【0006】ところで、厚さが2mmを越えるような厚
いシート(ボード)の3次元化加工においては、シート
の表面と内部を偏りなく速やかに加熱することが困難と
なり、どうしてもシートの表面温度が必要以上に高くな
ってしまう。そのため、従来のPET製ボードでは、結
晶化速度が速すぎるためにシート表面の高温部で結晶化
が進行し、透明性が低く(ヘーズ値が高く)なってしま
う問題がある。そこで従来、これらボードの原料として
は、非晶性で透明性が高い樹脂であるアクリル樹脂やポ
リカーボネート樹脂が使用されてきた。しかし、アクリ
ル樹脂では耐衝撃性が低いという問題点があった。ま
た、ポリカーボネートでは耐湿熱変形性や耐衝撃性は高
いものの、耐薬品性が低いうえ、成形性が悪く、例えば
3次元化加工に際してシートを乾燥する必要があるなど
の問題がある。
【0007】これに対し、ポリエステル製ボードとして
は、PETにシクロヘキサンジメタノールが多量に共重
合された非晶性の共重合PET、例えば、イーストマン
ケミカル社製Kodar PETG6763からなる透
明ボードが知られてはいるが、実質的にPET製ボード
に対して耐湿熱変形性の向上が認められないうえ、耐薬
品性が低下するという問題点があった。さらに、シクロ
ヘキサンジメタノールが多量に共重合された共重合PE
Tは、非晶性であるためにシート成形の際の乾燥を通常
のPETの場合よりも低温で長時間行う必要があるう
え、さらにPETよりも熱分解しやすいために色調悪化
トラブルが発生しやすいという問題がある。
【0008】一方、PETに類似した性質を有する共重
合ポリエステル、例えば、ジカルボン酸成分としてテレ
フタル酸とナフタレンジカルボン酸、ジオール成分とし
てエチレングリコールとジエチレングリコールが用いら
れた共重合ポリエステル自体は数多く知られている。し
かしながら、従来のPET製シートに比較して3次元化
加工性が改善され、かつ耐湿熱変形性や透明性が向上し
た3次元成形体を供し得る、特定の共重合ポリエステル
製の3次元化加工用に適した透明なシートは具体的には
知られていなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のPET製シートを用いた3次元成形体に比較して、耐
湿熱変形性および透明性が改善され、かつ耐衝撃性、耐
薬品性、熱安定性、ガスバリア性、紫外線遮断性、ヒー
トシール性、リサイクル性などに優れる透明な3次元成
形体を供することができ、さらには透明性が高く厚みの
厚い3次元成形体をも供することができる、従来のPE
T製シートに比べて3次元化加工性が改善された共重合
ポリエステル製シート、ならびにそれを3次元化加工し
てなる3次元成形体を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意検討した結果、特定の共重合ポリ
エステル製シートを見いだし、本発明に到達した。即
ち、本発明の要旨は、(1)ジカルボン酸成分としてテ
レフタル酸、ジオール成分としてエチレングリコールを
主成分とし、(2)共重合成分としてナフタレンジカル
ボン酸を全ジカルボン酸成分に対して8〜15モル%、
(3)ジエチレングリコールを全ジオール成分に対して
0.1〜5モル%含有し、(4)極限粘度が0.5〜
1.5dl/g、(5)ガラス転移温度(Tg)が75
〜95℃、(6)昇温結晶化温度(Tc)が160〜1
95℃、(7)厚さが0.1〜15mm、(8)ヘーズ
値が0〜6%、(9)厚さ1mm当たりのヘーズ値が0
〜6%、であることを特徴とする共重合ポリエステル製
シート及びそれより成る3次元成形体に関する。
【0011】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
シートを構成する共重合ポリエステルは、テレフタル酸
とエチレングリコールを主成分とする共重合ポリエステ
ルであって、共重合成分として、ナフタレンジカルボン
酸を全ジカルボン酸に対する比率として5〜25モル
%、好ましくは6〜20モル%、より好ましくは7〜1
7モル%、特に好ましくは8〜15モル%の範囲で含有
するとともに、ジエチレングリコールを全ジオール成分
に対する比率として0.1〜5モル%、好ましくは0.
5〜4モル%、さらに好ましくは1〜3.5モル%の範
囲で含有するものである。
【0012】シートを構成する共重合ポリエステルのナ
フタレンジカルボン酸共重合量が5モル%に満たない場
合には、従来のPET製シートを用いた場合に比較し
て、3次元成形体の耐湿熱変形性の向上が実質的に認め
られないうえ、3次元化加工により厚みの厚い3次元成
形体を製造する際に十分な白化抑制効果が認められな
い。ナフタレンジカルボン酸共重合量が25モル%を越
える場合には、透明3次元成形体の耐衝撃性の低下が顕
著となるうえ、PETとの相溶性が低下してマテリアル
リサイクル性が悪化する場合があるため好ましくない。
一方、ジエチレングリコール共重合量が5モル%を越え
る場合には、3次元成形体の耐湿熱変形性の向上度合い
が小さいうえ、シートを溶融成形する際の熱分解が顕著
となるために好ましくない。
【0013】本発明のシートを構成する共重合ポリエス
テルの共重合成分であるナフタレンジカルボン酸につい
ては、2,6−、2,7−、1,4−、1,5−、1,
8−、および2,3−などのナフタレンジカルボン酸が
例示されるが、いずれのナフタレンジカルボン酸が用い
られていてもよく、さらにはこれらのナフタレンジカル
ボン酸は単独で用いられていてもよいし、2種以上を組
み合わせて使用されていてもよい。これらナフタレンジ
カルボン酸の中で、好ましくは2,6−および2,7−
ナフタレンジカルボン酸であり、さらに好ましくは2,
6−ナフタレンジカルボン酸である。
【0014】さらに、本発明のシートを構成する共重合
ポリエステルには、本発明の構成要件を逸脱しない範囲
で、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、エチレン
グリコールおよびジエチレングリコール以外の成分が少
量共重合されていてもよい。これら共重合成分のうち、
二官能性成分に関しては、ジカルボン酸成分として、フ
タル酸、イソフタル酸、4,4´−ジフェニルスルホン
ジカルボン酸、4,4´−ビフェニルジカルボン酸など
の芳香族ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカル
ボン酸などの脂環式ジカルボン酸、1,3−フェニレン
ジオキシジ酢酸のような芳香環を有する脂肪族ジカルボ
ン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ジグリコー
ル酸などの脂肪族ジカルボン酸などを挙げることができ
る。また、オキシカルボン酸成分として、p−ヒドロキ
シ安息香酸、4−(2−ヒドロキシエトキシ)安息香
酸、グリコール酸などを挙げることができる。さらに、
ジオール成分として、1,2−プロパンジオール、1,
3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,
6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−
ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールなどの
脂肪族ジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール
のような脂環式グリコール、p−キシリレングリコー
ル、2,2−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フ
ェニル)プロパン、4,4’−ビス(2−ヒドロキシエ
トキシ)ジフェニルスルホンなどの芳香環を有するアル
キレンジオールを挙げることができる。これら2官能性
共重合成分は、それら成分を含む構成繰り返し単位の全
構成繰り返し単位に対する割合が通常10モル%以下、
好ましくは5モル%以下となる範囲において、共重合ポ
リエステルの全カルボン酸成分と全ヒドロキシ成分とが
実質的に等量となるような量が用いられる。
【0015】また、本発明の構成要件を逸脱しない範囲
で、3官能以上の多官能成分が少量共重合されていても
よい。3官能以上の多官能成分としては、従来から一般
にPETに用いられる公知の化合物が用いられていてよ
いが、例えば、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメ
リット酸などの多価カルボキシル成分、トリメチロール
エタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタ
エリスリトールなどの多価ヒドロキシ成分、ビスフェノ
ールAジグリシジルエーテルやビスフェノールSジグリ
シジルエーテルのような芳香族ジヒドロキシ化合物のグ
リシジルエーテル成分などを挙げることができる。これ
ら3官能以上の多官能成分は、特に用いられている必要
はないが、使用されている場合には、実質的にゲル化が
進行しない範囲、つまり共重合ポリエステルを構成する
全モノマー単位成分に対して、通常1.0モル%以下、
好ましくは0.6モル%以下の範囲であることが望まし
い。多官能成分が少量共重合されていることにより、シ
ートを3次元化加工する際のシートのドローダウン(垂
れ下がり)の程度がより小さくなる傾向がある。
【0016】また、本発明の構成要件を逸脱しない範囲
で、単官能成分が少量共重合されていてもよい。単官能
成分としては、例えば、安息香酸、t−ブチル安息香
酸、ベンゾイル安息香酸、ステアリン酸、ベンジルアル
コール、ステアリルアルコールなどを挙げることができ
る。これら単官能成分を使用する場合には、共重合ポリ
エステルを構成する全成分に対して、通常0.005〜
1.0モル%、好ましくは0.01〜0.75モル%の
範囲であることが望ましい。単官能成分が共重合されて
いることにより、シート成形時の熱安定性が向上し、本
発明の透明シートのアセトアルデヒド含有量をより少な
く抑えることが可能である。
【0017】以上、本発明のシートを構成する共重合ポ
リエステルの共重合組成は、シート成形に供された原料
の共重合ポリエステルの共重合組成と実質的に同一であ
る。なお、本発明のシートには、本発明の構成要件を逸
脱しない範囲で、ヒンダードフェノール系やリン系、チ
オエーテル系などの酸化防止剤、二酸化チタンなどの着
色剤、タルクなどの核剤、炭酸カルシウムやシリカなど
の滑剤、さらには離型剤、難燃剤、熱安定剤、耐加水分
解剤、帯電防止剤、ハードコート剤、紫外線吸収剤、耐
光安定剤、蛍光増白剤などの添加剤が適宜含有されてい
てもよい。これら添加剤はシートの製造時にそのままの
状態で、ないしはマスターバッチ化された状態で添加さ
れてもよいし、原料の共重合ポリエステルの製造時に添
加されてもよい。さらには、これら添加剤は塗布ないし
はラミネーションなどの方法で、シートの表面処理に用
いられていてもよい。
【0018】本発明のシートを構成する共重合ポリエス
テルの極限粘度は、フェノール/1,1,2,2−テト
ラクロロエタン(重量比=1/1)の混合溶媒中で30
℃で測定した場合に0.5〜1.5dl/g、好ましく
は0.55〜1.3dl/g、さらに好ましくは0.6
〜1.1dl/g、特に好ましくは0.65〜1.0d
l/gの範囲である。極限粘度が0.5dl/gに満た
ない場合には、実用上の十分な強度を持ち得ないうえ、
特に絞り加工やブロー加工では得られる成形体の厚さム
ラが大きくなるため好ましくない。また、1.5dl/
gを越える場合には、3次元化加工時の腑型性が悪いう
え、シートを溶融成形して製造する際に、溶融粘度が高
すぎるために成形機内での剪断発熱が大きくなり、熱分
解が顕著となるので好ましくない。
【0019】また、本発明のシートは、示差走査型熱量
計(以下、「DSC」という。)にて測定したガラス転
移温度(以下、「Tg」という。)が75〜95℃、好
ましくは77〜93℃、特に好ましくは78〜92℃の
範囲にあり、かつ、昇温結晶化温度(以下、「Tc」と
いう。)が160〜195℃、好ましくは165〜19
0℃、さらに好ましくは170〜185℃の範囲にあ
る。Tgが75℃未満である場合には、従来のPET製
シートを用いた場合に比較して、3次元成形体の耐湿熱
変形性の向上が実質的に認められないので好ましくな
い。また、Tgが95℃を超える場合には、シートを3
次元化加工する際の賦形性が悪くなるために好ましくな
い。一方、Tcが160℃未満である場合には、従来の
PET製シートを用いた場合に対して、3次元化加工の
際の白化抑制効果が実質的に認められず、3次元化加工
工程のハイサイクル化が困難であるのみならず、厚みの
厚い透明な3次元成形体を製造することも困難である。
また、Tcが195℃を超える場合および昇温結晶化ピ
ークが認められない場合には、従来のPET製シートを
用いた場合に対して、3次元成形体の耐薬品性の低下が
顕著であり好ましくない。
【0020】さらに、本発明のシートは、DSCにて測
定した融解温度(以下、「Tm」という。)が通常20
0〜245℃、好ましくは208〜240℃、さらに好
ましくは215〜235℃の範囲にある。Tmがこの範
囲にある場合には、3次元化加工して得られる3次元成
形体の耐薬品性の低下が実質的に認められないため一層
好ましい。さらに、シートのTmがこの範囲にある場合
には、本発明のシートの原料となる共重合ポリエステル
自体も、結晶化処理及び/又はは固相重合処理に必要な
結晶性を有しているため、これらの処理により特に食品
包装用途において異臭や異味の原因となるアセトアルデ
ヒドの含有量を低減した共重合ポリエステルを本発明の
シートの成形に供してアセトアルデヒド含有量の少ない
透明なシートさらにその3次元成形体を製造することが
できる。
【0021】なお、以上のTg、TcおよびTmの測定
は、フェザー製ステンレス剃刀刃を用いて可能な限り剪
断をかけずにシートから切り出した切片1個(重量5.
0mg)をアルミ製パンに入れて作製した試料を、DS
Cにて、窒素雰囲気下、室温から昇温速度20℃/分で
300℃まで昇温する測定操作により行われる。Tg
は、熱量曲線のガラス転移による比熱変化挙動から求め
られ、具体的にはガラス転移による比熱変化の中間点で
の接線と比熱変化前の点での接線との交点の温度であ
る。また、Tcは結晶化に由来する発熱ピークにおいて
単位時間あたりの発熱量が最大となる温度であり、Tm
は結晶融解に由来する吸熱ピークにおいて単位時間あた
りの吸熱量が最大となる温度である。
【0022】次に、本発明のシートの厚さが平均厚みで
0.1〜15mmである。3次元化加工に用いられるシ
ートの最適な厚さは、3次元成形体の設計、即ち製造す
る3次元成形体の大きさ、厚さ、形状、重量、力学物
性、3次元加工において変形させる程度(例えば、絞り
加工における絞り率)などにより異なる。一般的には、
例えば、包装材料等に用いられる絞り成形体やブロー成
形体のための原反シートとしては、厚さが通常0.1〜
2mm、好ましくは0.15〜1.5mm、より好まし
くは0.2〜1.2mmの範囲の透明シートが用いられ
る。一方、窓、サンルーフ、インテリア、エクステリア
などの材料に用いられる3次元成形体用の原反シートと
しては、厚さが通常1〜15mm、好ましくは1.5〜
12mm、より好ましくは2〜10mmの範囲の透明シ
ートが用いられる。本発明のシートは、従来のPET製
透明シートに比較して、厚み以外は同じ形状を有する3
次元成形体を製造する場合には、より厚い3次元成形体
を透明性よく製造することができる特徴を有する。ま
た、本発明のシートは、従来のPET製透明シートより
厚みが薄くても、従来のPET製透明シートを用いた場
合より高い耐湿熱変形性を有する3次元成形体を製造で
きる特徴を有する。そのため、3次元成形体を設計する
際に、力学的強度からの必要性以上に、耐湿熱変形性を
向上させる目的で厚みを厚くする必要がないため、軽量
化、省資源化、低コスト化、さらには廃棄物の削減をは
かることが可能である。
【0023】本発明のシートは透明性に優れ、シートの
厚さ方向で測定したヘーズ値(以下、「実測ヘーズ値」
と言うことがある。)として0〜6%、好ましくは0〜
4%、さらに好ましくは0〜3%、特に好ましくは0〜
2%である。さらに、本発明のシートの透明性について
は、実測ヘーズ値をシート厚さ1mm当たりのヘーズ値
に換算したヘーズ値(以下、「1mmヘーズ値」と言う
ことがある。)として0〜6%、好ましくは0〜4%、
さらに好ましくは0〜3%、特に好ましくは0〜2%で
ある。実測ヘーズ値及び/又は1mmヘーズ値が6%を
越える場合には3次元化加工での白化改善が実質上認め
られない。
【0024】以上の本発明のシートは、PETシートに
ついて従来から公知の方法に準じて、溶融重合によっ
て、ないしはそれに引き続く固相重合によって製造され
た共重合ポリエステルをシート成形することにより製造
することができる。原料の共重合ポリエステルの組成、
即ち共重合成分は、実質的に本発明のシートと同一であ
る。また、極限粘度に関しては、一般的にシート製造時
の加水分解や熱分解の影響により、若干低下する傾向に
あるため、目的とする本発明のシートの極限粘度より
も、通常0.01〜0.05dl/g高い極限粘度を有
する共重合ポリエステルが原料として使用される。
【0025】原料の共重合ポリエステルの熱的特性に関
しては、本発明のシートが得られる限りいかなるもので
あっても構わないが、なかでもDSCにて原料の共重合
ポリエステル試料を溶融急冷処理後に再昇温して測定し
た場合に、ガラス転移温度(以下、「Tg’」とい
う。)が80〜100℃、好ましくは82〜95℃の範
囲にあり、かつ、結晶化ピークが不存在であるか、もし
くは結晶化ピークがある場合でも結晶化温度(以下、
「Tc’」という。)が170〜220℃、好ましくは
180〜220℃の範囲にあるものが特に好ましく用い
られる。共重合ポリエステルが上記の熱的特性を有する
ものである場合には、本発明の透明シートの生産性が高
いため一層好ましい。
【0026】なお、本発明において、Tg’、Tc’の
測定は、フェザー製ステンレス剃刀刃を用いて可能な限
り剪断をかけずに切り出した切片1個(重量5.0m
g)をアルミ製パンに入れて作製した試料を、DSCに
て、窒素雰囲気下、一旦室温から昇温速度20℃/分で
300℃まで昇温し、続けて300℃で10分間溶融保
持した後、該試料を速やかに外部に取り出すと同時に液
体窒素に漬け、1分間保持した後、室温で30分間〜1
時間放置し、室温になった試料を装置に戻して、再度室
温から昇温速度20℃/分で300℃まで昇温する測定
操作により行われる。Tg’は、再昇温過程での熱量曲
線のガラス転移による比熱変化挙動から求められ、具体
的にはガラス転移による比熱変化の中間点での接線と比
熱変化前の点での接線との交点の温度である。また、T
c’は再昇温過程での結晶化に由来する発熱ピークにお
いて単位時間あたりの発熱量が最大となる温度である。
【0027】通常、原料の共重合ポリエステルには、そ
の製造時に使用された触媒に由来するマンガン、コバル
ト、亜鉛、アンチモン、ゲルマニウム、チタンなどの金
属元素や安定剤に由来するリン元素など、ポリマー骨格
を構成する以外の元素が1種類以上含有されている。本
発明の構成要件を超えない限り、これら含有されている
元素の種類や量には特に制限はないが、色調の点から
は、好ましくは重縮合触媒に由来する元素としてアンチ
モンやゲルマニウム、さらに好ましくはゲルマニウムが
用いられた共重合ポリエステルが使用される。
【0028】以上の共重合ポリエステルは、PETにつ
いて従来から公知の方法に準じ、溶融重合により、ない
しはそれに引き続く固相重合により製造される。溶融重
合法としては、例えば、ジカルボン酸とジオールを用い
て直接エステル化反応を行った後、さらに昇温するとと
もに次第に減圧とし重縮合反応させる方法、いわゆるT
PA法や、ジカルボン酸のエステル誘導体、例えばジカ
ルボン酸ジメチルエステルと、ジオールを用いてエステ
ル交換反応を行い、その後、得られた反応物をさらに重
縮合反応する方法、いわゆるDMT法などが挙げられ
る。これら溶融重合法により製造された共重合ポリエス
テルは、通常、透明な非晶ペレットの状態や結晶化処理
された状態で、さらには固相重合処理される。
【0029】共重合ポリエステルが、特に固相重合処理
の施されたものである場合には、オリゴマー含有量やア
セトアルデヒド含有量が少ないものであるために、本発
明のシート中のオリゴマー含有量やアセトアルデヒド含
有量を少なくでき、そのために、該シートを3次元化加
工する際の加工装置のオリゴマーによる汚染を低減した
り、3次元成形体のアセトアルデヒド含有量を少なくで
きる。特に、本発明のシートを用いてなる3次元成形体
を食品に直接接触する包装材料とする場合においては、
シート中のアセトアルデヒド含有量は、通常0〜50p
pm、好ましくは0〜30ppm、さらに好ましくは0
〜20ppmの範囲とすることが、包装材中の内容物に
味や臭いの変化をきたさないために望ましい。
【0030】次に、本発明のシートの製造方法について
詳細に述べる。本発明のシートは、従来よりPETやポ
リカーボネートのシート成形に用いられている溶融成形
法により製造することができる。これら溶融成形法とし
ては、押出成形やプレス成形などが用いられる。例え
ば、本発明の透明シートを押出キャスト成形により製造
する場合には、通常、ギアポンプを経てTダイが接続さ
れた一軸または二軸の押出機のホッパーに原料の共重合
ポリエステルを供給して、押出機のシリンダ内で溶融さ
せてTダイからシート状に押出し、それをキャスティン
グロールにより冷却することで製造できる。
【0031】この場合の成形温度、具体的には押出機の
シリンダ各部、ギヤポンプ、Tダイの温度は、通常22
0℃〜290℃、好ましくは230〜280℃の範囲で
あり、PETの場合より低く設定できるため、共重合ポ
リエステルの熱劣化を低く抑えることが可能である。キ
ャスティングロールの表面温度は、通常15〜70℃、
好ましくは20〜60℃に制御すればよい。
【0032】押出キャスト成形に用いる押出機は、シリ
ンダ部にベントポートを有していてもよいし、なくても
よい。原料の共重合ポリエステルは一般に数百から数千
ppmの水分を含有しているため、ベントポートがない
押出機を用いる場合には、シリンダ内での共重合ポリエ
ステルの加水分解を防止するため、原料の共重合ポリエ
ステルは乾燥処理して、含水率を通常100ppm以
下、好ましくは50ppm以下にしてからホッパーに供
給する。ベントポートを有する押出機を用いる場合に
は、そこからシリンダ内を減圧してシリンダ内で共重合
ポリエステルの乾燥が行えるため、原料の共重合ポリエ
ステルを乾燥せずに供給できるうえ、原料の共重合ポリ
エステルに含まれているアセトアルデヒド等の揮発性不
純物をシリンダ内で低減化することもできる。ベントポ
ートは、通常0〜7000Pa、好ましくは0〜300
0Pa、さらに好ましくは0〜700Paの減圧系に接
続して用いられる。また、二軸押出機を用いる場合のス
クリューは噛み合い型、非噛み合い型、不完全噛み合い
型のいずれでもよい。
【0033】Tダイについては、リップからの溶融体の
吐出方向が水平方向であってもよいし、垂直方向であっ
てもよい。また、Tダイと押出機の間には、フィルター
やサンプリング弁等の付属装置が接続されていてもよ
い。キャスティングロールについては、静電密着装置や
タッチロール等の密着装置を有することが望ましい。ま
た、厚さが2mmを超える透明シートを製造する場合に
は、通常、多段式冷却ロールなどを用いる。
【0034】本発明のシートは、キャスティングロール
を経た後にトリミングカッターでシート両端を切除した
後、ロール状に巻きとるかもしくはパネル状に切断して
最終的に得られる。特に、厚さが2mm以上のシートの
場合には、ロール状に巻き取るのが困難であるうえ、巻
き取った場合にも巻き癖が強いために3次元化加工に供
するのが困難であるため、パネル状に切断してカット板
として製品化するのが望ましい。さらに、カット板の場
合にはその表面が擦れて傷がつくのを防ぐために、表面
を保護シートにより被覆して製品となすのが望ましい。
【0035】なお、本発明のシートは前記のように特定
の範囲のTcを有するが、このTcは原料の共重合ポリ
エステルの極限粘度やTc’によって制御される以外
に、シート成形時の剪断履歴の大きさや結晶核前駆体の
生成度合いによって制御される。剪断履歴が大きいと考
えられる状況や結晶核前駆体の生成度合いが高いと考え
られる状況で製造されたシートほどTcは低くなる傾向
がある。これら成形時における制御は、スクリューの形
状や回転数、ダイの形状、フィルターやギアポンプの形
状、温度設定と時間設定、押出速度、引取り速度、キャ
スティングロール温度、ベントポートの減圧度などのデ
ザインや調節によって行われる。例えば同一の装置で
は、押出速度や引取り速度は速いほど剪断履歴は大きく
なり、キャスティングロール温度が高いほど結晶核前駆
体の生成度合いが高くなる。
【0036】このようにして得られた本発明のシート
は、耐湿熱変形性、透明性、耐衝撃性、耐薬品性、熱安
定性、ガスバリア性、紫外線遮断性、ヒートシール性、
リサイクル性などに優れた3次元成形体を生産性良く供
し得る。詳しくは、本発明のシートを3次元化加工する
ことで、従来のポリエステル製透明シートを用いた場合
よりも、高温・多湿の環境に長期間曝されても変形を生
じにくい、耐湿熱変形性が向上した透明な3次元成形体
を製造することができる。また、本発明のシートは、従
来のポリエステル製透明シートに比べて3次元化加工時
の白化が抑制されているため、透明な3次元成形体をハ
イサイクルで成形可能であるうえ、厚みの厚い透明性に
優れた3次元成形体をも容易に製造することができる。
【0037】本発明での3次元化成形もしくは3次元加
工の定義は、本来2次元形状であるシートをその溶融温
度未満の温度で熱加工して、室温で安定な3次元形状を
有する成形体とする加工を指し、具体的には絞り加工、
曲げ加工、捻り加工、ブロー加工などを挙げることがで
きる。
【0038】本発明のシートの絞り加工に際しては、従
来よりポリエステル製シートの絞り加工法として知られ
ているいずれの方法を用いてもよい。絞り加工の方法と
しては、真空成形、圧空成形、スナップバック成形、レ
バースドロー成形、エアースリップ成形、プラグアシス
ト成形、およびこれらを組み合わせた加工方法等が例示
されるが、いずれの方法を用いてもよい。加工温度はシ
ート温度として、通常80〜150℃、好ましくは90
〜140℃であり、絞り率は通常0.01〜10倍、好
ましくは0.05〜5倍である。シート温度に関して
は、シートの表面と内部で温度が異なることがあるが、
加工される全ての部分が上記温度の範囲となるようにし
て加工するのが望ましい。さらにシート温度は、一般に
できる限り厚さ方向の温度ムラが少なくなるようにする
のが望ましいが、特に本発明の透明シートは、PETシ
ートに比較して、より温度ムラが大きい条件で加工され
ても、白化が抑えられた透明性に優れる絞り成形体を供
し得るという特徴を有するために、絞り加工の際の予備
加熱用ヒーターの温度を高く設定してシートの昇温時間
を短縮することができ、絞り成形体の生産性を高めるこ
とができる。
【0039】曲げ加工や捻り加工に際しては、シート温
度を通常80〜150℃、好ましくは90〜140℃と
した後、引き続いて片面ないしは両面に応力を加えて金
型に沿った形状とするのが一般的である。シート温度に
関しては、シートの表面と内部で温度が異なることがあ
るが、加工される全ての部分が上記温度の範囲となるよ
うにして加工するのが望ましい。さらにシート温度は、
一般にできる限り厚さ方向の温度ムラが少なくなるよう
にするのが望ましいが、特に本発明のシートは、PET
シートに比較して、より温度ムラが大きい条件で加工さ
れても、白化が抑えられた透明性に優れる曲げ成形体お
よび捻り成形体を供し得るという特徴を有するために、
これら加工の際の予備加熱用ヒーターの温度を高く設定
してシートの昇温時間を短縮することができ、これら成
形体の生産性を高めることができる。加工時に加えられ
る応力は、一般的には金型から直接与えられるが、圧空
や真空等の手段、およびこれらを組み合わせた方法によ
り与えられても良い。また、加工時の曲げ角度、捻り角
度および曲率半径には特に制限はなく、目的とする最終
形状に合わせて設定すればよい。
【0040】ブロー加工に際しては、シート温度を通常
80〜150℃、好ましくは90〜140℃とした後、
所定金型内にブローして金型に沿った形状とする。この
際、例えば、ブロー開始時にロッドによりシートをシー
ト面に対して垂直方向に機械的に延ばすことで、ブロー
性を向上させることもできる。また、金型をPETボト
ル用の延伸ブロー用金型に例示されるような分割可動型
にすることで、本体断面よりも開口部の方が小さい成形
体を得ることが可能である。シート温度に関しては、シ
ートの表面と内部で温度が異なることがあるが、加工さ
れる全ての部分が上記温度の範囲となるようにして加工
するのが望ましい。さらにシート温度は、一般にできる
限り厚さ方向の温度ムラが少なくなるようにするのが望
ましいが、特に本発明の透明シートは、PETシートに
比較して、より温度ムラが大きい条件で加工されても、
白化が抑えられた透明性に優れるブロー成形体を供し得
るという特徴を有するために、加工の際の予備加熱用ヒ
ーターの温度を高く設定してシートの昇温時間を短縮す
ることができ、ブロー成形体の生産性を高めることがで
きる。シートをブロー加工することで、従来、射出成形
体のブロー加工では生産コストが非常に高くなってしま
っていた大型のブロー成形体を、より安価に生産性良く
製造することができる。
【0041】本発明のシートを3次元化加工してなる絞
り成形体は、高温、高湿の環境下に曝される包装材料や
窓、サンルーフ、インテリア、エクステリアなどの、高
い耐湿熱変形性が要求される透明材料として好適であ
る。まず、本発明のシートの用途の一つである包装材料
については、例えば、惣菜、フルーツ、団子、ティーバ
ッグなどのための食品包装用トレーやカップ、およびそ
れらの蓋、電子部品などの包装に用いられる工業用トレ
ー、歯ブラシやヘッドフォンなどのためのブリスターパ
ッケージ、贈答品やキャラクターグッズなどのための包
装用ケースなどを挙げることができる。本発明の透明シ
ートをこれらの包装材料に用いることで、その輸送や保
管の際に高温、多湿の環境下に保持されても変形しにく
いという利点を有する。通常、これら包装材料は、本発
明のシートのうち厚さが0.1〜2mmであるものを、
絞り加工やブロー加工などの3次元化加工して得られた
成形体からなり、厚みは一般的には0.05〜1.5m
mである。
【0042】次に、本発明のシートが用いられる厚さの
厚い窓、サンルーフ、インテリア、エクステリアなどの
透明材料としては、例えばバスルームやシャワールー
ム、サンルームなどの窓やドア、電球やブローチ型蛍光
灯などの照明器具のカバー、自動車の窓やサンルーフ、
自動食器洗浄機や電子レンジなどの電化製品の透視用
窓、道路表示装置、屋内駐車場や洗車場、ガソリンスタ
ンドの案内板など、採光用、透視用、照明用、表示用な
どの透明材料を挙げることができる。また、これら以外
の用途としては、ボウルやキッチントレー、ゼリーカッ
プなどの調理器具、ケースやコンテナ、カバンなどの収
納用品や運搬用品等を挙げることができる。本発明のシ
ートをこれらの厚さの厚い透明材料に用いることで、高
温、多湿の環境下で繰り返し長期間使用されても変形し
にくいという利点を有する。通常、これらの透明材料
は、本発明の透明シートのうち厚さが1〜15mmであ
るものを、絞り加工、曲げ加工、捻り加工、ブロー加工
などの3次元化加工して得られた成形体からなり、厚み
は一般的には0.8〜10mmである。
【0043】さらに、本発明のシートは、3次元化加工
を行わずにそのまま、採光用、透視用、照明用、表示用
などの透明材料として用いることもできる。本発明のシ
ートに用いられる共重合ポリエステルは、いかなる割合
でPETと溶融状態で混ぜても相溶するために、PET
としてマテリアルリサイクルが容易であり、またそれ自
体もメタノーリシス法やグリコーリシス法などに代表さ
れるPETで行われるケミカルリサイクルを同じ条件で
適用することが可能である。したがって、本発明のシー
トおよびそれを用いた3次元成形体は、リサイクル性が
高く、環境への影響を小さく抑える効果も兼ね備えてい
る。
【0044】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
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。 〈測定法および算出法〉本実施例で用いた測定法および
算出法を以下に示す。なお、極限粘度の測定法は前述の
通りである。
【0045】(1)共重合成分 ポリエステル試料10mgを重水素化2,2,2−トリ
フルオロ酢酸/重水素化クロロホルム(体積比=1/
3)の混合溶媒1ccに溶解したものについて、ブルッ
カー社製AM500型NMR装置を用いて、23℃にて
プロトンNMR測定を行い、共重合成分を同定するとと
もに含有量を定量した。
【0046】(2)実測ヘーズ値及び1mmヘーズ値 実測ヘーズ値は、シートから3〜6cm角の試験片を切
り出し、スガ試験機(株)製HGM−2DP型直読ヘー
ズコンピューターを用いて測定した。また、1mmヘー
ズ値は、実測ヘーズ値とその測定部位の厚さから、次式
を用いて算出した。
【0047】
【数1】 K=100−100×{(100−H)/100}1/S この式中、Kは1mmヘーズ値(単位:%)、Hは実測
ヘーズ値(単位:%)、Sは試料の実測ヘーズを測定し
た部位の厚さ(単位:mm)である。 (4)DSC測定 TAインスツルメント社製TA2000型熱分析装置を
用いて、前述の通りの測定法により測定した。
【0048】〈試験法〉本実施例で用いた試験法を以下
に示す。 (1)耐湿熱変形性試験 3次元成形体を相対湿度90%の環境下に24時間放置
した際に、実質的に変形が認められなかった最高温度を
もって、耐湿熱変形温度とした。なお、試験温度は2℃
刻みの温度(偶数温度)とした。耐湿熱変形温度が高い
ほど耐湿熱変形性が高い。
【0049】(2)耐衝撃性試験 3次元成形体10個をそのまま、もしくは水を詰めた状
態で、温度23℃、相対湿度50%の環境下、高さ2m
もしくは3mの位置から表面が滑らかで平らなコンクリ
ート上に連続5回自由落下させ、その間に割れが生じた
個数を持って耐衝撃性の指標とした。割れた個数が少な
いほど耐衝撃性が高い。
【0050】〈原料ポリエステル〉本実施例でシート成
形に用いた原料ポリエステルを表−1に示す。
【0051】
【表1】
【0052】〔実施例1〕表−1に示す原料ポリエステ
ルC−2を、シート化装置としてギアポンプ、フィルタ
ー、Tダイなどが接続された日本製鋼所(株)製TEX6
5型65mmφ方向2軸押出機(ベントポート付き)を
用いて、設定温度280℃、ベントポート内部圧力1m
mHg以下の条件で押出し、表面温度を40℃としたキ
ャスティングロール(タッチロール付き)を経て巻き取
り、厚さ600μmのシートを成形した。該シートの物
性値を表−2に示す。
【0053】次いで、該シートを、浅野研究所製プラグ
アシスト式真空圧空成形機を用いて、シート加熱時間4
秒、シート表面温度135℃、金型温度40℃の条件に
て、底面が縦11cm、横14cmの長方形であり、上
端開口部が縦12.5cm、横15.5cmの長方形で
あり、高さが3cmである四角錐台形状(絞り率=0.
24)であり、かつ開口部の外側に隣接して幅5mmの
平らなフランジ部を有するトレーに絞り加工した。該絞
り成形体は透明性に優れるとともに、各辺や角がしっか
り形成され、十分な触感的強度を有するものであり、外
観上良好なものであった。該絞り成形体について、耐湿
熱変形性試験および耐衝撃性試験を実施した結果を表−
2に示す。なお、耐衝撃性試験は、該絞り成形体のフラ
ンジ部に絞り加工前のシートを貼り合わせ、内部に脱塩
水を満注充填した状態で、2mの高さから底面を下にし
て自由落下させることにより実施した。
【0054】〔実施例2〜4〕表−2に示す共重合ポリ
エステルを用いて、実施例1と同様に操作してシートお
よび絞り成形体を成形した。ただし、実施例2ではシー
ト成形時の成形温度を275℃とした。これらシートの
物性値および絞り成形体の試験結果を表−2に示す。な
お、耐衝撃性試験は実施例1と同じ条件で実施した。ま
た、得られた絞り成形体はいずれも各辺や角がしっかり
形成され、十分な触感的強度を有するものであり、外観
上良好なものであった。
【0055】〔比較例1〜6〕表−2に示す共重合ポリ
エステルを用いて、実施例1と同様に操作してシートお
よび絞り成形体を成形した。ただし、比較例4では透明
シート成形時の成形温度を265℃とした。これら透明
シートの物性値および絞り成形体の試験結果を表−2に
示す。なお、耐衝撃性試験は実施例1と同じ条件で実施
した。なお、比較例1で得られた絞り成形体はやや白化
して曇っており、外観上好ましいものではなかった。ま
た、比較例3および比較例4で得られた絞り成形体はい
ずれも明らかに白化して、すりガラス的になっており、
外観上好ましいものではなかった。また、比較例3〜5
の絞り成形体の耐衝撃性試験においては、5回の連続落
下中に割れが発生して、内容液が漏れる例が認められ
た。
【0056】
【表2】
【0057】〔実施例5〕実施例1のシート成形におい
て、Tダイをボード成形用のスリットの開きの大きいT
ダイに交換し、冷却ロールを両面冷却式3段ロールとし
て、実施例1と同様に操作して厚さ3mmのシートを成
形した。この際、シートは巻き取らずに、パネル状のカ
ット板として得た。該シートの物性値を表−3に示す。
次いで、該シートを用いて、シート加熱時間30秒、シ
ート表面温度130℃、金型温度30℃の条件にて実施
例1と同様にして絞り加工を行い、絞り成形体を得た。
該絞り成形体は透明性に優れるとともに、各辺や角がし
っかり形成され、十分な触感的強度を有するものであ
り、外観上良好なものであった。該絞り成形体につい
て、耐湿熱変形性試験および耐衝撃性試験を実施した結
果を表−3に示す。なお、耐衝撃性試験は、該絞り成形
体を高さ3mからそのまま自由落下させることにより実
施した。
【0058】〔実施例6〜7〕表−3に示す共重合ポリ
エステルを用いて、実施例5と同様に操作して表−3に
示す厚さのシートおよび絞り成形体を成形した。これら
シートの物性値および絞り成形体の試験結果を表−3に
示す。なお、耐衝撃性試験は実施例5と同じ条件で実施
した。また、得られた絞り成形体はいずれも各辺や角が
しっかり形成され、十分な触感的強度を有するものであ
り、外観上良好なものであった。
【0059】〔比較例7〜12〕表−3に示す共重合ポ
リエステルを用いて、実施例5と同様に操作して表−3
に示す厚さのシートおよび絞り成形体を成形した。これ
らシートの物性値および絞り成形体の試験結果を表−3
に示す。なお、比較例7で得られた厚さ6mmのシート
の絞り加工においては、シートの加熱中に結晶化が進行
し過ぎたために、絞り加工がうまく行えなかった。ま
た、比較例7で得られた厚さ4mmのシートを用いた絞
り成形体および比較例9、比較例10で得られた絞り成
形体はいずれも白化が認められ、外観上好ましいもので
はなかった。また、比較例9〜11の絞り成形体の耐衝
撃性試験においては、5回の連続落下中に割れやクラッ
クが発生した例が認められた。
【0060】
【表3】
【0061】〔実施例8〕実施例6で製造した厚さ3.
0mmのシートを縦7cm、横20cmの長方形に切り
だし、それを20秒間予備加熱して、シート表面温度を
100℃とした後、端から10cmの位置を中心として
シート面に沿った曲げ加工をして、曲げ角度90℃、曲
率半径2cmのL字形の曲げ成形体とした。該曲げ成形
体は透明性に優れるとともに、十分な触感的強度を有す
るものであり、外観上良好なものであった。また、該曲
げ成形体の耐湿熱変形温度は72℃であった。
【0062】〔比較例13〕比較例7で製造した厚さ
3.0mmのシートを用いて、実施例8と同様にしてL
字形の曲げ成形体を得た。。該曲げ成形体は透明性に優
れるとともに、十分な触感的強度を有するものであり、
外観上良好なものであったが、該曲げ成形体の耐湿熱変
形温度は64℃であった。
【0063】
【発明の効果】本発明の共重合ポリエステル製シート
は、絞り加工、曲げ加工、捻り加工、ブロー加工などの
3次元化加工により、従来のポリエステル製シートでは
加工性が悪く実現が困難であった、耐湿熱変形性が高
く、透明性が高く、かつ、厚みの厚い3次元成形体を、
生産性良く供することができる。本発明のシートを3次
元化加工して得られる3次元成形体は3次元化加工時の
白化が抑制されているため、透明な3次元成形体をハイ
サイクルで成形可能である。耐湿熱変形性および透明性
が改善され、かつ耐衝撃性、耐薬品性、熱安定性、ガス
バリア性、紫外線遮断性、ヒートシール性などに優れる
ため、高温、高湿の環境下に曝される包装材料や窓、サ
ンルーフ、インテリア、エクステリア、調理器具、収納
用品、運搬用品など、高い耐湿熱変形性が要求される透
明材料として好ましく用いられる。また、本発明のシー
トは、3次元化加工を行わずにそのまま、採光用、透視
用、照明用、表示用などの透明材料として用いることも
できる。なお、本発明の透明シートに用いられる共重合
ポリエステルはリサイクル性が高いため、本発明のシー
トおよびそれを用いた3次元成形体も、環境への影響を
小さく抑える効果も兼ね備えている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08L 67:00 C08L 67:00 (56)参考文献 特開 平5−255492(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 63/00 - 63/91 C08J 5/18

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)ジカルボン酸成分としてテレフタ
    ル酸、ジオール成分としてエチレングリコールを主成分
    とし、(2)共重合成分としてナフタレンジカルボン酸
    を全ジカルボン酸成分に対して8〜15モル%、(3)
    ジエチレングリコールを全ジオール成分に対して0.1
    〜5モル%含有し、(4)極限粘度が0.5〜1.5d
    l/g、(5)ガラス転移温度(Tg)が75〜95
    ℃、(6)昇温結晶化温度(Tc)が160〜195
    ℃、(7)厚さが0.1〜15mm、(8)ヘーズ値が
    0〜6%、(9)厚さ1mm当たりのヘーズ値が0〜6
    %、であることを特徴とする共重合ポリエステル製シー
    ト。
  2. 【請求項2】 (1)ジカルボン酸成分としてテレフタ
    ル酸、ジオール成分としてエチレングリコールを主成分
    とし、(2)共重合成分としてナフタレンジカルボン酸
    を全ジカルボン酸成分に対して8〜15モル%、(3)
    ジエチレングリコールを全ジオール成分に対して0.1
    〜5モル%含有し、(4)極限粘度が0.5〜1.5d
    l/g、(5)溶融急冷処理後のガラス転移温度(T
    g’)が80〜100℃、(6)溶融急冷処理後の昇温
    結晶化温度(Tc’)が170〜220℃もしくは結晶
    化ピークが不存在である共重合ポリエステルを、溶融押
    出成形して成る請求項1に記載のシート。
  3. 【請求項3】 シートの融解温度が200〜245℃で
    ある請求項1又は2に記載のシート。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載のシ
    ートを絞り加工して成る3次元成形体。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし3のいずれかに記載のシ
    ートを曲げ加工及び/又は捻り加工して成る3次元成形
    体。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし3のいずれかに記載のシ
    ートをブロー加工して成る3次元成形体。
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