JP4123351B2 - ポリエステル樹脂の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位を含むジカルボン酸構成単位及び／ 又は環状アセタール骨格を有するジオール単位を含むジオール構成単位を有するポリエステル樹脂であって、色調、透明性に優れたポリエステル樹脂の製造方法に関する。
【０００２】
ポリエチレンテレフタレート（以下「ＰＥＴ」ということがある）は透明性、機械的性能、溶融安定性、耐溶剤性、保香性、リサイクル性等に優れるという特長を有し、フィルム、シート、中空容器等に広く利用されている。しかしながらＰＥＴはガラス転移温度が８０℃前後と低いため、透明な材料として非晶状態で使用する場合には耐熱性に劣り、ガラス転移温度以上の環境に暴露されると、変形や結晶化による白化が生じるため、自動車内で使用する製品、輸出入用の包装材、レトルト処理や電子レンジ加熱を行う食品包装材等高い耐熱性、透明性が要求される用途には利用できなかった。
【０００３】
米国特許２，９４５，００８号公報では、３，９−ビス（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）２，４，８，１０−テトラオキサスピロ〔５．５〕ウンデカン（以下「ＳＰＧ」ということがある）を共重合した耐熱性に優れた難晶性のＰＥＴが開示されている。
【０００４】
しかしながら、このＳＰＧを共重合したＰＥＴは製造時に黄着色しやすく、透明性を要求される用途に用いるのには問題があった。該米国特許公報中では酸素を除いて製造することが必要との記載があるものの、色調との関連や詳細な製造方法については一切記載が無い。
【０００５】
また、環状アセタール骨格を有するジカルボン酸やジオールを用いたポリエステル樹脂について、透明性及び耐熱性に優れた共重合ポリエステル容器及びその製造方法（特許第２９７１９４２号公報）、耐熱性及び透明性に優れたポリエステル（特許第１９７９８３０号公報）、特許第１８４３８９２号公報、ポリエステル系の接着剤、接着性組成物やコーティング剤（特許第１８５５２２６号公報、特許第１９０２１２８号公報、特開平４−８８０７８号公報）、ポリエステル収縮差混織糸（特開平３−１３０４２５号公報）、改質ポリエステルフィルム（特開平８−１０４７４２号公報）、生分解性ポリエステル（特開平９−４０７６２号公報）、静電荷現像用トナー（特許第１６５２３８２号公報）、難燃性樹脂組成物（特開平２０００−３４４９３９号公報）等で開示がされているが、やはり製造条件と色調の関係に関して一切開示されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位を含むジカルボン酸構成単位及び／ 又は環状アセタール骨格を有するジオール単位を含むジオール構成単位を有するポリエステル樹脂であって、色調、透明性に優れたポリエステル樹脂の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位を含むジカルボン酸構成単位及び／又は環状アセタール骨格を有するジオール単位を含むジオール構成単位を有するポリエステル樹脂であって、ＪＩＳ Ｋ ７１０５で測定される厚さ３．２ｍｍの射出成形体が特定のｂ*値、ａ*値、Ｌ*値、ヘイズを有するポリエステル樹脂が上記課題を解決できる樹脂であること、また、当該ポリエステル樹脂は、（１）着色剤を一定割合配合すること、（２）当該樹脂製造の際反応系内の気相部の酸素濃度を一定濃度以下に維持すること、または（３）当該樹脂製造の際に酸化防止剤を原料のジカルボン酸成分に対して一定割合添加することにより容易にえられることを見出だし本発明に到達した。
【０００８】
すなわち本発明は、以下の（ Ｉ Ｉ ） からなる。
（ Ｉ ） 環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジカルボン酸構成単位及び／ 又は環状アセタール骨格を有するジオール単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジオール構成単位を有するポリエステル樹脂であって、以下の（ イ） ないし（ ニ） の物性を有するポリエステル樹脂。
（ イ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のｂ ＊ 値が− ５ 〜＋ ５ である。（ ロ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のａ＊ 値が− ５ 〜 ＋ ５ である。（ ハ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のＬ ＊ 値が８ ５ 以上である。（ ニ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ．２ ｍ ｍ の射出成形体のヘイズが５ ％ 以下である。
（ Ｉ Ｉ ）一般式（ ３ ） または（ ４ ） で表される環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジカルボン酸構成単位及び／ 又は一般式（ １ ） または（ ２ ）で表される環状アセタール骨格を有するジオール単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジオール構成単位を有し、該環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位以外のジカルボン酸単位が主としてテレフタル酸、イソフタル酸および２ ， ６ − ナフタレンジカルボン酸からなる群から選ばれたジカルボン酸に由来する単位であり、該環状アセタール骨格を有するジオール単位以外のジオール単位が主としてエチレングリコールに由来するジオール単位であり、且つ下記（ イ） ないし（ ニ） の物性を有するポリエステル樹脂の製造方法であって、製造時の反応系内の気相の酸素濃度を０ ． ５ 容積％ 以下とすることを特徴とするポリエステル樹脂の製造方法。
（ イ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のｂ ＊ 値が− ５ 〜＋ ５ である。（ ロ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のａ＊ 値が− ５ 〜 ＋ ５ である。（ ハ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のＬ ＊ 値が８ ５ 以上である。（ ニ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ．２ ｍ ｍ の射出成形体のヘイズが５ ％ 以下である。
（ Ｉ Ｉ Ｉ ） 環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジカルボン酸構成単位及び／ 又は環状アセタール骨格を有するジオール単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジオール構成単位を有し、且つ下記（ イ） ないし（ ニ） の物性を有するポリエステル樹脂の製造方法であって、製造時の反応系内の酸素濃度を５ ％ 以下として、酸化防止剤を原料のジカルボン酸成分に対して０ ． ０ １ 〜 ５ モル％ 添加することを特徴とするポリエステル樹脂の製造方法。
（ イ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のｂ ＊ 値が− ５ 〜＋ ５ である。（ ロ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のａ＊ 値が− ５ 〜 ＋ ５ である。（ ハ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のＬ ＊ 値が８ ５ 以上である。（ ニ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ．２ ｍ ｍ の射出成形体のヘイズが５ ％ 以下である。
【０００９】
以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明のポリエステル樹脂のジオール構成単位中の環状アセタール骨格を有するジオール単位は一般式（１）：
【化５】
または一般式（２）：
【化６】
で表される化合物に由来する単位が好ましい。
一般式（１）と（２）において、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ独立して、炭素数が１〜１０の脂肪族基、炭素数が３〜１０の脂環式基、及び炭素数が６〜１０の芳香族基からなる群から選ばれる有機基、好ましくは、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基又はこれらの構造異性体、例えば、イソプロピレン基、イソブチレン基を表す。Ｒ3は炭素数が１〜１０の脂肪族基、炭素数が３〜１０の脂環式基、及び炭素数が６〜１０の芳香族基からなる群から選ばれる有機基、好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又はこれらの構造異性体、例えば、イソプロピル基、イソブチル基を表す。一般式（１）及び（２）の化合物としては、３，９−ビス（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ〔５．５〕ウンデカン、５−メチロール−５−エチル−２−（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）−１，３−ジオキサン等が特に好ましい。
【００１０】
本発明のポリエステル樹脂のジカルボン構成単位中の環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位は一般式（３）：
【化７】
または一般式（４）：
【化８】
で表される化合物に由来する単位が好ましい。
一般式（３）及び（４）において、Ｒ3は前記と同様であり、Ｒ4及びＲ5はそれぞれ独立して炭素数が１〜１０の脂肪族基、炭素数が３〜１０の脂環式基、及び炭素数が６〜１０の芳香族基からなる群から選ばれる有機基、好ましくは、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基又はこれらの構造異性体、例えば、イソプロピレン基、イソブチレン基を表す。Ｒ6およびＲ7はそれぞれ独立して水素原子、メチル基、エチル基、又はイソプロピル基、好ましくは水素原子あるいはメチル基を表す。一般式（３）及び（４）の化合物としては、３，９−ビス（１，１−ジメチル−２−カルボキシエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ〔５．５〕ウンデカン、５−カルボキシ−５−エチル−２−（１，１−ジメチル−２−カルボキシエチル）−１，３−ジオキサン等が特に好ましい。
【００１１】
また、環状アセタール骨格を有するジオール単位以外のジオール構成単位としては、特に制限はされないが、エチレングリコール、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族ジオール類；１，２−シクロヘキサンジオール、１，３−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，２−シクロヘキサンジメタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，２−デカヒドロナフタレンジメタノール、１，３−デカヒドロナフタレンジメタノール、１，４−デカヒドロナフタレンジメタノール、１，５−デカヒドロナフタレンジメタノール、１，６−デカヒドロナフタレンジメタノール、２，７−デカヒドロナフタレンジメタノール、テトラリンジメタノール、ノルボルネンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、ペンタシクロドデカンジメタノール等の脂環族ジオール類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリエーテル化合物類；４，４’−（１−メチルエチリデン）ビスフェノール、メチレンビスフェノール（ビスフェノールＦ）、４，４’−シクロヘキシリデンビスフェノール（ビスフェノールＺ）、４，４’−スルホニルビスフェノール（ビスフェノールＳ）等のビスフェノール類；前記ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物；ヒドロキノン、レゾルシン、４，４’−ジヒドロキシビフェニル、４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４’−ジヒドロキシジフェニルベンゾフェノン等の芳香族ジヒドロキシ化合物；及び前記芳香族ジヒドロキシ化合物のアルキレンオキシド付加物等のジオールに由来する単位が例示できる。ポリエステル樹脂の機械強度、耐熱性、入手の容易さを考慮するとエチレングリコールに由来する単位が特に好ましい。
【００１２】
また、環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位以外のジカルボン酸構成単位としては、特に制限はされないが、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、ノルボルナンジカルボン酸、トリシクロデカンジカルボン酸、ペンタシクロドデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸単位；テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、２−メチルテレフタル酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，７−ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、テトラリンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸に由来する単位が例示できる。ポリエステル樹脂の機械強度、耐熱性、入手の容易さを考慮するとテレフタル酸、イソフタル酸、または２，６−ナフタレンジカルボン酸に由来する単位が特に好ましい。
【００１３】
特に、ジカルボン酸構成単位がテレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸に由来する単位から選ばれる一つ以上の単位であり、ジオール構成単位が３，９−ビス（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ〔５．５〕ウンデカン及びエチレングリコールに由来する単位からなるポリエステル樹脂である場合、本発明のポリエステル樹脂は耐熱性、透明性、機械物性等に優れるという特長を有する。
【００１４】
また、本発明のポリエステル樹脂には、本発明の目的を損なわない範囲でブチルアルコール、ヘキシルアルコール、オクチルアルコールなどのモノアルコール単位やトリメチロールプロパン、グリセリン、１，３，５−ペンタントリオール、ペンタエリスリトールなどの３価以上の多価アルコール単位、安息香酸、プロピオン酸、酪酸などのモノカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸など多価カルボン酸、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシ酪酸、２−ヒドロキシイソ酪酸、ヒドロキシ安息香酸などのオキシ酸に由来する単位を含んでもよい。
【００１５】
本発明のポリエステル樹脂は、上記の環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位及び／又はジオール単位を５〜６０モル％、好ましくは１０〜４０モル％の割合で有する。環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位及び／又はジオール単位の割合が上記範囲の場合には、ポリエステル樹脂は結晶性が低下し、ガラス転移温度が高くなるため、高い透明性と耐熱性を有する樹脂となる。
【００１６】
本発明のポリエステル樹脂は、ＪＩＳ Ｋ ７１０５で測定される厚さ３．２ｍｍの射出成形体のｂ*値は、−５〜＋５であり、好ましくは−５〜＋３、より好ましくは−４〜＋２、特に好ましくは−２〜＋１である。ｂ*値が上記範囲にある場合、本発明のポリエステル樹脂は色調に優れる。
【００１７】
本発明のポリエステル樹脂は、ＪＩＳ Ｋ ７１０５で測定される厚さ３．２ｍｍの射出成形体のａ*値は、−５〜＋５であり、好ましくは−５〜＋３、より好ましくは−４〜＋２、特に好ましくは−２〜＋１である。ａ*値が上記範囲にある場合、本発明のポリエステル樹脂は色調に優れる。
【００１８】
本発明のポリエステル樹脂は、ＪＩＳ Ｋ ７１０５で測定される厚さ３．２ｍｍの射出成形体のＬ*値は、８５以上であり、好ましくは８８以上、より好ましくは９０以上、特に好ましくは９２以上である。Ｌ*値が上記範囲にある場合、本発明のポリエステル樹脂は光透過性に優れる。
【００１９】
本発明のポリエステル樹脂は、ＪＩＳ Ｋ ７１０５で測定される厚さ３．２ｍｍの射出成形体のヘイズは、５％以下であり、好ましくは４％以下、より好ましくは３％以下、特に好ましくは２％以下である。ヘイズが上記範囲にある場合、本発明のポリエステル樹脂は透明性に優れる。
【００２０】
更に、本発明のポリエステル樹脂の示差走査型熱量計で測定されるガラス転移温度が８５℃以上であることが特に好ましい。ガラス転移温度が上記範囲にある場合、本発明は耐熱性に優れ、レトルト処理や車内や輸出時の船倉等、高温に曝される環境で使用できるようになる。
【００２１】
本発明のポリエステル樹脂の示差走査型熱量計で測定される降温時結晶化ピークの熱量は５Ｊ／ｇ以下であることが特に好ましい。降温時結晶化発熱ピークが上記範囲にある場合、本発明のポリエステル樹脂は結晶性が低くなり、透明性に特に優れる。
【００２２】
本発明のポリエステル樹脂の製造方法は、次の（ ２ ）の方法である。
（ １ ） 着色剤を一定割合配合する。
（ ２ ） 製造の際に反応系内の気相部の酸素濃度を一定濃度以下に維持する。
（ ３ ） 酸化防止剤を一定割合添加する。
【００２３】
本発明のポリエステル樹脂を得る方法（１）に記載の着色剤は特に限定されるものではないが、環状アセタール骨格を有するジカルボン酸構成単位及び／又は環状アセタール骨格を有するジオール構成単位を有するポリエステル樹脂は製造時に黄着色しやすいため、ポリエステル樹脂を無色に近づけるためには、黄色の補色に相当する青色染料、青色顔料、緑色染料、緑色顔料、紫色染料、紫色顔料から選ばれる一種以上の染料及び／又は顔料を含むことが好ましい。尚、調色のために赤色染料、赤色顔料、橙色染料、橙色顔料、黄色染料、黄色顔料、褐色染料、褐色顔料、黒色顔料、黒色染料等を併用しても良い。
【００２４】
青色染料、青色顔料は、特に限定されるものでは無いが、例えば、ダイレクトスカイブルー５Ｂ、シリアススープラブルーＢＲＰ、ダイレクトファーストターコイスブルー、ダイレクトコッパーブルー、アリザリンダイレクトブルーＡ２Ｇ、アシッドサイアニン６Ｂ、アシッドサイアニン５Ｒ、カチオンブルー５Ｇ、カチオンブルーＧＲＬ、カチオンブルーＧＬＨ、カチオンネイビーブルーＲＬＨ、クロムファーストブルーＭＢ、インジゴ、バットブルーＲＳＮ、バットブルーＢＣ、ディスパースブルーＦＦＲ、ディスパースブルーＦＢ、ディスパースターコイスブルーＧＬ、ディパースネイビーブルー２ＧＬ、ソルベントファーストブルーＨＦＬ、リアクティブブルー３Ｇ、リアクティブブルーＲ、リアクティブブルーＢＲ、リアクティブターコイスＧＦ、リアクティブブリリアントブルーＲ等の青色染料；群青、紺青、コバルトブルー、コバルト・アルミ・ブルー等の無機系青色顔料；無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルーＲ、フタロシアニンブルーＧ、フタロシアニンブルーＥ、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー、ビクトリアブルーレーキ、ビクトリアブルー６Ｇレーキ、アルカリブルーＧ、インダストロンブルー、インジゴカルミンレーキ等の有機系青色顔料；塩化コバルト、硝酸コバルト、炭酸コバルト、コバルトアセチルアセトネート、ナフテン酸コバルト、酢酸コバルト４水塩等のコバルト化合物が挙げられる。
【００２５】
緑色染料、緑色顔料は、特に限定されるものでは無いが、例えば、コプランチングリーンＧ、アシッドサイアニングリーンＧ、バットブリリアントグリーンＦＦＢ、バットオリーブグリーンＢ等の緑色染料；ブリリアントグリーンレーキ、マラカイトクリーンレーキ、フタロシアニングリーン、ピグメントグリーンＢ、ニッケルアゾイエロー、酸化クロム、ビリジアン、フタロシアニングリーン６Ｙ等の緑色顔料が挙げられる。
【００２６】
紫色染料、紫色顔料は、特に限定されるものでは無いが、例えば、アシッドバイオレット５Ｂ、ディスパースバイオレットＨＦＲＬ等の紫色染料；ローダミンＢレーキ、メチルバイオレットレーキ、アリザリンマルーンレーキ、マンガンバイオレット、キナクリドンレッド、ジオキサジンバイオレット、チオインジゴマゼンタ等の紫色顔料が挙げられる。
【００２７】
着色剤は、上記例示したものを１種以上使用すればよく、その添加量はポリエステル樹脂の色調により変えることができるが、無色透明に近い色調にするためには、ポリエステル樹脂に対して、０．０５〜１００００ｐｐｍの添加量であることが好ましく、より好ましくは０．１〜３０００ｐｐｍ、更に好ましくは、０．２〜１０００ｐｐｍである。添加量が上記範囲である場合、ポリエステル樹脂は色調、光透過性、透明性に優れる。
【００２８】
着色剤の添加方法は、特に限定されないが、重合前に原料と一緒に仕込む方法、重合中に添加する方法、重合終了後に添加する方法、ポリエステル樹脂と溶融混練する方法、ポリエステル樹脂と湿式混合する方法、ポリエステル樹脂を染色する方法等が挙げられる。特にコバルト化合物は、重合反応の触媒として作用するため、原料と一緒に仕込む方法、重合中に添加する方法を採用できる。
【００２９】
混合、混練には公知の装置を用いることができ、例えばタンブラー、高速ミキサー、ナウターミキサー、リボン型ブレンダー、ミキシングロール、ニーダー、インテンシブミキサー、単軸押出機、二軸押出機などの混合、混練装置を挙げることができる。また、ゲートミキサー、バタフライミキサー、万能ミキサー、ディゾルバー、スタティックミキサーなどの液体混合装置を用いることもできる。また、高濃度の着色剤を含む樹脂とポリエステル樹脂とを上記の方法、装置にて混合することもできる。
【００３０】
本発明のポリエステル樹脂を得る他の方法（２）では、製造の際に反応系内の気相部の酸素濃度を０．５容積％以下とする。本発明において製造時とは、ジカルボン酸とグリコールの直接エステル化ないしジカルボン酸エステルとグリコールのエステル交換によってジカルボン酸のジグリコールエステルとする第一段目の反応工程、いわゆる初期縮合工程と、そのジカルボン酸のジグリコールエステルを減圧下、脱グリコールして高分子量化する第二段目の反応工程、いわゆる重縮合工程のいずれをも指す。
【００３１】
本発明のポリエステル樹脂を得るには、反応系内の気相部の酸素濃度は０．５容積％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．３容積％以下、更に好ましくは０．１容積％以下である。反応系内の酸素濃度を上記範囲にした場合、本発明のポリエステル樹脂は色調、光透過性、透明性に優れる。
【００３２】
反応系内の気相部の酸素濃度を０．５容積％以下とする方法は特に限定されるものではないが、例えば、反応系内の圧力を低下させた後、窒素やヘリウム、アルゴン等の不活性ガスを充填する方法、反応系内を不活性ガスを加圧に充填する方法、反応系内に不活性ガスを流す方法、液体を還流させたの後冷却しながら不活性ガスを充填する方法等により、製造開始時点の酸素濃度を下げることができる。これらは組み合わせて行っても良いし、繰り返し行っても良い。また、製造時は、大気の混入を抑える、不活性ガス気流を導入する等の方法が挙げられる。
【００３３】
本発明のポリエステル樹脂を得る更に他の方法（３）では、製造時に酸化防止剤を添加する。ここでいう製造時とは上記と同じ意味である。酸化防止剤は特に限定されるものではないが、例えば、２，４−ビス−（ｎ−オクチルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ｔ−ブチルアニリノ）−１，３，５−トリアジン、ペンタエリスリチル−テトラキス〔３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕、２，２−チオ−ジエチレンビス〔３−(３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、３，９−ビス−〔２−（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−プロピオニルオキシ）−１，１−ジメチルエチル〕２，４，８，１０−テトラオキサスピロ〔５，５〕ウンデカン、トリエチレングリコール−ビス〔３−（３−ｔブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、１，６−ヘキサンジオール−ビス〔３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕、テトラキス〔メチレン（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシハイドロシンナメート）〕メタン、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ベンジルフォスフォネート−ジエチルエステル、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレン−ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ヒドロシンナムアミド）、３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ-ベンジルフォスフォネート−ジエチルエステル、１，３，５−トリメチル−２，４，６，−トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、ビス（３，５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジルホスホン酸エチル)カルシウム、トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−イソシアヌレート、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、２，２−ビス〔４−（２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシハイドロシンナモイルオキシ））エトキシフェニル〕プロパン、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール等のフェノール系酸化防止剤；ジドデシル−３，３’−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−３，３’−チオジプロピオネート、ジオクタデシル−３，３’−チオジプロピオネート、ジトリデシル−３，３’−チオジプロピオネート、ペンタエリスリチルテトラキス（３−ドデシルチオプロピオネート）、ペンタエリスリチルテトラキス（３−テトタデシルチオプロピオネート）、ペンタエリスリチルテトラキス（３−トリデシルチオプロピオネート）、ジラウリル−３，３−チオジプロピオネート、ジミリスチル−３，３−チオジプロピオネート、ジステアリル−３，３−チオジプロピオネート、ペンタエリスリチルテトラキス（３−ラウリルチオジプロピオネート、２−メルカプトベンゾイミダゾール、ラウリルステアリルチオジプロピオネート、２−メルカプトメチルベンツイミダゾールの亜鉛塩、２−メルカプトベンツイミダゾールの亜鉛塩、２−メルカプトメチルベンツイミダゾール、ジブチルチオカルバミン酸亜鉛等の硫黄系酸化防止剤；トリラウリルフォスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリイソオクチルホスファイト、トリイソデシルホスファイト、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、ジフェニルイソオクチルホスファイト、フェニルイソデシルホスファイト、ジイソオクチルフェニルホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトール-ジ-ホスファイト、ジオクチルペンタエリスリトール-ジ-ホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトール-ジ-ホスファイト、ビス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール-ジ-ホスファイト、ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、テトラキス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−４，４’−ビフェニレンフォスフォナイトなどの次亜リン酸、亜リン酸およびそのエステル類、リン酸ジフェニル、リン酸２−エチルヘキシルジフェニル、リン酸ジベンジル、リン酸トリエチル、リン酸トリメチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリクレジル、リン酸トリス（４−ｔｅｒ−ブチルフェニル）、リン酸トリス（ブトキシエチル）、リン酸トリ−ｎ−ブチルなどのリン酸およびそのエステル類、次亜リン酸、ポリリン酸等のリン系酸化防止剤；フェニルナフチルアミン、４，４’−ジメトキシジフェニルアミン、４，４’−ビス（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（オクチルフェニル）アミン、４−イソプロポキシジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（２−ナフチル）−ｐ−フェニレンジアミン等の芳香族アミン系酸化防止剤等が挙げられる。これらは単独用いても良いし、２種類以上を併用してもよい。
【００３４】
酸化防止剤の添加量は原料のジカルボン酸成分に対して０．０１〜５モル％であることが好ましく、より好ましくは、０．０２〜３モル％、特に好ましくは０．０２〜２モル％である。酸化防止剤の添加量が上記０．０１〜５モル％の範囲にある場合、ポリエステル樹脂は色調、光透過性、透明性に優れ、且つ経済的にも好ましい。
【００３５】
また、酸化防止剤を添加する場合、製造時の酸素濃度を５％容積以下とすることが好ましく、より好ましくは３容積％以下、特に好ましくは１容積％以下とする。製造時の酸素濃度が上記範囲にある場合、ポリエステル樹脂は色調、光透過性、透明性に優れ好ましい。
【００３６】
酸化防止剤の添加の方法は特に限定されるものではないが、重合前に原料と一緒に仕込む方法、重合中に添加する方法等が挙げられる。
【００３７】
上記の本発明のポリエステル樹脂を得る方法は単独で実施した場合にも十分な効果が得られるが、２種類の方法を組み合わせることでより高い効果が得られ、３種類の方法を組み合わせることで特に著しい効果が得られる。
【００３８】
本発明のポリエステル樹脂のより詳細な製造方法は以下の通りである。本発明のポリエステル樹脂の製造方法には、ジカルボン酸とグリコールの直接エステル化ないしジカルボン酸エステルとグリコールのエステル交換によってジカルボン酸のジグリコールエステルとする第一段目の反応工程、いわゆる初期縮合工程と、そのジカルボン酸のジグリコールエステルを減圧下、脱グリコールして高分子量化する第二段目の反応工程、いわゆる重縮合工程の２工程を含む。
【００３９】
原料は、ジカルボン酸やジカルボン酸エステルといったジカルボン酸成分に対して、モル比１〜１０倍のジオール成分を用いる。原料は、反応開始前に一括で仕込んでも良いし、反応途中に間欠的あるいは連続的に仕込んでもよい。本発明のポリエステル樹脂を得るためには、原料を仕込んだ後に、反応装置内の酸素濃度を０．５容積％以下とすることが好ましい。また、原料と共に、着色剤や酸化防止剤を添加しても良い。
【００４０】
初期縮合工程の温度は、好ましくは８０〜２５０℃で行う。圧力は大気圧以上でも大気圧未満であっても良いが、好ましくは０．５〜６×１０5Ｐａの範囲で行う。本発明のポリエステル樹脂を得るためには、初期縮合工程を通じて、反応装置内の気相の酸素濃度を０．５容積％以下とすることが好ましい。
【００４１】
初期縮合工程は無触媒で行っても良いし、ジカルボン酸成分に対して０．０００１〜５モル％のエステル化触媒及び／又はエステル交換触媒を用いても良い。エステル化触媒及び／又はエステル交換触媒は従来既知のものを用いることができ、特に限定されるものではないが、例えばナトリウム、マグネシウムのアルコキサイド、亜鉛、鉛、セリウム、カドミウム、マンガン、コバルト、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ニッケル、マグネシウム、バナジウム、アルミニウム、チタニウム、錫、ゲルマニウムなどの脂肪酸塩、炭酸塩、リン酸塩、水酸化物、塩化物、酸化物、金属マグネシウムなどが挙げられる。これらは単独で用いることもできるし、複数のものを併用することもできる。
【００４２】
重縮合工程では、初期縮合工程で得られたジカルボン酸のジグリコールエステルを減圧下、更にエステル化反応及び／又はエステル交換反応し、生成する水、アルコール、ジオール等を留出させて高分子量化する。重縮合工程における反応物の温度は好ましくは１９０〜３００℃で行われる。重縮合工程でいう減圧下とは一般には大気圧未満のことを指すが、初期縮合工程などを大気圧以下で行っている場合には、更にそれ以下の圧力であることを意味する。重縮合工程では反応の進行に伴い、圧力を徐々に下げ、最終的には０．１〜７０Ｐａ程度まで下げて行うことが好ましい。
【００４３】
本発明のポリエステル樹脂を得るためには、重縮合工程を通じて、反応系内の気相部の酸素濃度を０．５容積％以下とすることが好ましい。また、着色剤や酸化防止剤を添加しても良い。
【００４４】
重縮合工程では、反応は無触媒で行っても良いが、好ましくはジカルボン酸成分に対して０．０００１〜５モル％の重縮合触媒を用いる。重縮合触媒は従来既知のものを用いることができ特に限定されるものではなく、例えばゲルマニウム、アンチモン、スズ、チタン等の化合物が例示される。これらは単独で用いても良いし、複数のものを併用しても良い。また、触媒は重縮合工程で使用したものをそのまま用いても良いし、新たに添加しても良い。更に、前述のようにコバルト化合物を重縮合工程の触媒として用いても良い。
【００４５】
本発明に用いるポリエステル樹脂には、光安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、増量剤、艶消し剤、乾燥調節剤、帯電防止剤、沈降防止剤、界面活性剤、流れ改良剤、乾燥油、ワックス類、フィラー、着色剤、補強剤、表面平滑剤、レベリング剤、硬化反応促進剤などの各種添加剤、成形助剤を添加することができる。また、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリイミド樹脂、ＡＳ樹脂等の樹脂、オリゴマー、エラストマー等を添加することもできる。
【００４６】
本発明のポリエステル樹脂は射出成形体、押し出し成形体、シート、シート成形品、未延伸フィルム、延伸フィルム、インジェクションブローボトル、ダイレクトブローボトル、発泡体など種々の用途に用いることができる。本発明のポリエステル樹脂は色調、透明性に優れるため、特に射出成形体、シート、シート成形品、未延伸フィルム、延伸フィルム、インジェクションブローボトル、ダイレクトブローボトル、など色調、透明性への要求が高い用途に好適に用いることができる。
【００４７】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によりその範囲を限定されるものではない。
【００４８】
〔ポリエステル樹脂の評価方法〕
本実施例及び比較例中のポリエステル樹脂の評価方法は以下の通りである。
（１）酸素濃度
酸素濃度は、（株）セントラル化学社製、酸素濃度計ＵＣ−１２を用いて測定した。
（２）ポリエステル樹脂中の環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位、ジオール単位の割合
ポリエステル樹脂中の環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位、ジオール単位の割合は1Ｈ−ＮＭＲ測定にて算出した。測定装置は日本電子（株）製ＪＮＭ−ＡＬ４００を使用い、４００ＭＨｚで溶媒に重クロロホルムを用いて測定した。
【００４９】
（３）ガラス転移温度、降温時結晶化発熱ピーク
ポリエステル樹脂のガラス転移温度（Ｔｇｍ）は、（株）島津製作所製、ＤＳＣ／ＴＡ−５０ＷＳを使用し、試料約１０ｍｇをアルミニウム製非密封容器に入れ、窒素ガス（３０ｍｌ／ｍｉｎ）気流中昇温速度２０℃／ｍｉｎで測定し、ＤＳＣ曲線の転移前後における基線の差の１／２だけ変化した温度をガラス転移温度とした。また、降温時結晶化発熱ピークは、上記ガラス転移温度を測定後２８０℃で１分間保持した後、１０℃／分の降温速度で降温した際に現れる発熱ピーク面積から求めた値である。
【００５０】
（４）極限粘度
極限粘度測定の試料は、ポリエステル樹脂０．５ｇをフェノールと１，１，２，２−テトラクロロエタンの混合溶媒（質量比＝６：４）１２０ｇに加熱溶解し、濾過後、２５℃まで冷却して調製した。極限粘度の測定は（株）柴山科学機械製作所製、毛細管粘度計自動測定装置ＳＳ−３００−Ｌ１を用い、温度２５℃で測定を行った。
【００５１】
（５）Ｌ*、ａ*、ｂ*、ヘイズ
Ｌ*、ａ*、ｂ*、ヘイズは、ＪＩＳ Ｋ ７１０５に準じて測定した。ポリエステル樹脂の射出成形で得られた直径５０ｍｍ、厚さ３．２ｍｍの円盤を４８時間調湿後、２３℃、相対湿度５０％の雰囲気下で測定した。使用した測定装置は、日本電色工業社製の色差計（型式：Ｚ−ＩＩ）である。
【００５２】
〔酸化防止剤〕
実施例及び比較例において使用した酸化防止剤は以下の通りである。
(ａ) リン酸トリメチル（表中にＡＯ１と略記する）
(ｂ) トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト（商品名：アデカスタブ２１１２、表中にＡＯ２と略記する）
(ｃ) ３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジルホスフォネート−ジエチルエステル（商品名：ＩＲＧＡＮＯＸ１２２２、表中にＡＯ３と略記する）
【００５３】
〔着色剤〕
実施例及び比較例において使用した着色剤は以下の通りである。
(ａ)酢酸コバルト４水塩（表中に着色剤１と略記する）
(ｂ)フタロシアニンブルーＧ（商品名：Ｃｈｒｏｍｏｆｉｎｅ Ｂｌｕｅ ４９２０、表中に着色剤２と略記する）
(ｃ)フタロシアニングリーン（商品名：Ｃｙａｎｉｎｅ Ｇｒｅｅｎ ５３１０、表中着色剤３と略記する）
(ｄ)ジオキサジンバイオレット（商品名：Ｆａｓｔｏｇｅｎ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｏｌｅｔ ＲＮ、表中に着色剤４と略記する）
【００５４】
〔ポリエステル樹脂の合成〕
実施例１〜４、８〜１６
充填塔式精留塔、分縮器、全縮器、コールドトラップ、撹拌機、加熱装置、窒素導入管を備えた１５０リットル（Ｌ）ポリエステル製造装置に表１〜５に記載の原料及びジカルボン酸成分に対して０．０３モル％の酢酸マンガン四水和物を仕込んだ。装置全体を０．１ｋＰａ以下まで減圧にした後、乾燥窒素を充填するという操作（窒素置換）を２回行った。常圧、窒素気流下で２００℃迄昇温し、ジカルボン酸成分の反応転化率が９０％以上となるまで初期縮合工程を行った。その後、ジカルボン酸成分に対して、酸化アンチモン(III)０．０２モル％とポリエステル樹脂の理論収量に対して０．２重量％の酸化防止剤を加え、昇温と減圧を徐々に行い、最終的に２８０℃、０．１ｋＰａ以下で重縮合工程を行った。但し、実施例４、７、８、１６及び比較例３では酸化アンチモン（III）と０．０１モル％と酢酸コバルト４水塩（着色剤１）０．０１モル％を重縮合触媒とした。適度な溶融粘度になった時点で反応を終了し、ポリエステル樹脂を得た。
【００５５】
尚、表中の略記の意味は下記の通りである。
ＤＭＴ：ジメチルテレフタレート
ＳＰＤ：３，９−ビス（１，１−ジメチル−２−カルボキシエチル）２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５．５］ウンデカン
ＤＯＤ：５−カルボキシ−５−エチル−２−（１，１−ジメチル−２−カルボキシエチル）−１，３−ジオキサン
ＮＤＣＭ：２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル
ＤＭＩ：ジメチルイソフタレート
ＥＧ：エチレングリコール
ＳＰＧ：３，９−ビス（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ〔５．５〕ウンデカン
ＤＯＧ：５−メチロール−５−エチル−２−（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）−１，３−ジオキサン
ＣＨＤＭ：１，４−シクロヘキサンジメタノール
【００５６】
実施例５〜７
窒素置換の減圧を１５ｋＰａまでとした以外は実施例１、２、４と同様にポリエステル樹脂を製造した。
【００５７】
比較例１
窒素置換の減圧を２０ｋＰａまでとした以外は実施例１と同様にポリエステル樹脂を製造した。
【００５８】
比較例２、３
窒素置換の減圧を５３ｋＰａまでとした以外は実施例２、４と同様にポリエステル樹脂を製造した。
【００５９】
〔着色剤の溶融混練〕
参考例１ 〜 ４ 、比較例４ 〜 ６
表６ 、７ に示した割合でポリエステル樹脂と着色剤とをタンブラーを用いて乾式混合し、二軸押出機（ 東洋精機（ 株） 製ラボプラストミル； スクリュー径： ２ ０ ｍ ｍ φ 、Ｌ ／ Ｄ ：２ ５ ） により溶融混練を行い、ポリエステル樹脂のペレットを得た。溶融混練の条件は、シリンダー温度２ ４ ５ 〜 ２ ５ ５ ℃ 、ダイ温度２ ４ ５ ℃ 、スクリュー回転数５ ０ ｒ ｐ ｍ である。
【００６０】
〔射出成形による試験片の作製〕
実施例１〜２０、比較例１〜６で得たポリエステル樹脂を射出成形機（ＦＡＮＡＣ製ファナックＡＳ１００Ｂ）により射出成形を用い、直径５０ｍｍφ、厚さ３．２ｍｍの円盤状の試験片を作製した。射出成形の条件はシリンダー温度２５０〜２６０℃、金型温度３５℃である。評価結果を表１〜７に示す。
【００６１】
【００６２】
表２
実施例番号 実施例５ 実施例６ 実施例７ 実施例８
モノマー仕込量（モル）
ジカルボン酸成分（モル）
ＤＭＴ ２２４．５ ２２４．５ ２２４．５ ２２４．５
ジオール成分（モル）
ＥＧ ３７９．７ ３７８．８ ３７９．６ ３７９．６
ＳＰＧ ６９．８ ６９．８ ６９．８ ６９．８
酸素濃度 ０．５ ０．５ ０．５ ０．０
酸化防止剤 − ＡＯ１ − ＡＯ１
着色剤 − − 着色剤１ 着色剤１
ポリエステル樹脂の評価結果
環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位、ジオール単位の割合（モル％）
３１ ３０ ３０ ３１
ガラス転移温度（℃） １０４ １０３ １０３ １０３
降温時結晶化発熱ピーク（Ｊ／ｇ）
０．０ ０．０ ０．０ ０．０
極限粘度（ｄｌ／ｇ） ０．７２ ０．６８ ０．７２ ０．６９
Ｌ＊ ９０．６ ９３．４ ８９．７ ９２．５
ａ＊ −０．４ −０．２ ０．０ −０．１
ｂ＊ ４．８ ３．５ ２．１ −０．５
ヘイズ（％） ２．３ １．４ ２．０ １．６
【００６３】
表３
実施例番号 実施例９ 実施例１０ 実施例１１ 実施例１２
モノマー仕込量（モル）
ジカルボン酸成分（モル）
ＤＭＴ ３０４．５ １９３．７ １１２．２ ２１７．２
ＤＭＩ − − １１２．２ −
ジオール成分（モル）
ＥＧ ５４２．１ ３７９．６ ３７９．５ ３４４．４
ＳＰＧ ３０．２ １０４．６ ６９．８ ６７．２
ＣＨＤＭ − − − ２４．０
酸素濃度 ０．０ ０．０ ０．０ ０．０
酸化防止剤 ＡＯ１ ＡＯ１ ＡＯ３ ＡＯ１
着色剤 − − − −
ポリエステル樹脂の評価結果
環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位、ジオール単位の割合（モル％）
９ ５２ ３０ ３１
ガラス転移温度（℃） ８９ １１５ ８８ １０５
降温時結晶化発熱ピーク（Ｊ／ｇ）
４．０ ０．１ ０．０ ０．０
極限粘度（ｄｌ／ｇ） ０．７０ ０．７２ ０．７７ ０．７１
Ｌ＊ ９４．１ ９４．６ ９３．２ ９４．７
ａ＊ −０．２ −０．２ −０．３ −０．４
ｂ＊ １．８ １．９ ２．６ １．３
ヘイズ（％） ４．３ ２．１ １．９ １．８
【００６４】
【００６５】
【００６６】
表６
参考例番号 参考例１ 参考例２ 参考例３ 参考例４
ポリエステル樹脂 実施例１ 実施例２ 実施例１ 実施例５
着色剤種類 着色剤１ 着色剤２ 着色剤３ 着色剤４
着色剤添加量（ｐｐｍ） １００ ３０ ６０ １２０
ポリエステル樹脂の評価結果
Ｌ＊ ８９．１ ９０．２ ９３．７ ８７．７
ａ＊ −０．２ −０．３ −１．１ ０．８
ｂ＊ １．３ −１．１ −０．８ ２．２
ヘイズ（％） ２．６ ２．０ ２．２ ２．３
【００６７】
【００６８】
【発明の効果】
本発明の製造方法で得られるポリエステル樹脂は色調、光透過性、透明性に優れるため、射出成形体、シート、シート成形品、未延伸フィルム、延伸フィルム、インジェクションブローボトル、ダイレクトブローボトルなど色調、光透過性、透明性への要求が高い用途に好適に用いることができ、本発明の工業的意義は大きい。
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位を含むジカルボン酸構成単位及び／ 又は環状アセタール骨格を有するジオール単位を含むジオール構成単位を有するポリエステル樹脂であって、色調、透明性に優れたポリエステル樹脂の製造方法に関する。
【０００２】
ポリエチレンテレフタレート（以下「ＰＥＴ」ということがある）は透明性、機械的性能、溶融安定性、耐溶剤性、保香性、リサイクル性等に優れるという特長を有し、フィルム、シート、中空容器等に広く利用されている。しかしながらＰＥＴはガラス転移温度が８０℃前後と低いため、透明な材料として非晶状態で使用する場合には耐熱性に劣り、ガラス転移温度以上の環境に暴露されると、変形や結晶化による白化が生じるため、自動車内で使用する製品、輸出入用の包装材、レトルト処理や電子レンジ加熱を行う食品包装材等高い耐熱性、透明性が要求される用途には利用できなかった。
【０００３】
米国特許２，９４５，００８号公報では、３，９−ビス（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）２，４，８，１０−テトラオキサスピロ〔５．５〕ウンデカン（以下「ＳＰＧ」ということがある）を共重合した耐熱性に優れた難晶性のＰＥＴが開示されている。
【０００４】
しかしながら、このＳＰＧを共重合したＰＥＴは製造時に黄着色しやすく、透明性を要求される用途に用いるのには問題があった。該米国特許公報中では酸素を除いて製造することが必要との記載があるものの、色調との関連や詳細な製造方法については一切記載が無い。
【０００５】
また、環状アセタール骨格を有するジカルボン酸やジオールを用いたポリエステル樹脂について、透明性及び耐熱性に優れた共重合ポリエステル容器及びその製造方法（特許第２９７１９４２号公報）、耐熱性及び透明性に優れたポリエステル（特許第１９７９８３０号公報）、特許第１８４３８９２号公報、ポリエステル系の接着剤、接着性組成物やコーティング剤（特許第１８５５２２６号公報、特許第１９０２１２８号公報、特開平４−８８０７８号公報）、ポリエステル収縮差混織糸（特開平３−１３０４２５号公報）、改質ポリエステルフィルム（特開平８−１０４７４２号公報）、生分解性ポリエステル（特開平９−４０７６２号公報）、静電荷現像用トナー（特許第１６５２３８２号公報）、難燃性樹脂組成物（特開平２０００−３４４９３９号公報）等で開示がされているが、やはり製造条件と色調の関係に関して一切開示されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位を含むジカルボン酸構成単位及び／ 又は環状アセタール骨格を有するジオール単位を含むジオール構成単位を有するポリエステル樹脂であって、色調、透明性に優れたポリエステル樹脂の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位を含むジカルボン酸構成単位及び／又は環状アセタール骨格を有するジオール単位を含むジオール構成単位を有するポリエステル樹脂であって、ＪＩＳ Ｋ ７１０５で測定される厚さ３．２ｍｍの射出成形体が特定のｂ*値、ａ*値、Ｌ*値、ヘイズを有するポリエステル樹脂が上記課題を解決できる樹脂であること、また、当該ポリエステル樹脂は、（１）着色剤を一定割合配合すること、（２）当該樹脂製造の際反応系内の気相部の酸素濃度を一定濃度以下に維持すること、または（３）当該樹脂製造の際に酸化防止剤を原料のジカルボン酸成分に対して一定割合添加することにより容易にえられることを見出だし本発明に到達した。
【０００８】
すなわち本発明は、以下の（ Ｉ Ｉ ） からなる。
（ Ｉ ） 環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジカルボン酸構成単位及び／ 又は環状アセタール骨格を有するジオール単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジオール構成単位を有するポリエステル樹脂であって、以下の（ イ） ないし（ ニ） の物性を有するポリエステル樹脂。
（ イ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のｂ ＊ 値が− ５ 〜＋ ５ である。（ ロ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のａ＊ 値が− ５ 〜 ＋ ５ である。（ ハ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のＬ ＊ 値が８ ５ 以上である。（ ニ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ．２ ｍ ｍ の射出成形体のヘイズが５ ％ 以下である。
（ Ｉ Ｉ ）一般式（ ３ ） または（ ４ ） で表される環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジカルボン酸構成単位及び／ 又は一般式（ １ ） または（ ２ ）で表される環状アセタール骨格を有するジオール単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジオール構成単位を有し、該環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位以外のジカルボン酸単位が主としてテレフタル酸、イソフタル酸および２ ， ６ − ナフタレンジカルボン酸からなる群から選ばれたジカルボン酸に由来する単位であり、該環状アセタール骨格を有するジオール単位以外のジオール単位が主としてエチレングリコールに由来するジオール単位であり、且つ下記（ イ） ないし（ ニ） の物性を有するポリエステル樹脂の製造方法であって、製造時の反応系内の気相の酸素濃度を０ ． ５ 容積％ 以下とすることを特徴とするポリエステル樹脂の製造方法。
（ イ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のｂ ＊ 値が− ５ 〜＋ ５ である。（ ロ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のａ＊ 値が− ５ 〜 ＋ ５ である。（ ハ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のＬ ＊ 値が８ ５ 以上である。（ ニ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ．２ ｍ ｍ の射出成形体のヘイズが５ ％ 以下である。
（ Ｉ Ｉ Ｉ ） 環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジカルボン酸構成単位及び／ 又は環状アセタール骨格を有するジオール単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジオール構成単位を有し、且つ下記（ イ） ないし（ ニ） の物性を有するポリエステル樹脂の製造方法であって、製造時の反応系内の酸素濃度を５ ％ 以下として、酸化防止剤を原料のジカルボン酸成分に対して０ ． ０ １ 〜 ５ モル％ 添加することを特徴とするポリエステル樹脂の製造方法。
（ イ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のｂ ＊ 値が− ５ 〜＋ ５ である。（ ロ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のａ＊ 値が− ５ 〜 ＋ ５ である。（ ハ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のＬ ＊ 値が８ ５ 以上である。（ ニ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ．２ ｍ ｍ の射出成形体のヘイズが５ ％ 以下である。
【０００９】
以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明のポリエステル樹脂のジオール構成単位中の環状アセタール骨格を有するジオール単位は一般式（１）：
【化５】
【化６】
一般式（１）と（２）において、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ独立して、炭素数が１〜１０の脂肪族基、炭素数が３〜１０の脂環式基、及び炭素数が６〜１０の芳香族基からなる群から選ばれる有機基、好ましくは、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基又はこれらの構造異性体、例えば、イソプロピレン基、イソブチレン基を表す。Ｒ3は炭素数が１〜１０の脂肪族基、炭素数が３〜１０の脂環式基、及び炭素数が６〜１０の芳香族基からなる群から選ばれる有機基、好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又はこれらの構造異性体、例えば、イソプロピル基、イソブチル基を表す。一般式（１）及び（２）の化合物としては、３，９−ビス（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ〔５．５〕ウンデカン、５−メチロール−５−エチル−２−（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）−１，３−ジオキサン等が特に好ましい。
【００１０】
本発明のポリエステル樹脂のジカルボン構成単位中の環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位は一般式（３）：
【化７】
【化８】
一般式（３）及び（４）において、Ｒ3は前記と同様であり、Ｒ4及びＲ5はそれぞれ独立して炭素数が１〜１０の脂肪族基、炭素数が３〜１０の脂環式基、及び炭素数が６〜１０の芳香族基からなる群から選ばれる有機基、好ましくは、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基又はこれらの構造異性体、例えば、イソプロピレン基、イソブチレン基を表す。Ｒ6およびＲ7はそれぞれ独立して水素原子、メチル基、エチル基、又はイソプロピル基、好ましくは水素原子あるいはメチル基を表す。一般式（３）及び（４）の化合物としては、３，９−ビス（１，１−ジメチル−２−カルボキシエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ〔５．５〕ウンデカン、５−カルボキシ−５−エチル−２−（１，１−ジメチル−２−カルボキシエチル）−１，３−ジオキサン等が特に好ましい。
【００１１】
また、環状アセタール骨格を有するジオール単位以外のジオール構成単位としては、特に制限はされないが、エチレングリコール、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族ジオール類；１，２−シクロヘキサンジオール、１，３−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，２−シクロヘキサンジメタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，２−デカヒドロナフタレンジメタノール、１，３−デカヒドロナフタレンジメタノール、１，４−デカヒドロナフタレンジメタノール、１，５−デカヒドロナフタレンジメタノール、１，６−デカヒドロナフタレンジメタノール、２，７−デカヒドロナフタレンジメタノール、テトラリンジメタノール、ノルボルネンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、ペンタシクロドデカンジメタノール等の脂環族ジオール類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリエーテル化合物類；４，４’−（１−メチルエチリデン）ビスフェノール、メチレンビスフェノール（ビスフェノールＦ）、４，４’−シクロヘキシリデンビスフェノール（ビスフェノールＺ）、４，４’−スルホニルビスフェノール（ビスフェノールＳ）等のビスフェノール類；前記ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物；ヒドロキノン、レゾルシン、４，４’−ジヒドロキシビフェニル、４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４’−ジヒドロキシジフェニルベンゾフェノン等の芳香族ジヒドロキシ化合物；及び前記芳香族ジヒドロキシ化合物のアルキレンオキシド付加物等のジオールに由来する単位が例示できる。ポリエステル樹脂の機械強度、耐熱性、入手の容易さを考慮するとエチレングリコールに由来する単位が特に好ましい。
【００１２】
また、環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位以外のジカルボン酸構成単位としては、特に制限はされないが、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、ノルボルナンジカルボン酸、トリシクロデカンジカルボン酸、ペンタシクロドデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸単位；テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、２−メチルテレフタル酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，７−ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、テトラリンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸に由来する単位が例示できる。ポリエステル樹脂の機械強度、耐熱性、入手の容易さを考慮するとテレフタル酸、イソフタル酸、または２，６−ナフタレンジカルボン酸に由来する単位が特に好ましい。
【００１３】
特に、ジカルボン酸構成単位がテレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸に由来する単位から選ばれる一つ以上の単位であり、ジオール構成単位が３，９−ビス（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ〔５．５〕ウンデカン及びエチレングリコールに由来する単位からなるポリエステル樹脂である場合、本発明のポリエステル樹脂は耐熱性、透明性、機械物性等に優れるという特長を有する。
【００１４】
また、本発明のポリエステル樹脂には、本発明の目的を損なわない範囲でブチルアルコール、ヘキシルアルコール、オクチルアルコールなどのモノアルコール単位やトリメチロールプロパン、グリセリン、１，３，５−ペンタントリオール、ペンタエリスリトールなどの３価以上の多価アルコール単位、安息香酸、プロピオン酸、酪酸などのモノカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸など多価カルボン酸、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシ酪酸、２−ヒドロキシイソ酪酸、ヒドロキシ安息香酸などのオキシ酸に由来する単位を含んでもよい。
【００１５】
本発明のポリエステル樹脂は、上記の環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位及び／又はジオール単位を５〜６０モル％、好ましくは１０〜４０モル％の割合で有する。環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位及び／又はジオール単位の割合が上記範囲の場合には、ポリエステル樹脂は結晶性が低下し、ガラス転移温度が高くなるため、高い透明性と耐熱性を有する樹脂となる。
【００１６】
本発明のポリエステル樹脂は、ＪＩＳ Ｋ ７１０５で測定される厚さ３．２ｍｍの射出成形体のｂ*値は、−５〜＋５であり、好ましくは−５〜＋３、より好ましくは−４〜＋２、特に好ましくは−２〜＋１である。ｂ*値が上記範囲にある場合、本発明のポリエステル樹脂は色調に優れる。
【００１７】
本発明のポリエステル樹脂は、ＪＩＳ Ｋ ７１０５で測定される厚さ３．２ｍｍの射出成形体のａ*値は、−５〜＋５であり、好ましくは−５〜＋３、より好ましくは−４〜＋２、特に好ましくは−２〜＋１である。ａ*値が上記範囲にある場合、本発明のポリエステル樹脂は色調に優れる。
【００１８】
本発明のポリエステル樹脂は、ＪＩＳ Ｋ ７１０５で測定される厚さ３．２ｍｍの射出成形体のＬ*値は、８５以上であり、好ましくは８８以上、より好ましくは９０以上、特に好ましくは９２以上である。Ｌ*値が上記範囲にある場合、本発明のポリエステル樹脂は光透過性に優れる。
【００１９】
本発明のポリエステル樹脂は、ＪＩＳ Ｋ ７１０５で測定される厚さ３．２ｍｍの射出成形体のヘイズは、５％以下であり、好ましくは４％以下、より好ましくは３％以下、特に好ましくは２％以下である。ヘイズが上記範囲にある場合、本発明のポリエステル樹脂は透明性に優れる。
【００２０】
更に、本発明のポリエステル樹脂の示差走査型熱量計で測定されるガラス転移温度が８５℃以上であることが特に好ましい。ガラス転移温度が上記範囲にある場合、本発明は耐熱性に優れ、レトルト処理や車内や輸出時の船倉等、高温に曝される環境で使用できるようになる。
【００２１】
本発明のポリエステル樹脂の示差走査型熱量計で測定される降温時結晶化ピークの熱量は５Ｊ／ｇ以下であることが特に好ましい。降温時結晶化発熱ピークが上記範囲にある場合、本発明のポリエステル樹脂は結晶性が低くなり、透明性に特に優れる。
【００２２】
本発明のポリエステル樹脂の製造方法は、次の（ ２ ）の方法である。
（ １ ） 着色剤を一定割合配合する。
（ ２ ） 製造の際に反応系内の気相部の酸素濃度を一定濃度以下に維持する。
（ ３ ） 酸化防止剤を一定割合添加する。
【００２３】
本発明のポリエステル樹脂を得る方法（１）に記載の着色剤は特に限定されるものではないが、環状アセタール骨格を有するジカルボン酸構成単位及び／又は環状アセタール骨格を有するジオール構成単位を有するポリエステル樹脂は製造時に黄着色しやすいため、ポリエステル樹脂を無色に近づけるためには、黄色の補色に相当する青色染料、青色顔料、緑色染料、緑色顔料、紫色染料、紫色顔料から選ばれる一種以上の染料及び／又は顔料を含むことが好ましい。尚、調色のために赤色染料、赤色顔料、橙色染料、橙色顔料、黄色染料、黄色顔料、褐色染料、褐色顔料、黒色顔料、黒色染料等を併用しても良い。
【００２４】
青色染料、青色顔料は、特に限定されるものでは無いが、例えば、ダイレクトスカイブルー５Ｂ、シリアススープラブルーＢＲＰ、ダイレクトファーストターコイスブルー、ダイレクトコッパーブルー、アリザリンダイレクトブルーＡ２Ｇ、アシッドサイアニン６Ｂ、アシッドサイアニン５Ｒ、カチオンブルー５Ｇ、カチオンブルーＧＲＬ、カチオンブルーＧＬＨ、カチオンネイビーブルーＲＬＨ、クロムファーストブルーＭＢ、インジゴ、バットブルーＲＳＮ、バットブルーＢＣ、ディスパースブルーＦＦＲ、ディスパースブルーＦＢ、ディスパースターコイスブルーＧＬ、ディパースネイビーブルー２ＧＬ、ソルベントファーストブルーＨＦＬ、リアクティブブルー３Ｇ、リアクティブブルーＲ、リアクティブブルーＢＲ、リアクティブターコイスＧＦ、リアクティブブリリアントブルーＲ等の青色染料；群青、紺青、コバルトブルー、コバルト・アルミ・ブルー等の無機系青色顔料；無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルーＲ、フタロシアニンブルーＧ、フタロシアニンブルーＥ、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー、ビクトリアブルーレーキ、ビクトリアブルー６Ｇレーキ、アルカリブルーＧ、インダストロンブルー、インジゴカルミンレーキ等の有機系青色顔料；塩化コバルト、硝酸コバルト、炭酸コバルト、コバルトアセチルアセトネート、ナフテン酸コバルト、酢酸コバルト４水塩等のコバルト化合物が挙げられる。
【００２５】
緑色染料、緑色顔料は、特に限定されるものでは無いが、例えば、コプランチングリーンＧ、アシッドサイアニングリーンＧ、バットブリリアントグリーンＦＦＢ、バットオリーブグリーンＢ等の緑色染料；ブリリアントグリーンレーキ、マラカイトクリーンレーキ、フタロシアニングリーン、ピグメントグリーンＢ、ニッケルアゾイエロー、酸化クロム、ビリジアン、フタロシアニングリーン６Ｙ等の緑色顔料が挙げられる。
【００２６】
紫色染料、紫色顔料は、特に限定されるものでは無いが、例えば、アシッドバイオレット５Ｂ、ディスパースバイオレットＨＦＲＬ等の紫色染料；ローダミンＢレーキ、メチルバイオレットレーキ、アリザリンマルーンレーキ、マンガンバイオレット、キナクリドンレッド、ジオキサジンバイオレット、チオインジゴマゼンタ等の紫色顔料が挙げられる。
【００２７】
着色剤は、上記例示したものを１種以上使用すればよく、その添加量はポリエステル樹脂の色調により変えることができるが、無色透明に近い色調にするためには、ポリエステル樹脂に対して、０．０５〜１００００ｐｐｍの添加量であることが好ましく、より好ましくは０．１〜３０００ｐｐｍ、更に好ましくは、０．２〜１０００ｐｐｍである。添加量が上記範囲である場合、ポリエステル樹脂は色調、光透過性、透明性に優れる。
【００２８】
着色剤の添加方法は、特に限定されないが、重合前に原料と一緒に仕込む方法、重合中に添加する方法、重合終了後に添加する方法、ポリエステル樹脂と溶融混練する方法、ポリエステル樹脂と湿式混合する方法、ポリエステル樹脂を染色する方法等が挙げられる。特にコバルト化合物は、重合反応の触媒として作用するため、原料と一緒に仕込む方法、重合中に添加する方法を採用できる。
【００２９】
混合、混練には公知の装置を用いることができ、例えばタンブラー、高速ミキサー、ナウターミキサー、リボン型ブレンダー、ミキシングロール、ニーダー、インテンシブミキサー、単軸押出機、二軸押出機などの混合、混練装置を挙げることができる。また、ゲートミキサー、バタフライミキサー、万能ミキサー、ディゾルバー、スタティックミキサーなどの液体混合装置を用いることもできる。また、高濃度の着色剤を含む樹脂とポリエステル樹脂とを上記の方法、装置にて混合することもできる。
【００３０】
本発明のポリエステル樹脂を得る他の方法（２）では、製造の際に反応系内の気相部の酸素濃度を０．５容積％以下とする。本発明において製造時とは、ジカルボン酸とグリコールの直接エステル化ないしジカルボン酸エステルとグリコールのエステル交換によってジカルボン酸のジグリコールエステルとする第一段目の反応工程、いわゆる初期縮合工程と、そのジカルボン酸のジグリコールエステルを減圧下、脱グリコールして高分子量化する第二段目の反応工程、いわゆる重縮合工程のいずれをも指す。
【００３１】
本発明のポリエステル樹脂を得るには、反応系内の気相部の酸素濃度は０．５容積％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．３容積％以下、更に好ましくは０．１容積％以下である。反応系内の酸素濃度を上記範囲にした場合、本発明のポリエステル樹脂は色調、光透過性、透明性に優れる。
【００３２】
反応系内の気相部の酸素濃度を０．５容積％以下とする方法は特に限定されるものではないが、例えば、反応系内の圧力を低下させた後、窒素やヘリウム、アルゴン等の不活性ガスを充填する方法、反応系内を不活性ガスを加圧に充填する方法、反応系内に不活性ガスを流す方法、液体を還流させたの後冷却しながら不活性ガスを充填する方法等により、製造開始時点の酸素濃度を下げることができる。これらは組み合わせて行っても良いし、繰り返し行っても良い。また、製造時は、大気の混入を抑える、不活性ガス気流を導入する等の方法が挙げられる。
【００３３】
本発明のポリエステル樹脂を得る更に他の方法（３）では、製造時に酸化防止剤を添加する。ここでいう製造時とは上記と同じ意味である。酸化防止剤は特に限定されるものではないが、例えば、２，４−ビス−（ｎ−オクチルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ｔ−ブチルアニリノ）−１，３，５−トリアジン、ペンタエリスリチル−テトラキス〔３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕、２，２−チオ−ジエチレンビス〔３−(３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、３，９−ビス−〔２−（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−プロピオニルオキシ）−１，１−ジメチルエチル〕２，４，８，１０−テトラオキサスピロ〔５，５〕ウンデカン、トリエチレングリコール−ビス〔３−（３−ｔブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、１，６−ヘキサンジオール−ビス〔３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕、テトラキス〔メチレン（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシハイドロシンナメート）〕メタン、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ベンジルフォスフォネート−ジエチルエステル、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレン−ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ヒドロシンナムアミド）、３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ-ベンジルフォスフォネート−ジエチルエステル、１，３，５−トリメチル−２，４，６，−トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、ビス（３，５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジルホスホン酸エチル)カルシウム、トリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−イソシアヌレート、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、２，２−ビス〔４−（２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシハイドロシンナモイルオキシ））エトキシフェニル〕プロパン、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール等のフェノール系酸化防止剤；ジドデシル−３，３’−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−３，３’−チオジプロピオネート、ジオクタデシル−３，３’−チオジプロピオネート、ジトリデシル−３，３’−チオジプロピオネート、ペンタエリスリチルテトラキス（３−ドデシルチオプロピオネート）、ペンタエリスリチルテトラキス（３−テトタデシルチオプロピオネート）、ペンタエリスリチルテトラキス（３−トリデシルチオプロピオネート）、ジラウリル−３，３−チオジプロピオネート、ジミリスチル−３，３−チオジプロピオネート、ジステアリル−３，３−チオジプロピオネート、ペンタエリスリチルテトラキス（３−ラウリルチオジプロピオネート、２−メルカプトベンゾイミダゾール、ラウリルステアリルチオジプロピオネート、２−メルカプトメチルベンツイミダゾールの亜鉛塩、２−メルカプトベンツイミダゾールの亜鉛塩、２−メルカプトメチルベンツイミダゾール、ジブチルチオカルバミン酸亜鉛等の硫黄系酸化防止剤；トリラウリルフォスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリイソオクチルホスファイト、トリイソデシルホスファイト、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、ジフェニルイソオクチルホスファイト、フェニルイソデシルホスファイト、ジイソオクチルフェニルホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトール-ジ-ホスファイト、ジオクチルペンタエリスリトール-ジ-ホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトール-ジ-ホスファイト、ビス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール-ジ-ホスファイト、ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、テトラキス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−４，４’−ビフェニレンフォスフォナイトなどの次亜リン酸、亜リン酸およびそのエステル類、リン酸ジフェニル、リン酸２−エチルヘキシルジフェニル、リン酸ジベンジル、リン酸トリエチル、リン酸トリメチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリクレジル、リン酸トリス（４−ｔｅｒ−ブチルフェニル）、リン酸トリス（ブトキシエチル）、リン酸トリ−ｎ−ブチルなどのリン酸およびそのエステル類、次亜リン酸、ポリリン酸等のリン系酸化防止剤；フェニルナフチルアミン、４，４’−ジメトキシジフェニルアミン、４，４’−ビス（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（オクチルフェニル）アミン、４−イソプロポキシジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（２−ナフチル）−ｐ−フェニレンジアミン等の芳香族アミン系酸化防止剤等が挙げられる。これらは単独用いても良いし、２種類以上を併用してもよい。
【００３４】
酸化防止剤の添加量は原料のジカルボン酸成分に対して０．０１〜５モル％であることが好ましく、より好ましくは、０．０２〜３モル％、特に好ましくは０．０２〜２モル％である。酸化防止剤の添加量が上記０．０１〜５モル％の範囲にある場合、ポリエステル樹脂は色調、光透過性、透明性に優れ、且つ経済的にも好ましい。
【００３５】
また、酸化防止剤を添加する場合、製造時の酸素濃度を５％容積以下とすることが好ましく、より好ましくは３容積％以下、特に好ましくは１容積％以下とする。製造時の酸素濃度が上記範囲にある場合、ポリエステル樹脂は色調、光透過性、透明性に優れ好ましい。
【００３６】
酸化防止剤の添加の方法は特に限定されるものではないが、重合前に原料と一緒に仕込む方法、重合中に添加する方法等が挙げられる。
【００３７】
上記の本発明のポリエステル樹脂を得る方法は単独で実施した場合にも十分な効果が得られるが、２種類の方法を組み合わせることでより高い効果が得られ、３種類の方法を組み合わせることで特に著しい効果が得られる。
【００３８】
本発明のポリエステル樹脂のより詳細な製造方法は以下の通りである。本発明のポリエステル樹脂の製造方法には、ジカルボン酸とグリコールの直接エステル化ないしジカルボン酸エステルとグリコールのエステル交換によってジカルボン酸のジグリコールエステルとする第一段目の反応工程、いわゆる初期縮合工程と、そのジカルボン酸のジグリコールエステルを減圧下、脱グリコールして高分子量化する第二段目の反応工程、いわゆる重縮合工程の２工程を含む。
【００３９】
原料は、ジカルボン酸やジカルボン酸エステルといったジカルボン酸成分に対して、モル比１〜１０倍のジオール成分を用いる。原料は、反応開始前に一括で仕込んでも良いし、反応途中に間欠的あるいは連続的に仕込んでもよい。本発明のポリエステル樹脂を得るためには、原料を仕込んだ後に、反応装置内の酸素濃度を０．５容積％以下とすることが好ましい。また、原料と共に、着色剤や酸化防止剤を添加しても良い。
【００４０】
初期縮合工程の温度は、好ましくは８０〜２５０℃で行う。圧力は大気圧以上でも大気圧未満であっても良いが、好ましくは０．５〜６×１０5Ｐａの範囲で行う。本発明のポリエステル樹脂を得るためには、初期縮合工程を通じて、反応装置内の気相の酸素濃度を０．５容積％以下とすることが好ましい。
【００４１】
初期縮合工程は無触媒で行っても良いし、ジカルボン酸成分に対して０．０００１〜５モル％のエステル化触媒及び／又はエステル交換触媒を用いても良い。エステル化触媒及び／又はエステル交換触媒は従来既知のものを用いることができ、特に限定されるものではないが、例えばナトリウム、マグネシウムのアルコキサイド、亜鉛、鉛、セリウム、カドミウム、マンガン、コバルト、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ニッケル、マグネシウム、バナジウム、アルミニウム、チタニウム、錫、ゲルマニウムなどの脂肪酸塩、炭酸塩、リン酸塩、水酸化物、塩化物、酸化物、金属マグネシウムなどが挙げられる。これらは単独で用いることもできるし、複数のものを併用することもできる。
【００４２】
重縮合工程では、初期縮合工程で得られたジカルボン酸のジグリコールエステルを減圧下、更にエステル化反応及び／又はエステル交換反応し、生成する水、アルコール、ジオール等を留出させて高分子量化する。重縮合工程における反応物の温度は好ましくは１９０〜３００℃で行われる。重縮合工程でいう減圧下とは一般には大気圧未満のことを指すが、初期縮合工程などを大気圧以下で行っている場合には、更にそれ以下の圧力であることを意味する。重縮合工程では反応の進行に伴い、圧力を徐々に下げ、最終的には０．１〜７０Ｐａ程度まで下げて行うことが好ましい。
【００４３】
本発明のポリエステル樹脂を得るためには、重縮合工程を通じて、反応系内の気相部の酸素濃度を０．５容積％以下とすることが好ましい。また、着色剤や酸化防止剤を添加しても良い。
【００４４】
重縮合工程では、反応は無触媒で行っても良いが、好ましくはジカルボン酸成分に対して０．０００１〜５モル％の重縮合触媒を用いる。重縮合触媒は従来既知のものを用いることができ特に限定されるものではなく、例えばゲルマニウム、アンチモン、スズ、チタン等の化合物が例示される。これらは単独で用いても良いし、複数のものを併用しても良い。また、触媒は重縮合工程で使用したものをそのまま用いても良いし、新たに添加しても良い。更に、前述のようにコバルト化合物を重縮合工程の触媒として用いても良い。
【００４５】
本発明に用いるポリエステル樹脂には、光安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、増量剤、艶消し剤、乾燥調節剤、帯電防止剤、沈降防止剤、界面活性剤、流れ改良剤、乾燥油、ワックス類、フィラー、着色剤、補強剤、表面平滑剤、レベリング剤、硬化反応促進剤などの各種添加剤、成形助剤を添加することができる。また、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリイミド樹脂、ＡＳ樹脂等の樹脂、オリゴマー、エラストマー等を添加することもできる。
【００４６】
本発明のポリエステル樹脂は射出成形体、押し出し成形体、シート、シート成形品、未延伸フィルム、延伸フィルム、インジェクションブローボトル、ダイレクトブローボトル、発泡体など種々の用途に用いることができる。本発明のポリエステル樹脂は色調、透明性に優れるため、特に射出成形体、シート、シート成形品、未延伸フィルム、延伸フィルム、インジェクションブローボトル、ダイレクトブローボトル、など色調、透明性への要求が高い用途に好適に用いることができる。
【００４７】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によりその範囲を限定されるものではない。
【００４８】
〔ポリエステル樹脂の評価方法〕
本実施例及び比較例中のポリエステル樹脂の評価方法は以下の通りである。
（１）酸素濃度
酸素濃度は、（株）セントラル化学社製、酸素濃度計ＵＣ−１２を用いて測定した。
（２）ポリエステル樹脂中の環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位、ジオール単位の割合
ポリエステル樹脂中の環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位、ジオール単位の割合は1Ｈ−ＮＭＲ測定にて算出した。測定装置は日本電子（株）製ＪＮＭ−ＡＬ４００を使用い、４００ＭＨｚで溶媒に重クロロホルムを用いて測定した。
【００４９】
（３）ガラス転移温度、降温時結晶化発熱ピーク
ポリエステル樹脂のガラス転移温度（Ｔｇｍ）は、（株）島津製作所製、ＤＳＣ／ＴＡ−５０ＷＳを使用し、試料約１０ｍｇをアルミニウム製非密封容器に入れ、窒素ガス（３０ｍｌ／ｍｉｎ）気流中昇温速度２０℃／ｍｉｎで測定し、ＤＳＣ曲線の転移前後における基線の差の１／２だけ変化した温度をガラス転移温度とした。また、降温時結晶化発熱ピークは、上記ガラス転移温度を測定後２８０℃で１分間保持した後、１０℃／分の降温速度で降温した際に現れる発熱ピーク面積から求めた値である。
【００５０】
（４）極限粘度
極限粘度測定の試料は、ポリエステル樹脂０．５ｇをフェノールと１，１，２，２−テトラクロロエタンの混合溶媒（質量比＝６：４）１２０ｇに加熱溶解し、濾過後、２５℃まで冷却して調製した。極限粘度の測定は（株）柴山科学機械製作所製、毛細管粘度計自動測定装置ＳＳ−３００−Ｌ１を用い、温度２５℃で測定を行った。
【００５１】
（５）Ｌ*、ａ*、ｂ*、ヘイズ
Ｌ*、ａ*、ｂ*、ヘイズは、ＪＩＳ Ｋ ７１０５に準じて測定した。ポリエステル樹脂の射出成形で得られた直径５０ｍｍ、厚さ３．２ｍｍの円盤を４８時間調湿後、２３℃、相対湿度５０％の雰囲気下で測定した。使用した測定装置は、日本電色工業社製の色差計（型式：Ｚ−ＩＩ）である。
【００５２】
〔酸化防止剤〕
実施例及び比較例において使用した酸化防止剤は以下の通りである。
(ａ) リン酸トリメチル（表中にＡＯ１と略記する）
(ｂ) トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト（商品名：アデカスタブ２１１２、表中にＡＯ２と略記する）
(ｃ) ３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジルホスフォネート−ジエチルエステル（商品名：ＩＲＧＡＮＯＸ１２２２、表中にＡＯ３と略記する）
【００５３】
〔着色剤〕
実施例及び比較例において使用した着色剤は以下の通りである。
(ａ)酢酸コバルト４水塩（表中に着色剤１と略記する）
(ｂ)フタロシアニンブルーＧ（商品名：Ｃｈｒｏｍｏｆｉｎｅ Ｂｌｕｅ ４９２０、表中に着色剤２と略記する）
(ｃ)フタロシアニングリーン（商品名：Ｃｙａｎｉｎｅ Ｇｒｅｅｎ ５３１０、表中着色剤３と略記する）
(ｄ)ジオキサジンバイオレット（商品名：Ｆａｓｔｏｇｅｎ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｏｌｅｔ ＲＮ、表中に着色剤４と略記する）
【００５４】
〔ポリエステル樹脂の合成〕
実施例１〜４、８〜１６
充填塔式精留塔、分縮器、全縮器、コールドトラップ、撹拌機、加熱装置、窒素導入管を備えた１５０リットル（Ｌ）ポリエステル製造装置に表１〜５に記載の原料及びジカルボン酸成分に対して０．０３モル％の酢酸マンガン四水和物を仕込んだ。装置全体を０．１ｋＰａ以下まで減圧にした後、乾燥窒素を充填するという操作（窒素置換）を２回行った。常圧、窒素気流下で２００℃迄昇温し、ジカルボン酸成分の反応転化率が９０％以上となるまで初期縮合工程を行った。その後、ジカルボン酸成分に対して、酸化アンチモン(III)０．０２モル％とポリエステル樹脂の理論収量に対して０．２重量％の酸化防止剤を加え、昇温と減圧を徐々に行い、最終的に２８０℃、０．１ｋＰａ以下で重縮合工程を行った。但し、実施例４、７、８、１６及び比較例３では酸化アンチモン（III）と０．０１モル％と酢酸コバルト４水塩（着色剤１）０．０１モル％を重縮合触媒とした。適度な溶融粘度になった時点で反応を終了し、ポリエステル樹脂を得た。
【００５５】
尚、表中の略記の意味は下記の通りである。
ＤＭＴ：ジメチルテレフタレート
ＳＰＤ：３，９−ビス（１，１−ジメチル−２−カルボキシエチル）２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５．５］ウンデカン
ＤＯＤ：５−カルボキシ−５−エチル−２−（１，１−ジメチル−２−カルボキシエチル）−１，３−ジオキサン
ＮＤＣＭ：２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル
ＤＭＩ：ジメチルイソフタレート
ＥＧ：エチレングリコール
ＳＰＧ：３，９−ビス（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ〔５．５〕ウンデカン
ＤＯＧ：５−メチロール−５−エチル−２−（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）−１，３−ジオキサン
ＣＨＤＭ：１，４−シクロヘキサンジメタノール
【００５６】
実施例５〜７
窒素置換の減圧を１５ｋＰａまでとした以外は実施例１、２、４と同様にポリエステル樹脂を製造した。
【００５７】
比較例１
窒素置換の減圧を２０ｋＰａまでとした以外は実施例１と同様にポリエステル樹脂を製造した。
【００５８】
比較例２、３
窒素置換の減圧を５３ｋＰａまでとした以外は実施例２、４と同様にポリエステル樹脂を製造した。
【００５９】
〔着色剤の溶融混練〕
参考例１ 〜 ４ 、比較例４ 〜 ６
表６ 、７ に示した割合でポリエステル樹脂と着色剤とをタンブラーを用いて乾式混合し、二軸押出機（ 東洋精機（ 株） 製ラボプラストミル； スクリュー径： ２ ０ ｍ ｍ φ 、Ｌ ／ Ｄ ：２ ５ ） により溶融混練を行い、ポリエステル樹脂のペレットを得た。溶融混練の条件は、シリンダー温度２ ４ ５ 〜 ２ ５ ５ ℃ 、ダイ温度２ ４ ５ ℃ 、スクリュー回転数５ ０ ｒ ｐ ｍ である。
【００６０】
〔射出成形による試験片の作製〕
実施例１〜２０、比較例１〜６で得たポリエステル樹脂を射出成形機（ＦＡＮＡＣ製ファナックＡＳ１００Ｂ）により射出成形を用い、直径５０ｍｍφ、厚さ３．２ｍｍの円盤状の試験片を作製した。射出成形の条件はシリンダー温度２５０〜２６０℃、金型温度３５℃である。評価結果を表１〜７に示す。
【００６１】
表２
実施例番号 実施例５ 実施例６ 実施例７ 実施例８
モノマー仕込量（モル）
ジカルボン酸成分（モル）
ＤＭＴ ２２４．５ ２２４．５ ２２４．５ ２２４．５
ジオール成分（モル）
ＥＧ ３７９．７ ３７８．８ ３７９．６ ３７９．６
ＳＰＧ ６９．８ ６９．８ ６９．８ ６９．８
酸素濃度 ０．５ ０．５ ０．５ ０．０
酸化防止剤 − ＡＯ１ − ＡＯ１
着色剤 − − 着色剤１ 着色剤１
ポリエステル樹脂の評価結果
環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位、ジオール単位の割合（モル％）
３１ ３０ ３０ ３１
ガラス転移温度（℃） １０４ １０３ １０３ １０３
降温時結晶化発熱ピーク（Ｊ／ｇ）
０．０ ０．０ ０．０ ０．０
極限粘度（ｄｌ／ｇ） ０．７２ ０．６８ ０．７２ ０．６９
Ｌ＊ ９０．６ ９３．４ ８９．７ ９２．５
ａ＊ −０．４ −０．２ ０．０ −０．１
ｂ＊ ４．８ ３．５ ２．１ −０．５
ヘイズ（％） ２．３ １．４ ２．０ １．６
【００６３】
表３
実施例番号 実施例９ 実施例１０ 実施例１１ 実施例１２
モノマー仕込量（モル）
ジカルボン酸成分（モル）
ＤＭＴ ３０４．５ １９３．７ １１２．２ ２１７．２
ＤＭＩ − − １１２．２ −
ジオール成分（モル）
ＥＧ ５４２．１ ３７９．６ ３７９．５ ３４４．４
ＳＰＧ ３０．２ １０４．６ ６９．８ ６７．２
ＣＨＤＭ − − − ２４．０
酸素濃度 ０．０ ０．０ ０．０ ０．０
酸化防止剤 ＡＯ１ ＡＯ１ ＡＯ３ ＡＯ１
着色剤 − − − −
ポリエステル樹脂の評価結果
環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位、ジオール単位の割合（モル％）
９ ５２ ３０ ３１
ガラス転移温度（℃） ８９ １１５ ８８ １０５
降温時結晶化発熱ピーク（Ｊ／ｇ）
４．０ ０．１ ０．０ ０．０
極限粘度（ｄｌ／ｇ） ０．７０ ０．７２ ０．７７ ０．７１
Ｌ＊ ９４．１ ９４．６ ９３．２ ９４．７
ａ＊ −０．２ −０．２ −０．３ −０．４
ｂ＊ １．８ １．９ ２．６ １．３
ヘイズ（％） ４．３ ２．１ １．９ １．８
【００６４】
表６
参考例番号 参考例１ 参考例２ 参考例３ 参考例４
ポリエステル樹脂 実施例１ 実施例２ 実施例１ 実施例５
着色剤種類 着色剤１ 着色剤２ 着色剤３ 着色剤４
着色剤添加量（ｐｐｍ） １００ ３０ ６０ １２０
ポリエステル樹脂の評価結果
Ｌ＊ ８９．１ ９０．２ ９３．７ ８７．７
ａ＊ −０．２ −０．３ −１．１ ０．８
ｂ＊ １．３ −１．１ −０．８ ２．２
ヘイズ（％） ２．６ ２．０ ２．２ ２．３
【００６７】
【発明の効果】
本発明の製造方法で得られるポリエステル樹脂は色調、光透過性、透明性に優れるため、射出成形体、シート、シート成形品、未延伸フィルム、延伸フィルム、インジェクションブローボトル、ダイレクトブローボトルなど色調、光透過性、透明性への要求が高い用途に好適に用いることができ、本発明の工業的意義は大きい。
Claims (1)
- 一般式（ ３ ） または（ ４ ） で表される環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジカルボン酸構成単位及び／ 又は一般式（ １ ） または（ ２ ） で表される環状アセタール骨格を有するジオール単位を５ 〜 ６ ０ モル％ 含むジオール構成単位を有し、該環状アセタール骨格を有するジカルボン酸単位以外のジカルボン酸単位が主としてテレフタル酸、イソフタル酸および２ ， ６ − ナフタレンジカルボン酸からなる群から選ばれたジカルボン酸に由来する単位であり、該環状アセタール骨格を有するジオール単位以外のジオール単位が主としてエチレングリコールに由来するジオール単位であり、且つ下記（ イ） ないし（ ニ） の物性を有するポリエステル樹脂の製造方法であって、当該樹脂製造の際に反応系内の気相部の酸素濃度を０ ． ５ 容積％ 以下に維持することを特徴とするポリエステル樹脂の製造方法。
（ イ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のｂ ＊ 値が− ５ 〜＋ ５ である。
（ ロ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のａ ＊ 値が− ５ 〜＋ ５ である。
（ ハ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のＬ ＊ 値が８ ５ 以上である。
（ ニ） Ｊ Ｉ Ｓ Ｋ ７ １ ０ ５ で測定される厚さ３ ． ２ ｍ ｍ の射出成形体のヘイズが５ ％ 以下である。
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