JP4376639B2 - ポリエステル樹脂組成物構造体 - Google Patents
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Description
また、ポリグリコール酸をポリエチレンテレフタレートにブレンドしてガスバリア性を改良する方法が提案されているが(特許文献2)、この方法では、ガスバリア性は改良されるものの、透明性が良好な構造体は得られないという問題点があり改良が望まれていた。
(A-1) 炭素数5以下のオキシカルボン酸: 45-100mol%
(A-2) 炭素数4以下の脂肪族ジオール: 0-27.5mol%
(A-3) 芳香族ジカルボン酸: 0-27.5mol%
(A-4) 炭素数6以上18以下のオキシカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカルボ ン酸、炭素数5以上18以下の脂肪族ジオール、脂環族ジオール、芳香族ジオールよ りなる群から選択される少なくとも1つのモノマー単位: 0-5mol%
(B)熱可塑性樹脂 99〜70重量部;
とから構成される構造体であって、(B)マトリクス中に(A)相が存在し、電子顕微鏡で観察される(A)相の平均アスペクト比(長径/短径)が5以上であり、該構造体のヘイズH(%)と厚みd(μm)およびオキシカルボン酸量g(wt%)の関係が、下記数式(式1)で表されることを特徴とするポリエステル樹脂組成物構造体である。
H<6×g×log(0.05×d+1) (式1)
さらに、(A)オキシカルボン酸共重合ポリエステルまたはポリオキシカルボン酸を構成する各単位が、オキシカルボン酸単位はグリコール酸であり、ジオール単位はエチレングリコールであり、芳香族ジカルボン酸単位はイソフタル酸、テレフタル酸、およびナフタレンジカルボン酸よりなる群から選ばれた少なくとも1種のジカルボン酸であることが好ましい。
その際、(A)オキシカルボン酸共重合ポリエステルまたはポリオキシカルボン酸の屈折率が1.49以上であることが好ましい。
本発明のポリオキシカルボン酸またはオキシカルボン酸共重合ポリエステル(以下あわせてオキシカルボン酸共重合ポリエステル類と称する)は、次の単位から構成される。
(A-1) 炭素数5以下のオキシカルボン酸: 45-100mol%
(A-2) 炭素数4以下の脂肪族ジオール: 0-27.5mol%
(A-3) 芳香族ジカルボン酸: 0-27.5mol%
(A-4) 炭素数6以上18以下のオキシカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカルボ ン酸、炭素数5以上18以下の脂肪族ジオール、芳香族ジオールよりなる群から選択 される少なくとも1つのモノマー単位: 0-5mol%
(ただし、(A-1)+(A-2)+(A-3)+(A-4)= 100mol%であり、かつ (A-1)と(A-2)と(A-3)の合計が95mol%以上である);
これらのオキシカルボン酸の中でも、ガスバリア性が高いポリエステル樹脂が得られることから、グリコール酸、3−ヒドロキシプロピオン酸などが好ましく、グリコール酸がより好ましい。
本発明の芳香族ジカルボン酸(A-3)としては、炭素数8〜14の芳香族ジカルボンが挙げられる。具体的にはイソフタル酸、テレフタル酸、フタル酸、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、1,4-ナフタレンジカルボン酸、4,4’-スルホンビス安息香酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸、4,4’-スルフィドビス安息香酸、4,4’-オキシビス安息香酸などが例示される。これらの芳香族ジカルボン酸は単独で使用しても、2種以上を混合して使用しても良い。
上記のような範囲でオキシカルボン酸単位、芳香族ジカルボン酸単位、炭素数4以下のジオール単位を共重合すると、(B)熱可塑性樹脂との樹脂組成物構造体が高度なガスバリア性を有するため好ましい。
官能数3以上のモノマー単位としては、3以上のカルボキシル基を有する多官能カルボン酸類、または3以上のヒドロキシル基を有する多官能アルコール類から導かれる単位、3以上のカルボキシル基およびヒドロキシル基を有する多官能ヒドロキシ酸類から導かれる単位が挙げられる。
これらの中でも、グリセリン、1,1,1(トリスヒドロキシメチル)エタン、1,1,1(トリスヒドロキシメチル)プロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールから導かれる単位から選ばれるのがより好ましい。
尚、ここで用いるオキシカルボン酸としては、オキシカルボン酸でも、オキシカルボン酸の環状単量体でも環状多量体、または鎖状多量体でもかまわない。多量体の具体例としては、グリコライド、ラクタイドや各種ラクトン類が挙げられる。
また、オキシカルボン酸エステル、芳香族ジカルボン酸エステル、及び炭素数4以下のジオールをエステル交換させる方法としては、所定量のオキシカルボン酸エステル、芳香族ジカルボン酸エステル、炭素数4以下のジオールとを、130〜220℃の温度で常圧下に、低級モノアルコールを留出しながらエステル交換を行う方法が挙げられる。
上記のエステル交換反応は、通常、各種の酢酸マンガン、酢酸亜鉛などの金属錯体の存在下に行われる。
これらの中では、特にリン化合物を含有するのが好ましい。リン化合物としては、リン酸、亜リン酸、ポリリン酸などの無機リン化合物、トリメチルリン酸やジフェニルリン酸などのリン酸エステル化合物、トリフェニルホスファイト、トリス(2,4ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイトなどの亜リン酸エステル化合物などがあげられる。
(B)熱可塑性樹脂
本発明で用いられるポリエチレンテレフタレートは、テレフタル酸またはそのエステル誘導体から導かれるジカルボン酸単位と、エチレングリコールまたはそのエステル誘導体から導かれるジオール(ジヒドロキシ)単位およびその他ヒドロキシカルボン酸単位などとからなる。
さらに、上記のようなポリエステルとしては、一度使用された後、分別回収されたポリエステル、特に回収されたポリエチレンテレフタレート樹脂も好適に用いることができる。
樹脂組成物構造体
この中でも、フィード量を自在に変化させることができる装置を有する二軸押出機で行うのが好ましい。このような装置を用いるとフィード量を加減することにより、樹脂組成物の溶融混合の時間をコントロールすることが出来るため、容易に最適な混合状態の樹脂組成物を連続的に得ることが出来好ましい。
H<6×g×log(0.05×d+1) (式1)
上記式中、ヘイズHは、JIS K7105で定められた方法で、23℃にて測定されたヘイズ値である。また、オキシカルボン酸残基量gはNMRなどの方法で求めることができる。
すなわち、gに比例する右辺の積よりもヘイズが小さい樹脂組成物構造体は、オキシカルボン酸残基量を充分に含みながらかつ透明性も良好であるということを示す。言い換えると上記数式(式1)を満たす樹脂組成物構造体は、透明性とガスバリア性とのバランスが優れていることを意味している。
(実施例)
(1)屈折率
オキシカルボン酸共重合ポリエステルの屈折率はJIS K7142 A法に準拠した測定で求めた。アッベ屈折計 1T(アタゴ社製)にて、ナトリウムスペクトルD線を用いて、23℃、50%RHの雰囲気下で測定を行った。
各樹脂組成物構造体を切り出し、エポキシ樹脂で固定後、ウルトラミクロトームで超薄切片を作成した。その試験片について、透過型電子顕微鏡 H−7000(日立製作所社製)を用いて倍率4000倍で写真撮影を行った。この方法で得られた顕微鏡写真について画像ソフトを用いて二色化処理し、画像解析処理ソフトOPTIMAS6(Optimas corporation製)を用いて、すべての分散相の長径と短径を求め、この結果から粗大粒子の数を求めた。粗大粒子数が写真に認められない場合、または面積400μm2に0.5個未満の場合は<1と評価した。
さらに、各分散相について得られるアスペクト比(長径と短径の比)に、分散相の総面積に対する各分散相の面積比を乗じた積を、すべての分散相について加算した総和から面積平均のアスペクト比を求めた。尚、分散相のアスペクト比が明らかに8を超える場合は画像処理を行わずに、>8として評価を行った。
樹脂組成物構造体の透明性は、ヘイズメーター(日本電色社製)を用いて求めた。
(4) ガスバリア性
樹脂組成物構造体のガスバリア性については、炭酸ガス透過係数で評価した。炭酸ガス透過係数はジーエルサイエンス社製GPM−250装置を用いて、25℃で測定した。
(製造例1)
上記で得られたオリゴマー 185.6g(グリコール酸の仕込み比 98モル%)を攪拌装置、留出管を装備したガラス製反応器に仕込み、十分に窒素ガス置換を行った。反応器は留出管は真空ポンプと減圧調整器からなる真空装置に接続されており、蒸発物を留去可能な構造となっている。ここにゲルマニウム系触媒(二酸化ゲルマニウム 5.6wt%含有)1.1gと5%リン酸エチレングリコール溶液を0.4g添加し、窒素気流下225℃で30分かけ加熱溶解し、次いで30分間攪拌の後、約1時間かけて約0.8torrまで減圧にし、その後約0.8〜0.5torrの条件を保った。減圧開始から約5時間反応を行い、生成するエチレングリコールやオリゴマーを系外に留去した。この重縮合反応の間、反応物の粘度は時間の経過とともに増大し、ポリエステル樹脂(A1)を得た。
(製造例2)
(製造例3)
また、別のセパラブルフラスコで、2,6ナフタレンジカルボン酸ジメチルエステル 244g(1モル)とエチレングリコール 124g(2モル)を酢酸マンガン 0.12gとともに160℃〜200℃の温度範囲でエステル交換反応を行い、ビスヒドロキロキシエチル2,6ナフタレンジカルボキシレートを得た。 上記で得られたグリコール酸オリゴマー 290.6gとビスヒドロキロキシエチル2,6ナフタレンジカルボキシレート 27.9gとを攪拌装置、留出管を装備したガラス製反応器に仕込み(グリコール酸の仕込み比 96モル%)、ゲルマニウム系触媒(二酸化ゲルマニウム 5.6wt%含有)1.8gと5%リン酸エチレングリコール溶液を0.7g添加し、実施例1と同様の方法で溶融重縮合を行い、ポリエステル樹脂(A3)を得た。
(製造例4)
さらに、このプレスシートを9cm×9cmの正方形に切り取り、チャック間7cmとした2軸延伸装置(岩本製作所製)にて、90℃、3分間の予熱の後、25mm/秒の延伸速度で、延伸倍率3×3となるようにして同時延伸を行い、厚さ33μmの二軸延伸フィルム(樹脂組成物構造体)を得た。
(比較例1)
(比較例2)
[参考例1]
[参考例2]
[参考例3]
(比較例3)
(比較例4)
.6と透明性は良好でなく、本発明の数式1を満たすものではなかった。また、炭酸ガス透過係数は18.9であり、ガスバリア性は参考例1に比較し大きく劣るものであった。(比較例5)
このフィルムの電子顕微鏡観察写真から、ポリエステル(A1)はアスペクト比2.9で分散し、粗大粒子は10個以上存在していた。フィルムのヘイズは53.5と透明性は良好でなく、本発明の数式1を満たすものではなかった。また、炭酸ガス透過係数は12.5であり、ガスバリア性は参考例1に比較し大きく劣るものであった。
(比較例6)
Claims (3)
- 下記(A)、(B)および(C)を含む樹脂組成物を延伸して得られる構造体であって、(B)マトリクス中に(A)相が存在し、電子顕微鏡で観察される(A)相の平均アスペクト比(長径/短径)が5以上であり、該構造体のヘイズH(%)と厚みd(μm)およ
び、樹脂組成物(A)+(B)中に占めるオキシカルボン酸残基量g(wt%)が、下記(式1)を満たすことを特徴とするポリエステル樹脂組成物構造体。
H<6×g×log(0.05×d+1) (式1)
(A)次の単位から構成されるポリオキシカルボン酸またはオキシカルボン酸を含む共重合ポリエステル1〜30重量部(ただし、(A-1)+(A-2)+(A-3)+(A-4)= 100mol%であり、かつ (A-1)と(A-2)と(A-3)の合計が95mol%以上である);
(A-1) グリコール酸および3-ヒドロキシプロピオン酸よりなる群から選択される少なくとも1つのモノマー単位: 45-100mol%
(A-2) エチレングリコール: 0-27.5mol%
(A-3) イソフタル酸、テレフタル酸、およびナフタレンジカルボン酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種のジカルボン酸: 0-27.5mol%
(A-4) 炭素数6以上18以下のオキシカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカルボ ン酸、炭素数5以上18以下の脂肪族ジオール、脂環族ジオール、芳香族ジオールよりなる群
から選択される少なくとも1つのモノマー単位: 0-5mol%
(B)ポリエチレンテレフタレート99〜70重量部
(C)無水ピロメリット酸、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、エチレングリコールジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ビスオキサゾリン、1,3ビス(4,5-ジヒドロ-2-オキサゾリル)ベンゼン、1,4ビス(4,5-ジヒドロ-2-オキサゾリル)ベンゼン、ポリカルボジイミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種であるカップリング剤。 - 断面積400μm2の領域に存在する短径0.5μm以上の粗大粒子の平均数が2個以下である、請求項1に記載の樹脂組成物構造体。
- (A)ポリオキシカルボン酸またはオキシカルボン酸共重合ポリエステルの屈折率が1.49以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のポリエステル樹脂組成物構造体。
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