JP6601048B2 - フィルム用ポリエステル樹脂及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)固有粘度が0.60〜0.77dL/g。
(2)環状三量体の含有量が3200重量ppm以下。
(3)290℃にて溶融時の体積固有抵抗値:60×10^7Ω・cm以下。
(4)P/M:0.35〜0.95(Pはポリエステル樹脂1トン当たりに含まれるリン原子のモル、Mはポリエステル樹脂1トン当たりに含まれる周期律表IIA族の金属原子のモル)。
(1)固有粘度が0.60〜0.77dL/g。
(2)環状三量体の含有量が3200重量ppm以下。
(3)290℃にて溶融時の体積固有抵抗値:60×10^7Ω・cm以下。
(4)P/M:0.35〜0.95。
尚、本発明においてポリエステル樹脂とは繰り返し構造単位の80%以上がエチレンテレフタレート単位を有するポリエステル樹脂を指す。
本発明において、テレフタル酸又はそのエステル形成性誘導体を主成分とするジカルボン酸成分とエチレングリコールを主成分とするジオール成分とのエステル化反応及び/又はエステル交換反応を経て重縮合反応を行い、繰り返し構造単位の80%以上がエチレンテレフタレート単位を有するポリエステル樹脂を得る。
本発明においては、テレフタル酸及び/又はテレフタル酸アルキルエステルを主成分として含むジカルボン酸成分が用いられる。本発明に用いる全ジカルボン酸成分中のテレフタル酸成分の含有量は、80モル%以上であるのが好ましく、90モル%以上であるのが更に好ましい。該テレフタル酸成分の割合が上記下限値以上であると、フィルムやボトル、繊維などに成形する際の延伸による分子鎖の配向結晶化の点から、成形体としての機械的強度、耐熱性が良好になりやすい。
本発明で用いられるテレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分としては、フタル酸、イ
ソフタル酸、ジブロモイソフタル酸、スルホイソフタル酸、1,4−フェニレンジオキシジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、4,4 ’− ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルケトンジカルボン酸、4,4’−ジフェノキシエタンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸等の脂環式ジカルボン酸、及び、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、ウンデカジカルボン酸、ドデカジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、及びこれらジカルボン酸のエステル形成性誘導体が挙げられる。該ジカルボン酸成分は上記の中から一種を単独で用いても良く、二種類以上を併用することもできる。
本発明においては、エチレングリコールを主成分として含むジオール成分が用いられる。本発明に用いる全ジオール成分中のエチレングリコールの含有量は、80モル%以上であるのが好ましく、90モル%以上であるのが更に好ましい。エチレングリコールの割合が上記下限値以上であると、フィルムやボトル、繊維などに成形する際の延伸による分子鎖の配向結晶化の点から、成形体としての機械的強度、耐熱性が良好になりやすい。
本発明においては、上記ジオール成分及びジカルボン酸成分に加えて、ポリエステル原料として、更に、その他の共重合可能な成分を用いてもよい。例えば、グリコール酸、p−ヒドロキシ安息香酸、p−β−ヒドロキシエトキシ安息香酸等のヒドロキシカルボン酸やアルコキシカルボン酸、及び、ステアリルアルコール、ヘネイコサノール、オクタコサノール、ベンジルアルコール、ステアリン酸、ベヘン酸、安息香酸、t−ブチル安息香酸、ベンゾイル安息香酸等の単官能成分、トリカルバリル酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、ナフタレンテトラカルボン酸、没食子酸、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、シュガーエステル等の三官能以上の多官能成分、等の一種又は二種以上を少量用いることができる。
本発明において、エステル化反応、エステル交換反応、溶融重縮合反応における触媒及び助剤を使用することができる。
(エステル化反応又はエステル交換反応触媒)
前記エステル化反応又はエステル交換反応においては、重縮合時に使用される後述の触媒及び助剤を使用することができる。
本発明においてポリエステル樹脂を製造する際に用いられる溶融重縮合反応触媒としては、エステル化反応又はエステル交換反応の触媒をそのまま重縮合反応触媒として用いても良いし、前記触媒を更に添加しても良い。溶融重縮合触媒の中でも好ましくは重縮合活性、得られるポリエステル樹脂の熱安定性、入手のしやすさなどの観点からアンチモン化合物、特に好ましくは三酸化二アンチモンである。また、ゲルマニウム化合物は色調良好な樹脂を得やすいが、得られるポリエステル樹脂の熱安定性が劣る傾向となることがある。更にゲルマニウム化合物は比較的高価である。チタン化合物は得られるポリエステル樹脂の熱安定性が劣る傾向となることがある。
また、周期表IIA族金属化合物を使用する場合には、得られるポリエステル樹脂に対して金属原子として、好ましくは0.4〜1.7モル/t、更に好ましくは0.6〜1.6モル/t、特に好ましくは1.0〜1.5モル/t である。
エステル化反応、エステル交換反応及び溶融重縮合反応において、前記触媒の他に熱安定化助剤としてリン化合物を添加することができる。リン化合物としては、例えば正リン酸;ポリリン酸;トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリ−n−ブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、メチルアシッドホスフェート、エチルアシッドホスフェート、イソプロピルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート等のリン酸エステル、エチルジエチルホスホノアセテート等の5価のリン化合物;亜リン酸、次亜リン酸、及び、トリメチルホスファイト、ジエチルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリスドデシルホスファイト、トリスノニルデシルホスファイト、トリフェニルホスファイト等の3価のリン化合物が挙げられる。中でも、重縮合速度制御性の面から、好ましくはリン酸、リン酸エステル等の5価のリン化合物、さらに好ましく具体的にはトリメチルホスフェート、エチルアシッドホスフェートである。
P/M:0.35〜0.95
(Pはポリエステル樹脂1トン当たりに含まれるリン原子のモル、Mはポリエステル樹脂1トン当たりに含まれる周期律表IIA族の金属原子のモル)
減少速度が十分でなく、また固有粘度の上昇速度も十分ではない。P/Mが0.95を超えるとρvが60×10^7Ω・cmを超える可能性があり、また固有粘度の上昇速度が大きすぎるため、環状三量体の含有量と固有粘度のバランスが悪くなり、目標とする環状三量体量にあわせると固有粘度が0.77dL/gを超えることがある。
リン化合物の添加量は得られるポリエステル樹脂に対して金属原子として、好ましくは0.3〜2.4モル/t、更に好ましくは0.4〜2.0モル/t、特に好ましくは0.5〜1.2モル/tである。
また前記エステル化反応においては、重縮合時に使用される後述の触媒及び助剤を使用することができる。その際、例えば、トリエチルアミン、トリ-n-ブチルアミン、ベンジルジメチルアミン等の第三級アミン;水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラ-
n-ブチルアンモニウム、水酸化トリメチルベンジルアンモニウム等の水酸化第四級アン
モニウム;或いは、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酢酸ナトリウム等の塩基性化合物等を少量添加しておくことにより、エチレングリコールからのジエチレングリコールの副生を抑制することができる。
以下にポリエステル樹脂原料のジオール成分としてエチレングリコールを主成分とし、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を主成分とするポリエチレンテレフタレートの製造方法を例にして本発明のポリエステル樹脂の製造方法を説明する。
本発明のポリエステル樹脂の製造方法は、原料調製工程、エステル化反応又はエステル交換反応を行うエステル化工程、及び溶融重縮合工程、更に引き続く固相重縮合工程により実施される。
原料調製工程では、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分とエチレングリコールを主成分とするジオール成分とを、必要に応じて用いられるその他の共重合成分等と共に、スラリー調製槽に投入し、攪拌下に混合した後、必要に応じてろ過することによって原料スラリーとする。ジカルボン酸成分に対するジオール成分のモル比は、好ましくは1.0〜2.0、更に好ましくは1.05 〜1.5、特に好ましくは1.1 〜1 .4の
範囲として混合することになされる。前記モル比をかかる範囲内にすることにより、エチレングリコールからのジエチレングリコールの生成量を抑制しつつ十分なエステル化反応速度が得られる。
誘導体の場合は、該エステル形成性誘導体を溶融保存して原料とし、必要に応じてろ過してエチレングリコールとは別にエステル化工程に供給することができる。該エステル形成性誘導体に対するエチレングリコールのモル比は、好ましくは1.5〜2.5、更に好ましくは1.7〜2.3、特に好ましくは1.9〜2.1の範囲として混合することによりなされる。同モル比が前記範囲未満ではエステル交換反応性が低下することとなり、一方、前記範囲超過ではエチレングリコールからのジエチレングリコールの生成量が増加することとなる。
エステル化工程はテレフタル酸とエチレングリコールとのエステル化反応及び/又はテレフタル酸エステル形成性誘導体とエチレングリコールとのエステル交換反応を行い、オリゴマーを得る工程である。
エステル化反応は、単一のエステル化反応槽、又は、複数のエステル化反応槽を直列に接続した多段反応装置を用いて、エチレングリコールの還流下、且つ、反応で生成する水と余剰のエチレングリコールを系外に除去しながら、エステル化率(原料ジカルボン酸成分の全カルボキシル基のうちジオール成分と反応してエステル化したものの割合)が、通常90%以上、好ましくは93%以上に達するまで行なう。又、エステル化反応生成物としてのオリゴマーの数平均分子量は500〜5,000であるのが好ましい。
ル/t が好ましい。この上限を超えると多量のエチレングリコールを添加すると重縮合
反応の留出系への負荷が高くなる。エチレングリコールの添加量はより好ましくは100〜1150モル/tである。
た時点以降で添加することが好ましい。エステル化率が50%未満のオリゴマーに添加しても末端カルボキシル基量を制御する効果が低くなるからである。
エステル交換反応の場合は、単一のエステル交換反応槽、又は、複数のエステル交換反応槽を直列に接続した多段反応装置を用いて、エチレングリコールの還流下、且つ、反応で生成するエステル由来のアルコール成分と余剰のエチレングリコールを系外に除去しながら、一般的なポリエステル樹脂製造条件で反応を行う。また、得られるエステル交換反応生成物としてのポリエステル低分子量体の数平均分子量は500〜5,000であるのが好ましい。
225℃〜240℃、圧力を、通常0kPaG〜200kPaG、好ましくは0kPaG〜150kPaGとする。尚、単一のエステル交換反応槽で行う場合には、エステル交換反応槽の反応温度を150℃〜280℃、好ましくは150℃〜250℃、圧力を、0kPaG〜200kPaG、好ましくは0kPaG〜150kPaGとする。
本発明において、エステル化又はエステル交換反応工程に続き、オリゴマーを溶融重縮合しポリエステル樹脂プレポリマーを得る重縮合工程を行う。溶融重縮合は、連続式、回分式のいずれの方法でもかまわないが、連続式の場合は複数の重縮合反応槽を直列に接続した、例えば、第1段目が攪拌翼を備えた完全混合型の反応器、第2段及び第3段目が攪拌翼を備えた横型プラグフロー型の反応器からなる多段反応装置を用いて、減圧下に、副生するエチレングリコールを系外に留出させながら行う。
回分式の溶融重縮合における反応条件としては、重縮合反応槽における反応温度を、通常220℃〜300℃、好ましくは220℃〜295℃の範囲で漸次昇温し、漸次減圧し通常最終圧力を1.3kPa〜0.013kPa、好ましくは0.65kPa〜0.065kPaとする。
溶融重縮合工程の生成物(ポリエステル樹脂)プレポリマー) は、溶融状態でダイを
経由して空中にストランド状で流出させ、直ちに冷却水と接触させて固化させ、次いでカッターで切断する、所謂ストランドカット法でペレット化するか、又は、溶融樹脂をダイを経由して直接冷却水中に流出させ、ダイの前面に設けたカッターで切断してペレット化する所謂アンダーウォーターカッティング法を用いてペレット化し固相重縮合工程に供給される。
本発明においては、溶融重縮合工程に続き、固相重縮合をする固相重縮合工程を行う。固相重縮合は連続式又は回分式のいずれの方法でも実施することができる。例えば、連続式の固相重縮合工程では、窒素、二酸化炭素、アルゴン等の不活性ガス流通下、圧力として、通常100kPaG以下、好ましくは20kPaG以下で、通常5〜30時間程度、温度の下限は通常190℃、好ましくは195℃、上限は230℃、好ましくは225℃で加熱することにより固相重縮合させる。
、好ましくは225℃で加熱することにより固相重縮合させる。または、例えば絶対圧力として、下限が通常0.013kPa、好ましくは0.065kPa、上限が通常は6.5kPaとなる減圧下で通常1〜25時間程度、好ましくは1〜20時間程度、温度の下限は通常190℃ 、好ましくは195℃、上限は235℃、好ましくは230〜232
℃で加熱することにより、固相重縮合させる。
なお、ペレット は固相重縮合工程に供する前に、固相重縮合を行う温度よりも低い温
度で予備結晶化を行ってもよい。例えば、ペレットを乾燥状態で120〜200℃、好ましくは130〜190℃で1分間〜4時間程度加熱したり、ペレットを水蒸気が含まれる雰囲気中で120〜200℃に1分間以上加熱してから、固相重縮合に供するようにしてもよい。
(固有粘度 IV)
本発明において、溶融重縮合工程で得られるプレポリマーの固有粘度の下限、好ましくは0.50dl/g、更に好ましくは0.52dl/g、更に好ましくは0.53dl/g、特に好ましくは0.54dl/gである。また、上限は、好ましくは0.68dl/g、更に好ましくは0.65dl/g、更に好ましくは0.64dl/g、特に好ましくは0.63dl/gである。
プレポリマーの固有粘度がこの範囲であることにより、溶融重縮合後のペレット化が容易であり、また、固相重縮合工程におけるCTの低減速度が速くなるため好ましい。
本発明のポリエステル樹脂の固有粘度は、固相重縮合工程の温度、圧力、滞留時間、不活性ガス中のエチレングリコールや水の濃度、ペレットの形状等によって、制御することが可能である。
本発明のポリエステル樹脂の環状三量体の含有量は、ポリエステル樹脂フィルム成形時における環状三量体起因の異物生成を抑制するために、好ましくは3200重量ppm以下、更に好ましくは3000重量ppm以下、特に好ましくは2800重量ppm以下である。環状三量体の含有量は、リン化合物の添加量及び前記周期表IIA族金属化合物の添加量、又は固相重縮合工程の温度、圧力、滞留時間、不活性ガス中のエチレングリコールや水の濃度、ペレットの形状等によって、制御することが可能である。
固有粘度の上昇を抑制しつつ、環状三量体を低減する製造方法が好ましく用いられる。
本発明のポリエステル樹脂の溶融時の体積固有抵抗値は、フィルム成形の際に溶融樹脂とのロール密着性を上げるために必要な物性であり、低い方が好ましい。好ましくは60×10^7Ω・cm以下、更に好ましくは30×10^7Ω・cm 以下、特に好ましく
は15×10^7Ω・cm 以下である。体積固有抵抗値は、リン化合物の添加量及び前
記周期表IIA族金属化合物の添加量によって、制御することが可能である。
本発明のポリエステル樹脂の色調は、L、a、b表色系におけるb値で表示される。前記b値は低い方が良いが、好ましくは4.0以下、更に好ましくは2.5以下である。この範囲を超えると成形されたフィルムの黄色い着色が目立ち、特に光学用のフィルムに用いる場合にその黄色味がフィルムの性能を落とすこととなる。本発明のポリエステル樹脂のb値は、アンチモン化合物の添加量、リン化合物の添加量及び前記周期表IIA族金属化合物の添加量溶融重縮合時の温度条件、時間、固相重縮合工程の温度、圧力、滞留時間等によって、制御することが可能である。
本発明において、溶融重縮合工程で得られるプレポリマーのAVの下限は、通常10当量/トンであり、好ましくは12当量/トン、更に好ましくは15当量/トン、更に好ましくは17当量/トン、特に好ましくは20当量/トンである。また、プレポリマーのAVの上限は、通常50当量/トンであり、好ましくは45当量/トン、更に好ましくは40当量/トン、更に好ましくは37当量/トン、更に好ましくは33当量/トン、特に好ましくは30当量/トンである。末端カルボキシル基量がこの範囲であることにより固相重縮合工程におけるCTの低減速度が速くなる。本発明のプレポリマーのAVは、エステル化工程で追添加するエチレングリコールの量、アンチモン化合物の添加量、リン化合物の添加量及び前記周期表IIA族金属化合物の添加量、溶融重縮合工程の温度、圧力、滞留時間等によって制御することが可能である。
本発明のポリエステル樹脂の密度の下限は1403kg/m3が好ましく、さらに好ま
しくは1405kg/m3、特に好ましくは1410kg/m3である。上限は1430kg/m3が好ましく、さらに好ましくは1420kg/m3である。密度がこの下限よりも大きければ、輸送時の容積効率が良好であり好ましい。また、密度がこの上限よりも小さければ、結晶化が過剰に進行していないためにフィルム製膜時に要する熱量の著しい増加がなく好ましい。
本発明のポリエステル樹脂のペレットの形状は、シリンダー型、角型、球状または楕円柱状、扁平円柱状等の何れでもよいが、本発明においては、扁平円柱状が好ましく用いられる。ペレットの大きさは、扁平円柱状の場合は、ストランドの流れ方向に直角の方向(以後、縦と表記する)が2〜5mm、ストランドの流れ方向に平行な方向(以後、横と表記する)が2〜5mm、厚さが0.5〜3mmが好ましく、縦が3〜4mm、横が3〜4mm、厚さが1〜2mmが特に好ましい。また、シリンダー型の場合は、長さは1〜4mm、径は1〜4mm程度であるのが好ましい。球状ペレットの場合は、直径が1〜4mm
が好ましい。また、ペレットの重量は6〜40mg/個の範囲が好ましく、10〜30mg/個の範囲が特に好ましい。
ペレットが小さすぎると固相重縮合時にIVの上昇が過剰となり本発明の好ましい範囲を外れやすくなってしまう。一方、大きすぎるとCTの低減が困難になり、また成形機への供給も困難となる。
本発明の製造方法で得られたポリエステル樹脂に、必要に応じて下記の各種粒子や、添加剤、ポリエステル樹脂以外の樹脂を添加してポリエステル樹脂の組成物とすることができる。
本発明の製造方法で得られたポリエステル樹脂をフィルム成形する際、フィルム表面のブロッキング防止のために無機質又は有機質粒子を添加することができるがフィルムが光学用途など透明性を必要とする場合は極力少ないか又は添加しない方がよい。無機質粒子としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナ、シリカ、タルク、チタニア、カオリン、マイカ、ゼオライト等、及びそれらのシランカップリング剤、又はチタネートカップリング剤等による表面処理物が、又、有機質粒子としては、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、架橋樹脂等が、それぞれ挙げられる。これら粒子の粒子径は、平均粒子径が0 .05〜5.0μmの範囲にあるのが好ましい。それら粒子の添加量は
、下限は通常0.001重量% 、好ましくは0.05重量% 、上限は通常2.0重量%、好ましくは1.0重量% 更に好ましくは0.5重量%である。これらの粒子は、重合
途中又は重合後に添加することができる。
本発明の製造方法で得られたポリエステル樹脂に、必要に応じ、その他慣用の添加剤などを配合することができる。例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤、防曇剤、核剤、可塑剤、着色剤等が挙げられる。溶融重縮合途中又は重縮合後に添加することができる。これらの添加剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いても良い。その他の添加剤の添加量は、上限は通常5重量%、好ましくは0.05〜2重量%である。
前記の種々の粒子や添加剤の配合方法は、特に制限されないが、ベント口から脱揮できる設備を有する1軸又は2軸の押出機を混練機として使用する方法が好ましい。各成分は、付加的成分を含めて、混練機に一括して供給することができ、又は、順次供給することもできる。また、付加的成分を含めて、各成分から選ばれた2種以上の成分を予め混合しておくこともできる。
本発明の製造法で得られたポリエステル樹脂は、フィルム、シートに成形され、具体的にフィルム成形に用いられる。フィルム成形の方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、ポリエステル樹脂の融点以上の温度で溶融した後、押出成型によりポリエステル樹脂シートを得、次いで得られたポリエステル樹脂シートを二軸延伸によりポリエステル樹脂フィルムを得ることができる。上記ポリエステル樹脂を250〜320℃でフィルム状に溶融押出した後、固化し、無定型シートとし、次いで70℃〜140℃で縦、横に逐次又は同時二軸延伸し、160〜240℃で熱処理する方法が挙げられる。通常、延伸温度は80〜140℃であり、延伸倍率は縦、横各々2〜7倍の範囲から選択される。ポリエステル樹脂フィルムの厚さは、通常1〜300μm程度である。
試料2.5gを、硫酸存在下に過酸化水素で常法により灰化、完全分解後、蒸留水にて5mLに定容したものについて、プラズマ発光分光分析装置(JOBIN YVON社製
ICP−AES 「JY46P型」)を用いて定量し、試料中のモル/tに換算した。尚
、試料中に滑剤が含有されている場合には、予め試料を溶媒に溶解し、未溶解の滑剤を遠心分離した後、上澄み液の溶媒を蒸発、乾固させたものについて定量した。
試料15gを、内径20mm、長さ180mmの枝付き試験管に入れ、管内を十分に窒素置換した後、250℃のオイルバス中に浸漬し、管内を真空ポンプで1Tor以下として20分間真空乾燥し、次いで、オイルバス温度を285℃に昇温して試料を溶融させた後、窒素復圧と減圧を繰り返して混在する気泡を取り除いた。この溶融体の中に、面積1cm2のステンレス製電極2枚を5mmの間隔で並行に(相対しない裏面を絶縁体で被覆)挿入し、温度が安定した後に、抵抗計(ヒューレット・パッカード社製「MODELHP4339 B」)で直流電圧100Vを印加し、そのときの抵抗値を計算して体積固有
抵抗値(Ω・cm)とした。
凍結粉砕したポリエステル樹脂試料約0.25gを、フェノール/1,1,2,2−テトラクロロエタン(重量比1/1)の混合溶媒約25mLに、濃度が1.00g/dLとなるように120℃で30分溶解させた後、30℃まで冷却し、30℃において全自動溶液粘度計(センテック社製、「DT553」)にて、試料溶液及び溶媒のみの落下秒数を測定し、以下の式により、固有粘度(IV)を算出した。
ここで、 ηsp=η/η0−1 であり、ηは試料溶液の落下秒数、η0は溶媒のみ
の落下秒数、Cは試料溶液濃度(g/dL)、KHはハギンズの定数である。KHは0.33を採用した。なお、ポリエステル樹脂プレポリマーの固有粘度を測定する場合は、凍結粉砕は行わず、ペレット形状のまま使用し、溶解条件は110℃で30分であった。
凍結粉砕した試料4.0mgを、クロロホルム/ ヘキサフルオロイソプロパノール( 容量比3/2 ) の混合溶媒2ml に溶解させた後、更にクロロホルム20 mlを加えて希釈し、これにメタノール10ml を加えて析出させ、引き続いて濾過して得た濾液
を蒸発乾固後、ジメチルホルムアミド25mlに溶解し、その溶液中の環状三量体(シクロトリエチレンテレフタレート)を、液体クロマトグラフィー(島津製作所製「LC−10A 」) で定量した。
試料を、内径36mm 、深さ15mm の円柱状の粉体測色用セルに充填し、測色色差計(日本電色工業社製「ND−300A」) を用いて、JIS Z 8730の参考1に記載されるLab表色系におけるハンターの色差式の色座標b値を、反射法により測定セルを90度ずつ回転させて4箇所測定した値の単純平均値として求めた。
試料を粉砕した後、熱風乾燥機にて140℃で15分間乾燥させ、デシケーター内で室温まで冷却した試料から、0.1gを精秤して試験管に採取し、ベンジルアルコール3mLを加えて、乾燥窒素ガスを吹き込みながら195℃、3分間で溶解させ、次いで、クロロホルム5mLを徐々に加えて室温まで冷却した。この溶液にフェノールレッド指示薬を1〜2滴加え、乾燥窒素ガスを吹き込ながら攪拌下に、0.1Nの水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液で滴定し、黄色から赤色に変じた時点で終了とした。また、ブランクとして試料を使用せずに同様の操作を実施し、以下の式(V)によって末端カルボキシル基量を算出した。
A:滴定に要した0.1Nの水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液の量(μL)
B:ブランクでの滴定に要した0.1Nの水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液の量(μL)
W:試料の量(g)
f:0.1Nの水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液の力価
尚、0.1Nの水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液の力価(f)は、乾燥窒素
ガスを吹き込みながら、試験管にメタノール5mLを採取し、フェノールレッドのエタノール溶液を指示薬として1〜 2滴加え、0.1Nの水酸化ナトリウムのベンジルアルコ
ール溶液0.4mLで変色点まで滴定し、次いで、力価既知の0.1Nの塩酸水溶液を標準液として0.2mL採取して加え、再度、0.1Nの水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液で変色点まで滴定し、以下の式(VI)によって力価(f)を算出した。
0.1Nの塩酸水溶液の採取量(μL)/
0.1Nの水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液の滴定量(μL)
・・・(VI)
ポリエステル樹脂の密度は、測定セルに試料6〜8gを精秤し、測定温度23℃にて乾式自動密度測定装置(島津製作所製Accupyc1330)を用いて測定した。
<ポリエステル樹脂ペレットの大きさ>
ノギスを用い、ペレットの縦、横、厚さを計測した。10個について測定を繰り返し、ペレット1個当たりの平均値を算出した。
<ポリエステル樹脂ペレットの重量>
電子天秤を用い、ペレット30個の重量を測定し、ペレット1個当たりの平均値を算出した。
<ポリエステル樹脂プレポリマーの製造>
撹拌機、エチレングリコール仕込み配管及びテレフタル酸仕込み配管を具備するスラリー調製槽;スラリーやエステル化反応物を各エステル化反応槽へ移送する各配管;撹拌機、分離塔、原料受入れ口、触媒仕込み配管、反応物移送配管を具備する完全混合型第1段及び第2段エステル化反応槽;エステル化反応物(オリゴマー)を溶融重縮合反応槽へ移送する配管;撹拌機、分離塔、オリゴマー受入れ口、触媒仕込み配管を具備する完全混合型第1段溶融重縮合反応槽;撹拌機、分離塔、ポリマー受入れ口、ポリマー抜き出し口を具備するプラグフロー型第2段及び第3段溶融重縮合反応槽;プレポリマーを抜き出し口よりギヤポンプを介してダイプレートからストランド状に取り出し水冷下ストランドカットするペレット化装置;を備えたポリエステル樹脂プレポリマー連続製造装置を用いた。
スラリー調製槽に、生成するポリエステル樹脂に対してリン原子として0.9 8 モル/tのエチルアシッドホスフェートのエチレングリコール溶液(濃度0.3 重量%)と
、テレフタル酸及びエチレングリコールを、テレフタル酸:エチレングリコール= 86
5:485(重量比)となるように供給してスラリーを調製した。第1段エステル化反応槽では、窒素雰囲気下、温度270℃、圧力10kPaGに保たれており、その中へ前記のスラリー調製槽で調製されたスラリーを105重量部/時間で、反応物の平均滞留時間が2.5時間になるように連続的に仕込み、分離塔から生成する水を留去しながらエステル化反応を行いつつ、反応物を連続的にエステル化第二反応槽へ移送した。
第二溶融重縮合反応槽では、温度270℃、絶対圧力0.31kPa下、滞留時間0.90時間にて溶融重縮合反応を行い、移送配管を通じ第三溶融重縮合反応槽へ連続的に移送した。
色調b値は0.1であった。
窒素導入口、加熱装置、温度計、留出管、減圧用排気口を備えた50mLスケールの側管付きガラス製試験管に、前述のプレポリマーペレットを、15g入れ、温度160℃、絶対圧力0.07kPaで2.5時間保持したのち、固相重縮合温度230℃、絶対圧力2.66kPaで7時間反応をさせ、ポリエステル樹脂を得た。
得られたポリエステル樹脂を評価したところ、固有粘度は0.751dL/g、色調は2.2、CTは3056重量ppm、ρvは56.2×10^7Ω・cm であった。得
られたポリエステル樹脂はCT量が少なく、またIVが低いことから光学用途のフィルム製造に好適な樹脂であった。
製造条件及び評価結果を表1にまとめた。
エチルアシッドホスフェートの添加量を生成するポリエステル樹脂に対してリン原子として0.56モル/tに変更し、三酸化アンチモンの添加量を、ポリエステル樹脂に対してアンチモン原子として1.96モル/tに変更し、固相重合温度を230℃、固相重縮合時間を8時間にした以外は、実施例1と同様にしてポリエステル樹脂を得た。得られた
ポリエステル樹脂の物性を表1に示す。得られたポリエステル樹脂はCT量が少なく、またIVが低いことから光学用途のフィルム製造に好適な樹脂であった。
<ポリエステル樹脂プレポリマーの製造>
スラリー調製槽に、生成するポリエステル樹脂に対してリン原子として0.9 8 モル/tのエチルアシッドホスフェートのエチレングリコール溶液(濃度0.3 重量%)と
、テレフタル酸及びエチレングリコールを、テレフタル酸:エチレングリコール= 16
6:87(重量比)となるように供給してスラリーを調製した。第1段エステル化反応槽では、窒素雰囲気下、温度265℃、圧力120kPaGに保たれており、その中へ前記のスラリー調製槽で調製されたスラリーを105重量部/時間で、反応物の平均滞留時間が4.5時間になるように連続的に仕込み、分離塔から生成する水を留去しながらエステル化反応を行いつつ、反応物を連続的にエステル化第二反応槽へ移送した。
第二溶融重縮合反応槽では、温度280℃、絶対圧力0.54kPa下、滞留時間1.0時間にて溶融重縮合反応を行い、移送配管を通じ第三溶融重縮合反応槽へ連続的に移送した。
第三溶融重縮合反応槽では、温度281℃、絶対圧力0.22kPa下、平均滞留時間1.2時間にて溶融重縮合反応を行い、ポリエステル樹脂プレポリマーを得た。ポリエステル樹脂プレポリマーは、ダイからストランド上に押し出して冷却固化し、カッターで切断して扁平な板状のプレポリマーペレットとした。このペレットの固有粘度は0.648dL/g、色調b値は1.1であった。
、圧力計、減圧用排気口を備えたダブルコーン型固相重縮合装置へ投入し、樹脂温160℃、絶対圧力0.07kPaに調節して2.5時間真空乾燥した後、樹脂温を232℃、絶対圧力を4.00kPaとして12時間固相重縮合を行ってポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂の物性を表1に示す。また、得られたポリエステル樹脂の密度は1416kg/m3、ペレットは扁平な板状で、大きさは縦が3.5mm 横が3.2
mm、厚さが1.4mm、重量は26mg/個であった。得られたポリエステル樹脂はC
T量が少なく、またIVが低いことから光学用途のフィルム製造に好適な樹脂であった。
<ポリエステル樹脂プレポリマーの製造>
スラリー調製槽に、生成するポリエステル樹脂に対してリン原子として0.9 8 モル/tのエチルアシッドホスフェートのエチレングリコール溶液(濃度0.3 重量%)と
、テレフタル酸及びエチレングリコールを、テレフタル酸:エチレングリコール= 86
5:485(重量比)となるように供給してスラリーを調製した。第1段エステル化反応槽では、窒素雰囲気下、温度263℃、圧力110kPaGに保たれており、その中へ前記のスラリー調製槽で調製されたスラリーを105重量部/時間で、反応物の平均滞留時
間が4.5時間になるように連続的に仕込み、分離塔から生成する水を留去しながらエステル化反応を行いつつ、反応物を連続的にエステル化第二反応槽へ移送した。
第二溶融重縮合反応槽では、温度280℃、絶対圧力0.35kPa下、滞留時間1.0時間にて溶融重縮合反応を行い、移送配管を通じ第三溶融重縮合反応槽へ連続的に移送した。
第三溶融重縮合反応槽では、温度281℃、絶対圧力0.20kPa下、平均滞留時間1.2時間にて溶融重縮合反応を行い、ポリエステル樹脂プレポリマーを得た。ポリエステル樹脂プレポリマーは、ダイからストランド上に押し出して冷却固化し、カッターで切断してプレポリマーペレットとした。このペレットの固有粘度は0.650dL/g、色
調b値は1.0、であった。
、圧力計、減圧用排気口を備えたダブルコーン型固相重縮合装置へ投入し、樹脂温160℃、絶対圧力0.07kPaに調節して2.5時間真空乾燥した後、樹脂温を232℃、絶対圧力を1.33kPaとして5時間固相重縮合を行った後、引き続き絶対圧力を4.67kPaとして5時間固相重縮合を行い、ポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂の物性を表1に示す。また、得られたポリエステル樹脂の密度は1412kg/m
3、ペレットは扁平な板状で、大きさは縦が3.6mm 横が3.4mm、厚さが1.6mm、重量は26mg/個であった。得られたポリエステル樹脂はCT量が少なく、また
IVが低いことから光学用途のフィルム製造に好適な樹脂であった。
実施例4と同様の方法でプレポリマーを生産し、得られたプレポリマーを、窒素導入口、加熱装置、温度計、留出管、減圧用排気口を備えた50mLスケールの側管付きガラス製試験管に15g入れ、温度160℃、絶対圧力0.07kPaで2.5時間保持したのち、固相重縮合温度230℃、絶対圧力4.00kPaで7時間反応をさせ、ポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂の物性を表1に示す。また、得られたポリエステル樹脂の密度は1410kg/m3、ペレットは扁平な板状で、大きさは縦が3.4m
m 横が3.0mm、厚さが1.3mm、重量は24mg/個であった。得られたポリエ
ステル樹脂はCT量が少なく、また、IVが低いことから、光学用途のフィルム製造に好適な樹脂であった。
エチルアシッドホスフェートの添加量を生成するポリエステル樹脂に対してリン原子として0.21モル/tに変更し、酢酸マグネシウム4水和物の添加量をポリエステル樹脂に対してマグネシウム原子として0.45モル/t、三酸化アンチモンを添加せず、 テ
トラブチルチタネートのエチレングリコール溶液(濃度0.2重量%)をポリエステル樹脂に対してチタン原子として0.16モル/tに変更し、固相重縮合温度を230℃、固相重縮合時間を10時間に変更した以外は、実施例1と同様にしてポリエステル樹脂を得
た。得られたポリエステル樹脂の物性を表1に示す。得られたポリエステル樹脂はCT量が多く、またIVが高いことから光学用途のフィルム製造には不適な樹脂であった。
エチルアシッドホスフェートの添加量を生成するポリエステル樹脂に対してリン原子として1.90モル/tに変更し、酢酸マグネシウム4水和物の添加量をポリエステル樹脂に対してマグネシウム原子として1.10モル/t、三酸化アンチモンの添加量を、ポリエステル樹脂に対してアンチモン原子として1.57モル/tに変更し、固相重縮合温度を230℃、固相重縮合時間を10時間に変更した以外は、実施例1と同様にしてポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂の物性を表1に示す。得られたポリエステル樹脂はCT量が多く、またρvが高く、フィルム製造には不適な樹脂となった。
エチルアシッドホスフェートの添加量を生成するポリエステル樹脂に対してリン原子として0.52モル/tに変更し、酢酸マグネシウム4水和物の添加量をポリエステル樹脂に対してマグネシウム原子として1.65 モル/t、三酸化アンチモンの添加量を、ポ
リエステル樹脂に対してアンチモン原子として0.75 モル/tに変更し、固相重縮合
温度を230℃、固相重縮合時間を10時間に変更した以外は、実施例1と同様にしてポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂の物性を表1に示す。得られたポリエステル樹脂はCT量が多く、光学用途のフィルム製造には不適な樹脂となった。
固相重合温度を205℃とした以外は、実施例5と同様にして固相重合を行った。得られたポリエステル樹脂はCT量が6500ppmであり、また密度は1402kg/m3であった。得られたポリエステル樹脂のCT量が多く、フィルム製造には不適な樹脂となった。
実施例4と同様の方法でプレポリマーを生産し、得られたプレポリマーペレットを、縦と横にニッパーで等分にカットした。引き続き、実施例1と同様の方法で固相重合反応を行い、ポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂ペレットの大きさは縦が1.7mm 横が1.6mm、厚さが1.4mmであり、重量は、5mg/個であった。また
、IVは0.817dL/gであった。得られたポリエステル樹脂のIVが高く、フィル
ム製造には不適な樹脂となった。
Claims (2)
- テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分とエチレングリコールを主成分とするジオール成分とからなるポリエステル樹脂であって、アンチモン原子を含み、ポリエステル樹脂が(1)〜(4)を満足するフィルム用ポリエステル樹脂。
(1)固有粘度が0.60〜0.77dL/g
(2)環状三量体の含有量が3200重量ppm以下
(3)290℃にて溶融時の体積固有抵抗値:60×10^7Ω・cm以下。
(4)P/M:0.35〜0.95(Pはポリエステル樹脂1トン当たりに含まれるリン原子のモル、Mはポリエステル樹脂1トン当たりに含まれる周期律表IIA族の金属原子のモル)。 - テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分とエチレングリコールを主成分とするジオール成分とから、アンチモン化合物を重縮合触媒として使用し、さらにリン化合物、周期律表IIA族の金属化合物を使用して溶融重縮合を行うことにより固有粘度が0.50〜0.68dL/gのプレポリマーを製造し、引き続き、該プレポリマーを固相重縮合することで(1)〜(4)を満足するフィルム用ポリエステル樹脂の製造方法。
(1)固有粘度が0.60〜0.77dL/g。
(2)環状三量体の含有量が3200重量ppm以下。
(3)290℃にて溶融時の体積固有抵抗値:60×10^7Ω・cm以下。
(4)P/M:0.35〜0.95。
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