JP6038571B2 - ポリエステル樹脂組成物及びそれからなるダイレクトブロー成形品 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、次の(1)〜(3)を要旨とするものである。
(1)ポリエステルを構成する酸成分の70モル%以上がテレフタル酸であり、グリコール成分の88〜97モル%がエチレングリコールであり、3〜12モル%が1,4−シクロヘキサンジメタノールであるポリエステル樹脂中に、テトラキス〔メチレン−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〕メタンを0.1〜1.0質量%含有し、かつゲルマニウム化合物をポリエステル樹脂の酸成分1モルに対し5×10−5モル〜3.0×10−4モル含有し、極限粘度(IV)が0.8〜1.5、スウェル比(SW)が1.2〜1.4であることを特徴とするポリエステル樹脂組成物。
(2)さらに、コバルト化合物とアルカリ金属化合物とを含有しており、コバルト化合物をポリエステル樹脂の酸成分1モルに対し1×10−5モル〜2.0×10−4モル含有し、アルカリ金属化合物をポリエステル樹脂の酸成分1モルに対し1.0×10−4モル〜1.0×10−3モル含有してなる(1)に記載のポリエステル樹脂組成物。
(3)(1)又は(2)に記載のポリエステル樹脂組成物からなるダイレクトブロー成形品。
そして、本発明のダイレクトブロー成形品は、本発明のポリエステル樹脂組成物から得られるものであるため、色調、透明性に優れており、種々の用途に用いることができる。
本発明におけるポリエステル樹脂は、酸成分の70モル%以上がテレフタル酸であり、中でも85モル%以上がテレフタル酸であることが好ましい。テレフタル酸の割合が70モル%未満であると、得られるポリエステル樹脂の結晶性や耐熱性が劣るものとなる。
ポリエステル樹脂中に含まれるテレフタル酸以外の酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、無水フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸等が挙げられ、これらを2種類以上併用してもよく、これらの酸のエステル形成性誘導体を使用してもよい。
1,4−シクロヘキサンジメタノールの含有量(共重合量)は、全グリコール成分の2〜18モル%であり、中でも3〜12モル%であることが好ましく、さらには3〜8モル%であることが好ましい。1,4−シクロヘキサンジメタノールを適量共重合することにより、ポリエステル樹脂の結晶化速度をダイレクトブロー成形に適したものに調整することができ、ダイレクトブロー成形時の結晶化を防ぐことができる。
なお、エチレングリコールと1,4−シクロヘキサンジメタノールの合計量は、全グリコール成分の70モル%以上であることが好ましく、中でも80モル%以上であることが好ましい。
テトラキス〔メチレン−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〕メタンは、ポリエステル樹脂の重合反応工程中に添加することが好ましい。重合反応工程中に添加することで、該化合物の一部がポリエステル樹脂中に共重合される。これにより、ポリエステル樹脂中に分子鎖の絡み合いが生じ、架橋に似た状態が生じるものと想定され、ポリエステル樹脂の溶融粘度が高くなるとともに、スウェル比(SW)が本発明で規定する範囲を満足するものとなる。
ゲルマニウム化合物の含有量が5×10−5モル未満であると、目標の重合度のポリエステル樹脂が得られない、あるいは、重合反応において重合時間が長くなり、その結果、得られるポリエステル樹脂の色調や透明性が悪くなる。一方、3.0×10−4モルを超えても、重合触媒としての効果は飽和し、コスト的に不利となる。
アルカリ金属化合物の含有量が1×10−4モル未満であると、ポリエステル樹脂組成物の色調改良効果が小さく、一方、1.0×10−3を超えると、ポリエステルに不溶の微粒子が多数存在することから、ポリエステル樹脂組成物の透明性が悪化しやすくなる。
スウェル比(SW)=溶融樹脂ストランドの最大径/ダイ内径
酸成分としてテレフタル酸あるいはそのエステル形成性誘導体、グリコール成分としてエチレングリコールを所定の割合でエステル化反応器に仕込み、加圧下、160〜280℃の温度でエステル化反応を行う。この後、反応生成物を重合反応器に移し、1,4−シクロヘキサンジメタノール、重合触媒としてのゲルマニウム化合物、必要に応じてコバルト化合物とアルカリ金属化合物、テトラキス〔メチレン−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〕メタンを添加し、通常1hPa以下の減圧下で240〜290℃、好ましくは250〜280℃の温度で溶融重合反応を行う。ここで得られる共重合ポリエステル樹脂(プレポリマー)の極限粘度は、0.5〜0.8の範囲であることが好ましい。
(a)極限粘度
前記と同様の方法で測定した。
(b)共重合成分の共重合量、テトラキス〔メチレン−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〕メタンの含有量
得られた樹脂組成物を、重水素化ヘキサフルオロイソプロパノールと重水素化クロロホルムとの容量比が1/20の混合溶媒に溶解させ、日本電子社製LA−400型NMR装置にて1H−NMRを測定し、得られたチャートの各成分のプロトンのピークの積分強度から、共重合量と含有量を求めた。
(c)ゲルマニウム化合物、コバルト化合物、アルカリ金属化合物及びアンチモン化合物の含有量
得られた樹脂組成物5gを金属るつぼに入れ、濃硫酸2mlを加え電気炉で灰化する。るつぼ中の灰分を希塩酸水溶液に溶解させ、日本ジャーレルアッシュ社製ICP分析装置ARIS−APにて定量した。
(d)スウェル比
前記と同様の方法で測定した。
(e)成形性
得られた成形品(サンプル数20個)の胴部の厚さを測定し、最厚部と最薄部の厚さの差が0.10mmまでのものを合格とし、合格のサンプル数が18個以上である場合は○、合格のサンプル数が17個以下である場合は×とした。なお、最厚部と最薄部の厚さの差が0.10mmを満足していても、成形容器に結晶化が起こり、容器に白化が見られたものや容器表面が荒れたものの場合は、不合格とした。
(f)色調
得られた成形品から切り出してサンプル片(20個)を作成し、日本電色工業社製の色差計ND−Σ80型を用いて、サンプル片の色調を測定した。色調の判定はハンターのLab表色計で行い、b値を測定し、n数20の平均値とした。なお、b値が2.0以下を色調良好であると判定した。
(g)ヘーズ
得られた成形品から切り出してサンプル片(20個)を作成し、濁度を日本電色工業社製の濁度計 MODEL 1001DPで測定し(空気:ヘーズ0%)、n数20の平均値とした。この値が小さいほど透明性が良好であり、5%以下であれば透明性に優れていると判定した。
エステル化反応器に、テレフタル酸(TPA)とエチレングリコール(EG)のスラリー(TPA/EGモル比=1/1.6)を供給し、温度250℃、圧力50hPaの条件で反応させ、エステル化反応率95%の反応生成物(数平均重合度:5)を得た。
TPAとEGの反応生成物60.3質量部を重合反応器に仕込み、続いて、1,4−シクロヘキサンジメタノール3.9質量部、重合触媒として二酸化ゲルマニウム0.008質量部、テトラキス〔メチレン−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〕メタン(チバスペシャリティーズ社製イルガノックス−1010)0.12質量部を、それぞれ加え、反応器を減圧にして60分後に最終圧力0.9hPa、温度280℃で4時間、溶融重合反応を行い、共重合ポリエステル樹脂のプレポリマーを得た。このプレポリマーの極限粘度は、0.72であった。
次に、このプレポリマーを150℃で5時間予備乾燥した後、窒素気流中で210℃、15時間固相重合し、ポリエステル樹脂組成物を得た。
このポリエステル樹脂組成物を用い、乾燥させた後、ダイレクトブロー成形機を用いて、押出温度260℃、パリソン径3cmで長さが25cmとなったところで成形し、500ccの中空容器(ダイレクトブロー成形品)を得た。
1,4−シクロヘキサンジメタノールの共重合量、テトラキス〔メチレン−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〕メタンの含有量、ゲルマニウム化合物の含有量が表1の値となるように組成を変更し、また、固相重合反応時間を変更し、極限粘度が表1の値となるようにした以外は、実施例1と同様にして、ポリエステル樹脂組成物を得た。
そして、得られた樹脂組成物を用い、実施例1と同様にして中空容器(ダイレクトブロー成形品)を得た。
固相重合反応時間を変更し、極限粘度が表1の値となるようにした以外は、実施例1と同様にして、ポリエステル樹脂組成物を得た。
そして、得られた樹脂組成物を用い、実施例1と同様にして中空容器(ダイレクトブロー成形品)を得た。
実施例1と同様に、TPAとEGの反応生成物を得た。そして、TPAとEGの反応生成物55.5質量部を重合反応器に仕込み、続いて、1,4−シクロヘキサンジメタノール3.9質量部、重合触媒として二酸化ゲルマニウム0.008質量部、酢酸コバルト(コバルト化合物)0.004質量部、酢酸リチウム(アルカリ金属化合物)0.015質量部、テトラキス〔メチレン−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〕メタン(チバスペシャリティーズ社製イルガノックス−1010)0.12質量部を、それぞれ加え、反応器を減圧にして60分後に最終圧力0.9hPa、温度280℃で4時間、溶融重合反応を行い、共重合ポリエステル樹脂のプレポリマーを得た。このプレポリマーの極限粘度は、0.72であった。
次に、このプレポリマーを実施例1と同様に固相重合し、ポリエステル樹脂組成物を得た。
そして、得られたポリエステル樹脂組成物を用い、実施例1と同様にして中空容器(ダイレクトブロー成形品)を得た。
1,4−シクロヘキサンジメタノールの共重合量、テトラキス〔メチレン−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〕メタンの含有量、ゲルマニウム化合物の含有量、コバルト化合物の含有量、アルカリ金属化合物の種類と含有量が表1の値となるように組成を変更した以外は、実施例7と同様にして、ポリエステル樹脂組成物を得た。
そして、得られた樹脂組成物を用い、実施例1と同様にして中空容器(ダイレクトブロー成形品)を得た。
重合触媒として、二酸化ゲルマニウムに代えてアンチモン化合物を用い、三酸化アンチモンを0.018質量部投入した以外は、実施例1と同様にしてポリエステル樹脂組成物を得た。
そして、得られた樹脂組成物を用い、実施例1と同様にして中空容器(ダイレクトブロー成形品)を得た。
一方、比較例1で得られたポリエステル樹脂組成物は、1,4−シクロヘキサンジメタノールの共重合量が少なかったため、ダイレクトブロー成形した際に、成形品が結晶化して白化し、透明性に劣るものとなった。比較例2では、1,4−シクロヘキサンジメタノールの共重合量が多かったため、固相重合時に融着が起こり、ポリエステル樹脂を得ることができなかった。比較例3で得られたポリエステル樹脂組成物は、テトラキス〔メチレン−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〕メタンの含有量が少なかったため、熱安定性が悪く、得られた成形品は色調に劣るものとなった。また、スウェル比が小さく、成形時のパリソンのドローダウンが大きかったため、成形品は最厚部と最薄部との差が大きいものとなり、成形性に劣るものとなった。比較例4で得られたポリエステル樹脂組成物は、テトラキス〔メチレン−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〕メタンの含有量が多かったため、スウェル比が大きくなり、成形時に押出しダイ出口での樹脂組成物の膨張が大きくなりすぎ、得られた成形品は表面が荒れて透明性が損なわれたものとなった。比較例5で得られたポリエステル樹脂組成物は、ゲルマニウム化合物の含有量が少なかったため、極限粘度の低いものとなり、ダイレクトブロー成形ができなかった。比較例6で得られたポリエステル樹脂組成物は、固相重合反応時間を長くしたため、極限粘度、スウェル比とも高すぎるものとなった。このため、ダイレクトブロー成形時に成形温度を高くする必要があり、また、成形時に樹脂組成物の膨張が大きくなりすぎ、得られた成形品は色調が悪く、表面が荒れて透明性に劣るものとなった。比較例7で得られたポリエステル樹脂組成物は、重合触媒としてゲルマニウム化合物を使用せず、アンチモン化合物を使用したため、得られた成形品は色調と透明性ともに劣るものとなった。
Claims (3)
- ポリエステルを構成する酸成分の70モル%以上がテレフタル酸であり、グリコール成分の88〜97モル%がエチレングリコールであり、3〜12モル%が1,4−シクロヘキサンジメタノールであるポリエステル樹脂中に、テトラキス〔メチレン−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〕メタンを0.1〜1.0質量%含有し、かつゲルマニウム化合物をポリエステル樹脂の酸成分1モルに対し5×10−5モル〜3.0×10−4モル含有し、極限粘度(IV)が0.8〜1.5、スウェル比(SW)が1.2〜1.4であることを特徴とするポリエステル樹脂組成物。
- さらに、コバルト化合物とアルカリ金属化合物とを含有しており、コバルト化合物をポリエステル樹脂の酸成分1モルに対し1×10−5モル〜2.0×10−4モル含有し、アルカリ金属化合物をポリエステル樹脂の酸成分1モルに対し1.0×10−4モル〜1.0×10−3モル含有してなる請求項1に記載のポリエステル樹脂組成物。
- 請求項1又は2に記載のポリエステル樹脂組成物からなるダイレクトブロー成形品。
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