JPH0474379B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
(産業上の利用分野)
本発明は滑り性、表面平滑性、耐摩耗性にすぐ
れた成形品を与えるポリエステル組成物に関する
ものである。更に詳しくは、特定のシリカ球状微
粒子のグリコール単分散体をポリエステルの原料
として使用することにより、該微粒子を特定量配
合してなる滑り性、表面平滑性、耐摩耗性の改良
されたポリエステル組成物に関するものである。
(従来の技術)
ポリエステルは優れた物理的・化学的性能を有
しており、それ故その成形品であるポリエステル
フイルムは磁気テープ用、光学写真用、蒸着用、
コンデンサー用、包装用等に、またポリエステル
繊維は衣料用、ロープその他の工業資材用等に広
く用いられている。しかしながら、その優れた性
能にもかかわらず、その成形品製造工程中に種々
の好ましくないトラブルが生じる場合がある。こ
れはポリエステル成形品の滑り性の悪さに起因す
るものと考えられている。さらに、ポリエステル
フイルムをその表面に磁性層を塗布又は蒸着など
して磁気テープとして用いる場合には、特に滑り
性の良さが要求される。これは、フイルムの滑り
性が悪いとフイルムの製造時、磁性層塗布又は蒸
着時あるいはその他フイルム取扱い時にフイルム
表面に傷、しわ等が発生し、その為ドロツプ・ア
ウトが起こり磁気テープの品質に問題が生じるか
らである。また、製品としての磁気テープはテー
プ走行性の良さが不可欠である為、良好な滑り性
が求められる。その為に従来より、ポリエステル
中に微粒子を存在させて成形しフイルム表面に凹
凸を形成せしめて摩擦抵抗を低下させる方法が実
際に行なわれている。
一方、近年ポリエステルの薄膜化と共に磁気記
録の高密度化、高性能化が一段と促進されるにつ
け、フイルムの滑り性と同時にフイルム表面の平
坦化という一見矛盾する性能が要求されるように
なつてきた。この相入れない性能の要求に対する
解決策として、フイルム表面に微細でしかも均一
な凹凸を施す方法が考えられる。
ところで従来、フイルム表面に凹凸を形成させ
る方法として(1)ポリエステル合成時に使用する触
媒、着色防止剤などの一部又は全部を反応過程で
析出せしめて微粒子として存在させる方法、(2)ポ
リエステル合成時の任意の段階で外部より無機微
粒子を添加する方法が提案されている。
しかし(1)の方法はポリエステルの合成反応中粒
子を生成させる方法である為、粒子量や粒子径の
コントロールが困難であり、粗大粒子の生成が避
け難いなどの問題点があつた。
一方、(2)の方法で添加する無機微粒子として
は、シリカ、酸化チタン、シリカ−アルミナ化合
物、シリカ−マグネシア化合物、ガラス粉末、硫
酸バリウム、炭酸カルシウム、クレイ、雲母、タ
ルク、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム等
従来工業的に入手しうる素材で、平均粒径が
0.001〜10μmのものがフイルムの用途に応じて使
い分けられている(特公昭59−8216号、特開昭52
−3645号公報等)。
しかし、従来から用いられているこれらの無機
微粒子は、それらの製法に由来するのであるが、
粒径分布が広く、殆んどの粒子形状が不定形であ
つたり、凝集粒子が混在しているものであつた。
シリカ微粒子の場合、ハロゲン化ケイ素の熱分解
法による平均一次粒子径0.02〜0.1μmのシリカ、
ケイ素ナトリウム湿式法による1〜5μmの凝集
塊の粉砕シリカ、天然シリカの破砕体を溶融球形
化したシリカなどで、いずれも粒子形が不定形で
あつたり、仮に球形に近いものでも粒径分布が非
常に広いものであつた。
従来の上述した方法ではフイルム表面に凹凸は
形成して滑り性は改良されるが、粒子が不ぞろい
である結果凹凸の均一性に欠け、従つて表面の平
坦化には自ずと限度があつた。
一方、ケイ酸ナトリウム水溶液によりイオン交
換法等により製造されるシリカアクアゾル中のシ
リカ粒子は、球形で粒度分布のシヤープなもので
あるが、粒径が0.1μm程度以下のものしか得られ
ておらず、多様なポリエステル組成物の要求に対
して十分に対応できるものではなかつた。さら
に、本発明者らが上記製法により得られた平均粒
径0.15μmのシリカ微粒子についてシラノール基
量を測定したところ該微粒子1g当り0.4ミリモ
ルであり、その真比重は2.15であつた。
微粒子外部添加法の従来法による問題点を解決
する方法として本発明者らは先に特願昭61−
48456号で有機シリコン化合物をアルコール性溶
液中で加水分解して製造された粒子が球形でしか
も粒度分布のシヤープなシリカ微粒子であり、こ
れをポリエステルに添加することですぐれた滑り
性改良を示すことを開示した。
しかし、一般にシリカは硬度が高く、それ故に
シリカ微粒子を添加して製造されたポリエステル
成形体は耐摩耗性においてしばしば問題が生じて
いた。この問題は粒子の粒径が大きくなる程顕著
である。例えば0.1μmより大きなシリカ微粒子を
ポリエステル中に存在させて成形したフイルムを
磁気テープ用のベースフイルムとして使用した場
合に磁気テープ製造工程中や走行時にベースフイ
ルムの削れが起つたり、該シリカ微粒子を存在さ
せたポリエステルを紡糸して繊維とした場合にも
繊維を摺動して使用する際に繊維が削れるという
問題があつた。
一方、無機酸化物であるシリカ微粒子は、その
表面に親水性基であるシラノール基を有している
為、ポリエステルとの親和性が悪い。たとえばシ
リカ微粒子を存在されたポリエステルフイルムや
繊維を延伸した時、シリカ微粒子の周りにボイド
が生成して、製品の透明性が低下したり、磁気特
性が劣る原因となつていた。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明は、シリカ微粒子の硬さとポリエステル
に対する親和性の欠如に起因する前記問題点を一
挙に解決するものである。
したがつて、本発明の目的は、新規な滑り性、
耐摩耗性、表面凹凸の均一性にすぐれた成形品を
与えるポリエステル組成物を提供することにあ
る。
本発明者らは、特定のシリカ微粒子のグリコー
ル単分散体をポリエステルの原料として使用する
ことにより該微粒子をポリエステル中に特定量含
有させることで、前記目的が達成できるのを見出
し、本発明に到達した。
(問題点を解決するための手段および作用)
本発明は、下記のシリカ球状微粒子のグリコー
ル単分散体をポリエステルの原料として添加使用
してなる、該微粒子をポリエステル中に0.005〜
2重量%含有することを特徴とするポリエステル
組成物に関するものである。
記
平均粒子径が0.1〜5μmの範囲、粒子径の標準
偏差値が1.0〜1.5の範囲にあり、微粒子中のシラ
ノール基量が該微粒子1g当り1.0ミリモル以上
の量であり、微粒子表面にカツプリング剤による
処理が施されてなる非晶質なシリカ球状微粒子の
グリコール単分散体。
本発明に用いられるシリカ微粒子のグリコール
単分散体は、シリカ微粒子が非晶質球状であり、
その平均粒子径が0.1〜5μmの範囲で粒子径の標
準偏差値が1.0〜1.5の範囲にあつて粒径分布がシ
ヤープであると共に、シリカ微粒子中のシラノー
ル基量が該微粒子1g当り1.0ミリモル以上の量
であつて、更に該微粒子表面がカツプリング剤に
よつて処理されており、そのようなシリカ微粒子
がグリコール中に二次凝集のない状態で分散した
ものでなければならない。これらの数値は、後記
した実施例中に記載の分析・評価方法に基づいて
定義されるものであるが、前記した数値範囲をは
ずれると、本発明の目的を達成できない。特に、
シリカ微粒子中のシラノール基量は、シリカ微粒
子の硬度を制御して、耐摩耗性にすぐれたポリエ
ステル成形品を得る上で、重要な因子である。ま
た、カツプリング剤処理は、シリカ微粒子中のシ
ラノール基の増大にもかかわらず、ポリエステル
との親和性を良好に保つ上で重要である。
このようなシリカ球状微粒子のグリコール単分
散体は、例えば加水分解可能な有機シリコン化合
物をアルコールの含水溶液中で加水分解して、非
晶質なシリカ水和物微粒子のアルコール性溶液懸
濁体を得る方法に基いて製造される。上記したシ
リカ水和物微粒子のアルコール性溶液懸濁体より
シリカ水和物微粒子を沈降分離や溶媒蒸発等によ
り分離した後に乾燥又は焼成して得たシリカ微粒
子をグリコールに分散させるか、又は上記懸濁体
中のアルコール性溶媒をグルコールで蒸発させる
か、又は場合によりそれに引き続いてグリコール
中で熱処理することにより、シリカ球状微粒子の
グリコール単分散体は製造される。その際微粒子
中のシラノール基量を上述した量にするために
は、後述するように微粒子の熱履歴が特に重要と
なる。微粒子表面へのカツプリング剤による処理
は、上述した製造工程の任意な段階、例えばシリ
カ水和物微粒子のアルコール性溶液懸濁体を製造
した後又はシリカ水和物微粒子を分離した後又は
グリコール中でアルコール性溶媒を蒸発させてい
る任意の段階又はグリコール単分散体とした後な
どにカツプリング剤を添加して処理することがで
きる。
上述したシリカ球状微粒子のグリコール単分散
体の製法において該微粒子の原料となる加水分解
可能な有機シリコン化合物とは、加水分解性有機
基を含有するシリコン化合物で、加水分解して水
和物を形成しうるものであれば良く、工業的に入
手し易く安価なものとしてテトラアルキルシリケ
ートが好適に用いられる。具体的にはテトラメチ
ルシリケート、テトラエチルシリケート、テトラ
イソプロプリシリケート、テトラブチルシリケー
ト等である。
また、他の好ましい有機シリコン化合物として
は、テトラアルキルシリケートの誘導体があり、
例えばテトラアルキルシリケートのうち一部のア
ルコキシド基がカルボキシル基あるいはβ−ジカ
ルボニル基などのキレート化合物を形成しうる基
で置換された化合物、あるいはテトラアルキルシ
リケートまたはアルコキシド置換アルキルシリケ
ート化合物を部分的に加水分解して得られる低縮
合物などが用いられる。
有機シリコン化合物以外にチタン、ジルコニウ
ム、アルミニウム、ナトリウム、カリウム、ルビ
ジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、
ストロンチウム、バリウム、ホウ素、ガリウム、
インジウム、錫などの有機金属化合物または無機
塩を共存せしめて加水分解するか、または有機シ
リコン化合物を加水分解してシリカ水和物微粒子
とした後に上記金属化合物を添加して加水分解せ
しめ、シリカ微粒子の表面に金属水酸化物を沈着
せしめて最終的にシリカと上記金属酸化物の複合
体粒子とすることもできる。その際、微粒子中の
シリカの割合は70モル%以上とするのが好まし
い。
上記した有機シリコン化合物をアルコール性溶
液と混合して加水分解しシリカ水和物微粒子のア
ルコール性溶液懸濁体とするが、その混合方法は
一括、分割、連続など任意の方法がとりうる。そ
の際有機シリコン化合物の溶液中に最終濃度につ
いては2モル/以下とした方が生成したシリカ
水和物微粒子の凝集が起こり難く好ましい。
アルコール性溶液中のアルコールは、メタノー
ル、エタノール、イソプロパノール、ブタノー
ル、エチレングリコール、プロピレングリコール
などのアルコールが単一でまたは混合して用いら
れる。
アルコール性溶液中には加水分解に必要な水を
共存せしめる。この水含量は、粒子の形状や粒子
径に影響を及ぼすので、好ましい量に制御する必
要があるが、有機シリコン化合物の種類および反
応条件等によつて変化する。また、この水は気相
中の湿気により供給することもできる。
加水分解は、例えば上記した有機シリコン化合
物原料またはそのアルコール溶液を上記アルコー
ル性溶液中に添加し、0〜100℃の範囲、好まし
くは0〜50℃の範囲で10分〜100時間撹拌するこ
とによつて行われる。その際、加水分解速度をコ
ントロールする目的で、NH4 +、Na+などのカチ
オンを触媒成分として添加するが、その量は原料
によつて異なり、粒子の形状および粒子径への影
響を考慮して適宜選択される。
このようにして有機シリコン化合物をアルコー
ル性溶液中で適切な条件のもとで加水分解すれ
ば、シリカ水和物微粒子の単分散したアルコール
性溶液懸濁体が得られる。
更に原料の種類及び濃度、反応温度、水濃度、
アルコールの種類、触媒の種類及び濃度、反応方
法等を好ましく選定することにより、シリカ水和
物微粒子は球形で平均粒径が0.1〜5μmの範囲で
任意の粒径にコントロールされ、かつ粒子径の標
準偏差値が1〜1.5の範囲、更に好ましい条件の
選定により1〜1.3の範囲にあるような均一な粒
子とすることができる。
このようにして得られたシリカ水和物微粒子
は、上述した反応条件によつて含有ヒドロキシル
基量にも影響を受けることが知見され、シリカ球
状微粒子のグリコール単分散体とした時の該微粒
子中のシラノール基量を制御するためにはシリカ
水和物微粒子の製造条件の設定も重要である。
このようにして製造されたシリカ水和物微粒子
のアルコール性溶液懸濁体は、該懸濁体のアルコ
ール性溶媒をグリコールに最終的に溶媒置換され
るが、その際水和物微粒子が一部脱水されて求め
るシリカ球状微粒子のグリコール単分散体が製造
される。
アルコール性溶媒とは、シリカ水和物微粒子を
製造した際のアルコール、加水分解当量を越える
添加水、触媒中の揮発性成分及び加水分解された
有機シリコン化合物から副生する有機物等からな
る溶媒をいう。
本発明で使用されるグリコール(B)はエチレング
リコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチ
ルグリコール、プロピレングリコール、ジエチレ
ングリコール等炭素数2〜8を有しかつアルカノ
ール基を2個有するポリエステルの出発原料又は
共重合成分として使用するグリコールである。
溶媒置換の具体的方法として、例えば(1)シリカ
水和物微粒子のアルコール性溶液懸濁体中の水和
物微粒子を沈降分離、遠心分離等により分離して
乾燥又は場合により焼成した粉体をグリコールに
単分散させる方法。(2)水和物微粒子のアルコール
性溶液懸濁体をグリコール存在下アルコール性溶
媒を留出せしめてグリコール単分散体とする方
法、等任意の方法がとりうる。
その後、このようにして得られたグリコール単
分散体を70〜300℃で熱処理してシリカ微粒子の
表面にグリコールを意図的に結合させることによ
りグリコール単分散体の分散安定性をさらに高め
ることができる。その場合のグリコール結合量は
シリカ微粒子1g当り0.003ミリモル以上とする
ことが好ましい。
グリコール単分散体とするまでのシリカ微粒子
にかかる熱履歴即ち温度と微粒子中のシラノール
基量とが深く関わつており、又シリカ水和物微粒
子の製法や溶媒置換の方法等によつてもその関係
が微妙に変化することが明らかとなつた。更にシ
リカ微粒子の硬度を好ましい範囲として最終的に
得られるポリエステル成形品を耐摩耗性にすぐれ
たものとするためには、微粒子中のシラノール基
量を微粒子1g当り1.0ミリモル以上、更に好ま
しくは2.0ミリモル以上の範囲に制御すれば良い
事が分かつた。なお、微粒子中のシラノール基量
が減少すれば微粒子の真比重が増加する事も分か
つたが、前記範囲のシラノール基を有するシリカ
微粒子の真比重はすべて2.1以下であつた。
このようにして得られたグリコール単分散体中
のシリカ微粒子の比表面積(BET法)は電子顕
微鏡観察直径より計算される比表面積に比べ5倍
以下程度しか無く、又水銀圧入法による微粒子の
細孔空隙率は20%以下であることを考えると、シ
リカ微粒子中のシラノール基量は微粒子外殻表面
に存在するシラノール基だけでなく、粒子内部に
閉塞されたシラノール基が多量にあることを意味
している。
なお、本発明に定義するシリカ微粒子とは、後
述するカツプリング剤や場合によりグリコールが
その表面又は内部に結合した状態の微粒子を意味
し、シリカ微粒子1gとはそれらが複合化されて
いる状態の重量を表わすものである。
シリカ微粒子の硬度の問題からある特定範囲存
在させたシラノール基は粒子外殻表面にも一部存
在することになる。シリカ球状微粒子のグリコー
ル単分散体をポリエステルの原料として使用して
ポリエステル中に該微粒子を存在させる時、該微
粒子外殻表面のシラノール基のためにポリエステ
ルとの親和性が損なわれるという問題が生じるの
であるが、カツプリング剤による処理はその親和
性を改良するために施される。
本発明に使用し得るカツプリング剤は、分子中
に1個以上の非加水分解性有機基と1個以上の加
水分解性基を有しておれば特に制限はないが、容
易に入手し得るものとしてシラン系、チタネート
系、アルミニウム系のカツプリング剤が好まし
い。例えば、メチルトリメトキシシラン、フエニ
ルトリメトキシシラン、ベンジルトリエトキシシ
ラン、メチルトリイソプロポキシシラン、3−ク
ロロプロピルトリメトキシシラン、ジメトキシジ
メチルシラン、ジエトキシメチルフエニルシラ
ン、エトキシトリメチルシラン、3−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチ
ルアミノプロピル)トリメトキシシラン、3−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン、アリル
トリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン
等の分子中に一種又は二種以上の(置換)アルキ
ル基、(置換)フエニル基、ビニル基等を有する
アルコキシシラン類、トリメチルクロロシラン、
ジエチルジクロロシラン等のクロロシラン類、ア
セトキシトリエチルシラン、ジアセトキシジフエ
ニルシラン、トリアセトキシビニルシラン等のア
セトキシシラン類、等のシラン系カツプリング
剤、イソプロピルトリイソステアロイルチタネー
ト、ビス(ジオクチルパイロホスフエート)オキ
シアセテートチタネート、等のチタネート系カツ
プリング剤、アセトアルコキシアルミニウムジイ
ソプロピレート等のアルミニウム系カツプリング
剤等が掲げられるがこれに限定されることはな
い。
カツプリング剤による処理は、前記した通り、
シリカ水和物微粒子の製造途中又は製造後、粉体
化後、溶媒置換の途中又は置換後、あるいはシリ
カ微粒子のグリコール単分散体とした後のいずれ
の段階であつても良い。
カツプリング剤の添加量は、シリカ微粒子の酸
化物に換算した重量に対して0.1〜10重量%、好
ましくは0.1〜2重量%の範囲とする。下限を下
まわるとその効果は小さく、上限を上まわつても
効果はあるが経済的ではない。
カツプリング処理の温度は0〜100℃の範囲、
好ましくは室温で行うことができる。
本発明で用いられるシリカ球状微粒子のグリコ
ール単分散体は、上記した製法によつて得られる
ものに限らず、該微粒子が非晶質球状であり、平
均粒子径・粒子径の標準偏差値及び微粒子中のシ
ラノール基量が前記範囲内にあり、かつ微粒子表
面にカツプリング剤による処理が施されており、
場合により更に微粒子表面にグリコールが多量に
結合しているものであれば、いかなるものも有効
である。
本発明において適用できるポリエステルとは、
テレフタル酸またはそのエステル形成性誘導体を
主たるジカルボン酸成分とし、エチレングリコー
ル、1,4−ブタンジオールなどのジグリコール
またはそのエステル形成性誘導体を主たるグリコ
ール成分とするポリエステルであるが、組成、製
法などに限定されるものではなく、他のポリエス
テルを配合したものであつてもよい。
シリカ球状微粒子のグリコール単分散体は、ポ
リエステルの製造時任意の段階で添加使用できる
が、ジカルボン酸成分とグリコールとのエステル
化ないしはエステル交換反応の初期から反応が終
了してプレポリマーとなるまでの段階、又はプレ
ポリマーを重縮合せしめる初期段階で添加するこ
とが好ましい。
シリカ球状微粒子のグリコール単分散体の添加
使用量は、最終的に得られる本発明のポリエステ
ル組成物中にシリカ微粒子が0.005〜2重量%の
範囲で含有されるような割合である。ポリエステ
ル組成物中のシリカ微粒子の含有量が0.005重量
%よりも少なければ、それを成形して得られる成
形品の滑り性に対する効果が不充分であり、ま
た、2重量%よい多い場合は、フイルムや繊維等
のポリエステル成形品の破断強度などの物性が低
下するため好ましくない。
本発明に開示するシリカ球状微粒子のポリエス
テル組成物中の含有量が上記範囲にあれば、他の
微粒子との共存を何ら妨げるものではない。
(発明の効果)
特定された形状・粒子径・粒子径分布・シラノ
ール基量を有しかつ微粒子表面がカツプリング剤
によつて処理されたシリカ微粒子のグリコール単
分散体をポリエステルの原料として添加使用する
ことにより、該微粒子を特定量含有してなる本発
明のポリエステル組成物は、それを成形して得ら
れるフイルムや繊維等のポリエステル成形品表面
に均質微細な凹凸を確実かつ容易に形成すること
ができる上に、シリカ微粒子の硬度が制御されて
いる結果ポリエステル成形品の耐摩耗性を改良で
き、またグリコール単分散体添加時の微粒子のポ
リエステルへの分散安定性が良く、ポリエステル
中の微粒子の親和性にもすぐれた成形品とするこ
とができる。
したがつて、本発明のポリエステル組成物は、
フイルム・シート・繊維等の成形品に用いられ
て、すぐれた滑り性・耐摩耗性・表面凹凸の均一
性を発揮する。特に、本発明の組成物から得られ
たポリエステルフイルムは、耐摩耗性よ磁気テー
プとする際の磁性層の塗布性、蒸着特性にも優れ
ており、電磁変換特性にすぐれた磁気テープの製
造に好適なものである。
(実施例)
以下、実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明
するが実施例によつて本発明の範囲が制限される
ことはない。
なお、シリカ微粒子のグリコール分散体試料中
の微粒子の形状、平均粒子径、標準偏差値、凝集
粒子の有無、分散安定性、及び各製造例で得られ
た微粒子の結晶性、シラノール基量、真比重、比
表面積、結合グリコール量は下記の方法により分
析、評価した。
●粒子形状
5万倍の電子顕微鏡観察により判定した。
●平均粒子径及び標準偏差値
5万倍の電子顕微鏡撮影像の任意の粒子100
個の粒子径を実測して下記の式より求めた。
標準偏差値=X+σo-1/X
但し
●凝集粒子の有無
試料をスラリーの状態のまま1000倍の光学顕
微鏡で観察し評価した。
●分散安定性
試料を密栓したガラス製容器に入れ静置し、
容器底部に粒子沈降層及び上部に上澄層の有無
を観察し、下記の基準に基づいて評価した。1
日静置後に沈降層又は上澄層が認められたもの
×
2日〜1々月の間に沈降層又は上澄層が認めら
れたもの ○
1々月後も沈降層又は上澄層が認められないも
の ◎
●微粒子の結晶性
分散体の一部を50℃にて真空乾燥し、微粒子
と結合していないグリコール等の揮発成分を完
全に除去して微粒子の粉体試料を得る。該粉体
試料はX線回折分析により微粒子の結晶性を評
価した。
●比表面積
上述した方法により得た粉体試料をBET法
により比表面積を測定した。
●真比重
上述した方法により得た粉体試料を島津製オ
ートピクノメータ1320を使用して真比重を測定
した。
●微粒子中のシラノール基量
シラノール基量をあらかじめLiAlH4で置換
して定量したアエロジル300に内部標準物質と
してフエリシアン化カリウムを種々の割合で添
加し、湿式混合した後一晩真空乾燥する。これ
を厚さ0.1mm程度のデイスクに成形し、
NICORET社製FT−IR60SXを使用して赤外
吸収スペクトルを測定した。960cm-1にSi−
OH、2120cm-1にC−Nに帰属される吸収スペ
クトルが観察され、各々の吸光度のピーク面積
比から検量線を作成し直線関係が得られた。次
に、上述した方法により得た粉体試料を使用し
て同様の測定を行い、微粒子1g中のシラノー
ル基量を定量した。
●結合グリコール量
上述した方法により得た粉体試料約1gを精
秤し0.05NのNaOH水溶液50mlに添加し、室温
で10時間撹拌を続ける。これにより微粒子表面
に結合しているグリコールが完全に加水分解を
うけ水溶液に抽出される。該懸濁液中の微粒子
を超遠心分離器により分離して清澄液中のグリ
コール量をガスクロマトグラフにより定量して
微粒子1g中に結合するグリコール量を定量し
た。
シリカ球状微粒子のグリコール単分散体の製造
例 1
撹拌機、滴下口、温度計を備えた30のガラス
製反応器にメタノール16及び28%アンモニウム
水溶液1.5Kgを添加して混合した。該混合液を15
℃±0.5℃に調整し撹拌しながら、テトラメチル
シリケート1.0Kgをメタノール2に希釈した溶
液を滴下口より1時間かけて滴下し、滴下後も2
時間撹拌を続け加水分解を行ないシリカ水和物微
粒子のアルコール性溶液懸濁体を製造した。この
時の最終溶液全量に対する各原料の濃度はテトラ
メチルシリケート0.32モル/、水2.90モル/
、アンモニア1.19モル/であつた。
次いで該懸濁体中のシリカ水和物微粒子を遠心
分離により分離し、常圧下100℃で乾燥してシリ
カ球状微粒子の粉体を得た。次に、該粉体をエチ
レングリコール中に添加し超音波を用いて単分散
化した後、カツプリング剤としてテトラオクチル
ビス(ジトリデシルホスフアイト)チタネート
(味の素(株)製KR−46B)を微粒子に対し(SiO2と
して換算した重量に対し)0.2重量%添加してカ
ツプリング処理を施し、微粒子濃度が10重量%の
シリカ球状微粒子(A)のグリコール単分散体を製造
した。分散体の評価結果及び分散体中の微粒子の
分析結果を表−1に示す。
例 2〜3
例1において、シリカ水和物微粒子を分離した
後100℃で乾燥する代わりに300℃又は600℃で焼
成して粉体化した他は例1と同様に行ない、シリ
カ球状微粒子(B)及び(C)のエチレングリコール単分
散体を製造した。その結果を表−1に示す。
例 4
例1におけると同様にしてシリカ水和物微粒子
のアルコール性溶液懸濁体を製造した後、該懸濁
体にカツプリング剤としてメチルトリメトキシシ
ランをシリカ水和物微粒子のシリカ換算量に対し
0.8重量%添加してカツプリング処理を施した。
一方、外部より熱媒加熱しうる、攪拌機、滴下
口、温度計、溜出ガス出口を備えた5のガラス
製蒸発釜と、溜出ガス出口に続き溜出ガス凝縮
器、減圧吸引口、凝縮液受け器からなる蒸発装置
の蒸発釜にエチレングリコール1.2Kgを仕込み、
撹拌しながら系内を常圧にして熱媒温度を150℃
に設定した。次いで先に得られたカツプリング処
理後の懸濁体16.7Kgを、メタノール、水、アンモ
ニア及び蒸気圧分のエチレングリコールを含むア
ルコール性溶媒を溜出させながら、滴下口より連
続的に供給し、懸濁体の供給終了後も加熱を続
け、内温が120℃の時に加熱を停止して溶媒置換
を行ない、シリカ球状微粒子(D)のエチレングリコ
ール単分散体を製造した。その結果を表−1に示
す。
例 5〜7
例4においてカツプリング剤の種類及び量を下
記に示すように変えた以外は例4と同様に行な
い、シリカ球状微粒子(E)(ジエトキシ−3−グリ
シドキシ−プロピルメチルシランを2.0重量%で
カツプリング処理)、(F)(3−(2−アミノエチル
アミノプロピル)−トリメトキシシランを0.5重量
%でカツプリング処理)、及び(G)(アセトアルコ
キシアルミニウムジイソプロピレートを3重量%
でカツプリング処理)の各エチレングリコール単
分散体を製造した。その結果を表−1に示す。
例 8
例1においてシリカ水和物微粒子のアルコール
性溶液懸濁体の製造を、テトラメチルシリケート
に変えてテトラエチルシリケート、メタノールに
変えてエタノールを用いた他は例1と同様に行な
つた。その後の操作も例1と同様に行ないシリカ
球状微粒子(H)のエチレングリコール単分散体を製
造した。その結果を表−1に示す。
例 9
例1においてテトラメチルシリケートに変えて
テトラブチルシリケート、メタノールに変えてn
−ブタノールを用いた他は同様にして、シリカ水
和物微粒子のアルコール性溶液懸濁体を製造した
後、カツプリング処理および溶媒置換は例4にお
いてエチレングリコールの代りに1,4−ブタン
ジオールを用いた以外は同様に行ない、シリカ球
状微粒子(I)の1,4−ブタンジオール単分散体を
製造した。その結果を表−1に示す。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a polyester composition that provides molded articles with excellent slip properties, surface smoothness, and abrasion resistance. More specifically, by using a glycol monodispersion of specific spherical silica fine particles as a raw material for polyester, a polyester composition with improved slipperiness, surface smoothness, and abrasion resistance is obtained by blending a specific amount of the fine particles. It is related to. (Prior art) Polyester has excellent physical and chemical properties, and therefore its molded polyester film can be used for magnetic tape, optical photography, vapor deposition, etc.
Polyester fibers are widely used for condensers, packaging, etc., and polyester fibers are widely used for clothing, ropes, and other industrial materials. However, despite its excellent performance, various undesirable troubles may occur during the molded product manufacturing process. This is thought to be due to the poor slipperiness of polyester molded products. Furthermore, when a polyester film is used as a magnetic tape by coating or vapor depositing a magnetic layer on its surface, particularly good sliding properties are required. This is because if the slipperiness of the film is poor, scratches, wrinkles, etc. will occur on the film surface during film manufacturing, magnetic layer coating or vapor deposition, or other film handling, resulting in drop-outs and problems with the quality of the magnetic tape. This is because Furthermore, since it is essential for magnetic tapes to have good tape running properties, good slipping properties are required. For this purpose, a method has conventionally been practiced in which fine particles are present in polyester and molded to form irregularities on the surface of the film to reduce the frictional resistance. On the other hand, in recent years, as polyester films have become thinner and magnetic recording has become more dense and more efficient, the seemingly contradictory properties of film slipperiness and flattening of the film surface have come to be required. . As a solution to these conflicting performance demands, a method of forming fine and uniform irregularities on the film surface can be considered. By the way, conventional methods for forming irregularities on the surface of a film include (1) a method in which part or all of the catalyst, color inhibitor, etc. used during polyester synthesis are precipitated during the reaction process to exist as fine particles; (2) during polyester synthesis. A method has been proposed in which inorganic fine particles are added externally at any stage of the process. However, since method (1) involves generating particles during the polyester synthesis reaction, it is difficult to control the particle amount and particle diameter, and there are problems such as the generation of coarse particles being difficult to avoid. On the other hand, the inorganic fine particles added in method (2) include silica, titanium oxide, silica-alumina compounds, silica-magnesia compounds, glass powder, barium sulfate, calcium carbonate, clay, mica, talc, calcium phosphate, and magnesium phosphate. Conventional industrially available materials such as
Films with a diameter of 0.001 to 10 μm are used depending on the purpose of the film.
-3645 Publication, etc.). However, these conventionally used inorganic fine particles originate from their manufacturing method,
The particle size distribution was wide, and most of the particles were irregular in shape or contained a mixture of aggregated particles.
In the case of silica fine particles, silica with an average primary particle diameter of 0.02 to 0.1 μm obtained by thermal decomposition of silicon halide,
Silica particles are crushed into aggregates of 1 to 5 μm using the sodium silicon wet method, and silica is made by melting and spheroidizing crushed natural silica, and both have irregular particle shapes, and even if they are close to spherical, the particle size distribution may vary. It was very spacious. In the above-mentioned conventional method, unevenness is formed on the film surface to improve slipperiness, but as a result of the particles being irregular, the unevenness lacks uniformity, and therefore there is a natural limit to the flattening of the surface. On the other hand, the silica particles in silica aquasol produced using an ion exchange method using an aqueous sodium silicate solution are spherical and have a sharp particle size distribution, but only particles with a particle size of about 0.1 μm or less have been obtained. First, it has not been possible to sufficiently meet the demands of various polyester compositions. Further, when the present inventors measured the amount of silanol groups on the silica fine particles having an average particle size of 0.15 μm obtained by the above manufacturing method, it was found to be 0.4 mmol per gram of the fine particles, and the true specific gravity was 2.15. As a method to solve the problems of the conventional external addition method of fine particles, the present inventors previously proposed a patent application filed in 1983-
In No. 48456, the particles produced by hydrolyzing an organic silicon compound in an alcoholic solution are silica fine particles that are spherical and have a sharp particle size distribution, and when these are added to polyester, they exhibit excellent slipperiness improvement. disclosed. However, silica generally has high hardness, and therefore polyester molded articles produced by adding silica fine particles often have problems in wear resistance. This problem becomes more pronounced as the particle size of the particles increases. For example, if a film formed by making silica particles larger than 0.1 μm exist in polyester is used as a base film for a magnetic tape, the base film may be scraped during the magnetic tape manufacturing process or during running. Even when the existing polyester was spun into fibers, there was a problem that the fibers were scraped when used by sliding them. On the other hand, fine silica particles, which are inorganic oxides, have poor affinity with polyester because they have silanol groups, which are hydrophilic groups, on their surfaces. For example, when a polyester film or fiber containing fine silica particles is stretched, voids are generated around the fine silica particles, resulting in a decrease in the transparency of the product and poor magnetic properties. (Problems to be Solved by the Invention) The present invention solves all the above-mentioned problems caused by the hardness of silica particles and the lack of affinity for polyester. Therefore, the object of the present invention is to provide novel slipperiness,
The object of the present invention is to provide a polyester composition that provides a molded article with excellent abrasion resistance and uniformity of surface irregularities. The present inventors have discovered that the above object can be achieved by using a glycol monodispersion of specific silica fine particles as a raw material for polyester and thereby containing the fine particles in a specific amount in the polyester, and have arrived at the present invention. did. (Means and effects for solving the problems) The present invention uses the glycol monodispersion of silica spherical fine particles described below added as a raw material for polyester, and the fine particles are added to the polyester from 0.005 to
The present invention relates to a polyester composition characterized in that it contains 2% by weight. Note: The average particle size is in the range of 0.1 to 5 μm, the standard deviation value of the particle size is in the range of 1.0 to 1.5, the amount of silanol groups in the fine particles is 1.0 mmol or more per 1 g of the fine particles, and the surface of the fine particles is coated with a coupling agent. A glycol monodispersion of amorphous spherical silica particles treated with In the glycol monodispersion of silica fine particles used in the present invention, the silica fine particles are amorphous spherical,
The average particle diameter is in the range of 0.1 to 5 μm, the standard deviation value of the particle diameter is in the range of 1.0 to 1.5, the particle size distribution is sharp, and the amount of silanol groups in the silica fine particles is 1.0 mmol or more per 1 g of the fine particles. , and the surface of the fine particles must be treated with a coupling agent, and the fine silica particles must be dispersed in the glycol without secondary aggregation. These numerical values are defined based on the analysis and evaluation methods described in the examples described later, but if they are outside the numerical range described above, the object of the present invention cannot be achieved. especially,
The amount of silanol groups in the silica fine particles is an important factor in controlling the hardness of the silica fine particles and obtaining a polyester molded article with excellent wear resistance. In addition, coupling agent treatment is important in maintaining good affinity with polyester despite the increase in silanol groups in the silica particles. Such a glycol monodispersion of spherical silica particles can be obtained by, for example, hydrolyzing a hydrolyzable organosilicon compound in an alcoholic solution to form a suspension of amorphous silica hydrate particles in an alcoholic solution. It is manufactured based on the method of obtaining. Silica hydrate fine particles are separated from the alcoholic solution suspension of silica hydrate fine particles by sedimentation or solvent evaporation, and then dried or calcined to obtain silica fine particles, which are then dispersed in glycol or A glycol monodispersion of silica spherical microparticles is produced by evaporating the alcoholic solvent in the suspension with glycol or optionally by subsequent heat treatment in glycol. At this time, in order to maintain the amount of silanol groups in the fine particles as described above, the thermal history of the fine particles is particularly important as will be described later. The treatment of the surface of the fine particles with a coupling agent can be carried out at any stage of the above-mentioned production process, for example, after producing a suspension of silica hydrate fine particles in an alcoholic solution, after separating the silica hydrate fine particles, or in glycol. A coupling agent can be added and processed at any stage during which the alcoholic solvent is evaporated or after the glycol monodispersion is formed. In the above-described method for producing a glycol monodispersion of silica spherical fine particles, the hydrolyzable organosilicon compound that is the raw material for the fine particles is a silicon compound containing a hydrolyzable organic group, which is hydrolyzed to form a hydrate. Any material that can be used may be used, and tetraalkyl silicate is preferably used as it is industrially easily available and inexpensive. Specific examples thereof include tetramethyl silicate, tetraethyl silicate, tetraisoproprisilicate, and tetrabutyl silicate. Further, other preferred organosilicon compounds include derivatives of tetraalkyl silicate,
For example, a tetraalkyl silicate in which some of the alkoxide groups are substituted with a group capable of forming a chelate compound such as a carboxyl group or a β-dicarbonyl group, or a tetraalkyl silicate or an alkoxide-substituted alkyl silicate compound partially hydrated. Low condensates obtained by decomposition are used. In addition to organic silicon compounds, titanium, zirconium, aluminum, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium,
Strontium, barium, boron, gallium,
Hydrolysis is carried out in the coexistence of organometallic compounds or inorganic salts such as indium and tin, or after hydrolysis of an organosilicon compound to form silica hydrate fine particles, the above-mentioned metal compound is added and hydrolyzed, resulting in silica fine particles. It is also possible to deposit a metal hydroxide on the surface of the silica to finally form composite particles of silica and the metal oxide. In this case, the proportion of silica in the fine particles is preferably 70 mol% or more. The above-mentioned organosilicon compound is mixed with an alcoholic solution and hydrolyzed to obtain a suspension of silica hydrate fine particles in the alcoholic solution, and the mixing method can be any method such as all at once, divided, or continuous. At this time, it is preferable that the final concentration in the solution of the organosilicon compound be 2 mol/less or less, since aggregation of the produced silica hydrate fine particles is less likely to occur. As the alcohol in the alcoholic solution, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, ethylene glycol, and propylene glycol are used alone or in combination. Water necessary for hydrolysis is allowed to coexist in the alcoholic solution. This water content affects the shape and diameter of the particles, so it needs to be controlled to a preferable amount, but it changes depending on the type of organosilicon compound, reaction conditions, etc. This water can also be supplied by moisture in the gas phase. Hydrolysis can be carried out, for example, by adding the above-mentioned organic silicon compound raw material or its alcoholic solution to the above-mentioned alcoholic solution and stirring at a temperature of 0 to 100°C, preferably 0 to 50°C for 10 minutes to 100 hours. It is done by folding. At this time, cations such as NH 4 + and Na + are added as catalyst components in order to control the hydrolysis rate, but the amount varies depending on the raw material, and the effect on particle shape and particle size is taken into account. be selected as appropriate. By hydrolyzing the organosilicon compound in an alcoholic solution under appropriate conditions in this way, an alcoholic solution suspension in which silica hydrate fine particles are monodispersed can be obtained. Furthermore, the type and concentration of raw materials, reaction temperature, water concentration,
By appropriately selecting the type of alcohol, type and concentration of catalyst, reaction method, etc., silica hydrate fine particles can be spherical and have an average particle size controlled to any desired size within the range of 0.1 to 5 μm. Uniform particles with a standard deviation value in the range of 1 to 1.5, and more preferably in the range of 1 to 1.3, can be obtained by selecting preferable conditions. It has been found that the amount of hydroxyl groups contained in the silica hydrate fine particles obtained in this way is affected by the above-mentioned reaction conditions. In order to control the amount of silanol groups in the silica hydrate, it is also important to set the manufacturing conditions for the silica hydrate fine particles. The alcoholic solution suspension of silica hydrate fine particles produced in this way is finally solvent-substituted with glycol for the alcoholic solvent of the suspension, but at this time some of the hydrate fine particles are replaced with glycol. The desired glycol monodispersion of spherical silica particles is produced by dehydration. The alcoholic solvent refers to a solvent consisting of alcohol used when producing silica hydrate fine particles, water added in excess of the hydrolysis equivalent, volatile components in the catalyst, and organic substances produced as by-products from hydrolyzed organosilicon compounds. say. The glycol (B) used in the present invention is a starting material for polyester having 2 to 8 carbon atoms and 2 alkanol groups, such as ethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, propylene glycol, diethylene glycol, or It is a glycol used as a copolymerization component. As a specific method for solvent replacement, for example, (1) hydrate fine particles in an alcoholic solution suspension of silica hydrate fine particles are separated by sedimentation, centrifugation, etc., and dried or optionally calcined powder is prepared. Method of monodispersing in glycol. (2) Any method can be used, such as distilling off the alcoholic solvent from a suspension of hydrate fine particles in an alcoholic solution in the presence of glycol to obtain a glycol monodisperse. Thereafter, the dispersion stability of the glycol monodispersion can be further increased by heat-treating the glycol monodispersion thus obtained at 70 to 300°C to intentionally bond glycol to the surface of the silica fine particles. . In this case, the amount of glycol bonded is preferably 0.003 mmol or more per 1 g of silica fine particles. The thermal history, that is, temperature, of silica fine particles until they are made into a glycol monodisperse is deeply related to the amount of silanol groups in the fine particles, and this relationship also depends on the manufacturing method of silica hydrate fine particles, the method of solvent replacement, etc. It became clear that there was a slight change in the Furthermore, in order to set the hardness of the silica fine particles in a preferable range and to make the final polyester molded product excellent in wear resistance, the amount of silanol groups in the fine particles should be 1.0 mmol or more, more preferably 2.0 mmol per 1 g of fine particles. I found out that it is best to control it within the above range. It was also found that the true specific gravity of the fine particles increases as the amount of silanol groups in the fine particles decreases, but the true specific gravity of all silica fine particles having silanol groups in the above range was 2.1 or less. The specific surface area (BET method) of the silica fine particles in the glycol monodisperse thus obtained is only about 5 times or less than the specific surface area calculated from the electron microscope observation diameter, and the Considering that the pore porosity is less than 20%, the amount of silanol groups in silica fine particles means that there are not only silanol groups present on the outer surface of the fine particles, but also a large amount of silanol groups blocked inside the particles. are doing. Incidentally, the silica fine particles defined in the present invention refer to fine particles in which a coupling agent (described later) or, in some cases, glycol is bonded to the surface or inside thereof, and 1 g of silica fine particles refers to the weight of the composite. It represents. Due to the hardness of the silica fine particles, some of the silanol groups present within a certain range also exist on the surface of the outer shell of the particles. When a glycol monodispersion of silica spherical fine particles is used as a raw material for polyester and the fine particles are present in the polyester, the problem arises that the affinity with the polyester is impaired due to the silanol groups on the surface of the outer shell of the fine particles. However, treatment with coupling agents is performed to improve the affinity. Coupling agents that can be used in the present invention are not particularly limited as long as they have one or more non-hydrolyzable organic groups and one or more hydrolyzable groups in the molecule, but those that are easily available can be used. Preferred examples include silane-based, titanate-based, and aluminum-based coupling agents. For example, methyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, benzyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, dimethoxydimethylsilane, diethoxymethylphenylsilane, ethoxytrimethylsilane, 3-amino One or more types of ( Alkoxysilanes having (substituted) alkyl group, (substituted) phenyl group, vinyl group, etc., trimethylchlorosilane,
Chlorosilanes such as diethyldichlorosilane, acetoxysilanes such as acetoxytriethylsilane, diacetoxydiphenylsilane, and triacetoxyvinylsilane, silane coupling agents such as isopropyltriisostearoyl titanate, bis(dioctylpyrophosphate)oxyacetate titanate Examples include titanate coupling agents such as , aluminum coupling agents such as acetalkoxyaluminum diisopropylate, but are not limited thereto. The treatment with the coupling agent is as described above.
It may be carried out at any stage during or after the production of silica hydrate fine particles, after pulverization, during or after solvent replacement, or after making a glycol monodisperse of silica fine particles. The amount of the coupling agent added is in the range of 0.1 to 10% by weight, preferably 0.1 to 2% by weight, based on the weight of the silica fine particles converted to oxide. If it is below the lower limit, the effect will be small, and if it is above the upper limit, it will be effective but not economical. The temperature of coupling treatment ranges from 0 to 100℃,
Preferably, it can be carried out at room temperature. The glycol monodispersion of silica spherical fine particles used in the present invention is not limited to those obtained by the above-mentioned manufacturing method, and the fine particles are amorphous spherical, and the average particle diameter, standard deviation value of the particle diameter, The amount of silanol groups in the fine particles is within the above range, and the surface of the fine particles is treated with a coupling agent,
Any particles may be effective as long as a large amount of glycol is bonded to the surface of the fine particles. The polyester that can be applied in the present invention is:
It is a polyester whose main dicarboxylic acid component is terephthalic acid or its ester-forming derivative, and whose main glycol component is diglycol such as ethylene glycol, 1,4-butanediol, or its ester-forming derivative, but there are some differences in composition, manufacturing method, etc. The material is not limited, and may be blended with other polyesters. Glycol monodispersion of silica spherical fine particles can be added and used at any stage during the production of polyester, but from the beginning of the esterification or transesterification reaction between the dicarboxylic acid component and glycol until the end of the reaction and the formation of a prepolymer. Preferably, it is added at the initial stage of polycondensation of the prepolymer. The amount of the glycol monodispersion of silica spherical fine particles added is such that the silica fine particles are contained in the final polyester composition of the present invention in the range of 0.005 to 2% by weight. If the content of silica fine particles in the polyester composition is less than 0.005% by weight, the effect on the slipperiness of the molded product obtained by molding it is insufficient, and if it is more than 2% by weight, the film This is undesirable because it deteriorates physical properties such as breaking strength of polyester molded products such as fibers and fibers. As long as the content of the silica spherical fine particles disclosed in the present invention in the polyester composition is within the above range, coexistence with other fine particles is not hindered in any way. (Effect of the invention) A glycol monodispersion of silica fine particles having a specified shape, particle size, particle size distribution, and silanol group content and whose fine particle surface has been treated with a coupling agent is added and used as a raw material for polyester. As a result, the polyester composition of the present invention containing a specific amount of the fine particles can reliably and easily form homogeneous fine irregularities on the surface of polyester molded products such as films and fibers obtained by molding the composition. In addition, as the hardness of the silica fine particles is controlled, the wear resistance of polyester molded products can be improved, and the dispersion stability of the fine particles in polyester is good when a glycol monodisperse is added, and the affinity of the fine particles in polyester is improved. Molded products with excellent properties can also be obtained. Therefore, the polyester composition of the present invention has
Used in molded products such as films, sheets, and fibers, it exhibits excellent slipperiness, abrasion resistance, and uniformity of surface irregularities. In particular, the polyester film obtained from the composition of the present invention has excellent abrasion resistance, coatability of the magnetic layer when making a magnetic tape, and vapor deposition properties, and is useful for manufacturing magnetic tapes with excellent electromagnetic conversion properties. It is suitable. (Examples) Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited by the Examples. In addition, the shape, average particle diameter, standard deviation value, presence or absence of aggregated particles, dispersion stability of the fine particles in the glycol dispersion sample of silica fine particles, and the crystallinity, silanol group content, and true Specific gravity, specific surface area, and amount of bound glycol were analyzed and evaluated by the following methods. ●Particle shape Determined by electron microscope observation at 50,000x magnification. ●Average particle diameter and standard deviation value: 100 arbitrary particles in an electron microscope image taken at 50,000 times magnification
The particle diameter of each particle was actually measured and calculated using the following formula. Standard deviation value = X + σ o-1 /X However ●Presence or absence of aggregated particles The sample was observed and evaluated in the slurry state using an optical microscope at 1000x magnification. ●Dispersion stability Place the sample in a tightly closed glass container and let it stand.
The presence or absence of a particle sedimentation layer at the bottom of the container and a supernatant layer at the top was observed and evaluated based on the following criteria. 1
A sedimentary layer or a supernatant layer is observed after standing for a day.
× A sedimentary layer or a supernatant layer was observed between 2 days and 1 month. ○ A sedimentary layer or a supernatant layer was not observed even after 1 month. ◎ ● Crystallinity of fine particles A part of the dispersion Vacuum drying is performed at 50°C to completely remove volatile components such as glycol that are not bonded to the fine particles to obtain a powder sample of fine particles. The crystallinity of the fine particles of the powder sample was evaluated by X-ray diffraction analysis. ●Specific surface area The specific surface area of the powder sample obtained by the method described above was measured by the BET method. ●True specific gravity The true specific gravity of the powder sample obtained by the method described above was measured using a Shimadzu autopycnometer 1320. ●Amount of silanol groups in microparticles Potassium ferricyanide was added at various ratios as an internal standard to Aerosil 300, which had been quantified by replacing the amount of silanol groups with LiAlH 4 in advance, mixed wet, and then vacuum-dried overnight. Form this into a disk with a thickness of about 0.1 mm,
Infrared absorption spectra were measured using FT-IR60SX manufactured by NICORET. 960cm -1 Si−
Absorption spectra attributed to OH and CN at 2120 cm -1 were observed, and a calibration curve was created from the peak area ratio of each absorbance, and a linear relationship was obtained. Next, a similar measurement was performed using the powder sample obtained by the method described above, and the amount of silanol groups in 1 g of fine particles was determined. ●Amount of bound glycol Accurately weigh approximately 1 g of the powder sample obtained by the method described above, add it to 50 ml of 0.05N NaOH aqueous solution, and continue stirring at room temperature for 10 hours. As a result, the glycol bound to the surface of the fine particles is completely hydrolyzed and extracted into an aqueous solution. The fine particles in the suspension were separated using an ultracentrifuge, and the amount of glycol in the clear liquid was determined using a gas chromatograph to quantify the amount of glycol bound to 1 g of fine particles. Production Example of Glycol Monodispersion of Silica Spherical Fine Particles 1 16 methanol and 1.5 kg of a 28% ammonium aqueous solution were added and mixed into a 30 glass reactor equipped with a stirrer, a dropping port, and a thermometer. 15% of the mixture
While adjusting the temperature to +/-0.5°C and stirring, a solution of 1.0 kg of tetramethyl silicate diluted in 2 parts of methanol was added dropwise from the dropping port over 1 hour.
Stirring was continued for a period of time to carry out hydrolysis to produce an alcoholic solution suspension of silica hydrate fine particles. At this time, the concentration of each raw material with respect to the total amount of the final solution was 0.32 mol/tetramethylsilicate and 2.90 mol/water.
, ammonia 1.19 mol/. Next, the silica hydrate fine particles in the suspension were separated by centrifugation and dried at 100° C. under normal pressure to obtain a powder of silica spherical fine particles. Next, the powder was added to ethylene glycol and monodispersed using ultrasonic waves, and then tetraoctyl bis(ditridecyl phosphite) titanate (KR-46B manufactured by Ajinomoto Co., Inc.) was added as a coupling agent to fine particles. On the other hand, 0.2% by weight (based on the weight calculated as SiO 2 ) was added and subjected to coupling treatment to produce a glycol monodispersion of silica spherical fine particles (A) with a fine particle concentration of 10% by weight. Table 1 shows the evaluation results of the dispersion and the analysis results of the fine particles in the dispersion. Examples 2 to 3 The procedure was repeated in the same manner as in Example 1, except that instead of drying at 100°C after separating the silica hydrate fine particles, they were fired at 300°C or 600°C to form a powder. Ethylene glycol monodispersions of B) and (C) were produced. The results are shown in Table-1. Example 4 After producing an alcoholic solution suspension of silica hydrate fine particles in the same manner as in Example 1, methyltrimethoxysilane was added as a coupling agent to the suspension based on the silica equivalent amount of the silica hydrate fine particles.
A coupling treatment was performed by adding 0.8% by weight. On the other hand, there are 5 glass evaporation pots equipped with a stirrer, a dripping port, a thermometer, and a distilled gas outlet that can be heated by a heating medium from the outside, and the distilled gas outlet is followed by a distilled gas condenser, a vacuum suction port, and a condenser. Pour 1.2 kg of ethylene glycol into the evaporation pot of the evaporation device consisting of a liquid receiver.
While stirring, bring the system to normal pressure and raise the heating medium temperature to 150℃.
It was set to Next, 16.7 kg of the previously obtained suspension after the coupling treatment was continuously supplied from the dropping port while distilling out the alcoholic solvent containing methanol, water, ammonia, and ethylene glycol equivalent to the vapor pressure. Heating was continued even after the supply of the suspension was completed, and when the internal temperature reached 120° C., heating was stopped and the solvent was replaced to produce an ethylene glycol monodispersion of silica spherical fine particles (D). The results are shown in Table-1. Examples 5 to 7 The same procedure as Example 4 was carried out except that the type and amount of the coupling agent in Example 4 were changed as shown below. (coupling treatment with 0.5% by weight of 3-(2-aminoethylaminopropyl)-trimethoxysilane), and (G) (coupling treatment with 3% by weight of acetalkoxyaluminum diisopropylate)
Each ethylene glycol monodispersion (coupling treatment) was produced. The results are shown in Table-1. Example 8 An alcoholic solution suspension of silica hydrate fine particles was produced in the same manner as in Example 1, except that tetraethyl silicate was used instead of tetramethyl silicate and ethanol was used instead of methanol. The subsequent operations were carried out in the same manner as in Example 1 to produce an ethylene glycol monodispersion of silica spherical fine particles (H). The results are shown in Table-1. Example 9 In Example 1, tetrabutyl silicate was used instead of tetramethyl silicate, and n was replaced with methanol.
- After producing a suspension of silica hydrate fine particles in an alcoholic solution in the same manner except that butanol was used, the coupling treatment and solvent substitution were carried out in Example 4 using 1,4-butanediol instead of ethylene glycol. A monodispersion of silica spherical fine particles (I) in 1,4-butanediol was produced in the same manner except that the procedure was as follows. The results are shown in Table-1.
【表】【table】
【表】
実施例 1
ジメチルテレフタレート100重量部およびエチ
レングリコール70重量部に触媒として酢酸マンガ
ン四水和物0.04重量部を加え、230℃まで加熱昇
温してメタノールを留去しエステル交換反応を行
なつた。その後、例1で製造したシリカ微粒子(A)
のエチレングリコール単分散体3.0重量部及び三
酸化アンチモン0.03重量部を撹拌下に添加した
後、最終1Torr以下280℃まで昇温して重縮合を
行ない、シリカ微粒子(A)をポリエステル中に0.3
重量%含有してなるポリエステル組成物(1)を得
た。このポリエステル組成物(1)を290℃に設定さ
れた押出機によりシート状に押出し、続いて90℃
で縦方向に3.5倍延伸後、100℃で横方向に4倍延
伸し210℃で10秒間熱処理を行なつて厚さ10μm
のシリカ微粒子(A)を含む二軸延伸ポリエステルフ
イルムを得た。
また、例2及び例4〜9で得られたシリカ微粒
子(B)及び(D)〜(I)の各グリコール単分散体を表−2
に示した添加量で用いた他は上記方法と同様にし
て、それぞれのシリカ微粒子を含有するポリエス
テル組成物(2)〜(8)を得た。さらに、これらの組成
物(2)〜(8)を用いて、上記方法と同様にしてそれぞ
れのポリエステルフイルムを得た。
これらのフイルムについて、その表面を5000倍
の電子顕微鏡撮影像で観察したところ、いずれも
凝集粒子は無く、均一な粒子が分散しており、又
粒子のまわりにはボイドが無くポリエステルとの
密着性が良好であつた。
一方、これらのフイルムについて、ASTM−
D−1894B法に従い、スリツプテスターを用いて
静摩擦係数を測定したところ、すべて1.0以下で
あり、優れた滑り性を有していた。
また、長さ300mm、幅15mmとしたこれらのフイ
ルムについて、それぞれ20gの荷重をかけて直径
5mmのステンレス製ピン上を150回往復運動し摩
擦させた。フイルムの摩擦面に生じたスクラツチ
の程度を目視判定し、耐摩耗性の評価を行なつ
た。この時、スクラツチが殆んど無いか非常に少
ないものは○、スクラツチが多いものを×、中程
度のものを△と三ランクに分けて評価したとこ
ろ、ポリエステル組成物(8)のフイルムが△であつ
た以外は他のすべてのフイルムについて○であつ
た。
比較例 1
実施例1において、例1で得たシリカ微粒子(A)
のエチレングリコール単分散体を用いる代りに例
3で得たシリカ微粒子(C)のエチレングリコール単
分散体を同量用いた他は実施例1と同様の操作を
行ない、シリカ微粒子(C)をポリエステル中に0.3
重量%含有してなる比較用ポリエステル組成物(1)
を得た。この比較用組成物(1)を用いて、実施例1
と同様にしてポリエステルフイルムを形成し、こ
のフイルムの物性を実施例1と同様にして評価し
たところ、粒子の分散性および粒子のポリエステ
ルとの密着性は良好であり、静摩擦係数も1.0以
下で優れた滑り性を有していたが、耐摩耗性評価
は×であつた。[Table] Example 1 0.04 parts by weight of manganese acetate tetrahydrate was added as a catalyst to 100 parts by weight of dimethyl terephthalate and 70 parts by weight of ethylene glycol, and the mixture was heated to 230°C to distill off methanol and perform a transesterification reaction. Summer. Then, the silica fine particles (A) produced in Example 1
After adding 3.0 parts by weight of ethylene glycol monodisperse and 0.03 parts by weight of antimony trioxide under stirring, the temperature was raised to 280°C below a final 1 Torr to perform polycondensation, and 0.3 parts by weight of silica fine particles (A) were added to the polyester.
A polyester composition (1) containing % by weight was obtained. This polyester composition (1) was extruded into a sheet form using an extruder set at 290°C, and then at 90°C.
After stretching 3.5 times in the longitudinal direction at 100°C, stretching 4 times in the horizontal direction at 100°C and heat treating at 210°C for 10 seconds to a thickness of 10 μm.
A biaxially stretched polyester film containing silica fine particles (A) was obtained. In addition, each glycol monodispersion of silica fine particles (B) and (D) to (I) obtained in Example 2 and Examples 4 to 9 is shown in Table 2.
Polyester compositions (2) to (8) containing the respective silica fine particles were obtained in the same manner as the above method except that the amounts added were used as shown in . Furthermore, using these compositions (2) to (8), respective polyester films were obtained in the same manner as above. When the surface of these films was observed using an electron microscope image taken at a magnification of 5,000 times, it was found that there were no aggregated particles, the particles were uniformly dispersed, and there were no voids around the particles, indicating good adhesion to the polyester. was good. On the other hand, regarding these films, ASTM-
When the static friction coefficients were measured using a slip tester according to the D-1894B method, all of the coefficients of static friction were 1.0 or less, indicating that they had excellent slip properties. Further, these films each having a length of 300 mm and a width of 15 mm were subjected to a 20 g load and were moved back and forth 150 times on a stainless steel pin with a diameter of 5 mm to cause friction. The degree of scratches generated on the friction surface of the film was visually determined to evaluate the abrasion resistance. At this time, the film of polyester composition (8) was evaluated using three ranks: ○ if there were almost no or very few scratches, × if there were many scratches, and △ if there was a moderate amount of scratches. Except for , all other films were rated ○. Comparative Example 1 In Example 1, silica fine particles (A) obtained in Example 1
The same operation as in Example 1 was carried out except that the same amount of the ethylene glycol monodispersion of the silica fine particles (C) obtained in Example 3 was used instead of the ethylene glycol monodispersion of the silica fine particles (C). 0.3 inside
Comparative polyester composition containing % by weight (1)
I got it. Using this comparative composition (1), Example 1
A polyester film was formed in the same manner as in Example 1, and the physical properties of this film were evaluated in the same manner as in Example 1. The dispersibility of the particles and the adhesion of the particles to the polyester were good, and the coefficient of static friction was also excellent at 1.0 or less. However, the abrasion resistance evaluation was ×.
【表】【table】
Claims (1)
体をポリエステルの原料として添加使用してな
る、該微粒子をポリエステル中に0.005〜2重量
%含有することを特徴とするポリエステル組成
物。 記 平均粒子径が0.1〜5μmの範囲、粒子径の標準
偏差値が1.0〜1.5の範囲にあり、微粒子中のシラ
ノール基量が該微粒子1g当り1.0ミリモル以上
の量であり、微粒子表面にカツプリング剤による
処理が施されてなる非晶質なシリカ球状微粒子の
グリコール単分散体。 2 シリカ球状微粒子の粒子径の標準偏差値が
1.0〜1.3の範囲である特許請求の範囲第1記載の
ポリエステル組成物。 3 カツプリング剤がシラン系、チタネート系お
よび/またはアルミニウム系カツプリング剤であ
る特許請求の範囲第1または2記載のポリエステ
ル組成物。 4 シリカ球状微粒子が、該微粒子表面にグリコ
ールが該微粒子1g当り0.003ミリモル以上の割
合で結合しているものである特許請求の範囲1、
2または3記載のポリエステル組成物。[Scope of Claims] 1. A polyester composition comprising a glycol monodispersion of the following silica spherical fine particles added as a raw material for polyester, the fine particles being contained in the polyester in an amount of 0.005 to 2% by weight. Note: The average particle size is in the range of 0.1 to 5 μm, the standard deviation value of the particle size is in the range of 1.0 to 1.5, the amount of silanol groups in the fine particles is 1.0 mmol or more per 1 g of the fine particles, and the surface of the fine particles is coated with a coupling agent. A glycol monodispersion of amorphous spherical silica particles treated with 2 The standard deviation value of the particle diameter of silica spherical fine particles is
The polyester composition according to claim 1, wherein the polyester composition is in the range of 1.0 to 1.3. 3. The polyester composition according to claim 1 or 2, wherein the coupling agent is a silane-based, titanate-based and/or aluminum-based coupling agent. 4 Claim 1, wherein the silica spherical fine particles have glycol bonded to the surface of the fine particles at a rate of 0.003 mmol or more per 1 g of the fine particles.
3. The polyester composition according to 2 or 3.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP14797087A JPS63312345A (en) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | Polyester composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14797087A JPS63312345A (en) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | Polyester composition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63312345A JPS63312345A (en) | 1988-12-20 |
JPH0474379B2 true JPH0474379B2 (en) | 1992-11-26 |
Family
ID=15442218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14797087A Granted JPS63312345A (en) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | Polyester composition |
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JP (1) | JPS63312345A (en) |
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JP2575515B2 (en) * | 1990-03-29 | 1997-01-29 | 帝人株式会社 | Method for dispersing particles uniformly in polymer |
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JP5324109B2 (en) * | 2007-03-02 | 2013-10-23 | 株式会社日本触媒 | Silica particle solvent dispersion |
-
1987
- 1987-06-16 JP JP14797087A patent/JPS63312345A/en active Granted
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