JP6834977B2 - ポリエステル系樹脂組成物及びその製造方法、成形体及びその製造方法、並びに、マスターバッチ - Google Patents
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Description
特許文献1では、透明性、色調等に優れた成形体の形成材料となり得るポリエステル系樹脂組成物として、ポリエステル樹脂とポリメタキシリレンアジパミドとを含む樹脂組成物において、ポリエステル樹脂として、環状アセタール骨格を有するジオール及び/又はジカルボン酸で変性されたポリエステル樹脂を用いることを特徴とするポリエステル系樹脂組成物が記載されている。
本発明は、延伸処理を伴う成形体であっても、透明性及びガスバリア性に優れた成形体が得られるポリエステル系樹脂組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。更に、本発明は、前記ポリエステル系樹脂組成物(前記製造方法により得られたポリエステル系樹脂組成物を含む)により製造された成形体及びその製造方法、並びに前記ポリエステル系樹脂組成物の製造に好適に使用されるマスターバッチを提供することを目的とする。
〔2〕 前記マスターバッチ(M)中のポリエステル樹脂(A)の含有量が、10〜90質量%であり、ポリアミド樹脂(B)の含有量が、10〜90質量%である、〔1〕に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
〔3〕 前記マスターバッチ(M)が、更にポリエステル樹脂(R)を含む、〔1〕に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
〔4〕 前記マスターバッチ(M)中のポリエステル樹脂(A)の含有量が、3〜90質量%であり、ポリアミド樹脂(B)の含有量が、3〜90質量%である、〔3〕に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
〔5〕 前記マスターバッチ(M)中の前記ポリエステル樹脂(R)の含有量が5質量%以上である、〔3〕又は〔4〕に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
〔6〕 前記ポリエステル系樹脂組成物が、更に、遷移金属を含有する、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
〔7〕 前記マスターバッチ(M)が、遷移金属を含有する、〔6〕に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
〔8〕 前記ポリエステル系樹脂組成物中の遷移金属の含有量が10〜1,000ppmである、〔6〕又は〔7〕に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
〔9〕 前記ポリアミド樹脂(B)が、メタキシリレンジアミン単位を70モル%以上含むジアミン単位と、α,ω−脂肪族ジカルボン酸を70モル%以上含むジカルボン酸単位とを有するポリアミド樹脂である、〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
〔10〕 前記ポリアミド樹脂(B)の相対粘度が、1.5〜4.2である、〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
〔11〕 前記ポリエステル樹脂(A)が、環状アセタール構造を有するジカルボン酸単位、及び環状アセタール構造を有するジオール単位の少なくとも一方を有するポリエステル樹脂である、〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
〔12〕 前記ポリエステル樹脂(A)が、環状アセタール構造を有するジカルボン酸をジカルボン酸成分全体の10〜40モル%含むジカルボン酸成分、及び/又は、環状アセタール構造を有するジオールをジオール成分全体の10〜40モル%含むジオール成分を重縮合して得られたポリエステル樹脂である、〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
〔13〕 前記環状アセタール構造を有するジオール単位が、下記式(1)又は(2)で表される化合物に由来するものである、〔11〕又は〔12〕に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
(式(1)及び(2)中、R1は、それぞれ独立して、炭素数1〜10の2価の脂肪族基、炭素数3〜12の2価の脂環基、及び炭素数6〜18の2価の芳香族基よりなる群から選択される2価の有機基を示す。式(2)中、R2は、炭素数1〜10の1価の脂肪族基、炭素数3〜12の1価の脂環基、及び炭素数6〜18の1価の芳香族基よりなる群から選択される1価の有機基を示す。)
(式(3)及び(4)中、R3は、それぞれ独立して、炭素数1〜10の2価の脂肪族基、炭素数3〜12の2価の脂環基、及び炭素数6〜18の2価の芳香族基よりなる群から選択される2価の有機基を示し、R4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を示す。式(4)中、R5は、炭素数1〜10の1価の脂肪族基、炭素数3〜12の1価の脂環基、及び炭素数6〜18の1価の芳香族基よりなる群から選択される1価の有機基を示す。)
〔16〕 前記脂環式炭化水素構造が、炭素数3〜10のシクロアルカン構造である、〔15〕に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
〔17〕 前記脂環式炭化水素構造を有するジオール単位が、下記式(5)で表される化合物に由来するものである、〔15〕又は〔16〕に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
(式(5)中、R6は、それぞれ独立して、炭素数1〜10の2価の脂肪族基を示す。R7は、炭素数1〜10の1価の脂肪族基、炭素数3〜12の1価の脂環基、及び炭素数6〜18の1価の芳香族基よりなる群から選択される1価の有機基を示す。aは0又は1であり、a=0のとき、水酸基はシクロヘキサン環に直接結合する。bは、0〜4の整数である。)
(式(6)中、R8は、それぞれ独立して、炭素数1〜10の2価の脂肪族基を示し、R9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を示す。R10は、炭素数1〜10の1価の脂肪族基、炭素数3〜12の1価の脂環基、及び炭素数6〜18の1価の芳香族基よりなる群から選択される1価の有機基を示す。cは0又は1であり、c=0のとき、−COOR9基はシクロヘキサン環に直接結合する。dは、0〜4の整数である。)
〔20〕 前記成形体が、ボトル、カップ、又は、フィルムである、〔19〕に記載の成形体の製造方法。
〔22〕 前記マスターバッチ(M)が、更に、ポリエステル樹脂(R)を含む、〔21〕に記載のポリエステル系樹脂組成物。
〔23〕 〔21〕又は〔22〕に記載のポリエステル系樹脂組成物からなる、成形体。
〔24〕 前記成形体が、ボトル、カップ、又は、フィルムである、〔23〕に記載の成形体。
〔25〕 環状アセタール構造又は脂環式炭化水素構造を有するポリエステル樹脂(A)、ポリアミド樹脂(B)、及びジカルボン酸単位の70モル%以上が芳香族ジカルボン酸に由来し、かつジオール単位の70モル%以上が脂肪族ジオールに由来するポリエステル樹脂(R)を含有することを特徴とする、マスターバッチ。
また、質量部及び質量%は、それぞれ、重量部及び重量%と同義である。
本発明のポリエステル系樹脂組成物の製造方法は、環状アセタール構造又は脂環式炭化水素構造を有するポリエステル樹脂(A)、及びポリアミド樹脂(B)を含有するマスターバッチ(M)を得る工程と、該マスターバッチ(M)と、ジカルボン酸単位の70モル%以上が芳香族ジカルボン酸に由来し、かつジオール単位の70モル%以上が脂肪族ジオールに由来するポリエステル樹脂(R)とを溶融混練し、ポリエステル系樹脂組成物を得る工程とをこの順で有し、該ポリエステル樹脂(A)のガラス転移温度が105℃以下であり、該ポリエステル系樹脂組成物中のポリエステル樹脂(A)の含有量が0.5〜15.0質量%であり、該ポリエステル系樹脂組成物中のポリアミド樹脂(B)の含有量が0.5〜10.0質量%であることを特徴とする。
また、本発明のポリエステル系樹脂組成物は、環状アセタール構造又は脂環式炭化水素構造を有するポリエステル樹脂(A)、及びポリアミド樹脂(B)を含有するマスターバッチ(M)と、ジカルボン酸単位の70モル%以上が芳香族ジカルボン酸に由来し、かつジオール単位の70モル%以上が脂肪族ジオールに由来するポリエステル樹脂(R)とを溶融混練して得られ、該ポリエステル樹脂(A)のガラス転移温度が105℃以下であり、該ポリエステル系樹脂組成物中のポリエステル樹脂(A)の含有量が0.5〜15.0質量%であり、該ポリエステル系樹脂組成物中のポリアミド樹脂(B)の含有量が0.5〜10.0質量%であることを特徴とする。
以下の説明において、本発明のポリエステル系樹脂組成物の製造方法により得られたポリエステル系樹脂組成物、及び本発明のポリエステル系樹脂組成物を、本発明のポリエステル系樹脂組成物と総称する。
本発明者は、ポリアミド樹脂(B)及びポリエステル樹脂(R)を含有する樹脂組成物を用いて成形品を作製する場合、特に延伸時に両樹脂の界面が増大するとともに、両樹脂の屈折率の乖離が増大し、両樹脂の界面にて光が散乱するために、透明性が低下することを見出した。ポリエステル樹脂(A)は、両樹脂の屈折率の差を縮め、光の散乱を抑制した結果、透明性が改善したものと推定される。また、ポリエステル樹脂(A)及びポリアミド樹脂(B)を含有するマスターバッチ(M)を、ポリエステル樹脂(R)に添加することにより、ポリアミド樹脂(B)とポリエステル樹脂(R)の界面に、ポリエステル樹脂(A)が適切に存在することができるため、光の散乱が抑制され、透明性の改善に、より寄与したものと推定される。
以下、本発明で使用されるポリエステル樹脂(A)、ポリアミド樹脂(B)、及びポリエステル樹脂(R)について説明する。
本発明において、ポリエステル樹脂(A)は、環状アセタール構造又は脂環式炭化水素構造を有し、かつ、該ポリエステル樹脂(A)のガラス転移温度は105℃以下である。
ポリエステル樹脂(A)の第一の実施態様は、環状アセタール構造を有するポリエステル樹脂(A1)であり、第二の実施態様は、脂環式炭化水素構造を有するポリエステル樹脂(A2)(ただし、環状アセタール構造を有するものを除く。)である。ポリエステル樹脂(A)は、環状アセタール構造を有するポリエステル樹脂(A1)であることが好ましい。
ポリエステル樹脂(A1)は、環状アセタール構造を有するジオール単位及び環状アセタール構造を有するジカルボン酸単位の少なくとも一方を有するポリエステル樹脂である。
ポリエステル樹脂(A1)中の環状アセタール構造は、ジオール成分に由来するジオール単位としても導入でき、また、ジカルボン酸成分に由来するジカルボン酸単位としても導入できるが、ジオール成分に由来するジオール単位として有することが好ましい。その理由としては、環状アセタール構造が酸に対して必ずしも安定ではないと考えられるためである。
上記式(2)中、R2は、炭素数1〜10の1価の脂肪族基、炭素数3〜12の1価の脂環基、及び炭素数6〜18の1価の芳香族基よりなる群から選択される1価の有機基を示す。
R1が2価の脂環基である場合、当該2価の脂環基としては、例えば、シクロアルキレン基等が挙げられる。当該2価の脂環基の炭素数は、3〜12であり、好ましくは6〜9である。2価の脂環基は、単環でもよく、多環でもよい。
R1が2価の芳香族基である場合、当該2価の芳香族基としては、例えば、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基等のアリーレン基が挙げられる。当該2価の芳香族基の炭素数は、6〜18であり、好ましくは6〜12である。
R2が1価の脂環基である場合、当該1価の脂環基としては、例えば、シクロアルキル基等が挙げられる。当該1価の脂環基の炭素数は、3〜12であり、好ましくは6〜9である。当該シクロアルキル基は、単環でもよく、多環でもよい。
R2が1価の芳香族基である場合、当該1価の芳香族基としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等のアリール基が挙げられる。当該1価の芳香族基の炭素数は、6〜18であり、好ましくは6〜12である。
当該置換基としては、例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アミノ基等が挙げられる。
上記式(1)で表される化合物の具体例としては、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〕ウンデカンが、また上記式(2)で表される化合物の具体例としては、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−ジオキサンが挙げられる。
上記式(4)中、R5は、炭素数1〜10の1価の脂肪族基、炭素数3〜12の1価の脂環基、及び炭素数6〜18の1価の芳香族基よりなる群から選択される1価の有機基を示す。
なお、具体的な上記の2価の脂肪族基、2価の脂環基、2価の芳香族基としては、上記式(1)及び(2)中のR1として例示したものが挙げられ、好ましい態様も同様である。また、上記の1価の脂肪族基、1価の脂環基、1価の芳香族基としては、上記式(2)中のR2として例示したものが挙げられ、好ましい態様も同様である。
ポリエステル樹脂(A1)は、環状アセタール構造を有するジオール単位及び環状アセタール構造を有するジカルボン酸単位の両方を有していてもよいが、環状アセタール構造を有するジオール単位又は環状アセタール構造を有するジカルボン酸単位を有することが好ましく、環状アセタール構造を有するジオール単位を有することがより好ましい。なお、ポリエステル樹脂(A1)が環状アセタール構造を有するジオール単位及び環状アセタール構造を有するジカルボン酸単位の両方を有する場合には、環状アセタール構造を有する構成単位の含有量は、成形加工性維持、及びポリエステル系樹脂組成物からなる成形体のガスバリア性の観点から、ジオール単位及びジカルボン酸単位を含む全構成単位に対して、好ましくは1.5〜22.5モル%、より好ましくは5〜20モル%、更に好ましくは7.5〜12.5モル%である。
ポリエステル樹脂(A1)中に脂肪族ジオール単位を含む場合、ジオール単位中の脂肪族ジオール単位の含有量は、使用前の乾燥の容易さの観点から、好ましくは55モル%以上、より好ましくは60モル%以上、更に好ましくは70モル%以上であり、また、好ましくは97モル%以下、より好ましくは90モル%以下、更に好ましくは85モル%以下である。
ポリエステル樹脂(A1)中に芳香族ジカルボン酸単位を含む場合、ジカルボン酸単位中の芳香族ジカルボン酸単位の含有量は、好ましくは55モル%以上、より好ましくは60モル%以上、更に好ましくは70モル%以上、より更に好ましくは75モル%以上であり、また、好ましくは97モル%以下、より好ましくは90モル%以下、更に好ましくは85モル%以下である。
その中でも、テレフタル酸、イソフタル酸、1,3−ナフタレンジカルボン酸、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等のナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、3,4’−ビフェニルジカルボン酸、4,4’−ビフェニルスルホンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルエーテルジカルボン酸、1,2−ビス(フェノキシ)エタン−p,p’−ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸等及びこれらの炭素数1〜3の短鎖アルキルエステルが好ましく、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、4,4’−ビフェニルジカルボン酸及びそれらのメチルエステル及びエチルエステルがより好ましく、テレフタル酸、イソフタル酸及びそれらのメチルエステルが更に好ましく、テレフタル酸及びそのメチルエステルが最も好ましい。
ポリエステル樹脂(A1)の製造時に使用する重縮合触媒としては、公知の三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等のアンチモン化合物、酸化ゲルマニウム等のゲルマニウム化合物等が例示できる。また、必要に応じて分子量を高めるために従来公知の方法によって固相重合してもよい。
これらの中でも、ガスバリア性、透明性、入手容易性等の観点から、ポリ(エチレン−3,9−ビスイソブチレン−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5.5〕ウンデカン−テレフタレート)が好ましい。
ポリエステル樹脂(A2)は、脂環式炭化水素構造を有するジオール単位及び脂環式炭化水素構造を有するジカルボン酸単位の少なくとも一方を有するポリエステル樹脂である。
なお、脂環式炭化水素構造を有し、かつ、環状アセタール構造を有するポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂(A1)であるとする。
ポリエステル樹脂(A2)中の脂環式炭化水素構造は、ジオール成分に由来するジオール単位としても、ジカルボン酸成分に由来するジカルボン酸単位としても導入できるが、ジオール成分に由来するジオール単位として有することが好ましい。
単環式脂環式炭化水素構造としては、シクロアルカン構造及びシクロアルケン構造が挙げられ、中でも炭素数3〜10のシクロアルカン構造が好ましく、炭素数4〜8のシクロアルカン構造がより好ましく、炭素数4〜6のシクロアルカン構造が更に好ましい。
多環式脂環式炭化水素構造の具体例としては、ビシクロ[4.4.0]デカン(別名:デカヒドロナフタレン)、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン(別名:ノルボルネン)、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカン(別名:アダマンタン)、トリシクロ(5.2.1.02.6)デカン(別名:テトラヒドロジシクロペンタジエン)、スピロ[5.5]ウンデカン(別名:スピロビシクロヘキサン)等が挙げられる。
脂環式炭化水素構造としては、単環式であることが好ましい。中でも、シクロヘキサン構造が特に好ましい。
R7が1価の脂環基である場合、当該1価の脂環基としては、例えば、シクロアルキル基等が挙げられる。当該1価の脂環基の炭素数は、は3〜12であり、好ましくは6〜9である。当該脂環基は、単環でもよく、多環でもよい。
R7が1価の芳香族基である場合、当該1価の芳香族基としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等のアリール基が挙げられる。当該1価の芳香族基の炭素数は、6〜18であり、好ましくは6〜12である。
これらの中でも、本発明のポリエステル系樹脂組成物の透明性の観点から、R7はアルキル基が好ましい。また、同様の観点から、b=0即ちシクロヘキサン環がR7により置換されていないことがより好ましい。
当該置換基としては、例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アミノ基等が挙げられる。
なお、具体的な上記の2価の脂肪族基、2価の脂環基、2価の芳香族基としては、式(5)中のR6として例示したものが挙げられ、好ましい態様も同様である。また、上記の1価の脂肪族基、1価の脂環基、1価の芳香族基としては、式(5)中のR7として例示したものが挙げられ、好ましい態様も同様である。
ポリエステル樹脂(A2)は、脂環式炭化水素構造を有するジオール単位及び脂環式炭化水素構造を有するジカルボン酸単位の両方を有していてもよいが、脂環式炭化水素構造を有するジオール単位又は脂環式炭化水素構造を有するジカルボン酸単位を有することが好ましく、脂環式炭化水素構造を有するジオール単位を有することがより好ましい。なお、ポリエステル樹脂(A2)が脂環式炭化水素構造を有するジオール単位及び脂環式炭化水素構造を有するジカルボン酸単位の両方を有する場合には、脂環式炭化水素構造を有する構成単位の含有量は、成形加工性維持、及びポリエステル系樹脂組成物からなる成形体のガスバリア性の観点から、ジオール単位及びジカルボン酸単位を含む全構成単位に対して、好ましくは1.5〜30モル%、より好ましくは5〜27.5モル%、更に好ましくは10〜27.5モル%である。
ポリエステル樹脂(A2)中に脂肪族ジオール単位を含む場合、脂肪族ジオール単位の含有量は、使用前の乾燥の容易さの観点から、ジオール単位の全量に対して、好ましくは40モル%以上、より好ましくは45モル%以上である。また、脂肪族ジオール単位の含有量の上限は、ポリエステル樹脂(A2)が脂環式炭化水素構造を有するジオール単位を有しない場合には、ジオール単位の全量に対して好ましくは100モル%以下であり、ポリエステル樹脂(A2)が脂環式炭化水素構造を有するジオール単位を有する場合には、ジオール単位の全量に対して好ましくは97モル%以下、より好ましくは90モル%以下、更に好ましくは80モル%以下である。
ポリエステル樹脂(A2)中に芳香族ジカルボン酸単位を含む場合、芳香族ジカルボン酸単位の含有量は、ジカルボン酸単位の全量に対して、好ましくは50モル%以上、より好ましくは60モル%以上、更に好ましくは70モル%以上である。また、芳香族ジカルボン酸単位の含有量の上限は、ポリエステル樹脂(A2)が脂環式炭化水素構造を有するジカルボン酸単位を有しない場合には、ジカルボン酸単位の全量に対して好ましくは100モル%以下であり、ポリエステル樹脂(A2)が脂環式炭化水素構造を有するジカルボン酸単位を有する場合には、ジカルボン酸単位の全量に対して好ましくは99.5モル%以下である。
その中でも、テレフタル酸、イソフタル酸、1,3−ナフタレンジカルボン酸、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等のナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、3,4’−ビフェニルジカルボン酸、4,4’−ビフェニルスルホンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルエーテルジカルボン酸、1,2−ビス(フェノキシ)エタン−p,p’−ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸等及びこれらの炭素数1〜3の短鎖アルキルエステルが好ましく、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、4,4’−ビフェニルジカルボン酸及びそれらのメチルエステル及びエチルエステルがより好ましく、テレフタル酸、イソフタル酸及びそれらのメチルエステルが更に好ましく、テレフタル酸が最も好ましい。
ポリエステル樹脂(A2)の製造時に使用する重縮合触媒としては、公知の三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等のアンチモン化合物、酸化ゲルマニウム等のゲルマニウム化合物等が例示できる。また必要に応じて分子量を高めるために従来公知の方法によって固相重合してもよい。
ポリエステル樹脂(A)のガラス転移温度は、80〜105℃であることが好ましく、85〜102℃であることがより好ましく、90〜100℃であることが更に好ましい。
本発明において、樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量計を用いて測定されたDSC曲線を用いて、実施例に記載の方法により得られる。
固有粘度が上記の範囲であれば、ポリエステルの分子量が十分に高く、かつ、溶融時の粘度も高くなりすぎないため、成形加工性が良好な樹脂組成物となり得る。また、当該樹脂組成物を用いた成形体の機械的特性も良好となる。
当該含有量が0.5質量%未満であると、延伸処理を伴う成形体(以下、「延伸体」ともいう。)において、十分な透明性が得られない。一方、当該含有量が15質量%を超えると、延伸体の延伸部の透明性は向上するが、例えばボトルにおける口部や底部などの延伸倍率の低い部分の透明性が低下すると共に、ポリアミド樹脂(B)を配合することによるガスバリア性の向上効果を阻害し、十分な成形体のガスバリア性が得られない。
本発明に用いられるポリアミド樹脂(B)としては、ω−アミノカルボン酸、ラクタムなど、あるいはジアミンとジカルボン酸とをモノマーとして重縮合された、公知のポリアミド樹脂が使用できる。
ω−アミノカルボン酸モノマーの具体例としては、6−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸などが例示でき、ラクタムモノマーとしては、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムなどが例示できる。また、その他芳香族アミノカルボン酸の例としてパラアミノメチル安息香酸を挙げることができる。
なお、本発明の効果を損なわない範囲で、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、トリカルバリル酸等の3価以上の多価カルボン酸を用いてもよい。
更に、本発明の効果を損なわない範囲で、安息香酸、プロピオン酸、酪酸等のモノカルボン酸を用いてもよい。
ポリアミド樹脂(B1)は、ジアミン単位として、メタキシリレンジアミン単位を好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90〜100モル%含む。メタキシリレンジアミン単位をジアミン単位の70モル%以上とすることで、得られるポリアミドのガスバリア性を効率よく高めることができる。
なお、本発明の効果を損なわない範囲で、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン等の3価以上の多価アミンを用いてもよい。
更に、本発明の効果を損なわない範囲で、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン等のモノアミンを用いてもよい。
原料となるα,ω−脂肪族ジカルボン酸としてはスベリン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等が挙げられるが、アジピン酸やセバシン酸が好ましく、アジピン酸がより好ましい。
溶融重縮合法としては、例えば、ジアミンとジカルボン酸からなるナイロン塩を水の存在下に、加圧下で昇温し、加えた水及び縮合水を除きながら溶融状態で重合させる方法が挙げられる。
また、ジアミンを溶融状態のジカルボン酸に直接加えて、重縮合する方法によっても製造することができる。この場合、反応系を均一な液状状態に保つために、ジアミンをジカルボン酸に連続的に加え、その間、反応温度が生成するオリゴアミド及びポリアミドの融点よりも下回らないように反応系を昇温しつつ、重縮合を進めることが好ましい。
リン原子含有化合物としては、ジメチルホスフィン酸、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸リチウム、次亜リン酸カルシウム、次亜リン酸エチル、フェニル亜ホスホン酸、フェニル亜ホスホン酸ナトリウム、フェニル亜ホスホン酸エチル、フェニルホスホン酸、エチルホスホン酸、フェニルホスホン酸ナトリウム、フェニルホスホン酸ジエチル、エチルホスホン酸ナトリウム、エチルホスホン酸カリウム、亜リン酸、亜リン酸水素ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、亜リン酸カリウム、亜リン酸カルシウム、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリフェニル、ピロ亜リン酸等が挙げられるが、これらの化合物に限定されるわけではない。
これらの中でも、アミド化反応を促進する効果が高く、かつ着色防止効果にも優れるとの観点から、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸リチウム、次亜リン酸カルシウム等の次亜リン酸金属塩が好ましく、次亜リン酸ナトリウムがより好ましい。
乾燥及び固相重合で用いられる加熱装置としては、連続式の加熱乾燥装置やタンブルドライヤー、コニカルドライヤー、ロータリードライヤー等と称される回転ドラム式の加熱装置及びナウタミキサーと称される内部に回転翼を備えた円錐型の加熱装置が好適であるが、これらに限定されることなく公知の方法、装置を使用することができる。
特にポリアミドの固相重合を行う場合は、上述の装置の中でも、回転ドラム式の加熱装置が、系内を密閉化でき、着色の原因となる酸素を除去した状態で重縮合を進めやすいことから、好ましく用いられる。
ポリアミド樹脂(B)の相対粘度は、好ましくは1.5〜4.2、より好ましくは1.6〜3.6、更に好ましくは1.7〜2.8、より更に好ましくは1.9〜2.3である。
ポリアミド樹脂(B)の相対粘度を上述の範囲に設定することで成形加工性が安定し、外観の良好な成形品を得ることができる。
なお、本発明において、ポリアミド樹脂(B)の相対粘度は、実施例に記載の方法により測定された値を意味する。
当該含有量が0.5質量%未満であれば、本発明のポリエステル系樹脂組成物から得られる成形体のガスバリア性が不足する。一方、当該含有量が10.0質量%を超えると、本発明のポリエステル系樹脂組成物から得られる成形体の透明性が不良となる。
ポリエステル樹脂(R)は、ジカルボン酸単位の70モル%以上が芳香族ジカルボン酸に由来し、かつジオール単位の70モル%以上が脂肪族ジオールに由来する。なお、ポリエステル樹脂(R)は、ポリエステル樹脂(A)を除くものであり、ジカルボン酸単位の70モル%以上が芳香族ジカルボン酸に由来し、かつジオール単位の70モル%以上が脂肪族ジオールに由来するポリエステルであっても、環状アセタール構造又は脂環式炭化水素構造を有するポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂(A)に該当する。
芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、ビ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、ジフェニルスルホン−ジカルボン酸、ジフェニルケトン−ジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸及び2,7−ナフタレンジカルボン酸などが挙げられ、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、及び4,4’−ビフェニルジカルボン酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。
スルホフタル酸及びスルホフタル酸金属塩は、2つのカルボキシル基がオルト位、メタ位、又は、パラ位のいずれに結合していてもよいが、メタ位又はパラ位であることが好ましく、メタ位に結合していることがより好ましい。すなわち、スルホテレフタル酸、スルホイソフタル酸、スルホテレフタル酸金属塩又はスルホイソフタル酸金属塩であることが好ましく、スルホイソフタル酸、又は、スルホイソフタル酸金属塩であることがより好ましい。
また、スルホフタル酸及びスルホフタル酸金属塩は、置換されていてもよく、置換基としては、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアリール基が例示される。前記アルキル基は、好ましくは炭素数1〜8であり、より好ましくは1〜6であり、更に好ましくは炭素数1〜4である。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基が例示される。前記アリール基は、炭素数6〜12のアリール基が好ましく、フェニル基、ナフチル基が例示され、フェニル基が好ましい。
スルホフタル酸及びスルホフタル酸金属塩としては、具体的には、5−スルホイソフタル酸、5−スルホイソフタル酸ナトリウム、5−スルホイソフタル酸リチウム、5−スルホイソフタル酸カリウム、ビス(5−スルホイソフタル酸)カルシウム、5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム、5−スルホイソフタル酸ジエチルナトリウム等が例示される。
ポリエステル樹脂(R)がスルホフタル酸及びスルホフタル酸金属塩よりなる群から選択される少なくとも1つに由来する構成単位を含有する場合、少なくともスルホフタル酸金属塩に由来する構成単位を含有することが好ましい。
ポリエステル樹脂(R)中のスルホフタル酸及びスルホフタル酸金属塩に由来する構成単位の含有量は、ジカルボン酸に由来する構成単位全体の好ましくは0.01〜15モル%であり、より好ましくは0.03〜10.0モル%であり、更に好ましくは0.06〜5.0モル%であり、より更に好ましくは0.08〜1.0モル%である。
ジカルボン酸単位の80モル%以上が芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位であることが好ましく、90モル%以上が芳香族ジカルボン酸に由来する構成単位であることがより好ましい。
また、ジオール単位の80モル%以上が脂肪族ジオールに由来する構成単位であることが好ましく、90モル%以上が脂肪族ジオールに由来する構成単位であることがより好ましい。
なお、以下の説明において、ジカルボン酸単位の70モル%以上がテレフタル酸に由来する構成単位であり、かつ、ジオール単位の70モル%以上がエチレングリコールに由来する構成単位であるポリエステル樹脂を、ポリエチレンテレフタレートともいう。
上記したようにジカルボン酸単位中に占めるテレフタル酸由来の単位の割合を70モル%以上とすることで、ポリエステル樹脂が非晶質となりにくく、そのため、本発明の樹脂組成物から得られる成形体を中空容器として使用する場合、その内部に高温のものを充填しても熱収縮しにくくなり、耐熱性が良好となる。
ポリエステル樹脂としてポリエチレンテレフタレートを使用する場合、ポリエステル樹脂(A)を除くポリエステル樹脂は、ポリエチレンテレフタレート単体で構成されてもよいが、ポリエチレンテレフタレートに加えて、ポリエチレンテレフタレート以外のポリエステル樹脂を含んでいてもよい。ポリエチレンテレフタレートは、好ましくはポリエステル樹脂(A)を除くポリエステル樹脂全量に対して80〜100質量%、より好ましくは90〜100質量%含有される。
なお、ポリエステル樹脂(R)が、ポリエチレンテレフタレート以外の場合であっても、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジオール以外の二官能性化合物由来の構成単位を含むものであってもよい。
脂肪族ジオール以外の脂肪族二官能性化合物としては、直鎖又は分岐の脂肪族二官能性化合物が挙げられ、具体的には、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸及びセバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸;10−ヒドロキシオクタデカノイル酸、乳酸、ヒドロキシアクリル酸、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸及びヒドロキシブチル酸などの脂肪族ヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸以外の芳香族二官能性化合物は、特に限定されることはないが、具体例としては、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシトルイル酸、ヒドロキシナフトエ酸、3−(ヒドロキシフェニル)プロピオン酸、ヒドロキシフェニル酢酸及び3−ヒドロキシ−3−フェニルプロピオン酸などの芳香族ヒドロキシカルボン酸;並びにビスフェノール化合物及びヒドロキノン化合物などの芳香族ジオール、これらのエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイド付加物が挙げられる。
これらの中で特に好ましい芳香族ジカルボン酸としては、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸が挙げられ、イソフタル酸が最も好ましい。イソフタル酸由来の構成単位を含むポリエチレンテレフタレートは、成形性に優れ、また、結晶化速度が遅くなることによって、成形品の白化を防ぐという点で優れている。また、ナフタレンジカルボン酸由来の構成単位を含むポリエチレンテレフタレートは、樹脂のガラス転移点を上昇させ、耐熱性が向上するうえ、紫外線を吸収するため、紫外線に対して耐性が求められる成形体等の製造に好適に使用される。なお、ナフタレンジカルボン酸としては、2,6−ナフタレンジカルボン酸成分が、製造が容易であり経済性が高いことから好ましい。
これらの中では、ポリエステル製造の容易性及びそれらの製造コストの観点から、安息香酸、2,4,6−トリメトキシ安息香酸、2−ナフトエ酸、ステアリン酸及びステアリルアルコールが好ましい。単官能性化合物由来の構成単位の割合は、ポリエステル樹脂(R)の全構成単位の総モルに対して好ましくは5モル%以下、より好ましくは3モル%以下、更に好ましくは1モル%以下である。単官能性化合物は、ポリエステル樹脂分子鎖の末端基又は分岐鎖の末端基封止として機能し、それによりポリエステル樹脂(R)の過度の高分子量化を抑制し、ゲル化を防止する。
ポリエステル樹脂(R)中における多官能性化合物由来の構成単位の割合は、ポリエステルの全構成単位の総モル数に対して、0.5モル%未満であることが好ましい。
上述のもののうち、好ましい多官能性化合物としては、反応性と製造コストの観点から、トリメリット酸、ピロメリット酸、トリメシン酸、トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトールが挙げられる。
なお、ポリエステル樹脂(R)は、1種単独で使用してもよいし、2種以上の樹脂を併用してもよい。
なお、固有粘度は、フェノール/1,1,2,2−テトラクロロエタン(=60/40質量比)混合溶媒に、測定対象のポリエステル樹脂を溶解して0.2、0.4、0.6g/dL溶液を調製し、25℃にて自動粘度測定装置(マルバーン製、Viscotek)により固有粘度を測定したものである。
本発明のポリエステル系樹脂組成物が含有するその他の成分としては、遷移金属が例示される。
本発明のポリエステル系樹脂組成物は、ポリアミド樹脂(B)の酸化反応を誘起させて酸素吸収機能を高め、ガスバリア性を更に高める目的で、遷移金属を含むことが好ましい。
遷移金属としては、元素周期律表の第VIII族の遷移金属、マンガン、銅、及び亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、酸素吸収能を発現させる観点から、コバルト、鉄、マンガン、及びニッケルよりなる群から選択される少なくとも1種がより好ましく、コバルトが更に好ましい。
遷移金属は、単体のほか、上記の金属を含む低価数の酸化物、無機酸塩、有機酸塩、又は錯塩の形で使用される。無機酸塩としては、塩化物や臭化物等のハロゲン化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩等が挙げられる。一方、有機酸塩としては、カルボン酸塩、スルホン酸塩、ホスホン酸塩等が挙げられる。また、β−ジケトン又はβ−ケト酸エステル等との遷移金属錯体も利用することができる。
本発明において、酸素吸収能が良好に発現する観点から、遷移金属を含むカルボン酸塩、炭酸塩、アセチルアセトナート錯体、酸化物及びハロゲン化物よりなる群から選択される少なくとも1種を使用することが好ましく、オクタン酸塩、ネオデカン酸塩、ナフテン酸塩、ステアリン酸塩、酢酸塩、炭酸塩、及びアセチルアセトナート錯体よりなる群から選択される少なくとも1種を使用することがより好ましく、オクタン酸コバルト、ナフテン酸コバルト、酢酸コバルト、ステアリン酸コバルト等のコバルトカルボキシレート類を使用することが更に好ましい。
本発明のポリエステル系樹脂組成物中の遷移金属の含有量は、ガスバリア性を高める観点から、好ましくは10〜1,000ppmであり、より好ましくは20〜500ppmであり、更に好ましくは50〜300ppmであり、より更に好ましくは80〜200ppmである。なお、遷移金属を含むカルボン酸塩等を使用する場合には、遷移金属の含有量とは、当該遷移金属を含む化合物中の遷移金属自体の含有量を意味する。
本発明のポリエステル系樹脂組成物は、各種の添加剤成分を含有してもよい。添加剤成分としては、例えば、着色剤、熱安定剤、光安定剤、防湿剤、防水剤、滑剤、展着剤などが挙げられる。また、ポリエステル系樹脂組成物は、本発明の目的を逸脱しない範囲内において、ポリエステル樹脂(A)、ポリアミド樹脂(B)、ポリエステル樹脂(R)以外の樹脂成分を含有していてもよい。
本発明のポリエステル系樹脂組成物の製造方法は、ポリエステル樹脂(A)及びポリアミド樹脂(B)を含有するマスターバッチ(M)を得る工程(以下、工程1ともいう。)と、該マスターバッチ(M)とポリエステル樹脂(R)とを溶融混練し、ポリエステル系樹脂組成物を得る工程(工程2)とをこの順で有する。
(工程1:ポリエステル樹脂(A)及びポリアミド樹脂(B)を含有するマスターバッチ(M)を得る工程)
工程1において、ポリエステル樹脂(A)及びポリアミド樹脂(B)を含有するマスターバッチ(M)を得る。
該マスターバッチ(M)は、少なくともポリエステル樹脂(A)及びポリアミド樹脂(B)を含有し、ポリエステル樹脂(A)、ポリアミド樹脂(B)、及びポリエステル樹脂(R)を含有することが好ましく、ポリエステル樹脂(A)、ポリアミド樹脂(B)、ポリエステル樹脂(R)、及び遷移金属を含有することがより好ましい。
また、マスターバッチ(M)がポリエステル樹脂(R)を含有する場合、マスターバッチ(M)中のポリエステル樹脂(R)の含有量が5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることが更に好ましい。
マスターバッチ(M)は、ポリエステル樹脂(R)を含有することが好ましく、マスターバッチ(M)がポリエステル(R)を含有することで、ポリエステル系樹脂組成物から得られる成形品の透明性(ヘイズ)が更に改善する。
溶融混練温度は特に限定されないが、220〜290℃であることが好ましく、225〜285℃であることがより好ましく、230〜280℃であることが更に好ましい。
なお、溶融混練の時間は特に限定されないが、10秒〜5分であることが好ましく、20秒〜4分であることがより好ましく、30秒〜3分であることが更に好ましい。
溶融混練に使用される装置は特に限定されないが、開放型のミキシングロール、非開放型のバンバリーミキサー、ニーダー、連続混練機(単軸混練機、二軸混練機、多軸混練機等)などが挙げられる。
上記マスターバッチ(M)は、ポリエステル樹脂(A)及びポリアミド樹脂(B)を含む原料を溶融混練し、更にペレット状に成形することで製造することが好ましい。
工程2では、工程1で得られたマスターバッチ(M)と、ポリエステル樹脂(R)とを溶融混練し、本発明のポリエステル系樹脂組成物を得る。
マスターバッチ(M)の希釈率は、2〜50倍であることが好ましく、3〜25倍であることがより好ましく、5〜10倍であることが更に好ましい。
希釈率が上記範囲内であると、得られる成形体の透明性により優れる。
ここで、マスターバッチ(M)の希釈率とは、マスターバッチ(M)中のポリエステル樹脂(A)の含有量をX質量%、ポリエステル系樹脂組成物中でのポリエステル樹脂(A)の含有量をY質量%とすると、Y/Xにて表される。なお、工程2においては、ポリエステル樹脂(A)を添加していないとする。
また、ポリエステル系樹脂組成物が遷移金属を含有する場合、工程2において遷移金属を添加してもよいが、工程1において、マスターバッチ(M)を調製する際に遷移金属を添加することが好ましい。
更に、マスターバッチ(M)とポリエステル樹脂(R)とをフィーダーにて計量後、そのまま射出成形機等の成形機で成形してもよい。
また、マスターバッチ(M)とポリエステル樹脂(R)とをドライブレンドした後に、溶融混練してポリエステル系樹脂組成物のペレットを得た後、成形してもよい。
工程2における溶融混練温度は、240〜295℃であることが好ましく、245〜292℃であることがより好ましく、250〜290℃であることが更に好ましい。
溶融混練の時間は特に限定されないが、1秒〜5分であることが好ましく、3秒〜4分であることがより好ましく、5秒〜3分であることが更に好ましい。
溶融混練に使用される装置は特に限定されないが、開放型のミキシングロール、非開放型のバンバリーミキサー、ニーダー、連続混練機(単軸混練機、二軸混練機、多軸混練機等)などが挙げられる。
本発明の成形体の製造方法は、本発明のポリエステル系樹脂組成物(本発明のポリエステル系樹脂組成物の製造方法により得られたポリエステル系樹脂組成物)を成形する工程を有する。
また、本発明の成形体は、本発明のポリエステル系樹脂組成物からなる。
以下の説明において、本発明の成形体の製造方法により得られた成形体、及び本発明の成形体を、「本発明の成形体」と称する。
例えば、フィルムやシートの成形については、Tダイ、サーキュラーダイ等を通して溶融させた本発明のポリエステル系樹脂組成物を押出機から押し出して製造することができる。また、得られたシートを延伸することにより、延伸フィルムに加工することもできる。
ボトル形状の包装容器については、射出成形機から金型内に溶融したポリエステル系樹脂組成物を射出してプリフォームを製造後、延伸温度まで加熱してブロー延伸することにより得ることができる。また、圧縮成形法、圧縮ブロー成形法、又は、圧縮延伸ブロー成形法により得てもよい。
また、トレイやカップ等の容器の成形方法としては、射出成形機から金型内に溶融したポリエステル系樹脂組成物を射出して製造する方法や、シートを真空成形、圧空成形、又は真空圧空成形等により成形して製造する方法が挙げられる。
本発明のポリエステル系樹脂組成物からなる成形体は、上述の製造方法によらず、様々な方法を経て製造することが可能である。
本発明の成形体は、ボトル、カップ、又はフィルムであることが好ましく、少なくとも成形体の一部が、延伸倍率が好ましくは2〜30倍、より好ましくは3〜25倍、更に好ましくは5〜20倍にて延伸されてなる成形体であることが好ましい。
本発明の成形体の無延伸(延伸倍率1倍)、又は、延伸倍率が5倍未満の部位におけるヘイズは、好ましくは5.0%以下であり、より好ましくは4.2%以下であり、更に好ましくは4.0%以下である。
また、本発明の成形体の延伸倍率が5〜20倍の部位のヘイズは、好ましくは5.0%以下であり、より好ましくは4.2%以下であり、更に好ましくは4.0%以下であり、より更に好ましくは3.7%以下である。
成形体のヘイズは、実施例に記載の方法により測定した値を意味する。
本発明の成形体の酸素透過係数は、遷移金属を含有しない場合には、好ましくは1.60cc・mm/(m2・day・atm)以下であり、より好ましくは1.50cc・mm/(m2・day・atm)以下であり、更に好ましくは1.40cc・mm/(m2・day・atm)以下であり、より更に好ましくは1.35cc・mm/(m2・day・atm)以下である。
また、遷移金属を含有する場合には、成形体の酸素透過係数は、好ましくは0.10cc・mm/(m2・day・atm)以下であり、より好ましくは0.07cc・mm/(m2・day・atm)以下であり、更に好ましくは0.06cc・mm/(m2・day・atm)以下であり、より更に好ましくは0.04cc・mm/(m2・day・atm)以下である。
本発明の成形体の二酸化炭素透過係数は、好ましくは34.0cc・mm/(m2・day)以下であり、より好ましくは32.0cc・mm/(m2・day)以下であり、更に好ましくは30.0cc・mm/(m2・day)以下であり、より更に好ましくは28.0cc・mm/(m2・day)以下である。
成形体の酸素透過係数及び二酸化炭素透過係数は、実施例に記載の方法により測定した値を意味する。
包装容器には様々な物品を収納、保存することができる。例えば、飲料、調味料、食用油、穀類、無菌での充填又は熱殺菌の必要な液体及び固体加工食品、化学薬品、液体生活用品、医薬品、半導体集積回路、並びに電子デバイス等の種々の物品を収納することができる。
本発明の好ましいマスターバッチは、環状アセタール構造又は脂環式炭化水素構造を有するポリエステル樹脂(A)、ポリアミド樹脂(B)、及びジカルボン酸単位の70モル%以上が芳香族ジカルボン酸に由来し、かつジオール単位の70モル%以上が脂肪族ジオールに由来するポリエステル樹脂(R)を含有する。
上記マスターバッチ(M)は、本発明のポリエステル系樹脂組成物の調製に好適に使用され、上記工程1において、マスターバッチ(M)がポリエステル樹脂(R)を含む態様である場合に調製されるマスターバッチ(M)と同じである。
また、ポリエステル樹脂(A)、ポリアミド樹脂(B)、及びポリエステル樹脂(R)は、ポリエステル系樹脂組成物の製造方法等において上述した各成分と同一であり、好ましい範囲も同様である。
[ポリエステル樹脂(A)]
<ポリエステルA−1の合成>
撹拌機、精留塔、冷却トラップ缶、温度計、冷却器、触媒槽、窒素ガス導入管、減圧ライン、真空ポンプ、圧力調整器を備えたジャケット付きの30L反応缶に、ジメチルテレフタレート(DMT)13,313g(69モル)、エチレングリコール(EG)6,664g(107.5モル)、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(SPG) 5,108g(16.7モル)、及びDMT100モルに対し酢酸マンガン四水和物0.03モルを仕込み、窒素雰囲気下で200℃迄昇温してエステル交換反応を行った。メタノールの留出量が理論量に対して90%以上に達した後、DMT100モルに対し、酸化アンチモン(III)0.01モルとトリフェニルホスフェート(以下、「TPP」という)0.06モルを加え、昇温と減圧を徐々に行い、最終的に280℃、0.1kPa以下で重合を行った。所望の溶融粘度になった時点で反応を終了し、SPG残基を全ジオール単位に対して20モル%含有するポリエステル(ポリエステルA−1)を得た。なお、ポリマー中のSPG含量は、1H−NMR(400MHz)により求めた。
ポリエステルA−1のガラス転移温度は、95℃であった。また、ポリエステルA−1の固有粘度は、0.65dL/gであった。
なお、使用する前に、80℃において、24時間、真空乾燥を行った。
EGとSPGの仕込み量を適宜変更した以外はポリエステルA−1と同様にして、SPG残基を全ジオール単位に対して30モル%、EG残基を全ジオール単位に対して70モル%含有するポリエステル(ポリエステルA−2)を得た。
ポリエステルA−2のガラス転移温度は100℃であった。また、ポリエステルA−2の固有粘度は、0.65dL/gであった。
なお、使用する前に、80℃において、24時間、真空乾燥を行った。
EGとSPGの仕込み量を適宜変更した以外はポリエステルA−1と同様にして、SPG残基を全ジオール単位に対して45モル%、EG残基を全ジオール単位に対して55モル%含有するポリエステル(ポリエステルA−3)を得た。
ポリエステルA−3のガラス転移温度は110℃であった。また、ポリエステルA−3の固有粘度は、0.65dL/gであった。
なお、使用する前に、80℃において、24時間、真空乾燥を行った。
<ポリアミド樹脂(B−1)>
撹拌機、分縮器、冷却器、温度計、滴下槽、及び窒素ガス導入管を備えたジャケット付きの50L反応缶に、アジピン酸15kg、次亜リン酸ナトリウム一水和物15gを仕込み、十分窒素置換し、更に少量の窒素気流下にて180℃に昇温し、アジピン酸を均一に溶融させた後、系内を撹拌しつつ、これにメタキシリレンジアミン13.8kgを、170分を要して滴下した。この間、内温は連続的に245℃まで上昇させた。なお、重縮合により生成する水は、分縮器及び冷却器を通して系外に除いた。メタキシリレンジアミンの滴下終了後、内温を更に260℃まで昇温し、1時間反応を継続した後、ポリマーを反応缶下部のノズルからストランドとして取り出し、水冷後ペレット化してポリマーを得た。
次に、上記操作にて得たポリマーを100℃で48時間真空乾燥することにより乾燥及び結晶化したペレットを得た。得られたポリアミドは、相対粘度2.1であった。
撹拌機、分縮器、冷却器、温度計、滴下槽、及び窒素ガス導入管を備えたジャケット付きの50L反応缶に、アジピン酸15kg、次亜リン酸ナトリウム一水和物15gを仕込み、十分窒素置換し、更に少量の窒素気流下にて180℃に昇温し、アジピン酸を均一に溶融させた後、系内を撹拌しつつ、これにメタキシリレンジアミン13.8kgを、170分を要して滴下した。この間、内温は連続的に245℃まで上昇させた。なお、重縮合により生成する水は、分縮器及び冷却器を通して系外に除いた。メタキシリレンジアミンの滴下終了後、内温を更に260℃まで昇温し、1時間反応を継続した後、ポリマーを反応缶下部のノズルからストランドとして取り出し、水冷後ペレット化してポリマーを得た。
次に、上記の操作にて得たポリマーを加熱ジャケット、窒素ガス導入管、真空ラインを備えた50L回転式タンブラーに入れ、回転させつつ系内を減圧にした後、純度99容量%以上の窒素で常圧にする操作を3回行った。その後、窒素流通下にて系内を140℃まで昇温させた。次に系内を減圧にし、更に190℃まで連続的に昇温し、190℃で30分保持した後、窒素を導入して系内を常圧に戻した後、冷却してポリアミドを得た。得られたポリアミドは、相対粘度2.7であった。
PET樹脂(商品名:ユニペットBK−2180、日本ユニペット株式会社製、固有粘度=0.83dL/g、スルホン酸金属塩基を有しない)を使用した。使用に際しては、除湿乾燥機にて、150℃で8時間乾燥したものを用いた。
(1)ポリエステル樹脂の固有粘度
JIS K 7367−1:2002に従い、フェノール/1,1,2,2−テトラクロロエタン=60/40(質量比)の混合溶媒中に、ポリエステル樹脂を溶解させ、25℃に保存して、自動粘度測定装置(マルバーン製、Viscotek)を使用して測定した。
ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量計(株式会社島津製作所製、商品名:DSC/TA−60WS)を使用し、ポリエステル樹脂約10mgをアルミニウム製非密封容器に入れ、窒素ガス(30mL/分)気流中、昇温速度20℃/分で280℃まで加熱、溶融したものを急冷して測定用試料とした。該試料を同条件で測定し、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。
ポリアミド樹脂を0.2g精秤し、96質量%硫酸20mLに20〜30℃で撹拌溶解した。完全に溶解した後、速やかにキャノンフェンスケ型粘度計に溶液5mLを取り、25℃の恒温漕中で10分間放置後、当該溶液の落下時間(t)を測定した。また、96質量%硫酸の落下時間(t0)も同様に測定した。下記式より、測定したt及びt0の値を用いて、ポリアミド樹脂の相対粘度を算出した。
相対粘度=t/t0
実施例及び比較例で作製したボトルを用いて、JIS K7136:2000に準じて、測定した。
サンプルは、ボトルの胴部(底から80mmの位置)とし、色差計(日本電色工業株式会社製、型式:COH−400、透過法)を用いて測定した。
酸素透過率測定装置(MOCON社製、商品名「OX−TRAN 2/61」)を使用した。
実施例及び比較例で作製した容量500mLのボトルに、水を100mL充填し、酸素分圧0.21atmの条件下で、ボトル内部湿度100%RH(相対湿度)、外湿度50%RH、温度23℃の条件にて、ボトル内部に1atmの窒素を20mL/minで流通させ、200時間後のクーロメトリックセンサーにてボトル内部を流通後の窒素中に含まれる酸素量を検出することで、酸素透過率を測定した。この酸素透過率の測定値を基に、下記式から酸素透過係数に換算した。
酸素透過係数[cc・mm/(m2・day・atm)]=酸素透過率[cc/(day・0.21atm)]/0.21×ボトル平均肉厚[mm]/表面積[m2] (表面積=0.04m2)
評価基準は、以下の通りである。
−遷移金属を含有する場合−
A:酸素透過係数0.06[cc・mm/(m2・day・atm)]以下
B:酸素透過係数0.06[cc・mm/(m2・day・atm)]を超え0.10[cc・mm/(m2・day・atm)]以下
C:酸素透過係数0.10[cc・mm/(m2・day・atm)]を超える
−遷移金属を含有しない場合−
A:酸素透過係数1.35[cc・mm/(m2・day・atm)]以下
B:酸素透過係数1.35[cc・mm/(m2・day・atm)]を超え1.60[cc・mm/(m2・day・atm)]以下
C:酸素透過係数1.60[cc・mm/(m2・day・atm)]を超える
二酸化炭素測定装置(MOCON社製、商品名「PERMATRAN−C MODEL10」)を使用した。
ボトル作製後、ボトル内の水への二酸化炭素溶解量が4.0gas volumeとなるようにボトルに水500mLとドライアイス3.95gを投入し調整し、キャップをして、23℃50%RH(相対湿度)の環境下で24時間静置した。
その後、ボトルの二酸化炭素透過率[cc/day]を測定し、下記式から二酸化炭素透過係数を換算した。
二酸化炭素透過係数[cc・mm/(m2・day)]=二酸化炭素透過率[cc/day]×ボトル平均肉厚[mm]/表面積[m2] (表面積=0.04m2)
評価基準は、以下の通りである。
A:二酸化炭素透過係数が28.0[cc・mm/(m2・day)]以下
B:二酸化炭素透過係数が28.0[cc・mm/(m2・day)]を超え32.0[cc・mm/(m2・day)]以下
C:二酸化炭素透過係数が32.0[cc・mm/(m2・day)]を超える
所定量のポリエステル樹脂(A)、ポリアミド樹脂(B)、ポリエステル樹脂(R)、及び遷移金属としてステアリン酸コバルト(StCo)をタンブラーにより混合した。この混合物を二軸押出機(東芝機械株式会社製、製品名:TEM37−BS)を用い、C1:190℃、C2:240℃、C3:240℃、C4:240℃、C5:240℃、C6:240℃、H:250℃の温度条件とし、樹脂温度:235℃、スクリュー回転数200rpm、フィーダー速度:12kg/hの条件下で溶融混練し、ペレット(マスターバッチ(M))を作製した。
なお、表中のステアリン酸コバルトの含有量は、コバルト(遷移金属)としての含有量である。
単層プリフォーム成形条件は、以下の通りである。
・1回の射出成形でプリフォームを2個作製した。
・プリフォーム1個の質量:20.5g
・ホットランナー/シリンダー温度:280℃
・ホットランナーノズル温度:285℃
・金型冷却水温度:15℃
・成形サイクルタイム:25.9sec
二軸延伸ブロー成形条件は、以下の通りである。
・プリフォーム加熱温度:107〜110℃
・延伸ロッド用圧力:0.5MPa
・一次ブロー圧力:0.5MPa
・二次ブロー圧力:2.5MPa
・一次ブロー遅延時間:0.32sec
・一次ブロー時間:0.28sec
・二次ブロー時間:2.0sec
・ブロー排気時間:0.6sec
・金型温度:30℃
上記のようにして得られた単層ボトルを用いて、上述の方法に基づいて各種物性の測定を行った。結果を表1に示す。
ポリエステル樹脂(R)のみを使用した以外は、実施例1と同様にして単層ボトルを作製し、各種物性の測定を行った。結果を表1に示す。
ポリエステル樹脂(R)とポリアミド樹脂(B−1)をドライブレンドしたのち、射出成形機に投入した以外は、実施例1と同様にして単層ボトルを作製し、各種物性の測定を行った。結果を表1に示す。
ポリエステル樹脂(R)とポリアミド樹脂(B−2)をドライブレンドしたのち、射出成形機に投入した以外は、実施例1と同様にして単層ボトルを作製し、各種物性の測定を行った。結果を表1に示す。
遷移金属を添加しなかった以外は、それぞれ実施例1〜6及び比較例1〜4と同様にして単層ボトルを作製し、各種物性の測定を行った。結果を表2に示す。
表3に示す配合とした以外は実施例1と同様にして単層ボトルを作製し、各種物性の測定を行った。結果を表3に示す。
最終的なポリエステル系樹脂組成物におけるポリアミド樹脂(B)の含有量が同一であっても、マスターバッチ(M)がポリエステル樹脂(R)を含有しない実施例4に比べて、マスターバッチ(M)がポリエステル樹脂(R)を含有する実施例1では、成形体の透明性により優れていることが分かった。なお、実施例1及び実施例4の成形体は、共にガスバリア性に優れるものであった。実施例10と実施例7でも同様の結果となった。
一方、マスターバッチ(M)を作製せずに、ポリエステル系樹脂組成物を調製した比較例2及び3、並びに比較例6及び7では、ヘイズが大きく、透明性に劣るものであった。
また、ポリエステル系樹脂組成物がポリエステル樹脂(A)及びポリアミド樹脂(B)を含有しない比較例1及び5では、酸素透過係数及び二酸化係数酸素透過係数が高く、充分なガスバリア性を得られなかった。
更に、ポリエステル樹脂(A)のガラス転移温度が105℃を超える比較例4及び8では、ヘイズが大きく、透明性に劣ると共に、二酸化炭素透過係数が大きく、十分なガスバリア性が得られなかった。
また、ポリエステル樹脂(A)の含有量が15.0質量%以上である比較例9及び11では、ヘイズが大きく、透明性に劣るものであった。更に、ポリアミド樹脂(B)の含有量が10質量%を超える比較例9〜12は、いずれもヘイズが大きく、透明性に劣るものであった。
Claims (20)
- 環状アセタール構造又は脂環式炭化水素構造を有するポリエステル樹脂(A)、及びポリアミド樹脂(B)を含有するマスターバッチ(M)を得る工程と、
該マスターバッチ(M)と、ジカルボン酸単位の70モル%以上が芳香族ジカルボン酸に由来し、かつジオール単位の70モル%以上が脂肪族ジオールに由来するポリエステル樹脂(R)とを溶融混練し、ポリエステル系樹脂組成物を得る工程とをこの順で有し、
該ポリエステル樹脂(A)のガラス転移温度が105℃以下であり、
該ポリエステル系樹脂組成物中のポリエステル樹脂(A)の含有量が0.5〜15.0質量%であり、
該ポリエステル系樹脂組成物中のポリアミド樹脂(B)の含有量が0.5〜10.0質量%であり、
前記マスターバッチ(M)が、更にポリエステル樹脂(R)を含むことを特徴とする、
ポリエステル系樹脂組成物の製造方法。 - 前記マスターバッチ(M)中のポリエステル樹脂(A)の含有量が、3〜90質量%であり、ポリアミド樹脂(B)の含有量が、3〜90質量%である、請求項1に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 前記マスターバッチ(M)中の前記ポリエステル樹脂(R)の含有量が5質量%以上である、請求項1又は2に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 前記ポリエステル系樹脂組成物が、更に、遷移金属を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 前記マスターバッチ(M)が、遷移金属を含有する、請求項4に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 前記ポリエステル系樹脂組成物中の遷移金属の含有量が10〜1,000ppmである、請求項4又は5に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 前記ポリアミド樹脂(B)が、メタキシリレンジアミン単位を70モル%以上含むジアミン単位と、α,ω−脂肪族ジカルボン酸を70モル%以上含むジカルボン酸単位とを有するポリアミド樹脂である、請求項1〜6のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 前記ポリアミド樹脂(B)の相対粘度が、1.5〜4.2である、請求項1〜7のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 前記ポリエステル樹脂(A)が、環状アセタール構造を有するジカルボン酸単位、及び環状アセタール構造を有するジオール単位の少なくとも一方を有するポリエステル樹脂である、請求項1〜8のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 前記ポリエステル樹脂(A)が、環状アセタール構造を有するジカルボン酸をジカルボン酸成分全体の10〜40モル%含むジカルボン酸成分、及び/又は、環状アセタール構造を有するジオールをジオール成分全体の10〜40モル%含むジオール成分を重縮合して得られたポリエステル樹脂である、請求項1〜9のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 前記環状アセタール構造を有するジオール単位が、下記式(1)又は(2)で表される化合物に由来するものである、請求項9又は10に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
(式(1)及び(2)中、R1は、それぞれ独立して、炭素数1〜10の2価の脂肪族基、炭素数3〜12の2価の脂環基、及び炭素数6〜18の2価の芳香族基よりなる群から選択される2価の有機基を示す。式(2)中、R2は、炭素数1〜10の1価の脂肪族基、炭素数3〜12の1価の脂環基、及び炭素数6〜18の1価の芳香族基よりなる群から選択される1価の有機基を示す。) - 前記ポリエステル樹脂(A)が、脂環式炭化水素構造を有するジカルボン酸単位、及び脂環式炭化水素構造を有するジオール単位の少なくとも一方を有するポリエステル樹脂である、請求項1〜8のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 前記脂環式炭化水素構造が、炭素数3〜10のシクロアルカン構造である、請求項12に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 前記脂環式炭化水素構造を有するジオール単位が、下記式(5)で表される化合物に由来するものである、請求項12又は13に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
(式(5)中、R6は、それぞれ独立して、炭素数1〜10の2価の脂肪族基を示す。R7は、炭素数1〜10の1価の脂肪族基、炭素数3〜12の1価の脂環基、及び炭素数6〜18の1価の芳香族基よりなる群から選択される1価の有機基を示す。aは0又は1であり、a=0のとき、水酸基はシクロヘキサン環に直接結合する。bは、0〜4の整数である。) - 請求項1〜14のいずれかに記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法により得られたポリエステル系樹脂組成物を成形する工程を有する、成形体の製造方法。
- 前記成形体が、ボトル、カップ、又は、フィルムである、請求項15に記載の成形体の製造方法。
- 環状アセタール構造又は脂環式炭化水素構造を有するポリエステル樹脂(A)、及びポリアミド樹脂(B)を含有するマスターバッチ(M)と、ジカルボン酸単位の70モル%以上が芳香族ジカルボン酸に由来し、かつジオール単位の70モル%以上が脂肪族ジオールに由来するポリエステル樹脂(R)とを溶融混練して得られるポリエステル系樹脂組成物であって、
該ポリエステル樹脂(A)のガラス転移温度が105℃以下であり、
該ポリエステル系樹脂組成物中のポリエステル樹脂(A)の含有量が0.5〜15.0質量%であり、
該ポリエステル系樹脂組成物中のポリアミド樹脂(B)の含有量が0.5〜10.0質量%であり、
前記マスターバッチ(M)が、更にポリエステル樹脂(R)を含むことを特徴とする、
ポリエステル系樹脂組成物。 - 請求項17に記載のポリエステル系樹脂組成物からなる、成形体。
- 前記成形体が、ボトル、カップ、又は、フィルムである、請求項18に記載の成形体。
- 環状アセタール構造又は脂環式炭化水素構造を有するポリエステル樹脂(A)、ポリアミド樹脂(B)、及びジカルボン酸単位の70モル%以上が芳香族ジカルボン酸に由来し、かつジオール単位の70モル%以上が脂肪族ジオールに由来するポリエステル樹脂(R)を含有し、該ポリエステル樹脂(A)のガラス転移温度が105℃以下であることを特徴とする、マスターバッチ。
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