JPH0641281A - ポリエチレンナフタレートの製造方法 - Google Patents
ポリエチレンナフタレートの製造方法Info
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Abstract
つ透明性も良好な写真用フィルム支持体に適したポリエ
チレンナフタレートを製造する方法を提供すること。 【構成】2,6ナフタレンジカルボン酸とエチレングリ
コールを主成分とし、グリコール可溶性のマグネシウム
化合物、マンガン化合物または亜鉛化合物から選ばれる
1または2以上の化合物と、含窒素塩基性化合物とリン
化合物とを共存させ、グリコール可溶性ゲルマニウム化
合物を重合触媒としてポリエチレンナフタレートを製造
するに際し、それぞれポリマー1tonに対するマグネ
シウム、マンガン、亜鉛原子の添加量を(Mg原子)、
リン原子の添加量比を(Pppm)、含窒素塩基性化合
物の添加モル数を(Aモル)およびゲルマニウム原子の
添加量(Gg原子)とする時、下記式を満足するように
添加すること。(1) 0.005<M<1.0 (2) 0.
00015<M/P<0.024 (3) 0.01<A/
(M+G)<0.70 (4) 0.21<G<2.18。
Description
ート(PENと省略する)の製造法、特に溶融製膜時の
冷却ドラムへの静電密着性がよく、フィルムにしたとき
に微小な異物が少なく、軟化点が高く、かつ着色の少な
い、PENを直重合法で製造する方法に関する。
(以下PETと略記する)に比べ機械的強度、熱安定性
などに優れフィルム用途として磁気テープ用、包装用、
コンデンサー用等に用いられ、支持体の薄膜化寸度安定
性などの観点から近年写真用としても検討されている。
PENの製造方法としては、ジメチルナフタレート(例
えば2,6−ジメチルナフタレート)とエチレングリコ
ールを原料とするエステル交換法とナフタレンジカルボ
ン酸(例えば2,6−ナフタレンジカルボン酸)とエチ
レングリコールを原料とする直接重合法(以下直重法と
略記する)が知られており、それぞれについて回分式製
造法と連続式製造法とがある。PENフィルムは、従来
エステル交換法で製造されることが多かったが、ジメチ
ルカルボン酸、例えば、2,6−ジメチルカルボン酸の
純度アップに伴い製造コストの安い直重法の検討が活発
になってきた。PENフィルムは通常、押出機で溶融押
出した後、1軸もしくは2軸延伸して得られるが、溶融
押出時の冷却ドラムとシート状PENの密着性はフィル
ム表面の平坦性を決定する上で非常に重要な要因であ
り、これらを改善するため押出機口金とを冷却ドラムと
の間に高電圧を印加する電極を設け、未固化のPENに
電荷を生ぜしめ、冷却ドラムとの密着性を高める。(以
下、静電密着と略記する)ことが知られている(例え
ば、特公昭37−6142号)。更に特公昭48−40
414号、特開昭50−81325号、同50−109
715号が知られている。
生産性を上げようとすると、未固化シートへの電荷析出
量が少なくなり、ひいては冷却ドラムとの密着が悪化し
表面に畳目状や、ピンホール状の凹凸が出来てしまう。
このようなシートを延伸処理して得られるフィルムは表
面の平坦性が悪く、特に写真用としては使用に耐えな
い。
て金属化合物を多量に使用するエステル交換法のPEN
に比べ、エステル化反応に金属触媒を使用しない直重法
に顕著に現れる。PENの製造工程にアルカリ金属化合
物やアルカリ土類化合物を添加し、電荷析出量を増し静
電密着性を改善しようとする試みもなされている。(例
えば、特開昭51−70269号)しかし、PEN中に
かかる金属類を多量に添加することは、微細な凝集物の
発生や、ポリマーの軟化点を低下させるエーテル結合の
副生や、ポリマーの着色を招きやすく、この方法で得ら
れるPENは、写真用として実用し得るレベルの品質を
持つPENの原料として用いることは困難である。
て、マグネシウムやマンガン等の金属の化合物に他にア
ルカリ金属および/またはアルカリ土類金属化合物とリ
ン化合物とを添加する技術(例えば、特開昭55−84
322号、特開昭55−89329号)やマグネシウム
やマンガン等の金属の化合物の他に第3級アミンや水酸
化第4級アンモニウム化合物、具体的にはトリエチルア
ミン、トリブチルアミン、ジメチルアニリン、ピリジ
ン、キノリン、テトラエチルアンモニウムハイドロオキ
サイド、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド、トリエチルベンジルハイドロアンモニウムオキサイ
ド等、とリン化合物、具体的には、トリメチルフォスフ
ェイト、リン酸のモノあるいはジエチルエステル、リン
酸、トリエチルフォスファイト、ジエチルフォスファイ
ト、亜リン酸等、とを添加する技術(例えば特開昭55
−115425号、特開平1−287133号、同1−
266130号、同1−266129号)も開示されて
いる。
が特に高度に要求される、印刷原版用、マイクロフィル
ム、映画用インターネガフィルム、リバーサルフィルム
などの写真用フィルムとしては不満足である。
ルムとしても拡大倍率が大きくなったり高感度フィルム
の場合は異物の着色と数は当然問題となる。
題点につき鋭意検討の結果、金属化合物を比較的多く含
有しているにも拘らず、微小な異物が少なく、高軟化点
で、着色度も低く、かつ溶融製膜時の静電密着性に優れ
た、特に印刷原版用フィルム、マイクロフィルム、イン
ターネガ用フィルム、リバーサルフィルムや、高感度カ
ラーネガフィルムなどの写真用フィルムの支持体として
のPENを提供することができた。
方法によって達成される。すなわち、1)下記一般式
(I)で表わされるナフタレンジカルボン酸を主とする
ナフタレンジカルボン酸(例えば、2,6−ナフタレン
ジカルボン酸)とエチレングリコールを主とするグリコ
ールを主成分とし、グリコール可溶性マグネシウム化合
物、グリコール可溶性マンガン化合物またはグリコール
可溶性亜鉛化合物から選ばれる1または2以上の化合物
と、含窒素塩基性化合物とリン化合物とを共存させてP
ENを製造するに際し、重合触媒としてグリコール可溶
性ゲルマニウム化合物をグリコール溶液として、下記式
を満足するように添加することを特徴とするPENの製
造方法によって達成された。一般式(I)
対する添加量 〔g原子/t〕 P:リン原子のポリマーに対する添加量比 〔P
PM〕 A:含窒素塩基性化合物の ポリマーに対する添加モル数 〔モル/t〕 G:ゲルマニウム原子のポリマーに対する添加量 〔g
原子/t〕
化合物は、エチレングリコールに165℃以上195℃
以下の温度で、エチレングリコールに対しゲルマニウム
原子として0.2wt%以上0.7wt%以下の濃度
で、8時間以内で溶解させることを特徴とする上記1)
に記載のPENの製造方法によって達成された。さら
に、3)ゲルマニウム化合物のエチレングリコール溶液
を、2,6ナフタレンジカルボン酸を主とするナフタレ
ンジカルボン酸とエチレングリコールを主とするグリコ
ールとを実質的にエステル化反応を開始する以前に反応
系に添加することを特徴とする、上記1)に記載のPE
Nの製造方法によって達成された。
本発明は、2,6−ナフタレンジカルボン酸を主成分と
するPENが好ましいが、PEN以外、20%以下の共
重合成分を含むポリエステルにも適用可能である。共重
合成分には、ナフタレンジカルボン酸として、2,6−
ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボ
ン酸、2,5−ナフタレンジカルボン酸や2,7−ナフ
タレンジカルボン酸等がある。
ては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、ブタンジオール、シクロヘキサメタンジオール、ネ
オペンチルグリコール、キシリレンジオール等があげら
れる。また、ゲルマニウム触媒の加熱溶解、希釈に用い
るエチレングリコールを主成分とするグリコールにも上
記グリコール成分を含んでいてもよく、かつ溶解用と希
釈用は同成分でなくてもよい。
化合物の添加量が上記(1) 、(2) 式を外れると、製膜時
の静電印加特性が維持できず、平坦性の悪いベースしか
得られなかったり、ポリマーが着色したりして写真用支
持体原料としては好ましくないポリエステルしか得られ
ない。グリコール可溶性金属原子とゲルマニウム原子の
総量に対し、含窒素塩基性化合物の添加量が少ないとポ
リマーの軟化点を低下させるジエチレングリコールの副
生が多くなる。また、含窒素塩基性化合物が多いとポリ
マーが着色しいずれも写真用支持体原料としては好まし
くない。
/t(ポリマー1ton当り)より少ないと重合の進行
が遅く、ポリマーの生産性が低下するばかりでなく、ポ
リマーが長時間高熱にさらされるため好ましくない分解
反応が起こりポリマーの品質も低下する。また、ゲルマ
ニウム原子の添加量が2.18g原子/tよりも多くて
もそれに比例した重合促進の効果は少なく、かえってコ
ストアップとなり好ましくない。ゲルマニウム化合物の
エチレングリコール溶液は、エステル化反応を開始する
以前に反応系に添加することは、ゲルマニウム化合物の
分散効果を高めることになり、ポリエステル中に異物が
発生することを一層抑制する効果がある。
の溶解に長時間を要すると生産性が低下するばかりでな
く、エチレングリコール中のジエチレングリコールが増
加しポリマーの品質低下を招く。溶解を途中で打ち切り
未溶解のまま反応系に添加するとポリマー中に異物が増
加し、本発明の目的である写真用支持体原料としては適
性を欠くものとなる。
ては2酸化ゲルマニウム、4塩化ゲルマニウムなどが挙
げられるが、2酸化ゲルマニウムが好ましく、特に16
5℃以上195℃以下の温度で、エチレングリコールに
対しゲルマニウム原子として0.2wt%以上0.7w
t%以下の濃度で8時間以内で溶解するような6方晶ま
たは不定形体、もしくはその混合体が好ましい。
は、連続法のいずれの製造方法にも適用可能であるが、
回分法により説明する。2,6−ナフタレンジカルボン
酸とエチレングリコールは、エステル化反応缶に投入
前、もしくはエステル化反応缶内でスラリー状としてお
く。2,6−ナフタレンジカルボン酸とエチレングリコ
ールの仕込みモル比は、1:1.05から1:2.5が
好ましい。
て、テレフタル酸とエチレングリコールのエステル化反
応を開始する。反応は、系を攪拌しながら行ない、その
温度は、240から330℃が好ましい。反応系の圧力
は、常圧もしくは加圧下で操作され、5kg/cm2 G以下
が好ましい。エステル化反応は、特に触媒を用いずとも
進行する。反応缶に付属する蒸留塔から、エステル化反
応で副生する水を除去しながら反応を進める。エステル
化反応が終了すると、水の留出は止まる。続いて重縮合
反応工程に入るが、その前にフィルターを通し反応液中
の異物を除去することも出来る。重縮合反応は減圧下、
270から330℃で、縮合反応で副生するエチレング
リコールを、反応系外に除去しながら行われる。反応液
の突沸を避けるため、初期の減圧は徐々に行なうことが
好ましい。通常採用されている最終の真空度は、1から
0.01mmHgである。重縮合反応触媒は、重縮合反応
工程開始以前に添加しておくことが好ましい。
グネシウム化合物、マンガン化合物、亜鉛化合物には、
酢酸塩、シュウ酸塩、安息香酸塩等の有機カルボン酸
塩、ハロゲン化物、水酸化物等が挙げられる。具体的に
は、酢酸マグネシウム、酢酸マンガン、酢酸亜鉛、シュ
ウ酸マグネシウム、シュウ酸マンガン、シュウ酸亜鉛、
安息香酸マグネシウム、安息香酸マンガン、安息香酸亜
鉛、塩化マグネシウム、塩化マンガン、塩化亜鉛、臭化
マグネシウム、臭化マンガン、臭化亜鉛、水酸化マグネ
シウム等が挙げられる。
/またはこれらのエステル類を用いることができる。リ
ン化合物の具体例としては、亜リン酸、リン酸、トリメ
チルフォスフェイト、トリエチルフォスフェイト、トリ
フェニルフォスフェイトや、リン酸、あるいは、亜リン
酸のモノあるいはジエステル等が挙げられる。含窒素塩
基性化合物としては第3級アミンや水酸化第4アンモニ
ウム化合物、具体的には例えば、トリエチルアミン、ト
リブチルアミン、ジメチルアニリン、ピリジン、キノリ
ン、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド、テ
トラブチルアンモニウムハイドロオキサイド、トリエチ
ルベンジルアンモニウムハイドロオキサイド、1,8ジ
アザビシクロ(5,4,0)ウンデセン、イミダゾール
およびその誘導体、1,4ジアザビシクロ(2,2,
2)オクタンなどが挙げられる。
明するが、本発明はこれによって限定されるものではな
い。触媒である2酸化ゲルマニウムを加熱ジャケット付
き攪拌槽にエチレングリコールと共に仕込み、窒素を通
気しながら加熱溶解した。エステル化反応缶に2,6ナ
フタレンジカルボン酸126重量部とエチレングリコー
ルと、上記2酸化ゲルマニウムのエチレングリコール溶
液と、グリコール可溶性金属化合物のエチレングリコー
ル溶液をエチレングリコールの総量が59.8重量部と
なるように仕込み、内容物を十分攪拌してスラリー化し
ながら温度を高め、副生する水を蒸留塔から除去しなが
ら反応温度を255℃に達せしめた。
的に停止したことを確認した後、反応生成物であるポリ
エステルの低重合体を重縮合反応缶に移し、含窒素塩基
性化合物とリン化合物を添加した。そのまま約10分間
攪拌しながら放置した後、徐々に系を減圧とし、275
〜310℃で重縮合反応を行い、攪拌機が所定のトルク
値を示したところを以て反応の終点と判断しポリエステ
ルを得た。
ルの各品質特性の測定法は次の通りである。 (1) 固有粘度(I.V.) ポリエステルをフェノール/テトラクロロエタン=3/
2(重量比)混合溶液に溶解させ、ウベローデ型粘度計
を用い25℃で測定した。 (2) 色相(b値) チップ状ポリエステルを測色色差計(日本電色工業製N
D−101D型)で測定した。b値が大きいほど黄色味
が強いことを示す。 (3) DEG含量 PENを水酸化ナトリウムのメタノール溶液で分解後、
ガスクロマトグラフにて定量し、PENの全グリコール
成分に対するモル%で示した。
け、この細線と冷却ドラムとの間に5kVの直流電圧を
印加し50m/分の製膜速度で良好に製膜できるか否か
判定した。 (5) フィルム中の微小異物数 ポリエステルを溶融押出し後、縦・横に3.3倍に延伸
して厚さ100μのフィルムを作製し、このうちの50
cm2 を偏光顕微鏡で観察し、10μ以上の異物の数によ
って以下ように判定した。 ○ ; 異物の数が 0個〜2個 △ ; 異物の数が 3個〜10個 × ; 異物の数が11個以上
るゲルマニウム化合物のエチレングリコールに溶解する
条件および該溶液やその他グリコール可溶性金属化合物
など添加剤の添加条件を各実施例および比較例として説
明し、それらを表1〜表4にまとめた。また、各実施例
および比較例に記載のポリエステルを製造する際のエス
テル化および重縮合条件はいずれの例の場合も既に上記
した製造条件に従って実施された。製造したPENの各
品質特性の評価結果は表5に示した。
ゲルマニウム原子として0.6wt%の濃度でエチレン
グリコールに分散し、175℃で加熱攪拌した。6.5
時間目にサンプリングしたところ液は透明になってい
た。触媒溶液として該ゲルマニウム溶液0.96重量部
を使用した。さらにグリコール可溶性金属化合物として
酢酸マグネシウム4水塩0.009重量部、リン化合物
としてリン酸0.016重量部と含窒素塩基性化合物と
して1,8ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン
0.0028重量部を上記方法に従って添加した。
攪拌したところ、5時間で完全に溶解した。触媒溶液と
してこの液0.96重量部を使用した。グリコール可溶
性金属化合物として酢酸マグネシウム4水塩0.011
重量部、リン化合物としてリン酸トリメチル0.027
重量部と含窒素塩基性化合物として2エチル−4メチル
イミダゾール0.0016重量部を添加した。
子として0.3wt%の濃度でエチレングリコールに分
散し、175℃で加熱攪拌した。4.5時間でサンプリ
ングしたところ完全に溶解していた。触媒溶液としてこ
の液0.96重量部を使用した。グリコール可溶性金属
化合物として酢酸マンガン4水塩0.010重量部、リ
ン化合物としてリン酸0.010重量部、含窒素塩基性
化合物として2エチル−4メチルイミダゾール0.00
50重量部を添加した。
子として0.3wt%の濃度でエチレングリコールに分
散し、190℃で加熱攪拌した。3.5時間でサンプリ
ングしたところ完全に溶解していた。触媒溶液としてこ
の液3.84重量部を使用した。グリコール可溶性金属
化合物として酢酸亜鉛2水塩0.003重量部、リン化
合物としてリン酸トリフェニル0.017重量部、含窒
素塩基性化合物として1,8ジアザビシクロ(5,4,
0)ウンデセン0.0095重量部を添加した。
子として1.0wt%の濃度でエチレングリコールに分
散し、160℃で加熱攪拌した。9時間まで溶解を試み
たが完全に溶解できず、白濁したままであったが、触媒
溶液としてこの液0.57重量部を使用した。グリコー
ル可溶性金属化合物として酢酸マグネシウム4水塩0.
009重量部、リン化合物としてリン酸0.016重量
部、含窒素塩基性化合物として2エチル−4メチルイミ
ダゾール0.0028重量部を添加した。
ム原子として0.6wt%の濃度でエチレングリコール
に分散し、175℃で加熱攪拌した。6.5時間目にサ
ンプリングしたところ液は白濁したままであったが、触
媒溶液としてこの液0.96重量部を使用した。グリコ
ール可溶性金属化合物として酢酸マンガン4水塩0.0
10重量部、リン化合物としてリン酸0.016重量
部、含窒素塩基性化合物として2エチル−4メチルイミ
ダゾール0.0028重量部を添加した。
子として0.6wt%の濃度でエチレングリコールに分
散し、175℃で加熱攪拌した。6.5時間でサンプリ
ングしたところ完全に溶解していたが、さらに10時間
まで加熱を継続した。触媒溶液としてこの液0.96重
量部を使用した。グリコール可溶性金属化合物として酢
酸マグネシウム4水塩0.026重量部、リン化合物と
してリン酸トリメチル0.067重量部と含窒素塩基性
化合物として1,8ジアザビシクロ(5,4,0)ウン
デセン0.0022重量部を添加した。
子として0.6wt%の濃度でエチレングリコールに分
散し、195℃で加熱攪拌した。4.0時間でサンプリ
ングしたところ完全に溶解していた。触媒溶液としてこ
の液2.79重量部を使用した。グリコール可溶性金属
化合物として酢酸マンガン4水塩0.023重量部、リ
ン化合物としてリン酸メチル0.015重量部、含窒素
塩基性化合物として1,8ジアザビシクロ(5,4,
0)ウンデセン0.0278重量部を添加した。
(5,4,0)ウンデセンの添加量を1/20の0.0
0014重量部とした。
重量部とした。5時間まで重合したが、重縮合反応缶の
攪拌機のトルク上昇がとまり目標の重合度に到達できな
かった。
印加特性に優れ、異物が少なく、かつ透明性も良好な、
写真フィルム用支持体を製造するための原料に適した、
PENを製造することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 下記一般式(I)で表されるナフタレン
ジカルボン酸を主とするナフタレンジカルボン酸とエチ
レングリコールを主とするグリコールとを主成分とし、
グリコール可溶性マグネシウム化合物、グリコール可溶
性マンガン化合物またはグリコール可溶性亜鉛化合物か
ら選ばれる1または2以上の化合物と、含窒素塩基性化
合物とリン化合物とを共存させてポリエチレンナフタレ
ートを製造するに際し、重合触媒としてグリコール可溶
性ゲルマニウム化合物をグリコール溶液として、下記式
を満足するように添加することを特徴とするポリエチレ
ンナフタレートの製造方法。一般式(I) 【化1】 0.005 < M < 1.0 (1) 0.00015 < M/P < 0.024 (2) 0.01 < A/(M+G) < 0.70 (3) 0.21 < G < 2.18 (4) M:マグネシウム、マンガン及び亜鉛原子のポリマーに
対する添加量 〔g原子/t〕 P:リン原子のポリマーに対する添加量比 〔P
PM〕 A:含窒素塩基性化合物の ポリマーに対する添加モル数 〔モル/t〕 G:ゲルマニウム原子のポリマーに対する添加量 〔g
原子/t〕 - 【請求項2】 ナフタレンジカルボン酸が2,6ナフタ
レンジカルボン酸であることを特徴とする請求項1に記
載のポリエチレンナフタレートの製造方法。 - 【請求項3】 ゲルマニウム化合物を、エチレングリコ
ールに対しゲルマニウム原子として0.2wt%以上
0.7wt%以下の濃度で、165℃以上195℃以下
の温度で8時間以内で溶解させたエチレングリコールを
触媒溶液として使用することを特徴とする、請求項1お
よび請求項2に記載のポリエチレンナフタレートの製造
方法。 - 【請求項4】 ゲルマニウム化合物のエチレングリコー
ル溶液を、2,6ナフタレンジカルボン酸を主とするナ
フタレンジカルボン酸とエチレングリコールを主とする
グリコールとを実質的にエステル化反応を開始する以前
に反応系に添加することを特徴とする、請求項1から請
求項3に記載のポリエチレンナフタレートの製造方法。
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