TW202222927A - 聚酯樹脂組成物之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種聚酯樹脂組成物之製造方法,即使在使用由鋁化合物與磷化合物所構成之聚合觸媒的情況下,亦可降低觸媒成本,且異物少。一種聚酯樹脂組成物之製造方法,其特徵為包含將含有鋁化合物及磷化合物且滿足下述(1)~(3)的基質聚酯樹脂(A)與含有抗結塊劑之母料(B)進行混合的步驟。
(1)該基質聚酯樹脂(A)中的鋁元素的含有率為9~19質量ppm
(2)該基質聚酯樹脂(A)中的磷元素的含有率為13~31質量ppm
(3)該基質聚酯樹脂(A)中的磷元素相對於鋁元素的莫耳比為1.32以上1.80以下
Description
本發明係關於一種聚酯樹脂組成物之製造方法。
以聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等為代表的聚酯樹脂,其機械特性及化學特性優異,因應各聚酯樹脂的特性,而在各種領域中廣泛使用,例如:衣料用或產業資材用的纖維、包裝用或工業用等的各種薄膜或片材、瓶或工程塑膠等成形物等。
作為代表性聚酯樹脂的以源自芳香族二羧酸與伸烷基二醇之單元作為主要構成成分的聚酯樹脂,例如為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)時,工業上係藉由聚縮合法等進行製造,該聚縮合法係藉由對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯與乙二醇的酯化或酯交換來製造對苯二甲酸雙(2-羥乙基)酯,並在高溫、真空下使用觸媒將其進行聚縮合。
以往廣泛使用銻化合物或鍺化合物作為這種聚酯樹脂聚合時所使用的聚酯聚合觸媒。作為銻化合物之一例的三氧化二銻係價格低廉且具有優異觸媒活性的觸媒,但若以此為主成分,亦即若使用能夠發揮實用性聚合速度之程度的添加量,則聚合時會析出金屬銻,因此聚酯樹脂會產生黑點或異物,亦會成為薄膜之表面缺陷的原因。又,作為中空成形品等的原料時,難以得到透明性優異的中空成形品。由於這些情況,而期望一種完全不含銻化合物或不含銻化合物作為觸媒主成分的聚酯樹脂。
作為銻化合物以外具有優異的觸媒活性且可提供不具有上述問題之聚酯樹脂的觸媒,鍺化合物已實用化。然而,鍺化合物具有價格非常昂貴的問題點,以及在聚合中容易從反應系餾出至系外故反應系的觸媒濃度變化而難以控制聚合的課題,作為觸媒主成分使用仍有問題。
亦有人研究代替銻系或鍺系觸媒的聚合觸媒。已有人提出了以鈦酸四烷氧酯為代表的鈦化合物,但使用鈦化合物所製造之聚酯樹脂具有在熔融成形時容易受熱劣化以及聚酯樹脂會明顯著色的問題點。
由於以上情況,而期望一種以銻、鍺及鈦以外的金屬成分作為觸媒之主要金屬成分的聚合觸媒,該聚合觸媒的觸媒活性優異,可提供色調、熱穩定性優異且成形品之透明性優異的聚酯樹脂。
例如,專利文獻1及2中揭示了一種由鋁化合物及磷化合物所構成之觸媒作為新穎的聚合觸媒。然而,專利文獻1及2中,觸媒添加量多且使用之磷化合物的成本亦較高,故有聚合所需的觸媒成本變高且聚合活性低的問題。
又,使用聚酯樹脂製造聚酯薄膜的情況下,一般而言,必須利用抗結塊劑在所得之聚酯薄膜的表面形成表面突起,藉此提升薄膜的滑動性、移動性、耐磨耗性、捲繞性等處理特性。
另一方面,專利文獻3中揭示了一種薄膜用聚酯組成物,含有:聚酯樹脂,其不含無機粒子;及母料用聚酯組成物,其含有無機粒子,且利用由鋁化合物及磷化合物所構成之觸媒製造而成。該技術中,觸媒添加量、尤其是磷化合物的添加量多,且使用之磷化合物的成本亦較高,故有聚合所需的觸媒成本變高的問題。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2007/032325號
[專利文獻2]日本特開2006-169432號公報
[專利文獻3]國際公開第2013/146524號
[發明所欲解決之課題]
本發明係為了解決上述習知技術的問題而完成,其目的係在使用基質聚酯樹脂製造聚酯樹脂組成物的方法中,儘管使用由鋁化合物與磷化合物所構成之聚合觸媒,仍可使所使用之基質聚酯樹脂成為聚合活性提高、觸媒成本降低且異物少的聚酯樹脂。
[解決課題之手段]
本案發明人等為了解決上述課題而進行深入研究的結果,發現藉由減少基質聚酯樹脂中所包含之鋁元素的量,且使磷元素相對於鋁元素的莫耳比在適當範圍內,可達成目的,進而達成本發明。
在聚酯聚合中使用銻化合物、鍺化合物等聚合觸媒的情況下,聚合活性一般與觸媒添加量成正比。然而,若為鋁化合物與磷化合物所構成之聚合觸媒,鋁化合物與磷化合物的錯合物形成反應會影響聚合活性,故無法將聚合活性與觸媒添加量的關係簡單化。
於是,本案發明人等針對由鋁化合物與磷化合物所構成之聚合觸媒,對於觸媒活性的主導因素實施分析。結果發現藉由減少基質聚酯樹脂中的鋁元素的量,且使磷元素相對於鋁元素的莫耳比在適當範圍內,可在抑制觸媒成本的情況下抑制鋁系異物量增加,且可提升聚合活性,進而完成本發明。
亦即,本發明包含以下構成。
[1]一種聚酯樹脂組成物之製造方法,其特徵為包含將含有鋁化合物及磷化合物且滿足下述(1)~(3)的基質聚酯樹脂(A)與含有抗結塊劑之母料(B)進行混合的步驟;
(1)該基質聚酯樹脂(A)中的鋁元素的含有率為9~19質量ppm
(2)該基質聚酯樹脂(A)中的磷元素的含有率為13~31質量ppm
(3)該基質聚酯樹脂(A)中的磷元素相對於鋁元素的莫耳比為1.32以上1.80以下。
[2]如該[1]之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(B)包含對於該基質聚酯樹脂(A)而言為不溶性之粒子的不溶性粒子,該不溶性粒子的體積平均粒徑為0.5~3.0μm,該不溶性粒子的含有率為0.5~20質量%。
[3]如該[1]或[2]之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中進一步混合包含靜電密合性賦予劑之母料(C)。
[4]如該[3]之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(C)係包含鎂化合物、鹼金屬化合物及磷化合物的聚酯樹脂,於該母料(C)中含有400~2700質量ppm的鎂元素、40~270質量ppm的鹼金屬元素及200~1700質量ppm的磷元素。
[5]如該[1]或[2]之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,以包含抗結塊劑及靜電密合性賦予劑之母料(D)代替該母料(B),而將其與該基質聚酯樹脂(A)混合。
[6]如該[5]之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(D)包含對於該基質聚酯樹脂(A)而言為不溶性之粒子的不溶性粒子,該不溶性粒子的體積平均粒徑為0.5~3.0μm,該不溶性粒子的含有率為0.5~20質量%,再者,該母料(D)含有400~2700質量ppm的鎂元素、40~270質量ppm的鹼金屬元素及200~1700質量ppm的磷元素。
[7]如該[4]或[6]之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(C)或該母料(D)所包含之鹼金屬為鉀。
[8]如該[4]、[6]或[7]中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(C)或該母料(D)所包含之磷化合物為磷酸三烷酯,該磷酸三烷酯的至少一個烷基為碳數2~4之烷基。
[9]如該[8]之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(C)或該母料(D)所包含之磷化合物為磷酸三乙酯。
[10]如該[3]至[9]中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(C)或該母料(D)的熔融比電阻為0.005×10
8~0.05×10
8Ω・cm。
[11]如該[3]至[10]中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(C)或該母料(D)係以二羧酸成分與二醇成分作為構成成分的聚酯,相對於該二羧酸成分,將鎂元素的量設為m(mol%)、鹼金屬元素的量設為k(mol%)、磷元素的量設為p(mol%)時,滿足下述(4);
(4)2≤(m+k/2)/p≤3.5。
[12]如該[1]至[11]中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該基質聚酯樹脂(A)所包含之磷化合物於同一分子內具有磷元素與苯酚結構。
[13]如該[1]至[12]中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該基質聚酯樹脂(A)中相當於鋁系異物之鋁元素的含有率為3000質量ppm以下。
[14]如該[1]至[13]中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該基質聚酯樹脂(A)的固有黏度(IV)為0.56dl/g以上。
[15]如該[1]至[14]中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該基質聚酯樹脂(A)之製造方法包含:第1步驟,合成聚縮合物的聚酯或其寡聚物以作為中間體;及第2步驟,進一步將該中間體進行聚縮合;在該第1步驟之後、該第2步驟之前,對於該中間體添加溶解有鋁化合物之溶液A1與溶解有磷化合物之溶液B1,該溶液A1及該溶液B1的添加量滿足下述(5)~(7);
(5)相對於所生成之該基質聚酯樹脂(A),鋁元素的添加量為9~19質量ppm
(6)相對於所生成之該基質聚酯樹脂(A),磷元素的添加量為18~38質量ppm
(7)該(6)中的磷元素之添加量相對於該(5)中的鋁元素之添加量的莫耳比為1.50以上2.30以下。
[16]如該[15]之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該基質聚酯樹脂(A)係藉由批次式聚合法所製造。
[17]如該[15]之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該基質聚酯樹脂(A)係藉由連續聚合法所製造,將該溶液A1及該溶液B1添加至最終酯化反應槽或最終酯化反應槽與最初之聚合反應槽的輸送管線。
[18]如該[15]至[17]中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該溶液A1為二醇溶液,該溶液A1的極大吸收波長為562.0~572.0nm。
[19]如該[18]之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該溶液B1為二醇溶液,該溶液B1的極大吸收波長為458.0~465.0nm。
[20]如該[15]至[19]中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該溶液A1及該溶液B1為二醇溶液,該二醇溶液A1與該二醇溶液B1之混合液的極大吸收波長為559.5~560.8nm。
[發明之效果]
依本發明之製造方法所製造的聚酯樹脂組成物,藉由使用儘管使用了由鋁化合物與磷化合物所構成之聚合觸媒,但仍可壓低觸媒成本且減少由聚酯樹脂中所包含之觸媒而來的異物的基質聚酯樹脂,可降低製作聚酯樹脂組成物所需的成本,亦可提升聚酯樹脂組成物的品質。
又,藉由使作為觸媒添加之鋁化合物溶液、磷化合物溶液及該等之混合液的酸性度或鹼性度在較佳範圍(使該溶液或該混合液的極大吸收波長在較佳範圍),可進一步抑制基質聚酯樹脂中的鋁系異物量。
又,依本發明之製造方法所得之聚酯樹脂組成物能夠以低成本獲得,且為高品質,因此亦可降低將該聚酯樹脂組成物製膜所得之聚酯薄膜的製作成本,且亦可提升聚酯薄膜的品質。再者,該聚酯薄膜的移動性、耐磨耗性、光學特性等優異,故可使用於包裝用薄膜、工業用薄膜等廣泛用途。
以下詳細說明本發明。
本發明的聚酯樹脂組成物之製造方法具有將基質聚酯樹脂(A)與含有抗結塊劑之母料(B)混合的步驟。此外,基質聚酯樹脂(A)於以下有時簡單記載為「聚酯樹脂(A)」,含有抗結塊劑之母料(B)有時記載為「含抗結塊劑之母料(B)」或「母料(B)」。
[聚酯樹脂(A)]
聚酯樹脂(A)含有鋁化合物及磷化合物。又,聚酯樹脂(A)滿足下述(1)~(3)。
(1)聚酯樹脂(A)中的鋁元素的含有率為9~19質量ppm
(2)聚酯樹脂(A)中的磷元素的含有率為13~31質量ppm
(3)聚酯樹脂(A)中的磷元素相對於鋁元素的莫耳比為1.32以上1.80以下
此外,在本說明書中,質量ppm意為10
-4質量%。
聚酯樹脂(A)包含由選自多羧酸及其酯形成性衍生物中之至少一種與選自多元醇及其酯形成性衍生物中之至少一種所構成的聚酯樹脂。
作為聚酯樹脂(A),主要的多羧酸成分較佳為二羧酸。又,主要的多元醇成分較佳為二醇。
主要的多羧酸成分為二羧酸的聚酯樹脂(A),係指相對於全部多羧酸成分較佳為含有70莫耳%以上之二羧酸的聚酯樹脂,更佳為含有80莫耳%以上之二羧酸的聚酯樹脂,再佳為含有90莫耳%以上之二羧酸的聚酯樹脂。此外,使用兩種以上之二羧酸的情況下,較佳係該等的總和在上述範圍內。
作為二羧酸,可列舉:以草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二羧酸、十二烷二羧酸、十四烷二羧酸、十六烷二羧酸、1,3-環丁烷二羧酸、1,3-環戊烷二羧酸、1,2-環己烷二羧酸、1,3-環己烷二羧酸、1,4-環己烷二羧酸、2,5-降莰烷二羧酸、二聚物酸等為例的飽和脂肪族二羧酸或該等之酯形成性衍生物;以富馬酸、馬來酸、衣康酸等為例之不飽和脂肪族二羧酸或該等之酯形成性衍生物;以鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、5-(鹼金屬)磺基間苯二甲酸、聯苯二甲酸(diphenic acid)、1,3-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、4,4’-聯苯二羧酸、4,4’-聯苯磺酸二羧酸、4,4’-聯苯醚二羧酸、1,2-雙(苯氧基)乙烷-p,p’-二羧酸、帕莫酸(Pamoic acid)、蔥二羧酸等為例的芳香族二羧酸或該等之酯形成性衍生物。
更佳係主要的多羧酸成分為對苯二甲酸或其酯形成性衍生物或是萘二羧酸或其酯形成性衍生物。作為萘二羧酸或其酯形成性衍生物,可列舉:1,3-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸或該等之酯形成性衍生物。
主要的多羧酸成分為對苯二甲酸或其酯形成性衍生物或是萘二羧酸或其酯形成性衍生物的聚酯樹脂(A),係指相對於全部多羧酸成分較佳為含有對苯二甲酸或其酯形成性衍生物與萘二羧酸或其酯形成性衍生物共70莫耳%以上的聚酯樹脂,更佳為含有80莫耳%以上而成的聚酯樹脂,再佳為含有90莫耳%以上而成的聚酯樹脂。
特佳為對苯二甲酸、2,6-萘二羧酸或該等之酯形成性衍生物。亦可視需求將其他二羧酸作為構成成分。
作為該等二羧酸以外的多羧酸,亦可併用少量的3價以上之多羧酸或羥基羧酸,較佳為3~4價之多羧酸。作為多羧酸,可舉例如:乙烷三羧酸、丙烷三羧酸、丁烷四羧酸、均苯四甲酸、偏苯三甲酸、均苯三甲酸、3,4,3’,4’-聯苯四羧酸及該等之酯形成性衍生物等。相對於全部多羧酸成分,3價以上之多羧酸較佳為20莫耳%以下,更佳為10莫耳%以下,再佳為5莫耳%以下。此外,使用兩種以上的3價以上之多羧酸的情況下,較佳為該等的總和在上述範圍內。
作為羥基羧酸,可列舉:乳酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、羥基乙酸、3-羥基丁酸、對羥苯甲酸、對(2-羥基乙氧基)苯甲酸、4-羥基環己烷羧酸或該等之酯形成性衍生物等。相對於全部多羧酸成分,羥基羧酸較佳為20莫耳%以下,更佳為10莫耳%以下,再佳為5莫耳%以下。此外,使用兩種以上之羥基羧酸的情況下,較佳係該等的總和在上述範圍內。
作為多羧酸或羥基羧酸之酯形成性衍生物,可列舉:該等之烷酯、醯氯、酸酐等。
作為聚酯樹脂(A),主要多元醇成分較佳為二醇。
主要的多元醇成分為二醇的聚酯樹脂(A),係指相對於全部多元醇成分,較佳為含有70莫耳%以上之二醇的聚酯樹脂,更佳為含有80莫耳%以上之二醇的聚酯樹脂,再佳為含有90莫耳%以上之二醇的聚酯樹脂。此外,使用兩種以上之二醇的情況下,較佳係該等的總和在上述範圍內。
作為二醇,可列舉:以乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,2-環己二醇、1,3-環己二醇、1,4-環己二醇、1,2-環己二甲醇、1,3-環己二甲醇、1,4-環己二甲醇、1,4-環己二乙醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇等為例之伸烷基二醇;以聚乙二醇、聚三亞甲基二醇、聚四亞甲基二醇等為例之脂肪族二醇;以對苯二酚、4,4’-二羥基雙酚、1,4-雙(β-羥基乙氧基)苯、1,4-雙(β-羥基乙氧基苯基)碸、雙(對羥基苯基)醚、雙(對羥基苯基)碸、雙(對羥基苯基)甲烷、1,2-雙(對羥基苯基)乙烷、雙酚A、雙酚C、2,5-萘二醇、於該等二醇加成環氧乙烷而成之二醇等為例之芳香族二醇。
該等二醇之中,較佳為伸烷基二醇,更佳為乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,4-環己二甲醇。又,該伸烷基二醇可於分子鏈中包含取代基或脂環結構,亦可同時使用兩種以上。
作為該等二醇以外的多元醇,可併用少量的3價以上之多元醇,較佳為3~4價之多元醇。作為3價以上之多元醇,可列舉:三羥甲基甲烷、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、新戊四醇、甘油醇、己三醇等。
相對於全部多元醇成分,3價以上的多元醇較佳為20莫耳%以下,更佳為10莫耳%以下,再佳為5莫耳%以下。此外,使用兩種以上的3價以上之多元醇的情況下,較佳係該等的總和在上述範圍內。
又,亦允許併用環狀酯。作為環狀酯,可列舉:ε-己內酯、β-丙內酯、β-甲基-β-丙內酯、δ-戊內酯、乙交酯、乳酸交酯等。又,作為多元醇之酯形成性衍生物,可列舉多元醇與乙酸等低級脂肪族羧酸的酯。
相對於全部多羧酸成分及全部多元醇成分的總計,環狀酯較佳為20莫耳%以下,更佳為10莫耳%以下,再佳為5莫耳%以下。此外,使用兩種以上之環狀酯的情況下,較佳係該等的總和在上述範圍內。
作為聚酯樹脂(A),較佳為僅由選自對苯二甲酸乙二酯、對苯二甲酸丁二酯、對苯二甲酸丙二酯、對苯二甲酸-1,4-環己二甲酯、萘二甲酸乙二酯、萘二甲酸丁二酯或萘二甲酸丙二酯之1種單體所構成的聚合物或由兩種以上之上述單體所構成的共聚物,聚酯樹脂(A)更佳為聚對苯二甲酸乙二酯或對苯二甲酸乙二酯與對苯二甲酸乙二酯以外的上述單體中之至少一種所構成的共聚物,特佳為聚對苯二甲酸乙二酯。由對苯二甲酸乙二酯與對苯二甲酸乙二酯以外的上述單體之至少一種所構成的共聚物,較佳為含有70莫耳%以上的源自對苯二甲酸乙二酯單體之成分,更佳為含有80莫耳%以上,再佳為含有90莫耳%以上。
<聚合觸媒>
聚酯樹脂(A)含有觸媒量的源自鋁化合物之成分與源自磷化合物之成分。亦即,聚酯樹脂(A)係使用由鋁化合物與磷化合物所構成之聚合觸媒所製造。
<鋁化合物>
構成上述聚合觸媒之鋁化合物只要是溶解於溶劑者,則並無限定,可不限定地使用習知的鋁化合物。作為鋁化合物,可舉例如:甲酸鋁、乙酸鋁、鹼性乙酸鋁、丙酸鋁、草酸鋁、丙烯酸鋁、月桂酸鋁、硬脂酸鋁、苯甲酸鋁、三氯乙酸鋁、乳酸鋁、檸檬酸鋁、酒石酸鋁、柳酸鋁等羧酸鹽;氯化鋁、氫氧化鋁、氫氧化氯化鋁、硝酸鋁、硫酸鋁、碳酸鋁、磷酸鋁、膦酸鋁等無機酸鹽;甲氧化鋁、乙氧化鋁、正丙氧化鋁、異丙氧化鋁、正丁氧化鋁、第三丁氧化鋁等烷氧化鋁;乙醯丙酮鋁、乙基乙醯乙酸鋁、乙醯乙酸乙酯二異丙氧化鋁等螯合物;三甲基鋁、三乙基鋁等有機鋁化合物及該等之部分水解物、由鋁之烷氧化物或鋁螯合物與羥基羧酸所構成之反應產物、氧化鋁、超微粒子氧化鋁、矽酸鋁、鋁與鈦或矽或鋯或鹼金屬或鹼土金屬等之複合氧化物等。該等化合物之中,較佳為選自羧酸鹽、無機酸鹽及螯合物之至少1種,該等化合物之中,更佳為選自乙酸鋁、鹼性乙酸鋁、氯化鋁、氫氧化鋁、氫氧化氯化鋁及乙醯丙酮鋁之至少1種,再佳為選自乙酸鋁、鹼性乙酸鋁、氯化鋁、氫氧化鋁、氫氧化氯化鋁及乙醯丙酮鋁之至少1種,特佳為選自乙酸鋁及鹼性乙酸鋁之至少1種,最佳為鹼性乙酸鋁。
上述鋁化合物較佳為可溶於水或二醇等溶劑的鋁化合物。本發明中可使用之溶劑係指水及伸烷基二醇類。伸烷基二醇類可列舉:乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、三亞甲基二醇、二-三亞甲基二醇、伸丁二醇、二伸丁二醇、新戊二醇等。較佳為選自乙二醇、三亞甲基二醇及伸丁二醇之至少1種,再佳為乙二醇。使用將鋁化合物溶解於水或乙二醇而成的溶液,可顯著地呈現本發明的效果,故為較佳。
聚酯樹脂(A)中的鋁元素的含有率必須為9~19質量ppm,較佳為10~19質量ppm,更佳為10~17質量ppm,再佳為12~17質量ppm。若鋁元素小於9質量ppm,則有無法充分發揮聚合活性的疑慮。另一方面,若超過19質量ppm,則有鋁系異物量增加的疑慮。
<磷化合物>
構成上述聚合觸媒之磷化合物並無特別限定,但若使用膦酸系化合物、次膦酸系化合物,則觸媒活性的提升效果高,故為較佳,該等化合物之中,若使用膦酸系化合物,則觸媒活性的提升效果尤其高,故為更佳。
上述磷化合物之中,較佳為同一分子內具有磷元素與苯酚結構之磷化合物。只要是同一分子內具有磷元素與苯酚結構之磷化合物,則並無特別限定,但若使用選自由同一分子內具有磷元素與苯酚結構之膦酸系化合物、同一分子內具有磷元素與苯酚結構之次膦酸系化合物所構成之群組中的一種或兩種以上之化合物,則觸媒活性的提升效果高而較佳,若使用一種或兩種以上的同一分子內具有磷元素與苯酚結構之膦酸系化合物,則觸媒活性的提升效果非常高而更佳。
又,作為同一分子內具有磷元素與苯酚結構之磷化合物,可列舉P(=O)R
1(OR
2)(OR
3)、P(=O)R
1R
4(OR
2)所表示之化合物等。R
1表示包含苯酚部分的碳數1~50之烴基、包含羥基或鹵基或烷氧基或胺基等取代基及苯酚結構的碳數1~50之烴基。R
4表示氫、碳數1~50之烴基、包含羥基或鹵基或烷氧基或胺基等取代基的碳數1~50之烴基。R
2、R
3分別獨立表示氫、碳數1~50之烴基、包含羥基或烷氧基等取代基的碳數1~50之烴基。但是,烴基亦可包含分支結構或環己基等脂環結構或苯基或萘基等芳香環結構。R
2與R
4的末端亦可彼此鍵結。
作為同一分子內具有磷元素與苯酚結構之磷化合物,可舉例如:對羥基苯基膦酸、對羥基苯基膦酸二甲酯、對羥基苯基膦酸二乙酯、對羥基苯基膦酸二苯酯、雙(對羥基苯基)次膦酸、雙(對羥基苯基)次膦酸甲酯、雙(對羥基苯基)次膦酸苯酯、對羥基苯基次膦酸、對羥基苯基次膦酸甲酯、對羥基苯基次膦酸苯酯、下述(化學式1)所表示之3,5-二第三丁基-4-羥基苄基膦酸二烷酯等。作為同一分子內具有磷元素與苯酚結構之磷化合物,特佳為具有受阻酚結構之磷化合物,其中,較佳為下述(化學式1)所示之3,5-二第三丁基-4-羥基苄基膦酸二烷酯。
((化學式1)中,X
1、X
2分別表示氫、碳數1~4之烷基)
上述X
1、X
2之烷基的碳數較佳為1~4,更佳為1~2。尤其是碳數2的乙酯體,Irganox1222(BASF公司製)已有販售而容易取得,故為較佳。
此外,作為本發明中的磷化合物,較佳為上述(化學式1)所示之3,5-二第三丁基-4-羥基苄基膦酸二烷酯,此外,亦可包含3,5-二第三丁基-4-羥基苄基膦酸二烷酯之改性體。改性體的詳細內容於以下敘述。
聚酯樹脂(A)中的磷元素的含有率為13~31質量ppm,較佳為15~29質量ppm。若磷元素小於13質量ppm,則有聚合活性降低或鋁系異物量增加的疑慮。另一方面,若超過31質量ppm,反而有聚合活性降低的疑慮以及磷化合物的添加量變多而觸媒成本增加,故為不佳。
<聚酯樹脂(A)中的磷元素相對於鋁元素的莫耳比>
聚酯樹脂(A)中,控制磷元素相對於鋁元素的莫耳比(為了與下述「磷元素相對於鋁元素的添加莫耳比」進行區別,以下稱為「磷元素相對於鋁元素的殘留莫耳比」)亦為重要,必須為1.32~1.80,較佳為1.38~1.68。如上所述,聚酯樹脂(A)中的鋁元素及磷元素分別源自作為聚酯樹脂(A)之聚合觸媒使用的鋁化合物及磷化合物。藉由以特定的比率併用該等鋁化合物與磷化合物,在聚合系中功能性地形成具有觸媒活性之錯合物,而可發揮充分的聚合活性。若磷元素相對於鋁元素的殘留莫耳比小於1.32,則有熱穩定性及熱氧化穩定性降低的疑慮以及鋁系異物量增加的疑慮。另一方面,若磷元素相對於鋁元素的殘留莫耳比超過1.80,則磷化合物的添加量變得過多,故觸媒成本增加。
本發明中,除了上述鋁化合物及磷化合物,在以本發明之製造方法所得之聚酯樹脂組成物的特性、加工性、色調等產品不產生問題的範圍內,亦可併用銻化合物、鍺化合物、鈦化合物等其他聚縮合觸媒。
該聚酯樹脂組成物中的銻元素的含有率較佳為30質量ppm以下,該聚酯樹脂組成物中的鍺元素的含有率較佳為10質量ppm以下,該聚酯樹脂組成物中的鈦元素的含有率較佳為3質量ppm以下。但是,從本發明之目的來看,較佳為盡量不使用上述其他聚縮合觸媒。
聚酯樹脂(A)的固有黏度(IV)較佳為0.56dl/g以上,更佳為0.56~0.65dl/g,再佳為0.58~0.64dl/g。聚酯樹脂(A)的固有黏度小於上述範圍時,具有成形物的機械強度或耐衝擊性不充分的疑慮。另一方面,聚酯樹脂(A)的固有黏度超過上述範圍的情況下,則經濟性降低,故為不佳。
[聚酯樹脂(A)之製造方法]
作為聚酯樹脂(A)之製造方法,除了使用由鋁化合物及磷化合物所構成之聚酯聚合觸媒作為觸媒此點、以滿足下述(5)~(7)的方式添加聚合觸媒此點以外,可利用具有公知步驟的方法來進行。
(5)相對於所生成之聚酯樹脂(A),鋁元素的添加量為9~19質量ppm
(6)相對於所生成之聚酯樹脂(A),磷元素的添加量為18~38質量ppm
(7)該(6)中的磷元素之添加量相對於該(5)中的鋁元素之添加量的莫耳比(以下稱為「磷元素相對於鋁元素的添加莫耳比」)為1.50以上2.30以下
作為聚酯樹脂(A)之製造方法,較佳為包含:第1步驟,合成聚縮合物(低次縮合物(lower condensates))的聚酯或其寡聚物以作為中間體;及第2步驟,進一步將該中間體進行聚縮合。
又,較佳係在該第1步驟之後、該第2步驟之前,以滿足上述(5)~(7)的方式,對於該中間體添加溶解有鋁化合物之溶液A1與溶解有磷化合物之溶液B1。用於製造聚酯樹脂(A)之多羧酸及其酯形成性衍生物、可少量添加之羥基羧酸及該等之酯形成性衍生物、可少量添加之環狀酯,在聚合中不會從反應系餾出至系外,最初作為觸媒添加至系統的使用量幾乎100%殘留於藉由聚合所製造之聚酯樹脂(A)中,故可從該等之進料量算出「所生成之聚酯樹脂(A)」的質量。
作為本發明中使用之低次縮合物(低聚合物)的聚酯或其寡聚物之製造方法並無特別限定。
聚酯樹脂(A)之製造方法,除了使用由鋁化合物及磷化合物所構成之聚酯聚合觸媒作為觸媒此點以及將聚酯樹脂(A)中的鋁元素的含有率、磷元素的含有率及磷元素相對於鋁元素的莫耳比調整在特定範圍此點以外,可利用具有以往公知步驟的方法來進行。例如,在製造聚對苯二甲酸乙二酯的情況下,可藉由直接酯化法或酯交換法進行製造,該直接酯化法係使對苯二甲酸與乙二醇及視需求添加之其他共聚合成分直接反應,將水餾去並酯化後,在常壓或減壓下進行聚縮合;該酯交換法係使對苯二甲酸二甲酯與乙二醇及視需求添加之其他共聚合成分進行反應,將甲醇餾去並使其酯交換後,在常壓或減壓下進行聚縮合。亦可進一步視需求進行固相聚合,以增加極限黏度。聚合可為批次式聚合法,亦可為連續聚合法。此外,可從包含用作原料之二羧酸等的多羧酸量(質量)算出所生成之聚酯樹脂(A)的量(質量)。
該等任一種方式中,酯化反應或酯交換反應可以1階段進行,又,亦可分多階段進行。熔融聚合反應中,反應器的個數或尺寸以及各步驟的製造條件等可適當選擇,並無限定,可以1階段進行,又,亦可分多階段進行,較佳為2~5階段,更佳為3~4階段,再佳為3階段。該熔融聚合反應較佳係以連續式反應裝置進行。連續式反應裝置係以管路將酯化反應或酯交換反應的反應容器與熔融聚合反應容器連接,不空置各反應容器而連續地投入原料、以管路輸送至熔融聚合反應容器、從熔融聚合反應容器取出樹脂的方法。此外,此情況下,所謂的連續,無需完全持續地進行從投入原料至取出,亦可每次少量、例如以反應容器量的1/10左右的量,間歇性地進行從原料投入至取出。分多階段藉由酯化反應或酯交換反應以及連續聚合法製造聚酯樹脂(A)的情況下,較佳為將溶解有鋁化合物之溶液A1與溶解有磷化合物之溶液B1添加至多階段的最終反應槽(最終酯化反應槽或最終酯化反應槽與最初之聚合反應槽的輸送管線)。
又,亦可利用固相聚合法將以熔融聚合法所製造之聚酯樹脂(A)進行追加聚合。固相聚合反應可和熔融聚縮合反應同樣利用連續式裝置進行。
由3台以上之反應器所構成的連續聚縮合裝置(初期階段、中期階段及後期階段的3階段聚合方式)的情況下,將第1階段作為初期階段,將最終段作為後期階段,將第2階段至最終段之前一階段作為中間階段,中間階段之聚合反應的反應條件較佳為初期階段的反應條件與最終階段的反應條件之間的條件。較佳為平順地分配在該等聚合反應各步驟中所到達之極限黏度的上升程度。
在本發明中,藉由該第1步驟所製作之中間體(低次縮合物)的酸末端基濃度較佳為400~1500eq/ton。更佳為500~1200eq/ton。藉由使上述寡聚物的酸末端基濃度之設定值在上述範圍內,可充分發揮聚合觸媒的活性。
又,在本發明中,羥基末端相對於上述中間體之全部末端基濃度的比例(OH%)較佳為45~70莫耳%,更佳為55~65莫耳%。若寡聚物之羥基末端的比例小於45莫耳%,則有聚縮合活性變得不穩定且鋁系異物量增加的疑慮。另一方面,寡聚物之羥基末端的比例超過70莫耳%的情況下,則有聚縮合活性降低的疑慮。
使用鋁化合物及磷化合物作為觸媒的情況下,較佳係以漿液狀或溶液狀添加,更佳為溶解於水或二醇等溶劑之溶液,再佳為溶解於水及/或二醇之溶液,最佳為使用溶解於乙二醇之溶液。
本發明中,在酯化反應或酯交換反應結束後,較佳係以使聚酯樹脂(A)中的鋁元素及磷元素的含有率(殘留量)滿足上述(1)~(3)之範圍的方式,添加溶解有鋁化合物之溶液A1與溶解有磷化合物之溶液B1。
以使聚酯樹脂(A)中的鋁元素及磷元素的含有率(殘留量)滿足上述(1)~(3)的方式添加溶解有鋁化合物之溶液A1與溶解有磷化合物之溶液B1,藉此在聚合系中功能性地形成具有觸媒活性之錯合物,而可發揮充分的聚合活性。又,亦可抑制鋁系異物的生成。
此外,發揮作為觸媒之功能的鋁化合物中的鋁原子,即使在聚酯樹脂(A)聚合時放置於減壓環境下,最初作為觸媒添加至系統的使用量幾乎100%殘留於藉由聚合所製造之聚酯樹脂(A)中。亦即,鋁化合物的量在聚縮合前後幾乎不變,因此若使鋁元素相對於該中間體的添加量為9~19質量ppm,則聚酯樹脂(A)中的鋁元素的含有率亦為9~19質量ppm。
又,與鋁化合物一起發揮作為觸媒之功能的磷化合物,在聚酯樹脂(A)聚合時放置於減壓環境下時,最初作為觸媒添加至系統的使用量之一部分(10~40%左右)被去除至系外,但此去除比例會根據磷元素相對於鋁元素的添加莫耳比、所添加的含鋁之二醇溶液或含磷之二醇溶液的鹼性度或酸性度、含鋁之溶液或含磷之溶液的添加方法(進行單液化而添加,或分別添加)等而變化。因此,較佳係以使作為最終產物之聚酯樹脂(A)中的磷元素的含有率滿足上述(2)的方式適當設定磷化合物的添加量。
本發明中,較佳為同時添加溶解有鋁化合物之溶液A1與溶解有磷化合物之溶液B1,更佳的實施態樣係預先以添加至該中間體的比率將溶解有鋁化合物之溶液A1與溶解有磷化合物之溶液B1混合而製作混合液,並將單液化之混合液添加至該中間體。藉由以該態樣實施,可更穩定地呈現本發明的效果。作為預先單液化的方法,可列舉:將各溶液在槽中混合的方法、使添加觸媒的管路在中途合流而使其混合的方法等。
此外,添加至反應容器的情況下,較佳為加強反應容器的攪拌。添加至反應容器之間的管路的情況下,較佳為設置管內混合器等,以使所添加之觸媒溶液迅速地均勻混合。
分別添加溶解有鋁化合物之溶液A1與溶解有磷化合物之溶液B1的情況下,容易產生大量源自鋁化合物之異物,而有升溫結晶化溫度變低、或降溫結晶化溫度變高、或無法得到充分之觸媒活性的情況。藉由同時添加鋁化合物與磷化合物,可迅速且無浪費地生成帶來聚合活性的鋁化合物與磷化合物之複合體,但分別添加的情況下,鋁化合物與磷化合物之複合體的生成不充分,又,未與磷化合物生成複合體之鋁化合物有作為異物而析出的疑慮。
又,溶解有鋁化合物之溶液A1與溶解有磷化合物之溶液B1較佳係在酯化反應或酯交換反應結束後添加,更佳係在該第1步驟之後、該第2步驟之前,對於該中間體添加溶解有鋁化合物之溶液A1與溶解有磷化合物之溶液B1。若在酯化反應或酯交換反應結束前添加,則有鋁系異物量增加的疑慮。
聚酯樹脂(A)係由選自多羧酸及其酯形成性衍生物中之至少一種與選自多元醇及其酯形成性衍生物中之至少一種所構成時,溶解有鋁化合物之溶液A1較佳為溶解有鋁化合物之二醇溶液(以下稱為含鋁之二醇溶液A1),溶解有磷化合物之溶液B1較佳為溶解有磷化合物之二醇溶液(以下稱為含磷之二醇溶液B1)。
以下針對含鋁之二醇溶液A1及含磷之二醇溶液B1的極大吸收波長進行敘述。藉由將含鋁之二醇溶液A1及含磷之二醇溶液B1的極大吸收波長控制在特定範圍,可使聚合活性穩定且得到穩定品質的聚酯樹脂。藉由將含鋁之二醇溶液A1及含磷之二醇溶液B1的極大吸收波長控制在特定範圍,可將含鋁之二醇溶液A1及含磷之二醇溶液B1的路易士酸/鹼特性控制在特定範圍,據推測該路易士酸/鹼特性會對於鋁化合物與磷化合物之錯合物形成反應造成影響,而該錯合物形成反應會對聚合活性造成影響。
<含鋁之二醇溶液A1的極大吸收波長>
含鋁之二醇溶液A1的極大吸收波長較佳為562.0~572.0nm,更佳為567.0~572.0nm。含鋁之二醇溶液A1的極大吸收波長,係於含鋁之二醇溶液A1中添加作為酸性染料之媒染藍13後,藉由使用紫外可見光分光光度計測量試樣溶液的吸收光譜所得的值,測量方法的詳細內容於以下敘述。
為了將鋁化合物與磷化合物功能性地形成具有觸媒活性之錯合物並發揮聚合活性,較佳係使含鋁之二醇溶液A1所包含之鋁化合物的鹼性度在特定範圍。
含鋁之二醇溶液A1的極大吸收波長會因所使用之鋁化合物的種類、添加量、或二醇的種類、二醇溶液調配時的溫度、壓力、時間等而受影響。例如,較佳實施態樣係使用鋁化合物中的鋁含有率在特定範圍者,以及在含鋁之二醇溶液A1的製備中,在使水溶液二醇溶液化時於減壓下或真空下進行處理。
含鋁之二醇溶液A1的極大吸收波長小於上述範圍的情況下,溶液中的鋁化合物的鹼性度低,而無法與磷化合物充分地形成錯合物,故有聚合活性降低的情況及鋁系異物量增加的可能性。另一方面,技術上難以使極大吸收波長超過上述範圍。
<含磷之二醇溶液B1的極大吸收波長>
含磷之二醇溶液B1的極大吸收波長較佳為458.0~465.0nm,更佳為460.0~463.0nm,再佳為461.0~462.0nm。含磷之二醇溶液B1的極大吸收波長係於含磷之二醇溶液B1中添加作為鹼性染料之俾斯麥棕水溶液後,藉由使用紫外可見光分光光度計測量試樣溶液的吸收光譜所得的值,測量方法的詳細內容於以下敘述。
為了將磷化合物與鋁化合物功能性地形成具有觸媒活性之錯合物並發揮聚合活性,較佳係使含磷之二醇溶液B1所包含之磷化合物的酸性度在特定範圍。
含磷之二醇溶液B1的極大吸收波長會因所使用之磷化合物的種類、添加量、或二醇的種類、二醇溶液調配時的溫度、壓力、時間等而受影響。含磷之二醇溶液B1的極大吸收波長超過上述範圍的情況下,磷化合物的酸性度低,而無法與鋁化合物充分地形成錯合物,故磷化合物餾出至聚合系外而鋁系異物增加,故為不佳。反之,極大吸收波長小於上述範圍的情況下,磷化合物的酸性度高,而與鋁化合物的鍵結變強,故有聚合活性大幅降低的疑慮。
<磷化合物的熱處理>
又,本發明中使用之磷化合物較佳係在溶劑中經過熱處理而成者。作為使用之溶劑,只要是選自由水及伸烷基二醇所構成之群組的至少1種,則並無限定,作為伸烷基二醇,較佳為使用溶解磷化合物之溶劑,更佳為使用乙二醇等的目標之聚酯樹脂(A)之構成成分的二醇。溶劑中的加熱處理較佳在溶解磷化合物後進行,但亦可不完全溶解。
上述熱處理的條件,熱處理溫度較佳為170~196℃,更佳為175~185℃,再佳為175~180℃。熱處理時間較佳為125~240分鐘,更佳為140~210分鐘。
上述熱處理時磷化合物的濃度較佳為3~10質量%。
藉由上述熱處理,可使二醇溶液中所包含之磷化合物的酸性度固定,藉由與鋁化合物併用來提升聚合活性,同時可減少因聚合觸媒而生成鋁系異物量。
作為磷化合物,使用上述(化學式1)所示之磷化合物的3,5-二第三丁基-4-羥基苄基膦酸二烷酯時,在上述熱處理中,(化學式1)所示之磷化合物的3,5-二第三丁基-4-羥基苄基膦酸二烷酯的一部分發生結構變化。例如,第三丁基的脫離、乙酯基的水解及羥乙酯交換結構(與乙二醇之酯交換結構)等進行變化。因此,在本發明中,作為磷化合物,除了(化學式1)所示之3,5-二第三丁基-4-羥基苄基膦酸二烷酯以外,亦包含結構已變化之磷化合物。此外,在聚合步驟的高溫下顯著發生第三丁基的脫離。
以下將磷化合物顯示為3,5-二第三丁基-4-羥基苯甲基膦酸二乙酯的一部分結構有所變化的9種磷化合物。在二醇溶液中,結構有所變化的各磷化合物的成分量,可藉由該溶液的P-NMR頻譜測量法進行定量。
因此,作為本發明中的磷化合物,除了3,5-二第三丁基-4-羥基苄基膦酸二烷酯以外,亦包含9種上述化學式所示之3,5-二第三丁基-4-羥基苄基膦酸二烷酯之改性體。
<將含鋁之二醇溶液A1與含磷之二醇溶液B1混合而成之混合液的極大吸收波長>
將含鋁之二醇溶液A1與含磷之二醇溶液B1混合而成之混合液(以下簡稱為「混合液」)的極大吸收波長較佳為559.0~560.9nm,更佳為559.5~560.8nm,再佳為559.7~560.6nm。混合液的極大吸收波長係於該混合液中添加作為酸性染料的媒染藍13後,藉由使用紫外可見光分光光度計測量試樣溶液的吸收光譜所得的值,測量方法的詳細內容於以下敘述。
藉由使該混合液的極大吸收波長在上述範圍,鋁化合物與磷化合物的錯合物形成反應可保持較佳狀態以兼具提升聚合活性與抑制鋁系異物,故為較佳。另一方面,極大吸收波長超過上述範圍的情況下,該混合液的鹼性度高,由於聚酯樹脂的聚合系為酸性,若將該混合液添加至聚合系中,則鋁化合物與聚酯樹脂的羧基末端中和而異物化,而有鋁系異物量增加的疑慮。反之,極大吸收波長小於上述範圍的情況,該混合液的鹼性度變得太低,導致鋁化合物與磷化合物的配位變得強固,而有聚合活性降低的疑慮。
聚酯樹脂(A)中,聚酯樹脂(A)中相當於鋁系異物之鋁元素的含有率較佳為3000質量ppm以下,更佳為2800質量ppm以下。鋁系異物係源自用作聚合觸媒之鋁化合物,其係不溶於聚酯樹脂(A)的異物。若鋁系異物的含有率超過上述範圍,則對於聚酯樹脂(A)而言為不溶性的細微異物成為原因,而有薄膜的品質變差的疑慮。又,亦與聚縮合步驟或製膜步驟中的聚酯過濾時過濾器堵塞變多的課題相關。相當於鋁系異物之鋁元素的含有率的較佳下限較佳為0質量ppm,但由於技術上的困難性而為300質量ppm左右。
此外,本說明書中,由以下於實施例中敘述之測量方法測量鋁元素量可知,此指標係用於相對性地評價鋁系異物量,並非呈現聚酯樹脂(A)中所包含之鋁系異物量的絕對值。
[含抗結塊劑之母料(B)]
藉由使用含有抗結塊劑之母料(B),在使本發明所製造之聚酯樹脂組成物薄膜化的情況下,進行摻合以利用抗結塊劑於所得之聚酯薄膜的表面形成表面突起,藉此提升薄膜的滑動性、移動性、耐磨耗性、捲繞性等處理特性。
構成母料(B)之聚酯樹脂的種類並無限定,但較佳為與基質聚酯樹脂(A)相同的聚酯樹脂。
母料(B)所包含之抗結塊劑的體積平均粒徑較佳為0.5~3.0μm,更佳為0.8~2.5μm,再佳為2.0~2.5μm。若抗結塊劑的體積平均粒徑小於0.5μm,則有賦予薄膜滑動性、移動性等的處理性的效果降低的疑慮。另一方面,抗結塊劑的體積平均粒徑超過3.0μm的情況下,具有因形成粗大突起而損及薄膜品質的疑慮。此外,針對抗結塊劑的體積平均粒徑,可將水或乙二醇作為介質,從雷射光散射法所測量之粒度分布而求得,詳細的測量方法於以下敘述。
母料(B)中的抗結塊劑的含有率較佳為0.5~20質量%的範圍,更佳為0.6~15質量%的範圍。若小於0.5質量%,則必須增加母料(B)的摻合量,經濟上變得不利。反之,若超過20質量%,則抗結塊劑發生凝聚,粗大粒子增加,而有在薄膜製膜步驟中用以使聚合物澄清化的過濾器發生堵塞或薄膜化時發生表面缺陷增加等問題的疑慮。
<不溶性粒子>
母料(B)較佳為包含對於聚酯樹脂(A)而言為不溶性之粒子的不溶性粒子。亦即,抗結塊劑較佳為包含對於聚酯樹脂(A)而言為不溶性之粒子的不溶性粒子。更佳係該不溶性粒子的體積平均粒徑為0.5~3.0μm,且該不溶性粒子的含有率為0.5~20質量%。本發明中使用之不溶性粒子只要是不溶於聚酯樹脂(A)的粒子,則並無特別限定,可為無機粒子,亦可為有機粒子。又,亦可為無機與有機的複合粒子。
該無機粒子的種類並無特別限定,可舉例如:鈦、鋁、矽、鈣、鎂、鋇等金屬的氧化物、碳酸鹽、矽酸鹽、硫酸鹽、鋁酸鹽等。
作為該無機粒子的種類,具體而言,除了二氧化鈦、氧化鋁、鋁矽酸鹽、二氧化矽、氧化鈣、碳酸鈣、硫酸鋇等以外,可列舉:源自天然的滑石、雲母、高嶺石、沸石等,但並不限定於此。
該有機粒子的種類並無特別限定,可列舉:聚矽氧系、交聯聚丙烯酸系、苯胍𠯤樹脂系等。
不溶性粒子為二氧化矽粒子的話,可得到高透明的聚酯薄膜,故為較佳。
[母料(B)之製造方法]
母料(B)之製造方法並無特別限定,例如,可為在聚酯樹脂的聚合步驟中添加抗結塊劑漿液的聚合步驟添加法,亦可為在使聚酯樹脂熔融的狀態下將抗結塊劑進行混合的所謂熔融揉合法。
<聚合步驟添加法>
聚合步驟添加法中添加抗結塊劑漿液的時機並無限定。只要在從酯交換反應步驟或酯化反應步驟的初期至初期聚合開始之前的任意時機添加即可。可直接添加至反應槽,亦可利用混合器等添加至各反應槽間的輸送管線。又,亦可設置添加槽來添加。
又,為了防止抗結塊劑凝聚,更佳係以二醇類進行漿液化後,再以砂磨機、磨碎機、超音波等介質攪拌型分散機進行機械分散以及添加鹼金屬化合物、銨化合物、磷化合物來提升分散效率後添加。
上述聚合步驟添加法中的抗結塊劑的添加量較佳為0.5~2.0質量%,更佳為0.6~1.8質量%。若小於0.5質量%,則有混合稀釋後抗結塊劑凝聚而導致粗大粒子的生成增加的疑慮。又,超過2.0質量%的情況下,具有防止粗大粒子的效果不充分而在形成薄膜時產生異物的疑慮。
<熔融揉合法>
熔融揉合法的方法亦無限定。可使用單軸或多軸揉合機,亦可使用捏合機。
上述熔融揉合法中的抗結塊劑的添加量,相對於母料(B)中使用之聚酯樹脂較佳為2.0~20質量%,更佳為3.0~15質量%。抗結塊劑的添加量小於2.0質量%或超過20質量%的情況下,具有抗結塊劑相對於聚酯樹脂的分散性不佳,作為抗結塊劑之凝聚體的粗大粒子增加的疑慮。
上述熔融揉合法可將聚酯樹脂熔融而實施,亦可將揉合裝置安裝於聚酯樹脂之聚合步驟的取出口而實施。
用於母料(B)之聚酯樹脂的聚合觸媒等並無限定,但較佳為與聚酯樹脂(A)的製造中使用的觸媒相同。亦即,用於母料(B)之聚酯樹脂較佳為使用由鋁化合物與磷化合物所構成之聚合觸媒所製造。
[含靜電密合性賦予劑之母料(C)]
若使摻合有含靜電密合性賦予劑之母料(C)(以下有時稱為「母料(C)」)的聚酯樹脂組成物薄膜化,則可提升靜電密合鑄製法中之片狀物對於冷卻鼓輪的靜電密合性,故可呈現提升薄膜生產性及減少薄膜厚度不均等效果。藉此,可提升聚酯薄膜的生產性及品質。
構成母料(C)之聚酯樹脂的種類並無限定,但較佳為與聚酯樹脂(A)相同的聚酯樹脂。
母料(C)的熔融比電阻較佳為0.005×10
8~0.05×10
8Ω・cm,更佳為0.005×10
8~0.025×10
8Ω・cm。該母料的熔融比電阻高於0.05×10
8Ω・cm的情況下,為了改善聚酯樹脂組成物的製膜性,必須大量添加母料(C),而產生製造成本增加等問題。技術上難以使母料(C)的熔融比電阻小於0.005×10
8Ω・cm。
又,為了改善聚酯薄膜的製膜性,由摻合有母料(C)之聚酯樹脂組成物製膜而成之聚酯薄膜的熔融比電阻較佳為0.1×10
8~0.3×10
8Ω・cm,更佳為0.15×10
8~0.25×10
8Ω・cm。熔融比電阻可利用下述實施例項目中所記載之方法進行測量。
為了降低熔融比電阻,較佳係於母料(C)中添加有鎂化合物或鹼金屬化合物。又,為了不使該等金屬離子成分異物化而在聚酯樹脂組成物中分散以進一步提升熱穩定性,較佳為添加磷化合物。母料(C)較佳為含有400~2700質量ppm的鎂元素、40~270質量ppm的鹼金屬元素及200~1700質量ppm的磷元素。
作為本發明中使用之鎂化合物,可使用公知的鎂化合物。可舉例如乙酸鎂之類的低級脂肪酸鹽及甲氧化鎂之類的烷氧化物等,該等化合物可單獨使用任1種,亦可併用兩種以上。特佳為乙酸鎂。
母料(C)較佳為含有400~2700質量ppm的鎂元素。鎂元素的量小於400質量ppm的情況下,熔融比電阻變高,必須添加大量母料(C)以改善聚酯樹脂組成物的製膜性,而可能發生作為母料的效能低而製造成本增加等問題。鎂元素的量超過2700質量ppm的情況下,則有不溶性異物(鎂鹽)的生成量變多且導致耐熱性降低而薄膜著色變嚴重的疑慮。鎂元素的量更佳為450~2500質量ppm,再佳為450~2000質量ppm。
母料(C)中包含之鹼金屬化合物的鹼金屬,可舉例如:鋰、鈉、鉀。又,作為鹼金屬化合物,可舉例如:乙酸鋰或乙酸鉀之類的碳數為2~4之低級脂肪酸鹽及甲氧化鉀之類的烷氧化物等,該等化合物可單獨使用任1種,亦可併用兩種以上。作為鹼金屬,鉀降低熔融比電阻的效果高而較佳。作為鹼金屬化合物,較佳為碳數2~4之低級脂肪酸鹽,更佳為鹼金屬乙酸鹽,再佳為乙酸鉀。
母料(C)較佳為含有40~270質量ppm的鹼金屬元素。鹼金屬元素的量小於40質量ppm的情況下,熔融比電阻變高,必須添加大量母料(C)以改善聚酯樹脂組成物的製膜性,而可能發生作為母料(C)的效能低而製造成本增加等問題。鹼金屬元素的量超過270質量ppm的情況下,則有熔融比電阻的提升效果飽和且導致耐熱性降低而薄膜的著色變嚴重的疑慮。鹼金屬元素的量更佳為45~250質量ppm,再佳為45~200質量ppm。
作為母料(C)中包含之磷化合物,可列舉:磷酸、亞磷酸、次磷酸、膦酸、次膦酸及該等之酯化合物。可舉例如:磷酸、磷酸三甲酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸單甲酯、磷酸二甲酯、磷酸單丁酯、磷酸二丁酯、亞磷酸、亞磷酸三甲酯、亞磷酸三丁酯、甲膦酸、甲膦酸二甲酯、乙膦酸二甲酯、苯膦酸二甲酯、苯膦酸二乙酯、苯膦酸二苯酯、乙基二乙基膦醯乙酸酯、次膦酸、甲基次膦酸、二甲基次膦酸、苯基次膦酸、二苯基次膦酸、二甲基次膦酸甲酯、二苯基次膦酸甲酯等。為了顯著地呈現本發明之效果,其中較佳為選自由磷酸三烷酯及乙基二乙基膦醯乙酸酯所構成之群組的至少一種,更佳為磷酸三烷酯。磷酸三烷酯之中,再佳係烷酯的至少一個烷基為碳數2~4之烷基,特佳係烷酯的全部烷基為碳數2~4之烷基。作為特佳的磷化合物,具體而言,可列舉:磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三丁酯等,該等可單獨使用任1種,亦可併用兩種以上。尤其是磷酸三乙酯,據認為其與鎂離子形成具有適當強度之相互作用的錯合物,而可得到熔融比電阻低、無異物且色調優異的母料(C),故為最佳。
母料(C)較佳為含有200~1700質量ppm的磷元素。磷元素的量小於200質量ppm的情況下,會使鎂離子與鹼金屬離子穩定化,使其分散於聚酯樹脂組成物中的效果變低,故有不溶性鎂系異物的生成量變多的疑慮。再者,異物化之鎂並無降低熔融比電阻的效果,故有熔融比電阻變高的疑慮。又,具有導致耐熱性降低而薄膜的著色變嚴重的疑慮。若磷元素的量超過1700質量ppm,則過剩的磷化合物會與鎂離子相互作用,因此鎂離子的電荷對於降低熔融比電阻無益,儘管添加大量的鎂,熔融比電阻仍可能變高。更佳的磷元素量為220~1000質量ppm。
母料(C)中的鎂元素、鹼金屬元素及磷元素的含有率可利用下述實施例中記載的方法進行定量。在用於母料(C)之聚酯樹脂中添加鎂化合物、鹼金屬化合物及磷化合物的時機並無特別限定,但藉由在聚酯聚合時,特別是在酯化(或酯交換)步驟的中途、或從酯化(或酯交換)步驟結束的時間點至聚縮合步驟開始之前的期間進行添加,聚酯的酸成分與鎂離子或鹼金屬離子形成鹽而可抑制異物化,且可均勻地分散於寡聚物中,故為較佳。
在聚酯聚合時添加該等化合物的情況下,鎂元素、鹼金屬元素的添加量幾乎直接殘留於聚酯樹脂組成物中,但磷元素可能在減壓環境下餾出至聚合系外,因此必須在預先掌握添加量與殘留量之關係的基礎上決定磷化合物的添加量。
用於母料(C)之聚酯樹脂係以二羧酸成分與二醇成分作為構成成分的聚酯樹脂時,相對於二羧酸成分,將鎂元素的量設為m莫耳%、鹼金屬元素的量設為k莫耳%、磷元素的量設為p莫耳%時,滿足下述式(4),藉此可得到本發明之效果。
(4)2≤(m+k/2)/p≤3.5
據認為磷原子不會使鎂離子與鹼金屬離子異物化,而會使其穩定化。鎂離子為2價,相對於此,鹼金屬離子為1價,故將鎂離子與鹼金屬離子的量之總和表示為(m+k/2),將其除以p而得的比(m+k/2)/p作為鎂離子與鹼金屬離子相對於磷原子的相對量。
(m+k/2)/p的值超過3.5的情況下,相對於鎂元素與鹼金屬元素而言,磷元素的量相對較少,使鎂離子與鹼金屬離子穩定分散於聚酯樹脂組成物中的效果變低,而導致不溶性異物(鎂鹽、鹼金屬鹽)的生成量變多。再者,異物化之鎂並無降低熔融比電阻的效果,故相對於鎂添加量,熔融比電阻變高。又,導致耐熱性降低而母料(C)或薄膜的色調變差。
(m+k/2)/p的值小於2的情況下,相對於鎂元素與鹼金屬元素而言,磷元素的量相對過剩,過剩的磷化合物會與鎂離子相互作用,故色調降低有所改善,但鎂離子的電荷對於降低熔融比電阻無益,相對於鎂添加量而熔融比電阻變高。(m+k/2)/p更佳為2.3以上、3以下,再佳為2.5以上、3以下。
亦即,降低熔融比電阻的效果與色調為二律背反事項。因此,藉由滿足式(4),可兼具降低熔融比電阻的效果與色調。
用於母料(C)之聚酯樹脂的聚合觸媒等並無限定,但較佳為與聚酯樹脂(A)的製造中使用之觸媒相同。此外,用作靜電密合性賦予劑之化合物亦發揮作為輔觸媒的作用,故聚酯樹脂(A)的製造中使用之觸媒內亦可不使用磷化合物,亦即,亦可僅為鋁化合物。
[抗結塊劑/靜電密合性賦予劑複合母料(D)]
本發明中的抗結塊劑/靜電密合性賦予劑複合母料(D)(以下稱為「複合母料(D)」或「母料(D)」)兼具前述抗結塊劑母料(B)與靜電密合性賦予劑母料(C)各自的組成及特性。因此,可將母料(D)代替母料(B)而與該基質聚酯樹脂(A)混合。藉由使用摻合有複合母料(D)與聚酯樹脂(A)之聚酯樹脂組成物,與摻合有聚酯樹脂(A)、母料(B)及母料(C)之聚酯樹脂組成物相同,將聚酯樹脂組成物進行製膜以製造聚酯薄膜時,可提升靜電密合性,藉此,可提升聚酯薄膜的生產性。再者,利用抗結塊劑在所得之聚酯薄膜的表面形成表面突起,藉此可提升薄膜的滑動性、移動性、耐磨耗性、捲繞性等處理特性。
複合母料(D)較佳為包含對於聚酯樹脂(A)而言為不溶性之粒子的不溶性粒子,該不溶性粒子的體積平均粒徑為0.5~3.0μm,該不溶性粒子的含有率為0.5~20質量%。又,複合母料(D)較佳為含有400~2700質量ppm的鎂元素、40~270質量ppm的鹼金屬元素及200~1700質量ppm的磷元素。
複合母料(D)所包含之抗結塊劑的體積平均粒徑及含有率較佳為與母料(B)中的抗結塊劑的體積平均粒徑及含有率相同的範圍,其理由與母料(B)的項目中所記載的理由相同。
複合母料(D)中的鎂元素、鹼金屬元素及磷元素的含有率較佳為與母料(C)中的鎂元素、鹼金屬元素及磷元素的含有率相同的範圍,其理由與母料(C)的項目所記載的理由相同。
複合母料(D)中的鎂元素、鹼金屬元素及磷元素的含有率,與母料(C)中的上述元素的含有率相同,可利用下述實施例中記載的方法進行定量。在用於複合母料(D)之聚酯樹脂中添加鎂化合物、鹼金屬化合物及磷化合物的時機並無特別限定,但藉由在聚酯聚合時,特別是在酯化(或酯交換)步驟的中途、或從酯化(或酯交換)步驟結束的時間點至聚縮合步驟開始之前的期間進行添加,聚酯的酸成分與鎂離子或鹼金屬離子形成鹽而可抑制異物化,且可均勻地分散於寡聚物中,故為較佳。
在聚酯聚合時添加該等化合物的情況下,鎂元素、鹼金屬元素的添加量幾乎直接殘留於聚酯樹脂組成物中,但磷元素可能在減壓環境下餾出至聚合系外,因此必須在預先掌握添加量與殘留量之關係的基礎上決定磷化合物的添加量。
用於複合母料(D)之聚酯樹脂係以二羧酸成分與二醇成分作為構成成分的聚酯樹脂時,相對於二羧酸成分,將鎂原子的量設為m(mol%)、鹼金屬原子的量設為k(mol%)、磷原子的量設為p(mol%)時,鎂原子、鹼金屬原子、磷原子的莫耳比滿足上列式(4),藉此可得到本發明之效果。其理由與母料(C)的項目中記載的理由相同。
用於複合母料(D)之聚酯樹脂的聚合觸媒等並無限定,較佳為與聚酯樹脂(A)的製造中使用之觸媒相同。此外,用作靜電密合性賦予劑之化合物亦發揮作為輔觸媒的作用,故聚酯樹脂(A)的製造中使用之觸媒內亦可不使用磷化合物,亦即,亦可僅為鋁化合物。
複合母料(D)之製造方法並無特別限定。例如,可在用於複合母料(D)之聚酯樹脂的製造步驟中添加抗結塊劑的漿液溶液及前述構成母料(C)之成分,亦可將母料(B)與母料(C)熔融揉合而製造。又,用於複合母料(D)之聚酯樹脂的製造步驟中,亦可添加抗結塊劑及靜電密合性賦予劑。
[其他]
本發明中使用之聚酯樹脂組成物中,較佳為不含聚酯樹脂以外的樹脂,但在不妨礙本發明之目的的範圍內,亦可包含聚酯樹脂以外的樹脂。聚酯樹脂以外的樹脂並無特別限定,但可舉例如:聚烯烴樹脂、聚醯胺樹脂、聚縮醛樹脂等。聚酯樹脂組成物中的聚酯樹脂以外的樹脂較佳為20質量%以下,更佳為10質量%以下,再佳為5質量%以下,特佳為3質量%以下,最佳為1質量%以下。於聚酯樹脂中摻合上述樹脂的方法並無特別限定,可舉例如在聚酯樹脂製造步驟中添加、製造後與聚酯樹脂乾摻(dry blend)等可均勻混合的方法等。
本發明中使用之聚酯樹脂組成物中,因應使用之目的,可使聚酯樹脂(A)、母料(B)~(D)的1者或2者以上含有1種或兩種以上的二乙二醇抑制劑、螢光增白劑、染料或顏料等色調調整劑、抗紫外線劑、紅外線吸收色素、熱穩定劑、界面活性劑、抗氧化劑等各種添加劑。作為二乙二醇抑制劑,可使用烷胺化合物或銨鹽化合物等鹼性化合物,作為抗氧化劑,可使用芳香族胺系、苯酚系等抗氧化劑,作為穩定劑,可使用硫系、胺系等穩定劑。相對於聚酯樹脂組成物,該等添加劑較佳以10質量%以下的比例添加,更佳為5質量%以下的比例。
[聚酯薄膜]
將藉由本發明之製造方法所得之聚酯樹脂組成物進行製膜,藉此可得到聚酯薄膜。聚酯薄膜可為單層結構,亦可為具有2層以上之層結構的多層結構。
單層結構的聚酯薄膜較佳係將摻合有聚酯樹脂(A)與母料(B)之聚酯樹脂組成物進行製膜而形成。更佳係以薄膜中的不溶性粒子的含有率為500~2000質量ppm且薄膜的熔融比電阻為0.15~0.6×10
8Ω・cm的方式,將摻合有聚酯樹脂(A)、母料(B)及母料(C)之聚酯樹脂組成物進行製膜而形成之單層聚酯薄膜,或將摻合有聚酯樹脂(A)與複合母料(D)之聚酯樹脂組成物進行製膜而形成之單層聚酯薄膜。
單層聚酯薄膜中的不溶性粒子的含有率更佳為600~1800質量ppm。又,單層聚酯薄膜的熔融比電阻更佳為0.15~0.4×10
8Ω・cm。
在多層結構的聚酯薄膜中,可變更各層的組成以具有上述特性,亦可全部層成為相同組成的層。
例如,聚酯薄膜為表層A/中間層/表層B之3層結構的情況下,較佳係於形成表層A及表層B之聚酯組成物的至少一者(較佳為兩者)中摻合抗結塊劑而形成中間層之聚酯組成物中則不摻合。只要抗結塊劑存在於聚酯薄膜的表層,則會在聚酯薄膜的表面形成表面突起,結果,可提升薄膜的滑動性、移動性、耐磨耗性、捲繞性等處理特性。若於形成表層A及表層B之聚酯組成物兩者摻合抗結塊劑,則抗結塊劑的摻合效果變得顯著,故為更佳。另一方面,不必在形成中間層之聚酯組成物中摻合抗結塊劑,反而,藉由使形成中間層之聚酯組成物中不摻合抗結塊劑,可抑制抗結塊劑所導致的薄膜透明度降低,而大幅提升所得之薄膜的透明性,故為較佳。
在多層結構的聚酯薄膜中,從提升靜電密合性的觀點來看,較佳係於全部層體中摻合含靜電密合性賦予劑之母料(C)或複合母料(D)。
多層結構的情況下,層數或厚度比並無限定,較佳為3層結構且表層/中間層/表層的厚度比為0.05/0.9/0.05~0.2/0.6/0.2。藉由使薄膜為上述3層結構,可提高薄膜的透明性並降低薄膜的厚度不均。
使用從製造薄膜的步驟中所產生的薄膜兩端之裁切部、品質不良部等薄膜製造屑回收而得之回收聚酯樹脂的情況下,在上述3層結構的薄膜中,於中間層摻合從製造薄膜的步驟中所產生的薄膜兩端之裁切部或品質不良部等薄膜製造屑回收而得之回收聚酯樹脂,藉此可抑制因混入裁切部或回收聚酯樹脂之異物而導致產生薄膜表面缺陷。
形成上述3層結構之薄膜的情況下,較佳係以使單面(較佳為雙面)之表層中的不溶性粒子的含有率為500~2000質量ppm的方式,將摻合有聚酯樹脂(A)與母料(B)之聚酯樹脂組成物進行熔融擠製而製膜。表層中的不溶性粒子的含有率更佳為600~1800質量ppm。又,亦可使用複合母料(D)代替母料(B)。藉由使用複合母料(D),可提升聚酯薄膜的透明性,且可提高經濟性。
形成上述3層結構之薄膜的情況下,薄膜的熔融比電阻較佳為滿足0.15~0.6×10
8Ω・cm。較佳係以使薄膜的熔融比電阻在上述範圍內的方式於形成任一層之聚酯樹脂組成物中摻合母料(C)。但是,亦可使用複合母料(D)代替母料(C)。薄膜的熔融比電阻更佳為0.15~0.4×10
8Ω・cm。
本案根據2020年9月11日提出申請之日本專利申請第2020-153075號主張優先權的優惠。將2020年9月11日提出申請之日本專利申請第2020-153075號說明書的全部內容引用至本案用以參考。
[實施例]
以下根據實施例說明本發明,但本發明當然不限定於該等實施例。此外,各實施例及比較例中使用之評價方法如下所述。
[評價方法]
(1)含鋁之乙二醇溶液a1的極大吸收波長
於6mL樣品瓶中加入乙二醇4mL與1mmol/L媒染藍13水溶液0.3mL後,加入0.1mL的下述含鋁之乙二醇溶液a1,蓋上樣品瓶並搖晃混合10秒鐘直到溶液變均勻。將其在室溫(23℃)下靜置10分鐘後,使用紫外可見光分光光度計在下述條件下測量試樣溶液的吸收光譜,求出含鋁之乙二醇溶液a1的極大吸收波長。此外,本測量中,室溫定義為15~30℃,在此溫度範圍的室內進行一系列操作。
裝置:島津製作所公司製 紫外可見光分光光度計UV-1800
光譜寬度:1nm
試樣管:方形管(材質:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),光路長:10mm)
對照液:乙二醇
掃描範圍:400~700nm
掃描速度設定:0.05sec
掃描間距:0.2nm
掃描次數:1次
(2)含磷之乙二醇溶液b1及b1’的極大吸收波長
於6mL樣品瓶中加入乙二醇4mL與1mmol/L俾斯麥棕水溶液0.3mL後,加入0.1mL的含磷之乙二醇溶液b1,蓋上樣品瓶並搖晃混合10秒鐘直到溶液變均勻。將其在室溫(23℃)下靜置10分鐘後,使用紫外可見光分光光度計在下述條件下測量試樣溶液的吸收光譜,求出含磷之乙二醇溶液b1的極大吸收波長。此外,本測量中,室溫定義為15~30℃,在此溫度範圍的室內進行一系列操作。
裝置:島津製作所公司製 紫外可見光分光光度計UV-1800
光譜寬度:1nm
試樣管:方形管(材質:PMMA,光路長:10mm)
對照液:乙二醇
掃描範圍:400~700nm
掃描速度設定:0.05sec
掃描間距:0.2nm
掃描次數:1次
又,除了將含磷之乙二醇溶液b1變更為含磷之乙二醇溶液b1’以外,以與上述相同的評價方法求出含磷之乙二醇溶液b1’的極大吸收波長。
(3)含鋁之乙二醇溶液a1與含磷之乙二醇溶液b1或b1’之混合液的極大吸收波長
於6mL樣品瓶中加入乙二醇4mL與1mmol/L媒染藍13水溶液0.3mL後,加入含鋁之乙二醇溶液a1與含磷之乙二醇溶液b1或b1’之混合液0.1mL,蓋上樣品瓶並搖晃混合10秒鐘直到溶液變均勻。將其在室溫(23℃)下靜置10分鐘後,使用紫外可見光分光光度計在下述條件下測量試樣溶液的吸收光譜,求出極大吸收波長。上述混合液中的含鋁之乙二醇溶液a1與含磷之乙二醇溶液b1或b1’的混合比率,與各實施例中的含鋁之乙二醇溶液a1與含磷之乙二醇溶液b1或b1’的混合比率相同。此外,本測量中,室溫定義為15~30℃,在此溫度範圍的室內進行一系列操作。
裝置:島津製作所公司製 紫外可見光分光光度計UV-1800
光譜寬度:1nm
試樣管:方形管(材質:PMMA,光路長:10mm)
對照液:乙二醇
掃描範圍:400~700nm
掃描速度設定:0.05sec
掃描間距:0.2nm
掃描次數:1次
(4)二氧化矽粒子的體積平均粒徑
使用雷射光散射方式的粒度分布計(Leeds&Northrup公司製,Microtrac HRA model:9320-X100),以水稀釋二氧化矽粒子的乙二醇漿液,實質上以水系進行測量。將測量結果的體積累計50%徑作為體積平均粒徑。
(5)聚酯樹脂(A)、母料(C)及母料(D)的固有黏度(IV)
使聚酯樹脂(A)溶解於苯酚/1,1,2,2-四氯乙烷(=3/2;質量比)的混合溶劑,以溫度30℃進行測量。母料(C)及母料(D)的固有黏度亦以與聚酯樹脂(A)的固有黏度相同的方法進行測量。
(6)聚酯樹脂(A)及母料(C)中的鋁元素的含有率
於鉑製坩堝中秤量聚酯樹脂(A),在電爐中碳化後,以回熱爐(Muffle furnace)於550℃的條件下灰化8小時。將灰化後的樣品溶解於1.2M鹽酸,作為試樣溶液。針對所製備之試樣溶液,藉由高頻感應偶合電漿光譜分析法求出聚酯樹脂(A)中的鋁元素的濃度。
裝置:SPECTRO公司製CIROS-120
電漿輸出:1400W
電漿氣體:13.0L/min
輔助氣體:2.0L/min
霧化器:交錯式霧化器
腔室:旋風室(cyclone chamber)
測量波長:167.078nm
又,在母料(C)中,亦與聚酯樹脂(A)相同,以上述方法求出鋁元素的濃度。
(7)聚酯樹脂(A)中的磷元素的含有率
以硫酸、硝酸、過氯酸將聚酯樹脂(A)進行濕式分解後,以氨水進行中和。於經過調整之溶液中加入鉬酸銨及硫酸聯胺後,使用紫外可見光吸光計(島津製作所公司製,UV-1700)測量波長830nm中的吸光度。從預先製作之校正曲線求出聚酯樹脂(A)中的磷元素濃度。
(8)鋁系異物量
將聚酯樹脂(A)30g及對氯酚/四氯乙烷(3/1:質量比)混合溶液250mL投入放有攪拌子之500mL三角燒瓶,使用熱攪拌器於100~105℃加熱溶解1.5小時。使用直徑47mm/孔徑1.0μm的聚四氟乙烯製薄膜過濾器(Advantec公司製PTFE薄膜過濾器,品名:T100A047A),將該溶液的異物濾除。有效過濾直徑設為37.5mm。過濾結束後,繼續使用氯仿50mL進行清洗,接著使過濾器乾燥。
以掃描式螢光X射線分析裝置(RIGAKU公司製,ZSX100e,Rh管球4.0kW)對於該薄膜過濾器的過濾面定量鋁元素量。定量係對薄膜過濾器的中心部直徑30mm的部分進行。此外,該螢光X射線分析法的校正曲線係使用已知鋁元素含有率的聚對苯二甲酸乙二酯樹脂所求得,以ppm表示表觀鋁元素量。測量係藉由下述方式實施:X射線輸出為50kV-70mA,使用新戊四醇作為分光結晶,使用PC(比例計數器)作為檢測器,在PHA(脈高分析器)100-300的條件下測量Al-Kα線強度。校正曲線用PET樹脂中的鋁元素量係以高頻感應偶合電漿光譜分析法進行定量。
(9)背壓上升係數(k)
將聚酯樹脂(A)於140℃進行真空乾燥16小時後,供給至熔融擠製機,將擠製機出口壓力控制在1.96MPa,使用過濾器徑14mmφ的過濾器,於紡紗溫度295℃以吐出量6g/分鐘進行紡紗測試4小時。紡紗測試中,每30分鐘記錄過濾器壓力,使用從紡紗開始經過4小時後的壓力(MPa)值與紡紗開始時的壓力(MPa)值算出每單位時間的背壓上升量ΔP(MPa/小時)。
紡紗噴嘴使用具有12個孔徑0.23mmφ、長度0.3mm之孔口的噴嘴。過濾器係使用從擠製機出口側依序為100網目金屬線網、10μm 納斯綸(naslon)過濾器、100網目金屬線網、50網目金屬線網之構成者。
背壓上升係數k係藉由下式從每單位時間的背壓上升量ΔP(MPa/時間)與流量Q(kg/時間)及過濾面積S(cm
2)所算出。
k=ΔP/(Q/S)
面積S係從過濾器徑算出,流量Q係從吐出量算出。
(10)色調(Co-b)
使用測色色差計(日本電色工業股份有限公司製,ZE-6000),從表現顏色之基本刺激量的三色刺激值(Tristimulus Value)XYZ測量Co-b。Co-b的值越高,泛黃越嚴重。
(11)母料(B)中的粗大粒子數
以SiO
2粒子相對於母料(B)成為0.12質量%的方式,使用聚酯樹脂(A)進行稀釋揉合,製作聚酯樹脂碎屑。將所製作的1粒碎屑夾在2片蓋玻片(松浪顯微蓋玻片,25mm×25mm,厚度0.2mm),在約300℃的加熱板上進行加熱熔融,加壓成0.8~0.9mm的厚度,立即快速冷卻以作為觀察用試樣。使用相位差顯微鏡(NIKON公司製,OPTIPHOT)、物鏡(同公司製,倍率10倍,孔徑比0.5)觀察試樣厚度的中心部分。透過CCD攝影機將影像擷取至圖像解析裝置(NIRECO CORPORATION公司製,LUZEXAP),進行影像分析,量測粒徑10μm以上的粒子數。一邊改變視野一邊進行20次同樣的量測,求出總計之粒子數,測量視野面積每1mm
2中粒徑在10μm以上的粒子數,作為粗大粒子數。
又,在複合母料(D)中,亦與母料(B)相同,以上述方法求出粗大粒子數。
(12)母料(C)中的鎂、鉀、磷元素含量(殘留量)
於厚度為5mm、內徑50mm之不鏽鋼製圓環中,使母料(C)加熱熔融至熔點+20℃的溫度以製作樣件,藉由螢光X射線分析求出元素量,以ppm(質量基準)表示。此外,在定量時使用預先從已知各元素量之樣品所求出的校正曲線。
(13)熔融比電阻(ρi)
在於275℃熔融的用於製作實施例11之薄膜的組成物(以下稱為薄膜製作用組成物)兩端部放置2條電極(直徑0.6mm的不鏽鋼絲),以寬度2cm的2片石英板夾住上述組成物及2條電極,以此形態形成寬度2cm、厚度0.6mm的均勻之薄膜製作用組成物層,測量280℃的溫度條件下施加120V的直流電壓時的電流(io),將其代入下式而求出熔融比電阻值ρi(Ω・cm)。又,針對實施例12~14、比較例11的薄膜製作用組成物、母料(C)及複合母料(D),亦相同地求出熔融比電阻。
ρi(Ω・cm)=(A/L)×(V/io)
[A:電極面積(cm
2),L:電極間距離(cm),V:電壓(V),io:電流(A)]
A(cm
2)=[熔融之薄膜製作用組成物層的寬度]×[厚度]=2(cm)×0.06(cm),V=120(V)。L係不含電極的直徑而測量的值,為1.3cm。
(14)薄膜製作用組成物的靜電密合性
使用實施例11~14及比較例11的薄膜製作用組成物,於擠製機的噴嘴部與冷卻鼓輪之間設置鎢線製電極,對於電極與鑄造鼓輪之間施加10~15KV的電壓進行鑄造,以肉眼觀察所得之鑄造原始板片的表面,以開始產生針狀氣泡的鑄造速度進行評價。鑄造速度越快的聚合物,靜電密合性越好。
(15)聚酯薄膜的靜摩擦係數(μs)
準備2片實施例11的聚酯薄膜,依據JISK-7125,使用拉伸試驗機(A&D公司製TENSILONRTG-1210),求出在23℃・65%RH環境下使一聚酯薄膜與另一聚酯薄膜接合時的靜摩擦係數(μs)。又,針對實施例12~14、比較例11的薄膜,亦相同地求出靜摩擦係數。
以下說明含鋁之乙二醇溶液的製備、含磷之乙二醇溶液的製備、以及聚酯樹脂(A)、各種母料(B)~(D)及薄膜的製造。
(1)含鋁之乙二醇溶液a1的製備
相對於鹼性乙酸鋁的20g/L水溶液,將等量(容量比)的乙二醇一起置入調配槽,於室溫(23℃)進行數小時攪拌後,在減壓(3kPa)下以50~90℃一邊攪拌數小時一邊將水從系統餾去,製備包含20g/L之鋁化合物的含鋁之乙二醇溶液a1。含鋁之乙二醇溶液a1的極大吸收波長為571.6nm。
(2)含磷之乙二醇溶液b1及b1’的製備
<含磷之乙二醇溶液b1>
作為磷化合物,將Irganox1222(BASF公司製)與乙二醇一起置入調配槽,一邊在氮氣置換下進行攪拌一邊於175℃進行熱處理150分鐘,製備包含50g/L之磷化合物的含磷之乙二醇溶液b1。含磷之乙二醇溶液b1的極大吸收波長為461.2nm。
<含磷之乙二醇溶液b1’>
除了將熱處理條件變更為80℃、60分鐘以外,以與含磷之乙二醇溶液b1相同的方法製備含磷之乙二醇溶液b1’。含磷之乙二醇溶液b1’的極大吸收波長為470.8nm。
比較例6使用含磷之乙二醇溶液b1’,全部實施例及比較例6以外的比較例中使用含磷之乙二醇溶液b1。
(3)聚酯樹脂(A)的製造
[批次式聚合法的例子]
(實施例1)
於附帶攪拌機之10L不鏽鋼製高壓釜中,置入預先調配的由高純度對苯二甲酸與乙二醇所構成的酯化率約95%之聚酯寡聚物、以及高純度對苯二甲酸,於260℃進行酯化反應,得到寡聚物混合物。所得之寡聚物混合物其酸末端基的濃度為750eq/ton,羥基末端基的比例(OH%)為59莫耳%。
將以上述方法所製備之含鋁之乙二醇溶液a1及含磷之乙二醇溶液b1混合而單液化的混合液添加至所得之寡聚物混合物中。該混合液係以鋁元素及磷元素相對於寡聚物混合物的質量分別成為10質量ppm及20質量ppm的方式所製作。此外,所生成之聚酯樹脂(A)的量可從添加之對苯二甲酸的量算出,本實施例中係以鋁元素及磷元素相對於所生成之聚酯樹脂成為10質量ppm及20質量ppm的方式添加混合液。
之後,花費1小時將系統的溫度升溫至280℃,期間將系統的壓力緩緩降低而使其為0.15kPa,在此條件下進行聚縮合反應,得到IV為0.60dl/g的聚酯樹脂(A)。
(實施例2~5、比較例1~5)
以相對於所得之聚酯樹脂(A)成為表1所記載之觸媒元素添加量的方式添加含鋁之乙二醇溶液a1與含磷之乙二醇溶液b1,除此之外,以與實施例1相同的方法得到聚酯樹脂(A)。
(比較例6)
除了使用該溶液b1’代替該溶液b1作為含磷之乙二醇溶液以外,以與實施例2相同的方法得到聚酯樹脂(A)。
實施例1~5及比較例1~6所得之聚酯樹脂(A)的物性顯示於表1。表1及下述表2中,將鋁元素的添加量/殘留量記載為Al,將磷元素的添加量/殘留量記載為P,將磷元素相對於鋁元素的添加莫耳比/殘留莫耳比記載為P/Al。
[表1]
項目 | 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | 比較例4 | 比較例5 | 比較例6 | |
觸媒元素添加量 | Al(質量ppm) | 10 | 14 | 13 | 12 | 17 | 21 | 18 | 8 | 21 | 14 | 14 |
P(質量ppm) | 20 | 30 | 32 | 24 | 36 | 58 | 58 | 20 | 20 | 20 | 30 | |
P/Al(莫耳比) | 1.74 | 1.87 | 2.14 | 1.74 | 1.84 | 2.41 | 2.81 | 2.18 | 0.83 | 1.24 | 1.87 | |
極大吸收波長(nm) | 鋁化合物 乙二醇溶液 | 571.6 | 571.6 | 571.6 | 571.6 | 571.6 | 571.6 | 571.6 | 571.6 | 571.6 | 571.6 | 571.6 |
磷化合物 乙二醇溶液 | 461.2 | 461.2 | 461.2 | 461.2 | 461.2 | 461.2 | 461.2 | 461.2 | 461.2 | 461.2 | 470.8 | |
混合液 | 560.4 | 560.2 | 560.0 | 560.2 | 560.4 | 559.6 | 559.2 | 560.0 | 562.4 | 561.6 | 561.0 | |
聚縮合時間(分) | 46 | 46 | 52 | 45 | 45 | 68 | 68 | 63 | 40 | 43 | 42 | |
IV(dl/g) | 0.60 | 0.60 | 0.60 | 0.61 | 0.60 | 0.59 | 0.59 | 0.61 | 0.61 | 0.60 | 0.60 | |
觸媒元素殘留量 | Al(質量ppm) | 10 | 14 | 13 | 12 | 17 | 21 | 18 | 8 | 20 | 13 | 13 |
P(質量ppm) | 16 | 23 | 24 | 19 | 28 | 44 | 39 | 14 | 18 | 17 | 18 | |
P/Al(莫耳比) | 1.39 | 1.43 | 1.61 | 1.38 | 1.43 | 1.83 | 1.89 | 1.52 | 0.78 | 1.14 | 1.21 | |
鋁系異物量(質量ppm) | 2300 | 2200 | 1500 | 2000 | 2500 | 710 | 710 | 1200 | 14000 | 6100 | 5000 | |
背壓上升係數k | 0.21 | 0.20 | 0.17 | 0.19 | 0.22 | 0.14 | 0.14 | 0.16 | 3.20 | 0.50 | 0.45 |
實施例1~5之聚酯樹脂(A),儘管鋁元素及磷元素的添加量少,但聚合時間變短,鋁系異物量亦較少,故背壓上升係數亦較小,而為高品質。又,觸媒添加量亦較少,故可降低觸媒的成本。
比較例1及2,磷化合物的添加量多,故觸媒成本高,且磷元素相對於鋁元素的添加莫耳比高,因此從抑制鋁系異物的觀點來看雖較佳,但聚合活性低。
比較例3中,雖然磷元素相對於鋁元素的殘留莫耳比在本發明的範圍內,但鋁元素的添加量太少,故聚合活性不足,而聚合時間變長。
比較例4及5中,磷元素相對於鋁元素的殘留莫耳比太低,故聚酯樹脂(A)中的鋁系異物量增加,背壓上升係數大,聚酯樹脂(A)的品質不佳。
比較例6中,磷元素相對於鋁元素的添加莫耳比在本發明的範圍內,聚合時間短,觸媒成本亦較低。然而,相較於實施例1~5,含磷之乙二醇溶液b1’的極大吸收波長太大,故磷元素相對於鋁元素的殘留莫耳比變低。又,聚酯樹脂(A)中的鋁系異物量增加,背壓上升係數變大,故聚酯樹脂(A)的品質不佳。
[連續聚合法的例子]
(實施例6)
對於由3台連續酯化反應器及3台連續聚縮合反應器所構成且設置有在從第3酯化反應器往第1聚縮合反應器的輸送管線上具有高速攪拌器之管內混合器的聚酯樹脂之連續式製造裝置,連續供給相對於高純度對苯二甲酸1質量份混合乙二醇0.75質量份所製備而成之漿液,以第1酯化反應器的反應溫度255℃、壓力203kPa、第2酯化反應器的反應溫度261℃、壓力102kPa、第3酯化反應器的反應溫度261-263℃、壓力126kPa使其反應,得到寡聚物。第3酯化反應器出口的寡聚物其酸末端基的濃度為550eq/ton,羥基末端的比例(OH%)為60莫耳%。
於從第3酯化槽往第1聚縮合反應器的輸送管線之中,利用管內混合器來對於所得之寡聚物添加將以上述方法製備而得到的將含鋁之乙二醇溶液a1及含磷之乙二醇溶液b1混合而單液化的混合液。具體而言,添加下述溶液作為觸媒:以鋁元素及磷元素相對於所得之寡聚物分別成為13質量ppm及36質量ppm的方式將以上述方法所製備的含鋁之乙二醇溶液a1及含磷之乙二醇溶液b1混合而單液化之溶液。此外,所生成之聚酯樹脂(A)的量可從添加之對苯二甲酸的量算出,本實施例中係以鋁元素及磷元素相對於所生成之聚酯樹脂(A)為13質量ppm及36質量ppm的方式添加混合液。
將包含混合液之上述寡聚物連續地輸送至由3台反應器所構成之連續聚縮合裝置,以第1聚縮合反應器的反應溫度268℃、壓力5.3kPa、第2聚縮合反應器的反應溫度270℃、壓力0.930kPa、第3聚縮合反應器的反應溫度274℃、壓力0.162kPa進行聚縮合,得到IV為0.59dl/g的聚酯樹脂(A)。將聚酯樹脂(A)擠製成股線狀,於水中冷卻後裁切,將其造粒。
(實施例7、8、比較例7、8)
以相對於所得之寡聚物成為表2所記載之觸媒元素添加量的方式添加含鋁之乙二醇溶液a1及含磷之乙二醇溶液b1,除此之外,以與實施例6相同的方法得到聚酯樹脂(A)。
實施例6~8及比較例7、8所得之聚酯樹脂(A)的物性等顯示於表2。
[表2]
項目 | 實施例6 | 實施例7 | 實施例8 | 比較例7 | 比較例8 | |
觸媒元素添加量 | Al(質量ppm) | 13 | 12 | 17 | 21 | 21 |
P(質量ppm) | 36 | 24 | 36 | 58 | 20 | |
P/Al(莫耳比) | 2.41 | 1.74 | 1.84 | 2.41 | 0.83 | |
極大吸收波長(nm) | 鋁化合物 乙二醇溶液 | 571.6 | 571.6 | 571.6 | 571.6 | 571.6 |
磷化合物 乙二醇溶液 | 461.2 | 461.2 | 461.2 | 461.2 | 461.2 | |
混合液 | 559.6 | 560.2 | 560.4 | 559.6 | 562.4 | |
生產量比 | 1.02 | 1.05 | 1.06 | 1.00 | 0.95 | |
IV(dl/g) | 0.59 | 0.59 | 0.59 | 0.59 | 0.59 | |
觸媒元素殘留量 | Al(質量ppm) | 13 | 12 | 17 | 21 | 20 |
P(質量ppm) | 25 | 19 | 28 | 45 | 18 | |
P/Al(莫耳比) | 1.68 | 1.38 | 1.43 | 1.87 | 0.78 | |
鋁系異物量(質量ppm) | 550 | 1800 | 2500 | 450 | 10000 | |
背壓上升係數k | 0.14 | 0.18 | 0.22 | 0.13 | 1.50 |
表2所記載的生產量比係將比較例7每1小時的生產量作為基準(將比較例7每1小時的生產量設為1.00),以比率表示實施例6~8及比較例8每1小時的生產量,生產量比高於1表示觸媒的聚合活性高,反之,若生產量比為1以下,表示觸媒的聚合活性低。
實施例6~8之聚酯樹脂(A)的生產量比大於比較例7、8,儘管鋁元素及磷元素的添加量少,但聚合活性提升。又,聚酯樹脂(A)中的鋁系異物量亦較少,故背壓上升係數亦較小,而可得到高品質的聚酯樹脂(A)。
比較例8中,磷元素相對於鋁元素的殘留莫耳比太低,故聚酯樹脂(A)中的鋁系異物量增加,背壓上升係數變大,聚酯樹脂(A)的品質不佳。
使用表1之實施例1~5及比較例1、2、4、5的結果,將磷元素相對於鋁元素的殘留莫耳比與鋁系異物量及聚合時間的關係顯示於圖1。又,於圖2中顯示含鋁之乙二醇溶液a1與含磷之乙二醇溶液b1之混合液的極大吸收波長與鋁系異物量及聚合時間的關係。再者,於圖3顯示含鋁之乙二醇溶液a1及含磷之乙二醇溶液b1之混合液的極大吸收波長與背壓上升係數k的關係。
該等圖中,排除比較例3的值。其理由是因為雖然比較例3中磷元素相對於鋁元素的殘留莫耳比在本發明之範圍內,但鋁殘留量太少,故無法充分發揮觸媒活性,相較於其他情況,聚合活性不足。
由該等圖明確可知本發明之範圍有臨界性。又,明確可知鋁系異物量與聚合時間為二律背反事項。此外,以下亦使用實施例1及6所得之聚酯樹脂(A),故將實施例1所得之聚酯樹脂(A)稱為聚酯樹脂(A-1),將實施例6所得之聚酯樹脂(A)稱為聚酯樹脂(A-2)。
(4)含抗結塊劑之母料(B)的製造
[聚合步驟添加法的例子]
(製造例1-1)
(i)含二氧化矽之乙二醇漿液的製備
於附均質機之分散槽加入乙二醇5公升、作為抗結塊劑的體積平均粒徑2.4μm之二氧化矽粒子(FUJI SILYSIA CHEMICAL LTD.製,sylysia 310)600g,以8000rpm分散攪拌2小時,形成120g/L的漿液。
(ii)含二氧化矽之母料(B-1)之製造方法
於具備攪拌機、蒸餾塔、壓力調整器之不鏽鋼製高壓釜,以SiO
2粒子相對於所得之聚酯樹脂的質量成為0.7質量%的方式置入高純度對苯二甲酸1297質量份、乙二醇678質量份、以上述方法所製備的二氧化矽粒子之乙二醇漿液,再加入三乙胺6份、乙酸鈉0.05份,依照一般方法進行酯化反應,得到寡聚物混合物。以鋁元素及磷元素相對於所得之聚酯樹脂的質量分別成為40ppm及95ppm的方式將以上述方法所製備的含鋁之乙二醇溶液a1及含磷之乙二醇溶液b1添加至此寡聚物混合物。
之後,花費1小時將系統的溫度升溫至280℃,期間將系統的壓力緩緩降低而使其為0.15kPa,在此條件下進行聚縮合反應,得到IV為0.59dl/g的含二氧化矽之母料(B-1)。所得之含二氧化矽之母料(B-1)的粗大粒子數為68個,含二氧化矽之母料(B-1)的粗大粒子數少而為高品質。
[熔融揉合法的例子]
(製造例1-2)
將聚酯樹脂(A-2)與作為抗結塊劑的體積平均粒徑2.4μm之二氧化矽粒子(FUJI SILYSIA CHEMICAL LTD.製,sylysia 310)分別以90質量份及10質量份的比例混合後,使用雙軸擠製機(日本製鋼所製,TEX30α),以汽缸溫度300℃進行熔融揉合,得到含二氧化矽之母料(B-2)。所得之含二氧化矽之母料(B-2)的粗大粒子數為120個,含二氧化矽之母料(B-2)的粗大粒子數少而為高品質。
(5)單層結構之聚酯薄膜的製造(其1)
(實施例9)
將聚酯樹脂(A-1)與含二氧化矽之母料(B-2)以質量比為98.8:1.2的比例混合而成的聚酯樹脂組成物於135℃進行真空乾燥10小時。接著,定量供給至雙軸擠製機,於280℃擠製成片狀,在將表面溫度保持為20℃的金屬滾筒上進行快速冷卻固化,得到厚度1400μm的鑄膜(cast film)。在該金屬滾筒上進行快速冷卻固化時,以由鋸狀電極所構成之靜電密合裝置提升對於金屬滾筒的密合性。
接著,以經加熱之滾筒群及紅外線加熱器將該鑄膜加熱至100℃,之後以具有圓周速率差之滾筒群在長邊方向上延伸3.5倍而得到單軸定向薄膜。接著,以拉幅機於120℃在寬度方向上延伸4.0倍,在固定薄膜寬度的狀態下,於260℃以紅外線加熱器加熱0.5秒鐘,再於200℃進行3%的鬆弛處理23秒鐘,得到厚度100μm的雙軸定向聚酯薄膜。
所得之聚酯薄膜的靜摩擦係數(μs)為0.50,可以說是滑動性良好且移動性、耐磨耗性、捲繞性等處理特性優異的薄膜。
(實施例10)
除了使用聚酯樹脂(A-2)代替聚酯樹脂(A-1)以外,以與實施例9相同的方法製作雙軸定向聚酯薄膜。所得之聚酯薄膜的靜摩擦係數(μs)為0.50,可以說是滑動性良好且移動性、耐磨耗性、捲繞性等處理特性優異的薄膜。
(比較例9)
除了未混合含二氧化矽之母料(B-2)而僅將聚酯樹脂(A-1)進行真空乾燥以外,以與實施例9相同的方法製作雙軸定向聚酯薄膜。所得之聚酯薄膜的靜摩擦係數(μs)為1以上,可以說是滑動性不佳且移動性、耐磨耗性、捲繞性等處理特性不佳的薄膜。
(比較例10)
除了未混合含二氧化矽之母料(B-2)而僅將聚酯樹脂(A-2)進行真空乾燥以外,以與實施例10相同的方法製作雙軸定向聚酯薄膜。所得之聚酯薄膜的靜摩擦係數(μs)為1以上,可以說是滑動性不佳且移動性、耐磨耗性、捲繞性等處理特性不佳的薄膜。
(6)含靜電密合性賦予劑之母料(C)的製造
(製造例2-1~5)
於具備攪拌機、蒸餾塔、壓力調整器之不鏽鋼製高壓釜置入高純度對苯二甲酸、乙二醇及三乙胺,依照一般方法進行酯化反應,得到寡聚物混合物。以鋁元素、鎂元素、鉀元素及磷元素的添加量成為表3所示之量的方式,將鹼性乙酸鋁、乙酸鎂二水合物、乙酸鉀及磷酸三乙酯分別添加至該寡聚物混合物。
之後,花費1小時將系統的溫度升溫至280℃,期間將系統的壓力緩緩降低而使其為0.15kPa,在此條件下進行聚縮合反應80分鐘,得到含靜電密合性賦予劑之母料(C)。
所得之含靜電密合性賦予劑之母料(C)的物性顯示於表3。此外,以下將製造例2-1所製造的含靜電密合性賦予劑之母料(C)記載為含靜電密合性賦予劑之母料(C-1),將製造例2-2所製造的含靜電密合性賦予劑之母料(C)記載為含靜電密合性賦予劑之母料(C-2)。
[表3]
項目 | 製造例2-1 | 製造例2-2 | 製造例2-3 | 製造例2-4 | 製造例2-5 | |
含靜電密合性賦予劑之母料(C) | Al(質量ppm) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
Mg(質量ppm) | 1000 | 500 | 1000 | 500 | 1000 | |
K(質量ppm) | 100 | 50 | 100 | 50 | 1000 | |
P(質量ppm) | 500 | 250 | 300 | 500 | 500 | |
(m+k/2)/p | 2.6 | 2.6 | 4.4 | 1.3 | 3.3 | |
IV(dl/g) | 0.50 | 0.56 | 0.53 | 0.56 | 0.55 | |
ρi(×10 8Ω・cm) | 0.011 | 0.020 | 0.180 | 0.052 | 0.016 | |
Co-b | 14.4 | 10.0 | 22.8 | 9.5 | 35.9 |
藉由使母料(C)中的鎂元素、鹼金屬元素及磷元素的含有率在上述較佳範圍內,含靜電密合性賦予劑之母料(C-1)及(C-2)可抑制著色度(Co-b)且提高靜電密合性(使熔融比電阻ρi變小)。
(7)單層聚酯薄膜的製造(其2)
(實施例11)
以表4所示之比例將聚酯樹脂(A-2)、含二氧化矽之母料(B-1)及含靜電密合性賦予劑之母料(C-1)混合,於135℃進行真空乾燥10小時。接著,定量供給至雙軸擠製機,於280℃擠製成片狀,在將表面溫度保持為20℃的金屬滾筒上進行快速冷卻固化,得到厚度1680μm的鑄膜。
接著,以經加熱之滾筒群及紅外線加熱器將該鑄膜加熱至100℃,之後以具有圓周速率差之滾筒群在長邊方向上延伸3.5倍而得到單軸定向薄膜。接著,以拉幅機於120℃在寬度方向上延伸4.0倍,在固定薄膜寬度的狀態下,於260℃以紅外線加熱器加熱0.5秒鐘,再於200℃進行3%的鬆弛處理23秒鐘,得到厚度12μm的雙軸定向聚酯薄膜。
(實施例12)
使用含二氧化矽之母料(B-2)代替含二氧化矽之母料(B-1),將混合比率變更成表4所示之比例,除此之外,以與實施例11相同的方法製作雙軸定向聚酯薄膜。
(比較例11)
除了未混合含二氧化矽之母料(B-1)而僅使用聚酯樹脂(A-2)以外,以與實施例11相同的方法製作雙軸定向聚酯薄膜。
實施例11~12及比較例11所得之聚酯薄膜的物性顯示於表4。
[表4]
項目 | 實施例11 | 實施例12 | 比較例11 | ||
混合比率 (質量%) | 基質聚酯樹脂(A-2) | (實施例6) | 94.8 | 94.985 | 100 |
含抗結塊劑之母料(B-1) | (製造例1-1) | 0.2 | - | - | |
含抗結塊劑之母料(B-2) | (製造例1-2) | - | 0.015 | - | |
含靜電密合性賦予劑之母料(C-1) | (製造例2-1) | 5 | 5 | - | |
薄膜特性 | ρi(×10 8Ω・cm) | 0.22 | 0.22 | 3.5 | |
靜摩擦係數(μs) | 0.45 | 0.45 | >1.0 | ||
靜電密合性(m/分) | 54 | 54 | 20 |
實施例11及實施例12之聚酯薄膜的靜電密合性優異,可提高製膜速度來製作薄膜。所得之實施例11及實施例12之聚酯薄膜的滑動性優異。
另一方面,比較例11所得之聚酯薄膜,靜電密合性與滑動性皆不佳,而為低品質。
(8)複合母料(D)的製造
(製造例3)
上述(6)所記載的含靜電密合性賦予劑之母料(C)的聚合方法中,除了高純度對苯二甲酸、乙二醇及三乙胺以外,以SiO
2粒子相對於所得之聚酯樹脂的質量成為0.7質量%的方式置入上述(4)所記載之方法所製備的二氧化矽粒子之乙二醇漿液,除此之外,藉由與製造例2-1相同的方法得到IV為0.50dl/g、熔融比電阻ρi為0.10×10
8Ω・cm、Co-b為15.8的複合母料(D-1)。
所得之複合母料(D-1)的粗大粒子數為81個,與製造例2-1同為高品質。
(9)3層結構之聚酯薄膜的製造
(實施例13)
在實施例11中,將熔融擠製方式變更為具有3台擠製機之3層方式,將表層/中間層/表層的厚度比設為0.11/0.78/0.11,使表層的聚酯樹脂組成物與實施例11相同,使中間層的聚酯樹脂組成物為聚酯樹脂(A-2)/含靜電密合性賦予劑之母料(C-1)=95/5(質量比),除此之外,以與實施例11相同的方法製作總厚度12μm的雙軸定向聚酯薄膜。
所得之聚酯薄膜具有與實施例11所得之聚酯薄膜相同的生產性及滑動性,且目視所進行之評價中透明性優異。
(實施例14)
除了使表層用的聚酯樹脂組成物為聚酯樹脂(A-2)/複合母料(D-1)=95/5(質量比)以外,藉由與實施例13相同的方法得到總厚度12μm的雙軸延伸聚酯薄膜。
所得之聚酯薄膜具有與實施例11所得之聚酯薄膜相同的生產性及滑動性,且目視所進行之評價中透明性優異。
實施例13~14所得之聚酯薄膜的物性顯示於表5。
[表5]
[產業利用性]
項目 | 實施例13 | 實施例14 | |||
混合比率 (質量%) | 表層 | 基質聚酯樹脂(A-2) | (實施例6) | 94.8 | 95 |
含抗結塊劑之母料(B-1) | (製造例1-1) | 0.2 | - | ||
含靜電密合性賦予劑之母料(C-1) | (製造例2-1) | 5 | - | ||
複合母料(D-1) | (製造例3) | - | 5 | ||
中間層 | 基質聚酯樹脂(A-2) | (實施例6) | 95 | 95 | |
含靜電密合性賦予劑之母料(C-1) | (製造例2-1) | 5 | 5 | ||
薄膜特性 | ρi(×10 8Ω・cm) | 0.23 | 0.23 | ||
靜摩擦係數(μs) | 0.45 | 0.46 | |||
靜電密合性(m/分) | 54 | 54 |
由本發明之製造方法所得之聚酯樹脂組成物,可將利用由鋁化合物與磷化合物所構成之聚合觸媒而得之聚酯樹脂組成物的課題、即觸媒成本壓低,同時亦可提升聚酯樹脂組成物的生產性,且可減少聚酯樹脂組成物中所包含的源自觸媒之異物。由此可提供乾淨且高品質的聚酯樹脂組成物。
又,使用上述聚酯樹脂組成物所製造之聚酯薄膜具有滑動性。又,藉由將添加有靜電密合性賦予劑之上述聚酯樹脂組成物進行製膜,可充分降低熔融比電阻。再者,使用添加有異物少、色調與熱穩定性皆為優異之母料的上述聚酯樹脂組成物時,可改善製膜性,而且可製造品質亦為優異的聚酯薄膜。
因此,使用本發明之聚酯樹脂組成物所製造的聚酯薄膜,例如,可用於抗靜電性薄膜、易黏接性薄膜、卡片用、替代罐用、農業用、建材用、化妝材用、壁紙用、OHP薄膜用、印刷用、噴墨記錄用、升華轉印記錄用、雷射光束列印機記錄用、電子照片記錄用、熱轉印記錄用、感熱轉印記錄用、印刷基板配線用、膜片開關用、電漿顯示器用近紅外線吸收薄膜、觸控面板或電致發光用之透明導電性薄膜、遮罩薄膜用、照片製版用、X光片(roentgen film)用、照片負片用、相位差薄膜用、偏光薄膜用、偏光膜保護(TAC)用、偏向板或相位差板之檢查用保護膜及/或分隔薄膜、感光性樹脂薄膜用、視野放大薄膜用、擴散片用、反射薄膜用、抗反射薄膜用、抗紫外線用、背部研磨膠帶(back grind tape)用等廣泛用途。
無
[圖1]係從實施例及比較例的結果所求出的磷元素相對於鋁元素的殘留莫耳比與鋁系異物量及聚合時間的關係圖。
[圖2]係從實施例及比較例的結果所求出的含磷之乙二醇溶液及含鋁之乙二醇溶液的混合液之極大吸收波長與鋁系異物量及聚合時間的關係圖。
[圖3]係從實施例及比較例的結果所求出的含鋁之乙二醇溶液及含磷之乙二醇溶液的混合液之極大吸收波長與背壓上升係數的關係圖。
Claims (20)
- 一種聚酯樹脂組成物之製造方法,其特徵為包含將含有鋁化合物及磷化合物且滿足下述(1)~(3)的基質聚酯樹脂(A)與含有抗結塊劑之母料(B)進行混合的步驟; (1)該基質聚酯樹脂(A)中的鋁元素的含有率為9~19質量ppm (2)該基質聚酯樹脂(A)中的磷元素的含有率為13~31質量ppm (3)該基質聚酯樹脂(A)中的磷元素相對於鋁元素的莫耳比為1.32以上1.80以下。
- 如請求項1之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(B)包含對於該基質聚酯樹脂(A)而言為不溶性之粒子的不溶性粒子,該不溶性粒子的體積平均粒徑為0.5~3.0μm,該不溶性粒子的含有率為0.5~20質量%。
- 如請求項1或2之聚酯樹脂組成物之製造方法,更混合包含靜電密合性賦予劑之母料(C)。
- 如請求項3之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(C)係包含鎂化合物、鹼金屬化合物及磷化合物的聚酯樹脂,於該母料(C)中含有400~2700質量ppm的鎂元素、40~270質量ppm的鹼金屬元素及200~1700質量ppm的磷元素。
- 如請求項1或2之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,將該母料(B)替換為包含抗結塊劑及靜電密合性賦予劑之母料(D)而與該基質聚酯樹脂(A)混合。
- 如請求項5之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(D)包含對於該基質聚酯樹脂(A)而言為不溶性之粒子的不溶性粒子,該不溶性粒子的體積平均粒徑為0.5~3.0μm,該不溶性粒子的含有率為0.5~20質量%,再者,該母料(D)含有400~2700質量ppm的鎂元素、40~270質量ppm的鹼金屬元素及200~1700質量ppm的磷元素。
- 如請求項4或6之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(C)或該母料(D)所包含之鹼金屬為鉀。
- 如請求項4、6或7中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(C)或該母料(D)所包含之磷化合物為磷酸三烷酯,該磷酸三烷酯的至少一個烷基為碳數2~4之烷基。
- 如請求項8之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(C)或該母料(D)所包含之磷化合物為磷酸三乙酯。
- 如請求項3至9中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(C)或該母料(D)的熔融比電阻為0.005×10 8~0.05×10 8Ω・cm。
- 如請求項3至10中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該母料(C)或該母料(D)係以二羧酸成分與二醇成分作為構成成分的聚酯,相對於該二羧酸成分,將鎂元素的量設為m(mol%)、鹼金屬元素的量設為k(mol%)、磷元素的量設為p(mol%)時,滿足下述(4); (4)2≤(m+k/2)/p≤3.5 。
- 如請求項1至11中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該基質聚酯樹脂(A)所包含之磷化合物於同一分子內具有磷元素與苯酚結構。
- 如請求項1至12中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該基質聚酯樹脂(A)中相當於鋁系異物之鋁元素的含有率為3000質量ppm以下。
- 如請求項1至13中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該基質聚酯樹脂(A)的固有黏度(IV)為0.56dl/g以上。
- 如請求項1至14中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該基質聚酯樹脂(A)之製造方法包含:第1步驟,合成聚縮合物的聚酯或其寡聚物以作為中間體;及第2步驟,進一步將該中間體進行聚縮合; 在該第1步驟之後、該第2步驟之前,對於該中間體添加溶解有鋁化合物之溶液A1與溶解有磷化合物之溶液B1,該溶液A1及該溶液B1的添加量滿足下述(5)~(7); (5)相對於所生成之該基質聚酯樹脂(A),鋁元素的添加量為9~19質量ppm (6)相對於所生成之該基質聚酯樹脂(A),磷元素的添加量為18~38質量ppm (7)該(6)中的磷元素之添加量相對於該(5)中的鋁元素之添加量的莫耳比為1.50以上2.30以下。
- 如請求項15之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該基質聚酯樹脂(A)係藉由批次式聚合法所製造。
- 如請求項15之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該基質聚酯樹脂(A)係藉由連續聚合法所製造,將該溶液A1及該溶液B1添加至最終酯化反應槽或最終酯化反應槽與最初之聚合反應槽的輸送管線。
- 如請求項15至17中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該溶液A1為二醇溶液,該溶液A1的極大吸收波長為562.0~572.0nm。
- 如請求項18之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該溶液B1為二醇溶液,該溶液B1的極大吸收波長為458.0~465.0nm。
- 如請求項15至19中任一項之聚酯樹脂組成物之製造方法,其中,該溶液A1及該溶液B1為二醇溶液,該二醇溶液A1與該二醇溶液B1之混合液的極大吸收波長為559.5~560.8nm。
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