JPWO2017002852A1 - 結晶ポリエステルペレット、その用途及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

ポリエステルと複合体粒子を含有する樹脂組成物からなる結晶ポリエステルペレットであって、前記ポリエステルが、テレフタル酸単位を25〜50モル%、エチレングリコール単位を25〜49.5モル%、ジエチレングリコール単位を0.5〜2.5モル%、及び炭素数5以上の他のコモノマー単位を1.5〜25モル%含有し、前記ポリエステルの固有粘度が0.75〜1.5dL/gであり、前記ペレットの結晶融解エンタルピーが20J/g以上であり、前記複合体粒子がハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子であり、かつ該複合体粒子の含有量が10〜300ppmであるペレットとする。これにより、環境負荷の小さい共重合PETの結晶ペレットを、生産性に優れた方法で製造することができる。

Description

本発明は、テレフタル酸単位及びエチレングリコール単位を主成分として含むポリエステルと複合体粒子とを含有する樹脂組成物からなる結晶ポリエステルペレットに関する。また、その用途及びその製造方法に関する。
ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略すことがある。)などのポリエステルは、透明性、力学的特性、ガスバリア性、フレーバーバリア性などの特性に優れている。さらに、ポリエステルは、成形品にした際に残留モノマーや有害な添加剤の心配が少なく、衛生性および安全性にも優れている。そのため、ポリエステルは、それらの特性を活かして、従来用いられてきた塩化ビニルに代わるものとして、ジュース、清涼飲料、調味料、油、化粧品、洗剤などを充填するための中空容器や、飲料缶などのラミネート鋼鈑のコーティングフィルムとして広く使用されている。また、近年では、液晶ディスプレイの保護フィルムなど、光学フィルムとしても広く使用されている。
光学フィルムは異物の混入が厳しく制限されるため、細かいフィルタを用いて溶融樹脂から異物を除去してフィルムを形成することが多い。したがって、光学フィルムの原料として使用されるポリエステル樹脂において、未溶融の異物の含有量が多いと溶融成形時の押し出しフィルタの目詰まりを引き起こす原因となる。したがって、大きなサイズの異物量が少ないポリエステル樹脂ペレットが望まれている。
PET樹脂は、工業的にはテレフタル酸もしくはテレフタル酸ジメチルとエチレングリコールとのエステル化もしくはエステル交換によってビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート等のオリゴマーを製造し、これを高温、真空下で触媒を用いて重縮合することで得られる。このようなポリエステルの重合時に微小な異物を除去する方法としては、高温のオリゴマーを耐熱フィルタでろ過する方法や、重縮合後のPET樹脂を耐熱フィルタでろ過する方法が一般的である。
しかしながら、光学フィルムを製造する際に使用するような目開きの細かいフィルタを重合工程に適用した場合、重縮合後のポリエステル樹脂はもちろんのこと、重合途中のオリゴマーを通過させる場合でさえもフィルタの昇圧が激しくなるため、目開きの小さなフィルタを実際の重合工程に適用することは現実的ではない。
ポリエステル樹脂に含まれる異物粒子の主な要因の一つは重合触媒である。現在広く用いられている触媒は、それぞれ問題点を有している。酸化アンチモン(Sb)を用いた場合、得られるポリエステル樹脂の透明性が低下するので、高度な透明性が要求される用途には適していない。チタン(IV)テトライソプロキシドなどの有機チタン触媒を用いた場合、得られるポリエステル樹脂が黄色く着色するとともに、溶融成形時の熱分解によって固有粘度が低下したり、さらに着色が進行する問題を有している。また、二酸化ゲルマニウム(GeO)を用いた場合、得られるポリエステルのカルボキシル基含有量が上昇し、樹脂を回収して再度溶融成形する際の固有粘度の低下が避けられないし、触媒コストが大幅に上昇する。
透明性、接着性あるいは成形性を重視する場合には、コモノマー成分を含む共重合PET樹脂が用いられる。高度な透明性が要求される光学フィルム、接着性及び成形性が要求される製缶用フィルム積層金属板、透明性及び成形性が要求される押出ブロー成形容器などでは、用途に応じてコモノマー成分が共重合されたPET樹脂が用いられる(例えば、特許文献1及び2を参照)。そしてこれらのいずれの用途も、成形品の強度を向上させるために固有粘度の高いポリエステル樹脂が用いられている。そのため、液相で重縮合を行ってペレットを得た後に、そのペレットを固相重合して固有粘度の高い結晶ポリエステルペレットを製造している。
一般に、液相重合後の非晶ペレットをそのまま固相重合に適した温度まで上昇させると、固相重合中にペレット同士が膠着する。そのため通常は、固相重合する前に比較的低温で加熱して結晶化させる予備結晶化工程を設ける。このとき、未変性PETであれば短時間で十分に予備結晶化させることが可能であるが、コモノマー成分を一定量以上含む共重合PETの場合、結晶化速度が大きく低下して、予備結晶化工程に長時間を要していた。これによって、生産性が低下するのみならず、エネルギー消費量も大きくなっていた。
特許文献3には、ポリエステルの重合触媒として、固体塩基の粒子の表面を酸化チタンで覆った複合粒子の触媒が報告されていて、それを用いることで優れた色調と透明性を有する高分子量ポリエステルが得られるとされている。しかしながら、その実施例では、未変性PETの液相重合が実施されているだけである。
特開平9−176296号公報 特開平6−263893号公報 特開2006−188567号公報
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、環境負荷の小さい共重合PETの結晶ペレット及びその用途を提供することを目的とするものである。また、そのようなペレットを、生産性に優れた方法で製造することを目的とするものである。
上記課題は、ポリエステルと複合体粒子を含有する樹脂組成物からなる結晶ポリエステルペレットであって、
前記ポリエステルが、テレフタル酸単位を25〜50モル%、エチレングリコール単位を25〜49.5モル%、ジエチレングリコール単位を0.5〜2.5モル%、及び炭素数5以上の他のコモノマー単位を1.5〜25モル%含有し、
前記ポリエステルの固有粘度が0.75〜1.5dL/gであり、
前記ペレットの結晶融解エンタルピーが20J/g以上であり、
前記複合体粒子がハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子であり、かつ
該複合体粒子の含有量が10〜300ppmであることを特徴とするペレットを提供することによって解決される。
このとき、前記ペレットを、フェノールとテトラクロロエタンとの等質量混合溶媒に溶解させてパーティクルカウンタで測定した時に、該ペレット1g中に含まれる直径1〜5μmの粒子の合計体積が5.0×10−14/g以上であることが好ましい。前記ペレットを、フェノールとテトラクロロエタンとの等質量混合溶媒に溶解させてパーティクルカウンタで測定した時に、該ペレット1g中に含まれる直径5〜20μmの粒子の合計体積が1.2×10−12/g以下であることも好ましい。前記ポリエステルのカルボキシル基含有量が18μmol/g以下であることも好ましい。
本発明の好適な実施態様は、前記ペレットを成形してなるフィルムである。本発明の他の好適な実施態様は、前記ペレットを成形してなるフィルムが金属板に積層されてなる積層金属板である。また、本発明の他の好適な実施態様は、前記ペレットを成形してなる押出ブロー成形容器である。
上記課題は、テレフタル酸又はそのエステル形成性誘導体、エチレングリコール、及び炭素数5以上の他のコモノマーを、ハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子からなる触媒の存在下に溶融重合してから切断して非晶ポリエステルペレットを製造し、引き続き該非晶ポリエステルペレットを予備結晶化させてから固相重合することを特徴とする、前記結晶ポリエステルペレットの製造方法を提供することによっても解決される。このとき少なくともテレフタル酸又はそのエステル形成性誘導体と、エチレングリコールとを加熱してエステル化反応を進行させてオリゴマーを得てから、前記触媒を添加して溶融重合することが好ましい。
本発明の結晶ポリエステルペレットは、共重合PETを含みながらも、予備結晶化時の結晶化速度が速く、生産性に優れていて、環境負荷が小さい。当該ペレットは、高重合度の共重合PETを含んでいて、粒径の大きい異物の含有量が少ないので、強度、透明性、成形性、接着性などに優れていて、各種の用途に好適に用いることができる。また、末端カルボキシル基の濃度を低くすることができるので、成形品のスクラップを回収して再度溶融成形する際の樹脂の劣化を抑制することもできる。このように、生産性に優れていて必要エネルギーを抑制することができるとともに、リサイクル性にも優れているので、環境負荷の小さい結晶ポリエステルペレットであるといえる。また、本発明の製造方法によれば、そのような結晶ペレットを、環境に大きな負荷をかけずに予備結晶化してから固相重合して、生産性良く製造することができる。
実施例1と比較例3のペレット中の粒度分布(20μm以下) 実施例1と比較例3のペレット中の粒度分布(5〜20μm拡大)
本発明は、ポリエステルと複合体粒子を含有する樹脂組成物からなる結晶ポリエステルペレットに関する。当該複合体粒子がハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子であることによって、結晶性の低下した共重合ポリエステルであっても、結晶化速度を速くすることができる。これにより、固相重合するのに先立って短時間で予備結晶化を行うことができるので、生産性良く高重合度のポリエステルを得ることができる。
本発明の結晶ペレットに含まれるポリエステルは、テレフタル酸単位を25〜50モル%、エチレングリコール単位を25〜49.5モル%、ジエチレングリコール単位を0.5〜2.5モル%、及び炭素数5以上の他のコモノマー単位を1.5〜25モル%含有するものである。
ジカルボン酸単位のうちの半分以上をテレフタル酸単位が占め、ジオール単位の半分以上をエチレングリコール単位が占めているので、ポリエチレンテレフタレート単位が主たる構成成分である。そして、炭素数5以上の他のコモノマー単位を1.5〜25モル%含有することによって、ポリエチレンテレフタレートの結晶の規則性が低下するので、融点が低下するとともに、結晶性も低下する。
テレフタル酸単位の含有量は25〜50モル%であり、これより少なすぎると融点と結晶性の低下が著しい。テレフタル酸単位の含有量は、好適には30モル%以上であり、より好適には35モル%以上である。エチレングリコール単位の含有量は25〜49.5モル%であり、これより少なすぎると融点と結晶性の低下が著しい。エチレングリコール単位の含有量は、好適には30モル%以上であり、より好適には35モル%以上である。ジエチレングリコール単位の含有量は0.5〜2.5モル%であり、通常、重縮合反応中にエチレングリコールの二量化によって副生した単位がポリエステル中に含まれる。ジエチレングリコール単位の含有量は、好適には2モル%以下である。
本発明の結晶ペレットに含まれるポリエステルは、炭素数5以上の他のコモノマー単位を1.5〜25モル%含有する。このような他のコモノマー単位を1.5モル%以上含有することによって、ポリエチレンテレフタレートの結晶性を低下させることができ、透明性、成形性、接着性などを向上させることができる。他のコモノマー単位の含有量は、より好適には2モル%以上であり、さらに好適には2.5モル%以上である。一方、他のコモノマー単位を25モル%以上含有した場合には、結晶性及び融点が低くなり過ぎて、固相重合時に膠着しやすくなるとともに、得られる成形品の耐熱性が低下する。他のコモノマー単位の含有量は、より好適には20モル%以下であり、さらに好適には15モル%以下であり、特に好適には10モル%以下である。
本発明の結晶ペレットに含まれるポリエステルは、テレフタル酸単位、エチレングリコール単位、ジエチレングリコール単位以外の他のコモノマー単位を含む。当該コモノマー単位の炭素数は5以上である。炭素数が5未満の場合には、沸点が低下して縮重合反応中に揮発するのでエチレングリコールの回収を困難にするおそれがある。また、炭素数が5以上であることによって、結晶性を効果的に低下させることができる。当該ジカルボン酸単位又はジオール単位のより好適な炭素数は8以上である。炭素数の上限値は特に限定されないが、通常50以下である。
本発明の結晶ペレットの製造方法は特に限定されないが、テレフタル酸又はそのエステル形成性誘導体、エチレングリコール、及び炭素数5以上の他のコモノマーを、ハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子からなる触媒の存在下に溶融重合してから切断して非晶ポリエステルペレットを製造し、引き続き該非晶ポリエステルペレットを予備結晶化させてから固相重合する方法が好適である。
炭素数5以上の他のコモノマーとしては、ジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体、ジオール、ヒドロキシカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体などの二官能化合物が主に用いられる。このとき更に、カルボキシル基、水酸基又はそれらのエステル形成性基を3個以上有する多官能化合物や、モノカルボン酸、モノアルコール又はそれらのエステル形成性誘導体である単官能化合物を併用することもできる。
ジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体としては、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー酸(及びその水素添加物)などの脂肪族ジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体;シクロヘキサンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸、トリシクロデカンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸及びそれらのエステル形成性誘導体;イソフタル酸、フタル酸、ビフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェニルケトンジカルボン酸、スルホイソフタル酸ナトリウム、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸及びそれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
ジオールとしては、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、メチルペンタンジオールなどの脂肪族ジオール;シクロヘキサンジメタノール、ノルボルネンジメタノール、トリシクロデカンジメタノールなどの脂環式ジオールなどが挙げられる。また、芳香族ジオールの2つの水酸基にエチレンオキシドがそれぞれ1分子以上付加したジオールを用いることもできる。例えば、ビスフェノールAの2つのフェノール性水酸基に、それぞれエチレンオキシドが1〜8分子付加しているジオール(ビスフェノールAエチレンオキシド付加体)などを例示することができる。
ヒドロキシカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体としては、10−ヒドロキシオクタデカン酸などの脂肪族ヒドロキシカルボン酸またはそれらのエステル形成性誘導体;ヒドロキシメチルシクロヘキサンカルボン酸、ヒドロキシメチルノルボルネンカルボン酸、ヒドロキシメチルトリシクロデカンカルボン酸などの脂環式ヒドロキシカルボン酸またはそれらのエステル形成性誘導体;ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシトルイル酸、ヒドロキシナフトエ酸、3−(ヒドロキシフェニル)プロピオン酸、ヒドロキシフェニル酢酸、3−ヒドロキシ−3−フェニルプロピオン酸などの芳香族ヒドロキシカルボン酸およびそれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
カルボキシル基、水酸基又はそれらのエステル形成性基を3個以上有する多官能化合物としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、トリメシン酸、シクロヘキサン−1,2,4−トリカルボン酸、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールおよびビスフェノールAエチレンオキシド付加体中に含まれるトリオール成分、ならびにそれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。これらは、少量添加することで溶融張力を増加させることができ、溶融押出成形性を調整するために用いることができる。多官能化合物に由来する単位の含有量は1モル%以下であることが好ましく、0.5モル%以下であることがより好ましい。多官能化合物単位の割合が1モル%を超えると、ゲル化しやすくなり好ましくない。
カルボキシル基、水酸基又はそれらのエステル形成性基を1個だけ有する単官能化合物としては、安息香酸、2,4,6−トリメトキシ安息香酸、2−ナフトエ酸、ステアリン酸およびステアリルアルコールなどが例示される。これらは、封止単量体単位として機能し、ポリエステルにおける分子鎖末端基の封止を行い、ポリエステルにおける過度の架橋およびゲルの発生を防止するために配合されることがある。単官能化合物に由来する単位の含有量は1モル%以下であることが好ましく、0.5モル%以下であることがより好ましい。単官能化合物単位の割合が1モル%を超えると、ポリエステルを製造する際の重合速度が遅くなって、生産性が低下し易い。
本発明の結晶ペレットを製造するに際しては、まず、テレフタル酸又はそのエステル形成性誘導体とエチレングリコールとを加熱してエステル化反応又はエステル交換反応を進行させてオリゴマーを得る。このとき、炭素数5以上の他のコモノマーを予め加えて、同時にエステル化反応又はエステル交換反応を進行させてオリゴマーを得てもよいし、当該オリゴマーを得てから炭素数5以上の他のコモノマーを加えて溶融重合反応に供してもよい。エステル化反応またはエステル交換反応は、絶対圧で約5kg/cm以下の加圧下または常圧下に、180〜300℃の温度で、生成する水またはアルコールを留去させながら行うことが好ましい。エステル化反応又はエステル交換反応における原料の比率は、モル比(ジオール成分/ジカルボン酸成分)が1.1〜2.5の範囲となるようにすることが好ましい。
テレフタル酸を用いてエステル化反応を行う場合は、重縮合反応の速度を向上させる助触媒を添加してもよいし、無触媒で反応を行うこともできる。助触媒としては、亜鉛化合物、ニッケル化合物およびコバルト化合物が例示される。亜鉛化合物としては、酢酸亜鉛などの脂肪酸亜鉛塩、炭酸亜鉛、塩化亜鉛、亜鉛のアセチルアセトナート塩、リン酸亜鉛、亜リン酸亜鉛などが挙げられ、特に酢酸亜鉛および炭酸亜鉛が好ましい。コバルト化合物としては、酢酸コバルトなどの脂肪酸コバルト塩、炭酸コバルト、塩化コバルト、コバルトのアセチルアセトナート塩などが挙げられ、特に酢酸コバルトおよび炭酸コバルトが好ましい。ニッケル化合物としては、酢酸ニッケルなどの脂肪酸ニッケル塩、炭酸ニッケル、塩化ニッケル、ニッケルのアセチルアセトナート塩などが挙げられ、特に酢酸ニッケルおよび炭酸ニッケルが好ましい。助触媒の使用量は、ジカルボン酸成分100質量部に対して、0.001〜0.02質量部であることが好ましい。助触媒の量が少なすぎる場合には、反応速度の向上が十分でない。一方、助触媒の量が多すぎる場合には、押出成形時に用いるフィルタの昇圧速度が大きくなるおそれがある。助触媒の量は、より好適には0.015質量部以下である。
一方、テレフタル酸ジメチルを用いてエステル交換反応を行う場合は、エステル交換触媒として、カルシウム、マンガン、マグネシウム、亜鉛、チタン、ナトリウム、リチウムなどの金属化合物の1種以上を用いるのがよい。しかしながら、不要な微粒子がペレット中に残存するのを防ぐためには、エステル交換触媒を用いずにエステル化反応を行う方が好ましい。エステル化反応を進行させるに際し、予め重合触媒としてハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子を加えておくこともできるが、エステル化反応が終了してから重合触媒を加えて、その後の溶融重合反応に供する方が、予備結晶化速度が大きくなり好ましい。
エステル化反応またはエステル交換反応に続く溶融重縮合反応は、ハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子からなる触媒の存在下に行われる。ここで、ハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子からなる触媒を用いることが重要であり、これを用いて重合することによって、結晶化速度が速い非晶ペレットを得ることができる。この複合体粒子は、ハイドロタルサイトの層間に二酸化チタンが導入された構造を有していてもよく、ハイドロタルサイト粒子の表面を二酸化チタンで覆った構造を有していてもよい。ハイドロタルサイト50〜95質量%及び二酸化チタン5〜50質量%からなることが好ましい。粒径は特に限定されないが、平均粒径が1μm以下の微粒子であることが好ましく、平均粒径が0.4μm以下の微粒子であることがより好ましい。ハイドロタルサイトは、マグネシウムとアルミニウムの炭酸塩と水酸化物を含む化合物であり、代表的にはMgAl(CO)(OH)16・4(HO)という化学組成を有する。当該触媒の使用量は、ジカルボン酸成分100質量部に対して、0.001〜0.03質量部であることが好ましい。触媒の使用量が少なすぎると、重合反応速度が低下する。触媒の使用量はより好適には0.002質量部以上であり、さらに好適には0.003質量部以上である。一方、触媒の使用量が多すぎると、押出成形時に用いるフィルタの昇圧速度が大きくなる。触媒の使用量はより好適には0.02質量部以下であり、さらに好適には0.015質量部以下である。
溶融重縮合反応に際しては、必要に応じて、着色防止剤や酸化防止剤などの添加剤を添加して、1kPa以下の減圧下に、200〜300℃の温度で、所望の粘度のポリエステルが得られるまで行うのが好ましい。溶融重縮合反応は、例えば、槽型のバッチ式重縮合装置、2軸回転式の横型反応器からなる連続式重縮合装置などを用いて行うことができる。また、溶融重縮合反応において着色防止剤を使用する場合は、例えば、亜リン酸、リン酸、トリメチルフォスファイト、トリフェニルフォスファイト、トリデシルフォスファイト、トリメチルフォスフェート、トリデシルフォスフェート、トリフェニルフォスフェートなどのリン化合物を用いることができる。これらのリン化合物は単独で使用してもまたは2種以上を併用してもよい。前記したリン化合物からなる着色防止剤を使用する場合は、ジカルボン酸成分の質量に基づいて0.001〜0.5質量%の範囲内であるのが好ましい。亜鉛化合物、ニッケル化合物、コバルト化合物などの助触媒を添加する場合には、着色を防止する観点から、上記リン化合物を併用することが好ましい。このとき、当該リン化合物は、エステル化反応時に添加することが好ましく、こうすることによってリン化合物の添加による重合速度の低下を抑制することができるとともに色調の良好なペレットを得ることができる。
また、用途に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、滑剤(脂肪酸アミド等)、難燃化剤、無機ないし有機充填剤、架橋剤、染料、顔料等の着色剤、改質用樹脂等の添加剤を配合してもよい。このような添加剤は、原料スラリーに混合してもよいし、エステル化反応時に添加してもよいし、重縮合時に添加してもよい。
溶融重縮合により得られるポリエステルの固有粘度は、取り扱い性などの点から0.4〜0.85dL/gの範囲内であることが好ましい。溶融重縮合により得られるポリエステルの固有粘度が0.4dL/g未満であると、ポリエステルを反応器から取り出す際に、溶融粘度が低すぎて、ストランド状またはシート状などの形状で押し出し難くなり、しかもペレット状に均一に裁断することが困難になる。さらに、固相重合する際に、高分子量化に長い時間を要するようになり生産性が低下する。固有粘度は、より好ましくは0.5dL/g以上であり、さらに好ましくは0.6dL/g以上である。一方、ポリエステルの固有粘度が0.85dL/gよりも高いと、溶融粘度が高すぎるために、反応器からポリエステルを取り出すことが困難になり、しかも熱劣化による着色が生じ易くなる。固有粘度は、より好ましくは0.8dL/g以下であり、さらに好ましくは0.75dL/g以下である。
上記のようにして溶融重合して得られたポリエステルをストランド状、シート状などの形状に押出し、冷却後、ストランドカッターやシートカッターなどにより裁断して、円柱状、楕円柱状、円盤状、ダイス状などの形状の非晶ペレットを製造する。前記した押出し後の冷却は、例えば、水槽を用いる水冷法、冷却ドラムを用いる方法、空冷法などにより行うことができる。
こうして得られた非晶ペレットは、100〜160℃の温度範囲で加熱して、予備結晶化させてから固相重合に供することが好ましい。予備結晶化させなかった場合には、固相重合中にペレット同士が膠着し易くなる。予備結晶化に際し、未変性PETであれば短時間で十分に結晶化させることが可能であるが、コモノマー成分を一定量以上含む共重合PETの場合、結晶化速度が大きく低下して予備結晶化工程に長時間を要することが問題であった。本発明者らは、ハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子からなる触媒を用いて非晶ペレットを製造することにより、結晶化速度を大きく向上させることができることを見出した。これによって、固相重合時間を短縮することができ、生産性が向上するのみならず、エネルギー消費量を低減することもできる。予備結晶化の方法としては、真空タンブラー中で結晶化させてもよいし、空気循環式加熱装置内で加熱して結晶化させてもよい。予備結晶化に要する時間は特に限定されないが、通常30分〜24時間程度である。予備結晶化に先立って、100℃未満の温度でペレットを乾燥してもよい。
予備結晶化に供する非晶ペレットは、2種類以上のポリエステルのブレンド物であっても構わない。例えば、溶融重合によって得た2種類以上のポリエステルペレットを溶融混練して得られた非晶ペレットを予備結晶化に供することができる。この場合、ブレンドして得られた非晶ペレット全体として、含まれる単量体単位の割合や重合度などを満足すればよい。また、この非晶ペレットを予備結晶化し、固相重合して得られるペレットについても、全体として本発明の規定する条件を満足すればよい。
予備結晶化されたペレットの固相重合は、減圧下または窒素ガスなどの不活性ガス中で行うことが好ましい。また、ポリエステル樹脂組成物のペレット間の膠着が生じないように、転動法、気体流動床法などの適当な方法でペレットを動かしながら固相重合を行うことが好ましい。なかでも、減圧下で固相重合を行うことが好ましい。減圧下で固相重合を行う場合の圧力は好適には10kPa以下であり、より好適には1kPa以下である。
固相重合温度は、好適には170〜230℃である。固相重合温度が170℃未満の場合には、固相重合時間が長くなり生産性が低下するおそれがある。固相重合温度は、より好適には180℃以上である。一方、固相重合温度が230℃を超える場合には、ペレットが膠着するおそれがある。固相重合温度は、より好適には220℃以下であり、さらに好適には210℃以下である。固相重合時間は、通常5〜70時間程度である。
固相重合後のポリエステルの固有粘度は、0.75〜1.5dL/gである。固有粘度が0.75dL/g未満の場合には、得られる成形品の強度、耐衝撃性及び透明性が低下する。固有粘度は、より好適には0.8dL/g以上であり、さらに好適には0.85dL/g以上である。一方、固有粘度が1.5dL/gを超える場合には、溶融粘度が高くなりすぎて溶融成形性が低下するとともに、生産性も低下する。固有粘度は、より好適には1.4dL/g以下であり、さらに好適には1.3dL/g以下である。固相重合後のポリエステルの固有粘度が、溶融混練する前のポリエステルの固有粘度の1.15倍以上になることが好ましく、1.2倍以上になることがより好ましく、1.25倍以上になることがさらに好ましい。
固相重合後のポリエステルのカルボキシル基含有量が18μmol/g以下であることが好ましい。一般に、押出ブロー成形時に発生するピンチオフ部分やフィルムの押出成形時に発生する耳の部分など、工場内で回収されたスクラップの粉砕物を、結晶ペレットに配合して成形品を製造することが広く行われている。ここで、ポリエステルの末端のカルボキシル基の含有量が増加すると、成形品を再溶融してリサイクルする際に重合度が低下することが知られている。したがって、カルボキシル基の含有量の小さいポリエステルを用いる場合には、再溶融時の重合度の低下を抑制することができ、リサイクルを容易にすることができる。これによって、廃棄物の少ない環境負荷の小さい製造工程を実現することができる。カルボキシル基含有量が15μmol/g以下であることがより好ましい。
また、本発明の結晶ペレットに含まれるポリエステルの結晶融解エンタルピーは20J/g以上である。固相重合して得られた結晶ペレットには長時間高温下で結晶化を進行させたポリエステルが含まれているので、予備結晶化後のペレットに含まれるポリエステルよりも大きな結晶融解エンタルピーを有している。本発明のペレットに含まれるポリエステルは、炭素数5以上の他のコモノマー単位を一定量以上含んでいるために結晶性が低下しているにもかかわらず、大きい結晶融解エンタルピーを有している。結晶融解エンタルピーは、好適には25J/g以上であり、より好適には30J/g以上である。結晶融解エンタルピーは、通常50J/g以下である。
本発明の結晶ペレットに含まれるポリエステルの融点は、190〜250℃であることが好ましい。融点が低下することによって、透明性、成形性、接着性などを向上させることができる。融点は、より好適には245℃以下であり、さらに好適には240℃以下である。一方、融点が190℃未満の場合には、結晶性及び融点が低くなり過ぎて、固相重合時に膠着しやすくなるとともに、得られる成形品の耐熱性が低下する。融点は、より好適には200℃以上であり、さらに好適には205℃以上である。
本発明のペレットに含まれる、ハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子の含有量は、10〜300ppmである。重合触媒である当該複合体粒子の含有量が少なすぎると、非晶ペレットの結晶化速度が低下する。複合体粒子の含有量はより好適には20ppm以上であり、さらに好適には30ppm以上である。一方、複合体粒子の含有量が多すぎると、押出成形時に用いるフィルタの昇圧速度が大きくなる。また、透明性が低下するおそれがあるとともに製造コストも上昇する。複合体粒子の含有量はより好適には200ppm以下であり、さらに好適には140ppm以下である。
本発明の結晶ペレットは、本発明の効果を阻害しない範囲であればポリエステル以外の樹脂成分を含んでも構わない。しかしながらその含有量は、通常5質量%以下であり、1質量%であることが好ましく、実質的に含まないことがより好ましい。また、本発明の結晶ペレットは、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、ハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子以外の無機粒子を含んでも構わない。しかしながらその含有量は、通常1000ppm以下であり、100ppm以下であることが好ましく、実質的に含まないことがより好ましい。
本発明の結晶ペレットを、フェノールとテトラクロロエタンとの等質量混合溶媒に溶解させてパーティクルカウンタで測定した時に、該ペレット1g中に含まれる直径1〜5μmの粒子の合計体積が5.0×10−14/g以上であることが好ましい。直径1〜5μmの粒子の合計体積が多いことによって、非晶ペレットの結晶化速度が高くなることが、今回明らかになった。図1と図2に示されるように、直径1μm未満の粒子が多いことは結晶化速度に影響を与えていないようであり、特定の粒径範囲の粒子が結晶化速度に影響を与えているようである。結晶化速度が高くなることで、予備結晶化に要する時間を短縮することができ、生産性が向上するとともに、消費エネルギーを低減することができる。直径1〜5μmの粒子の合計体積は、より好適には1.0×10−13/g以上であり、さらに好適には2.5×10−13/g以上である。直径1〜5μmの粒子の合計体積は、通常、1×10−10/g以下であり、多くの場合1×10−11/g以下である。
一方、本発明の結晶ペレットを、フェノールとテトラクロロエタンとの等質量混合溶媒に溶解させてパーティクルカウンタで測定した時に、該ペレット1g中に含まれる直径5〜20μmの粒子の合計体積が1.2×10−12/g以下であることが好ましい。直径5〜20μmの粒子の合計体積が少ないことによって、押出成形時のフィルタの昇圧速度を小さくすることができ、透明性の高い成形品を長時間にわたり連続的に溶融成形することができる。直径5〜20μmの粒子の合計体積は、より好適には1.0×10−12/g以下であり、さらに好適には0.9×10−12/g以下である。直径5〜20μmの粒子の合計体積は、通常、1×10−14/g以上であり、多くの場合1×10−13/g以上である。
こうして得られた結晶ポリエステルペレットの用途は特に限定されない。コモノマー成分を含む共重合PETを含むことから、透明性、接着性あるいは成形性が要求される用途に好適に用いられる。また、固相重合によって重合度が上昇しているので、さらに強度や耐衝撃性が要求される用途に好適に用いられる。高度な透明性が要求される光学フィルム、接着性及び成形性が要求されるフィルム積層金属板、透明性及び耐衝撃性が要求される押出ブロー成形容器などが、特に好適な用途として挙げられる。
光学フィルムとしては、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイなどのフラットディスプレイデバイスの表面保護フィルムや、液晶ディスプレイの偏光板支持フィルムなどとして好適に用いられる。本発明の結晶ポリエステルペレットは、押出成形時に細かいフィルタを用いた場合であっても圧力の上昇速度が低いので、当該ペレットを用いることで、粗大粒子の少ない透明性に優れたフィルムを生産性良く成形することができる。
ポリエステルフィルムが積層された積層金属板としては、製缶用のフィルム積層金属板が好適である。缶を成形する際に、金属板とともに絞りしごき成形をするので、接着性及び成形性の良好な本発明のペレットを用いることが好ましい。また、重合度が高い本発明のポリエステルは、成形された缶が変形した時にフィルムが破損されにくくて好ましい。ポリエステルフィルムが積層される金属板としては、鋼板、アルミニウム板などが挙げられる。ポリエステルフィルムを金属板に積層するに際しては、予め成形されたフィルムを金属板に重ねて加熱加圧して積層することもできるし、金属板上に溶融樹脂をコーティングしてフィルムを積層することもできる。
押出ブロー成形容器としては、化粧品、飲料、医薬品、調味料などを収容するブロー成形ボトルなどとして好適に用いられる。本発明の結晶ポリエステルペレットは、透明性が高く、成形時の結晶化に由来する白化が起こりにくい。また、重合度が高く耐衝撃性にも優れる。さらに、コモノマーとして多官能モノマーを用いることによって、耐ドローダウン性能が良好で成形性の良好なペレットとすることも可能である。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例により何ら限定されるものではない。
(1)固有粘度
非晶ペレット及び固相重合後の結晶ペレット中のポリエステルの固有粘度は、フェノールと1,1,2,2−テトラクロロエタンとの等質量混合物を溶媒として用いて、温度30℃にて測定した。当該ペレット中に含まれている粒子の質量は微量なので無視した。
(2)融点(Tm)、融解エンタルピー(ΔHm)およびガラス転移温度(Tg)
固相重合後の結晶ペレットの融点(Tm)及び融解エンタルピー(ΔHm)は、示差走査熱量計(TA インスツルメント製TA Q2000型)を用い、昇温速度10℃/分で測定した。ポリエステルのガラス転移温度(Tg)は、同じ装置を用い、固相重合後の結晶ペレットを試料とし、昇温速度10℃/分で280℃まで昇温した後、−50℃/分で30℃まで急冷してから、再び昇温速度10℃/分で昇温したときのデータより算出した。また、予備結晶化ペレットの融解エンタルピーも上記と同様にして測定した。
(3)粒度分布
目開き1ミクロンのフィルタでろ過した、フェノールと1,1,2,2−テトラクロロエタンとの等質量混合物500g中に固相重合後の結晶ペレット0.4gを100℃で溶解させ、室温に戻して1日間静置した。50mL(65g)の溶液を液中パーティクルカウンタ(Particle Sizing Systems社製 アキュサイザー780SIS)に通液させ、溶液中に含まれる粒子数を計測した。この計測値からペレットを含んでいないブランク溶液の計測値を差し引くことで、ペレット中に含まれる粒子数を算出した。測定は3回行い、平均値を用いた。直径1〜5μmの粒子の体積を積算して、その合計体積をペレット1g当たりの値として求めた。また、直径5〜20μmの粒子の体積を積算して、その合計体積をペレット1g当たりの値として求めた。
(4)カルボキシル基含有量
固相重合後の結晶ペレット0.1gをベンジルアルコール10mlに加熱溶解した後、0.1NのNaOHのメタノール/ベンジルアルコール=1/9(質量比)の溶液を使用して滴定により酸価を求め、それをポリエステルのカルボキシル基含有量(μmol/g)とした。当該ペレット中に含まれている粒子の質量は微量なので無視した。
(5)溶融粘度
固相重合後の結晶ペレットを、120℃で24時間真空乾燥し、ペレットが含有する水分率が50〜100ppmになったサンプルを用い、株式会社東洋精機製作所製キャピラリーレオメーター「キャピログラフ1D」により溶融粘度を測定した。測定温度は260℃、せん断速度は10sec−1から6000sec−1の範囲で測定を行い、15sec−1での値を、溶融粘度として得た。
(6)b値
固相重合後の結晶ペレットの樹脂色(b値)を、ASTM−D2244(color scale system2)に準拠して、日本電色工業株式会社製測色色差計「ZE−2000」を用いて測定した。
実施例1
(1)溶融重縮合
テレフタル酸(TA)85.0質量部、イソフタル酸(IPA)15.0質量部およびエチレングリコール(EG)44.8質量部からなるスラリーをつくり、加圧下(ゲージ圧0.25MPa)で250℃の温度に加熱してエステル化反応を行ってオリゴマーを製造した。得られたオリゴマーを重縮合槽に移し、これにハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子のエチレングリコール分散液であるSATICA SPC−124−20(堺化学工業株式会社製)0.033質量部(このうち、重合触媒である複合体粒子が0.007質量部、エチレングリコールが0.026質量部)および亜リン酸0.007質量部を加えた。エチレングリコール中での複合体粒子の平均粒径は0.3μmである。0.1kPa下、280℃で90分間溶融重縮合させて、固有粘度0.69dL/gのポリエステルを製造した。得られたポリエステルをノズルからストランド状に押出し水冷した後、円柱状(直径約2.5mm、長さ約2.5mm)に切断して、ポリエステルの非晶ペレットを得た。
(2)非晶ペレットの予備結晶化
以上のようにして得られたポリエステルの非晶ペレットを転動式真空固相重合装置に投入し、0.1kPa下、120℃で10時間予備結晶化を行った。こうして得られた予備結晶化ペレットの融解エンタルピーを測定したところ、14J/gであった。
(3)固相重合
前記予備結晶化の後に、温度を上昇させて、0.1kPa下、185℃で30時間固相重合させて、結晶ペレットを得た。得られた共重合ポリエステルの固有粘度は0.89dL/gであった。また、当該共重合ポリエステルを構成する単量体成分の比率を1H−NMRスペクトル(装置:日本電子社製「JNM−GX−500型」、溶媒:重水素化トリフルオロ酢酸)により確認したところ、テレフタル酸単位:イソフタル酸単位:エチレングリコール単位:ジエチレングリコール単位=42.5:7.5:48.5:1.5(モル比)であった。カルボキシル基含有量は10μmol/gであった。融点(Tm)、ガラス転移温度(Tg)及び融解エンタルピー(ΔHm)は、それぞれ、212℃、76℃及び38J/gであった。b値は8であった。また、粒度分布測定における直径1〜5μmの粒子の体積は7.2×10−13/gであり、直径5〜20μmの粒子の体積は7.6×10−13/gであった。260℃、15sec−1における溶融粘度は2000Pa・secであった。
(4)押出時のフィルタ昇圧試験
20φの単軸押出機に三連フィルタ(目開き50μm/500μm/10μm)を取り付けて1時間連続押出して、押出開始時と押出終了時の樹脂圧の変化から、1時間当たりの樹脂圧の上昇速度(MPa/h)を測定した。スクリュの回転数は130rpm、吐出量は8kg/hrとした。シリンダー温度は280−290℃に設定し、押出時の樹脂温度は270−285℃であった。その結果、フィルタの昇圧速度は0.8MPa/hrであった。
実施例2
重合触媒の配合量を0.0023質量部とし、亜リン酸の配合量を0.0023質量部とし、溶融重合時間を120分とし、固相重合時間を40時間とした以外は、実施例1と同様にして結晶ペレットを製造し、評価した。結果をまとめて表1及び2に示す。
実施例3
重合触媒の配合量を0.010質量部とし、亜リン酸の配合量を0.010質量部とし、溶融重合時間を80分とし、固相重合時間を17時間とした以外は、実施例1と同様にして結晶ペレットを製造し、評価した。結果をまとめて表1及び2に示す。
実施例4
重合触媒の配合量を0.017質量部とし、亜リン酸の配合量を0.017質量部とし、溶融重合時間を75分とし、固相重合時間を12時間とした以外は、実施例1と同様にして結晶ペレットを製造し、評価した。結果をまとめて表1及び2に示す。
比較例1
重合触媒の配合量を0.0006質量部とし、亜リン酸の配合量を0.0006質量部とした以外は、実施例1と同様にして溶融重合を行ったが、重合度が十分に上昇しなかったのでペレットを得ることができず、その後の評価は行わなかった。結果をまとめて表1及び2に示す。
比較例2
重合触媒として、チタン(IV)テトライソプロポキシドを0.041質量部を配合し、亜リン酸の配合量を0.007質量部とし、固相重合時間を35時間とした以外は、実施例1と同様にして結晶ペレットを製造し、評価した。結果をまとめて表1及び2に示す。
比較例3
重合触媒として、二酸化ゲルマニウム(GeO)を0.012質量部配合し、亜リン酸の配合量を0.012質量部とし、固相重合時間を20時間とした以外は、実施例1と同様にして結晶ペレットを製造し、評価した。結果をまとめて表1及び2に示す。
比較例4
重合触媒として、三酸化アンチモン(Sb)を0.042質量部配合し、亜リン酸の配合量を0.012質量部とし、固相重合時間を25時間とした以外は、実施例1と同様にして結晶ペレットを製造し、評価した。結果をまとめて表1及び2に示す。
実施例5
テレフタル酸85.0質量部、イソフタル酸15.0質量部およびエチレングリコール44.8質量部からなるスラリーをつくり、これに、「SATICA SPC−124−20」(堺化学工業株式会社製)0.033質量部(このうち、重合触媒である複合体粒子が0.007質量部、エチレングリコールが0.026質量部)、および亜リン酸0.007質量部を加えた。このスラリーを加圧下(ゲージ圧0.25MPa)で250℃の温度に加熱してエステル化反応を行って低重合体を製造した。この低重合体を用いて、固相重合時間を70時間とした以外は実施例1と同様にして、結晶ペレットを製造し、評価した。結果をまとめて表1及び2に示す。
比較例5
重合触媒として、チタン(IV)テトライソプロポキシドを0.041質量部配合し、亜リン酸の配合量を0.007質量部とし、固相重合時間を40時間とした以外は、実施例5と同様にして結晶ペレットを製造し、評価した。結果をまとめて表1及び2に示す。
比較例6
重合触媒として、二酸化ゲルマニウム(GeO)を0.012質量部配合し、亜リン酸の配合量を0.012質量部とし、固相重合時間を20時間とした以外は、実施例5と同様にして結晶ペレットを製造し、評価した。結果をまとめて表1及び2に示す。
比較例7
重合触媒として、三酸化アンチモン(Sb)を0.042質量部配合し、亜リン酸の配合量を0.012質量部とし、固相重合時間を25時間とした以外は、実施例5と同様にして結晶ペレットを製造し、評価した。結果をまとめて表1及び2に示す。
実施例6
エステル化反応前に酢酸亜鉛0.007質量部を添加したこと、亜リン酸0.007質量部の添加時期をエステル化反応前に変更したこと、溶融重合時間を80分にしたこと、固相重合時間を25時間とした以外は、実施例1と同様にして結晶ペレットを製造し、評価した。結果をまとめて表1及び2に示す。
実施例7
テレフタル酸73.1質量部、イソフタル酸10.7質量部、水素添加ダイマー酸(HDA)16.2質量部およびエチレングリコール39.0質量部からなるスラリーをつくり、固相重合時間を30時間とした以外は、実施例1と同様にして、結晶ペレットを製造し、評価した。結果をまとめて表1及び2に示す。
実施例8
(1)結晶ペレットの製造
テレフタル酸100質量部、エチレングリコール42.6質量部およびビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(BPE)9.5質量部からなるスラリーをつくり、固相重合温度を210℃、固相重合時間を40時間とした以外は、実施例1と同様にして、結晶ペレットを製造し、評価した。押出時のフィルタ昇圧試験は行わなかった。結果をまとめて表1及び2に示す。
(2)ボトルの作製
得られた結晶ペレットを用い、押出ブロー成形装置(株式会社タハラ製「MSE−40E型」)を用いて、シリンダー温度260−290℃、ダイス温度240−250℃、成形サイクル15秒、スクリュ回転数20−24rpm、押出し樹脂圧19−25MPa、金型温度20℃にて、容積220mLの透明ボトル(27.5g±0.5g)を成形した。得られたボトルは透明性が良好であった。
(3)ボトル落下試験
成形直後のボトルに総重量が263g±0.5gになるように水(水温20−25℃)を入れた後、垂直に設置された直径10cmの筒中を通過させて、高さ100cmから水平なコンクリート面と45度傾斜したコンクリート面に交互に落下させた。ボトルに割れ又は亀裂が発生するまでのサイクル数(1サイクルにつき、ボトルを、水平面に1回、45度斜面に1回の計2回落下させた)を測定した。最大10サイクル繰り返した。合計10本のボトルの落下試験を行った結果、ボトルは1本も破損しなかった。
実施例9
エステル化反応前に酢酸コバルト0.007質量部を添加したこと、亜リン酸0.007質量部の添加時期をエステル化反応前に変更したこと、溶融重合時間を80分にしたこと、固相重合時間を35時間とした以外は、実施例8と同様にして結晶ペレット及び押出ブロー成形ボトルを製造し、評価した。結果をまとめて表1及び2に示す。
実施例10
テレフタル酸100質量部、エチレングリコール38.1質量部およびシクロヘキサンジメタノール(CHDM)13.0質量部からなるスラリーをつくり、加圧下(ゲージ圧0.25MPa)で250℃の温度に加熱してエステル化反応を行って低重合体を製造した。得られた低重合体を重縮合槽に移し、これにSATICA SPC−124−20(堺化学工業株式会社製)0.033質量部(このうち、重合触媒である複合体粒子が0.007質量部、エチレングリコールが0.026質量部)、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(BASF製「Irganox1010」)0.012質量部質量部およびホスファイト系酸化防止剤(株式会社ADEKA製「アデカスタブPEP−36」)0.029質量部を加えた。0.1kPa下、280℃で90分間溶融重縮合させて、極限粘度0.69dL/gのポリエステルを製造した。得られたポリエステルをノズルからストランド状に押出し水冷した後、円柱状(直径約2.5mm、長さ約2.5mm)に切断して、ポリエステルの非晶ペレットを得た。得られた非晶ペレットを用いて、固相重合温度を205℃とした以外は実施例8と同様にして、結晶ペレット及び押出ブロー成形ボトルを製造し、評価した。ボトル落下試験の結果、ボトルは1本も破損しなかった。結果をまとめて表1及び2に示す。
比較例8
テレフタル酸98.0質量部、イソフタル酸2.0質量部およびエチレングリコール44.8質量部からなるスラリーをつくり、固相重合温度を225℃、固相重合時間を20時間とした以外は、実施例8と同様にして、結晶ペレット及び押出ブロー成形ボトルを製造し、評価した。成形時にボトルの口部が白化してしまい、透明性の良好なボトルを得ることができなかったため、ボトル落下試験は実施しなかった。結果をまとめて表1及び2に示す。
Figure 2017002852
Figure 2017002852
表1及び表2に示されるように、触媒としてハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子を用いた実施例では、非晶ペレットの結晶化速度が速くなり、色調が良好で、カルボキシル濃度の低い結晶ポリエステルペレットを生産性良く得ることができた。当該結晶ペレットは、粗大粒子が少ないために、透明性が高く、押出成形時のフィルタ圧力の上昇速度も小さい。このとき、エステル化反応の後に触媒を添加して溶融重合する方がエステル化反応の前に触媒を添加するよりも、非晶ペレットの結晶化速度が速いことがわかった(実施例1及び5の対比)。
触媒としてチタン(IV)テトライソプロポキシドを用いた場合(比較例2及び5)には、ペレットの色調が悪化した。触媒として二酸化ゲルマニウムを用いた場合(比較例3及び6)には、予備結晶化速度が低下するとともに、カルボキシル基含有量が大きくなった。触媒として三酸化アンチモンを用いた場合(比較例4及び7)には、予備結晶化速度が低下するとともに、押出成形時のフィルタ圧力の上昇速度が大きくなった。
ハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子を触媒として用いた実施例1と、二酸化ゲルマニウム(GeO)を触媒として用いた比較例3について、粒度分布測定のチャートを図1及び図2に示して対比した。比較例3では粒度分布のピークが0.60μmであるのに対し、実施例1では1.04μmであり、ピーク値は比較例3の方が小さかった。しかしながら、直径1〜5μmの粒子の数は実施例1の方が多く、直径5〜20μmの粒子の数は比較例3の方が多かった。このことからも、直径1〜5μmの粒子が結晶化速度に影響していることが推測される。
実施例1と実施例6の対比、及び実施例8と実施例9の対比から、エステル化反応の前に助触媒と亜リン酸を添加することによって、重合時間が短縮されるとともに、色調の良好なペレットが得られることがわかった。

Claims (9)

  1. ポリエステルと複合体粒子を含有する樹脂組成物からなる結晶ポリエステルペレットであって;
    前記ポリエステルが、テレフタル酸単位を25〜50モル%、エチレングリコール単位を25〜49.5モル%、ジエチレングリコール単位を0.5〜2.5モル%、及び炭素数5以上の他のコモノマー単位を1.5〜25モル%含有し、
    前記ポリエステルの固有粘度が0.75〜1.5dL/gであり、
    前記ペレットの結晶融解エンタルピーが20J/g以上であり、
    前記複合体粒子がハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子であり、かつ
    該複合体粒子の含有量が10〜300ppmであることを特徴とするペレット。
  2. 前記ペレットを、フェノールとテトラクロロエタンとの等質量混合溶媒に溶解させてパーティクルカウンタで測定した時に、該ペレット1g中に含まれる直径1〜5μmの粒子の合計体積が5.0×10−14/g以上である、請求項1に記載のペレット。
  3. 前記ペレットを、フェノールとテトラクロロエタンとの等質量混合溶媒に溶解させてパーティクルカウンタで測定した時に、該ペレット1g中に含まれる直径5〜20μmの粒子の合計体積が1.2×10−12/g以下である、請求項1又は2に記載のペレット。
  4. 前記ポリエステルのカルボキシル基含有量が18μmol/g以下である請求項1〜3のいずれかに記載のペレット。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載のペレットを成形してなるフィルム。
  6. 請求項1〜4のいずれかに記載のペレットを成形してなるフィルムが金属板に積層されてなる積層金属板。
  7. 請求項1〜4のいずれかに記載のペレットを成形してなる押出ブロー成形容器。
  8. テレフタル酸又はそのエステル形成性誘導体、エチレングリコール、及び炭素数5以上の他のコモノマーを、ハイドロタルサイトと二酸化チタンの複合体粒子からなる触媒の存在下に溶融重合してから切断して非晶ポリエステルペレットを製造し、引き続き該非晶ポリエステルペレットを予備結晶化させてから固相重合することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の結晶ポリエステルペレットの製造方法。
  9. 少なくともテレフタル酸又はそのエステル形成性誘導体と、エチレングリコールとを加熱してエステル化反応を進行させてオリゴマーを得てから、前記触媒を添加して溶融重合する、請求項8に記載のペレットの製造方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6834631B2 (ja) * 2017-03-14 2021-02-24 三菱ケミカル株式会社 ポリエステルの製造方法
JP2024075813A (ja) * 2021-04-02 2024-06-05 住友化学株式会社 ペレット

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006188567A (ja) * 2004-12-30 2006-07-20 Sakai Chem Ind Co Ltd ポリエステル製造用重縮合触媒とこれを用いるポリエステルの製造方法
WO2008001473A1 (fr) * 2006-06-28 2008-01-03 Sakai Chemical Industry Co., Ltd. catalyseur de polycondensation pour la production de polyester et production de polyester
JP2008007588A (ja) * 2006-06-28 2008-01-17 Sakai Chem Ind Co Ltd ポリエステル製造用重縮合触媒とこれを用いるポリエステルの製造方法
JP2009046593A (ja) * 2007-08-20 2009-03-05 Sakai Chem Ind Co Ltd ポリエステル製造用重縮合触媒とその製造方法とこれを用いるポリエステルの製造方法
JP2009512756A (ja) * 2005-10-20 2009-03-26 イーストマン ケミカル カンパニー 改善された特性を有するpetポリマー
JP2010209358A (ja) * 2010-06-28 2010-09-24 Sakai Chem Ind Co Ltd ポリエステル製造用重縮合触媒とこれを用いるポリエステルの製造方法
JP2011063640A (ja) * 2009-09-15 2011-03-31 Sakai Chem Ind Co Ltd ポリエステル製造用重縮合触媒とこれを用いるポリエステルの製造方法
JP2012077112A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Sakai Chem Ind Co Ltd ポリエステル製造用重縮合触媒とこれを用いるポリエステルの製造方法
WO2014021206A1 (ja) * 2012-07-31 2014-02-06 堺化学工業株式会社 ポリエステル製造用重縮合触媒とその重縮合触媒を用いるポリエステルの製造
WO2015041271A1 (ja) * 2013-09-20 2015-03-26 堺化学工業株式会社 ポリエステルの製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1244549B (it) * 1991-02-06 1994-07-15 Montedipe Srl Composizioni da stampaggio a base di poliestere

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006188567A (ja) * 2004-12-30 2006-07-20 Sakai Chem Ind Co Ltd ポリエステル製造用重縮合触媒とこれを用いるポリエステルの製造方法
JP2009512756A (ja) * 2005-10-20 2009-03-26 イーストマン ケミカル カンパニー 改善された特性を有するpetポリマー
WO2008001473A1 (fr) * 2006-06-28 2008-01-03 Sakai Chemical Industry Co., Ltd. catalyseur de polycondensation pour la production de polyester et production de polyester
JP2008007588A (ja) * 2006-06-28 2008-01-17 Sakai Chem Ind Co Ltd ポリエステル製造用重縮合触媒とこれを用いるポリエステルの製造方法
JP2009046593A (ja) * 2007-08-20 2009-03-05 Sakai Chem Ind Co Ltd ポリエステル製造用重縮合触媒とその製造方法とこれを用いるポリエステルの製造方法
JP2011063640A (ja) * 2009-09-15 2011-03-31 Sakai Chem Ind Co Ltd ポリエステル製造用重縮合触媒とこれを用いるポリエステルの製造方法
JP2010209358A (ja) * 2010-06-28 2010-09-24 Sakai Chem Ind Co Ltd ポリエステル製造用重縮合触媒とこれを用いるポリエステルの製造方法
JP2012077112A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Sakai Chem Ind Co Ltd ポリエステル製造用重縮合触媒とこれを用いるポリエステルの製造方法
WO2014021206A1 (ja) * 2012-07-31 2014-02-06 堺化学工業株式会社 ポリエステル製造用重縮合触媒とその重縮合触媒を用いるポリエステルの製造
WO2015041271A1 (ja) * 2013-09-20 2015-03-26 堺化学工業株式会社 ポリエステルの製造方法

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