WO2020054501A1 - ポリエステル樹脂およびその製造方法 - Google Patents

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春奈 須田
伊東 孝之
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds

Definitions

  • the present inventors have made intensive efforts to solve the above problems, and as a result, have found that by using a polyhydric alcohol having a secondary hydroxyl group as a raw material, a polyester resin having a low softening temperature and a high glass transition temperature can be produced. As a result, the present invention has been completed.
  • the polyester resin of the present invention can be arbitrarily produced by a known polycondensation reaction method.
  • a known polycondensation reaction method for example, in the presence of an esterification catalyst (such as a tin compound, a titanium compound, or a zirconium compound) or in the presence of a transesterification catalyst (such as a lead compound, a tin compound, a zinc compound, or a titanium compound), the polyhydric alcohol and the polyhydric alcohol are used.
  • the reaction with a basic acid can be carried out by a production method such as a transesterification reaction, a normal pressure dehydration reaction, a reduced pressure and vacuum dehydration reaction, a solution polycondensation method, and a solid phase polycondensation reaction.
  • the polyester resin of the present invention has a glass transition temperature (Tg) of preferably 65 ° C. or higher, more preferably 70 ° C. or higher, from the viewpoint of obtaining a molded article having excellent heat resistance, and the upper limit is not particularly set.
  • Tg glass transition temperature
  • the range is preferably 85 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower, still more preferably 78 ° C. or lower, and particularly preferably 75 ° C. or lower.
  • the polyester resin of the present invention has a softening temperature of preferably 130 ° C. or lower, more preferably 125 ° C. or lower, and further preferably, from the viewpoint that the hot pressing temperature at the time of molding the molded article can be lowered. 120 ° C.
  • Lifting of the top of the sheet is 0 mm ⁇ : The maximum value of the lifting of the top of the sheet is 0 mm or more and less than 2 mm ⁇ : The maximum value of the lifting of the top of the sheet is 2 mm or more and less than 5 mm ⁇ : The maximum value of the lifting of the top of the sheet is 5 mm or more, or the entire sheet is wavy Is in a state
  • polyester resin was cooled to room temperature and solidified, and then coarsely pulverized by a rotoplex. Furthermore, it was pulverized and classified with 100AFG / 50ATP manufactured by Hosokawa Micron Corporation to obtain resin powders (P-1) to (P-11) having an average particle diameter of 20 ⁇ m.

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Abstract

乾式抄紙法により繊維同士を結着させる結着剤に用いられる樹脂成分であって、従来よりも、軟化温度が低く、かつ、ガラス転移温度の高いポリエステル樹脂及びその製造方法を提供する。具体的には、乾式抄紙法により繊維同士を結着させるための結着剤に用いられるポリエステル樹脂であって2級水酸基を有する多価アルコールと多塩基酸とを反応させることにより得られることを特徴とするポリエステル樹脂;並びに、乾式抄紙法により繊維同士を結着させるための結着剤に用いられるポリエステル樹脂の製造方法であって、2級水酸基を有する多価アルコールと多塩基酸とを反応させることを特徴とするポリエステル樹脂の製造方法に関する。

Description

ポリエステル樹脂およびその製造方法
 本発明は、乾式抄紙法により繊維同士を結着させる結着剤に用いられるポリエステル樹脂およびその製造方法に関する。
 繊維状の物質を堆積させ、堆積させた繊維の相互間に結合力を働かせてシート状あるいはフィルム状の成形体を得ることは古くから行われている。その典型例として、水を用いた抄造(抄紙)によって紙を製造することが挙げられる。現在でも紙を製造する方法の一つとして抄造法が広く用いられている。抄造法で製造される紙は、一般に、例えば木材等に由来するセルロースの繊維が互いに絡み合い、結着剤(紙力増強剤(デンプン糊、水溶性樹脂等))によって互いに部分的に結着されている構造を有するものが多い。 
 抄造法(湿式抄紙法)は湿式であるため、大量の水を使用する必要があり、また、紙が形成された後、脱水・乾燥等の必要が生じ、そのために費やすエネルギーや時間が非常に大きい。また、使用した水は、排水として適切に処理する必要がある。したがって昨今の省エネルギー、環境保護等の要請に応えることは難しくなってきている。また抄造法(湿式抄紙法)に用いる装置は、水、電力、排水設備等の大型のユーティリティーやインフラストラクチャーが必要となることが多く、小型化することは難しい。これらの観点から、抄造法(湿式抄紙法)に代る抄紙の製造方法として、水を全く又はほとんど用いない方法が期待されている。
 この方法は、結着剤を繊維と気体中(すなわち、水中ではなく大気(空気)や窒素等の不活性ガス雰囲気等の気体中)で混合した後、熱プレスで結着剤に含まれる樹脂成分を溶融することによって繊維同士を結着させる、いわゆる乾式抄紙法と呼ばれるもので、より具体的には、結着剤と繊維とを気体中で混合して混合物を得る工程と、該混合物を気体中で分散させながら降らせる工程、降ってきた混合物を気中で堆積してウェブの形状等に形成する工程と、熱プレスにより結着剤に含まれる熱可塑性樹脂成分を溶融して、シート状またはボード状の成形体を成形する工程等を経て、シート状またはボード状の成形体を製造する方法である(例えば、特許文献1参照)。なお、乾式抄紙法で製造されたシート状またはボード状の成形体を、本発明では、単に「成形体」と称することがある。
WO2017/006533号パンフレット
 しかしながら、該方法で用いられる結着剤中の樹脂成分として、軟化温度の高いポリエステル樹脂を用いていることから、熱プレス時の成形性を良好なものとするために熱プレス温度を上げる必要性があり、その結果、得られる成形体に焦げや熱によるフクレ等の変形が生じることがあった。
 そこで、より低い温度で熱プレスが可能なよう、結着剤中のポリエステル樹脂の軟化温度を下げると、今度は、ガラス転移温度も低下してしまい、得られた成形体の耐熱性が低下する傾向にあった。そのため、従来よりも、軟化温度が低く、かつ、ガラス転移温度の高いポリエステル樹脂が求められている。
 そこで本発明が解決しようとする課題は、乾式抄紙法により繊維同士を結着させる結着剤に用いられる樹脂成分であって、従来よりも、軟化温度が低く、かつ、ガラス転移温度の高いポリエステル樹脂およびその製造方法を提供することにある。
 本発明者らは上記課題を解決する為、鋭意努力した結果、原料として2級水酸基を有する多価アルコールを用いることにより、軟化温度が低く、かつ、ガラス転移温度の高いポリエステル樹脂を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は、乾式抄紙法により繊維同士を結着させるための結着剤に用いられるポリエステル樹脂であって、
 2級水酸基を有する多価アルコールと多塩基酸とを反応させることにより得られることを特徴とするポリエステル樹脂に関する。
 また本発明は、乾式抄紙法により繊維同士を結着させるための結着剤に用いられるポリエステル樹脂の製造方法であって、
 2級水酸基を有する多価アルコールと多塩基酸とを反応させることを特徴とするポリエステル樹脂の製造方法に関する。
 本発明によれば、乾式抄紙法により繊維同士を結着させる結着剤に用いられる樹脂成分であって、従来より軟化温度が低く、かつ、ガラス転移温度の高いポリエステル樹脂およびその製造方法を提供することができる。
 まず初めに、本発明のポリエステル樹脂について説明する。
 本発明のポリエステル樹脂は、2級水酸基を有する多価アルコールと多塩基酸とを反応させることにより得られる。
 前記2級水酸基を有する多価アルコールとしては、例えば、プロピレングリコール、1,2-ブタンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、1,2,2-トリメチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-3-イソプロピル-1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール等の2価アルコールや、グリセリン、ヘキサントリオール等の3価アルコールが挙げられる。
 ポリエステル樹脂を構成する多価アルコール成分として、2級水酸基を有する多価アルコールは必須成分であるが、他の多価アルコールを任意成分として用いることもできる。このような他の多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル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、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘサン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の脂肪族ポリオールや、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール等のエーテルグリコールや、前記脂肪族ポリオールと、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン、エチルグリシジルエーテル、プロピルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル等の種々の環状エーテル結合含有化合物との開環重合によって得られる変性ポリエーテルポリオールや、前記脂肪族ポリオールと、ε-カプロラクトン等の種々のラクトンとの重縮合反応によって得られるラクトン系ポリエステルポリオールや、ビスフェノールA、ビスフェノールB、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノールや、前記ビスフェノールにエチレンオキサイド、プロプレンオキサイド等を付加して得られるビスフェノールのアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。 
 ポリエステル樹脂を構成する多価アルコール成分として、2級水酸基を有する多価アルコールのみを用いることが好ましい。2級水酸基を有する多価アルコール以外の、前記他の多価アルコールを任意成分として併用する場合、その割合はとくに限定されるものではないものの、2級水酸基を有する多価アルコールが、多価アルコール成分の合計100molモル当たり、好ましくは50mol以上、より好ましくは70mol以上から、100mol以下の範囲である。
 ポリエステル樹脂を構成する多塩基酸としては、例えば、アジピン酸、コハク酸、マロン酸、グルタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族構造を有するジカルボン酸、その誘導体、またはそのエステル化物等の二塩基酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、テトラヒドロ無水フタル酸等のエチレン性不飽和結合を有していてもよいジカルボン酸、その誘導体又はそのエステル化物等の二塩基酸が挙げられ、さらに芳香族構造を有する多塩基酸、例えば、無水フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸等の芳香族構造を有するジカルボン酸、その誘導体又はそのエステル化物(以下、芳香族構造を有するジカルボン酸という)や、トリメリット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸等の芳香族構造を有する三価以上の多価カルボン酸又はその誘導体又はそのエステル化物(以下、芳香族構造を有する三価以上のカルボン酸という)等が挙げられる。
 このうち、ガラス転移温度を向上させる観点から、芳香族構造を有する多塩基酸を用いることが好ましく、さらに芳香族構造を有するジカルボン酸および芳香族構造を有する三価以上のカルボン酸を用いることがより好ましい。多塩基酸成分における芳香族構造を有する多塩基酸の割合は、多塩基酸成分の合計100mol当たり、好ましくは60mol以上、より好ましくは80mol以上から、好ましくは100mol以下の範囲であり、さらに好ましくは100molで用いることにより、ポリエステル樹脂のガラス転移温度を向上させることができる。さらに多塩基酸成分における芳香族構造を有する多塩基酸として、芳香族構造を有するジカルボン酸および芳香族構造を有する三価以上のカルボン酸を用いる場合、芳香族構造を有するジカルボン酸および芳香族構造を有する三価以上のカルボン酸の合計100mol当たり、芳香族構造を有する三価以上のカルボン酸が、好ましくは0.1mol以上、より好ましくは1mol以上から、好ましくは10mol以下、より好ましくは5mol以下の範囲である。
 本発明のポリエステル樹脂は、既知の重縮合反応法により任意に製造されうる。例えば、エステル化触媒(錫化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物等)の存在下やエステル交換触媒(鉛化合物、錫化合物、亜鉛化合物、チタン化合物等)の存在下に、前記多価アルコールと、前記多塩基酸とを、エステル交換反応、常圧脱水反応、減圧および真空脱水反応、溶液重縮合法、固相重縮合反応等の製造法にて実施することができる。この時のポリエステル化反応の追跡が必要な場合には、酸価、水酸基価、粘度または軟化温度等を測定することにより行うことができる。
 また、重縮合反応を行う際の反応温度は、好ましくは150℃以上、より好ましくは180℃以上、さらに好ましくは200℃以上から、好ましくは260℃以下、より好ましくは250℃以下の範囲である。また、重縮合反応を行う際の反応圧力は特に限定されないが、ポリエステル樹脂の着色を抑制する観点から加圧下で昇温する工程を含むことも好ましい。例えば、加圧条件を、絶対圧で、好ましくは0.1MPa超、より好ましくは0.15MPa以上、さらに好ましくは0.2MPa以上の範囲から、好ましくは1.1MPa以下、より好ましくは0.8MPa以下、さらに好ましくは0.6MPa以下までの範囲、で、かつ、昇温条件を、好ましくは5℃/h以上、より好ましくは10℃/h以上、さらに好ましくは12℃/h以上から、好ましくは30℃/h以下、より好ましくは25℃/h以下、さらに好ましくは20℃/h以下までの範囲で、上記反応温度範囲となるよう加熱することで、例えば、色数1以下の範囲のポリエステル樹脂を得ることもできる。
 この際使用される装置としては、例えば、窒素導入口、温度計、攪拌装置、精留塔等を備えた加減圧が可能な反応容器の如き回分式の製造装置が好適に使用できる他、脱気口を備えた押し出し機や連続式の反応装置、混練機等も使用できる。また、上記脱水縮合の際、必要に応じて反応系を減圧する工程を有することにより、エステル化反応を促進することもできる。
 特に、ポリステル樹脂を効率よく得ることができる観点より、原料である多価アルコールと多塩基酸とを溶解混合した後、適宜、エステル化触媒を加えてから昇温して反応させる方法、いわゆる一括仕込法であることが好ましい。
 本発明のポリエステル樹脂を製造する際に、酸化防止剤の存在下で重縮合すると、ポリエステル樹脂が、着色を抑制された透明なポリエステル樹脂となることから好ましい。
 本発明のポリエステル樹脂は、耐熱性に優れる成形体が得られる観点から、ガラス転移温度(Tg)が、好ましくは65℃以上、より好ましくは70℃以上の範囲であり、上限値は特に設定されないが、好ましくは85℃以下、より好ましくは80℃以下、さらに好ましくは78℃以下、特に好ましくは75℃以下の範囲である。また、本発明のポリエステル樹脂は、成形体を成形する際の熱プレス温度をより低温にすることができる観点から、軟化温度が、好ましくは130℃以下、より好ましくは125℃以下、さらに好ましくは120℃以下、特に好ましくは119℃以下、さらにより好ましくは115℃以下、最も好ましくは114℃以下の範囲であり、下限値は特定されないが、保存安定性に優れる観点から、好ましくは90℃以上、より好ましくは100℃以上、さらに好ましくは107℃以上の範囲である。
 本発明のポリエステル樹脂は、従来用いられているポリエステル樹脂よりも、相対的に、軟化温度が低く、かつ、ガラス転移温度が高い傾向となり、得られる成形体が、実用上の使用に耐えうる耐熱性を有し、かつ、低温成形性も向上する傾向となることから、ガラス転移温度(Tgと記す)に対する軟化温度(Tmと記す)の割合が、好ましくは1.75以下、より好ましくは1.70以下、さらに好ましくは1.69以下から、好ましくは1.40以上、より好ましくは1.45以上、さらに好ましくは1.50以上の範囲である。
 前記ガラス転移温度は以下に示す条件で測定した値である。
示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC-220C」)を用いて、アルミパンに試料10mgを計量し測定した。昇温速度10℃/分で20℃から150℃まで昇温し150℃で10分間保持する1回目の昇温過程、降温速度10℃/分で150℃から0℃まで降温し0℃で10分間保持する降温過程、及び昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温する2回目の昇温過程において、2回目の昇温過程の低温側のベースラインの延長線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になる点で引いた接線との交点をガラス転移温度とした。
 前記軟化温度(Tm)は以下の条件により測定した。
高化式フローテスター(島津製作所株式会社製「CFT-500D」)を用いて、1.1gの試料を昇温速度5℃/分で加熱しながら、20kgの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対してストロークをプロットし、試料の半量が流出したときの温度を軟化温度とした。
 本発明で用いるポリエステル樹脂の分子量は特に限定されるものではないが、ガラス転移温度を上げ、かつ、軟化温度を下げることができる観点から、重量平均分子量(Mw)が、好ましくは5,000以上、より好ましくは8,000以上から、好ましくは30,000以下、より好ましくは15,000以下の範囲である。また、同様の観点から、数平均分子量(Mn)が、好ましくは1,000以上、より好ましくは2,000以上から、好ましくは10,000以下、より好ましくは5,000以下の範囲である。
 本発明で用いるポリエステル樹脂の分子量分布は特に限定されるものではないが、ガラス転移温度を上げ、かつ、軟化温度を下げることができる観点から、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が、好ましくは2以上、より好ましくは2.5以上、さらに好ましくは3以上から、好ましくは30以下、より好ましくは10以下の範囲である。
 なお、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)は下記条件のゲルパーミュレーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
 測定装置 ;東ソー株式会社製 HLC-8320GPC
 カラム  ;東ソー株式会社製 TSKgel 5000HXL、
       TSKgel 4000HXL、TSKgel 3000HXL、
       TSKgel 2000HXL
 検出器  ;RI(示差屈折計)
 データ処理;東ソー株式会社製 マルチステーションGPC-8020modelII 測定条件 ;カラム温度 40℃
       溶媒    テトラヒドロフラン
       流速    1.0ml/分
 標準   ;単分散ポリスチレン
 試料   ;樹脂固形分換算で0.5質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(100μl)
 本発明で用いるポリエステル樹脂の酸価は特に限定されるものではないが、ポリエステル樹脂のガラス転移温度を上げ、かつ、軟化温度を下げることができる観点から、好ましくは10mgKOH/g以上、より好ましくは13mgKOH/g以上から、好ましくは30mgKOH/g以下、より好ましくは25mgKOH/g以下の範囲である。
 なお、酸価は、JIS K0070-1992(中和滴定法)に準拠し、溶剤にテトラヒドロフランを用いて測定した。
 このようにして2級水酸基を有する多価アルコールと多塩基酸とを反応させることにより得られるポリエステル樹脂は、乾式抄紙法による繊維同士を結着させるための結着剤の主成分として使用することができる。
 以下、本発明に用いる「乾式抄紙法による繊維同士を結着させるための結着剤」の用語について説明する。本発明において、「結着剤」(Binder)の用語は、繊維に付着し、繊維同士を互いに結合する剤を意味するものとする。
 該結着剤は、例えば、本発明のポリエステル樹脂をそのまま用いてもよい。また、該結着剤は、本発明のポリエステル樹脂を破砕(粉砕)して用いてもよい。さらに、該結着剤は、溶融混錬したものを粉砕して製造してもよいし、さらに造粒して粉砕して用いてもよい。さらに、粉砕後、分級して用いてもよい。
 前記結着剤は粒子が集合した、いわゆる粉体であることが好ましく、該粒子の粒径(体積基準の平均粒子径)は、50μm以下が好ましく、一方、下限は特に限定されないが、10μm以上が好ましい。
 本発明において「乾式抄紙法」とは、結着剤を繊維と気体中(すなわち、水中ではなく大気(空気)や窒素等の不活性ガス雰囲気等の気体中)で混合した後、熱プレスで結着剤に含まれる樹脂成分を溶融することによって繊維同士を結着させつつ、シート状またはボード状の成形体を成形する方法を意味するものとする。本発明に用いる乾式抄紙法は、より具体的には、例えば、本発明のポリエステル樹脂を含む結着剤を繊維と気体中で混合して混合物を得る工程と、該混合物を気中で分散させながら降らせる工程、降ってきた混合物を気体中で堆積してウェブの形状等に形成する工程と、熱プレスにより本発明のポリエステル樹脂を含む結着剤を溶融して成形する工程を有し、さらに必要に応じて、成形体を乾燥させる工程、成形体をロール状に巻取る工程、成形体を裁断する工程、及び、成形体を包装する工程を有していてもよい。
 熱プレス時の成形温度としては、例えば、好ましくは180℃以下、さらに好ましくは150℃以下から、好ましくはポリエステル樹脂の軟化温度以上の範囲が挙げられる。また、熱プレス時の成形圧力としては、繊維同士が熱圧着される圧力であれば特に限定されないが、好ましくは50kPa以上、より好ましくは1MPa以上から、50MPa以下、より好ましくは30MPa以下の範囲である。当該温度範囲および圧力範囲で繊維同士を熱プレスすることにより、実用上の十分な引張強さを有する成形体が得られる。
 繊維に対する結着剤の割合は、特に限定されないが、繊維と結着剤中に含まれるポリエステル樹脂の合計100質量部に対して、結着剤中に含まれるポリエステル樹脂の割合が、好ましくは5質量部以上から、好ましくは70質量部以下、より好ましくは50質量部以下の範囲である。
 本発明のポリエステル樹脂を含む結着剤と混合される繊維としては特に限定されず、広範な繊維材料を用いることができる。繊維としては、天然繊維(動物繊維、植物繊維)、化学繊維(有機繊維、無機繊維、有機無機複合繊維)などが挙げられ、更に詳しくは、セルロース、絹、羊毛、綿、大麻、ケナフ、亜麻、ラミー、黄麻、マニラ麻、サイザル麻、針葉樹、広葉樹等からなる繊維や、レーヨン、リヨセル、キュプラ、ビニロン、アクリル、ナイロン、アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリイミド、炭素、ガラス、金属からなる繊維や、古紙、古布等から得られる再生繊維が挙げられ、これらを単独で用いてもよいし、適宜混合して用いてもよいし、精製処理などを行ったものを用いてもよい。これらの繊維の少なくとも1種を含んでいればよい。また、繊維は、乾燥されていてもよいし、水、有機溶剤等の液体が含有又は含浸されていてもよい。また、各種の表面処理がされていてもよい。また、繊維の材質は、純物質であってもよいし、不純物、添加物及びその他の成分など、複数の成分を含む材質であってもよい。
 該繊維は、独立した1本の繊維としたときに、その平均的な直径(断面が円でない場合には長手方向に垂直な方向の長さのうち、最大のもの、又は、断面の面積と等しい面積を有する円を仮定したときの当該円の直径(円相当径))が、平均で、1μm以上1000μm以下、好ましくは2μm以上500μm以下、より好ましくは3μm以上200μm以下である。該繊維の長さは、特に限定されないが、独立した1本の繊維で、その繊維の長手方向に沿った長さは、1μm以上5mm以下、好ましくは2μm以上3mm以下、より好ましくは3μm以上2mm以下である。
 該繊維の長さが短い場合は、ポリエステル樹脂と結着しにくいため、シートの強度が不足する場合があるが、上記範囲であれば十分な強度のシートを得ることができる。また、繊維の平均の長さは、長さ加重平均繊維長として、20μm以上3600μm以下、好ましくは200μm以上2700μm以下、より好ましくは300μm以上2300μm以下である。さらに、繊維の長さは、ばらつき(分布)を有してもよく、独立した1本の繊維の長さについて、100以上のn数で得られる分布において、正規分布を仮定した場合に、σが1μm以上1100μm以下、好ましくは1μm以上900μm以下、より好ましくは1μm以上600μm以下であってもよい。   
 繊維の太さ、長さは、各種の光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡、ファイバーテスター等により測定することができる。
 得られた成形体は、軟化温度が低く、かつ、ガラス転移温度の高いポリエステル樹脂を主成分として含む結着剤を使用していることから、熱プレス温度をより低温にすることが可能であり、得られる成形体に焦げや熱によるフクレ等の変形が生じることを抑制することができる。また、ガラス転移温度が高いため、成形体が耐熱性に優れたものとなる。。
 以下に本発明を具体的な合成例、実施例を挙げてより詳細に説明する。以下、「部」「%」は、特に記載のない限り、質量基準である。
(測定例 軟化温度)
 高化式フローテスター(島津製作所株式会社製CFT-500D)を用いて、1.1gの試料を昇温速度5℃/分で加熱しながら、20kgの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対してストロークをプロットし、試料の半量が流出したときの温度を軟化温度とした。
(測定例 ガラス転移温度)
 示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製DSC-220C)を用いて、アルミパンに試料10mgを計量し測定した。昇温速度10℃/分で20℃から150℃まで昇温し150℃で10分間保持する1回目の昇温過程、降温速度10℃/分で150℃から0℃まで降温し0℃で10分間保持する降温過程、及び昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温する2回目の昇温過程において、2回目の昇温過程の低温側のベースラインの延長線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になる点で引いた接線との交点をガラス転移温度とした。
(測定例 成形性)
 各実施例、比較例で、熱プレス温度を表中の温度として得られたシートを幅15mm、長さ100mmに切り出し、室温(23℃)の恒温室に設置した引張試験機(株式会社島津製作所製オートグラフAG-IS 1kN)にセットして、10mm/minの速度で引張試験を行った。引張強さは、試験中に加わった最大の力に対応する応力とし、引張試験のチャートから読み取った。ただし、シート強度は以下の方法で評価した。
○:実用上の十分な強度(15MPa以上)を有する
△:実用上、問題のない程度の強度(15MPa未満かつ12MPa以上)を有する
×:実用的ではない強度(12MPa未満)を有する
とした。
(測定例 耐熱性)
 各実施例、比較例で、熱プレス温度を表中の温度として得られたシートを幅50mm、長さ50mmに切り出し、スライドグラス立に、水平面とのなす角が60度となるよう立てかけた状態で、80℃の乾燥機に入れ1時間保持した後、室温まで放冷した。該シートを水平面上に置き、シートの4つの頂点の水平面からの浮き上がりの程度を観察した。
◎:シートの頂点の浮き上がりが0mm
〇:シートの頂点の浮き上がりの最大値が0mm以上2mm未満
△:シートの頂点の浮き上がりの最大値が2mm以上5mm未満
×:シートの頂点の浮き上がりの最大値が5mm以上、またはシート全体が波打った状態である
(測定例 色数)
 ポリエステル樹脂の色数は、ポリエステル樹脂(不揮発分)40質量%のベンジルアルコール溶液を調製し、JIS K 0071-2に準拠したガードナー色数により評価した。すなわち、JIS K 0071-2に規定されている化学製品の色試験方法によって測定される値を、JIS K0071-2によって規定された標準試料と目視で比色することにより決定した。ガードナー色数が小さい値であるほど、着色が薄いことを意味しており、ガードナー色数が1以下で無色の樹脂であるものと判定した。  
(合成例1~10) ポリエステル樹脂の合成
 撹拌機、窒素ガス導入口、温度計を備えた4つ口の5Lステンレスフラスコに、表1~3に記載の多価アルコール及び多塩基酸を表1~3に記載された比率(質量部)で仕込み、120℃で加熱溶融させた後、チタンテトライソプロポキシド1.0質量部、トリフェニルホスファイト1.0質量部を添加した。窒素下にて0.3MPa(絶対圧)に加圧し、120℃から240℃まで8時間で昇温してから、大気圧下に戻し、240℃で3時間反応した後、220℃で、5kPa(絶対圧)で3時間反応した。得られたポリエステル樹脂を室温まで冷却し固化させた後、ロートプレックスで粗粉砕した。さらに、ホソカワミクロン株式会社製100AFG/50ATPで粉砕、分級し、平均粒子径20μmの樹脂粉末(P-1)~(P-11)を得た。
(比較合成例1、2) ポリエステル樹脂の合成
 撹拌機、窒素ガス導入口、温度計を備えた4つ口の5Lステンレスフラスコに、表4に記載の多価アルコール及び多塩基酸を表4に記載された比率(質量部)で仕込み、さらに、ジブチルスズオキサイドを3質量部加えた後、窒素気流下、200℃で3時間、エステル化反応を行った。次に、エステル化反応により得られたものを、容量5000mLのオートクレーブに移し、温度245℃、内圧300Paの条件で、4時間の重縮合反応を行った。以降、合成例1と同様にして、比較用の樹脂粉末(P´-1)および(P´-2)を得た。
(実施例1~10、比較例1、2)
 パルプ粉末(株式会社ティーディーアイ製「セルロースパウダー(バージン)」平均粒子径26μm)16gと、合成例および比較合成例で得られた各樹脂粉末4gを0.1リットルのポリエチレン瓶に入れ、ターブラーミキサーで1分間混合した。該混合物10gを10メッシュの篩にのせ、フッ素樹脂系離型剤を塗布した70mm×150mm(板厚0.8mm)の鏡面アルミ板上にふるい落として堆積させた。その上にもう一枚のアルミ板を載せ、熱プレス装置(株式会社 東邦プレス製作所製油圧成形機「T-2-4」、熱プレス圧力20kg/cm)で30秒間保持した。室温まで放冷後、アルミ板からはがし取り、成形体(平均厚さ125μm)を得た。中央部分を各測定例用シートに切り出し、シート(S-1)~(S-11)および比較用シート(S´-1)~(S´-2)を作成した。
(比較例3)
「樹脂粉末4g」として東洋紡株式会社非晶性ポリエステル樹脂「バイロン220」4gを用いたこと以外は実施例1~10、比較例1、2と同様にして成形体(平均厚さ125μm)を得た。中央部分を切り出し、(S´-3)を作成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
なお、表中、仕込量の各数値は質量部(質量基準)である。また、原料の各組成は以下のものを用いた。
EG:エチレングリコール
PG:1,2-プロピレングリコール
TMPD:2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール
TMP:トリメチロールプロパン
1,4-BG:1,4-ブタンジオール
NPG:ネオペンチルグリコール
TPA:テレフタル酸
IPA:イソフタル酸
TMAn:無水トリメリット酸

Claims (6)

  1.  乾式抄紙法により繊維同士を結着させるための結着剤に用いられるポリエステル樹脂であって、
     2級水酸基を有する多価アルコールと多塩基酸とを反応させることにより得られることを特徴とするポリエステル樹脂。
  2.  前記多塩基酸が、芳香族構造を有する多価カルボン酸である、請求項1記載のポリエステル樹脂。
  3.  前記多塩基酸が、芳香族構造を有するジカルボン酸および芳香族構造を有するトリカルボン酸である、請求項1又は2記載のポリエステル樹脂。
  4.  前記ポリエステル樹脂は、ガラス転移温度が65℃以上の範囲である、請求項1~3のいずれか一項記載のポリエステル樹脂。
  5.  前記ポリエステル樹脂は、軟化温度が130℃以下での範囲である、請求項1~4のいずれか一項記載のポリエステル樹脂。
  6.  乾式抄紙法により繊維同士を結着させるための結着剤に用いられるポリエステル樹脂の製造方法であって、
     2級水酸基を有する多価アルコールと多塩基酸とを反応させることを特徴とするポリエステル樹脂の製造方法。
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