JP2007277305A - 熱可塑性ポリエステルおよびその製造方法並びにフィルム - Google Patents
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Abstract
【課題】フィルム成形性・滞留熱安定性に優れ欠陥がなく色調にも優れた高品質のフィルムに好適な熱可塑性ポリエステルを提供する。
【解決手段】[A]1,4−ブタンジオール、[B]分子量500〜6000のポリアルキレンエーテルグリコール及び[C]鎖分岐剤並びに[D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸及び/又は[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルをチタン化合物の存在下で反応させて、[B]由来の構造単位の割合が5〜35重量%、「{([C]のモル量)/([D]及び[E]のモル量)}×100」で表わされる割合が0.05〜10、チタン原子の割合が10ppm〜120ppm、且つ、ヒンダードフェノール系熱安定剤を0.01〜0.4重量%含有する熱可塑性ポリエステルを得る。
【選択図】なし
【解決手段】[A]1,4−ブタンジオール、[B]分子量500〜6000のポリアルキレンエーテルグリコール及び[C]鎖分岐剤並びに[D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸及び/又は[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルをチタン化合物の存在下で反応させて、[B]由来の構造単位の割合が5〜35重量%、「{([C]のモル量)/([D]及び[E]のモル量)}×100」で表わされる割合が0.05〜10、チタン原子の割合が10ppm〜120ppm、且つ、ヒンダードフェノール系熱安定剤を0.01〜0.4重量%含有する熱可塑性ポリエステルを得る。
【選択図】なし
Description
本発明は熱可塑性ポリエステル及びその製造方法並びにフィルムに関し、詳しくはフィルム成形性・滞留熱安定性に優れ、フィッシュアイなどの欠陥がなく色調にも優れた高品質のフィルムに好適な熱可塑性ポリエステル及びその製造方法、並びにそれを用いたフィルムに関する。
熱可塑性ポリエステル樹脂の中で、ポリブチレンテレフタレートは代表的なエンジニアリングプラスチックである。このポリブチレンテレフタレートは、成形加工の容易さ、機械的物性、耐熱性、耐薬品性、保香性、その他の物理的、化学的特性に優れていることから、自動車部品、電気・電子部品、精密機器部品などの射出成形品に広く使用されている。また、近年は、その優れた性質を活かし、フィルム、シート、モノフィラメント、繊維などの分野でも広く使用されるようになってきた。
しかしながら、フィルムとして使用するにはポリブチレンテレフタレートは硬いという欠点があった。そこで、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどを共重合することにより柔軟性を付与したものが提案されている。
例えば、特許文献1には、実施例より明らかなように、ポリアルキレンエーテルグリコールをポリマー全体の39%以上含有するポリアルキレンエーテルグリコール共重合ポリブチレンテレフタレートの製造法が開示されている。
例えば、特許文献1には、実施例より明らかなように、ポリアルキレンエーテルグリコールをポリマー全体の39%以上含有するポリアルキレンエーテルグリコール共重合ポリブチレンテレフタレートの製造法が開示されている。
また、特許文献2には、ポリエステルとポリエーテルアルコール及びペンタエリスリトール等の鎖分岐剤を反応タンク内で加熱溶融し、減圧反応させる共重合体製造方法が開示されている。
さらに、特許文献3には、芳香族ジカルボン酸成分、鎖分岐剤、1,4−ブタンジオール、ポリアルキレングリコールからなるポリエステル樹脂が開示されている。
さらに、特許文献3には、芳香族ジカルボン酸成分、鎖分岐剤、1,4−ブタンジオール、ポリアルキレングリコールからなるポリエステル樹脂が開示されている。
しかし、特許文献1記載の製造法により得られる共重合ポリエステルでは、ポリアルキレンエーテルグリコール量が多すぎて強度が低下する。さらに、特許文献1記載の製造法では、熱安定剤としてIrganox1330、即ち、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼンを多量に配合している。このため、フィルム成形した場合に、ヒンダードフェノール系熱安定剤を原因とするフィルムの黄着色または赤着色が生じる。
また、特許文献2記載の方法は、モノマーから溶融重合する方法とは異なり、ポリマーを更に反応させる方法なので製造効率が悪い。さらに、反応触媒としてテトラブチルチタネートのみを使用しているが、溶融重合でテトラブチルチタネートのみを使用すると重合速度が遅く、生産性が悪い。
また、特許文献3記載の方法では、触媒としてテトラブチルチタネートを多量に添加しているため、重合速度が遅く、さらに滞留熱安定性に劣る。
また、特許文献3記載の方法では、触媒としてテトラブチルチタネートを多量に添加しているため、重合速度が遅く、さらに滞留熱安定性に劣る。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、フィルム成形性・滞留熱安定性に優れ、フィッシュアイなどの欠陥がなく色調にも優れた高品質のフィルムに好適な熱可塑性ポリエステルを、生産効率よく提供できるようにすること、及び、それを用いたフィルムを提供することにある。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その要旨は、[A]1,4−ブタンジオール、[B]分子量500〜6000のポリアルキレンエーテルグリコール、及び、[C]鎖分岐剤、並びに、[D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルを、[X]チタン化合物の存在下で反応させる反応工程を経て得られる熱可塑性ポリエステルであって、各成分量が下記条件(1)〜(3)を満たし、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤を該熱可塑性ポリエステル100重量%に対して0.01〜0.4重量%含有することを特徴とする熱可塑性ポリエステルに存する。
条件(1):該熱可塑性ポリエステル100重量%に対する[B]分子量500〜6000のポリアルキレンエーテルグリコール由来の構造単位の割合が5〜35重量%である。
条件(2):「{([C]鎖分岐剤のモル量)/([D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸、及び、[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルのモル量)}×100」で表わされる割合が0.05〜10である。
条件(3):該熱可塑性ポリエステルに対するチタン原子の割合が10ppm〜120ppmである。
条件(1):該熱可塑性ポリエステル100重量%に対する[B]分子量500〜6000のポリアルキレンエーテルグリコール由来の構造単位の割合が5〜35重量%である。
条件(2):「{([C]鎖分岐剤のモル量)/([D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸、及び、[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルのモル量)}×100」で表わされる割合が0.05〜10である。
条件(3):該熱可塑性ポリエステルに対するチタン原子の割合が10ppm〜120ppmである。
また、本発明の別の要旨は、[A]1,4−ブタンジオール、[B]分子量500〜6000のポリアルキレンエーテルグリコール、及び、[C]鎖分岐剤、並びに、[D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルを、[X]チタン化合物の存在下で反応させる反応工程を有する熱可塑性ポリエステルの製造方法であって、各成分量が、上記条件(1)〜(3)を満たし、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤を、該熱可塑性ポリエステル100重量%に対して0.01〜0.4重量%含有するよう配合する熱安定剤配合工程を有することを特徴とする、熱可塑性ポリエステルの製造方法に存する。
本発明の更に別の要旨は、本発明の熱可塑性ポリエステルを含んでなることを特徴とするフィルムに存する。
本発明の更に別の要旨は、本発明の熱可塑性ポリエステルを含んでなることを特徴とするフィルムに存する。
本発明の熱可塑性ポリエステルは、フィルム成形性・滞留熱安定性に優れ、フィッシュアイなどの欠陥がなく色調にも優れた高品質のフィルムに好適に用いることができる。
また、本発明の熱可塑性ポリエステルの製造方法によれば、本発明の熱可塑性ポリエステルを、生産効率よく生産することができる。
また、本発明によれば、前記の熱可塑性ポリエステルを用いたフィルムを提供することができる。
また、本発明の熱可塑性ポリエステルの製造方法によれば、本発明の熱可塑性ポリエステルを、生産効率よく生産することができる。
また、本発明によれば、前記の熱可塑性ポリエステルを用いたフィルムを提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明において例示する例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施することができる。なお、以下の説明において「ppm」という場合、重量を基準とした比率を表わすものとする。また、本明細書において用いる[A]、[B]、[C]、[D]、[E]、[F]、[G]、[X]及び[Y]は、それぞれ各要素を区別するための記号である。
本発明の熱可塑性ポリエステルは、[A]1,4−ブタンジオール、[B]分子量500〜6000のポリアルキレンエーテルグリコール(以下適宜、「PAEG」と略称する)、及び、[C]鎖分岐剤、並びに、[D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸(以下適宜、「[D]二官能性カルボン酸」という)、及び/又は、[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステル(以下適宜、「[E]低級アルキルエステル」という)を、[X]チタン化合物の存在下で反応させる反応工程を経て得られる熱可塑性ポリエステルである。
また、本発明の熱可塑性ポリエステルは、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤を該熱可塑性ポリエステル100重量%に対して0.01〜0.4重量%含有するとともに、各成分量が下記条件(1)〜(3)を満たす。
条件(1):該熱可塑性ポリエステル100重量%に対する[B]分子量500〜6000のPAEG由来の構造単位(以下、適宜「PAEG単位」という)の割合が5〜35重量%である。
条件(2):「{([C]鎖分岐剤のモル量)/([D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸、及び、[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルのモル量)}×100」で表わされる割合が0.05〜10である。
条件(3):該熱可塑性ポリエステルに対するチタン原子の割合が10ppm〜120ppmである。
また、本発明の熱可塑性ポリエステルは、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤を該熱可塑性ポリエステル100重量%に対して0.01〜0.4重量%含有するとともに、各成分量が下記条件(1)〜(3)を満たす。
条件(1):該熱可塑性ポリエステル100重量%に対する[B]分子量500〜6000のPAEG由来の構造単位(以下、適宜「PAEG単位」という)の割合が5〜35重量%である。
条件(2):「{([C]鎖分岐剤のモル量)/([D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸、及び、[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルのモル量)}×100」で表わされる割合が0.05〜10である。
条件(3):該熱可塑性ポリエステルに対するチタン原子の割合が10ppm〜120ppmである。
〔I.熱可塑性ポリエステル〕
〔I−1.グリコール成分〕
本発明の熱可塑性ポリエステルにおいては、そのグリコール成分として、[A]1,4−ブタンジオール及び[B]PAEGを用いる。また、これらと併用して、その他のグリコール成分を用いるようにしてもよい。
〔I−1.グリコール成分〕
本発明の熱可塑性ポリエステルにおいては、そのグリコール成分として、[A]1,4−ブタンジオール及び[B]PAEGを用いる。また、これらと併用して、その他のグリコール成分を用いるようにしてもよい。
〔[A]1,4−ブタンジオール〕
[A]1,4−ブタンジオールは、本発明の熱可塑性ポリエステルの原料の一種である。詳しくは、本発明の熱可塑性ポリエステルのグリコール成分として用いられる物質である。
[A]1,4−ブタンジオールは、本発明の熱可塑性ポリエステルの原料の一種である。詳しくは、本発明の熱可塑性ポリエステルのグリコール成分として用いられる物質である。
〔[B]ポリアルキレンエーテルグリコール〕
[B]PAEGは、本発明の熱可塑性ポリエステルの原料の一種である。詳しくは、本発明の熱可塑性ポリエステルのグリコール成分として用いられる物質である。ポリアルキレンエーテルグリコールとしては、例えばポリテトラメチレンエーテルグリコール(以下適宜、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを「PTMG」と略称する)、ポリプロピレンエーテルグリコール、ポリエチレンエーテルグリコールなどが挙げられる。これらの中でPTMGは柔軟性付与効果が高く、好ましい。なお、PAEGは、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
[B]PAEGは、本発明の熱可塑性ポリエステルの原料の一種である。詳しくは、本発明の熱可塑性ポリエステルのグリコール成分として用いられる物質である。ポリアルキレンエーテルグリコールとしては、例えばポリテトラメチレンエーテルグリコール(以下適宜、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを「PTMG」と略称する)、ポリプロピレンエーテルグリコール、ポリエチレンエーテルグリコールなどが挙げられる。これらの中でPTMGは柔軟性付与効果が高く、好ましい。なお、PAEGは、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
ただし、本発明の熱可塑性ポリエステルにおいては、[B]PAEGとして、分子量が通常500以上、好ましくは800以上、また、通常6000以下、好ましくは3000以下のものを用いる。[B]PAEGの分子量が500未満では柔軟性付与効果が無く、3000を超えると非相容となりフィルムの透明性や強度が低下する。
なお、PAEGの分子量は、PAEGの末端グリコールを無水フタル酸とエステル化反応させ、フタル酸エステルとした後、さらにこれを水酸化ナトリウムで滴定することにより、PAEGの末端グリコール濃度を測定し、この末端OH濃度より数平均分子量を算出することにより測定することができる。
なお、PAEGの分子量は、PAEGの末端グリコールを無水フタル酸とエステル化反応させ、フタル酸エステルとした後、さらにこれを水酸化ナトリウムで滴定することにより、PAEGの末端グリコール濃度を測定し、この末端OH濃度より数平均分子量を算出することにより測定することができる。
また、[B]PAEGは、本発明の熱可塑性ポリエステル中のPAEG単位の含有率が、下記の条件(1)を満たす量だけ使用する。
条件(1):熱可塑性ポリエステル100重量%に対する[B]PAEG単位の含有量が、通常5重量%以上、好ましくは10重量%以上、より好ましくは15重量%以上、更に好ましくは20重量%以上、また、通常35重量%以下、好ましくは30重量%以下である。[B]PAEG単位の含有量が上記範囲の下限を下回ると[B]PAEGの添加効果がなくなる虞があり、上限を上回ると、本発明の熱可塑性ポリエステルを用いて作製するフィルムのフィルム強度が低下する虞がある。
条件(1):熱可塑性ポリエステル100重量%に対する[B]PAEG単位の含有量が、通常5重量%以上、好ましくは10重量%以上、より好ましくは15重量%以上、更に好ましくは20重量%以上、また、通常35重量%以下、好ましくは30重量%以下である。[B]PAEG単位の含有量が上記範囲の下限を下回ると[B]PAEGの添加効果がなくなる虞があり、上限を上回ると、本発明の熱可塑性ポリエステルを用いて作製するフィルムのフィルム強度が低下する虞がある。
〔その他のグリコール成分〕
本発明においては、上記の[A]1,4−ブタンジオール、及び、[B]PAEG以外のグリコール成分(その他のグリコール成分)を併用するようにしてもよい。その他のグリコール成分の例を挙げると、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−へキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリ(オキシ)エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリメチレングリコール等のアルキレングリコールなどが挙げられる。
本発明においては、上記の[A]1,4−ブタンジオール、及び、[B]PAEG以外のグリコール成分(その他のグリコール成分)を併用するようにしてもよい。その他のグリコール成分の例を挙げると、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−へキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリ(オキシ)エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリメチレングリコール等のアルキレングリコールなどが挙げられる。
また、その他のグリコール成分としては、上述した分子量範囲から外れた分子量を有するPAEGを併用することも可能である。
さらに、その他のグリコール成分として、ポリカプロラクトン(末端ジオール)、ポリグリコール酸、ポリ乳酸(末端ジオール)などのエステル系の化合物を使用してもよい。この中では特にポリカプロラクトンが好ましく、その場合、熱可塑性ポリエステルの耐熱性が向上する。
さらに、その他のグリコール成分として、ポリカプロラクトン(末端ジオール)、ポリグリコール酸、ポリ乳酸(末端ジオール)などのエステル系の化合物を使用してもよい。この中では特にポリカプロラクトンが好ましく、その場合、熱可塑性ポリエステルの耐熱性が向上する。
さらに、その他のグリコール成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
ただし、グリコール成分としては、[A]1,4−ブタンジオール及び[B]PAEGを主成分として使用する。これにより、本発明の熱可塑性ポリエステルは、グリコール成分由来の構造単位(以下適宜、「グリコール単位」という)として、上記の[A]1,4−ブタンジオール由来の構造単位(以下、適宜「1,4−ブタンジオール単位」という)、及び、[B]PAEG単位を主成分として含有する。具体的には、本発明の熱可塑性ポリエステルにおいて、[A]1,4−ブタンジオール単位、及び、[B]PAEG単位に対し、その他のグリコール成分由来の構造単位の含有量は、通常50重量%以下、好ましくは30重量%以下、より好ましくは10重量%以下とする。50重量%を超えると柔軟性と強度のバランスが損なわれ好ましくない。なお、その他のグリコール成分由来の構造単位の含有率の下限は0重量%である。
ただし、グリコール成分としては、[A]1,4−ブタンジオール及び[B]PAEGを主成分として使用する。これにより、本発明の熱可塑性ポリエステルは、グリコール成分由来の構造単位(以下適宜、「グリコール単位」という)として、上記の[A]1,4−ブタンジオール由来の構造単位(以下、適宜「1,4−ブタンジオール単位」という)、及び、[B]PAEG単位を主成分として含有する。具体的には、本発明の熱可塑性ポリエステルにおいて、[A]1,4−ブタンジオール単位、及び、[B]PAEG単位に対し、その他のグリコール成分由来の構造単位の含有量は、通常50重量%以下、好ましくは30重量%以下、より好ましくは10重量%以下とする。50重量%を超えると柔軟性と強度のバランスが損なわれ好ましくない。なお、その他のグリコール成分由来の構造単位の含有率の下限は0重量%である。
〔I−2.カルボン酸/エステル成分〕
本発明の熱可塑性ポリエステルにおいては、そのカルボン酸/エステル成分として、[D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸、及び、[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルの、一方又は双方を用いる。また、これらと併用して、その他のカルボン酸/エステル成分を用いるようにしてもよい。なお、ここで「カルボン酸/エステル成分」とは、カルボン酸成分とエステル成分とをあわせて指す用語として用いている。
本発明の熱可塑性ポリエステルにおいては、そのカルボン酸/エステル成分として、[D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸、及び、[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルの、一方又は双方を用いる。また、これらと併用して、その他のカルボン酸/エステル成分を用いるようにしてもよい。なお、ここで「カルボン酸/エステル成分」とは、カルボン酸成分とエステル成分とをあわせて指す用語として用いている。
〔[D]二官能性カルボン酸〕
[D]二官能性カルボン酸は、本発明の熱可塑性ポリエステルの原料の一種である。詳しくは、本発明の熱可塑性ポリエステルのカルボン酸成分として用いられる物質である。また、本発明においては、[D]二官能性カルボン酸としては、テレフタル酸を主成分とするものを用いる。ここで、テレフタル酸を主成分とする、とは、具体的には、[D]二官能性カルボン酸中に占めるテレフタル酸の比率が、通常60重量%以上、好ましくは80重量%以上、より好ましくは90重量%以上であることを指す。なお、上限は100重量%である。
[D]二官能性カルボン酸は、本発明の熱可塑性ポリエステルの原料の一種である。詳しくは、本発明の熱可塑性ポリエステルのカルボン酸成分として用いられる物質である。また、本発明においては、[D]二官能性カルボン酸としては、テレフタル酸を主成分とするものを用いる。ここで、テレフタル酸を主成分とする、とは、具体的には、[D]二官能性カルボン酸中に占めるテレフタル酸の比率が、通常60重量%以上、好ましくは80重量%以上、より好ましくは90重量%以上であることを指す。なお、上限は100重量%である。
[D]二官能性カルボン酸がテレフタル酸以外の二官能性カルボン酸成分を含有する場合、当該二官能性カルボン酸成分に制限は無い。テレフタル酸以外の二官能性カルボン酸成分の例を挙げると、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等のナフタレンジカルボン酸;4,4−ジフェニルジカルボン酸等のジフェニルジカルボン酸等の芳香族のジカルボン酸;アジピン酸、セバシン酸、コハク酸、シュウ酸等の脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸などが挙げられる。
なお、テレフタル酸以外の二官能性カルボン酸成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
なお、テレフタル酸以外の二官能性カルボン酸成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
〔[E]低級アルキルエステル〕
[E]低級アルキルエステルは、本発明の熱可塑性ポリエステルの原料の一種である。詳しくは、本発明の熱可塑性ポリエステルのカルボン酸成分として用いられる物質である。また、本発明においては、[E]低級アルキルエステルとしては、ジメチルテレフタレートを主成分とするものを用いる。ここで、ジメチルテレフタレートを主成分とする、とは、具体的には、[E]低級アルキルエステル中に占めるジメチルテレフタレートの比率が、通常60重量%以上、好ましくは80重量%以上、より好ましくは90重量%以上であることを指す。なお、上限は100重量%である。
[E]低級アルキルエステルは、本発明の熱可塑性ポリエステルの原料の一種である。詳しくは、本発明の熱可塑性ポリエステルのカルボン酸成分として用いられる物質である。また、本発明においては、[E]低級アルキルエステルとしては、ジメチルテレフタレートを主成分とするものを用いる。ここで、ジメチルテレフタレートを主成分とする、とは、具体的には、[E]低級アルキルエステル中に占めるジメチルテレフタレートの比率が、通常60重量%以上、好ましくは80重量%以上、より好ましくは90重量%以上であることを指す。なお、上限は100重量%である。
[E]低級アルキルエステルが、ジメチルテレフタレート以外に二官能性カルボン酸の低級アルキルエステル成分を含有する場合、当該低級アルキルエステル成分に制限は無い。ジメチルテレフタレート以外の二官能性カルボン酸の低級アルキルエステル成分の例を挙げると、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等のナフタレンジカルボン酸;4,4−ジフェニルジカルボン酸等のジフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸;アジピン酸、セバシン酸、コハク酸、シュウ酸等の脂肪族ジカルボン酸;などのジカルボン酸の低級アルキルエステルが挙げられる。
ここで、二官能性カルボン酸と結合して低級アルキルエステルを構成する低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの、炭素数が1以上10以下のアルキル基が挙げられる。なお、これらのアルキル基は直鎖状、環状のいずれでも良く、分岐鎖を有していても良い。
中でも、低級アルキル基としてメチル基を用いること、即ち、ジメチルテレフタレート以外の二官能性カルボン酸の低級アルキルエステル成分としてメチルエステルを用いることが好ましい。メチルエステルを使用すれば、エステル交換反応での副生成物が沸点の低いメタノールであり、他のアルキルエステルよりもエステル交換反応が速くなるため好ましい。
なお、ジメチルテレフタレート以外の二官能性カルボン酸の低級アルキルエステル成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
なお、ジメチルテレフタレート以外の二官能性カルボン酸の低級アルキルエステル成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
〔成分[D]と成分[E]との比率〕
[D]二官能性ジカルボン酸及び[E]低級アルキルエステルは、いずれか一方を用いてもよく、双方を併用しても良い。また、双方を併用する場合には、[D]二官能性ジカルボン酸と[E]低級アルキルエステルとの配合比率は任意である。
ただし、エステル化反応あるいはエステル交換反応で発生する溜出液の分離、回収を容易にするためには、[D]二官能性ジカルボン酸及び[E]低級アルキルエステルはいずれか一方のみを用いるようにすることが好ましい。
[D]二官能性ジカルボン酸及び[E]低級アルキルエステルは、いずれか一方を用いてもよく、双方を併用しても良い。また、双方を併用する場合には、[D]二官能性ジカルボン酸と[E]低級アルキルエステルとの配合比率は任意である。
ただし、エステル化反応あるいはエステル交換反応で発生する溜出液の分離、回収を容易にするためには、[D]二官能性ジカルボン酸及び[E]低級アルキルエステルはいずれか一方のみを用いるようにすることが好ましい。
〔その他のカルボン酸/エステル成分〕
本発明においては、上記の[D]二官能性ジカルボン酸及び[E]低級アルキルエステル以外のカルボン酸/エステル成分(その他のカルボン酸/エステル成分)を併用するようにしてもよい。その他のカルボン酸/エステル成分の例を挙げると、高級アルキルエステルなどが挙げられる。
本発明においては、上記の[D]二官能性ジカルボン酸及び[E]低級アルキルエステル以外のカルボン酸/エステル成分(その他のカルボン酸/エステル成分)を併用するようにしてもよい。その他のカルボン酸/エステル成分の例を挙げると、高級アルキルエステルなどが挙げられる。
さらに、その他のカルボン酸/エステル成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
ただし、カルボン酸/エステル成分としては、上記の[D]二官能性ジカルボン酸及び/又は[E]低級アルキルエステルを主成分として使用する。これにより、本発明の熱可塑性ポリエステルは、カルボン酸/エステル成分由来の構造単位(以下適宜、「カルボン酸/エステル単位」という)として、上記の[D]二官能性ジカルボン酸由来の構造単位(以下、適宜「二官能性ジカルボン酸単位」という)及び/又は[E]低級アルキルエステル由来の構造単位(以下、適宜「低級アルキルエステル単位」という)を主成分として含有する。具体的には、本発明の熱可塑性ポリエステルにおいて、[D]二官能性ジカルボン酸単位及び[E]低級アルキルエステル単位に対し、その他のカルボン酸/エステル成分由来の構造単位の含有率は、通常40重量%以下、好ましくは20重量%以下、より好ましくは10重量%以下とする。強度や耐熱性が低下するためである。なお、その他のカルボン酸/エステル成分由来の構造単位の含有量の下限は0重量%である。
ただし、カルボン酸/エステル成分としては、上記の[D]二官能性ジカルボン酸及び/又は[E]低級アルキルエステルを主成分として使用する。これにより、本発明の熱可塑性ポリエステルは、カルボン酸/エステル成分由来の構造単位(以下適宜、「カルボン酸/エステル単位」という)として、上記の[D]二官能性ジカルボン酸由来の構造単位(以下、適宜「二官能性ジカルボン酸単位」という)及び/又は[E]低級アルキルエステル由来の構造単位(以下、適宜「低級アルキルエステル単位」という)を主成分として含有する。具体的には、本発明の熱可塑性ポリエステルにおいて、[D]二官能性ジカルボン酸単位及び[E]低級アルキルエステル単位に対し、その他のカルボン酸/エステル成分由来の構造単位の含有率は、通常40重量%以下、好ましくは20重量%以下、より好ましくは10重量%以下とする。強度や耐熱性が低下するためである。なお、その他のカルボン酸/エステル成分由来の構造単位の含有量の下限は0重量%である。
〔グリコール成分とカルボン酸/エステル成分との比率〕
また、本発明の熱可塑性ポリエステル中において、グリコール単位のモル量総和と、カルボン酸/エステル単位のモル量総和との比率は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。ただし、グリコール単位及びカルボン酸/エステル単位のモル量総和に対する、カルボン酸/エステル単位のモル量総和の比が、通常0.30以上、好ましくは0.40以上、より好ましくは0.45以上、また、通常0.70以下、好ましくは0.60以下、より好ましくは0.55以下とする。中でも、グリコール単位のモル量総和と、カルボン酸/エステル単位のモル量総和との比率は等しくすることが特に好ましい。
また、本発明の熱可塑性ポリエステル中において、グリコール単位のモル量総和と、カルボン酸/エステル単位のモル量総和との比率は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。ただし、グリコール単位及びカルボン酸/エステル単位のモル量総和に対する、カルボン酸/エステル単位のモル量総和の比が、通常0.30以上、好ましくは0.40以上、より好ましくは0.45以上、また、通常0.70以下、好ましくは0.60以下、より好ましくは0.55以下とする。中でも、グリコール単位のモル量総和と、カルボン酸/エステル単位のモル量総和との比率は等しくすることが特に好ましい。
〔I−3.鎖分岐剤〕
本発明の熱可塑性ポリエステルには、[C]鎖分岐剤を特定量だけ配合する。[C]鎖分岐剤を特定量配合することにより、本発明の熱可塑性ポリエステルに適度な溶融粘度特性をもたせることができ、また、その成形性を向上させることができる。
本発明の熱可塑性ポリエステルには、[C]鎖分岐剤を特定量だけ配合する。[C]鎖分岐剤を特定量配合することにより、本発明の熱可塑性ポリエステルに適度な溶融粘度特性をもたせることができ、また、その成形性を向上させることができる。
[C]鎖分岐剤に特に制限は無いが、例えば、水酸基とカルボキシル基とをあわせて3官能以上の有機化合物を用いることができる。即ち、水酸基及びカルボキシル基の一方又は双方を有し、且つ、当該有機化合物が有する水酸基及びカルボキシル基の合計数が3以上である有機化合物を挙げることができる。
3官能以上の水酸基を有する有機化合物としては、例えば、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジ−トリメチロールプロパン、1,1,4,4−テトラキス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン等が挙げられる。
3官能以上のカルボキシル基を有する有機化合物としては、例えば、トリメリット酸、トリメシン酸、1,1,2,2−エタンテトラカルボン酸等が挙げられる。
3官能以上のカルボキシル基を有する有機化合物としては、例えば、トリメリット酸、トリメシン酸、1,1,2,2−エタンテトラカルボン酸等が挙げられる。
さらに、これらの低級アルキルエステルや無水物も、鎖分岐剤として使用可能である。3官能以上の低級アルキルエステルとしては、例えば、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル等が挙げられる。具体例としては、トリメリット酸トリメチルエステル、トリメリット酸トリス−2−エチルヘキシル等が挙げられる。また、無水物としては、例えば、無水トリメリット酸等が挙げられる。
また、水酸基及びカルボキシル基の両方を有する3官能以上の有機化合物としては、例えば、リンゴ酸、クエン酸、3−ヒドロキシグルタル酸、ジヒドロキシグルタル酸等が挙げられる。
また、水酸基及びカルボキシル基の両方を有する3官能以上の有機化合物としては、例えば、リンゴ酸、クエン酸、3−ヒドロキシグルタル酸、ジヒドロキシグルタル酸等が挙げられる。
なお、[C]鎖分岐剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。例えば、3官能以上のカルボキシル基とその低級アルキルエステルとを併用する場合は、トリメリット酸とトリメリット酸トリメチルエステル、トリメリット酸とトリメリット酸トリス−2−エチルヘキシル、などを組み合わせて併用することができる。また3官能以上の水酸基を併用する場合は、トリメチロールプロパンとペンタエリスリトールなどを組み合わせて併用できる。さらに3官能以上のカルボキシル基と3官能以上の水酸基を併用する場合は、無水トリメリット酸とトリメチロールプロパンなどを組み合わせて併用できる。
これらのうちでも、[C]鎖分岐剤としては、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、トリメリット酸、トリメリット酸トリメチルエステル及び無水トリメリット酸から選ばれる1種以上を用いることが好ましく、特に、ペンタエリスリトールを用いることが好ましい。
また、[C]鎖分岐剤が有する官能基の数は任意であるが、通常は、官能基数は3または4が好ましい。官能基数は多い方が分岐効果は高いので[C]鎖分岐剤の配合量を少なくすることができるが、一方で溶融重合時(後述する)にゲル化を生じやすくなる。したがって、[C]鎖分岐剤が有する官能基の数は、重合制御性と鎖分岐効果とを勘案して決めることが望ましい。
さらに、[C]鎖分岐剤の配合量は、下記の条件(2)を満たすようにする。
条件(2):「{([C]鎖分岐剤のモル量)/([D]二官能性カルボン酸、及び、[E]低級アルキルエステルのモル量)}×100」で表わされる割合(配合割合)が、通常0.05以上、好ましくは0.10以上、また、通常10以下、好ましくは5以下、より好ましくは1以下、特に好ましくは0.6以下である。
この条件(2)は、即ち、[D]二官能性カルボン酸及び[E]低級アルキルエステルの合計モル量に対し、[C]鎖分岐剤の配合モル量が、上記の範囲に収まることを表わす。[C]鎖分岐剤の配合量が0.05未満では配合効果が無く、10を超えるとゲル化が起こりやすくなり反応制御が難しい。
条件(2):「{([C]鎖分岐剤のモル量)/([D]二官能性カルボン酸、及び、[E]低級アルキルエステルのモル量)}×100」で表わされる割合(配合割合)が、通常0.05以上、好ましくは0.10以上、また、通常10以下、好ましくは5以下、より好ましくは1以下、特に好ましくは0.6以下である。
この条件(2)は、即ち、[D]二官能性カルボン酸及び[E]低級アルキルエステルの合計モル量に対し、[C]鎖分岐剤の配合モル量が、上記の範囲に収まることを表わす。[C]鎖分岐剤の配合量が0.05未満では配合効果が無く、10を超えるとゲル化が起こりやすくなり反応制御が難しい。
〔I−4.熱安定剤〕
本発明の熱可塑性ポリエステルには、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤を特定量配合するようにする。これにより、ポリマー着色を生じることなく、溶融滞留時の熱安定性を向上させることが可能となる。
本発明の熱可塑性ポリエステルには、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤を特定量配合するようにする。これにより、ポリマー着色を生じることなく、溶融滞留時の熱安定性を向上させることが可能となる。
[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤としては、例えば、ペンタエリスリトール・テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼンなどが例示される。中でも、ペンタエリスリトール・テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]が、溶融滞留時の熱安定性の点でより好ましい。
なお、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
なお、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
また、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤は、本発明の熱可塑性ポリエステル100重量%に対して、通常0.01重量%以上、好ましくは0.03重量%以上、また、通常0.4重量%以下、好ましくは0.2重量%以下含有させる。この範囲の下限を下回ると[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤を使用した効果が得られない虞があり、上限を上回ると熱可塑性ポリエステルの着色が著しくなり好ましくない。
本発明の熱可塑性ポリエステルには、さらに他の種類の熱安定剤を併用することもできる。併用する熱安定剤に制限は無く、また、1種を単独で用いてもよく2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。中でも、特に[G]ペンタエリスリトール・テトラキス[3−ラウリル−チオ−プロピオネート]を併用すると、熱可塑性ポリエステルの着色なしに溶融滞留時の熱安定性を飛躍的に向上させることができる。
[G]ペンタエリスリトール・テトラキス[3−ラウリル−チオ−プロピオネート]の使用量は任意であるが、熱可塑性ポリエステル100重量%に対して、通常0重量%以上、好ましくは0.03重量%以上、また、通常0.4重量%以下、好ましくは0.2重量%以下含有させる。この範囲の上限を上回ると、重縮合時の溜出液中への汚染が多くなり好ましくない。
〔I−5.チタン〕
本発明の熱可塑性ポリエステルは、[A]1,4−ブタンジオール、[B]PTMG、及び、[C]鎖分岐剤、並びに、[D]二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]低級アルキルエステルを、[X]チタン化合物(チタン触媒)の存在下で反応させる反応工程を経て得られるものである。
本発明の熱可塑性ポリエステルは、[A]1,4−ブタンジオール、[B]PTMG、及び、[C]鎖分岐剤、並びに、[D]二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]低級アルキルエステルを、[X]チタン化合物(チタン触媒)の存在下で反応させる反応工程を経て得られるものである。
[X]チタン化合物は、触媒として作用するものである。[X]チタン化合物の例を挙げると、酸化チタン、四塩化チタン等の無機チタン化合物、テトラメチルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート等のチタンアルコラート、テトラフェニルチタネート等のチタンフェノラート等が挙げられる。これらの中ではテトラアルキルチタネートが好ましく、テトラブチルチタネートが最も好ましい。
なお、[X]チタン化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
なお、[X]チタン化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
上記のように、本発明の熱可塑性ポリエステルは、その製造時にチタン化合物が反応系に存在するため、前記の[X]チタン化合物に起因するチタン原子を含有することになる。具体的には、本発明の熱可塑性ポリエステルは、下記条件(3)を満たす量のチタン原子を含有する。
条件(3):本発明の熱可塑性ポリエステルに対するチタン原子の割合(含有率)が、通常10ppm以上、好ましくは20ppm以上、より好ましくは30ppm以上、また、通常120ppm以下、好ましくは100ppm以下、より好ましくは70ppm以下である。
本発明の熱可塑性ポリエステル中のチタンの含有量が多過ぎる場合は、色調、熱安定性などが悪化するだけでなく、チタン触媒の失活により溶液ヘイズや異物が増加する虞があり、逆に少な過ぎる場合は、重合性が悪化する虞がある。
条件(3):本発明の熱可塑性ポリエステルに対するチタン原子の割合(含有率)が、通常10ppm以上、好ましくは20ppm以上、より好ましくは30ppm以上、また、通常120ppm以下、好ましくは100ppm以下、より好ましくは70ppm以下である。
本発明の熱可塑性ポリエステル中のチタンの含有量が多過ぎる場合は、色調、熱安定性などが悪化するだけでなく、チタン触媒の失活により溶液ヘイズや異物が増加する虞があり、逆に少な過ぎる場合は、重合性が悪化する虞がある。
なお、チタン原子の金属含有量は、湿式灰化によりポリマー中の金属を回収した後、ICP(Inductively Coupled Plasma)−MS(Mass Spectrometer)法により測定する。
〔I−6.周期律表1族及び2族から選ばれる金属原子〕
本発明の熱可塑性ポリエステルの製造時において、[X]チタン化合物存在下では[B]PTMGが分解しやすい。このため、重合速度を高くするために[X]チタン化合物を増量する場合には、通常は熱安定剤を増量することになる。しかし、熱安定剤を増量させると、色調悪化につながる。そこで、本発明の熱可塑性ポリエステルの製造時には、触媒として[Y]周期律表1族および2族から選ばれる少なくとも1種の金属の化合物(以下適宜、「[Y]重縮合用金属触媒」という)を用いることが好ましい。[Y]重縮合用金属触媒を[X]チタン化合物と併用することにより、[X]チタン化合物を単独で使用する場合に比べて、重合速度を高くすることが可能となり、色調、耐加水分解性も向上する。なお以下において、周期律表1族の金属の化合物、周期律表2族の金属の化合物を、それぞれ、1族金属触媒、2族金属触媒ということがある。
本発明の熱可塑性ポリエステルの製造時において、[X]チタン化合物存在下では[B]PTMGが分解しやすい。このため、重合速度を高くするために[X]チタン化合物を増量する場合には、通常は熱安定剤を増量することになる。しかし、熱安定剤を増量させると、色調悪化につながる。そこで、本発明の熱可塑性ポリエステルの製造時には、触媒として[Y]周期律表1族および2族から選ばれる少なくとも1種の金属の化合物(以下適宜、「[Y]重縮合用金属触媒」という)を用いることが好ましい。[Y]重縮合用金属触媒を[X]チタン化合物と併用することにより、[X]チタン化合物を単独で使用する場合に比べて、重合速度を高くすることが可能となり、色調、耐加水分解性も向上する。なお以下において、周期律表1族の金属の化合物、周期律表2族の金属の化合物を、それぞれ、1族金属触媒、2族金属触媒ということがある。
[Y]重縮合用金属触媒のうち、1族金属触媒の具体例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムの各種化合物が挙げられる。また、2族金属触媒の具体例としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムの各種化合物が挙げられる。中でも、取り扱いや入手の容易さ、触媒効果の点から、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムの化合物が好ましい。この中でも、触媒効果と色調に優れるリチウム又はマグネシウムの化合物が好ましく、特にはマグネシウム化合物が好ましい。マグネシウム化合物の具体例としては、酢酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、マグネシウムアルコキサイド、燐酸水素マグネシウム等が挙げられ、これらの中では酢酸マグネシウムが好ましい。
なお、[Y]重縮合用金属触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
なお、[Y]重縮合用金属触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
また、[Y]重縮合用金属触媒は、上述したように、周期律表1族および2族から選ばれる少なくとも1種の金属の化合物であるので、得られる本発明の熱可塑性ポリエステルは、周期律表1族及び2族から選ばれる少なくとも1種の金属原子を含有することになる。具体的には、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等の周期律表1族の金属原子、及び、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の周期律表2族の金属原子を含有することになる。
この際、本発明の熱可塑性ポリエステルが含有する、周期律表1族及び2族から選ばれる少なくとも1種の金属原子の含有量に制限は無い。ただし、本発明の熱可塑性ポリエステルは、周期律表1族及び2族から選ばれる少なくとも1種の金属原子を、通常5ppm以上、好ましくは10ppm以上、また、通常100ppm以下、好ましくは70ppm以下含有することが望ましい。含有量がこの範囲の上限を上回ると本発明の熱可塑性ポリエステル合成時の重合活性が頭打ちとなることがあり、本発明の熱可塑性ポリエステルの熱安定性も低下する虞がある。一方、含有量がこの範囲の下限を下回ると、[Y]重縮合用金属触媒を使用した効果を得られない虞がある。
さらに、本発明の熱可塑性ポリエステルが含有する、周期律表1族及び2族から選ばれる少なくとも1種の金属原子は、本発明の熱可塑性ポリエステルが含有するチタン原子との間で所定の関係を満たすことが望ましい。即ち、本発明の熱可塑性ポリエステル中の、周期律表1族及び2族から選ばれる少なくとも1種の金属原子に対するチタン原子のモル比([チタン原子のモル数]/[周期律表1族及び2族から選ばれる少なくとも1種の金属原子の合計モル数])は、通常0.30以上、好ましくは0.40以上、また、通常1.50以下、好ましくは1.20以下、より好ましくは1.00以下、更に好ましくは0.80以下である。この範囲の下限を下回ると重合速度が頭打ちになり、上限を上回ると[Y]重縮合用金属触媒の配合効果が得られない。
なお、周期律表1族及び2族から選ばれる金属原子の金属含有量は、チタン原子の含有量の測定方法と同様にして測定することができる。
〔I−7.その他の触媒、反応助剤等〕
本発明の熱可塑性ポリエステルの製造時には、上記の[X]チタン触媒や[Y]重縮合用金属触媒のほかの触媒を反応系に共存させるようにしてもよい。
本発明の熱可塑性ポリエステルの製造時には、上記の[X]チタン触媒や[Y]重縮合用金属触媒のほかの触媒を反応系に共存させるようにしてもよい。
なお、[X]チタン触媒や[Y]重縮合用金属触媒と併用する触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
また、前記の[X]チタン触媒や[Y]重縮合用金属触媒とは別に、三酸化アンチモン等のアンチモン化合物、二酸化ゲルマニウム、四酸化ゲルマニウム等のゲルマニウム化合物、マンガン化合物、亜鉛化合物、ジルコニウム化合物、コバルト化合物、正燐酸、亜燐酸、次亜燐酸、ポリ燐酸、それらのエステルや金属塩などの燐化合物などの反応助剤を使用してもよい。
なお、これらの反応助剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
なお、これらの反応助剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
〔I−8.性質〕
本発明の熱可塑性ポリエステルは、フィルム成形性・滞留熱安定性に優れ、フィッシュアイなどの欠陥がなく色調にも優れたフィルム高品質のフィルムに用いて好適である。具体的には、本発明の熱可塑性ポリエステルは、通常、以下の性質を有する。
本発明の熱可塑性ポリエステルは、フィルム成形性・滞留熱安定性に優れ、フィッシュアイなどの欠陥がなく色調にも優れたフィルム高品質のフィルムに用いて好適である。具体的には、本発明の熱可塑性ポリエステルは、通常、以下の性質を有する。
〔フィルム成形性〕
本発明の熱可塑性ポリエステル5kgを120℃で8時間真空乾燥した後、池貝社製Tダイ成形機(押出機口径40mm、Tダイ幅600mm)にて成形温度250℃、冷却ロール温度80℃、引取速度3m/分で厚み30μmのフィルム成形を試みる。この際、本発明の熱可塑性ポリエステルは、ダイからの樹脂たれ落ちがひどいなどの安定成形の困難さが無く、安定成形可能である。このように、本発明の熱可塑性ポリエステルは、フィルム成形性に優れるという利点を有する。
本発明の熱可塑性ポリエステル5kgを120℃で8時間真空乾燥した後、池貝社製Tダイ成形機(押出機口径40mm、Tダイ幅600mm)にて成形温度250℃、冷却ロール温度80℃、引取速度3m/分で厚み30μmのフィルム成形を試みる。この際、本発明の熱可塑性ポリエステルは、ダイからの樹脂たれ落ちがひどいなどの安定成形の困難さが無く、安定成形可能である。このように、本発明の熱可塑性ポリエステルは、フィルム成形性に優れるという利点を有する。
〔滞留熱安定性〕
本発明の熱可塑性ポリエステル20gを120℃で10時間真空乾燥する。その後、東洋精機社製キャピログラフ1B型に乾燥後ポリマーを充填し、温度245℃で60分間溶融保持した後、直径1mmでL/D=10のキャピラリーから押出速度50mm/分で抜き出し、ストランドを得る。このストランドをチップカッターにてペレット状にしたものの固有粘度を測定を測定する。この加熱処理後の固有粘度を加熱前の固有粘度で除した値が、滞留熱安定性を表わす指標値となる。本発明の熱可塑性ポリエステルにおいては、上記の加熱処理後の固有粘度を加熱前の固有粘度で除した値が、通常0.80以上、好ましくは0.85以上である。なお、上限に特に制限は無いが、通常1以下である。このように、本発明の熱可塑性ポリエステルは、滞留熱安定性に優れるという利点を有する。なお、固有粘度は、後述する実施例で説明する方法により測定できる。
本発明の熱可塑性ポリエステル20gを120℃で10時間真空乾燥する。その後、東洋精機社製キャピログラフ1B型に乾燥後ポリマーを充填し、温度245℃で60分間溶融保持した後、直径1mmでL/D=10のキャピラリーから押出速度50mm/分で抜き出し、ストランドを得る。このストランドをチップカッターにてペレット状にしたものの固有粘度を測定を測定する。この加熱処理後の固有粘度を加熱前の固有粘度で除した値が、滞留熱安定性を表わす指標値となる。本発明の熱可塑性ポリエステルにおいては、上記の加熱処理後の固有粘度を加熱前の固有粘度で除した値が、通常0.80以上、好ましくは0.85以上である。なお、上限に特に制限は無いが、通常1以下である。このように、本発明の熱可塑性ポリエステルは、滞留熱安定性に優れるという利点を有する。なお、固有粘度は、後述する実施例で説明する方法により測定できる。
〔フィッシュアイ〕
フィッシュアイとは、高分子成形フィルムに一般的によく見られる欠陥であって、目視にて確認される、微小な魚の目状の欠陥を指す。フィッシュアイが見られる場合は、成形原料中に異物が混入している場合以外にも、原料中の触媒量が多いためにそれが凝集物を形成し、異物となって見られる場合や、原料中に局所的に分子量の高い部分が存在し、屈折率の不均一等により欠陥として見える場合がある。
フィッシュアイとは、高分子成形フィルムに一般的によく見られる欠陥であって、目視にて確認される、微小な魚の目状の欠陥を指す。フィッシュアイが見られる場合は、成形原料中に異物が混入している場合以外にも、原料中の触媒量が多いためにそれが凝集物を形成し、異物となって見られる場合や、原料中に局所的に分子量の高い部分が存在し、屈折率の不均一等により欠陥として見える場合がある。
本発明の熱可塑性ポリエステル5kgを120℃で8時間真空乾燥した後、オプティカルコントロールシステムズ社製フィルム成形機(型式ME−20/26V2)を使用し、厚さ50μmのフィルムを得る。この際、シリンダ及びダイ温度は250℃とする。このフィルムをFilm Quality Testing System[オプティカルコントロールシステムズ社:型式FS−5]を使用し、当該フィルム1平方メートル当たりの200μmを超えるフィッシュアイの数を測定する。本発明の熱可塑性ポリエステルでは、測定されるフィッシュアイの数が、通常100以下、好ましくは20以下である。なお、下限は0である。このように、本発明の熱可塑性ポリエステルは、フィッシュアイなどの欠陥がないフィルムの作製に用いて好適であるという利点を有する。
〔端面色〕
上記の「フィルム成形性」の評価において成形したフィルムを紙管に巻き取った状態で目視観察する。この場合、本発明の熱可塑性ポリエステルから作製したフィルムは、フィルム端面は通常は著しい着色を呈することはなく、好ましくは着色しない。このように、本発明の熱可塑性ポリエステルは透明性に優れ、透明性を要求される包装フィルムの作製に好適であるという利点を有する。
上記の「フィルム成形性」の評価において成形したフィルムを紙管に巻き取った状態で目視観察する。この場合、本発明の熱可塑性ポリエステルから作製したフィルムは、フィルム端面は通常は著しい着色を呈することはなく、好ましくは着色しない。このように、本発明の熱可塑性ポリエステルは透明性に優れ、透明性を要求される包装フィルムの作製に好適であるという利点を有する。
〔固有粘度〕
なお、本発明の熱可塑性ポリエステルの固有粘度(測定方法は後述)に制限はないが、通常0.6以上、好ましくは0.8以上、より好ましくは0.9以上、また、通常2.0以下、好ましくは1.7以下、より好ましくは1.6以下である。
なお、本発明の熱可塑性ポリエステルの固有粘度(測定方法は後述)に制限はないが、通常0.6以上、好ましくは0.8以上、より好ましくは0.9以上、また、通常2.0以下、好ましくは1.7以下、より好ましくは1.6以下である。
〔II.製造方法〕
本発明の熱可塑性ポリエステルの製造方法は、[A]1,4−ブタンジオール、[B]PTMG、及び、[C]鎖分岐剤、並びに、[D]二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]低級アルキルエステルを、[X]チタン化合物の存在下で反応させる反応工程を有し、この反応工程を経て本発明の熱可塑性ポリエステルを得る。
本発明の熱可塑性ポリエステルの製造方法は、[A]1,4−ブタンジオール、[B]PTMG、及び、[C]鎖分岐剤、並びに、[D]二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]低級アルキルエステルを、[X]チタン化合物の存在下で反応させる反応工程を有し、この反応工程を経て本発明の熱可塑性ポリエステルを得る。
〔II−1.反応工程〕
上記反応工程の具体的な操作及び反応条件は本発明の熱可塑性ポリエステルが得られる限り制限は無い。また、[A]1,4−ブタンジオール、[B]PAEG、[C]鎖分岐剤、[X]チタン化合物、並びに、[D]二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]低級アルキルエステルを反応系に配合する時機及び順序も、本発明の熱可塑性ポリエステルを得ることができる限り任意である。また、当該反応工程においては、適宜[Y]重縮合用金属触媒」の存在下で反応をさせることが好ましい。
上記反応工程の具体的な操作及び反応条件は本発明の熱可塑性ポリエステルが得られる限り制限は無い。また、[A]1,4−ブタンジオール、[B]PAEG、[C]鎖分岐剤、[X]チタン化合物、並びに、[D]二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]低級アルキルエステルを反応系に配合する時機及び順序も、本発明の熱可塑性ポリエステルを得ることができる限り任意である。また、当該反応工程においては、適宜[Y]重縮合用金属触媒」の存在下で反応をさせることが好ましい。
製造時のグリコール成分とカルボン酸/エステル成分の配合割合は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。ただし、本発明の熱可塑性ポリエステル中において、([A]1,4−ブタンジオール単位と[B]PAEG単位のモル量の和)/([D]二官能性カルボン酸単位と[E]低級アルキルエステル単位のモル量の和)の値が、通常1.0以上となるようにすることが望ましい。そして、これを実現するには、製造時には、得られる熱可塑性ポリエステル中の[A]1,4−ブタンジオール単位の量よりも、[A]1,4−ブタンジオールの量を多くして配合することが望ましい。反応中に[A]1,4−ブタンジオールが気相中へ出てしまい、反応系中の[A]1,4−ブタンジオールの量が低下するためである。
具体的には、製造時に配合する([A]1,4−ブタンジオールと[B]PAEGのモル量の和)/([D]二官能性カルボン酸と[E]低級アルキルエステルのモル量の和)の値の好ましい値は、
(i)[D]二官能性カルボン酸のモル量≧[E]低級アルキルエステルのモル量の場合、通常1.6以上であり、また、通常2.5以下、好ましくは2.2以下であり、
(ii)[D]二官能性カルボン酸のモル量<[E]低級アルキルエステルのモル量の場合、通常1.1以上であり、また、通常2.0以下、好ましくは1.6以下である。
上記下限値未満であると、または、上限値を超えると、末端基バランスが崩れ、反応が進行しない虞がある。
(i)[D]二官能性カルボン酸のモル量≧[E]低級アルキルエステルのモル量の場合、通常1.6以上であり、また、通常2.5以下、好ましくは2.2以下であり、
(ii)[D]二官能性カルボン酸のモル量<[E]低級アルキルエステルのモル量の場合、通常1.1以上であり、また、通常2.0以下、好ましくは1.6以下である。
上記下限値未満であると、または、上限値を超えると、末端基バランスが崩れ、反応が進行しない虞がある。
また、上記の反応工程は、通常、グリコール成分とカルボン酸/エステル成分とのエステル化反応又はエステル交換反応が進行する第1工程(エステル化工程、エステル交換工程)と、溶融重縮合反応が進行する第2工程(溶融重縮合工程)とを有する。以下、この場合を例に挙げて、本発明の熱可塑性ポリエステルの製造方法を説明する。
〔第1工程〕
第1工程では、グリコール成分とカルボン酸/エステル成分とのエステル化反応又はエステル交換反応を進行させる。ここで、カルボン酸/エステル成分として[D]二官能性カルボン酸を用いた場合にはエステル化反応が進行し、カルボン酸/エステル成分として[E]低級アルキルエステルを用いた場合にはエステル交換反応が進行し、カルボン酸/エステル成分として[D]二官能性カルボン酸及び[E]低級アルキルエステルの双方を使用した場合にはエステル化反応及びエステル交換反応がともに進行する。
第1工程では、グリコール成分とカルボン酸/エステル成分とのエステル化反応又はエステル交換反応を進行させる。ここで、カルボン酸/エステル成分として[D]二官能性カルボン酸を用いた場合にはエステル化反応が進行し、カルボン酸/エステル成分として[E]低級アルキルエステルを用いた場合にはエステル交換反応が進行し、カルボン酸/エステル成分として[D]二官能性カルボン酸及び[E]低級アルキルエステルの双方を使用した場合にはエステル化反応及びエステル交換反応がともに進行する。
本発明においてエステル化反応工程とは、オリゴマーのエステル化率が90%に到達するまでの反応を指す。ここで、オリゴマーのエステル化率は、以下のようにして求めた酸価とケン化価を用いて、下記式により算出する。
[酸価]
オリゴマーをジメチルホルムアミドに溶解させ、0.1NのKOH/メタノール溶液を用いて滴定し求める。
[ケン化価]
0.5NのKOH/エタノール溶液でオリゴマーを加水分解し、0.5Nの塩酸で逆滴定し求める。
[エステル化率の算出式]
エステル化率(%)=((ケン化価−酸価)/ケン化価)×100
[酸価]
オリゴマーをジメチルホルムアミドに溶解させ、0.1NのKOH/メタノール溶液を用いて滴定し求める。
[ケン化価]
0.5NのKOH/エタノール溶液でオリゴマーを加水分解し、0.5Nの塩酸で逆滴定し求める。
[エステル化率の算出式]
エステル化率(%)=((ケン化価−酸価)/ケン化価)×100
また本発明においてエステル交換反応工程とは、オリゴマーのエステル交換率が80%に到達するまでの反応を指す。
オリゴマーのエステル交換率は共鳴周波数400MHzの1H NMRを用いて残存アルキルエステルを測定し、ケン化価で求めたジカルボン酸ユニットのモル濃度を用いて下記式で算出する。
[エステル交換率の算出式]
エステル交換率=((ジカルボン酸ユニットのモル濃度×2−アルキルエステルの当量)/ジカルボン酸ユニットのモル濃度×2)×100
オリゴマーのエステル交換率は共鳴周波数400MHzの1H NMRを用いて残存アルキルエステルを測定し、ケン化価で求めたジカルボン酸ユニットのモル濃度を用いて下記式で算出する。
[エステル交換率の算出式]
エステル交換率=((ジカルボン酸ユニットのモル濃度×2−アルキルエステルの当量)/ジカルボン酸ユニットのモル濃度×2)×100
第1工程においては、反応系には、少なくとも[A]1,4−ブタンジオールと、[D]二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]低級アルキルエステルとを存在させる。この際、反応系に存在させる[A]1,4−ブタンジオール、並びに、[D]二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]低級アルキルエステルの配合量は、上述したとおりである。
また、[B]PAEG及び[C]鎖分岐剤は、それぞれ独立に、第1工程の工程前、工程中、及び、工程後のいずれの時期に反応系に配合するようにしてもよい。また、[B]PAEG及び[C]鎖分岐剤は、条件(1),(2)を満たすような配合量(配合割合)で配合するものとする。ただし分岐効果を高くするという点で、[B]PAEG及び[C]鎖分岐剤は、第1工程において反応系に存在していることが好ましいが、[B]PAEGの熱分解が問題となる場合は、[B]PAEGは、第1工程後、且つ、第2工程前において配合することもできる。さらに連続製造時にゲル化が懸念される場合は、[C]鎖分岐剤を第1工程後、且つ、第2工程前において配合することもできる。
なお、[B]PAEG及び[C]鎖分岐剤を第1工程の工程前及び工程中に反応系に配合した場合には、上記の[A]1,4−ブタンジオール、[D]二官能性カルボン酸及び/又は[E]低級アルキルエステル以外に、[B]PAEG及び[C]鎖分岐剤もエステル反応及び/又はエステル交換反応を生じることになる。
なお、[B]PAEG及び[C]鎖分岐剤を第1工程の工程前及び工程中に反応系に配合した場合には、上記の[A]1,4−ブタンジオール、[D]二官能性カルボン酸及び/又は[E]低級アルキルエステル以外に、[B]PAEG及び[C]鎖分岐剤もエステル反応及び/又はエステル交換反応を生じることになる。
なお、上記の[A]1,4−ブタンジオール、[B]PAEG、及び、[C]鎖分岐剤、並びに、[D]二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]低級アルキルエステルは、その全量を一度に反応系に配合してもよく、2回以上に分けて反応系に配合しても良い。
さらに、[C]鎖分岐剤は、そのままの状態で反応系に配合しても良い。また、[C]鎖分岐剤として常温で固体のものを用いる場合には、[C]鎖分岐剤を融点まで加熱し溶融させてから配合したり、水、1,4−ブタンジオール、PAEGなどの溶媒に溶解させてから配合するようにしてもよい。特に、鎖分岐剤としてペンタエリスリトールを使用する場合には、100℃以上で1,4−ブタンジオールに溶解した状態で反応系に配合することが好ましい。この際、ペンタエリスリトールの溶解濃度は任意であるが、1,4−ブタンジオールに対して、通常1重量%以上、また、通常50重量%以下、好ましくは20重量%以下とする。溶解温度をより低くしたい場合は、ペンタエリスリトールをまず温水に溶解し、濃度20重量%以下の水溶液とした後、1,4−ブタンジオールで希釈することも可能である。
また、[X]チタン化合物は、第1工程の工程前、工程中、及び、工程後のいずれの時期に反応系に配合しても良い。ただし、エステル化反応及びエステル交換反応を促進する観点からは、[X]チタン化合物は、第1工程において反応系に存在することが好ましいため、第1工程において配合することが好ましい。具体的には、第1工程の工程前又は工程中に配合することが好ましく、第1工程の工程前に反応系に配合することがより好ましい。[X]チタン化合物の配合量は、製造される本発明の熱可塑性ポリエステル中のチタン原子の含有割合が、上述した範囲(条件(3)参照)に収まるように設定する。
なお、後述するように、[X]チタン化合物は第1工程と第2工程とに分割して配合することがあるが、その場合には、第1工程において配合する[X]チタン化合物の量は、配合すべきチタン化合物の、通常35重量%以上、好ましくは45重量%以上、また、通常75重量%以下、好ましくは65重量%以下とする。この範囲の下限を下回るとエステル化反応及びエステル交換反応が遅くなり、上限を上回ると重縮合反応が遅くなる。
[X]チタン化合物は、そのままの状態で反応系に配合しても良いが、1,4−ブタンジオール等の溶媒に溶解させたり希釈させたりした状態で配合することが好ましい。溶解させたり希釈したりしないと、触媒の分散性が悪くなるため、反応速度が低下したり、凝集異物を生じる虞がある。この際、溶媒中の[X]チタン化合物の濃度は任意であるが、通常0.01重量%以上、好ましくは0.005重量%以上、より好ましくは0.08重量%以上、また、通常20重量%以下、好ましくは10重量%以下、より好ましくは8重量%以下である。
第1工程における反応条件は、上記のエステル化反応及び/又はエステル交換反応を進行させることができる限り任意である。
ただし、温度条件は通常120℃以上、好ましくは150℃以上、また、通常245℃以下、好ましくは230℃以下である。また、反応時間は通常2〜4時間である。
ただし、温度条件は通常120℃以上、好ましくは150℃以上、また、通常245℃以下、好ましくは230℃以下である。また、反応時間は通常2〜4時間である。
第1工程を行なうことにより、[A]1,4−ブタンジオール、[B]PAEG、[C]鎖分岐剤、並びに、[D]二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]低級アルキルエステルが反応したオリゴマーが生成する。そして、後述する第2工程においては、このオリゴマーの重縮合を行なう。なお、[B]PAEG及び[C]鎖分岐剤を第1工程の工程後に配合する場合には、上記のオリゴマーには[B]PAEG及び[C]鎖分岐剤に対応する成分は含有されないことになる。
〔第2工程〕
第2工程では、第1工程で得られたオリゴマーに重縮合反応をさせる。この際、当該重縮合反応は通常は溶融重縮合反応として進行する。
第1工程において[B]PAEG及び/又は[C]鎖分岐剤を反応系に配合していない場合には、第2工程の工程前に反応系に[B]PAEG及び/又は[C]鎖分岐剤を配合するようにする。配合量及び配合時の状態は、〔第1工程〕で説明したのと同様である。
第2工程では、第1工程で得られたオリゴマーに重縮合反応をさせる。この際、当該重縮合反応は通常は溶融重縮合反応として進行する。
第1工程において[B]PAEG及び/又は[C]鎖分岐剤を反応系に配合していない場合には、第2工程の工程前に反応系に[B]PAEG及び/又は[C]鎖分岐剤を配合するようにする。配合量及び配合時の状態は、〔第1工程〕で説明したのと同様である。
また、[X]チタン化合物は、通常は第1工程において配合しているために既に反応系に存在する。ただし、この場合、[X]チタン化合物は第2工程においても反応系に更に配合することが好ましい。即ち、[X]チタン化合物は、第1工程と第2工程とに分割して配合することが好ましい。具体的には、通常は、第1工程の工程後、第2工程の工程前又は工程中において、[X]チタン化合物を更に反応系に配合する。第1工程で配合した[X]チタン化合物は一部失活してしまうため、第2工程において(即ち、第1工程の工程後、且つ、第2工程の工程前又は工程中に)更に[X]チタン化合物を配合することにより、第2工程の反応促進効果が高くなる。第1工程で[X]チタン化合物を多量に配合すると、失活した[X]チタン化合物が凝集物を形成し、熱可塑性ポリエステル中に異物となって残存する虞があるし、さらには第1工程でPAEGを配合している場合は、PAEGの分解が進む虞もある。配合する際の[X]チタン化合物の状態は、〔第1工程〕で説明したのと同様である。また、[X]チタン化合物の配合量は、第1工程で[X]チタン化合物を既に配合している場合には、配合すべき[X]チタン化合物の全量のうち未配合分を配合し、第1工程で[X]チタン化合物を配合していない場合には、配合すべき[X]チタン化合物の全量を配合する。
また、[Y]重縮合用金属触媒は第2工程において反応系に存在することが好ましい。したがって、通常は、第2工程においては、[Y]重縮合用金属触媒を反応系に配合する。[Y]重縮合用金属触媒は、第2工程の工程前及び工程中のいずれの時期に配合しても良いが、第1工程の後、第2工程の前に配合することが好ましい。このように[Y]重縮合用金属触媒を第2工程の工程前に配合するようにすれば、重合活性及び色調等の点で有利である。ただし、[Y]重縮合用金属触媒は、第1工程の工程前、工程中及び工程後のいずれかにおいて、配合するようにしてもよい。
さらに、[Y]重縮合用金属触媒は、1回で全量を配合するほか、2回以上に分けて配合するようにしても構わない。
なお、[Y]重縮合用金属触媒の配合量は、製造される本発明の熱可塑性ポリエステルが含有する、周期律表1族及び2族から選ばれる少なくとも1種の金属原子が、上述した条件(含有量、チタン原子とのモル比)を満たすように調整すればよい。
なお、[Y]重縮合用金属触媒の配合量は、製造される本発明の熱可塑性ポリエステルが含有する、周期律表1族及び2族から選ばれる少なくとも1種の金属原子が、上述した条件(含有量、チタン原子とのモル比)を満たすように調整すればよい。
[Y]重縮合用金属触媒は、通常は、常温で固体である。したがって、そのまま供給することも出来るが、供給量を安定化させ、熱による変性などの悪影響を軽減するためには、水、[A]1,4−ブタンジオール、[B]PAEG等の溶媒に溶解して供給することが好ましい。この際の濃度は任意であるが、溶液全体に対する[Y]重縮合用金属触媒の濃度として、通常0.01重量%以上、好ましくは0.05重量%以上、より好ましくは0.08重量%以上、また、通常20重量%以下、好ましくは15重量%以下、より好ましくは10重量%以下である。特に[Y]重縮合用金属触媒として酢酸マグネシウムを使用する際は、まず水に溶解した後、[A]1,4−ブタンジオール等に希釈することが好ましい。
第2工程における条件は、重縮合反応を進行させることができる限り任意である。
温度条件は、通常230℃以上である。また、重合度が増大する重合後期においては、攪拌によるシェア発熱が伴うこともあるので、設定温度に注意して通常250℃未満、好ましくは245℃以下、より好ましくは243℃以下である。この温度範囲の上限を超えると末端ビニル基や末端COOH基が増大し、耐加水分解性が悪化したり、熱安定性が悪化したりする。また、不要な副反応のために、高重合度体が生成し難い。
温度条件は、通常230℃以上である。また、重合度が増大する重合後期においては、攪拌によるシェア発熱が伴うこともあるので、設定温度に注意して通常250℃未満、好ましくは245℃以下、より好ましくは243℃以下である。この温度範囲の上限を超えると末端ビニル基や末端COOH基が増大し、耐加水分解性が悪化したり、熱安定性が悪化したりする。また、不要な副反応のために、高重合度体が生成し難い。
また、第2工程における圧力条件は、通常は減圧環境とする。具体的には10Torr以下、好ましくは3Torr以下とする。
さらに、重合時間は、通常2〜8時間である。
さらに、重合時間は、通常2〜8時間である。
第2工程を行なうことにより、[A]1,4−ブタンジオール、[B]PAEG、[C]鎖分岐剤、並びに、[D]二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]低級アルキルエステルが重縮合した熱可塑性ポリエステルを得ることができる。
〔II−2.熱安定剤配合工程〕
また、本発明の熱可塑性ポリエステルの製造方法では、上記の反応系に、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤を配合する(熱安定剤配合工程)。さらに、適宜、[G]ペンタエリスリトール・テトラキス[3−ラウリル−チオ−プロピオネート]も、上記の反応系に配合する(追加熱安定剤配合工程)。
[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤及び[G]ペンタエリスリトール・テトラキス[3−ラウリル−チオ−プロピオネート]の配合量は、本発明の熱可塑性ポリエステル中の熱安定剤の含有量が上述した範囲となる量とする。
また、上記の熱安定剤は、1回で全量を配合するほか、2回以上に分けて配合するようにしても構わない。
また、本発明の熱可塑性ポリエステルの製造方法では、上記の反応系に、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤を配合する(熱安定剤配合工程)。さらに、適宜、[G]ペンタエリスリトール・テトラキス[3−ラウリル−チオ−プロピオネート]も、上記の反応系に配合する(追加熱安定剤配合工程)。
[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤及び[G]ペンタエリスリトール・テトラキス[3−ラウリル−チオ−プロピオネート]の配合量は、本発明の熱可塑性ポリエステル中の熱安定剤の含有量が上述した範囲となる量とする。
また、上記の熱安定剤は、1回で全量を配合するほか、2回以上に分けて配合するようにしても構わない。
[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤や[G]ペンタエリスリトール・テトラキス[3−ラウリル−チオ−プロピオネート]等の熱安定剤を配合する時期は任意であり、第1工程の工程前、工程中及び工程後、並びに、第2工程の工程前、工程中及び工程後のいずれでも良い。ただし、熱安定剤を熱可塑性ポリエステル中に良好に分散させるためには第2工程の前に配合することが好ましく、また、反応中の熱安定剤失活を避けるためには第1工程の工程後、第2工程の工程前に配合することがより好ましい。
〔II−3.固相重縮合工程〕
さらに、上記の反応工程の後(即ち、第2工程の後)に、固相重縮合工程を行なうこともできる。[C]鎖分岐剤を配合したことにより溶融重縮合時にはゲル化の危険性が伴うが、比較的低分子量で溶融重縮合を停止し、その後に固相重縮合を行なえば、ゲル化による抜出不良などの製造上の危険性を回避して、安定的に高重合度のポリマーを得ることが可能である。
さらに、上記の反応工程の後(即ち、第2工程の後)に、固相重縮合工程を行なうこともできる。[C]鎖分岐剤を配合したことにより溶融重縮合時にはゲル化の危険性が伴うが、比較的低分子量で溶融重縮合を停止し、その後に固相重縮合を行なえば、ゲル化による抜出不良などの製造上の危険性を回避して、安定的に高重合度のポリマーを得ることが可能である。
この場合、溶融重縮合は後述の実施例において説明する測定法に従い求めた固有粘度の値で、0.6〜1.1で停止し、固相重縮合を行なうことが好ましい。固有粘度が前記範囲の下限を下回ると溶融粘度が低すぎてチップ化が困難であり、一方上限を上回ると固相重縮合の利点が得られなくなる虞がある。
固相重縮合工程における反応条件は、固相重縮合反応が進行する限り任意である。
ただし、温度条件は、熱可塑性ポリエステルの温度で、通常170℃以上、好ましくは180℃以上、より好ましくは185℃以上、また、通常210℃以下、好ましくは200℃以下、より好ましくは195℃以下である。これより温度が低いと重縮合が進行せず、温度が高いと反応器壁面に熱可塑性ポリエステルが融着して製造困難となる虞がある。
ただし、温度条件は、熱可塑性ポリエステルの温度で、通常170℃以上、好ましくは180℃以上、より好ましくは185℃以上、また、通常210℃以下、好ましくは200℃以下、より好ましくは195℃以下である。これより温度が低いと重縮合が進行せず、温度が高いと反応器壁面に熱可塑性ポリエステルが融着して製造困難となる虞がある。
〔II−4.その他の工程〕
その他、本発明の熱可塑性ポリエステルの特性が損なわれない範囲において、その他の触媒、反応助剤、各種の添加剤(例えば、顔料やつや消し剤として用いる酸化チタン、タルク等の結晶核剤、難燃剤、帯電防止剤、離型剤、紫外線吸収剤等)を配合してもよい。配合時期は、第1工程の工程前、工程中及び工程後、並びに、第2工程の工程前、工程中及び工程後のいずれでもよい。
その他、本発明の熱可塑性ポリエステルの特性が損なわれない範囲において、その他の触媒、反応助剤、各種の添加剤(例えば、顔料やつや消し剤として用いる酸化チタン、タルク等の結晶核剤、難燃剤、帯電防止剤、離型剤、紫外線吸収剤等)を配合してもよい。配合時期は、第1工程の工程前、工程中及び工程後、並びに、第2工程の工程前、工程中及び工程後のいずれでもよい。
〔II−5.生産効率〕
本発明の熱可塑性ポリエステルの製造方法によれば、本発明の熱可塑性ポリエステルを効率よく製造することが可能である。
本発明の熱可塑性ポリエステルの製造方法によれば、本発明の熱可塑性ポリエステルを効率よく製造することが可能である。
〔III.考察〕
以上のように、本発明の熱可塑性ポリエステルは、フィルム成形性・滞留熱安定性に優れており、フィッシュアイなどの欠陥がなく色調にも優れたフィルム高品質のフィルムに好適に用いることができる。また、本発明の熱可塑性ポリエステルの製造方法によれば、本発明の熱可塑性ポリエステルを、生産効率よく生産することができる。
以上のように、本発明の熱可塑性ポリエステルは、フィルム成形性・滞留熱安定性に優れており、フィッシュアイなどの欠陥がなく色調にも優れたフィルム高品質のフィルムに好適に用いることができる。また、本発明の熱可塑性ポリエステルの製造方法によれば、本発明の熱可塑性ポリエステルを、生産効率よく生産することができる。
本発明により上記のような優れた利点を得ることができる理由は、以下の通りであると推察される。
[B]PAEG単位の含有量を5〜35重量%とすることにより、本発明の熱可塑性ポリエステルから成形して得られるフィルムにおいて、ポリブチレンテレフタレートが持つ耐熱性および強度の低下を小さく抑えることができ、かつ、当該フィルムに、ポリブチレンテレフタレートの欠点である硬さに対して柔軟性を付与することができる。一方、特許文献1に記載の共重合ポリエステルでは、PAEG単位の含有量が多すぎるため柔軟性は高いが、耐熱性と強度は大きく低下していた。
[B]PAEG単位の含有量を5〜35重量%とすることにより、本発明の熱可塑性ポリエステルから成形して得られるフィルムにおいて、ポリブチレンテレフタレートが持つ耐熱性および強度の低下を小さく抑えることができ、かつ、当該フィルムに、ポリブチレンテレフタレートの欠点である硬さに対して柔軟性を付与することができる。一方、特許文献1に記載の共重合ポリエステルでは、PAEG単位の含有量が多すぎるため柔軟性は高いが、耐熱性と強度は大きく低下していた。
また、[C]鎖分岐剤を適量配合することにより、本発明の熱可塑性ポリエステルにおいては適度な溶融張力が得られ、フィルム成形性に優れる。
さらに、反応触媒と熱安定剤の配合に関しては、本反応系の特徴に対して触媒種類および配合量、配合時期、熱安定剤量および種類を最適化することにより本発明に到達している。
さらに、反応触媒と熱安定剤の配合に関しては、本反応系の特徴に対して触媒種類および配合量、配合時期、熱安定剤量および種類を最適化することにより本発明に到達している。
従来、本反応系では[B]PAEGが反応中に分解しやすいという課題があり、[X]チタン化合物が多いと分解反応が促進されるため、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤を多量に配合する必要があった。しかし[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤は着色しやすいという課題があり、配合量が多いフィルムでは色調が悪いという課題があった。ところが、色調を良好にするため[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤を減らすと、成形時の熱安定性が低下していた。さらには[X]チタン化合物が多いと、得られた重縮合物中に凝集異物が発生し、フィルムにフィッシュアイが発生するという課題があった。
そこで本発明者らは鋭意検討の結果、[X]チタン化合物を適量配合に抑えることで[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤配合量を減らせることを見出した。さらに[X]チタン化合物の配合時期を2回以上に分けて分割配合し、[Y]重縮合用金属触媒を併用することにより、反応時間を短縮でき、製造効率を高めることが可能であることを見出した。
また、熱安定剤種類としては[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤の中でも、ペンタエリスリトール・テトラキス[3−(3、5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]が溶融時の滞留熱安定性に優れており、フィルム成形時の溶融粘度低下を抑制できることを見出した。さらに[G]ペンタエリスリトール・テトラキス[3−ラウリル−チオ−プロピオネート]を併用することで熱安定性を維持しつつ、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤配合量を減らすことが可能であることを見出した。
これに対し、特許文献1記載の製造方法では[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤量が多くフィルムが着色するし、熱安定性もペンタエリスリトール・テトラキス[3−(3、5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]より劣っていた。
また、特許文献3記載の製造方法では[X]チタン化合物が多く、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤量が少ないため、熱安定性が劣り、フィッシュアイが多くなっていた。
さらに、特許文献2記載の製造方法はモノマーから溶融重合する方法とは異なり、ポリマーを更に反応させる方法なので製造工程数が増え製造効率が悪かった。さらに[Y]重縮合用金属触媒を併用したものに比べると重合速度が遅く、生産性が悪かった。
また、特許文献3記載の製造方法では[X]チタン化合物が多く、[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤量が少ないため、熱安定性が劣り、フィッシュアイが多くなっていた。
さらに、特許文献2記載の製造方法はモノマーから溶融重合する方法とは異なり、ポリマーを更に反応させる方法なので製造工程数が増え製造効率が悪かった。さらに[Y]重縮合用金属触媒を併用したものに比べると重合速度が遅く、生産性が悪かった。
〔IV.フィルム〕
本発明のフィルムは、本発明の熱可塑性ポリエステルからなるフィルムである。本発明のフィルムの具体的構成は任意であり、本発明の熱可塑性ポリエステルを含有してなるフィルムであれば、任意の構成を採用することができる。
以下、本発明のフィルムとして好ましい構成の例を説明する。
本発明のフィルムは、本発明の熱可塑性ポリエステルからなるフィルムである。本発明のフィルムの具体的構成は任意であり、本発明の熱可塑性ポリエステルを含有してなるフィルムであれば、任意の構成を採用することができる。
以下、本発明のフィルムとして好ましい構成の例を説明する。
例えば、本発明のフィルムが単層フィルムである場合、前記熱可塑性ポリエステルを用いて公知の方法で製造することが出来る。フィルムの製造方法としては、例えば、シート成形、Tダイ成形、空冷インフレーション成形、水冷インフレーション成形などの成形法が挙げられる。
また、本発明のフィルムが積層フィルムである場合、前記熱可塑性ポリエステルに積層するフィルム用材料としては、例えば当該熱可塑性ポリエステル以外の熱可塑性樹脂が挙げられる。斯かる熱可塑性樹脂としては、熱可塑性ポリエステル樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂、ポリアミド樹脂、半芳香族ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。なお、これらの熱可塑性樹脂は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
積層フィルムの製造方法としては、例えば、共押出シート成形、共押出Tダイ成形、共押出空冷インフレーション成形、共押出水冷インフレーション成形などの所謂共押出法、または、単層フィルムを得た後にラミネーション法により他のフィルムと積層する方法が挙げられる。
本発明のフィルムは、延伸フィルムであってもよい。延伸フィルムは、例えばフィルム状の成形品を延伸することにより得ることも出来る。延伸方法としては、公知の方法が応用できる。例えばTダイ法にて成形したフィルムの場合は、縦延伸はロール方式を用いることができる。更に、横方向に延伸する際には、テンター方式による逐次2軸延伸法を用いることが出来る。
本発明のフィルムの厚さは任意であるが、単層フィルムである場合、通常10〜300μm程度であり、積層フィルムである場合、前記熱可塑性ポリエステルからなる層の厚さは通常5〜150μm程度であり、積層フィルムとしての厚さは通常15〜500μm程度である。フィルムの厚さが厚すぎると透明性が低下し、薄すぎると耐ピンホール性が低下し易い。
また、本発明のフィルムは、印刷性の改良やラミネート性の改良などのために片面または両面にコロナ処理した後に用いることも出来る。
さらに、フィルム成形温度は、通常は270℃未満であることが好ましい。270℃以上では色調の悪化、末端カルボキシル基濃度の上昇、ひいては耐加水分解性悪化の虞がある。
また、本発明のフィルムは、印刷性の改良やラミネート性の改良などのために片面または両面にコロナ処理した後に用いることも出来る。
さらに、フィルム成形温度は、通常は270℃未満であることが好ましい。270℃以上では色調の悪化、末端カルボキシル基濃度の上昇、ひいては耐加水分解性悪化の虞がある。
本発明の熱可塑性ポリエステルからなるフィルムには、本発明の効果を損なわない範囲で、滑剤、離型剤、熱劣化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、染料、顔料、難燃剤、展着剤などの添加剤を配合することが出来る。熱可塑性ポリエステルにフィラー及び必要に応じその他添加剤を配合する方法としては、熱可塑性ポリエステル樹脂の製造工程のいずれかで配合したり、重合後の熱可塑性ポリエステル樹脂にドライブレンドしたり、熱可塑性ポリエステル樹脂と共に溶融混練したり、高濃度のマスターバッチを調製し、これを成形時に希釈して用いる等、任意の配合方法に従って行なうことが出来る。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の説明において、「1,4−BG」とは1,4−ブタンジオールを表わし、「PTMG#1000」とは分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコールを表わし、「DMT」とはジメチルテレフタレートを表わし、「TBT」とはテトラブチルチタネートを表わし、「MgOAc」とは酢酸マグネシウム四水塩を表わす。
なお、以下の説明において、「1,4−BG」とは1,4−ブタンジオールを表わし、「PTMG#1000」とは分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコールを表わし、「DMT」とはジメチルテレフタレートを表わし、「TBT」とはテトラブチルチタネートを表わし、「MgOAc」とは酢酸マグネシウム四水塩を表わす。
〔測定方法〕
以下の諸例で採用した物性および評価項目の測定方法は次の通りである。
(1)熱可塑性ポリエステル中のチタン、周期律表1族金属および2族金属の濃度:
電子工業用高純度硫酸および硝酸で熱可塑性ポリエステル(以下適宜、単に「ポリマー」という)を湿式分解し、高分解能ICP(Inductively Coupled Plasma)−MS(Mass Spectrometer)(サーモクエスト社製)を使用して測定し、ポリマー中のチタン原子、周期律表1族金属原子および2族金属原子の濃度として求めた。
以下の諸例で採用した物性および評価項目の測定方法は次の通りである。
(1)熱可塑性ポリエステル中のチタン、周期律表1族金属および2族金属の濃度:
電子工業用高純度硫酸および硝酸で熱可塑性ポリエステル(以下適宜、単に「ポリマー」という)を湿式分解し、高分解能ICP(Inductively Coupled Plasma)−MS(Mass Spectrometer)(サーモクエスト社製)を使用して測定し、ポリマー中のチタン原子、周期律表1族金属原子および2族金属原子の濃度として求めた。
(2)固有粘度(IV)
ウベローデ型粘度計を使用し、次の要領でポリマーの固有粘度IVを求めた。即ち、フェノール/テトラクロロエタン(重量比1/1)の混合溶媒を使用し、30℃において、濃度1.0g/dLのポリマー溶液及び溶媒のみの落下秒数を測定し、以下の式より求めた。
IV={(1+4KHηSP)0.5−1}/(2KHC)
(ただし、ηSP=η/η0−1を表わし、ηはポリマー溶液落下秒数を表わし、η0は溶媒の落下秒数を表わし、Cはポリマー溶液濃度(g/dL)を表わし、KHはハギンズの定数を表わす。なお、KHは0.33を採用した。)
ウベローデ型粘度計を使用し、次の要領でポリマーの固有粘度IVを求めた。即ち、フェノール/テトラクロロエタン(重量比1/1)の混合溶媒を使用し、30℃において、濃度1.0g/dLのポリマー溶液及び溶媒のみの落下秒数を測定し、以下の式より求めた。
IV={(1+4KHηSP)0.5−1}/(2KHC)
(ただし、ηSP=η/η0−1を表わし、ηはポリマー溶液落下秒数を表わし、η0は溶媒の落下秒数を表わし、Cはポリマー溶液濃度(g/dL)を表わし、KHはハギンズの定数を表わす。なお、KHは0.33を採用した。)
(3)フィルム成形性
ポリマー5kgを120℃で8時間真空乾燥した後、池貝社製Tダイ成形機(押出機口径40mm、Tダイ幅600mm)にて成形温度250℃、冷却ロール温度80℃、引取速度3m/分で厚み30μmのフィルム成形を試みた。成形性の評価は下記のように行った。
ダイからの樹脂たれ落ちがひどいなど安定成形困難なものを×、安定成形可能なものを○とした。
ポリマー5kgを120℃で8時間真空乾燥した後、池貝社製Tダイ成形機(押出機口径40mm、Tダイ幅600mm)にて成形温度250℃、冷却ロール温度80℃、引取速度3m/分で厚み30μmのフィルム成形を試みた。成形性の評価は下記のように行った。
ダイからの樹脂たれ落ちがひどいなど安定成形困難なものを×、安定成形可能なものを○とした。
(4)フィッシュアイ
ポリマー5kgを120℃で8時間真空乾燥した後、オプティカルコントロールシステムズ社製フィルム成形機(型式ME−20/26V2)を使用し、厚さ50μmのフィルムを得た。シリンダ及びダイ温度は250℃とした。このフィルムをFilm Quality Testing System[オプティカルコントロールシステムズ社:型式FS−5]を使用し、当該フィルム1平方メートル当たりの200μmを超えるフィッシュアイの数を測定し、下記のごとく判定した。
○:フィッシュアイ数 < 20
△:フィッシュアイ数 20〜100
×:フィッシュアイ数 >100
ポリマー5kgを120℃で8時間真空乾燥した後、オプティカルコントロールシステムズ社製フィルム成形機(型式ME−20/26V2)を使用し、厚さ50μmのフィルムを得た。シリンダ及びダイ温度は250℃とした。このフィルムをFilm Quality Testing System[オプティカルコントロールシステムズ社:型式FS−5]を使用し、当該フィルム1平方メートル当たりの200μmを超えるフィッシュアイの数を測定し、下記のごとく判定した。
○:フィッシュアイ数 < 20
△:フィッシュアイ数 20〜100
×:フィッシュアイ数 >100
(5)端面色
上記の「(3)フィルム成形性」で成形したフィルムを紙管に巻き取った状態で目視観察し、フィルム端面の着色が著しいものを×、若干着色しているものを△、着色ないものを○とした。
上記の「(3)フィルム成形性」で成形したフィルムを紙管に巻き取った状態で目視観察し、フィルム端面の着色が著しいものを×、若干着色しているものを△、着色ないものを○とした。
(6)滞留熱安定性
ポリマー20gを120℃で10時間真空乾燥した。東洋精機社製キャピログラフ1B型に乾燥後ポリマーを充填し、温度245℃で60分間溶融保持した後、直径1mmでL/D=10のキャピラリーから押出速度50mm/分で抜き出し、ストランドを得た。このストランドをチップカッターにてペレット状にしたものの固有粘度を測定した。加熱処理後の固有粘度を加熱前の固有粘度で除した値が0.85以上であるものを○、0.80以上0.85未満であるものを△、0.80未満であるものを×とした。
ポリマー20gを120℃で10時間真空乾燥した。東洋精機社製キャピログラフ1B型に乾燥後ポリマーを充填し、温度245℃で60分間溶融保持した後、直径1mmでL/D=10のキャピラリーから押出速度50mm/分で抜き出し、ストランドを得た。このストランドをチップカッターにてペレット状にしたものの固有粘度を測定した。加熱処理後の固有粘度を加熱前の固有粘度で除した値が0.85以上であるものを○、0.80以上0.85未満であるものを△、0.80未満であるものを×とした。
〔原料〕
以下の実施例及び比較例において、鎖分岐剤としては、下記の物質を使用した。
鎖分岐剤1:ペンタエリスリトール。
鎖分岐剤2:トリメチロールプロパン。
鎖分岐剤3:無水トリメリット酸。
以下の実施例及び比較例において、鎖分岐剤としては、下記の物質を使用した。
鎖分岐剤1:ペンタエリスリトール。
鎖分岐剤2:トリメチロールプロパン。
鎖分岐剤3:無水トリメリット酸。
また、熱安定剤としては、下記の物質を使用した。
安定剤1:ペンタエリスリトール・テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]。
安定剤2:ペンタエリスリトール・テトラキス[3−ラウリル−チオ−プロピオネート]。
安定剤3:1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン。
安定剤1:ペンタエリスリトール・テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]。
安定剤2:ペンタエリスリトール・テトラキス[3−ラウリル−チオ−プロピオネート]。
安定剤3:1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン。
〔実施例1〕
1,4−ブタンジオールを33重量部、分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコールを27重量部、鎖分岐剤1を0.17重量部、ジメチルテレフタレートを64重量部に、テトラブチルチタネート0.023重量部を1,4−ブタンジオールに溶解して添加し、150℃から230℃まで3時間かけて昇温し、エステル交換反応(第1工程)を行なった。
1,4−ブタンジオールを33重量部、分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコールを27重量部、鎖分岐剤1を0.17重量部、ジメチルテレフタレートを64重量部に、テトラブチルチタネート0.023重量部を1,4−ブタンジオールに溶解して添加し、150℃から230℃まで3時間かけて昇温し、エステル交換反応(第1工程)を行なった。
エステル交換反応終了15分前に、(i)安定剤1を0.045重量部添加し、(ii)安定剤2を0.045重量部添加し、(iii)テトラブチルチタネート0.018重量部を1,4−ブタンジオールに溶解して添加し、(iv)酢酸マグネシウム・四水塩0.042重量部を水に溶解したものを、1,4−ブタンジオールで希釈して添加し、引き続き重縮合反応(第2工程)を行なった。
重縮合反応は、常圧から1Torrまで85分かけて徐々に減圧し、同時に所定の重合温度242℃まで昇温し、以降所定重合温度242℃、1Torrで継続し、所定の撹拌トルクに到達した時点で反応を終了した。
得られたポリマーをストランド状に連続的に抜き出し、回転式カッターにてカッティングし、ポリマーチップを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表1に示す。
得られたポリマーをストランド状に連続的に抜き出し、回転式カッターにてカッティングし、ポリマーチップを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表1に示す。
〔実施例2,3〕
実施例1の1,4−ブタンジオール、ジメチルテレフタレート及びポリテトラメチレンエーテルグリコールの使用量を、それぞれ表1に示すように変えた以外は実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表1に示す。
実施例1の1,4−ブタンジオール、ジメチルテレフタレート及びポリテトラメチレンエーテルグリコールの使用量を、それぞれ表1に示すように変えた以外は実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表1に示す。
〔実施例4,5、比較例1,2〕
鎖分岐剤1の量を、それぞれ表1に示すように変えた以外は実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表1に示す。
比較例1ではダイから溶融樹脂がたれ落ちしやすく安定した成形ができなかった。また、比較例2では樹脂圧力は高いものの成形は可能であったが、フィルムにフィッシュアイが多く見られ、フィルム品質が劣った。このフィッシュアイを光学顕微鏡観察した結果、ポリマーのゲルであると考えられた。
鎖分岐剤1の量を、それぞれ表1に示すように変えた以外は実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表1に示す。
比較例1ではダイから溶融樹脂がたれ落ちしやすく安定した成形ができなかった。また、比較例2では樹脂圧力は高いものの成形は可能であったが、フィルムにフィッシュアイが多く見られ、フィルム品質が劣った。このフィッシュアイを光学顕微鏡観察した結果、ポリマーのゲルであると考えられた。
〔実施例6〜10、比較例3〜5〕
熱安定剤の種類と量をそれぞれ表2に示すように変えた以外は、実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表2に示す。
実施例10では実施例1に対して滞留熱安定性がやや劣った。
比較例3では滞留熱安定性評価時の固有粘度低下が激しかった。
比較例5は滞留熱安定性が悪かった。比較例4と比較例6ではフィルム端面が黄色みを帯びていた。
熱安定剤の種類と量をそれぞれ表2に示すように変えた以外は、実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表2に示す。
実施例10では実施例1に対して滞留熱安定性がやや劣った。
比較例3では滞留熱安定性評価時の固有粘度低下が激しかった。
比較例5は滞留熱安定性が悪かった。比較例4と比較例6ではフィルム端面が黄色みを帯びていた。
〔実施例11〕
鎖分岐剤1を0.20重量部にし、重縮合反応時に撹拌トルクを低めで重合停止したこと以外は実施例4と同様にしてポリマーチップを得た。溶融重合後のポリマーの固有粘度は1.00であった。
次にこのポリマーチップをダブルコニカル型ブレンダー(内容量100L)にて190℃、減圧下(0.133kPa以下)で6時間の固相重縮合を行なった。その際の重合時間、固相重縮合後のポリマーの評価結果を表3に示す。
鎖分岐剤1を0.20重量部にし、重縮合反応時に撹拌トルクを低めで重合停止したこと以外は実施例4と同様にしてポリマーチップを得た。溶融重合後のポリマーの固有粘度は1.00であった。
次にこのポリマーチップをダブルコニカル型ブレンダー(内容量100L)にて190℃、減圧下(0.133kPa以下)で6時間の固相重縮合を行なった。その際の重合時間、固相重縮合後のポリマーの評価結果を表3に示す。
〔実施例12〕
重縮合反応を行なう際に、エステル交換反応終了15分前に安定剤1を0.1重量部添加し、安定剤2を添加せず、テトラブチルチタネート0.041重量部、酢酸マグネシウム・四水塩0.042重量部をエステル交換反応前に添加した以外は、実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表3に示す。
表3から分かるように、本実施例では実施例1に比較して重縮合時間が長くなった。
重縮合反応を行なう際に、エステル交換反応終了15分前に安定剤1を0.1重量部添加し、安定剤2を添加せず、テトラブチルチタネート0.041重量部、酢酸マグネシウム・四水塩0.042重量部をエステル交換反応前に添加した以外は、実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表3に示す。
表3から分かるように、本実施例では実施例1に比較して重縮合時間が長くなった。
〔実施例13〕
重縮合反応を行なう際に、エステル交換反応終了15分前に安定剤1を0.1重量部添加し、安定剤2を添加せず、酢酸マグネシウム・四水塩添加量を0.026重量部とした以外は実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表3に示す。
表3から分かるように、本実施例では実施例1に比較して重縮合時間が長くなった。
重縮合反応を行なう際に、エステル交換反応終了15分前に安定剤1を0.1重量部添加し、安定剤2を添加せず、酢酸マグネシウム・四水塩添加量を0.026重量部とした以外は実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表3に示す。
表3から分かるように、本実施例では実施例1に比較して重縮合時間が長くなった。
〔実施例14〕
重縮合反応を行なう際に、エステル交換反応終了15分前に安定剤1を0.1重量部添加し、安定剤2を添加せず、エステル交換反応前にテトラブチルチタネート0.046重量部、エステル交換反応終了15分前にテトラブチルチタネート0.034重量部、酢酸マグネシウム・四水塩0.079重量部添加するようにした以外は実施例1と同様にして、ポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表3に示す。
本実施例では、実施例1に比較してフィッシュアイが若干見られ、フィルム端面もわずかに着色あり、滞留熱安定性もやや劣った。
重縮合反応を行なう際に、エステル交換反応終了15分前に安定剤1を0.1重量部添加し、安定剤2を添加せず、エステル交換反応前にテトラブチルチタネート0.046重量部、エステル交換反応終了15分前にテトラブチルチタネート0.034重量部、酢酸マグネシウム・四水塩0.079重量部添加するようにした以外は実施例1と同様にして、ポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表3に示す。
本実施例では、実施例1に比較してフィッシュアイが若干見られ、フィルム端面もわずかに着色あり、滞留熱安定性もやや劣った。
〔実施例15〕
重縮合反応を行なう際に、エステル交換反応終了15分前に安定剤1を0.1重量部添加し、安定剤2を添加せず、エステル交換反応前に添加するテトラブチルチタネート量を0.031重量部とし、エステル交換反応終了15分前にテトラブチルチタネートおよび酢酸マグネシウム・四水塩を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表3に示す。
表3から分かるように、本実施例では実施例1に比較して重縮合時間が長くかかり、重縮合性が劣った。
重縮合反応を行なう際に、エステル交換反応終了15分前に安定剤1を0.1重量部添加し、安定剤2を添加せず、エステル交換反応前に添加するテトラブチルチタネート量を0.031重量部とし、エステル交換反応終了15分前にテトラブチルチタネートおよび酢酸マグネシウム・四水塩を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表3に示す。
表3から分かるように、本実施例では実施例1に比較して重縮合時間が長くかかり、重縮合性が劣った。
〔実施例16,17〕
鎖分岐剤の種類を変えた以外は実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表3に示す。
鎖分岐剤の種類を変えた以外は実施例1と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表3に示す。
〔比較例6,7〕
表3に示すような仕込量にて比較例6と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表3に示す。表3から、これらの比較例では滞留熱安定性、フィッシュアイ、端面色が悪く、重縮合性の悪いことがわかる。
表3に示すような仕込量にて比較例6と同様にしてポリマーを得た。その際の重合時間、得られたポリマーの評価結果を表3に示す。表3から、これらの比較例では滞留熱安定性、フィッシュアイ、端面色が悪く、重縮合性の悪いことがわかる。
〔まとめ〕
以上の実施例及び比較例から分かるように、本発明の熱可塑性ポリエステルは、フィルム成形性・滞留熱安定性に優れ、フィッシュアイなどの欠陥がなく色調にも優れた高品質のフィルムに好適に用いることができる。
以上の実施例及び比較例から分かるように、本発明の熱可塑性ポリエステルは、フィルム成形性・滞留熱安定性に優れ、フィッシュアイなどの欠陥がなく色調にも優れた高品質のフィルムに好適に用いることができる。
本発明は産業上の任意の分野に用いることができるが、特に、フィルム、シート、モノフィラメント、繊維などの分野に用いて好適である。中でも、フィルムの材料として特に好適に使用することができる。
Claims (18)
- [A]1,4−ブタンジオール、
[B]分子量500〜6000のポリアルキレンエーテルグリコール、及び、
[C]鎖分岐剤、並びに、
[D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルを、
[X]チタン化合物の存在下で反応させる反応工程を経て得られる熱可塑性ポリエステルであって、
各成分量が下記条件(1)〜(3)を満たし、
[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤を該熱可塑性ポリエステル100重量%に対して0.01〜0.4重量%含有する
ことを特徴とする熱可塑性ポリエステル。
条件(1):該熱可塑性ポリエステル100重量%に対する[B]分子量500〜6000のポリアルキレンエーテルグリコール由来の構造単位の割合が5〜35重量%である。
条件(2):「{([C]鎖分岐剤のモル量)/([D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸、及び、[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルのモル量)}×100」で表わされる割合が0.05〜10である。
条件(3):該熱可塑性ポリエステルに対するチタン原子の割合が10ppm〜120ppmである。 - 該熱可塑性ポリエステル中のチタン原子の濃度が30ppm〜70ppmである
ことを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性ポリエステル。 - 該熱可塑性ポリエステル中に、周期律表1族及び2族から選ばれる少なくとも1種の金属原子を、5ppm〜100ppm含有する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の熱可塑性ポリエステル。 - 該熱可塑性ポリエステル中の、周期律表1族及び2族から選ばれる少なくとも1種の金属原子に対するチタン原子のモル比が、0.30〜1.50である
ことを特徴とする請求項3に記載の熱可塑性ポリエステル。 - [C]鎖分岐剤として、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、トリメリット酸、トリメリット酸トリメチルエステル及び無水トリメリット酸から選ばれる1種以上を配合する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱可塑性ポリエステル。 - [C]鎖分岐剤としてペンタエリスリトールを配合する
ことを特徴とする請求項5に記載の熱可塑性ポリエステル。 - [F]ヒンダードフェノール系熱安定剤が、ペンタエリスリトール・テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]である
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の熱可塑性ポリエステル。 - [G]ペンタエリスリトール・テトラキス[3−ラウリル−チオ−プロピオネート]を、該熱可塑性ポリエステル100重量%に対して0.4重量%以下含有する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の熱可塑性ポリエステル。 - [A]1,4−ブタンジオール、
[B]分子量500〜6000のポリアルキレンエーテルグリコール、及び、
[C]鎖分岐剤、並びに、
[D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸、及び/又は、[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルを、
[X]チタン化合物の存在下で反応させる反応工程を有する熱可塑性ポリエステルの製造方法であって、
各成分量が、下記条件(1)〜(3)を満たし、
[F]ヒンダードフェノール系熱安定剤を、該熱可塑性ポリエステル100重量%に対して0.01〜0.4重量%含有するよう配合する熱安定剤配合工程を有する
ことを特徴とする、熱可塑性ポリエステルの製造方法。
条件(1):該熱可塑性ポリエステル100重量%に対する[B]分子量500〜6000のポリアルキレンエーテルグリコール由来の構造単位の割合が5〜35重量%である。
条件(2):「{([C]鎖分岐剤のモル量)/([D]テレフタル酸を主成分とする二官能性カルボン酸、及び、[E]ジメチルテレフタレートを主成分とする二官能性カルボン酸の低級アルキルエステルのモル量)}×100」で表わされる割合が0.05〜10である。
条件(3):該熱可塑性ポリエステルに対するチタン原子の割合が10ppm〜120ppmである。 - [Y]周期律表1族および2族から選ばれる少なくとも1種の金属の化合物の存在下で、前記の反応をさせる
ことを特徴とする請求項9に記載の熱可塑性ポリエステルの製造方法。 - [Y]周期律表1族および2族から選ばれる少なくとも1種の金属の化合物に対する、[X]チタン原子のモル比が0.30〜1.50となるように、[X]チタン化合物及び[Y]周期律表1族および2族から選ばれる少なくとも1種の金属の化合物を配合する
ことを特徴とする請求項10に記載の熱可塑性ポリエステルの製造方法。 - 該反応工程が、エステル化反応又はエステル交換反応が進行する第1工程と、溶融重縮合反応が進行する第2工程とを有し、
[X]チタン化合物を、第1工程及び第2工程に分割して配合するとともに、
[Y]周期律表1族および2族から選ばれる少なくとも1種の金属の化合物を、第2工程において配合する
ことを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の熱可塑性ポリエステルの製造方法。 - 該反応工程の後、さらに固相重縮合反応を進行させる固相重縮合工程を有する
ことを特徴とする請求項9〜12のいずれか一項に記載の熱可塑性ポリエステルの製造方法。 - [C]鎖分岐剤として、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、トリメリット酸、トリメリット酸トリメチルエステル及び無水トリメリット酸から選ばれる1種以上を配合する
ことを特徴とする請求項9〜13のいずれか一項に記載の熱可塑性ポリエステルの製造方法。 - [C]鎖分岐剤がペンタエリスリトールである
ことを特徴とする請求項14に記載の熱可塑性ポリエステルの製造方法。 - [F]ヒンダードフェノール系熱安定剤が、ペンタエリスリトール・テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]である
ことを特徴とする請求項9〜15のいずれか一項に記載の熱可塑性ポリエステルの製造方法。 - [G]ペンタエリスリトール・テトラキス[3−ラウリル−チオ−プロピオネート]を前記熱可塑性ポリエステル100重量%に対して0.4重量%以下配合する追加熱安定剤配合工程を有する
ことを特徴とする、請求項9〜16のいずれか一項に記載の熱可塑性ポリエステルの製造方法。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の熱可塑性ポリエステルを含有してなる
ことを特徴とするフィルム。
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