JP6915411B2 - ポリエステル樹脂組成物 - Google Patents
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Description
この課題を解決するための手段として例えば以下のものがある。
一方、特許文献2にはフィルムの少なくとも片面に紫外線吸収剤を含む重合体をコーティングしたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムが開示されており、このフィルムは優れた機械特性および耐候性(紫外線吸収性)を有することが開示されている。
また、特許文献2に開示されているフィルムはコーティング工程を要し、コーティング用の大型設備が必要であり、フィルム製造の面で課題を有していた。さらに、コーティング層として使用する重合体は熱硬化性でありPET樹脂と非相溶であるので、製造工程で再生原料として使用をした際にフィルムの機械特性、光学特性の低下の懸念があった。
本発明で解決しようとする課題は、上記の問題点を解決し、紫外線吸収性、及び、透明性に優れたポリエステル樹脂組成物、並びに、紫外線吸収性、透明性、機械特性、及び、生産性に優れたフィルムを提供することにある。
本発明の要旨は以下のとおりである。
[3] 前記ポリエステル樹脂のうち前記ポリエステル(A)以外の1種類が、ジカルボン酸成分の主成分として芳香族ジカルボン酸を含み、ジオール成分として前記一般式(1)のジオールを含まないポリエステル(B)である[2]に記載のポリエステル樹脂組成物。
[4] ガラス転移温度が65℃以上160℃以下である[1]〜[3]のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物。
[5] [1]〜[4]のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物からなる成形体。
[6] [1]〜[4]のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物からなるフィルム。
[7] [1]〜[4]のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物からなる層を最外層に少なくとも一層有する多層体。
本発明の実施形態の一例に係るポリエステル樹脂組成物(以下、「本樹脂組成物」と称することがある)は、少なくとも2種類のポリエステル樹脂を含有し、ガラス転移温度が単一であり、YI値が20以下であるポリエステル樹脂組成物であって、下記一般式(1)のジオール成分を1〜20質量%有するポリエステル樹脂組成物である。
ガラス転移温度が単一であるとは、歪み0.1%、周波数10Hz、昇温速度3℃/分の条件にて動的粘弾性の温度分散測定(JIS K7244法の動的粘弾性測定)を行った際、本樹脂組成物は損失正接(tanδ)の主分散のピークが1つだけ存在することを意味する。樹脂組成物のガラス転移温度が単一であれば、樹脂組成物に含まれる樹脂は相溶しており、透明性を有するポリエステル樹脂組成物となる。
相溶系とは、混合する2種類以上の樹脂が分子レベルで完全に混ざり合う系を意味する。この際、分子レベルで混ざり合っている非晶領域は単一の相と見なす事ができ、ミクロブラウン運動も単一の温度で生じる。従って、相溶系の場合、ガラス転移温度が単一であり、主分散のピークも単一となる。また、その温度は、ブレンド比率に応じて、ブレンドするそれぞれの樹脂の間の範囲に値をとる。
一方、非相溶系の場合、混合する2種類以上の樹脂が混ざり合っておらず、二相系(あるいはそれ以上)として存在する。従って、ガラス転移温度を示す主分散のピークは、ブレンドするそれぞれの樹脂と同じ位置に2つ以上存在する事になる。非相溶の場合、それぞれの樹脂の屈折率が極めて近い値になければマトリックスとドメインの界面で光が散乱し、樹脂組成物の透明性が損なわれる。また、引張や曲げ等の外力を加えた際に界面で剥離が生じ、機械物性の低下や白化を招く。さらに、延伸フィルムの製造の際、延伸時に界面剥離が生じ、破断や白化の原因となる。
本発明においては、本樹脂組成物を構成する樹脂が相溶しているため、本樹脂組成物及び該組成物を用いて得られる成形体は優れた透明性を有する。
ガラス転移温度は、JIS K7198Aに準じて、動的粘弾性の温度分散測定を用いて歪み0.1%、周波数10Hz、昇温速度3℃/分にて測定される損失正接(tanδ)の主分散のピークで評価されるものである。
YI値が20以下であることにより、樹脂組成物の着色の懸念がなくなる。
なお本発明におけるYI値は、JIS K7373に準拠し、樹脂組成物から得られる厚み100μmのフィルムについて測定するものである。
なお、本発明におけるヘーズの値は、以下の式で計算するものである。
[ヘーズ]=([拡散透過率]/[全光線透過率])×100
他の樹脂としては、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、塩素化ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリメチルペンテン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリブチレンサクシネート系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリエチレンオキサイド系樹脂、セルロース系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリブテン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミドビスマレイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリケトン系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、アラミド系樹脂、及び、フッ素系樹脂等が挙げられる。
本樹脂組成物を構成する紫外線吸収化合物含有ポリエステル(A)は、下記一般式(1)のジオール成分を含むポリエステルである。紫外線吸収化合物含有ポリエステル(A)はベンゾトリアゾール基を有し、本樹脂組成物は紫外線吸収能を有する。
またベンゾトリアゾールを有するジオールの含量が上記範囲であることにより、本樹脂組成物は相溶性を示し、透明性を有する組成物となる。
紫外線吸収化合物含有ポリエステル(A)は、ジカルボン酸成分の主成分として芳香族ジカルボン酸を含み、1,4−ブタンジオールを全ジオール成分に対して50モル%〜95モル%含むことが好ましい。
ここで主成分とは、ジカルボン酸成分のうち、芳香族ジカルボン酸が90モル%以上であることを指し、好ましくは92モル%以上であり、より好ましくは95モル%以上であり、特に好ましくはジカルボン酸成分の全て(100モル%)が芳香族ジカルボン酸である。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、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、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸などがあげられる。これら芳香族ジカルボン酸はそれぞれ単独で、あるいは必要に応じて2種類以上を併用してもよい。
またこれらのうち、得られる樹脂組成物の透明性の観点からテレフタル酸をもっとも好適に使用することができる。ジカルボン酸成分のうち、テレフタル酸が90モル%以上であることが好ましく、92モル%以上であることがより好ましく、95モル%以上であることがさらに好ましく、ジカルボン酸成分の全て(100モル%)がテレフタル酸であることが特に好ましい。
本樹脂組成物を構成するポリエステル樹脂のうち1種類が、ジオール成分として前記一般式(1)のジオールを含まないポリエステル(B)であることが好ましい。そのようなポリエステルとしては、透明性の観点から、ジカルボン酸成分の主成分として芳香族ジカルボン酸を含むポリエステル(B)が好ましい。
ここで主成分とは、ジカルボン酸成分のうち、芳香族ジカルボン酸が90モル%以上であることを指し、好ましくは92モル%以上であり、より好ましくは95モル%以上であり、特に好ましくはジカルボン酸成分の全て(100モル%)が芳香族ジカルボン酸である。ポリエステル(B)が、ジカルボン酸成分として芳香族ジカルボン酸を主成分とすることにより、ポリエステル(B)は耐熱性や透明性、機械特性、前記ポリエステル(A)との相溶性に優れる。
芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、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、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸などがあげられる。これら芳香族ジカルボン酸はそれぞれ単独で、あるいは必要に応じて2種類以上を併用してもよい。
好ましくは、ポリエステル(B)は、透明性の観点から、ジオール成分の主成分がエチレングリコール、ジエチレングリコール、及び/または、1,4−ブタンジオールであることが好ましい。
また、本発明の樹脂組成物からなるフィルムの延伸が可能である点から、ジオール成分の主成分がエチレングリコールであることが好ましい。
ここで主成分とは、ジオール成分のうち、90モル%以上であることを指し、好ましくは92モル%以上であり、より好ましくは95モル%以上であり、特に好ましくはジオール成分の全て(100モル%)であることをいう。
本発明のポリエステル樹脂組成物の製造方法について説明するが、以下の説明は、本樹脂組成物を製造する方法の一例であり、本樹脂組成物はかかる製造方法により製造される本樹脂組成物に限定されるものではない。
更に、紫外線吸収化合物含有ポリエステル(A)とポリエステル(B)とを均一に混合するために、同方向二軸押出機を用いて溶融混練するのが好ましい。
混練温度は、用いる全ての樹脂のガラス転移温度以上であり、かつ結晶性樹脂に対しては、その樹脂の結晶融解温度以上である事が必要である。使用する樹脂のガラス転移温度や結晶融解温度に対して、なるべく混練温度が高い方が、樹脂の一部のエステル交換反応が生じやすく、相溶性が向上しやすいものの、必要以上に混練温度が高くなると樹脂の分解が起こる為好ましくない。この事から、混練温度は260℃以上350℃以下であり、270℃以上340℃以下が好ましく、280℃以上330℃以下がより好ましく、290℃以上320℃以下が特に好ましい。混練温度がかかる範囲であれば、樹脂の分解を生じる事なく、相溶性や溶融成形性を向上させる事ができる。
以下に、本樹脂組成物からなる成形体、フィルムについて記載する。
紫外線吸収化合物含有ポリエステル(A)及びポリエステル(B)をそれぞれ上記のように選択することにより、フィルム中の紫外線吸収化合物含有ポリエステルに分解の懸念がなく、かつ、ポリエステルフィルムの延伸も容易に行うことが可能となる。
ただし、積層フィルムの場合は、Tgが高い層に合わせた温度設定で延伸を行う。
ここで、紫外線照射前後のイエローインデックスの変化量は、岩崎電気(株)のアイス―UVテスタ―SUV―W151を用いて、照射強度70mW/cm2、照射温度63℃、照射湿度50%RHの条件で紫外線を50時間照射する前後の、JIS K7373に準拠して測定した厚み100μmにおけるイエローインデックスの変化量である。
なお、本発明におけるヘーズの値は、以下の式で計算する事ができる。
[ヘーズ]=([拡散透過率]/[全光線透過率])×100
ここで、引張破断強度はJIS K7127に準拠して温度23℃、試験速度200mm/分の条件で測定したものである。
ここで、引張破断深度はJIS K7127に準拠して温度23℃、試験速度200mm/分の条件で測定したものである。
本樹脂組成物からなる層を最外層に少なくとも一層有する多層体であることが好ましく、耐紫外線変色性の観点から、本樹脂組成物からなる層を両最外層に有する多層体であることが特に好ましい。
(1)耐紫外線性能(YI値)
得られたフィルムについて、JIS K7373に準拠し、厚み100μmにおけるイエローインデックス(YI値)を測定した。続いて、岩崎電気(株)のアイスーパーUVテスターSUV−W151を用いて、照射強度70mW/cm2、照射温度63℃、照射湿度50%RHの条件で紫外線を50時間照射した後、同様の方法でYI値を測定した。
紫外線の照射前後で、YI値の変化量が20以下であるものを合格(〇)、YI値が20を超えるものを不合格(×)とした。
(2)耐ブリードアウト性
得られたフィルムについて、120℃、50%RHの環境下で24時間熱処理を行い、試験後に析出した紫外線吸収剤成分の重量を測定した。析出しなかったものを合格(○)、析出したものを不合格(×)とした。
粘弾性スペクトロメーターDVA−200(アイティー計測制御株式会社製)を用い、JIS K7244(1999年)に準じて、歪み0.1%、周波数10Hz、昇温速度3℃/分で動的粘弾性の温度分散測定を用い、損失正接(tanδ)の主分散のピーク温度を測定した。積層系の場合は、表層についてガラス転移温度の測定を行った。主分散のピークが単一であるものを合格(○)、ピークが2つ以上あるものを不合格(×)とした。
得られたフィルムについて、ヘーズメーターNDH−5000(日本電色工業社製)を用いて、JIS K7136(2000年)に基づいて、全光線透過率および拡散透過率を測定し、ヘーズを以下の式で算出した。混合物(X)の厚み50μmでのヘーズが5%以下であるものを合格(○)、5%を超えるものを不合格(×)とした。
[ヘーズ]=([拡散透過率]/[全光線透過率])×100
得られたフィルムについて、JIS K7127に準拠して温度23℃、試験速度200mm/分の条件で引張破断強度を測定した。続いて、岩崎電気(株)のアイスーパーUVテスターSUV−W151を用いて、照射強度70mW/cm2、照射温度63℃、照射湿度50%RHの条件で紫外線を50時間照射した後、同様の方法で引張破断強度を測定した。紫外線の照射前後で、共に引張破断強度の値が50MPa以上、300MPa以下のものを合格(○)、この範囲から外れるものを不合格(×)とした。
得られたフィルムについて、JIS K7127に準拠して温度23℃、試験速度200mm/分の条件で引張破断伸度を測定した。続いて、岩崎電気(株)のアイスーパーUVテスターSUV−W151を用いて、照射強度70mW/cm2、照射温度63℃、照射湿度50%RHの条件で紫外線を50時間照射した後、同様の方法で引張破断伸度を測定した。紫外線の照射前後で、共に引張破断伸度の値が20%以上のものを合格(○)、20%未満のものを不合格(×)とした。
[紫外線吸収化合物含有ポリエステル(A)]
(A−1):紫外線吸収化合物含有ポリエステル(ジオール成分:1,4−ブタンジオール/2,2−メチレンビス[4−(2−ヒドロキシエチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]=84/16モル%、酸成分:テレフタル酸=100モル%、Tg=88℃、Tm=187℃、屈折率:1.617)
(A−2):紫外線吸収化合物含有ポリエステル(ジオール成分:1,4−ブタンジオール/2,2−メチレンビス[4−(2−ヒドロキシエチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]/1,4−シクロヘキサンジメタノール=72/9/19モル%、酸成分:テレフタル酸=100モル%、Tg=74℃、Tm=181℃、屈折率:1.598)
(B−1):ノバペックス BK2180(三菱化学社製、ジオール成分:エチレングリコール/ジエチレングリコール=97.9/2.1モル%、酸成分:テレフタル酸/イソフタル酸=98.5/1.5モル%、Tg=90℃、Tm=248℃、屈折率:1.576)
(B−2):ノバデュラン 5020(三菱エンジニアリングプラスチックス社製、ジオール成分:1,4−ブタンジオール=100モル%、酸成分:テレフタル酸=100モル%、Tg=56℃、Tm=220℃、屈折率:1.576)
ペレット状の紫外線吸収化合物含有ポリエステル(A−1)とポリエステル(B−1)を、(A−1)/(B−1)=33/67質量%の割合でドライブレンドした後、270℃に設定したΦ40mm単軸押出機にて溶融混練し、Tダイ内からフィルムとして押出し、20℃のキャストロールに密着急冷し、厚み900μmの未延伸フィルムを得た。
得られた未延伸フィルムを縦延伸機に通し、100℃で縦方向に3倍延伸を行った後、得られた縦延伸フィルムを横延伸機に通し、予熱温度100℃、延伸温度110℃で横方向に3倍延伸を行い、熱固定温度180℃で熱固定を行った。得られた100μmの二軸 延伸フィルムについて評価を行った結果を表1に示す。
層(X)の原料としては(A−1)/(B−1)=33/67質量%の割合でブレンドしたものを、一方、層(Y)の原料としては(B−1)単体をそれぞれ使用した。これらをΦ40mm押出機2台により別々に溶融させ、(X)/(Y)/(X)の順番で共押出Tダイ内で積層させて3層構造の積層フィルムとして押出し、20℃のキャストロールに密着急冷し、(X)/(Y)/(X)=180/540/180μm(全層厚み:900μm、積層比:(X)/(Y)/(X)=1/3/1)となるように未延伸積層フィルムを得た。この時、層(X)の押出機温度を250℃に、層(Y)の押出機温度を270℃に、フィードブロックの温度及び口金の温度は共に270℃とした。
得られた未延伸フィルムを100℃で縦方向に3倍延伸を行った後、得られた縦延伸フィルムを予熱温度100℃、延伸温度110℃で横方向に3倍延伸を行い、熱固定温度180℃で熱固定を行った。得られた100μmの二軸延伸フィルムについて評価を行った結果を表1に示す。
層(X)の原料として(A−1)と(B−1)を(A−1)/(B−1)=50/50質量%の割合でブレンドして使用した以外は、実施例2と同様の方法でフィルムの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
層(X)の原料として(A−1)と(B−1)を(A−1)/(B−1)=67/33質量%の割合でブレンドして使用した以外は、実施例2と同様の方法でフィルムの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
層(X)の原料として(A−2)と(B−1)を、(A−2)/(B−1)=33/67質量%の割合でブレンドして使用した以外は、実施例2と同様の方法でフィルムの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
層(X)の原料として(A−1)/(B−2)=33/67質量%の割合でブレンドしたものを、一方、層(Y)の原料として(B−2)単体をそれぞれ使用した。これらをΦ40mm押出機2台により別々に溶融させ、(X)/(Y)/(X)の順番で共押出Tダイ内で積層させて3層構造の積層フィルムとして押出し、20℃のキャストロールに密着急冷し、(X)/(Y)/(X)=20/60/20μm(全層厚み:100μm、積層比:(X)/(Y)/(X)=1/3/1)となるように未延伸積層フィルムを得た。この時、層(X)と層(Y)の押出機温度、フィードブロックの温度及び口金の温度は共に250℃とした。ポリエステル(B−2)は結晶化速度が極めて速く、キャストロールで密着急冷したとしても結晶化が完了したフィルムしか得る事が出来ず、延伸することが困難であるため、未延伸フィルムの評価を行った。結果を表1に示す。
原料としてポリエステル(B−1)を単体で使用し、熱固定温度を230℃に設定した以外は実施例1と同様の方法でフィルムの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
ペレット状のポリエステル(B−2)を250℃に設定したΦ40mm単軸押出機にて溶融し、Tダイ内からフィルムとして押出し、20℃のキャストロールに密着急冷し、厚み100μmの未延伸フィルムを得た。ポリエステル(B−2)は結晶化速度が極めて速く、キャストロールで密着急冷したとしても結晶化が完了したフィルムしか得る事が出来ないため、延伸することが困難であった。得られたフィルムについて評価を行った結果を表1に示す。
層(X)の原料としてポリエステル(B−1)と(M−1):チヌビン1577(BASF社製、トリアジン系紫外線吸収剤、2−[4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル]−5−(ヘキシルオキシ)フェノール)を、(A−1)/(B−2)=90/10質量%の割合でブレンドして使用した以外は、実施例2と同様の方法でフィルムの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
原料としてポリエステル(A−1)を単体で使用した以外は実施例1と同様の方法でフィルムの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
実施例2〜5の積層延伸フィルム、及び、実施例6の積層未延伸フィルムにおいても、紫外線照射前後でYI値の変化は見られず、優れた紫外線吸収性を有している事が分かる。また、フィルムのヘイズも5%以下でありきわめて高い透明性を有している。
一方、比較例1、2のフィルムは、いずれも紫外線によって劣化し、紫外線照射後の機械特性及び光学特性が大幅に低下していることがわかる。
比較例3の紫外線吸収剤を添加し延伸したフィルムでは、初期のYI値が高く、また、紫外線吸収剤成分が促進試験後にブリードアウトすることがわかる。
比較例4のフィルムは、着色しているためYI値が高く光学用途等に好ましく使用することができない。
Claims (10)
- 少なくとも2種類のポリエステル樹脂を含有し、ガラス転移温度が単一であり、YI値が20以下であるポリエステル樹脂組成物であり、下記一般式(1)のジオール成分を1〜20質量%有し、
前記ポリエステル樹脂のうち1種類が、ジオール成分として前記一般式(1)のジオールと、1,4−ブタンジオールとを含み、当該1,4−ブタンジオールの含量が全ジオール成分に対して50モル%〜95モル%であり、ジカルボン酸成分の主成分として芳香族ジカルボン酸を含む、紫外線吸収化合物含有ポリエステル(A)であり、
前記ポリエステル樹脂のうち前記ポリエステル(A)以外の1種類が、ジオール成分として前記一般式(1)のジオールを含まず、ジオール成分の主成分としてエチレングリコール及び/又はジエチレングリコールを含み、ジカルボン酸成分の主成分として芳香族ジカルボン酸を含むポリエステル(B)である、ポリエステル樹脂組成物。
- 前記ポリエステル(A)が、前記一般式(1)のジオール成分を全ジオール成分に対して5〜20モル%含み、ジカルボン酸成分の主成分としてテレフタル酸を含む、請求項1に記載のポリエステル樹脂組成物。
- 前記ポリエステル(A)が、ジオール成分としてさらに1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む、請求項1又は2に記載のポリエステル樹脂組成物。
- 前記ポリエステル(B)のジオール成分の主成分がエチレングリコールである、請求項1〜3のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物。
- 前記ポリエステル(B)が、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸及びイソフタル酸を含む、請求項1〜4のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物。
- ガラス転移温度が65℃以上160℃以下である請求項1〜5のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物からなる成形体。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物からなるフィルム。
- 延伸フィルムである、請求項8に記載のフィルム。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成物からなる層を最外層に少なくとも一層有する多層体。
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