JPS5940162B2 - ポリエステル発泡成形物およびその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテレフタル酸を主たる酸成分とするポリエステ
ルよりなる発泡成形物およびその製造法に関するもので
ある。

テレフタル酸を主たる酸成分とするポリエステルは、そ
の優れた物性のため繊維、フィルム、その他の成形物と
して多量に用いられているが、さらに発泡構造とするこ
とにより種々の長所を付与することができる。

すなわち、軽量、柔軟、圧縮、光沢、吸湿・吸水、断熱
等の特性が向上し、織編物、不織布、ふとん綿、畳表、
花蓬、防音材、梱包材、緩衝材等としての価値を高める
ことができる。しかるに、テレフタル酸を主たる酸成分
とするポリエステルでは成形温度が著しく高いために通
常の発泡方法では発泡の調節が不可能であり、順調に成
形を行なうことが困難で、特に、繊維、フィルム等の微
細な、あるいは厚さの薄い成形物の場合には、成形を持
続して行なうことができなかつた。

発泡成形物を得る方法としては、（１）ガスまたは成形
時に気体化可能な物質を添加する方法、（２）成形時に
化学的に分解してガスを発生する物質を添加する方法お
よび（３）溶剤に可溶な物質を混合し、成形後溶剤で抽
出する方法がある。

（３）の方法は抽出工程が必要であり、また被抽出物質
および溶剤の処理、回収も必要となり、工程的に煩雑で
あり、コスト的にも高価なものとなる。

（１）の方法は、低融点重合体の場合には、有効である
が、高融点重合体では、ガスあるいは易揮発性液体を用
いると、高温の成形工程で、ガスの発生が早過ぎたり、
ガスの圧力が高くなり過ぎて、発泡の調節が困難である
。一方高沸点の液体を用いると、成型物中に残留し易く
、成型物の物性、衛生性等の点で悪影響を及ぼし、また
安全性、衛生性の点で問題となるものが多く、成型時の
ガス化液体を完全に回収するのがかなりやつかいである
。（２）の方法で用いられる発泡剤は化学発泡剤と呼称
されており、アゾ系、ヒドラジド系、ニトロソ系等の有
機発泡剤および重炭酸ナトリウム炭酸アンモニウム、重
炭酸アンモニウム、アザイド化合物、過酸化物等の無機
発泡剤が用いられている。

しかるに、これらの化学発泡剤はいずれも分解温度が低
く、高融点重合物の成形温度においては、発泡の調節が
困難となる。また、ポリエステルにこれらの発泡剤を添
加すると、重合物の分解を誘起して、著しく着色した成
形物となる。本発明者は、成形性が良好で、かつ着色等
の性質劣化のないテレフタル酸を主たる酸成分とするポ
リエステルの発泡成形物並びにその製造法について種々
研究した結果、ポリエステルに炭酸カルシウムを含有さ
せ、成形後のカルボキシル基（以下、〔ＣＯＯＨ〕と略
記）量が該ポリエステル１グラム当り５０ミクロン当量
（以後この単位をμＥｑ／２と略記する）以上となるよ
うな条件で溶融成形すれば成形と同時に優れた発泡成形
物が容易に得られることがわかつた。

即ち、本発明は、 １．テレフタル酸を主たる酸成分とするポリエステル成
形物であつて、該成形物は、炭酸カルシウムを含有し、
かつ１グラム当り５０ミクロン当量以上のカルボキシル
基を含有して発泡しているポリエステル発泡成形物２．
炭酸カルシウムを含有しテレフタル酸を主たる酸成分と
するポリエステルを、成形後のカルボキシル基量がポリ
エステル１グラム当り５０ミクロン当量以上となるよう
に溶融成形するポリエステル発泡成形物の製造法である
。

本発明は高温度においても発泡の制御が容易であり、特
に微小の泡の生成が可能であり、一般成形物はもちろん
微細なあるいは肉薄の成形物の場合にも成形が安定に行
なわれ、従つて得られる成形物は微少かつ均一な発泡構
造を有する微細あるいは肉薄の成形物が得られ、かつ、
該発泡成形物は重合物の着色がなく、良好な色相のもの
である特長を有する。

また本発明によれば通常の非発泡物用の成形機が使用可
能であり、特殊な押出機を用いなくとも、あるいは発泡
のための特別の装置を付加しなくとも発泡成形物を得る
ことができる特長を有する。

炭酸カルシウムが酸性化合物の存在で発泡することは知
られている。また、炭酸カルシウム含有重合物を酸性浴
申に湿式紡糸して発泡繊維を得ることも知られている。
しかし、テレフタル酸を主たる酸成分とする高融点ポリ
エステルの溶融発泡成形物が、炭酸カルシウムを添加し
、かつ成形後の〔ＣＯＯＨ〕量が５０μＥｑ／ク以上と
なるように成形することにより、成形工程性が良好で、
かつ発泡構造のむらなく、着色等の欠点もなく得られる
ことほ全く知られていない。炭酸カルシウム以外の炭酸
化合物でも発泡を行なうことはできるが、発泡温度が適
切でなく、発泡が早過ぎたり、あるいは溶融時に発泡が
起きなかつたりして、発泡の調節が困難で、良好な発泡
構造とすることができない。

また成形重合体中での分散性が良好でなく、異物を生成
して成形性を悪化させたり、さらには成形物を着色させ
たりする。また、炭酸カルシウムを含有しても、成形後
の〔ＣＯＯＨ〕量が５０μＥｑ／？以上とならない場合
には、やはり、成形工程性及び成形物の品質共に良好と
することはできない。

成形後の〔ＣＯＯＨ〕量が５０μＥｑ／？未満となる条
件では発泡速度が遅く、また炭酸カルシウム含有量、成
形温度、溶融滞留時間等の他の条件を変化することによ
り発泡が起る場合もあるが泡の大きさ、泡の存在分布の
調節が困難であり、順調に成形を行なうことができず、
また成形物の分解、着色等が起りやすい本発明における
テレJャ^ル酸を主たる酸成分とするポリエステルとは、
酸成分の６０モル％以上好ましくは７５％以上がテレフ
タル酸であり、特に高融点、高結晶性の、融点１７０℃
以上好ましくは１９０℃以上のポリエステルである。

融点が１７０℃以下では、本発明の方法によらなくとも
良好な発泡成形物が得られる場合があり、本発明の特徴
は、高い溶融成形温度においても、工程性よく、良好な
発泡成形物を得ることにある。また、融点１７０℃以下
の重合物では物理的性質の優れた繊維あるいはフイルム
等を得ることができず、用途が非常に限定されたものと
なる。本発明のポリエステルの例としては、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
（シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート）等があ
る。

これらのポリエステルは、他の単量体を共重合していて
もよく、あるいはポリエステル以外の重合物、各種の添
加物を含んでいてもよい。本発明の発泡成形物は任意の
形状をとることができるが、特に繊維およびフイルムの
ごとく、微細あるいは肉薄の成形物に好適である。

本発明における炭酸カルシウムは通常の市販品を用いる
ことができるが、成形性、発泡性の点で平均粒子径は小
の方が好ましく、５μ以下のものが好ましい。

特に、繊維あるいはフイルム用の場合には、望ましくは
０．８μ以下、さらに望ましくは０．２μ以下のものが
用いられる。またポリエステル中の分散性を良好とする
ために、有機物で表面処理を行なうこともある。炭酸カ
ルシウムをポリエステルに含有させるには、成形時に添
加しても良いが、成形以前の段階で加えることができる
。

特にポリエステル合成時に加えると、ポリマー中に非常
に均一に分散させることが可能であり、かつ、重合反応
を狙害したり、ポリマーを劣化させることもないので好
都合である。炭酸カルシウムの添加量は任意の量加える
ことができるが、繊維あるいはフイルムの場合には、ポ
リエステルの重量に対して０．０３〜１０％が一般であ
り、特に０．０５〜５％が好ましい。

前述で理解されるように、本発明で得られる成形物の成
形後の〔ＣＯＯＨ〕量は５０μＥｑ／′７以上、好まし
くは６０ｔｔｅｑ／ク以上、さらに好ましくは７０ｔｔ
ｅｑ／ク以上である。５０μＥｑ／？未満では発泡が起
きず、あるいは特に発泡の起る条件で成形しても、発泡
の調節が困難であつたり、分解、着色が著しくて用いら
れない。

一方、〔ＣＯＯＨ〕量が著しく大きい場合も成形工程性
が低下するので、好ましくは２５０ｔｔｅｑ／ク以下と
なるように原料条件、成形条件が決められる。〔ＣＯＯ
Ｈ〕量の測定はＰＯｈｌの方法〔Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ
Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，．乙舌、１６１４、（１９５４）
〕によつて行なわれる。

成形後の〔ＣＯＯＨ〕量を５０μＥｑ／？以上とするに
は（１）〔ＣＯＯＨ〕量が５０μＥｑ／？以上であるポ
リエステルを成形原料とする方法、（２）成形時にポリ
エステルを分解させて〔ＣＯＯＨ〕量を５０μＥｑ／？
以上とする方法、及び（３）カルボキシル基を含有する
物質を添加する方法、等がある。

通常のポリエステル成形物の場合には、〔ＣＯＯＨ〕量
が少の方が好ましく、一般には４０μＥｑ／ク以下のも
のが用いられるが、触媒または重合条件を特に選ぶこと
により、あるいはテレフタル酸を原料とするいわゆる直
接重合法において、特に〔ＣＯＯＨ〕量を大となる条件
を選ぶことにより成形後の〔ＣＯＯＨ〕量が５０ｔｔｅ
ｑ／ク以上とすることができる。

また、一般のポリエステル成形物では、成形時に〔ＣＯ
ＯＨ〕量が増大しないようにするのが通常であるが、成
形温度、成形装置中での滞留時間、共存水分量等の条件
を特に選ぶことにより、成形後の〔ＣＯＯＨ〕量を大き
く増大させることができる。

さらに、成形後の〔ＣＯＯＨ〕量を大とするために成形
時に添加されるカルボキシル基を含有する物質としては
テレフタル酸、または、テレフタル酸を主たる酸成分と
する該ポリエステルのカルボキシル基を有するモノマー
、オリゴマ一、プレポリマ一等の低重合体があり、ある
いは〔ＣＯＯＨ〕量の大なる該ポリマーをブレンドして
、平均として成形後の〔ＣＯＯＨ〕量を５０μＥｑ／７
以上としてもよい。

上記の方法では、該ポリエステル以外の有機成分を含ま
ない発泡物を得るが、さらには、該ポリエステルの成分
には含まれない他のカルボン酸、あるいは他のカルボキ
シル基を有するポリエステルを添加してもよい。カルボ
キシル基含有化合物以外の酸、例えばリン酸、亜リン酸
あるいはこれらのアルキルまたはアリルエステル等の誘
導体、スルホン酸、塩酸等によつても発泡させることが
できる場合もあるが、発泡の調節が困難であり、順調に
成形を行なうことができず、あるいは、ポリエステルが
著しく分解したり、成形装置を腐蝕させたりして好まし
くない。

次に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。

実施例中、添加量を表わす「部］は、すべて重量部を意
味する。〔η〕はポリマー組成物をフエノールとテトラ
クロロエタンの等重量混合溶剤に溶かし、３０℃で測定
したときの極限粘度（単位ＤＩ／？）を示す。実施例
１ テレフタル酸ジメチルとエチレングリコールを原料とし
、ネオライトＳＰ（竹原化学工業製、超微粒子炭酸カル
シウム、平均粒径０．０８μ）を生成ポリエステルに対
し１０．５重量％となるように添加し、常法により重合
反応を行なつた後、チツプ状で取り出し、〔η〕０．７
３、〔ＣＯＯＨ〕量２３（単位μＥｑ／ク）のポリエチ
レンテレフタレートを得た。

ポリエステル中での炭酸カルシウムの分散性は良好で顕
微鏡観察の結果、凝集異物は全く認められなかつた。こ
のポリエステル１００部に対し、〔η〕０．２０〔ＣＯ
ＯＨ〕量１８０であるポリエチレンテレフタレート６部
の割合で押出機に供給し、２９０℃で／紡糸を行ない、
〔ＣＯＯＨ〕量７４の未延伸糸を得た。

紡糸中は特にトラブルなく順調に紡糸を行なうことがで
きた。得られた未延伸糸を７３℃及び９８℃の水浴中の
２段で３．５倍に延伸し、繊度２０デニール、強度３．
３？／ｄ、伸度２０％、見掛比重０．９６の発泡繊維を
得た。実施例 ２ 実施例１のポリエステル１００部に対し、〔η〕０．１
、〔ＣＯＯＨ〕量６３０であるポリエチレンテレフタレ
ートのオリゴマ−１．５部の割合で押出機に供給して紡
糸を行ない、〔ＣＯＯＨ〕量８２の未延伸糸を得た。

紡糸中は特にトラブルなく順調に紡糸を行なうことがで
きた。得られた未延伸糸を実施例１と同様に延伸し、繊
度２０デニール、強度３．１？／ｄ１伸度２２％、見掛
比重０．９４の発泡繊維を得た。実施例 ３ 炭酸カルシウムを生成ポリエステルに対して２．０重量
％となるように添加し、実施例１と同様にして重合反応
を行ない、〔η〕０．７６、〔ＣＯＯＨ〕量２６のポリ
エチレンテレフタレートのチツプを得た。

このポリエステル１００部に対し、テレフタル酸０．３
部の割合で押出機に供給して紡糸を行ない、〔ＣＯＯＨ
〕量９８の未延伸糸を得た。紡糸中は特にトラブルなく
順調に紡糸を行なうことができた。得られた未延伸糸を
約３倍に延伸し、繊度２２デニール、強度２．６？／ｄ
１伸度１７％、見掛比重０．８１の繊維を得た。実施例
４テレフタル酸とエチレングリコールを原料とする直
接重合法によつて〔η〕０．５９、〔ＣＯＯＨ〕量７０
のポリエチレンテレフタレートを得た。

このポリエステル１００部に対して、炭酸カルシウム０
．５部の割合で付着させた混合物を押出機に供給して紡
糸を行ない、〔ＣＯＯＨ〕量８０の未延伸糸を得た。紡
糸中は特にトラブルなく順調に紡糸を行なうことができ
た。得られた未延伸糸を実施例１と同様にして延伸し、
繊度２０デニール、強度３．０？／ｄ、強度３．０？／
ｄ、伸度２３％、見掛密度０．９５の繊維を得た。実施
例 ５ 炭酸カルシウムを生成ポリエステルに対して１．６重量
％となるように添加し、実施例１と同様にして重合反応
を行ない、〔η〕０．７６、〔ＣＯＯＨ′）量３６のポ
リエチレンテレフタレートを得た。

このポリエステル組成物を押出機後部の温度を３０５℃
となるように温度勾配をつけた押出機に供給して順調に
紡糸を行ない、〔ＣＯＯＨ〕量６７の未延伸糸を得た。
得られた未延伸糸を３．５倍に延伸し、繊度２０デニー
ル、強度３，７？／ｄ、伸度２３％、見掛比重１．０７
の繊維を得た。実施例 ６ 炭酸カルシウム２．０重量％を含み、〔η〕０．７６、
〔ＣＯＯＨ〕量２６のポリエチレンテレフタレート５０
部と、炭酸カルシウムを含まず、〔η〕０．５２、〔Ｃ
ＯＯＨ〕量９０のポリエチレンテレフタレート、５０部
との割合で押出機に供給して、順調に紡糸を行ない、〔
ＣＯＯＨ〕量７１の未延伸糸を得た。

得られた未延伸糸を３，５倍に延伸し、繊度２０デニー
ル、強度３．０２／ｄ、伸度２０％、見掛比重０．８８
繊維を得た。実施例 ７ テレフタル酸ジメチルと１・４−シクロヘキサンジメタ
ノールを原料とし、炭酸カルシウムを生成ポリエステル
に対して０．５重量％となるように添加し、常法により
重合反応を行ない、〔η〕０．８０、〔ＣＯＯＨ〕量３
１のポリ（シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート
）を得た。

このポリエステル１００部に対して、イソフタル酸０．
２部の割合で押出機に供給し、順調に紡糸を行なつて〔
ＣＯＯＨ〕量７６の未延伸糸を得た。得られた未延伸糸
を３．５倍に延伸し、繊度２０デニール、強度２．３ク
／ｄ、伸度１８％、見掛比重０．８４の発泡繊維を得た
。実施例 ８ テレフタル酸ジメチルと１・４−ブタンジオールを原料
とし、炭酸カルシウムを生成ポリエステルに対して１．
０重量％となるように添加し、常法により重合反応を行
ない〔η〕１．０５、〔ＣＯＯＨ〕量２４のポリブチレ
ンテレフタレートを得た。

このポリエステル１００部に対して、安息香酸０．５部
の割合で押出機に供給し、順調に紡糸を行なつて、〔Ｃ
ＯＯＨ〕量７７の未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を
３．５倍に延伸し、繊度２０デニール、強度２．５ク／
ｄ、伸度２４％、見掛比重０．８９の発泡繊維を得た。
比較例 １ 実施例１のポリエステルチツプをそのまま押出機に供給
して紡糸を行ない、〔ＣＯＯＨ′）量３７の未延伸糸を
得た。

この未延伸糸を５．０倍に延伸し、繊度１４デニール、
強度５．３７／ｄ、伸度２４％の繊維を得たが、見掛比
重は１．３８であり、発泡は認められなかつた。比較例
２ 実施例１のポリエステル・チツプ１００部に対し、リン
酸０，１５部の割合で押出機に供給して紡糸を行なつた
。

未延伸糸は発泡構造の存在が認められたが、紡糸調子が
不良で、断糸が多発し、連続的に紡糸を行なうことがで
きなかつた。比較例 ３ 実施例１のポリエステル・チツプ１００部に対し、モノ
ブチルホスフエート０．２部の割合で押出機に供給して
紡糸を行なつたが、紡糸調子が不良で、しばしば紡糸を
中断した。

比較的紡糸が順調であつた時期の未延伸糸を選び、約２
．５倍に延伸し、繊度２８デニール、見掛比重約０．９
８の繊維を得たが、強度２．１７／ｄ、伸度１５％と強
伸度が小さく、延伸中にも、しばしば断糸が認められた
。比較例 ４ 実施例１のポリエステル・チツプ１００部に対し、Ｐ−
トルエンスルホン酸０．３部の割合で押出機に供給して
紡糸を行なつたが、紡糸調子が不良で、連続的に紡糸を
行なうことができなかつた。

また未延伸糸も発泡構造がわずかに認められる程度であ
つた。比較例 ５ テレフタル酸ジメチルとエチレングリコールを原料とし
、炭酸マグネシウムを生成ポリエステルに対して１．０
重量％となるように添加し、常法により重合反応を行な
つたが、著しく黄色に着色したポリエチレンテレフタレ
ートが得られた。

また、このポリエステルに実施例１の〔η〕０．２、〔
ＣＯＯＨ〕量１８０１あるいは実施例２の〔η〕０．１
、〔ＣＯＯＨ〕量６３０の低重合度ポリエチレンテレフ
タレートを添加して紡糸機より押し出したが、発泡体を
得ることができなかつた。比較例 ６ テレフタル酸ジメチルとエチレングリコールを原料とし
、炭酸水素ナトリウムを生成ポリエステルに対して０．
５重量％となるように添加し、常法により重合反応を行
なつた。

得られたポリエチレンテレフタレートの着色は、比較例
５よりも小であつたが、顕微鏡観察により、凝集異物の
点存が認められた。また、このポリエステルに、実施例
１の〔η〕０．２、〔ＣＯＯＨ〕量１８０、あるいは実
施例２の〔η〕０．１、〔ＣＯＯＨ〕量６３０の低重合
度ポリエチレンテレフタレートを添加して、紡糸機より
押し出したが、発泡体を得ることができなかつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ テレフタル酸を主たる酸成分とするポリエステル成
   形物であつて、該成形物は、炭酸カルシウムを含有し、
   かつ１グラム当り５０ミクロン当量以上のカルボキシル
   基を含有して発泡しているポリエステル発泡成形物。 ２ 炭酸カルシウムを含有しテレフタル酸を主たる酸成
   分とするポリエステルを、成形後のカルボキシル基量が
   ポリエステル１グラム当り５０ミクロン当量以上となる
   ように溶融成形するポリエステル発泡成形物の製造法。