JP3727145B2 - Crystallization-inhibiting polyester - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は成形品の白化や曇りを抑制したり、紡糸性を良くすることが可能な、結晶性をコントロールされたポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略することがある)に関し、さらに詳しくは、イソフタル酸(以下、IAと略することがある)、シクロヘキサンジメタノール(以下、CHDMと略することがある)等の共重合成分を実質的に含まないポリエステルであり、安価なSb系化合物を触媒に用いて得られるPETであって、既存のホモPET生産設備で生産可能なPETに関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステルは力学特性、耐熱性、耐候性、耐電気絶縁性、耐薬品性に優れ、繊維、ボトル、フィルムその他の成形品として広く使用されている。
【0003】
かかるポリエステルはその用途によって要求される特性が異なる。
繊維、フィルム用途においては配向結晶化が抑制され、高強度で、製糸性、製膜性に優れたポリエステルが求められている。
【0004】
包装用フィルム、ボトル用途においては曇りがなく透明性に優れたポリエステルが強く求められている。
【0005】
樹脂から成形された成形品は一般に強度の向上が課題とされている。強度の向上を困難にしている原因の一つは、延伸成形時に充分な分子配向が起こる前に、樹脂が結晶化してしまうことにある。
【0006】
フィルムやボトルに曇りを発生させる原因の一つは、成形時にポリエステルが結晶化するためであり、結晶化を抑制するようにポリマーをコントロールすることが重要である。
【0007】
例えば、ボトル用ポリエステルについてはポリエステル中で結晶核になり難く透明性良好なGeO2触媒を使用することが日本国内では一般的である。
【0008】
しかし、最近の市場では高品質でありながらより安価な素材が求められる傾向がいっそう強くなっており、高価なGeO2の使用はポリマーの国際競争力を低下させる原因となっており、安価な金属化合物を重合触媒として使いこなす方法が求められている。
【0009】
Ge系触媒の他、ポリエステルの重合活性を持つ金属として例えばSb、Ti、Sn系触媒が知られている。
【0010】
Sb23は重合触媒としてよく使用されているが、重合中に還元されてSb金属を生成し、これがポリエステルに黒っぽい着色を与える他、樹脂を結晶化し易くし、強度の低下、曇りの発生をもたらす。
【0011】
Ti、Sn系の触媒は一般に重合活性が高いが、反面、副反応生成物の発生割合が高くポリマーの着色が発生する。このため、透明性や色相が良好であることが特に求められる用途に使用することは困難である。
【0012】
特開昭61−78828号公報、特開平4−57692号公報にはSb化合物を重合触媒として用い、Mg又はMn化合物とアルカリ化合物を所定量添加して得た曇りのないボトル用のポリエステルが開示されている。しかし、発明者等の検討ではこのポリエステルには低曇り性の付与や結晶化抑制の効果はほとんど認められない。
【0013】
Sb系触媒を用いながらポリエステルに低曇り性を付与し、結晶化を抑制する方法の一つとしてイソフタル酸(IA)、シクロヘキサンジメタノール(CHDM)、アルキルジカルボン酸や過剰のジエチレングリコール(以下、DEGと略することがある)を共重合する方法が知られている。この方法によれば、確かに低曇り性の付与、結晶化抑制の効果がある。しかし、共重合成分の存在により分子配向に乱れが生じ強度が低くなってしまう点で、強度を必要とする用途では問題が認められる。
【0014】
また、このような共重合PETを使用すると、充填物によっては匂いやフレーバー性が大きく変わってしまう場合があり、ボトルや食品包装用フィルム用途においては問題がある。
【0015】
【発明の解決するべき課題】
本発明の課題は上述の問題を解決することであり、触媒として安価なSb系触媒を用いながらも結晶化の抑制されたPETを得ることである。更に詳しくは、DEG以外の共重合成分を実質的に含有すること無く、曇り、白化の少ない、結晶化の抑制されたPETを得ることを課題とする。本発明の他の課題はボトル用プリフォームとしたときに白化が少なく、ボトルとしたときに曇りが少ない、結晶化の抑制されたPETを得ることである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は鋭意検討の結果、包装用材料、例えばボトル用材料として、好ましい低曇り性、低白化性を備えた結晶化の抑制されたPETは、示差走査型熱量計(以下、DSCと略することがある)による測定においてポリマーの非晶状態からの昇温時に検出される発熱ピーク(以下、Tciと称する場合がある)と溶融状態からの降温時に検出される発熱ピーク(以下、tcdと称する場合がある)の値が特定の条件を満たすPETであることを見出した。
【0017】
本発明者等の知見によれば本発明のポリエステルは特定の調製法によりSb23から調製された重縮合触媒化合物を所定量用いてPETを重合することにより得ることができる。
【0018】
本発明は、テレフタール酸を全酸成分に対して95モル%以上の酸成分、エチレングリコールを全グリコール成分に対して95モル%以上のグリコール成分とするポリエステルであり、該ポリエステル中に存在するSb元素の量がポリエステル全量に対して60ppm〜380ppmであり、該ポリエステルはその熱特性について下記式(1)、(2)を満足し、該ポリエステルは極限粘度数について下記式(3)を満足し、該ポリエステルはその構成成分としてのジエチレングリコール成分について下記式(4)を満足し、該ポリエステル中にはZn元素が存在し、その存在量が該ポリエステル中に存在するSb元素に対するモル比として下記式(5)の条件を満たすことを特徴とする結晶化抑制型ポリエステルである。
24.6/[η]+130.0≦Tcd≦24.6/[η]+142.0 (1)
34.5×[η]+130.0≦Tci≦34.5×[η]+142.0 (2)
[TcdはDSCによる降温時の結晶化発熱ピーク温度(℃)であり、TciはDSCによる昇温時の結晶化発熱ピーク温度(℃)である。]
0.50≦[η]≦1.10 (3)
[[η]は極限粘度数を表わし、[η]は、フェノール/テトラクロロエタン(=3/2の成分比)の溶媒を用いて35℃で測定した溶液粘度から算出する値である。]
DEG≦2.50wt% (4)
[但し、DEGはジエチレングリコール成分を表わし、数値はポリマー全量を基準とする。]
0.05≦Zn/Sb≦5.0 (5)
以下に本発明について詳細に説明する。
【0019】
[ポリエステル]
本発明において用いられるポリエステルはテレフタール酸を全酸成分に対して95モル%以上、好ましくは97モル%以上、さらに好ましくは99モル%以上、特に好ましくは99.5モル%以上の酸成分とし、エチレングリコールを全グリコール成分に対して95モル%以上、好ましくは96モル%以上のグリコール成分とするPETである。
【0020】
第三成分として、テレフタール酸、エチレングリコール、ジエチレングリコール以外の成分を3モル%以下、好ましくは1モル%以下、さらに好ましくは0.5モル%以下の範囲で含有することができるが、含有量は本発明の目的を損なわない範囲であることを要する。第三成分は共重合されないことが特に好ましい。
【0021】
ジエチレングリコール以外の第三成分として、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸などの脂肪酸ジカルボン酸;トリ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などの脂肪族ジオール;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールなどの脂環族ジオール;ナフタレンジオール、ビスフェノールA、レゾルシンなどの芳香族ジオール;p―オキシ安息香酸、m―オキシ安息香酸、サリチル酸、マンデル酸、ヒドロアクリル酸、グリコール酸、3―オキシプロピオン酸、アシアチン酸、キノバ酸などオキシカルボン酸を例示することができる。
【0022】
なお、ポリエステルが実質的に線状である範囲内で3価以上の多官能基化合物、たとえばグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、トリカルバリル酸、没食子酸などの成分が共重合されていてもよく、要すれば単官能基化合物、たとえばo―ベンゾイル安息香酸、ナフトエ酸が少量割合、例えば1モル%以下の割合で共重合成分として含有されていてもよい。
【0023】
[Sb元素量]
本発明においては、ポリエステル重合触媒としてSb系触媒、好ましくはSb23が用いられる。
【0024】
本発明のポリエステル中に存在するSb元素の量はポリエステル全量に対して60ppm〜380ppm、好ましくは90ppm〜300ppmである。Sb元素の量が60ppm未満だと重合活性が低く、溶融重合時間がかかりすぎ現実的な生産性がない。Sb元素の量が380ppmを超えるとポリマーの色相が悪化するばかりか、本明細書に開示した方法で調製したSb系重合触媒を用いてもTciやTcdをコントロールできなくなり、結晶化の速いポリマーしか得られない。
【0025】
[Tcd、Tci]
本発明のポリエステルはその熱特性について下記式(1)及び(2)を満足する。
24.6/[η]+130.0≦Tcd≦24.6/[η]+142.0 (1)
34.5×[η]+130.0≦Tci≦34.5×[η]+142.0 (2)
【0026】
但し、TcdはDSCによる測定において降温時の結晶化発熱ピーク温度(℃)であり、TciはDSCによる測定において昇温時の結晶化発熱ピーク温度(℃)である。
【0027】
Tcdが本発明の範囲より高いPETは、溶融状態のPETが冷却される段階で結晶化し易く成形時に急激な結晶化が起こり、配向結晶化を抑制し曇りを抑制することが困難となる。曇りの抑制は、特にボトル、フィルム用途において重要である。
【0028】
Tcdが本発明の範囲より低いPETは非晶性が強すぎ、過度に柔軟なPETとなり、ボトル、フィルム、工業用繊維用途には適さない。
【0029】
Tciが本発明の範囲より高いPETは延伸される段階で結晶化し難い。成形品に適度な結晶状態を付与するためには、その結晶化温度にあわせて高めの温度雰囲気下で延伸が行われることが必要とされるが、延伸工程は一般に空気存在下で行われることから、高温での延伸はPETの劣化の原因となる。
【0030】
Tciが本発明の範囲より低いPETは、延伸工程で結晶化が起こり、結晶化抑制や曇りのコントロールが難しく、曇りの少ないPETが得られない。
【0031】
本発明のPETはSb系触媒を使いながら、このTcd、Tciで表現される結晶性を備えたPETである。従来のPETであってもポリマー全量に対して2.5重量%を超えるジエチレングリコール(DEG)を共重合することにより、Tci、Tcdについて、本発明と同様の数値を達成することもできるが、DEGをポリマー全量に対して2.5重量%を超えて共重合したPETでは強伸度、収縮性、保香性、ガスバリア性が低下する。
【0032】
[極限粘度数]
極限粘度数に関しては各用途によってそれぞれ最適な範囲があるが、極限粘度が0.5以下のポリマーではフィルム、フィラメント用途でも成形品の強度が不足し製品としてユーザーに受け入れられない。極限粘度数が1.10以上であると成形工程での粘度が高くなり、設備に負荷がかかるばかりか、剪断発熱が大きくなりポリマーの劣化が目立ち品質上問題が生ずる。
【0033】
本発明のポリエステルは衣料用フィラメントとして好ましく用いられるが、この場合好ましい極限粘度数は0.55〜0.68である。極限粘度数がこれより低いと強度が不足し、高いと衣料としたときの着心地が悪くなる。
【0034】
本発明のポリエステルはタイヤコード用工業繊維として好ましく用いられるが、この場合好ましい極限粘度数は0.90〜1.10である。極限粘度数がこれより低いと強度が不足し、高いと安定して紡糸することが困難になる。
【0035】
本発明のポリエステルは飲料用ボトルとして好ましく用いられるが、この場合好ましい極限粘度数は0.65〜0.90である。極限粘度数がこれより低いと強度が不足し、高いと成形性が低下する。
【0036】
本発明のポリエステルはフィルムとして好ましく用いられるが、この場合好ましい極限粘度数は0.55〜0.68である。極限粘度数がこれより低いと強度が不足し、高いと成形性が低下する。
【0037】
[DEG]
本発明において、ポリエステル中のジエチレングリコール(DEG)成分の存在量はポリマー全量に対して2.5重量%以下である。DEG成分の存在量が2.5重量%を超える場合ポリエステル成形物の強伸度、収縮性等の物性の変化が激しく、強伸度、収縮性、保香性、ガスバリア性が低下する。特に包装用途では充填物の匂いやフレーバー性が変わったり、ガスバリア性が低下したりと悪影響が懸念される。
【0038】
[Zn存在量]
本発明においてはポリエステル中に亜鉛元素が存在し、その存在量はポリエステル中のSbに対するモル比として下記式(5)の条件を満たす。
0.05≦Zn/Sb≦5.0 (5)
【0039】
このモル比が0.05未満では本発明の範囲のTcd及びTciを有するポリマーを得ることができない。このモル比が5.0を超えると耐熱性が低くなると同時にポリマー中の異物が多くなり、過剰の添加はPETとしての物性を損なう結果となる。
【0040】
この亜鉛元素は触媒に由来し、触媒はZn塩であることが好ましく、酢酸亜鉛、安息香酸亜鉛に例示されるZnの有機酸塩であることがさらに好ましく、酢酸亜鉛であることが特に好ましい。
【0041】
[製造方法]
本発明のポリエステルはテレフタール酸とエチレングリコールとを直接エステル化した後、Sb系重縮合触媒とZn塩とを調製して得た触媒溶液を添加し、続いて溶融重縮合することにより得ることができる。
【0042】
本願発明においてはこの触媒溶液の調製が肝要であり、触媒溶液の調製は以下のように行なう。
【0043】
Sb系重合触媒を予めエチレングリコールに均一に溶解し、Zn塩を粉体または均一なエチレングリコール溶液として、60℃〜140℃、好ましくは60℃〜120℃、特に好ましくは70℃〜100℃で、20分間〜24時間、好ましくは30分間〜12時間、特に好ましくは、1時間〜6時間加熱撹袢して触媒溶液を得る。加熱撹袢の温度が60℃未満では得られるPETのTcdを本発明の範囲内にまで下げることができず、PETの結晶化を抑制することができない。加熱撹袢の温度が140℃以上では反応系の底に析出化合物が生じたり、溶液面に浮遊物が生じたりと、触媒溶液の安定性が低くなり、調製工程に備え付けられるフィルターの寿命を低下させるおそれがある。
【0044】
Sb系重合触媒とZn塩は上述のように一緒に調製され同時に反応系に添加される。一緒に調製され同時に添加されないとTcdを本発明の範囲にまで下げることができず、PETの結晶化を抑制することができない。
【0045】
[添加剤等]
溶融重縮合の際には安定剤としてリン化合物を添加することが好ましい。具体的な添加量は反応装置により異なるため、適宜調製されるべきである。
【0046】
必要に応じて他の添加剤、例えば整色剤、着色剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤等を添加してもよい。
【0047】
溶融重縮合終了後は、例えば溶融押し出しし、適当な冷媒、例えば水中で冷却して適当な大きさに切断してチップ化する。チップは直方体でも、シリンダー状でも、サイコロ状でも、球状でもよい。
【0048】
本発明のPETは溶融重縮合の後、固相重合を施し、所望の極限粘度数のPETとするこもできる。
【0049】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳説する。
なお、実施例中「部」は、重量部を意味する。また実施例中で用いた特性の測定法を以下に示す。
【0050】
1)極限粘度数[η]:
フェノール/テトラクロロエタン(重量比60/40)の混合溶媒を用い、35℃で測定した溶液粘度から算出した。
【0051】
2)ジエチレングリコール(DEG)共重合割合:
ポリマー200gと抱水ヒドラジン(ヒドラジン1水和物)10mlを混合し、150℃で10分の条件で完全にポリマーを分解した。その溶液をガスクロマトグラフィーで分析してその検出濃度からポリマー中に共重合しているジエチレングリコールの割合を求めた。ガスクロマトグラフィーには日立製作所社製ガスクロ263型を用いた。
【0052】
3)熱特性:DSC(示差走査熱量計)分析
TAインスツルメンツ社製サーマルアナリシス2200型示差走査熱量計を用いて測定を行った。ポリマーチップサンプル10.0mgをアルミパンの中にいれ、20℃/minの昇温スピードで300℃まで加熱し、300℃に達してから2分間保持した後、素速く、氷浴につけ込まれた試験管の中で、直接水に接触しないようにクエンチした。その後再び20℃/minで昇温し、結晶化温度Tci、融点Tmを求め、300℃に達した時点で2分間そのまま保持し、その後10℃/minで降温した。その際降温時の結晶化ピークをTcdとした。Tci、Tm、Tcdはそれぞれピークの最大点を読みとった。
【0053】
4)色相:
ポリマーを140℃で60分間乾燥機中で熱処理して乾燥させたポリマーをカラーマシン社製CMー7500型カラーマシンで測定した。
【0054】
5)金属量測定:
蛍光X線(理学電気工業株式会社製蛍光X線3270型)によって所定の方法にてポリマー中の金属量(単位ppm)を測定した。
【0055】
6)フィルムの成形及び品質評価:
ポリマーを160℃で乾燥し、280℃で溶融押し出し、40℃に保持したキャスティングドラム上に急冷固化せしめて未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムを縦延伸倍率3.5倍、横延伸倍率4.0倍の条件で逐次2軸延伸を施し、更に熱処理温度215℃の条件で厚さ25μmの2軸配向フィルムを得た。
【0056】
7)ボトルの成形及び品質評価:
ポリマーを160℃、5時間乾燥した後、名機製作所製、射出成形機ダイナメルターM―100DMを用い、シリンダー温度285℃で50gのプリフォームを成形し、これをブロー延伸して、軸方向延伸倍率 約3倍、内容積1.5リットル、胴部肉厚0.3mmのボトルとした。
【0057】
ブロー成形機はシンシナティー社製ミラクロンを使用し、その加熱条件は1から9ある加熱ヒーターの目盛りを1 : 50%、 2〜4 : 45%、 5〜8 : 48%、 9 : 70%にダイヤルを合わせ、ヘーズが最低になるような加熱時間を選んでブロー成形を行った。
【0058】
透明性の評価は、この直胴部を切取り、ヘーズメーターによってボトル胴部のヘーズを測定し、ボトルのヘーズとした。ヘーズメーターには日本電色工業社製カラーアンドカラーディフェレンスメタルモデル1001DP型を用いた。
【0059】
耐圧強度はボトルに水を水圧ポンプを利用して送り込み、10kg/分で昇圧し、ボトルが破裂した時の圧力値を示す。
【0060】
座屈強度はオートグラフ(島津製作所社製 AGー100B型)プロスヘッドにボトルを直立に挟み込み500mm/分の速度でプロスヘッドの幅を狭めてボトルに荷重を加えた。その時、ボトルが大きく変形するまでの間に計測された最大荷重の値を示す。成形幅とは、上記の加熱条件にダイヤルを合わせボトルをブロー成形したとき、成形されたボトル胴部のヘーズが1%以下になる最大の加熱時間と最小の加熱時間の差(単位:秒)である。成形幅の時間が大きいほど白化が抑制されたボトル用ポリマーと言える。
【0061】
8)紡糸及び品質評価:
ポリマーを160℃、5時間乾燥した後、紡糸温度300℃、冷却風線速度15m/分(26℃、相対湿度70%)引取速度3000m/分で75デニール、36フィラメントの糸を紡糸した。このときのポリマー1Tあたりの断糸数を観測した。この断糸数は結晶化抑制による曳糸性向上の効果を反映する。この紡糸条件のまま引取速度のみを200m/分の割合で加速していき完全に糸が断糸したときの引取速度を全破断巻取速度として記録した。
【0062】
9)製糸性:
製糸性は直径0.3mmの紡糸孔30個を有する紡糸口金を使用して吐出量80g/min、吐出温度285℃、巻取り速度1200m/minで7日間溶融紡糸した時の紡糸孔外周辺のSb金属を含んだ異物の高さ、及び、その間のペンディングの発生状態を観察して、ポリマーの製糸性を評価した。
口金面異物の高さが低いほど製糸性が良好であり、ペンディングの発生が少ないほど製糸性が良好である。
【0063】
[実施例1]
三酸化アンチモン0.01モルと酢酸亜鉛・2水和物0.01モルをエチレングリコール329g中に存在せしめ、80℃で2時間加熱撹袢して透明な触媒溶液を調製した。
【0064】
テレフタル酸3600部とエチレングリコール2100部とを常温でスラリー化し、撹拌機付オートクレーブに仕込み、3kg/cm2の加圧下270℃にて反応させた。留出水量が600部となった時点で放圧し、更に常圧にて270℃で反応させた。更に留出水量が740部以上となった時点で正燐酸0.21部を添加して、その10分後に更に表1に示すアンチモン量と亜鉛量になるように予め調製しておいた触媒溶液を添加した。
【0065】
引き続き285℃にて0.1mmHgの減圧下で重縮合反応を2.5時間実施して極限粘度数約0.645のポリエチレンテレフタレートを得た。
【0066】
このポリマーの品質を表1に示す。このポリマーの熱特性(DSCによる測定)と色相を表2に示す。このポリマーを用いたフィルムとしての物性を表3に示す。
【0067】
[比較例1]
三酸化アンチモン0.01モルをエチレングリコール221gに添加し、155℃、2時間加熱混合して触媒溶液を調製した。
【0068】
実施例1の触媒溶液に代えてこの触媒溶液を用い、他は実施例1と同様にしてポリエチレンテレフタレートを得た。
【0069】
このポリエチレンテレフタレートの品質を表1に示す。このポリマーの熱特性(DSCによる測定)と色相を表2に示す。このポリマーを用いたフィルムとしての物性を表3に示す。
【0070】
[実施例2]
実施例1と同様に、透明な触媒溶液を調製した。
次に、テレフタル酸3600部とエチレングリコール2100部とを常温でスラリー化し、撹拌機付オートクレーブに仕込み、3kg/cm2の加圧下270℃にて反応させた。留出水量が600部となった時点で放圧し、更に常圧にて270℃で反応させた。更に留出水量が740部以上となった時点で正燐酸を0.21部とDEGを表1に示した量になるように添加して、その10分後に更に先に調製しておいた透明な触媒溶液を添加した。
【0071】
引き続き285℃にて0.1mmHgの減圧下で重縮合反応を約1.8時間実施して極限粘度数約0.56のポリエチレンテレフタレートを得た。このポリマーを更に0.5mmHgのN2雰囲気下で、210℃で固相重合してポリマーの極限粘度数を約0.86まで高めた。
【0072】
この固相重合後のポリマーの品質を表1に示す。熱特性(DSCによる測定)と色相を表2に示す。このポリマーを用いて成形したボトルの品質を表4に示す。
【0073】
[実施例3]
三酸化アンチモン0.01モルと酢酸亜鉛・2水和物0.005モルをエチレングリコール275g中に存在せしめて、80℃で2時間加熱混合して透明な触媒溶液を調製した。
【0074】
この触媒溶液を三酸化アンチモンと酢酸亜鉛・2水和物の混合触媒溶液に代えて使用する以外は実施例2と同様にして極限粘度数約0.86のポリエチレンテレフタレートを得た。
【0075】
このポリマーの固相重合後の特性を表1に示す。熱特性(DSCによる測定)と色相を表2に示す。このポリマーを用いて成形したボトルの品質を表4に示す。
【0076】
[比較例2]
比較例1と同様にして触媒溶液を調製した。
この触媒溶液を三酸化アンチモンと酢酸亜鉛・2水和物の混合触媒溶液に代えて使用する以外は実施例2と同様にしてポリエチレンテレフタレートを得た。このポリマーの特性を表1に示す。このポリマーの熱特性(DSCによる測定)と色相を表2に示す。このポリマーを用いて成形したボトルの品質は表4に示す。
【0077】
[比較例3]
三酸化アンチモン0.01モルと酢酸亜鉛・2水和物0.10モルをエチレングリコール1297g中に存在せしめ、80℃で2時間加熱混合して透明な触媒溶液を調製した。
【0078】
実施例2の触媒溶液に代えてこの触媒溶液を用い、他は実施例2と同様にして、ポリエチレンテレフタレートを得た。
【0079】
このポリマーの特性を表1に、熱特性(DSCによる測定)と色相を表2に示す。このポリマーを用いて成形したボトルの品質を表4に示す。
【0080】
[比較例4]
実施例1と同様に透明な触媒溶液を調製した。
実施例2の触媒溶液に代えてこの触媒溶液を用いる他は実施例2と同様にしてポリエチレンテレフタレートを得た。このポリマーの物性を表1に示す。このポリマーの熱特性(DSCによる測定)と色相を表2に示す。このポリマーを用いて成形したボトルの品質を表4に示す。
【0081】
[比較例5]
実施例1と同様に透明な触媒溶液を調製した。
この触媒溶液を添加する直前に、酢酸カリウム0.201部を5%のエチレングリコール溶液として反応系に添加する以外は実施例2と同様にしてポリエチレンテレフタレートを得た。このポリマーの物性を表1に示す。このポリマーの熱特性(DSCによる測定)と色相を表2に示す。このポリマーを用いて成形したボトルの品質を表4に示す。
【0082】
[比較例6]
三酸化アンチモン0.01モルをエチレングリコール221gに溶解し、155℃、2時間加熱混合して触媒溶液を調製した。
【0083】
酢酸亜鉛・2水和物0.01モルをエチレングリコール108gに溶解し、35℃、2時間加熱混合して触媒溶液を調製した。
【0084】
次に、テレフタル酸3600部とエチレングリコール2100部とを常温でスラリー化し、撹袢機付オートクレーブに仕込み、3kg/cm2の加圧下270℃にて反応させた。留出水量が600部となった時点で放圧し、更に常圧にて270℃で反応させた。更に留出水量が740部以上となった時点で正燐酸を0.21部とDEGを表1に示した量になるように添加して、その10分後に更に予め調製しておいた三酸化アンチモンのエチレングリコール溶液である触媒溶液及び酢酸亜鉛・2水和物のエチレングリコール溶液である触媒溶液を添加した。この添加は添加する亜鉛及びアンチモンの量が表1に示す量になるように行った。
【0085】
引き続き285℃にて0.1mmHgの減圧下で重縮合反応を1.8時間実施して極限粘度数約0.56のポリエチレンテレフタレートを得た。このポリマーを更に0.5mmHgのN2雰囲気下で、210℃で固相重合してポリマーの極限粘度数を約0.86まで高めた。
【0086】
この固相重合後のポリマーの品質を表1に示す。このポリマーの熱特性(DSCによる測定)と色相を表2に示す。このポリマーを用いて成形したボトルの品質を表4に示す。
【0087】
【表1】

Figure 0003727145
【0088】
【表2】
Figure 0003727145
【0089】
【表3】
Figure 0003727145
【0090】
【表4】
Figure 0003727145
【0091】
【表5】
Figure 0003727145
【0092】
[実施例4]
実施例1と同様にして透明な触媒溶液を調製した。
次に、テレフタル酸3600部とエチレングリコール2100部とを常温でスラリー化し、撹拌機付オートクレーブに仕込み、3kg/cm2の加圧下270℃にて反応させた。留出水量が600部となった時点で放圧し、更に常圧にて270℃で反応させた。更に留出水量が740部以上となった時点で正燐酸を0.21部とDEGを表1に示した量になるように添加して、その10分後に更に予め調製しておいた透明な触媒溶液を添加した。
【0093】
引き続き285℃にて0.1mmHgの減圧下で重縮合反応を約2.5時間実施して極限粘度数約0.64のポリエチレンテレフタレートを得た。このポリマーを更に0.5mmHgのN2雰囲気下で、210℃で固相重合してポリマーの極限粘度数を約0.99まで高めた。
【0094】
この固相重合後のポリマーの品質を表1に示す。熱特性(DSCによる測定)と色相を表2に示す。このポリマーを用いて紡糸した繊維の品質と曳糸性を表5に示す。
【0095】
[比較例7]
比較例1と同様にして触媒溶液を調製した。
この触媒溶液を三酸化アンチモンと酢酸マグネシウム・4水和物の混合溶液に代えて使用する以外は実施例4と同様にしてポリエチレンテレフタレートを得た。このポリマーの物性を表1に示す。
【0096】
この固相重合後のポリマーの物性を表1に示す。熱特性(DSCによる測定)と色相を表2に示す。このポリマーを用いて紡糸した繊維の品質と曳糸性を表5に示す。
【0097】
【発明の効果】
本発明によれば、触媒として安価なSb系触媒を用いながらも結晶化の抑制されたPETを得ることができ、共重合成分を実質的に含有すること無く、曇り、白化の少ない結晶化の抑制されたPETを得ることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to polyethylene terephthalate with controlled crystallinity (hereinafter sometimes abbreviated as PET) capable of suppressing whitening and fogging of molded products and improving spinnability. It is a polyester that does not substantially contain a copolymer component such as an acid (hereinafter sometimes abbreviated as IA) and cyclohexanedimethanol (hereinafter sometimes abbreviated as CHDM), and an inexpensive Sb compound as a catalyst. The present invention relates to PET that can be produced using existing homo-PET production facilities.
[0002]
[Prior art]
Polyesters typified by polyethylene terephthalate are excellent in mechanical properties, heat resistance, weather resistance, electrical insulation resistance and chemical resistance, and are widely used as fibers, bottles, films and other molded articles.
[0003]
Such polyesters have different required properties depending on their uses.
In fiber and film applications, oriented crystallization is suppressed, polyester having high strength, excellent yarn-forming properties and film-forming properties is demanded.
[0004]
For packaging film and bottle applications, there is a strong demand for polyesters that are not cloudy and have excellent transparency.
[0005]
In general, improvement in strength of a molded product molded from a resin is a problem. One of the causes that make it difficult to improve the strength is that the resin crystallizes before sufficient molecular orientation occurs during stretch molding.
[0006]
One of the causes of fogging of films and bottles is that the polyester crystallizes during molding, and it is important to control the polymer so as to suppress crystallization.
[0007]
For example, as for polyester for bottles, it is common in Japan to use a GeO 2 catalyst that does not easily become a crystal nucleus in polyester and has good transparency.
[0008]
However, in recent markets, there is a growing tendency to demand high-quality but cheaper materials, and the use of expensive GeO 2 is a cause of lowering the international competitiveness of polymers, and it is a cheap metal. There is a demand for a method of using a compound as a polymerization catalyst.
[0009]
In addition to Ge-based catalysts, for example, Sb, Ti, Sn-based catalysts are known as metals having polyester polymerization activity.
[0010]
Sb 2 O 3 is often used as a polymerization catalyst, but it is reduced during polymerization to produce Sb metal, which gives the polyester a blackish color, makes the resin easier to crystallize, lowers strength, and generates haze. Bring.
[0011]
Ti and Sn-based catalysts generally have high polymerization activity, but on the other hand, the generation rate of side reaction products is high, and polymer coloring occurs. For this reason, it is difficult to use for the use for which transparency and a hue are especially calculated | required.
[0012]
JP-A-61-78828 and JP-A-4-57692 disclose polyester for bottles having no haze obtained by using a Sb compound as a polymerization catalyst and adding a predetermined amount of Mg or Mn compound and an alkali compound. Has been. However, as a result of studies by the inventors, this polyester has almost no effect of imparting low haze or suppressing crystallization.
[0013]
As one of the methods for imparting low haze to a polyester while using an Sb-based catalyst and suppressing crystallization, isophthalic acid (IA), cyclohexanedimethanol (CHDM), alkyldicarboxylic acid and excess diethylene glycol (hereinafter referred to as DEG) There is known a method of copolymerizing (which may be omitted). This method certainly has the effect of imparting low haze and suppressing crystallization. However, there is a problem in applications that require strength in that the presence of the copolymer component disturbs the molecular orientation and lowers the strength.
[0014]
In addition, when such a copolymerized PET is used, the odor and flavor may be greatly changed depending on the filler, which is problematic for bottles and food packaging films.
[0015]
[Problem to be Solved by the Invention]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to obtain PET in which crystallization is suppressed while using an inexpensive Sb-based catalyst as a catalyst. More specifically, an object of the present invention is to obtain PET that is substantially free of copolymerization components other than DEG and that is less cloudy, less whitened, and suppressed in crystallization. Another object of the present invention is to obtain PET with suppressed crystallization, which is less whitened when used as a preform for a bottle and less fogged when used as a bottle.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors, as a packaging material, for example, a bottle material, have a low-fogging property and a low-whitening property, which are preferably suppressed in crystallization, and have a differential scanning calorimeter (hereinafter referred to as DSC). Exothermic peak detected when the polymer is heated from the amorphous state (hereinafter sometimes referred to as Tci) and exothermic peak detected when the polymer is cooled from the molten state (hereinafter tcd). It has been found that the value of (which may be referred to as) is a PET that satisfies a specific condition.
[0017]
According to the knowledge of the present inventors, the polyester of the present invention can be obtained by polymerizing PET using a predetermined amount of a polycondensation catalyst compound prepared from Sb 2 O 3 by a specific preparation method.
[0018]
The present invention is a polyester comprising terephthalic acid as an acid component of 95 mol% or more based on the total acid component, and ethylene glycol as a glycol component of 95 mol% or more based on the total glycol component, and Sb present in the polyester. The amount of the element is 60 ppm to 380 ppm with respect to the total amount of the polyester, the polyester satisfies the following formulas (1) and (2) for the thermal characteristics, and the polyester satisfies the following formula (3) for the intrinsic viscosity. The polyester satisfies the following formula (4) with respect to the diethylene glycol component as a constituent component thereof, Zn element is present in the polyester, and the abundance thereof is expressed by the following formula as a molar ratio with respect to the Sb element present in the polyester. A crystallization-inhibiting polyester characterized by satisfying the condition (5).
24.6 / [η] + 130.0 ≦ Tcd ≦ 24.6 / [η] +142.0 (1)
34.5 × [η] + 130.0 ≦ Tci ≦ 34.5 × [η] +142.0 (2)
[Tcd is the crystallization exothermic peak temperature (° C.) when the temperature is lowered by DSC, and Tci is the crystallization exothermic peak temperature (° C.) when the temperature is raised by DSC. ]
0.50 ≦ [η] ≦ 1.10 (3)
[[Η] represents the intrinsic viscosity, and [η] is a value calculated from the solution viscosity measured at 35 ° C. using a solvent of phenol / tetrachloroethane (= 3/2 component ratio). ]
DEG ≦ 2.50wt% (4)
[However, DEG represents the diethylene glycol component, and the numerical value is based on the total amount of the polymer. ]
0.05 ≦ Zn / Sb ≦ 5.0 (5)
The present invention is described in detail below.
[0019]
[polyester]
In the polyester used in the present invention, terephthalic acid is 95 mol% or more, preferably 97 mol% or more, more preferably 99 mol% or more, particularly preferably 99.5 mol% or more, based on the total acid component, PET having ethylene glycol as a glycol component of 95 mol% or more, preferably 96 mol% or more, based on the total glycol components.
[0020]
As the third component, components other than terephthalic acid, ethylene glycol and diethylene glycol can be contained in an amount of 3 mol% or less, preferably 1 mol% or less, more preferably 0.5 mol% or less. It needs to be in a range that does not impair the object of the present invention. It is particularly preferred that the third component is not copolymerized.
[0021]
As a third component other than diethylene glycol, aromatic dicarboxylic acids such as naphthalenedicarboxylic acid, diphenyldicarboxylic acid and diphenylether dicarboxylic acid; alicyclic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid; fatty acid dicarboxylic acids such as adipic acid and sebacic acid; triethylene Aliphatic diols such as glycol, tetramethylene glycol and hexamethylene glycol; Alicyclic diols such as cyclohexanediol and cyclohexanedimethanol; Aromatic diols such as naphthalenediol, bisphenol A and resorcin; p-oxybenzoic acid, m-oxy Examples include oxycarboxylic acids such as benzoic acid, salicylic acid, mandelic acid, hydroacrylic acid, glycolic acid, 3-oxypropionic acid, asiatic acid, and quinobaic acid. .
[0022]
In addition, a polyfunctional group compound having a valence of 3 or more within the range in which the polyester is substantially linear, such as glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, trimellitic acid, trimesic acid, pyromellitic acid, tricarballylic acid, gallic acid May be copolymerized, and if necessary, a monofunctional group compound such as o-benzoylbenzoic acid or naphthoic acid may be contained as a copolymerization component in a small proportion, for example, 1 mol% or less. Good.
[0023]
[Sb element content]
In the present invention, an Sb-based catalyst, preferably Sb 2 O 3 is used as the polyester polymerization catalyst.
[0024]
The amount of Sb element present in the polyester of the present invention is 60 ppm to 380 ppm, preferably 90 ppm to 300 ppm, based on the total amount of polyester. When the amount of the Sb element is less than 60 ppm, the polymerization activity is low, and the melt polymerization time is too long, so that there is no realistic productivity. When the amount of the Sb element exceeds 380 ppm, not only does the hue of the polymer deteriorate, but even if the Sb-based polymerization catalyst prepared by the method disclosed in this specification is used, Tci and Tcd cannot be controlled. I can't get it.
[0025]
[Tcd, Tci]
The polyester of the present invention satisfies the following formulas (1) and (2) for its thermal properties.
24.6 / [η] + 130.0 ≦ Tcd ≦ 24.6 / [η] +142.0 (1)
34.5 × [η] + 130.0 ≦ Tci ≦ 34.5 × [η] +142.0 (2)
[0026]
However, Tcd is the crystallization exothermic peak temperature (° C.) when the temperature is lowered in the DSC measurement, and Tci is the crystallization exothermic peak temperature (° C.) when the temperature is raised in the DSC measurement.
[0027]
PET having a Tcd higher than the range of the present invention is easily crystallized at the stage where the molten PET is cooled, and abrupt crystallization occurs at the time of molding, which makes it difficult to suppress orientation crystallization and suppress fogging. The suppression of fogging is particularly important in bottle and film applications.
[0028]
A PET having a Tcd lower than the range of the present invention is too amorphous, resulting in an excessively flexible PET and is not suitable for bottles, films, and industrial fiber applications.
[0029]
PET having a Tci higher than the range of the present invention is hardly crystallized at the stage of stretching. In order to impart an appropriate crystalline state to the molded product, it is necessary to perform stretching in a high temperature atmosphere in accordance with the crystallization temperature, but the stretching process is generally performed in the presence of air. Therefore, stretching at a high temperature causes deterioration of PET.
[0030]
When PET having a Tci lower than the range of the present invention is crystallized in the stretching process, it is difficult to suppress crystallization and control fogging, and PET with less fogging cannot be obtained.
[0031]
The PET of the present invention is a PET having crystallinity expressed by Tcd and Tci while using an Sb-based catalyst. Even with conventional PET, it is possible to achieve the same numerical values as in the present invention for Tci and Tcd by copolymerizing diethylene glycol (DEG) exceeding 2.5% by weight with respect to the total amount of the polymer. When PET is copolymerized in an amount exceeding 2.5% by weight based on the total amount of polymer, the strength, shrinkage, fragrance retention, and gas barrier properties are reduced.
[0032]
[Intrinsic viscosity number]
There is an optimum range for the intrinsic viscosity for each application, but polymers with an intrinsic viscosity of 0.5 or less cannot be accepted by the user as a product because the strength of the molded product is insufficient even for film and filament applications. When the intrinsic viscosity is 1.10 or more, the viscosity in the molding process increases, and not only the equipment is loaded, but also the shear heat generation becomes large and the deterioration of the polymer is noticeable, resulting in quality problems.
[0033]
The polyester of the present invention is preferably used as a filament for clothing. In this case, the intrinsic viscosity number is preferably 0.55 to 0.68. When the intrinsic viscosity is lower than this, the strength is insufficient, and when it is high, the comfort when used as clothing is deteriorated.
[0034]
The polyester of the present invention is preferably used as an industrial fiber for tire cords. In this case, the preferred intrinsic viscosity is 0.90 to 1.10. If the intrinsic viscosity is lower than this, the strength is insufficient, and if it is higher, it becomes difficult to spin stably.
[0035]
The polyester of the present invention is preferably used as a beverage bottle. In this case, a preferable intrinsic viscosity is 0.65 to 0.90. If the intrinsic viscosity is lower than this, the strength is insufficient, and if it is higher, the moldability is lowered.
[0036]
The polyester of the present invention is preferably used as a film. In this case, the preferred intrinsic viscosity is 0.55 to 0.68. If the intrinsic viscosity is lower than this, the strength is insufficient, and if it is higher, the moldability is lowered.
[0037]
[DEG]
In the present invention, the amount of the diethylene glycol (DEG) component in the polyester is 2.5% by weight or less based on the total amount of the polymer. When the amount of the DEG component exceeds 2.5% by weight, changes in physical properties such as strong elongation and shrinkage of the polyester molded article are severe, and the strong elongation, shrinkage, aroma retention, and gas barrier properties are lowered. Particularly in packaging applications, there are concerns about adverse effects such as the odor and flavor of the filler being changed and the gas barrier property being lowered.
[0038]
[Zn abundance]
In the present invention, zinc element is present in the polyester, and the amount of the element satisfies the condition of the following formula (5) as a molar ratio to Sb in the polyester.
0.05 ≦ Zn / Sb ≦ 5.0 (5)
[0039]
If the molar ratio is less than 0.05, a polymer having Tcd and Tci within the range of the present invention cannot be obtained. When this molar ratio exceeds 5.0, the heat resistance is lowered, and at the same time, foreign matter in the polymer is increased, and excessive addition results in the deterioration of physical properties as PET.
[0040]
This zinc element is derived from a catalyst, and the catalyst is preferably a Zn salt, more preferably an organic acid salt of Zn exemplified by zinc acetate and zinc benzoate, and particularly preferably zinc acetate.
[0041]
[Production method]
The polyester of the present invention can be obtained by directly esterifying terephthalic acid and ethylene glycol, adding a catalyst solution obtained by preparing an Sb-based polycondensation catalyst and a Zn salt, and subsequently melt polycondensation. it can.
[0042]
In the present invention, preparation of the catalyst solution is essential, and the catalyst solution is prepared as follows.
[0043]
The Sb-based polymerization catalyst is uniformly dissolved in ethylene glycol in advance, and the Zn salt is formed into a powder or uniform ethylene glycol solution at 60 ° C to 140 ° C, preferably 60 ° C to 120 ° C, particularly preferably 70 ° C to 100 ° C. , 20 minutes to 24 hours, preferably 30 minutes to 12 hours, particularly preferably 1 hour to 6 hours. If the temperature of the heating and stirring is less than 60 ° C., the Tcd of the obtained PET cannot be lowered to the range of the present invention, and the crystallization of PET cannot be suppressed. When the temperature of the heating and stirring is 140 ° C or higher, precipitated compounds are formed at the bottom of the reaction system, and suspended matter is generated on the solution surface. This reduces the stability of the catalyst solution and shortens the life of the filter installed in the preparation process. There is a risk of causing.
[0044]
The Sb-based polymerization catalyst and the Zn salt are prepared together as described above and simultaneously added to the reaction system. Unless prepared together and added at the same time, Tcd cannot be lowered to the range of the present invention and crystallization of PET cannot be suppressed.
[0045]
[Additives, etc.]
In the melt polycondensation, it is preferable to add a phosphorus compound as a stabilizer. The specific amount to be added varies depending on the reaction apparatus and should be appropriately adjusted.
[0046]
If necessary, other additives such as color adjusting agents, colorants, antioxidants, ultraviolet absorbers, antistatic agents, flame retardants, and the like may be added.
[0047]
After completion of the melt polycondensation, for example, it is melt-extruded, cooled in an appropriate refrigerant, for example, water, cut into an appropriate size, and formed into chips. The tip may be a rectangular parallelepiped, a cylinder, a dice or a sphere.
[0048]
The PET of the present invention may be subjected to solid phase polymerization after melt polycondensation to obtain a PET having a desired intrinsic viscosity.
[0049]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
In the examples, “parts” means parts by weight. Moreover, the measuring method of the characteristic used in the Example is shown below.
[0050]
1) Intrinsic viscosity number [η]:
It calculated from the solution viscosity measured at 35 degreeC using the mixed solvent of phenol / tetrachloroethane (weight ratio 60/40).
[0051]
2) Diethylene glycol (DEG) copolymerization ratio:
200 g of the polymer and 10 ml of hydrazine hydrate (hydrazine monohydrate) were mixed, and the polymer was completely decomposed at 150 ° C. for 10 minutes. The solution was analyzed by gas chromatography, and the proportion of diethylene glycol copolymerized in the polymer was determined from the detected concentration. A gas chromatography 263 type manufactured by Hitachi, Ltd. was used for gas chromatography.
[0052]
3) Thermal characteristics: DSC (differential scanning calorimeter) analysis Measurement was performed using a thermal analysis 2200 type differential scanning calorimeter manufactured by TA Instruments. A polymer chip sample of 10.0 mg was put in an aluminum pan, heated to 300 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min, held for 2 minutes after reaching 300 ° C., and then quickly put into an ice bath. Quench in a test tube so that it does not come into direct contact with water. Thereafter, the temperature was raised again at 20 ° C./min, and the crystallization temperature Tci and the melting point Tm were determined. When the temperature reached 300 ° C., the temperature was maintained for 2 minutes, and then the temperature was lowered at 10 ° C./min. At that time, the crystallization peak when the temperature was lowered was defined as Tcd. Tci, Tm, and Tcd each read the maximum peak point.
[0053]
4) Hue:
The polymer was dried by heat treatment in a dryer at 140 ° C. for 60 minutes, and measured with a CM-7500 color machine manufactured by Color Machine.
[0054]
5) Metal content measurement:
The amount of metal in the polymer (unit: ppm) was measured by a predetermined method using fluorescent X-rays (fluorescent X-ray type 3270 manufactured by Rigaku Corporation).
[0055]
6) Film formation and quality evaluation:
The polymer was dried at 160 ° C., melt extruded at 280 ° C., and rapidly cooled and solidified on a casting drum maintained at 40 ° C. to obtain an unstretched film. This unstretched film was successively biaxially stretched under conditions of a longitudinal stretch ratio of 3.5 times and a transverse stretch ratio of 4.0 times, and a biaxially oriented film having a thickness of 25 μm was obtained under the condition of a heat treatment temperature of 215 ° C.
[0056]
7) Bottle formation and quality evaluation:
After drying the polymer at 160 ° C. for 5 hours, a 50 g preform was formed at a cylinder temperature of 285 ° C. using an injection molding machine Dynamelter M-100DM manufactured by Meiki Seisakusho, and this was blown and stretched in the axial direction. A bottle having a magnification of about 3 times, an internal volume of 1.5 liters, and a barrel thickness of 0.3 mm was obtained.
[0057]
The blow molding machine uses Cincinnati's Miraclone, and the heating conditions are 1 to 9 scales of the heater, dialing 1: 50%, 2-4: 45%, 5-8: 48%, 9: 70% The heating time was selected so as to minimize haze, and blow molding was performed.
[0058]
For the evaluation of transparency, the straight body portion was cut out, and the haze of the bottle body portion was measured with a haze meter to obtain the haze of the bottle. As the haze meter, a color and color difference metal model 1001DP manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. was used.
[0059]
The pressure strength indicates the pressure value when water is fed into the bottle using a hydraulic pump, the pressure is increased at 10 kg / min, and the bottle bursts.
[0060]
The buckling strength was obtained by sandwiching the bottle upright with an autograph (Shimadzu AG-100B type) pros head and applying a load to the bottle by narrowing the width of the pros head at a speed of 500 mm / min. At that time, the maximum load value measured until the bottle is greatly deformed is shown. The molding width is the difference between the maximum heating time and minimum heating time at which the haze of the molded bottle body is 1% or less when the bottle is blow molded with the above heating conditions (unit: seconds) It is. It can be said that it is a bottle polymer in which whitening is suppressed as the molding width time increases.
[0061]
8) Spinning and quality evaluation:
The polymer was dried at 160 ° C. for 5 hours, and then a 75 denier, 36 filament yarn was spun at a spinning temperature of 300 ° C., a cooling air line speed of 15 m / min (26 ° C., relative humidity of 70%) and a take-up speed of 3000 m / min. The number of yarn breaks per 1T of polymer at this time was observed. The number of yarn breaks reflects the effect of improving the spinnability by suppressing crystallization. Under this spinning condition, only the take-up speed was accelerated at a rate of 200 m / min, and the take-up speed when the yarn was completely broken was recorded as the total breaking take-up speed.
[0062]
9) Spinnability:
Spinning performance is achieved by using a spinneret having 30 spinning holes with a diameter of 0.3 mm, Sb around the outside of the spinning hole when melt spinning for 7 days at a discharge rate of 80 g / min, a discharge temperature of 285 ° C., and a winding speed of 1200 m / min. The height of the foreign material containing the metal and the occurrence of pending in the meantime were observed to evaluate the polymer yarn production.
The lower the height of the foreign matter on the die surface, the better the spinning property, and the lower the occurrence of pending, the better the spinning property.
[0063]
[Example 1]
0.01 mol of antimony trioxide and 0.01 mol of zinc acetate dihydrate were present in 329 g of ethylene glycol, and heated and stirred at 80 ° C. for 2 hours to prepare a transparent catalyst solution.
[0064]
3600 parts of terephthalic acid and 2100 parts of ethylene glycol were slurried at room temperature, charged into an autoclave equipped with a stirrer, and reacted at 270 ° C. under a pressure of 3 kg / cm 2 . The pressure was released when the amount of distilled water reached 600 parts, and the reaction was further carried out at 270 ° C. at normal pressure. Further, when the amount of distilled water reached 740 parts or more, 0.21 part of orthophosphoric acid was added, and a catalyst solution prepared in advance so that the amount of antimony and zinc shown in Table 1 were further 10 minutes later. Was added.
[0065]
Subsequently, a polycondensation reaction was carried out at 285 ° C. under a reduced pressure of 0.1 mmHg for 2.5 hours to obtain polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of about 0.645.
[0066]
The quality of this polymer is shown in Table 1. Table 2 shows the thermal properties (measured by DSC) and hue of this polymer. Table 3 shows the physical properties of this polymer as a film.
[0067]
[Comparative Example 1]
0.01 mol of antimony trioxide was added to 221 g of ethylene glycol and mixed by heating at 155 ° C. for 2 hours to prepare a catalyst solution.
[0068]
A polyethylene terephthalate was obtained in the same manner as in Example 1 except that this catalyst solution was used in place of the catalyst solution of Example 1.
[0069]
The quality of this polyethylene terephthalate is shown in Table 1. Table 2 shows the thermal properties (measured by DSC) and hue of this polymer. Table 3 shows the physical properties of this polymer as a film.
[0070]
[Example 2]
In the same manner as in Example 1, a transparent catalyst solution was prepared.
Next, 3600 parts of terephthalic acid and 2100 parts of ethylene glycol were slurried at room temperature, charged into an autoclave equipped with a stirrer, and reacted at 270 ° C. under a pressure of 3 kg / cm 2 . The pressure was released when the amount of distilled water reached 600 parts, and the reaction was further carried out at 270 ° C. at normal pressure. Further, when the amount of distilled water reached 740 parts or more, 0.21 part of normal phosphoric acid and DEG were added so as to have the amounts shown in Table 1, and after 10 minutes, the transparent liquid prepared earlier. Catalyst solution was added.
[0071]
Subsequently, a polycondensation reaction was carried out at 285 ° C. under a reduced pressure of 0.1 mmHg for about 1.8 hours to obtain polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of about 0.56. This polymer was further solid-phase polymerized at 210 ° C. in an N 2 atmosphere of 0.5 mmHg to increase the intrinsic viscosity of the polymer to about 0.86.
[0072]
Table 1 shows the quality of the polymer after this solid phase polymerization. Table 2 shows thermal characteristics (measured by DSC) and hue. Table 4 shows the quality of bottles molded using this polymer.
[0073]
[Example 3]
0.01 mol of antimony trioxide and 0.005 mol of zinc acetate dihydrate were present in 275 g of ethylene glycol and heated and mixed at 80 ° C. for 2 hours to prepare a transparent catalyst solution.
[0074]
A polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of about 0.86 was obtained in the same manner as in Example 2 except that this catalyst solution was used in place of the mixed catalyst solution of antimony trioxide and zinc acetate dihydrate.
[0075]
The properties of this polymer after solid phase polymerization are shown in Table 1. Table 2 shows the thermal characteristics (measured by DSC) and hue. Table 4 shows the quality of bottles molded using this polymer.
[0076]
[Comparative Example 2]
A catalyst solution was prepared in the same manner as in Comparative Example 1.
Polyethylene terephthalate was obtained in the same manner as in Example 2 except that this catalyst solution was used in place of the mixed catalyst solution of antimony trioxide and zinc acetate dihydrate. The properties of this polymer are shown in Table 1. Table 2 shows the thermal properties (measured by DSC) and hue of this polymer. Table 4 shows the quality of bottles molded using this polymer.
[0077]
[Comparative Example 3]
0.01 mol of antimony trioxide and 0.10 mol of zinc acetate dihydrate were present in 1297 g of ethylene glycol, and heated and mixed at 80 ° C. for 2 hours to prepare a transparent catalyst solution.
[0078]
A polyethylene terephthalate was obtained in the same manner as in Example 2 except that this catalyst solution was used in place of the catalyst solution of Example 2.
[0079]
The properties of this polymer are shown in Table 1, and the thermal properties (measured by DSC) and hue are shown in Table 2. Table 4 shows the quality of bottles molded using this polymer.
[0080]
[Comparative Example 4]
A transparent catalyst solution was prepared in the same manner as in Example 1.
Polyethylene terephthalate was obtained in the same manner as in Example 2 except that this catalyst solution was used instead of the catalyst solution in Example 2. Table 1 shows the physical properties of this polymer. The thermal properties (measured by DSC) and hue of this polymer are shown in Table 2. Table 4 shows the quality of bottles molded using this polymer.
[0081]
[Comparative Example 5]
A transparent catalyst solution was prepared in the same manner as in Example 1.
Immediately before the addition of this catalyst solution, polyethylene terephthalate was obtained in the same manner as in Example 2 except that 0.201 part of potassium acetate was added to the reaction system as a 5% ethylene glycol solution. Table 1 shows the physical properties of this polymer. The thermal properties (measured by DSC) and hue of this polymer are shown in Table 2. Table 4 shows the quality of bottles molded using this polymer.
[0082]
[Comparative Example 6]
0.01 mol of antimony trioxide was dissolved in 221 g of ethylene glycol, and heated and mixed at 155 ° C. for 2 hours to prepare a catalyst solution.
[0083]
0.01 mol of zinc acetate dihydrate was dissolved in 108 g of ethylene glycol and heated and mixed at 35 ° C. for 2 hours to prepare a catalyst solution.
[0084]
Next, 3600 parts of terephthalic acid and 2100 parts of ethylene glycol were slurried at room temperature, charged into an autoclave equipped with a stirrer, and reacted at 270 ° C. under a pressure of 3 kg / cm 2 . The pressure was released when the amount of distilled water reached 600 parts, and the reaction was further carried out at 270 ° C. at normal pressure. Further, when the amount of distilled water reached 740 parts or more, 0.21 part of orthophosphoric acid and DEG were added so as to have the amounts shown in Table 1, and 10 minutes later, trioxide prepared in advance. A catalyst solution that was an ethylene glycol solution of antimony and a catalyst solution that was an ethylene glycol solution of zinc acetate dihydrate were added. This addition was performed so that the amounts of zinc and antimony to be added were as shown in Table 1.
[0085]
Subsequently, a polycondensation reaction was carried out at 285 ° C. under a reduced pressure of 0.1 mmHg for 1.8 hours to obtain polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of about 0.56. This polymer was further solid-phase polymerized at 210 ° C. in an N 2 atmosphere of 0.5 mmHg to increase the intrinsic viscosity of the polymer to about 0.86.
[0086]
Table 1 shows the quality of the polymer after this solid phase polymerization. The thermal properties (measured by DSC) and hue of this polymer are shown in Table 2. Table 4 shows the quality of bottles molded using this polymer.
[0087]
[Table 1]
Figure 0003727145
[0088]
[Table 2]
Figure 0003727145
[0089]
[Table 3]
Figure 0003727145
[0090]
[Table 4]
Figure 0003727145
[0091]
[Table 5]
Figure 0003727145
[0092]
[Example 4]
A transparent catalyst solution was prepared in the same manner as in Example 1.
Next, 3600 parts of terephthalic acid and 2100 parts of ethylene glycol were slurried at room temperature, charged into an autoclave equipped with a stirrer, and reacted at 270 ° C. under a pressure of 3 kg / cm 2 . The pressure was released when the amount of distilled water reached 600 parts, and the reaction was further carried out at 270 ° C. at normal pressure. Further, when the amount of distilled water reached 740 parts or more, 0.21 part of orthophosphoric acid and DEG were added so as to have the amounts shown in Table 1, and after 10 minutes, a transparent preliminarily prepared solution was prepared. The catalyst solution was added.
[0093]
Subsequently, a polycondensation reaction was carried out at 285 ° C. under a reduced pressure of 0.1 mmHg for about 2.5 hours to obtain polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of about 0.64. This polymer was further solid-phase polymerized at 210 ° C. under an N 2 atmosphere of 0.5 mmHg to increase the intrinsic viscosity of the polymer to about 0.99.
[0094]
Table 1 shows the quality of the polymer after this solid phase polymerization. Table 2 shows thermal characteristics (measured by DSC) and hue. Table 5 shows the quality and spinnability of fibers spun using this polymer.
[0095]
[Comparative Example 7]
A catalyst solution was prepared in the same manner as in Comparative Example 1.
Polyethylene terephthalate was obtained in the same manner as in Example 4 except that this catalyst solution was used in place of the mixed solution of antimony trioxide and magnesium acetate tetrahydrate. Table 1 shows the physical properties of this polymer.
[0096]
Table 1 shows the physical properties of the polymer after this solid phase polymerization. Table 2 shows thermal characteristics (measured by DSC) and hue. Table 5 shows the quality and spinnability of fibers spun using this polymer.
[0097]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain PET in which crystallization is suppressed while using an inexpensive Sb-based catalyst as a catalyst, and it is possible to obtain crystallization with little clouding and whitening without substantially containing a copolymer component. Suppressed PET can be obtained.

Claims (8)

テレフタール酸を全酸成分に対して95モル%以上の酸成分、エチレングリコールを全グリコール成分に対して95モル%以上のグリコール成分とするポリエステルであり、該ポリエステル中に存在するSb元素の量がポリエステル全量に対して60ppm〜380ppmであり、該ポリエステルはその熱特性について下記式(1)、(2)を満足し、該ポリエステルは極限粘度数について下記式(3)を満足し、該ポリエステルはその構成成分としてのジエチレングリコール成分について下記式(4)を満足し、該ポリエステル中にはZn元素が存在し、その存在量が該ポリエステル中に存在するSb元素に対するモル比として下記式(5)の条件を満たすことを特徴とする結晶化抑制型ポリエステル。
24.6/[η]+130.0≦Tcd≦24.6/[η]+142.0 (1)
34.5×[η]+130.0≦Tci≦34.5×[η]+142.0 (2)
[TcdはDSCによる降温時の結晶化発熱ピーク温度(℃)であり、TciはDSCによる昇温時の結晶化発熱ピーク温度(℃)である。]
0.50≦[η]≦1.10 (3)
[[η]は極限粘度数を表わし、[η]は、フェノール/テトラクロロエタン(=3/2の成分比)の溶媒を用いて35℃で測定した溶液粘度から算出する値である。]
DEG≦2.50wt% (4)
[但し、DEGはジエチレングリコール成分を表わし、数値はポリマー全量を基準とする。]
0.05≦Zn/Sb≦5.0 (5)
A polyester having terephthalic acid as an acid component of 95 mol% or more with respect to the total acid component and ethylene glycol as a glycol component of 95 mol% or more with respect to the total glycol component, and the amount of Sb element present in the polyester is The polyester satisfies the following formulas (1) and (2) with respect to the thermal characteristics thereof, and the polyester satisfies the following formula (3) with respect to the intrinsic viscosity. The diethylene glycol component as a constituent component satisfies the following formula (4), Zn element is present in the polyester, and the abundance is expressed by the following formula (5) as a molar ratio to the Sb element present in the polyester. A crystallization-inhibiting polyester characterized by satisfying the conditions.
24.6 / [η] + 130.0 ≦ Tcd ≦ 24.6 / [η] +142.0 (1)
34.5 × [η] + 130.0 ≦ Tci ≦ 34.5 × [η] +142.0 (2)
[Tcd is the crystallization exothermic peak temperature (° C.) when the temperature is lowered by DSC, and Tci is the crystallization exothermic peak temperature (° C.) when the temperature is raised by DSC. ]
0.50 ≦ [η] ≦ 1.10 (3)
[[Η] represents the intrinsic viscosity, and [η] is a value calculated from the solution viscosity measured at 35 ° C. using a solvent of phenol / tetrachloroethane (= 3/2 component ratio). ]
DEG ≦ 2.50wt% (4)
[However, DEG represents the diethylene glycol component, and the numerical value is based on the total amount of the polymer. ]
0.05 ≦ Zn / Sb ≦ 5.0 (5)
Sb元素がポリエステル重合触媒として用いられたSb化合物に由来する請求項1に記載のポリエステル。The polyester according to claim 1, wherein the Sb element is derived from an Sb compound used as a polyester polymerization catalyst. ポリエステルを構成するジオール成分がエチレングリコール及びジエチレングリコールであり、エチレングリコール及びジエチレングリコールがポリエステルを構成する全ジオール成分に対して99.5モル%以上である請求項1に記載のポリエステル。The polyester according to claim 1, wherein the diol components constituting the polyester are ethylene glycol and diethylene glycol, and the ethylene glycol and diethylene glycol are 99.5 mol% or more based on the total diol components constituting the polyester. ポリエステルの極限粘度数[η]が0.55〜0.68である請求項1に記載のポリエステルからなる衣料用フィラメント。The filament for clothing made of polyester according to claim 1, wherein the intrinsic viscosity [η] of the polyester is 0.55 to 0.68. ポリエステルの極限粘度数[η]が0.90〜1.10である請求項1に記載のポリエステルからなるタイヤコード用工業繊維。The industrial fiber for tire cords comprising the polyester according to claim 1, wherein the intrinsic viscosity [η] of the polyester is 0.90 to 1.10. ポリエステルの極限粘度数[η]が0.65〜0.90である請求項1に記載のポリエステルからなるボトル。The bottle made of polyester according to claim 1, wherein the intrinsic viscosity [η] of the polyester is 0.65 to 0.90. ポリエステルの極限粘度数[η]が0.55〜0.68である請求項1に記載のポリエステルからなるフィルム。The film made of polyester according to claim 1, wherein the intrinsic viscosity [η] of the polyester is 0.55 to 0.68. 溶融重合後さらに固相重合を行って得られた請求項1に記載のポリエステル。The polyester according to claim 1, obtained by further solid-phase polymerization after melt polymerization.
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