JPH01201325A - 耐熱性ポリエステル共重合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、溶融成形が可能で優れた耐熱性と機械的性質
を有する色相良好なポリエステル共重合体に関する。

［従来技術］ 近年の自動車工業や電気・電子工業の発展にともない、
エンジニアリングプラスチックスを含む特殊樹脂の需要
が増大している。そして、これらの樹脂からなる成形品
の使用環境も苛酷化してきている。このような状態のも
とでは従来の樹脂では対応しきれない機能や高性能が要
求されてきている。

要求特性の一つに高温での耐熱性が挙げられ、高耐熱性
を有する新しい樹脂が数多く検討され開発されてきてい
る。

その中で耐熱性樹脂として液晶ポリマーを含む仝芳香族
ポリエステルの開発が盛んであり、その他ポリイミドや
ポリアミドまたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ
）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）といった特殊な樹
脂も開発されてきている。

しかしながら、それぞれのポリマーにおいて、例えば耐
熱性が不十分であったり、耐熱性が十分であっても流動
性や加工性が満足できなかったり、異方性を有するとか
、フェニレン基を多く含有するために脆化性となり、耐
衝撃性が劣るとか、特殊な原料や復雑な製造方法が必要
とされるとか、無色性（色相）が劣る等々の不満足な点
を残している。

これに対し、従来から使用されているポリエチレンナフ
タレートは脂肪族グリコールすなわちエチレングリコー
ルを使用しているにもかかわらず耐熱１生や寸法安定性
の優れたポリエステルとじて知られているが、近年製品
にするまでの工程で苛酷な条件を課すことが多く、この
ポリマーも現状の耐熱性では必ずしも満足できるもので
はない。

ところで、ポリエステルではグリコール成分として脂肪
族グリコールを用いたものよりも、芳香族グリコールを
使用した方が得られるポリマーの耐熱性が改良（向上）
することが予測される。しかしながら、多くの仝芳香族
ポリエステルは異方［生を呈するものや、成形性の好ま
しくないものか多く、耐熱性を備えた成形品を得ること
を目的とするとき、ボリアリレートは適切なものとは言
い難い。そこで、ナフタレンジカルボン酸と脂環族ジオ
ールとからなるポリエステルについて検討を試みた。

このナフタレンジカルボン酸と脂環族ジオールとからな
るポリエステルは、米国特許第３３９６１４９号明細書
によって公知である。このポリエステルは染色性が改良
されると開示されているが、製造方法によっては耐熱性
が充分でなかったり、或いは縮重合反応が進行せず目的
とするポリマーが製造できない等の問題が潜在している
。

［発明の目的］ 本発明の目的は、加工成形性、耐衝撃性に優れ、かつ耐
熱性に優れた色相良好なポリエステル共重合体を提供す
ることにおる。

［発明の構成］ 本発明は、酸成分がナフタレンジカルボン酸。

グリコール成分が（１）式 ８２／１Ｂ＜Ｍａ　／Ｍｂ≦９５１５　　　−（１）式
を満足する組成の（ａ）　１．４−シクロヘキサンジメ
タノール及び（ｂ）エチレングリコール２成分からなる
ポリエステル共重合体である。このポリエステル共重合
体はＣａ化合物の存在下、ナフタレンジカルボン酸低級
アルキルエステルとエチレングリコールとにおいてエス
テル交換反応を行ない、該反応が８０％以上未完了（１
００％未満）の状態に進行した段階で、１，４−シクロ
ヘキサンジメタノールを添加し、更にエステル交換反応
を継続し、得られたモノマーをＧｅ化合物の存在下、固
有粘度［η］が０．４５以上となるまで重縮合反応を行
なうことによって得られる。

本発明において「ポリエステル共重合体」とはナフタレ
ンジカルボン酸、　１．４−シクロヘキサンジメタノー
ル、エチレングリコールとからなるポリマーて′ある。

ここで「ナフタレンジカルボン酸」として実際に使用す
る化合物はナフタレン−２，６−ジカルボン酸の低級ア
ルキルエステルであり、「ナフタレンジカルボン酸」の
代わりに「テレフタル酸」或いは「テレフタル酸」と「
ナフタレンジカルボン酸」の混合系を使用した場合には
「ナフタレンジカルボン酸」単独で使用した場合に比較
して耐熱性が低下する。さらにここに「低級アルキル」
とは炭素数１〜４のアルキル基をいう。

また「１．４−シクロヘキサンジメタノール」は通常ト
ランス・シス異性体の混合物として存在するが、この割
合は任意のものを使用できる。特に断らない限り、トラ
ンス／シス＝７０／３０程度のの混合物が例示（実用）
できる。また「１，４−シクロヘキサンジメタノール」
の代わりに耐熱性をさらに向上させるために「芳香族ジ
オール」、例えばベンゼンジメタツールやビスフェノー
ルＡ等を使用することは可能であるが、実際には芳香族
性を高めたにもかかわらず耐熱性が充分でなかったり、
成形性が低下し、成形品の胞化性が増したりするので好
ましいとは言えない。

また他の「脂環式グリコール」、例えばシクロヘキサン
ジオールを使用した場合はエステル交換反応２重縮合反
応性が低く、満足な物性を示すポリマーは得られず、ま
た、トリシクロデカンジメタツールを使用した場合には
溶融熱安定性が悪くなる。ただし、ここで１，４−シク
ロヘキサンジメタノールを使用する場合にもエチレング
リコールをある程度共重合させることは成形性を改良す
るために必須である。

さらに共重合成分としての１，４−シクロヘキサンジメ
タノールとエチレングリコールのポリマー中での組成（
モル比Ｍａ　／Ｍｂ　）は８２／１８＜〜１ａ／Ｍｂ≦
９５１５であることが必要である。

ここでＭａ　／Ｍｂ　＜８２／１８の場合にはポリマー
の結晶化速度か低く、透明性良好なポリマーを得やすい
か、融点か２９５°Ｃ以下であることから、耐熱性２機
械的強度に劣り、例えばハンダ耐熱性に満足な結果が１
ｑられない。

また、９５１５　＜Ｍａ　／Ｍｂの場合には、エステル
交換反応１型縮合反応ともに反応が充分に進行せず、成
形可能な粘度のポリマーを得ることは困難となる。

次に１工ステル交換反応」の方法としてはまず酸成分の
化合物としてナフタレン−２，６−ジカルボン酸ジメチ
ルとエチレングリコールを反応させ、留出するメタノー
ル量より判断してエステル交換及能率が１−８０％以上
１００％未満」の範囲に進行した段階で１，４−シクロ
ヘキサンジメタノールを添加し、さらにエステル交換反
応を継続する方法を採る必要がある。

ここで反応初期から１，４−シクロヘキサンジメタノー
ルを共存させる場合を含め、エチレングリコールとナフ
タレン−２，６−ジカルボン酸ジメチルの反応率が８０
％未満の段階で１，４−シクロヘキサンジメタノールを
添加した場合には、その後のエステル交換反応が充分に
進行せず、ざらに重縮合反応においても粘度の上昇が非
常に遅くなり、成形可能な程度にまで重合度（粘度）を
上昇させることができない。

次にこのポリマーを製造するにあたり、エステル交換触
媒として用いる「カルシウム化合物」としては、有機酸
塩、炭酸塩等が挙げられる。具体的には酢酸カルシウム
、安息香酸カルシウム、炭酸カルシウム等が例示される
。これらのうち、酢酸カルシウムが特に好ましい。カル
シウム化合物の使用量は通常ポリエステルを構成する酸
成分に対して５０〜１５０ミリモル（ｍ　ｍｏｌ）％で
ある。ここで必要に応じて整色剤としての酢酸コバルト
を１０ｍｍｏ　Ｉ％以下添カロしてもよい。

エステル交換触媒としてマグネシウム化合物。

マンガン化合物を用いた場合、無色性（色相）はカルシ
ウムより若干劣り、成形時の溶融熱安定性は悪い。また
、亜鉛化合物は色相がマグネシウム化合物、マンガン化
合物より悪い上、溶融熱安定性が劣る。更にリチウム化
合物は熱安定性が比較的良好であるが反応性が劣り、や
はり色相が悪くなる。

本発明において重合触媒として用いる「ゲルマニウム化
合物」としては、酸化物、有機酸塩、アルキル、アリー
ル化合物が挙げられ、具体的には酸化ゲルマニウム、四
酢酸ゲルマニウム、錫酸ゲルマニウム、酒石酸ゲルマニ
ウム、テトラフェニルゲルマニウム等が例示される。こ
れらのうち、特に二酸化ゲルマニウムが好ましい。Ｇｅ
化合物の使用量は通常ポリエステルを構成する酸成分に
対して１０〜１００　ｍｍｏ１％である。Ｔｉ化合物や
ｓｂ化合物を使用した場合にはポリマー及び成形品の色
相が悪く、熱安定性も悪くなる。

さらに、得られたポリマーの固有粘度［η］は０．４５
以上であることが必要であり、０．４５未満の場合には
充分な耐熱性２機械的強度を得ることができない。

［弁明の効果］ 本発明の方法で作成されたポリエステル共重合体は、加
工成形＋ｉに優れ連続した射出成形が可能で、かつ機械
的強度が良好であり、特に耐熱性に優れ、例えば最近耐
熱樹脂用途として要求の多いハンダ耐熱性をクリアーす
ることのできる樹脂としての利用に有効でおる。

ざらに−船釣に耐熱性樹脂は色相が悪く、色相が問題に
ならない用途に利用するかあるいは塗装等を実施しなけ
ればならないが、本発明の共重合体は色相が良好である
ためにその利用範囲か全く制約されない。

［実施例］ 以下本発明を実施例で具体的に説明するが、本発明はこ
の実施例に限定されるものではない。

なお耐熱性評価方法として実施した熱垂下量。

ハンダ浴浸漬試験、衝撃強度の測定、［η］及び融点の
測定、ポリマー中のグリコール成分分析は以下の装置や
方法で測定した。

１、熱垂下量 有効長さ１００ｍｍ　　（把持長ざを含まず）、厚さ３
ｍｍ、巾５０ｍｍの短冊型の試験片を片持ハリの状態で
水平に保持し、１５０’Ｃの雰囲気中に１時間放置後支
持位置から１００ｍｍ長のハリの先端が水平から垂下す
るｆｆｌ（ｍｍ）を測定した。

２、　ハンダ浴浸漬試験 ７５ｍｍｘ　７５ｍｍｘ　３ｍｍ　　（厚さ）の樹脂片
を１５０ｍｍｘ　１００ｍｍ　ｘ　６０ｍｍ　（深さ）
の２６０℃に保持されたハンダ浴中に２０秒間浸漬し、
その樹脂片の表面外観を評価した。

３、衝撃強度 室温下、ＡＳＴ）Ｉ　Ｄ２５６のアイゾツト衝撃強度（
Ｖノツチ付）で示した。

４、　グリコール成分組成 ポリマーサンプルをメタノールの適量とともに封管し、
２５０’ＣＸ６時間のオー１〜クレープ処理した後、ガ
スクロマトグラフィーにより定母した。

５、　固有粘度 １．１，２．２−テトラクロロエタンとフェノールの２
：３混合溶媒中３５℃で測定して得た溶液粘度から求め
た値。

６゜融点：Ｔ＋ｕ ｉＤｕ　Ｐｏｎｔ社製９１０　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａ
ｌ　ＳｃａｎｎｉｎｇＣａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ及び９９
０　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ａｎａｌｙｚｅｒで測定７、　溶
融熱安定性：△［η］ △　［ηコ　＝　［η］　１−　［η］　２（［η］１
　：成形前のポリマーの固有粘度。

［ηコ２　：融点＋１０℃で成形した成形サンプルの固
有粘度 実施例１ ２．６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル３３，５部及
びエチレングリコール７．９部を出発原料とし、これに
酢酸カルシウム０．０２部（８２，細ｍｏ１％）をエス
テル交換触媒として用いてエステル交換反応を行ない、
留出メタノール借が３．７部（エステル交換反応率９０
％〉となった時点で１，４−シクロヘキサンジメタノー
ル２１．７部を追加添加し、エステル交換反応を継続し
、終了させた。次いで、酸化ゲルマニウムｏ、　ｏｉ部
（７０市０１％）を重合触媒として重縮合反応を実施し
、固有粘度［η］＝０．５５のポリマーを得た。得られ
たポリマーのグリコール成分組成比Ｍａ　／Ｍｂは９０
／１０であり融点は３３０　’Ｃであった。

このポリマー１４０℃で５時間乾燥後、日本！！鋼所（
株製、射出成形機ＪＳＷ−Ｎ４０Ｂｍに熱垂下量及びハ
ンダ浸漬試験片作成用金型を取り付けてシリンダー温度
３３０℃、金型温度９０’Ｃ，射出圧力１０００ＫＣＩ
／Ｃｌ１１２の条件で成形した。

得られた樹脂片の熱垂下量は４１１１ｍであった。また
同様の試験片をハンダ浴中に浸漬しても外観。

色相２表面状態に変化は見られなかった。

ざらに金型をアイゾツト衝撃強度（Ｖノツチ付）試験片
作成用に取り代えて成形し、衝撃強度の測定を行なった
所１，４０Ｋｇ・ｃｍ／　ｃｍであった。

実施例２〜３及び比較例１〜１２ 実施例１における酢酸カルシウム及び二酸化ゲルマニウ
ムの代わりに各種化合物を触媒として用いた場合、また
１、４−シクロヘキサンジメタノールの添加時期を変更
した場合、ざらに得られるポリマーの固有粘度か低くな
るように重合反応を打ち切った場合のポリマー、成形品
の物性を表−１にまとめて示す。

さらに、得られるポリマー中のグリコール成分組成を変
更した場合と１，４−シクロヘキサンジメタノール以外
の脂環式グリコールを使用した場合に得られるポリマー
のそれぞれの物性をまとめて表−２に示す。

手続浦正書 昭和６３年　５月／７日 ！Ｉ寺古千庁艮′白′殿 ］、事１１０表示 持！９ＡｎＯ６３−２４０１８Ｑ ２、発明の名称 耐熱性ポリニスデル共重合体 （３００）帝人株式会社 ４、代理人 明細書の「特許請求の範囲」及び「発明の詳細な説明」
の欄（１）特許請求の範囲第２項を別紙の通り訂正する
。

（２）明細書、第５頁、第１０行目、「各々ａ）Ｊとあ
るのを「各々」と訂正する。

（３）同、同頁、第１１行目、「ｂ）」を削除する。

（４）同、第６頁、第２行目、「８０％以上未完了（１
００％未満）の」とあるのを「８０％以上進行（完了度
８０％以上１００％未満）した」と補正する。

（５）同、第７頁、第３行目、「程度のの」とめるのを
Ｕ程度の」と訂正する。

以上 （別紙） 特許請求の範囲 、１．酸成分かナフタレンジカルボン酸であり、グリコ
ール成分か１，４−シクロヘキサンジメタノール及びエ
チレングリコールの２成分からなり、各成分のモル分率
が下記（１）式を満足する耐熱性ポリエステル共重合体
。

８２／１８＜Ｍａ　／Ｍｂ　≦９５１５　　　　・（１
）ここ（こ、Ｍａ及びＭｂは各々１，４−シクロヘキサ
ンジメタノール及びエチレングリコールのポリマー中に
おけるモル分率（１ｕシ、Ｍａ＋Ｍｂ＝１００としたと
ぎ）を表わす。

２、　ナフタレンジカルボンＭ（Ｌｔ級エステルとエチ
レングリコールとをカルシウム化合物の存在下でエステ
ル交換せしめ、該交換反応が８０％以上進行した状態に
おいて１．４−シクロヘキサンジメタノールを添ｈｏｂ
てエステル交換反応を継続し、次いて得られた七ツマ−
をゲルマニウム化合物の存在下で固有粘度が０．４５以
上に到るまで重縮合反応を行って得られる請求項１記載
の耐熱性ポリエステル共重合体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸成分がナフタレンジカルボン酸であり、グリコー
   ル成分が１，４−シクロヘキサンジメタノール及びエチ
   レングリコールの２成分からなり、各成分のモル分率が
   下記（１）式を満足する耐熱性ポリエステル共重合体。 ８２／１８＜Ｍａ／Ｍｂ≦９５／５・・・（１）ここに
   、Ｍａ及びＭｂは各々１，４−シクロヘキサンジメタノ
   ール及びエチレングリコールのポリマー中におけるモル
   分率（但し、Ｍａ＋Ｍｂ＝１００としたとき）を表わす
   。 ２、ナフタレンジカルボン酸低級エステルとエチレング
   リコールとをカルシウム化合物の存在下でエステル交換
   せしめ、該交換反応が９０％以上未完了の状態において
   １，４−シクロヘキサンジメタノールを添加してエステ
   ル交換反応を継続し、次いで得られたモノマーをゲルマ
   ニウム化合物の存在下で固有粘度が０．４５以上に到る
   まで重縮合反応を行って得られる請求項１記載の耐熱性
   ポリエステル共重合体。