JP7690749B2 - Polyester composition and method for producing same - Google Patents
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Description
本発明は、ポリエステル組成物およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a polyester composition and a method for producing the same.
ポリエステルは機械特性、熱特性、耐薬品性、電気特性、成形性に優れ、様々な用途に用いられている。ポリエステルの中でも、特にポリエチレンテレフタレート(以降PETと記す)は、透明性や加工性に優れていることから、光学フィルムや離型フィルムなど高品位性が求められる用途に幅広く使われている。離型フィルムは搬送性や離型性を向上させるための方法として、ポリエステル中に粒子を適量配合し、フィルム表面に微細な突起を形成する技術が知られている。一般的な離型フィルムには、離型性を維持しつつ離型フィルム上に離型対象物を設けた際に、離型フィルムの欠点が離型対象物へ転写されないような平滑性が求められる。また、液晶偏光板離型では、離型フィルムが偏光板と貼り合わされたままクロスニコル検査を受けるため、そのクロスニコル検査を阻害しないために離型フィルム内の異物を低減することが要望される。 Polyesters have excellent mechanical properties, thermal properties, chemical resistance, electrical properties, and moldability, and are used in a variety of applications. Among polyesters, polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) is particularly excellent in transparency and processability, and is therefore widely used in applications requiring high quality, such as optical films and release films. A technique is known for improving the transportability and releasability of release films, in which an appropriate amount of particles are mixed into polyester to form fine protrusions on the film surface. A typical release film is required to have smoothness that maintains releasability while preventing defects in the release film from being transferred to the release object when the release object is placed on the release film. In addition, in the release of liquid crystal polarizing plates, the release film undergoes a crossed Nicol test while still attached to the polarizing plate, so it is desired to reduce foreign matter in the release film so as not to interfere with the crossed Nicol test.
しかし、粒子自体が有する活性により、高温下において粒子が変性して異物化したり、ポリエステル組成物のCOOH末端基量が高くなって耐加水分解性に劣る課題がある。 However, due to the activity of the particles themselves, the particles may denature at high temperatures and become foreign matter, and the amount of COOH terminal groups in the polyester composition may increase, resulting in poor hydrolysis resistance.
これらの課題に対して、以下の文献に示されるような検討がされてきている。
特許文献1、特許文献2では、ポリエステル樹脂にリン酸アルカリ金属塩を含有させることにより、耐加水分解性が向上することが記載されている。
特許文献3では、表面処理された粒子を用いることにより、粒子分散性および耐熱性の優れたポリエステル組成物を提供する技術が開示されている。
In response to these issues, studies have been carried out as shown in the following documents.
Patent Documents 1 and 2 describe that by incorporating an alkali metal phosphate in a polyester resin, the hydrolysis resistance is improved.
Patent Document 3 discloses a technique for providing a polyester composition having excellent particle dispersibility and heat resistance by using surface-treated particles.
前述した従来技術のように、ポリエステル組成物の耐加水分解性を向上させるだけでは、粒子の異物化抑制が不十分という課題があった。そして、粒子の異物化を抑制させるのみであれば、ポリエステル溶融時の熱分解や加水分解を防ぐことができなかった。また、表面処理された粒子を用いるだけでは、ポリエステルの分解反応を抑制することができなかった。すなわち、従来の耐加水分解性向上、粒子の表面処理技術では、ポリエステル組成物の耐加水分解性と粒子の安定化を両立することができなかった。 As in the conventional technology described above, there was a problem that merely improving the hydrolysis resistance of the polyester composition was insufficient to suppress the formation of foreign matter in the particles. Furthermore, merely suppressing the formation of foreign matter in the particles was not enough to prevent thermal decomposition and hydrolysis when the polyester was melted. Furthermore, the decomposition reaction of the polyester could not be suppressed by merely using surface-treated particles. In other words, the conventional technology for improving hydrolysis resistance and surface treatment of particles was not able to achieve both the hydrolysis resistance of the polyester composition and the stabilization of the particles.
本発明の目的は、炭酸カルシウム粒子の凝集や粗大異物化を抑制し、耐加水分解性に優れるポリエステル組成物およびその製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a polyester composition that suppresses aggregation and coarse foreign matter formation of calcium carbonate particles and has excellent hydrolysis resistance, and a method for producing the same.
上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、炭酸カルシウム粒子の凝集や粗大異物化を抑制し、耐加水分解性に優れるポリエステル組成物およびその製造方法を見出し、本発明に到達した。
本発明の目的は以下の手段によって達成される。
(1)炭酸カルシウム粒子、リン原子(元素)を含有し、リン酸とリン酸アルカリ金属塩を用いてなり、以下の式(I)、(II)、(V)、(VI)を満たすポリエステル組成物。
0.2≦R≦0.8 (I)
0.38/R2≦P1 (II)
遊離のカルシウム原子(元素)含有量≦5ppm (V)
0.01ppm≦ナトリウム原子(元素)含有量(ポリエステル組成物に対する重量比)≦30ppm以下 (VI)
R:炭酸カルシウム粒子の体積平均径(μm)
P1:ポリエステル組成物から下記の方法で単離して得られる単離粒子中に含まれるリン原子(元素)含有量(wt%:単離粒子に対する重量比)
(単離方法:ポリエステル組成物をo-クロロフェノール中で150℃、1時間溶解後、遠心加速度40900G、20℃で1時間遠心分離し、得られた固形分にジクロロメタンを加え、同条件で遠心分離し、固形分を得る。得られた固形分に再度ジクロロメタンを加え、同条件で遠心分離を行う。このジクロロメタンによる遠心分離を合計3回行って得られる固形分を単離粒子とする。)
(遊離のカルシウム原子(元素)含有量は、ポリエステル組成物をo-クロロフェノール中で150℃、1時間溶解後、遠心加速度40900G、20℃で1時間遠心分離し、得られた上澄み溶液をデカンテーションにより採取しアセトンを加えて沈殿させ、沈殿物を濾過により採取し、150℃で12時間真空乾燥して得られるポリマー中のカルシウム原子(元素)含有量)
(2)カルシウム原子(元素)含有量が100ppm(ポリエステル組成物に対する重量比)以上である(1)に記載のポリエステル組成物。
(3)飽和水蒸気下、155℃で4時間湿熱処理前後のカルボン酸末端基増加量ΔCOOHが80eq/t以下である(1)に記載のポリエステル組成物。
(4)ポリエステルがポリエチレンテレフタレートである(1)に記載のポリエステル組成物。
(5)ジカルボン酸またはジカルボン酸エステルおよびジオールをエステル化反応またはエステル交換反応し、次いで重縮合反応してポリエステル組成物を製造するに際して、重縮合反応終了前に炭酸カルシウム粒子およびリン酸とリン酸アルカリ金属塩の混合溶液を含む化合物を混合スラリーとして添加し、以下の式(III)、(IV)、(VII)を満たすポリエステル組成物の製造方法。
0.2≦R≦0.8 (III)
0.38/R2≦P2 (IV)
0.01ppm≦ナトリウム原子(元素)含有量(ポリエステル組成物に対する重量比)≦30ppm以下 (VII)
R:炭酸カルシウム粒子の体積平均径(μm)
P2:混合スラリーとして添加するリン原子(元素)量(wt%:炭酸カルシウムに対する重量比)
(6)炭酸カルシウム粒子の添加量がカルシウム原子(元素)として100ppm(ポリエステル組成物に対する重量比)以上である(5)に記載のポリエステル組成物の製造方法。
(7)ポリエステルがポリエチレンテレフタレートである(5)に記載のポリエステル組成物の製造方法。
As a result of intensive research aimed at solving the above problems, the present inventors have found a polyester composition which is excellent in hydrolysis resistance and which suppresses aggregation and formation of coarse foreign matter of calcium carbonate particles, and a method for producing the same, thereby completing the present invention.
The object of the present invention is achieved by the following means.
(1) A polyester composition containing calcium carbonate particles and phosphorus atoms (element), using phosphoric acid and an alkali metal phosphate, and satisfying the following formulas (I), (II), (V), and (VI).
0.2≦R≦0.8 (I)
0.38/R 2 ≦P 1 (II)
Free calcium atom (element) content ≦ 5 ppm (V)
0.01 ppm≦Sodium atom (element) content (weight ratio relative to polyester composition)≦30 ppm or less (VI)
R: volume average diameter of calcium carbonate particles (μm)
P1 : phosphorus atom (element) content contained in isolated particles obtained by isolating the polyester composition by the method described below (wt%: weight ratio to the isolated particles)
(Isolation method: The polyester composition is dissolved in o-chlorophenol at 150° C. for 1 hour, then centrifuged at a centrifugal acceleration of 40,900 G at 20° C. for 1 hour, dichloromethane is added to the obtained solid, and centrifuged under the same conditions to obtain a solid. Dichloromethane is again added to the obtained solid, and centrifuged under the same conditions. This centrifugation with dichloromethane is carried out a total of three times, and the obtained solid is called isolated particles.)
(The free calcium atom (element) content is determined by dissolving the polyester composition in o-chlorophenol at 150° C. for 1 hour, centrifuging the mixture at a centrifugal acceleration of 40,900 G at 20° C. for 1 hour, collecting the resulting supernatant by decantation, adding acetone to cause precipitation, collecting the precipitate by filtration, and drying in vacuum at 150° C. for 12 hours, thereby obtaining the calcium atom (element) content in the polymer.)
(2) The polyester composition according to (1), having a calcium atom (element) content of 100 ppm or more (weight ratio relative to the polyester composition).
(3) The polyester composition according to (1), in which the increase in the amount of carboxylic acid terminal group ΔCOOH before and after wet heat treatment in saturated water vapor at 155° C. for 4 hours is 80 eq/t or less.
(4) The polyester composition according to (1), wherein the polyester is polyethylene terephthalate.
(5) A method for producing a polyester composition by subjecting a dicarboxylic acid or a dicarboxylic acid ester and a diol to an esterification reaction or an ester exchange reaction, followed by a polycondensation reaction, the method comprising adding, as a mixed slurry, a compound containing calcium carbonate particles and a mixed solution of phosphoric acid and an alkali metal phosphate before completion of the polycondensation reaction, so as to satisfy the following formulae (III), (IV), and (VII):
0.2≦R≦0.8 (III)
0.38/R 2 ≦P 2 (IV)
0.01 ppm≦sodium atom (element) content (weight ratio relative to polyester composition)≦30 ppm or less (VII)
R: volume average diameter of calcium carbonate particles (μm)
P2 : Amount of phosphorus atoms (element) added as mixed slurry (wt%: weight ratio to calcium carbonate)
(6) The method for producing a polyester composition according to (5), wherein the amount of calcium carbonate particles added is 100 ppm or more (weight ratio to the polyester composition) in terms of calcium atoms (element).
(7) The method for producing a polyester composition according to (5), wherein the polyester is polyethylene terephthalate.
本発明により得られるポリエステル組成物は、炭酸カルシウム粒子の凝集や粗大異物化が抑制され、耐加水分解性に優れる。 The polyester composition obtained by the present invention suppresses aggregation and coarse foreign matter formation of calcium carbonate particles and has excellent hydrolysis resistance.
以下に、本発明を詳細に説明する。 The present invention is described in detail below.
本発明のポリエステル組成物とは、炭酸カルシウム粒子、リン原子(元素)を含有し、以下の式(I)、(II)を満たすポリエステル組成物である。
0.2≦R≦0.8 (I)
0.38/R2≦P1 (II)
R:炭酸カルシウム粒子の体積平均径(μm)
P1:ポリエステル組成物から下記の方法で単離して得られる単離粒子中に含まれるリン原子(元素)含有量(wt%:単離粒子に対する重量比)
本発明のポリエステル組成物は、炭酸カルシウム粒子を含有し、該粒子の体積平均径Rが0.2μm以上0.8μm以下であることが必要である(上記式(II)。体積平均径の測定方法は、ポリエステル組成物をプラズマ処理して粒子を露出させ、日立製電界放射型走査電子顕微鏡(型番S-4000)、ニデコ製SEM-IMAGEANALYZER(型番ルーデックスAP)にて、倍率5000倍で20視野以上の測定を行い、最低200個以上の粒子から円相当径を測定し、それを擬似的な立体球状とみなすことで算出した。体積平均径Rの下限として好ましくは0.4μm以上である。上記下限以上とすることで、粒子の凝集がないポリエステル組成物を提供することが可能である。また、体積平均径はポリエステル組成物をフィルムに加工した際の表面物性に影響し、体積平均径の大きな粒子ではフィルム表面に粗大突起が形成される要因となる。したがって、上記上限以下の体積平均径とすることで、粗大突起を低減したフィルムとすることが可能となる。
The polyester composition of the present invention is a polyester composition that contains calcium carbonate particles and phosphorus atoms (element) and satisfies the following formulas (I) and (II).
0.2≦R≦0.8 (I)
0.38/R 2 ≦P 1 (II)
R: volume average diameter of calcium carbonate particles (μm)
P1 : phosphorus atom (element) content contained in isolated particles obtained by isolating the polyester composition by the method described below (wt%: weight ratio to the isolated particles)
The polyester composition of the present invention contains calcium carbonate particles, and the volume average diameter R of the particles is required to be 0.2 μm or more and 0.8 μm or less (see formula (II) above). The volume average diameter was measured by subjecting the polyester composition to a plasma treatment to expose the particles, and measuring at least 20 visual fields at a magnification of 5000 times using a Hitachi field emission scanning electron microscope (model number S-4000) and a Nideco SEM-IMAGE ANALYZER (model number Ludex AP), measuring the circle equivalent diameters of at least 200 particles, and calculating by regarding them as pseudo three-dimensional spheres. The lower limit of the volume average diameter R is preferably 0.4 μm or more. By setting it to the above lower limit or more, it is possible to provide a polyester composition free of particle aggregation. In addition, the volume average diameter affects the surface properties when the polyester composition is processed into a film, and particles with a large volume average diameter are a cause of the formation of coarse protrusions on the film surface. Therefore, by setting the volume average diameter to the above upper limit or less, it is possible to obtain a film with reduced coarse protrusions.
また、本発明のポリエステル組成物は、リン原子(元素)を含有していることが必要である。リン原子(元素)を含有することにより、ポリエステル組成物に耐加水分解性を付与させることができ、さらにリン化合物により炭酸カルシウム粒子表面を保護することで、熱履歴などを受けても粒子の凝集が発生しにくくなり、良好な粒子分散性を有するポリエステル組成物を提供することが可能となる。 The polyester composition of the present invention must contain phosphorus atoms (element). By containing phosphorus atoms (element), it is possible to impart hydrolysis resistance to the polyester composition, and further, by protecting the surface of the calcium carbonate particles with a phosphorus compound, particle aggregation is less likely to occur even when subjected to heat history, making it possible to provide a polyester composition with good particle dispersibility.
本発明のポリエステル組成物から単離して得られる単離粒子中に含まれるリン原子(元素)含有量P1(wt%:単離粒子に対する重量比)は、下記式を満足する必要がある。
0.38/R2≦P1 (II)
ここで、P1の上限として好ましくは2.5wt%以下である。
上記範囲内とすることで、ポリエステルの重合反応を阻害することなく、粒子の凝集を抑制したポリエステル組成物を提供することが可能となる。なお、ポリエステル組成物からの粒子の単離は次の方法によって行う。すなわち、ポリエステル組成物1gあたり10mlのo-クロロフェノール中で150℃、1時間溶解後、遠心加速度40900G、20℃で1時間遠心分離を行う。分離後、上澄み液をデカンテーションにより除去し、得られた固形分にジクロロメタンを加えて沈殿物をかき混ぜた後、同条件で遠心分離し、固形分を得る。得られた固形分に再度ジクロロメタンを加えて沈殿物をかき混ぜた後、同条件で遠心分離を行う。このジクロロメタンによる遠心分離を合計3回行って得られる固形分を単離粒子とする。炭酸カルシウム粒子はリン化合物と混合添加することで、リン化合物が粒子表面に付着する。この表面に付着したリン化合物が粒子を保護する効果があるため、粒子の表面積に応じた添加が必要となる。(II)式を満足するリン原子(元素)が含有されていることで、粒子表面の保護を効果的に行え、粒子の凝集や粗大異物化を抑制することが可能となる。
The phosphorus atom (element) content P 1 (wt %: weight ratio to the isolated particles) contained in the isolated particles obtained by isolating the polyester composition of the present invention must satisfy the following formula.
0.38/R 2 ≦P 1 (II)
Here, the upper limit of P1 is preferably 2.5 wt % or less.
By setting the content within the above range, it is possible to provide a polyester composition in which particle aggregation is suppressed without inhibiting the polymerization reaction of the polyester. The isolation of particles from the polyester composition is performed by the following method. That is, the polyester composition is dissolved in 10 ml of o-chlorophenol per 1 g of the polyester composition at 150° C. for 1 hour, and then centrifuged at a centrifugal acceleration of 40900 G and 20° C. for 1 hour. After separation, the supernatant is removed by decantation, dichloromethane is added to the obtained solid content, the precipitate is stirred, and then centrifuged under the same conditions to obtain a solid content. Dichloromethane is again added to the obtained solid content, the precipitate is stirred, and then centrifuged under the same conditions. The solid content obtained by performing this centrifugation with dichloromethane three times in total is the isolated particle. By mixing and adding the calcium carbonate particles with a phosphorus compound, the phosphorus compound adheres to the particle surface. Since the phosphorus compound attached to the surface has the effect of protecting the particles, it is necessary to add the phosphorus compound according to the surface area of the particles. By containing a phosphorus atom (element) satisfying the formula (II), it is possible to effectively protect the particle surface and suppress the aggregation of the particles and the formation of coarse foreign matter.
本発明のポリエステル組成物はカルシウム原子(元素)をポリエステル組成物の重量に対し100ppm以上含有していることが好ましい。上記下限以上のカルシウム原子(元素)が含有されていることで、ポリエステル組成物をフィルムに加工した際の搬送性や離型性が良好となる。 The polyester composition of the present invention preferably contains calcium atoms (element) in an amount of 100 ppm or more based on the weight of the polyester composition. By containing calcium atoms (element) in an amount equal to or greater than the above lower limit, the polyester composition has good transportability and releasability when processed into a film.
本発明のポリエステル組成物における遊離のカルシウム原子(元素)含有量はポリエステル組成物の重量に対し10ppm以下であることが好ましく、5ppm以下であることがさらに好ましい。遊離のカルシウム含有量とは、詳細は実施例に記載のとおり、該ポリエステル組成物1gあたり10mlのo-クロロフェノール中で150℃、1時間溶解後、遠心加速度40900G、20℃で1時間遠心分離を行って得られる上澄み溶液をデカンテーションにより採取し、これにアセトンを加えて沈殿させ、濾過により回収して得られる粒子が除去されたポリマー中のカルシウム含有量のことである。炭酸カルシウム粒子を含有したフィルムにおいて、製膜時の熱履歴などにより、炭酸カルシウム粒子より遊離のカルシウムが発生する。この発生した遊離のカルシウムは、ポリエステル組成物と副生成物を形成し、粒子の凝集や粗大異物化の原因となる。炭酸カルシウム粒子の表面を十分な量のリン化合物で保護することで、炭酸カルシウム粒子からのカルシウムの遊離を防ぐことができる。遊離のカルシウム量を上記上限以下に抑えることで、炭酸カルシウム粒子の凝集を抑制することが可能となる。 The content of free calcium atoms (elements) in the polyester composition of the present invention is preferably 10 ppm or less, more preferably 5 ppm or less, based on the weight of the polyester composition. The free calcium content is the calcium content in the polymer from which the particles have been removed, obtained by dissolving 1 g of the polyester composition in 10 ml of o-chlorophenol at 150° C. for 1 hour, centrifuging at a centrifugal acceleration of 40,900 G at 20° C. for 1 hour, decanting the resulting supernatant, adding acetone to precipitate the solution, and filtering the solution to recover the solution. In a film containing calcium carbonate particles, free calcium is generated from the calcium carbonate particles due to the heat history during film formation. This generated free calcium forms by-products with the polyester composition, causing particle aggregation and coarse foreign matter. By protecting the surface of the calcium carbonate particles with a sufficient amount of phosphorus compound, it is possible to prevent calcium from being released from the calcium carbonate particles. By suppressing the amount of free calcium to the above upper limit or less, it is possible to suppress the aggregation of calcium carbonate particles.
また、本発明のポリエステル組成物は、ナトリウム原子(元素)をポリエステル組成物の重量に対し0.01ppm以上30ppm以下含有していることが好ましい。上記範囲とすることで、耐加水分解性が良好となり、さらに炭酸カルシウム粒子の表面保護も効果的に行える。 In addition, the polyester composition of the present invention preferably contains sodium atoms (elements) in an amount of 0.01 ppm or more and 30 ppm or less based on the weight of the polyester composition. By setting the amount within the above range, the hydrolysis resistance is improved, and the surface protection of the calcium carbonate particles can also be effectively performed.
本発明のポリエステル組成物の耐加水分解性はΔCOOHの値で評価する。ΔCOOHとは、飽和水蒸気下で155℃、4時間湿熱処理した際のCOOH末端基増加量であり、ΔCOOHが少ない値であるほど、耐加水分解性が良好となる。本発明のポリエステル組成物ではΔCOOHが80.0以下であることが好ましい。ΔCOOHの値が80.0以下の場合、耐加水分解性が良好であり、粒子の凝集の原因となるポリエステルの分解を抑制できる。ΔCOOHの値は70.0以下であることがより好ましく、60.0以下であることがさらに好ましい。 The hydrolysis resistance of the polyester composition of the present invention is evaluated by the value of ΔCOOH. ΔCOOH is the amount of COOH end group increase when the composition is subjected to wet heat treatment at 155°C for 4 hours under saturated water vapor, and the lower the value of ΔCOOH, the better the hydrolysis resistance. In the polyester composition of the present invention, it is preferable that ΔCOOH is 80.0 or less. When the value of ΔCOOH is 80.0 or less, the hydrolysis resistance is good and the decomposition of polyester, which causes particle aggregation, can be suppressed. The value of ΔCOOH is more preferably 70.0 or less, and even more preferably 60.0 or less.
次に、本発明のポリエステル組成物の製造方法について記載する。
本発明のポリエステル組成物の製造方法は、ジカルボン酸またはそのエステルとジオールを主原料とし、次の2段階の工程からなる。すなわち、(A)エステル化反応、または(B)エステル交換反応からなる1段階目の工程と、それに続く(C)重縮合反応からなる2段階目の工程である。
Next, a method for producing the polyester composition of the present invention will be described.
The method for producing the polyester composition of the present invention uses dicarboxylic acid or its ester and a diol as main raw materials and comprises the following two steps: a first step consisting of (A) an esterification reaction or (B) an ester exchange reaction, and a second step consisting of (C) a polycondensation reaction.
本発明のポリエステル組成物を製造する原料は、ジカルボン酸またはジカルボン酸エステルとジオールを用いることができ、2種類以上を組み合わせて使用することも可能である。 The raw materials for producing the polyester composition of the present invention can be dicarboxylic acids or dicarboxylic acid esters and diols, and it is also possible to use a combination of two or more types.
本発明のジカルボン酸は、テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、イソフタル酸、ジフェニル4,4’-ジカルボン酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、マロン酸、ダイマー酸などが挙げられる。また、ジカルボン酸エステルとは、先に述べたジカルボン酸の低級アルキルエステル、酸無水物、アシル塩化物などであり、メチルエステル、エチルエステル、ヒドロキシエチルエステルなどが好ましく用いられる。本発明におけるジカルボン酸またはジカルボン酸エステルとしてより好ましい態様は、融点が高く、フィルムや繊維などに加工しやすいポリエステル組成物を得ることができる点で、テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、イソフタル酸、またはこれらのアルキルエステルである。 The dicarboxylic acid of the present invention includes terephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, isophthalic acid, diphenyl 4,4'-dicarboxylic acid, 5-sodium sulfoisophthalic acid, oxalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, malonic acid, dimer acid, and the like. The dicarboxylic acid ester is the lower alkyl ester, acid anhydride, acyl chloride, and the like of the above-mentioned dicarboxylic acid, and methyl ester, ethyl ester, hydroxyethyl ester, and the like are preferably used. The more preferred embodiment of the dicarboxylic acid or dicarboxylic acid ester in the present invention is terephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, isophthalic acid, or an alkyl ester thereof, since it is possible to obtain a polyester composition having a high melting point and being easily processable into films, fibers, and the like.
本発明のジオールとしては、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなどの脂肪族ジオール、脂環式ジオールとしてはシクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジエタノール、ノルボルナンジメタノール、ノルボルナンジエタノール、トリシクロデカンジメタノール、トリシクロデカンジエタノール、デカリンジメタノール、デカリンジエタノールなどの飽和脂環式1級ジオール、イソソルビドなどの環状エーテルを含む飽和ヘテロ環1級ジオール、その他シクロヘキサンジオール、ビシクロヘキシル-4,4’-ジオール、2,2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシルプロパン)、2,2-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)シクロヘキシル)プロパン、シクロペンタンジオール、3-メチル-1,2-シクロペンタジオール、4-シクロペンテン-1,3-ジオール、アダマンタンジオールなどの各種脂環式ジオールや、パラキシレングリコール、ビスフェノールA、ビスフェノールS,スチレングリコール、9,9-ビス(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン、9,9’-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンなどの芳香環式ジオールが例示できる。またジオール以外にも本発明の効果を損なわない範囲で、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどの多官能アルコールも用いることができる。本発明の効果を十分果たすことができる点、およびフィルムや繊維などに加工しやすいポリエステル組成物を得ることができる点でエチレングリコールが好ましい。 The diols of the present invention include aliphatic diols such as ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, hexanediol, and neopentyl glycol; alicyclic diols include saturated alicyclic primary diols such as cyclohexanedimethanol, cyclohexanediethanol, norbornanedimethanol, norbornanediethanol, tricyclodecanedimethanol, tricyclodecanediethanol, decalindimethanol, and decalindiethanol; saturated heterocyclic primary diols containing cyclic ethers such as isosorbide; and other cyclohexacyclic diols. Examples of suitable diols include various alicyclic diols such as cyclopentane, bicyclohexyl-4,4'-diol, 2,2-bis(4-hydroxycyclohexylpropane), 2,2-bis(4-(2-hydroxyethoxy)cyclohexyl)propane, cyclopentanediol, 3-methyl-1,2-cyclopentadiol, 4-cyclopentene-1,3-diol, and adamantanediol, and aromatic diols such as paraxylene glycol, bisphenol A, bisphenol S, styrene glycol, 9,9-bis(4-(2-hydroxyethoxy)phenyl)fluorene, and 9,9'-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene. In addition to diols, polyfunctional alcohols such as trimethylolpropane and pentaerythritol can also be used within the scope of the present invention, provided that the effects of the present invention are not impaired. Ethylene glycol is preferred in that it can fully achieve the effects of the present invention and can provide a polyester composition that is easily processed into films, fibers, and the like.
本発明の製造方法において、1段階目の工程のうち、(A)エステル化反応の工程は、ジカルボン酸とジオールとを所定温度でエステル化反応させ、所定量の水が留出するまで反応を行い、低重合体を得る工程である。エステル化反応により低重合体を得る場合、エステル化反応性、耐熱性の観点から、エステル化反応開始前のジカルボン酸とジオールのモル比(ジオール/ジカルボン酸)は、1.05以上1.40以下の範囲であることが好ましい。より好ましくは1.05以上1.30以下、さらに好ましくは1.05以上1.20以下である。上記範囲とすることで、良好な反応性を有し、またジオールの2量体などの副生成物の生成を抑制できることから、耐熱性を良好にすることができる。 In the manufacturing method of the present invention, the first step of the esterification reaction (A) is a step in which a dicarboxylic acid and a diol are esterified at a predetermined temperature until a predetermined amount of water is distilled off to obtain a low polymer. When obtaining a low polymer by an esterification reaction, from the viewpoints of esterification reactivity and heat resistance, the molar ratio of dicarboxylic acid to diol (diol/dicarboxylic acid) before the start of the esterification reaction is preferably in the range of 1.05 to 1.40. More preferably, it is in the range of 1.05 to 1.30, and even more preferably, it is in the range of 1.05 to 1.20. By setting it in the above range, it has good reactivity and can suppress the generation of by-products such as dimers of diol, thereby making it possible to improve heat resistance.
また(B)エステル交換反応の工程は、ジカルボン酸エステルとジオールとをエステル交換反応させ、所定量のアルコールが留出するまで反応を行い、低重合体を得る工程である。エステル交換反応にて低重合体を得る場合、反応性、耐熱性の観点から、ジカルボン酸エステルとジオールのモル比(ジオール/ジカルボン酸エステル)は1.7以上2.3以下の範囲であることが好ましい。上記範囲とすることで、エステル交換反応を効率的に進行させることができ、ジオールの2量体の副生を抑えることができることから、耐熱性を良好にすることができる。 The (B) transesterification step is a step in which a dicarboxylate and a diol are transesterified until a predetermined amount of alcohol is distilled off to obtain a low polymer. When a low polymer is obtained by transesterification, the molar ratio of the dicarboxylate and the diol (diol/dicarboxylate) is preferably in the range of 1.7 to 2.3 from the viewpoints of reactivity and heat resistance. By setting the ratio in the above range, the transesterification reaction can be efficiently carried out and the by-production of dimers of the diol can be suppressed, resulting in good heat resistance.
2段階目の工程のうち、(C)重縮合反応は、(A)エステル化反応または(B)エステル交換反応で得られた低重合体からポリエステル組成物を得る工程である。 In the second step, the polycondensation reaction (C) is a process for obtaining a polyester composition from the low polymer obtained in the esterification reaction (A) or the transesterification reaction (B).
また、本発明の製造方法は、バッチ重合、半連続重合、連続重合が適用できる。 The manufacturing method of the present invention can be applied to batch polymerization, semi-continuous polymerization, and continuous polymerization.
本発明のポリエステル組成物の製造方法において、(A)エステル化反応に用いられる触媒は、マンガン、コバルト、亜鉛、チタン、カルシウムなどの化合物を用いても構わないが、重縮合反応段階での熱分解や異物の発生などの観点から、エステル化反応は無触媒で実施することが好ましい。ここで、(A)エステル化反応は無触媒においてもカルボン酸の自己触媒作用によって、反応は十分に進行する。また、(B)エステル交換反応に用いられる触媒としては、公知のエステル交換触媒を用いることができる。エステル交換触媒としては、有機マンガン化合物、有機マグネシウム化合物、有機カルシウム化合物、有機コバルト化合物、有機リチウム化合物などが挙げられ、具体的には、炭酸塩、酢酸塩、安息香酸塩、酸化物、水酸化物などがあるが、これに限定されるものではない。 In the method for producing the polyester composition of the present invention, the catalyst used in the esterification reaction (A) may be a compound such as manganese, cobalt, zinc, titanium, or calcium. However, from the viewpoint of thermal decomposition and generation of foreign matter in the polycondensation reaction stage, it is preferable to carry out the esterification reaction without a catalyst. Here, the esterification reaction (A) proceeds sufficiently even without a catalyst due to the self-catalytic action of the carboxylic acid. In addition, a known transesterification catalyst can be used as the catalyst used in the transesterification reaction (B). Examples of the transesterification catalyst include organic manganese compounds, organic magnesium compounds, organic calcium compounds, organic cobalt compounds, and organic lithium compounds. Specific examples of the transesterification catalyst include carbonates, acetates, benzoates, oxides, and hydroxides, but are not limited to these.
また、(C)重縮合反応に用いられる触媒は、公知の重縮合触媒を用いることが出来る。例えば、アンチモン、チタン、アルミニウム、スズ、ゲルマニウムなどの化合物などが挙げられる。
アンチモン化合物としては、アンチモンの酸化物、アンチモンのカルボン酸塩、アンチモンアルコキシドなどが挙げられる。
チタン化合物としては、チタンキレート錯体、チタンアルコキシド、チタンアルコキシドの加水分解により得られるチタン酸化物などが挙げられる。
The catalyst used in the polycondensation reaction (C) may be a known polycondensation catalyst, such as a compound of antimony, titanium, aluminum, tin, or germanium.
Examples of the antimony compound include antimony oxide, antimony carboxylate, and antimony alkoxide.
Examples of the titanium compound include titanium chelate complexes, titanium alkoxides, and titanium oxides obtained by hydrolysis of titanium alkoxides.
アルミニウム化合物としては、カルボン酸アルミニウム、アルミニウムアルコキシド、アルミニウムキレート化合物、塩基性アルミニウム化合物などが挙げられる。 Examples of aluminum compounds include aluminum carboxylates, aluminum alkoxides, aluminum chelate compounds, and basic aluminum compounds.
スズ化合物としては、アルキル基を持つスズ化合物、ヒドロキシル基を持つスズ化合物などが挙げられる。 Examples of tin compounds include tin compounds with alkyl groups and tin compounds with hydroxyl groups.
ゲルマニウム化合物としては、ゲルマニウムの酸化物、ゲルマニウムアルコキシドなどが挙げられる。 Germanium compounds include germanium oxide and germanium alkoxide.
上記の金属化合物は、水和物であってもよい。
この中でも、重合時間および経済性の観点から、アンチモン化合物を重縮合反応触媒として用いることが好ましい。
本発明のポリエステル組成物の製造方法において、炭酸カルシウム粒子およびリン原子(元素)を含む化合物を混合スラリーとして添加し、以下の式(III)、(IV)を満たす必要がある。
0.2≦R≦0.8 (III)
0.38/R2≦P2 (IV)
R:炭酸カルシウム粒子の体積平均径(μm)
P2:混合スラリーとして添加するリン原子(元素)量(wt%:炭酸カルシウムに対する重量比)。
The above metal compounds may be hydrates.
Among these, from the viewpoints of polymerization time and economic efficiency, it is preferable to use an antimony compound as a polycondensation reaction catalyst.
In the method for producing the polyester composition of the present invention, it is necessary that the calcium carbonate particles and the compound containing a phosphorus atom (element) are added as a mixed slurry and that the following formulae (III) and (IV) are satisfied.
0.2≦R≦0.8 (III)
0.38/R 2 ≦P 2 (IV)
R: volume average diameter of calcium carbonate particles (μm)
P2 : Amount of phosphorus atoms (element) added as a mixed slurry (wt%: weight ratio to calcium carbonate).
本発明のポリエステル組成物の製造方法において、添加する炭酸カルシウム粒子の体積平均径Rは0.2μm以上0.8μm以下であることが必要である。下限として好ましくは0.4μm以上である。上記下限以上とすることで、粒子分散性に優れたポリエステル組成物を提供することが可能である。また、体積平均径はポリエステル組成物をフィルムに加工した際の表面物性に影響を与え、体積平均径の大きな粒子ではフィルム表面に粗大突起が形成される要因となる。したがって、上記上限以下の体積平均径とすることで、粗大突起を低減したフィルムとすることが可能となる。 In the method for producing a polyester composition of the present invention, the volume average diameter R of the calcium carbonate particles to be added must be 0.2 μm or more and 0.8 μm or less. The lower limit is preferably 0.4 μm or more. By setting the volume average diameter at or above the above lower limit, it is possible to provide a polyester composition with excellent particle dispersibility. In addition, the volume average diameter affects the surface properties when the polyester composition is processed into a film, and particles with a large volume average diameter are a cause of the formation of coarse protrusions on the film surface. Therefore, by setting the volume average diameter at or below the above upper limit, it is possible to obtain a film with reduced coarse protrusions.
本発明のポリエステル組成物に対して、リン原子(元素)を含む化合物の添加量P2は、炭酸カルシウム粒子の体積平均径Rに対し下記式(IV)を満足するように炭酸カルシウム粒子と混合しポリエステル組成物中に添加することが必要である。
0.38/R2≦P2 (IV)
P2の上限として好ましくは3.0wt%以下である。上記範囲内とすることで、重合反応を阻害することなく、粒子の凝集を抑制したポリエステル組成物を提供することが可能となる。添加するリン量が炭酸カルシウム粒子の体積平均径Rに対して、0.38/R2未満となると、粒子表面の保護を十分に行うことができず、粒子の凝集や粗大異物化の原因となる。リン化合物として、リン酸、トリメチルリン酸、エチルジエチルホスホノアセテート、亜リン酸などを利用することができ、複数のリン化合物を併用することも可能である。このリン化合物はリン酸であることが特に好ましい。リン化合物を添加することにより、炭酸カルシウム粒子の表面保護を効果的に行え、さらにポリエステル組成物に耐加水分解性を付与させることができる。
The amount P2 of the compound containing a phosphorus atom (element) added to the polyester composition of the present invention needs to be mixed with calcium carbonate particles and added to the polyester composition so as to satisfy the following formula (IV) with respect to the volume average diameter R of the calcium carbonate particles:
0.38/R 2 ≦P 2 (IV)
The upper limit of P2 is preferably 3.0 wt% or less. By setting it within the above range, it is possible to provide a polyester composition in which particle aggregation is suppressed without inhibiting the polymerization reaction. If the amount of phosphorus added is less than 0.38/ R2 relative to the volume average diameter R of the calcium carbonate particles, the particle surface cannot be sufficiently protected, which causes particle aggregation and coarse foreign matter. As the phosphorus compound, phosphoric acid, trimethyl phosphoric acid, ethyl diethyl phosphonoacetate, phosphorous acid, etc. can be used, and it is also possible to use multiple phosphorus compounds in combination. It is particularly preferable that this phosphorus compound is phosphoric acid. By adding a phosphorus compound, the surface of the calcium carbonate particles can be effectively protected, and further hydrolysis resistance can be imparted to the polyester composition.
また、本発明のポリエステル組成物の製造方法において、ナトリウム原子(元素)をポリエステル組成物の重量に対し0.01ppm以上30ppm以下となるよう添加することが好ましい。上記範囲とすることで、耐加水分解性が良好となり、さらに炭酸カルシウム粒子の表面保護も効果的に行える。 In addition, in the method for producing the polyester composition of the present invention, it is preferable to add sodium atoms (element) in an amount of 0.01 ppm or more and 30 ppm or less based on the weight of the polyester composition. By setting the amount within the above range, the hydrolysis resistance is improved, and the surface protection of the calcium carbonate particles can also be effectively performed.
ナトリウム原子(元素)を含む化合物は特に限定しない。例えば、ナトリウムのリン酸塩、水酸化物、酢酸塩、炭酸塩、硝酸塩、塩化物などが挙げられる。耐加水分解性の点から、リン酸ナトリウム塩であることがさらに好ましい。リン酸ナトリウム塩としては、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウムが挙げられる。耐加水分解性の点からリン酸二水素ナトリウムが特に好ましい。また、複数のリン酸ナトリウム塩を併用しても構わない。 The compound containing a sodium atom (element) is not particularly limited. Examples include sodium phosphate, hydroxide, acetate, carbonate, nitrate, and chloride. From the viewpoint of hydrolysis resistance, sodium phosphate is more preferable. Examples of sodium phosphate include sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, and trisodium phosphate. From the viewpoint of hydrolysis resistance, sodium dihydrogen phosphate is particularly preferable. Also, multiple sodium phosphate salts may be used in combination.
また、上記リン酸ナトリウム塩と他のリン原子(元素)を含む化合物を併用することが好ましい。リン酸ナトリウム塩とリン酸とからなる緩衝溶液として混合することが特に好ましい。リン酸ナトリウム塩とリン酸からなる緩衝溶液を炭酸カルシウム粒子スラリーと混合することで、炭酸カルシウム粒子表面を被覆し、重縮合反応や製膜など溶融成型時の加熱などによる炭酸カルシウム粒子表面からのカルシウム溶出を抑制することが可能となる。 It is also preferable to use the above sodium phosphate salt in combination with another compound containing a phosphorus atom (element). It is particularly preferable to mix the sodium phosphate salt and phosphoric acid as a buffer solution. By mixing the buffer solution of sodium phosphate salt and phosphoric acid with the calcium carbonate particle slurry, it is possible to coat the calcium carbonate particle surface and suppress calcium elution from the calcium carbonate particle surface due to heating during polycondensation reaction or melt molding such as film formation.
本発明のポリエステル組成物の製造方法において、炭酸カルシウム粒子およびリン原子(元素)を含む化合物は前記(A)エステル化反応または(B)エステル交換反応工程、それに続く(C)重縮合反応工程のいずれの段階で添加してもよいが、重縮合反応終了前かつ炭酸カルシウム粒子とリン原子(元素)を含む化合物を混合してから添加することで、COOH末端基量を低減し耐加水分解性を向上させることができ、さらに良好な粒子分散性を有するポリエステル組成物を得ることができる。 In the method for producing the polyester composition of the present invention, the calcium carbonate particles and the compound containing phosphorus atoms (element) may be added at any stage of the (A) esterification reaction or (B) ester exchange reaction process, or the subsequent (C) polycondensation reaction process. However, by adding the compound before the end of the polycondensation reaction and after mixing the calcium carbonate particles and the compound containing phosphorus atoms (element), the amount of COOH terminal groups can be reduced and hydrolysis resistance can be improved, and a polyester composition with even better particle dispersibility can be obtained.
また、上記リン原子(元素)を含む化合物と、他のアルカリ金属化合物を併用しても構わない。例えば、水酸化カリウムを併用することで、静電印加製膜に必要なポリエステルの溶融比抵抗を小さくすることができ、成形性が向上する。 The above-mentioned compound containing phosphorus atoms (elements) may be used in combination with other alkali metal compounds. For example, by using potassium hydroxide in combination, the melt resistivity of the polyester required for electrostatically applied film formation can be reduced, improving moldability.
本発明のポリエステル組成物の製造方法において、(A)エステル化反応を経て実施する場合、エステル化反応後から、炭酸カルシウム粒子およびリン原子(元素)を含む化合物を混合スラリーとして添加するまでの間に、エチレングリコールなどグリコール成分の追加添加を実施することが好ましい。エステル化反応にて得られるポリエステル組成物の低分子量体は、エステル交換反応で得られる低分子量体よりも重合度が高いために炭酸カルシウム粒子やリン酸ナトリウム塩が分散しにくく、異物化が起こりやすい。したがって、エチレングリコールなどのグリコールを追加添加し、解重合によって重合度を一旦低下させておくことで異物化を抑制できる。 In the method for producing the polyester composition of the present invention, when the method is carried out via (A) an esterification reaction, it is preferable to add an additional glycol component such as ethylene glycol after the esterification reaction and before the calcium carbonate particles and the compound containing phosphorus atoms (element) are added as a mixed slurry. The low molecular weight substance of the polyester composition obtained by the esterification reaction has a higher degree of polymerization than the low molecular weight substance obtained by the transesterification reaction, so that the calcium carbonate particles and sodium phosphate salt are less likely to disperse and foreign matter is more likely to occur. Therefore, foreign matter can be suppressed by adding an additional glycol such as ethylene glycol and temporarily lowering the degree of polymerization by depolymerization.
この追加添加するエチレングリコールなどグリコールは、全酸成分に対し0.05倍モル以上0.5倍モル以下であることが好ましい。より好ましくは0.1倍モル以上0.3倍モル以下である。上記範囲とすることで、重合系内の温度降下による重合時間の遅延を起こすことなく、リン酸アルカリ金属塩の異物化を抑制できる。 The amount of glycol such as ethylene glycol added is preferably 0.05 to 0.5 times by mole relative to the total amount of acid components. More preferably, it is 0.1 to 0.3 times by mole. By keeping it within the above range, it is possible to suppress the conversion of the alkali metal phosphate into foreign matter without causing a delay in the polymerization time due to a drop in temperature in the polymerization system.
炭酸カルシウム粒子およびリン原子(元素)を含む化合物を添加する際の形態は、粒子分散性の点から、スラリーとして添加することが好ましい。スラリーとして添加する場合、粒子と分散溶媒が十分に混合されていることが好ましいため、少なくとも10秒以上混合することが好ましい。混合は攪拌機やマグネチックスターラーなどの攪拌装置を用いて行ってもよい。また、粒子分散溶媒はポリエステル組成物のジオールと同一にすることが好ましく、PETの場合はエチレングリコールを用いることが特に好ましい。 When calcium carbonate particles and a compound containing phosphorus atoms (element) are added, it is preferable to add them as a slurry from the viewpoint of particle dispersibility. When adding them as a slurry, it is preferable that the particles and the dispersion solvent are mixed thoroughly, so it is preferable to mix for at least 10 seconds. Mixing may be performed using a stirring device such as a stirrer or magnetic stirrer. In addition, it is preferable that the particle dispersion solvent is the same as the diol of the polyester composition, and in the case of PET, it is particularly preferable to use ethylene glycol.
炭酸カルシウム粒子およびリン原子(元素)を含む化合物の添加時および添加後は、反応系内を攪拌することが好ましい。攪拌することで添加物をより均一に分散できる。 It is preferable to stir the reaction system during and after the addition of calcium carbonate particles and the compound containing phosphorus atoms (element). Stirring helps disperse the additives more uniformly.
また、本発明のポリエステル組成物の製造方法において、高分子量のポリエステル組成物を得るため、固相重合を行ってもよい。固相重合は、装置・方法は特に限定されないが、ポリエステル組成物を不活性ガス雰囲気下または減圧下で加熱処理することで実施される。不活性ガスはポリエステル組成物に対して不活性なものであればよく、例えば窒素、ヘリウム、炭酸ガスなどを挙げることができるが、経済性から窒素が好ましく用いられる。また、減圧条件では、より高真空にすることが固相重合反応に要する時間を短くできるため有利であり、具体的には110Pa以下を保つことが好ましい。 In addition, in the method for producing the polyester composition of the present invention, solid-phase polymerization may be performed to obtain a polyester composition with a high molecular weight. The solid-phase polymerization is performed by heating the polyester composition under an inert gas atmosphere or under reduced pressure, although the apparatus and method are not particularly limited. The inert gas may be any gas that is inert to the polyester composition, such as nitrogen, helium, and carbon dioxide, but nitrogen is preferably used from an economical standpoint. In addition, under reduced pressure conditions, a higher vacuum is advantageous because it shortens the time required for the solid-phase polymerization reaction, and specifically, it is preferable to maintain the pressure at 110 Pa or less.
以下、本発明におけるポリエステル組成物の製造方法の具体例を挙げるが、これに制限されない。 Specific examples of the method for producing the polyester composition of the present invention are given below, but the present invention is not limited to these.
250℃にて溶解したビスヒドロキシエチルテレフタレート(BHT)が仕込まれたエステル化反応器に、テレフタル酸とエチレングリコール(テレフタル酸に対し1.15倍モル)のスラリーを徐々に添加し、エステル化反応を進行させる。反応系内の温度は245~250℃になるようにコントロールし、反応率が95%に到達した段階でエステル化反応を終了とする。 A slurry of terephthalic acid and ethylene glycol (1.15 times the molar amount of terephthalic acid) is gradually added to an esterification reactor containing dissolved bishydroxyethyl terephthalate (BHT) at 250°C to allow the esterification reaction to proceed. The temperature in the reaction system is controlled to be 245-250°C, and the esterification reaction is terminated when the reaction rate reaches 95%.
こうして得られた255℃のエステル化反応物を重合装置に移送し、重縮合触媒、追加添加のエチレングリコールおよび炭酸カルシウム粒子とリン原子(元素)を含む化合物の混合スラリーなどを添加する。これらの操作の際は、エステル化物が固化しないように、反応系内の温度を240~255℃に保つことが好ましい。 The 255°C esterification product thus obtained is transferred to a polymerization apparatus, and a polycondensation catalyst, additional ethylene glycol, and a mixed slurry of calcium carbonate particles and a compound containing phosphorus atoms (element) are added. During these operations, it is preferable to keep the temperature in the reaction system at 240-255°C to prevent the esterification product from solidifying.
その後、重合装置内の温度を290℃まで徐々に昇温しながら、重合装置内の圧力を常圧から250Pa以下まで徐々に減圧してエチレングリコールを留出させる。所定の撹拌トルクに到達した段階で反応を終了とし、反応系内を窒素ガスで常圧にし、溶融ポリエステルを冷水中にストランド状に吐出、カッティングし、ポリエステル組成物を得る。 Then, while gradually increasing the temperature inside the polymerization apparatus to 290°C, the pressure inside the polymerization apparatus is gradually reduced from normal pressure to 250 Pa or less to distill off ethylene glycol. The reaction is terminated when a predetermined stirring torque is reached, the reaction system is returned to normal pressure with nitrogen gas, and the molten polyester is discharged into cold water in the form of strands and cut to obtain a polyester composition.
本発明で得られたポリエステル組成物は、公知の成形加工方法で成形することができ、フィルム、繊維、ボトル、射出成形品など各種製品に加工することができる。 The polyester composition obtained by the present invention can be molded by known molding and processing methods and processed into various products such as films, fibers, bottles, and injection molded products.
本発明のポリエステル組成物を各製品に加工する際に、本発明の効果を損なわない範囲で各種添加剤、例えば、顔料および染料を含む着色剤、滑剤、帯電防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、抗菌剤、核剤、可塑剤、離型剤などの添加剤を1種以上添加することもできる。 When the polyester composition of the present invention is processed into various products, one or more of various additives, such as colorants including pigments and dyes, lubricants, antistatic agents, flame retardants, ultraviolet absorbers, antibacterial agents, nucleating agents, plasticizers, and release agents, can be added within a range that does not impair the effects of the present invention.
本発明のポリエステル組成物は、耐加水分解性および粒子分散性に優れ、溶融成形や加工工程にて発生する分解異物や粒子の凝集異物が少ない。したがってフィルム、繊維、ボトル、射出成形品など各製品として利用することができ、特に光学フィルムや離型フィルムなどの高品位フィルムに用いることが可能である。 The polyester composition of the present invention has excellent hydrolysis resistance and particle dispersibility, and generates little decomposition or particle agglomeration during melt molding or processing. Therefore, it can be used in a variety of products, including films, fibers, bottles, and injection molded products, and can be used in high-quality films, such as optical films and release films.
フィルムとしては、本発明のポリエステル組成物から構成される単膜フィルムでも本発明のポリエステル組成物を少なくとも1層有する積層フィルムでもよい。特に積層フィルムの場合は、本発明のポリエステル組成物からなる層を少なくとも片表面に有する積層フィルムが好ましい。本発明のポリエステル組成物からなる層がフィルム表面に存在する場合、粒子由来の凝集異物や粗大突起を抑制できる。 The film may be a single film made of the polyester composition of the present invention or a laminated film having at least one layer of the polyester composition of the present invention. In particular, in the case of a laminated film, a laminated film having a layer made of the polyester composition of the present invention on at least one surface is preferred. When a layer made of the polyester composition of the present invention is present on the film surface, it is possible to suppress the formation of aggregated foreign matter and coarse protrusions derived from particles.
本発明のポリエステル組成物より製造された成形品は、熱安定性、色調にも優れるため、農業用資材、園芸用資材、漁業用資材、土木・建築用資材、文具、医療用品、自動車用部品、電気・電子部品またはその他の用途として有用であり、特に2軸延伸フィルムでは離型用工程フィルムや光学用フィルムに好適である。 Molded articles made from the polyester composition of the present invention have excellent thermal stability and color tone, and are therefore useful as agricultural materials, horticultural materials, fishing materials, civil engineering and construction materials, stationery, medical supplies, automotive parts, electrical and electronic parts, and other applications, and are particularly suitable for biaxially stretched films as release process films and optical films.
以下実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例中の物性値は以下の方法で測定した。以下記載する方法は、本発明のポリエステル組成物単成分の場合の測
定方法を記載しているが、積層フィルムなどのように複数樹脂からなる成形品の場合、各
層の樹脂を削り出すなどして単離し、分析を行う。
また、実施例4、実施例9、実施例10は参考例と読み替える。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples. The physical properties in the examples were measured by the following methods. The methods described below are for the polyester composition of the present invention, but in the case of a molded product made of multiple resins, such as a laminated film, the resins of each layer are isolated by, for example, scraping, and then analyzed.
Moreover, Examples 4, 9, and 10 should be read as Reference Examples.
(1)ポリエステル組成物のCOOH末端基量(単位:eq/tは当量/tを指す)
Mauriceの方法によって測定した(文献 M.J.Maurice,F.Huizinga,Anal.Chem.Acta、22、363(1960))。
すなわち、ポリエステル樹脂組成物0.5gを0.001g以内の精度で秤量する。該試料にo-クレゾール/クロロホルムを7/3の質量比で混合した溶媒50mlを加え、加熱して内温が90℃になってから20分間加熱攪拌して溶解する。また混合溶媒のみもブランク液として同様に別途加熱する。溶液を室温に冷却し、1/50Nの水酸化カリウムのメタノール溶液で電位差滴定装置を用いて滴定を行う。また、混合溶媒のみのブランク液についても同様に滴定を実施する。
ポリエステル樹脂組成物のCOOH末端基量は、以下の式により計算した。
COOH末端基量(eq/t)={(V1-V0)×N×f}×1000/S
ここでV1は試料溶液での滴定液量(mL)、V0はブランク液での滴定液量(mL)、Nは滴定液の規定度(N)、fは滴定液のファクター、Sはポリエステル樹脂組成物の質量(g)である。
(1) Amount of COOH terminal groups in polyester composition (unit: eq/t indicates equivalent/t)
The measurement was performed by the method of M. J. Maurice, F. Huizinga, Anal. Chem. Acta, 22, 363 (1960).
That is, 0.5 g of the polyester resin composition is weighed out to within 0.001 g accuracy. 50 ml of a solvent in which o-cresol/chloroform is mixed in a mass ratio of 7/3 is added to the sample, and the mixture is heated until the internal temperature reaches 90°C, after which it is heated and stirred for 20 minutes to dissolve. In addition, the mixed solvent alone is heated separately in the same manner as a blank solution. The solution is cooled to room temperature, and titration is performed with a 1/50N solution of potassium hydroxide in methanol using a potentiometric titrator. Titration is also performed in the same manner on the blank solution of the mixed solvent alone.
The amount of COOH terminal groups in the polyester resin composition was calculated according to the following formula.
COOH terminal group amount (eq/t) = {(V1-V0) x N x f} x 1000/S
Here, V1 is the titration volume (mL) of the sample solution, V0 is the titration volume (mL) of the blank solution, N is the normality (N) of the titration solution, f is the factor of the titration solution, and S is the mass (g) of the polyester resin composition.
(2)ポリエステル組成物のアルカリ金属原子(元素)の定量(単位:ppm)
ポリエステル組成物1gを白金皿にとり、700℃にて1.5hrかけて完全に灰化させ、つぎに灰化物を0.25N塩酸水溶液20mLに溶かし、0.1N塩酸水溶液となるように純水を加え、測定試料とし、原子吸光法((株)日立製作所製:偏光ゼーマン原子吸光光度型180-80、フレーム:アセチレン-空気)にて定量を行った。
(2) Quantitative Determination of Alkali Metal Atoms (Elements) in Polyester Composition (Unit: ppm)
1 g of the polyester composition was placed on a platinum dish and completely incinerated at 700° C. for 1.5 hours. The incinerated product was then dissolved in 20 mL of a 0.25 N aqueous hydrochloric acid solution, and pure water was added to make a 0.1 N aqueous hydrochloric acid solution. This was used as a measurement sample, and quantitative analysis was performed by atomic absorption spectrometry (polarized Zeeman atomic absorption spectrometer model 180-80, manufactured by Hitachi, Ltd., flame: acetylene-air).
(3)ポリエステル組成物中のCa原子(元素)、P原子(元素)の定量(単位:ppm)
ポリエステル組成物7gを溶融プレス機で円柱状に成型し、理学電機(株)製蛍光X線分析装置(型番:3270)を用いて定量を行った。
(3) Quantitative Analysis of Ca Atoms (Element) and P Atoms (Element) in the Polyester Composition (Unit: ppm)
7 g of the polyester composition was molded into a cylindrical shape using a melt press, and the amount of the cylindrical material was measured using a fluorescent X-ray analyzer (model number: 3270) manufactured by Rigaku Corporation.
(4)ポリエステル組成物中の遊離のカルシウム原子(元素)含有量(単位:ppm)
ポリエステル組成物30gをo-クロロフェノール300mL中に加え、150℃で1時間溶解後、遠心加速度40900G、20℃で1時間遠心分離した。得られた上澄み溶液をデカンテーションにより採取しアセトン500mLを加えて沈殿させ、沈殿物を濾過により採取し、150℃で12時間真空乾燥したものを(3)の分析方法にて定量を行った。
遠心機はHITACHI製himacCR20G(ローター:R19A)を用いた。
(4) Content of free calcium atoms (elements) in the polyester composition (unit: ppm)
30 g of the polyester composition was added to 300 mL of o-chlorophenol, and the mixture was dissolved at 150° C. for 1 hour, and then centrifuged at a centrifugal acceleration of 40,900 G at 20° C. for 1 hour. The resulting supernatant solution was collected by decantation, and 500 mL of acetone was added to cause precipitation. The precipitate was collected by filtration and dried in vacuum at 150° C. for 12 hours, and then quantified by the analytical method in (3).
The centrifuge used was a HITACHI himacCR20G (rotor: R19A).
(5)ポリエステル組成物からの炭酸カルシウム粒子の単離と単離粒子中のリン元素(原子)含有量測定(単位:wt%)
ポリエステル組成物30gをo-クロロフェノール300mL中に加え、150℃で1時間溶解後、18000rpm(40900G)、20℃で1時間遠心分離した。得られた固形分にジクロロメタン300mLを加えて沈殿物をかき混ぜた後、遠心加速度40900G、20℃、1時間で遠心分離し、固形分を得た。得られた固形分に再度ジクロロメタン300mLを加えて沈殿物をかき混ぜた後同条件で遠心分離を行った。このジクロロメタンによる遠心分離を合計3回行って得られる固形分を単離粒子とした。単離粒子中のリン原子(元素)含有量は、ICP発光分光分析装置(日立ハイテクサイエンス製PS3520VDDII)用いて測定した。
遠心機は日立製himacCR20G(ローター:R19A)を用いた。
(5) Isolation of calcium carbonate particles from the polyester composition and measurement of the phosphorus element (atom) content in the isolated particles (unit: wt%)
30 g of the polyester composition was added to 300 mL of o-chlorophenol, dissolved at 150° C. for 1 hour, and then centrifuged at 18,000 rpm (40,900 G) and 20° C. for 1 hour. 300 mL of dichloromethane was added to the obtained solid content, the precipitate was stirred, and then centrifuged at a centrifugal acceleration of 40,900 G and 20° C. for 1 hour to obtain a solid content. 300 mL of dichloromethane was added again to the obtained solid content, the precipitate was stirred, and then centrifuged under the same conditions. The solid content obtained by performing this centrifugation with dichloromethane three times in total was used as isolated particles. The phosphorus atom (element) content in the isolated particles was measured using an ICP emission spectrometer (PS3520VDDII manufactured by Hitachi High-Tech Science).
The centrifuge used was a Hitachi himac CR20G (rotor: R19A).
(6)ポリエステル組成物中の粒子体積平均径測定(単位:μm)
ポリエステル組成物をプラズマ処理し、日立製電界放射型走査電子顕微鏡(型番S-4000)、ニデコ製SEM-IMAGEANALYZER(型番ルーデックスAP)にて、粒子の体積平均径測定をおこなった。また、粒子径を解析する際は倍率5000倍で20視野以上の測定を行い、最低200個以上の粒子から円相当径を測定し、それを擬似的な立体球状とみなし体積平均粒子径を算出した。
(6) Measurement of volume average particle diameter in polyester composition (unit: μm)
The polyester composition was plasma-treated, and the volume average particle diameter was measured using a Hitachi field emission scanning electron microscope (model S-4000) and a Nideco SEM-IMAGE ANALYZER (model Ludex AP). When analyzing the particle diameter, measurements were performed in 20 or more fields at a magnification of 5000 times, and the circle equivalent diameters were measured from at least 200 particles, which were regarded as pseudo-three-dimensional spheres to calculate the volume average particle diameter.
(7)ポリエステル組成物の加熱処理と粒子の凝集・粗大異物化評価
ポリエステル組成物を前処理として150℃で3時間、さらに180℃で7.5時間真空乾燥し、窒素流通下、300℃で10時間加熱溶融した後、水中で急冷する。得られた組成物を上記(6)の方法にて体積平均粒子径を算出し、(6)で算出した加熱処理前の体積平均径で除した比(加熱後体積平均径/加熱前体積平均径)を粒子の凝集・粗大異物化の指標として評価した(◎と〇を合格とした)。
◎:1.2以下
○:1.2~1.5
×:1.5以上。
(7) Heat treatment of polyester composition and evaluation of particle aggregation/coarse foreign matter formation The polyester composition was pretreated by vacuum drying at 150° C. for 3 hours and then at 180° C. for 7.5 hours, followed by heating and melting at 300° C. for 10 hours under nitrogen flow, and then quenching in water. The volume average particle diameter of the obtained composition was calculated by the method of (6) above, and the ratio (volume average diameter after heating/volume average diameter before heating) divided by the volume average diameter before heat treatment calculated in (6) was evaluated as an index of particle aggregation/coarse foreign matter formation (◎ and ◯ were evaluated as pass).
◎: 1.2 or less ○: 1.2 to 1.5
×: 1.5 or more.
(8)ポリエステル組成物の耐加水分解性評価(ΔCOOH)
ポリエステル組成物を飽和水蒸気下、155℃で4時間湿熱処理し、処理前後のCOOH末端基量を測定することで、COOH末端基増加量(ΔCOOH=処理後COOH-処理前COOH)を算出した。
なお、処理装置はPRESSER COOKER 306SIII(HIRAYAMA製作所(株)製)を使用した。
(8) Evaluation of Hydrolysis Resistance of Polyester Composition (ΔCOOH)
The polyester composition was subjected to a wet heat treatment in saturated water vapor at 155° C. for 4 hours, and the amount of COOH terminal groups before and after the treatment was measured to calculate the increase in the amount of COOH terminal groups (ΔCOOH=COOH after treatment−COOH before treatment).
The processing apparatus used was PRESSER COOKER 306SIII (manufactured by HIRAYAMA SEISAKUSHO CO., LTD.).
(9)2軸配向フィルムの作製と3次元粗さ測定
[PET-Aの作製] 250℃にて溶融したBHT105重量部が仕込まれたエステル化反応器に、テレフタル酸86重量部とエチレングリコール37重量部(テレフタル酸に対し1.15倍モル)からなるスラリーを徐々に添加し、エステル化反応を進行させる。反応系内の温度は245~250℃になるようにコントロールし、反応率が95%に到達した段階でエステル化反応を終了とし、BHTを得る。エステル化反応器から105重量部(PET100重量部相当)のBHTを重合装置へ溶融状態で仕込み、温度を255℃とする。ここに酢酸マンガン4水和物のエチレングリコール溶液(ポリエステル組成物の重量に対しMn原子(元素)として40ppm)、三酸化二アンチモンのエチレングリコールスラリー(ポリエステル組成物の重量に対しSb原子(元素)として100ppm)、リン酸(ポリエステル組成物の重量に対しリン原子(元素)として35ppm)を添加する。その後、重合装置内を290℃まで徐々に昇温するとともに、圧力を常圧から250Pa以下まで減圧し、290℃で所定の攪拌トルクを示すまで重合反応させる。重合反応終了後、反応系内を窒素ガスにて常圧にし、重合装置内の溶融ポリエステルをストランド状に水槽へ吐出して冷却後、カッティングしてペレット状のポリエステル組成物(固有粘度0.62)を得る。
(9) Preparation of biaxially oriented film and three-dimensional roughness measurement [Preparation of PET-A] A slurry consisting of 86 parts by weight of terephthalic acid and 37 parts by weight of ethylene glycol (1.15 times the molar amount relative to terephthalic acid) is gradually added to an esterification reactor containing 105 parts by weight of BHT melted at 250°C, and the esterification reaction is allowed to proceed. The temperature in the reaction system is controlled to 245-250°C, and the esterification reaction is terminated when the reaction rate reaches 95%, to obtain BHT. 105 parts by weight (corresponding to 100 parts by weight of PET) of BHT is charged in a molten state from the esterification reactor into a polymerization apparatus, and the temperature is set to 255°C. To this are added an ethylene glycol solution of manganese acetate tetrahydrate (40 ppm as Mn atoms (element) relative to the weight of the polyester composition), an ethylene glycol slurry of diantimony trioxide (100 ppm as Sb atoms (element) relative to the weight of the polyester composition), and phosphoric acid (35 ppm as phosphorus atoms (element) relative to the weight of the polyester composition). Thereafter, the temperature inside the polymerization apparatus is gradually raised to 290°C, and the pressure is reduced from normal pressure to 250 Pa or less, and the polymerization reaction is carried out until a predetermined stirring torque is exhibited at 290°C. After completion of the polymerization reaction, the reaction system is returned to normal pressure with nitrogen gas, and the molten polyester in the polymerization apparatus is discharged in the form of strands into a water tank, cooled, and then cut to obtain a pellet-shaped polyester composition (intrinsic viscosity 0.62).
[2軸配向フィルムの作製]A層を構成する樹脂としてPET-Aを50重量部、本発明のポリエステル組成物を50重量部となるようにブレンドし160℃で2時間減圧乾燥した後、A層用の押出機に投入する。またB層を構成する樹脂としてPET-A100重量部を160℃で2時間減圧乾燥した後、B層用の押出機に投入する。押出機内でそれぞれの原料を280℃で溶融させ、層用合流ブロックで合流積層し、A層/B層が2/12.5の積層比となる2層積層とし、表面温度25℃のキャスティングドラム上に押し出し、静電印加を行いながら2層構造をもつ積層シートを作製する。続いて、該シートを加熱したロール群で予熱した後、90℃の温度で長手方向に3.5倍延伸を行った後、25℃の温度のロール群で冷却して一軸延伸フィルムを得る。得られた一軸延伸フィルムの両端をクリップで把持しながらテンター内の110℃の温度の加熱ゾーンで長手方向に直角な幅方向に4.0倍延伸する。さらに引き続いて、テンター内の熱処理ゾーンで230℃の温度で10秒間の熱固定を実施する。次いで、冷却ゾーンで均一に徐冷後、巻き取って、厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得る。 [Preparation of biaxially oriented film] 50 parts by weight of PET-A and 50 parts by weight of the polyester composition of the present invention are blended as the resin constituting the A layer, dried under reduced pressure at 160°C for 2 hours, and then fed into the extruder for the A layer. 100 parts by weight of PET-A as the resin constituting the B layer are dried under reduced pressure at 160°C for 2 hours, and then fed into the extruder for the B layer. The respective raw materials are melted at 280°C in the extruder, merged and laminated in a layer merge block, and a two-layer laminate with a layer A/layer B lamination ratio of 2/12.5 is formed. The laminate is extruded onto a casting drum with a surface temperature of 25°C, and a two-layer laminate sheet is produced while applying electrostatic force. The sheet is then preheated with a group of heated rolls, stretched 3.5 times in the longitudinal direction at a temperature of 90°C, and cooled with a group of rolls at a temperature of 25°C to obtain a uniaxially stretched film. While holding both ends of the obtained uniaxially stretched film with clips, it is stretched 4.0 times in the width direction perpendicular to the longitudinal direction in a heating zone at 110°C in a tenter. It is then heat-set for 10 seconds at a temperature of 230°C in a heat treatment zone in the tenter. It is then uniformly cooled in a cooling zone and wound up to obtain a biaxially oriented polyester film with a thickness of 25 μm.
[2軸配向フィルムの3次元粗さ測定]得られた二軸配向ポリエステルフィルムを10cm四方に切り出し、非接触光学式粗さ測定器(Zygo社製NewView7300)を用い、50倍対物レンズを使用して測定面積139μm×104μmで、場所をランダムに変えて40視野測定を行った。このとき、粒子含有層が観察面となるよう、サンプルをセットした。該測定器に内蔵された表面解析ソフトMetroProにより、波長1.65~50μmの帯域通過フィルタを用いて、算術平均粗さRa(単位:nm)を求めた。光学用離型フィルムに求められるRaの指標として下記基準に従い評価し、◎と○を合格とした。
◎:15.5未満
○:15.5以上17.0未満
×:17.0以上。
[Measurement of three-dimensional roughness of biaxially oriented film] The obtained biaxially oriented polyester film was cut into 10 cm squares, and 40 visual field measurements were performed using a non-contact optical roughness measuring instrument (NewView7300 manufactured by Zygo) with a measurement area of 139 μm × 104 μm using a 50x objective lens, with the location changed randomly. At this time, the sample was set so that the particle-containing layer was the observation surface. The arithmetic average roughness Ra (unit: nm) was obtained using a bandpass filter with a wavelength of 1.65 to 50 μm by the surface analysis software MetroPro built into the measuring instrument. The Ra required for an optical release film was evaluated according to the following criteria, with ◎ and ○ being considered as passing.
◎: Less than 15.5 ○: 15.5 or more but less than 17.0 ×: 17.0 or more.
(実施例1)
250℃にて溶融したBHT105重量部が仕込まれたエステル化反応器に、テレフタル酸86重量部とエチレングリコール37重量部(テレフタル酸に対し1.15倍モル)からなるスラリーを徐々に添加し、エステル化反応を進行させる。反応系内の温度は245~250℃になるようにコントロールし、反応率が95%に到達した段階でエステル化反応を終了とし、BHTを得た。
エステル化反応器から105重量部(PET100重量部相当)のBHTを重合装置へ溶融状態で仕込み、温度を255℃とした。酢酸マンガン4水和物のエチレングリコール溶液(ポリエステル組成物の重量に対しMn原子(元素)として24ppm)、三酸化二アンチモンのエチレングリコールスラリー(ポリエステル組成物の重量に対しSb原子(元素)として255ppm)を添加した。その後、エチレングリコール5重量部(テレフタル成分対比0.15倍モル)を追加添加して解重合を進め、次いでリン酸(ポリエステル組成物の重量に対しP原子(元素)として49ppm)およびリン酸2水素ナトリウム2水和物(ポリエステル組成物の重量に対しNa原子(元素)として16ppm、P原子(元素)として23ppm)のエチレングリコール溶液と炭酸カルシウム粒子の濃度が20wt%のエチレングリコールスラリー(体積平均径0.8μm)を全て混合し、60秒間攪拌を行い均質なスラリーとしたものを添加した。(炭酸カルシウムとして1重量部)。
その後、重合装置内を290℃まで徐々に昇温するとともに、圧力を常圧から250Pa以下まで減圧し、290℃で所定の攪拌トルクを示すまで重合反応させた。重合反応終了後、反応系内を窒素ガスにて常圧にし、重合装置内の溶融ポリエステルをストランド状に水槽へ吐出して冷却後、カッティングしてペレット状のポリエステル組成物を得た。得られたポリエステル組成物の特性を表1に示す。
実施例1で得られたポリエステル組成物は、粒子の凝集や粗大異物化がなく、耐加水分解性にも優れることから、光学フィルムや離型フィルムに好適な物性を有していた。
Example 1
A slurry consisting of 86 parts by weight of terephthalic acid and 37 parts by weight of ethylene glycol (1.15 times the molar amount relative to terephthalic acid) was gradually added to an esterification reactor charged with 105 parts by weight of BHT melted at 250° C. to allow the esterification reaction to proceed. The temperature in the reaction system was controlled to be 245 to 250° C., and the esterification reaction was terminated when the reaction rate reached 95%, yielding BHT.
105 parts by weight (corresponding to 100 parts by weight of PET) of BHT was charged in a molten state from the esterification reactor into the polymerization apparatus, and the temperature was set to 255° C. An ethylene glycol solution of manganese acetate tetrahydrate (24 ppm as Mn atom (element) relative to the weight of the polyester composition) and an ethylene glycol slurry of diantimony trioxide (255 ppm as Sb atom (element) relative to the weight of the polyester composition) were added. Thereafter, 5 parts by weight of ethylene glycol (0.15 times the molar ratio relative to the terephthalic component) were added to proceed with depolymerization, and then an ethylene glycol solution of phosphoric acid (49 ppm as P atom (element) relative to the weight of the polyester composition) and sodium dihydrogen phosphate dihydrate (16 ppm as Na atom (element) and 23 ppm as P atom (element) relative to the weight of the polyester composition) and an ethylene glycol slurry (volume average diameter 0.8 μm) with a concentration of calcium carbonate particles of 20 wt % were all mixed and stirred for 60 seconds to form a homogeneous slurry, which was then added. (1 part by weight as calcium carbonate).
Thereafter, the temperature in the polymerization apparatus was gradually increased to 290° C., and the pressure was reduced from normal pressure to 250 Pa or less, and the polymerization reaction was allowed to proceed until a predetermined stirring torque was observed at 290° C. After the polymerization reaction was completed, the reaction system was returned to normal pressure with nitrogen gas, and the molten polyester in the polymerization apparatus was discharged in the form of strands into a water tank, cooled, and then cut to obtain a polyester composition in the form of pellets. The properties of the obtained polyester composition are shown in Table 1.
The polyester composition obtained in Example 1 had no particle aggregation or formation of coarse foreign matter and was excellent in hydrolysis resistance, and therefore had physical properties suitable for optical films and release films.
(実施例2~4、比較例1~2)
炭酸カルシウム粒子の体積平均径およびリン原子(元素)を含む化合物の添加量を表1の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法でポリエステル組成物を得た。得られたポリエステル組成物の特性を表1に示す。
(Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 and 2)
A polyester composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the volume average diameter of the calcium carbonate particles and the amount of the compound containing a phosphorus atom (element) were changed as shown in Table 1. The properties of the obtained polyester composition are shown in Table 1.
実施例2~4にて得られたポリエステル組成物は、粒子の凝集や粗大異物化がなく、耐加水分解性にも優れることから、光学フィルムや離型フィルムに好適な物性を有していた。
比較例1で得られたポリエステル組成物は、炭酸カルシウム粒子の体積平均径が小さく、粒子の凝集が見られ、不合格であった。
比較例2で得られたポリエステル組成物は、炭酸カルシウム粒子の体積平均径が大きく、フィルムに成型した際に粗大突起が形成され、不合格であった。
The polyester compositions obtained in Examples 2 to 4 were free from particle aggregation or formation of coarse foreign matter and had excellent hydrolysis resistance, and therefore had properties suitable for optical films and release films.
The polyester composition obtained in Comparative Example 1 had a small volume average diameter of calcium carbonate particles, and particle aggregation was observed, and was therefore unacceptable.
The polyester composition obtained in Comparative Example 2 had a large volume average diameter of calcium carbonate particles, and when molded into a film, large protrusions were formed, resulting in failure.
(実施例5~8、比較例3)
リン原子(元素)を含む化合物の添加量を表2の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法でポリエステル組成物を得た。得られたポリエステル組成物の特性を表2に示す。
(Examples 5 to 8, Comparative Example 3)
A polyester composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of the compound containing a phosphorus atom (element) was changed as shown in Table 2. The properties of the obtained polyester composition are shown in Table 2.
実施例5~8で得られたポリエスエル組成物は、リン原子(元素)の増加によって、加熱処理後の体積平均径がわずかに増加したが、粒子の凝集や粗大異物化がなく、耐加水分解性にも優れることから、光学フィルムや離型フィルムに好適な物性を有していた。
比較例3で得られたポリエステル組成物は、リン原子(元素)を含む化合物の添加量が少なく、ポリエステル組成物から単離した炭酸カルシウム粒子中のリン原子(元素)含有量が少なく、粒子の凝集と粗大異物化が起こり、また、耐加水分解性も悪く不合格であった。
The polyester compositions obtained in Examples 5 to 8 had a slight increase in volume average diameter after heat treatment due to an increase in phosphorus atoms (element), but they did not suffer from particle aggregation or coarse foreign matter formation and had excellent hydrolysis resistance, so they had physical properties suitable for optical films and release films.
The polyester composition obtained in Comparative Example 3 had a small amount of the compound containing a phosphorus atom (element) added, and the phosphorus atom (element) content in the calcium carbonate particles isolated from the polyester composition was small, so that aggregation of particles and formation of coarse foreign matter occurred, and the hydrolysis resistance was also poor, resulting in failure.
(実施例9~10、比較例4)
リン元素(原子)を含む化合物の種類を表3の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法でポリエステル組成物を得た。得られたポリエステル組成物の特性を表3に示す。
実施例9~10で得られたポリエステル組成物は、用いるリン種の酸性度の違いにより、粒子の凝集が多少見られたものの、耐加水分解性に優れ、光学フィルムや離型フィルムに好適な物性を有していた。
比較例4で得られたポリエステル組成物は、リン酸のみを炭酸カルシウム粒子と混合して添加しており、炭酸カルシウム粒子からカルシウムイオンが溶出し、遊離のカルシウム原子(元素)含有量が増加し、また、単離粒子中のリン原子(元素)含有量も少なかった。
(Examples 9 to 10, Comparative Example 4)
A polyester composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the type of compound containing a phosphorus element (atom) was changed as shown in Table 3. The properties of the obtained polyester composition are shown in Table 3.
Although the polyester compositions obtained in Examples 9 and 10 showed some particle aggregation due to differences in the acidity of the phosphorus species used, they had excellent hydrolysis resistance and physical properties suitable for optical films and release films.
In the polyester composition obtained in Comparative Example 4, only phosphoric acid was added by mixing it with calcium carbonate particles, and calcium ions were eluted from the calcium carbonate particles, the content of free calcium atoms (element) was increased, and the content of phosphorus atoms (element) in isolated particles was also low.
(実施例11~12)
炭酸カルシウム粒子の添加量およびリン原子(元素)を含む化合物の添加量を表3の通り変更した以外は、実施例1と同様の方法でポリエステル組成物を得た。得られたポリエステル組成物の特性を表3に示す。
実施例11~12で得られたポリエステル組成物は、粒子の添加量が増えると凝集や粗大異物化が多少見られたが、光学フィルムや離型フィルムに好適な物性を有していた。
(Examples 11 to 12)
A polyester composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of calcium carbonate particles and the amount of the compound containing a phosphorus atom (element) were changed as shown in Table 3. The properties of the obtained polyester composition are shown in Table 3.
The polyester compositions obtained in Examples 11 and 12 showed some aggregation and formation of coarse foreign matter when the amount of particles added was increased, but had physical properties suitable for optical films and release films.
(実施例13)
テレフタル酸ジメチル101.0重量部、エチレングリコール64.6重量部(テレフタル酸ジメチルの2倍モル)の割合でそれぞれ計量し、エステル交換反応装置に仕込んだ。内容物を150℃で溶解した後、酢酸マンガン4水和物のエチレングリコール溶液(ポリエステル組成物の重量に対しMn原子(元素)として24ppm)、三酸化二アンチモンのエチレングリコールスラリー(ポリエステル組成物の重量に対しSb原子(元素)として255ppm)添加し撹拌した。240℃まで昇温しながらメタノールを留出させ、所定量のメタノールが留出したところで、エステル交換反応を終了した。その後、反応物を重合装置に移送し、リン酸(ポリエステル組成物の重量に対しP原子(元素)として49ppm)およびリン酸2水素ナトリウム2水和物(ポリエステル組成物の重量に対しNa原子(元素)として16ppm、P原子(元素)として23ppm)のエチレングリコール溶液と炭酸カルシウム粒子の濃度が20wt%のエチレングリコールスラリーを全て混合し、60秒間攪拌を行い均質なスラリーとしたものを添加した。(炭酸カルシウムとして1重量部)。添加後、重合装置内を290℃まで徐々に昇温するとともに、圧力を常圧から250Pa以下まで減圧し、290℃で所定の攪拌トルクを示すまで重合反応させた。重合反応終了後、反応系内を窒素ガスにて常圧にし、重合装置内の溶融ポリエステルをストランド状に水槽へ吐出して冷却後、カッティングしてペレット状のポリエステル組成物を得た。得られたポリエステル組成物の特性を表3に示す。
実施例14で得られたポリエステル組成物は、粒子の凝集や粗大異物化がなく、耐加水分解性にも優れることから、光学フィルムや離型フィルムに好適な物性を有していた。
Example 13
Dimethyl terephthalate (101.0 parts by weight) and ethylene glycol (64.6 parts by weight, twice the molar amount of dimethyl terephthalate) were weighed and charged into an ester exchange reactor. The contents were dissolved at 150°C, and then an ethylene glycol solution of manganese acetate tetrahydrate (24 ppm as Mn atom (element) relative to the weight of the polyester composition) and an ethylene glycol slurry of diantimony trioxide (255 ppm as Sb atom (element) relative to the weight of the polyester composition) were added and stirred. Methanol was distilled off while increasing the temperature to 240°C, and the ester exchange reaction was terminated when a predetermined amount of methanol was distilled off. Thereafter, the reactants were transferred to a polymerization apparatus, and an ethylene glycol solution of phosphoric acid (49 ppm as P atom (element) relative to the weight of the polyester composition) and sodium dihydrogen phosphate dihydrate (16 ppm as Na atom (element) and 23 ppm as P atom (element) relative to the weight of the polyester composition) and an ethylene glycol slurry with a concentration of calcium carbonate particles of 20 wt% were all mixed and stirred for 60 seconds to form a homogeneous slurry, which was then added. (1 part by weight as calcium carbonate). After the addition, the temperature inside the polymerization apparatus was gradually raised to 290°C, and the pressure was reduced from normal pressure to 250 Pa or less, and the polymerization reaction was carried out until a predetermined stirring torque was observed at 290°C. After the polymerization reaction was completed, the reaction system was returned to normal pressure with nitrogen gas, and the molten polyester in the polymerization apparatus was discharged into a water tank in the form of a strand, cooled, and then cut to obtain a pellet-shaped polyester composition. The properties of the obtained polyester composition are shown in Table 3.
The polyester composition obtained in Example 14 was free from particle aggregation or formation of coarse foreign matter and had excellent hydrolysis resistance, and therefore had physical properties suitable for optical films and release films.
(比較例5)
実施例1と同様の方法でエステル化反応器から105重量部(PET100重量部相当)のBHTを重合装置へ溶融状態で仕込み、温度を255℃とした。酢酸マンガン4水和物のエチレングリコール溶液(ポリエステル組成物の重量に対しMn原子(元素)として24ppm)、三酸化二アンチモンのエチレングリコールスラリー(ポリエステル組成物の重量に対しSb原子(元素)として255ppm)を添加した。その後、エチレングリコール5重量部(テレフタル成分対比0.15倍モル)を追加添加して解重合を進め、次いでリン酸(ポリエステル組成物の重量に対しP原子(元素)として49ppm)とリン酸2水素ナトリウム2水和物(ポリエステル組成物の重量に対しNa原子(元素)として16ppm、P原子(元素)として23ppm)の混合エチレングリコール溶液を添加した。リン化合物を添加した後、炭酸カルシウム粒子の濃度が20wt%のエチレングリコールスラリーを添加した(炭酸カルシウムとして1重量部)。その後、重合装置内を290℃まで徐々に昇温するとともに、圧力を常圧から250Pa以下まで減圧し、290℃で所定の攪拌トルクを示すまで重合反応させた。重合反応終了後、反応系内を窒素ガスにて常圧にし、重合装置内の溶融ポリエステルをストランド状に水槽へ吐出して冷却後、カッティングしてペレット状のポリエステル組成物を得た。
得られたポリエステル組成物は、リン化合物による粒子表面の保護が行えておらず、遊離のカルシウム成分が多く、さらに加熱処理によって粒子形状を維持できていないため粒子の凝集が起こり、二軸配向フィルムに加工した際の3次元粗さが不合格であった。
(Comparative Example 5)
In the same manner as in Example 1, 105 parts by weight (corresponding to 100 parts by weight of PET) of BHT was charged in a molten state from the esterification reactor into the polymerization apparatus, and the temperature was adjusted to 255° C. An ethylene glycol solution of manganese acetate tetrahydrate (24 ppm as Mn atom (element) relative to the weight of the polyester composition) and an ethylene glycol slurry of diantimony trioxide (255 ppm as Sb atom (element) relative to the weight of the polyester composition) were added. Thereafter, 5 parts by weight of ethylene glycol (0.15 times the molar amount relative to the terephthalic component) were additionally added to proceed with depolymerization, and then a mixed ethylene glycol solution of phosphoric acid (49 ppm as P atom (element) relative to the weight of the polyester composition) and sodium dihydrogen phosphate dihydrate (16 ppm as Na atom (element) and 23 ppm as P atom (element) relative to the weight of the polyester composition) was added. After the phosphorus compound was added, an ethylene glycol slurry with a concentration of calcium carbonate particles of 20 wt % was added (1 part by weight as calcium carbonate). Thereafter, the temperature inside the polymerization apparatus was gradually increased to 290° C., and the pressure was reduced from normal pressure to 250 Pa or less, and the polymerization reaction was carried out until a predetermined stirring torque was observed at 290° C. After completion of the polymerization reaction, the pressure inside the reaction system was returned to normal with nitrogen gas, and the molten polyester inside the polymerization apparatus was discharged in the form of strands into a water tank, cooled, and then cut to obtain a polyester composition in the form of pellets.
The obtained polyester composition did not have the particle surface protected by the phosphorus compound, contained a large amount of free calcium components, and furthermore, the particle shape was not maintained by heat treatment, causing particle aggregation, and the three-dimensional roughness when processed into a biaxially oriented film was unacceptable.
Claims (7)
0.2≦R≦0.8 (I)
0.38/R2≦P1 (II)
遊離のカルシウム原子(元素)含有量≦5ppm (V)
0.01ppm≦ナトリウム原子(元素)含有量(ポリエステル組成物に対する重量比)≦30ppm以下 (VI)
R:炭酸カルシウム粒子の体積平均径(μm)
P1:ポリエステル組成物から下記の方法で単離して得られる単離粒子中に含まれるリン原子(元素)含有量(wt%:単離粒子に対する重量比)
(単離方法:ポリエステル組成物をo-クロロフェノール中で150℃、1時間溶解後、遠心加速度40900G、20℃で1時間遠心分離し、得られた固形分にジクロロメタンを加え、同条件で遠心分離し、固形分を得る。得られた固形分に再度ジクロロメタンを加え、同条件で遠心分離を行う。このジクロロメタンによる遠心分離を合計3回行って得られる固形分を単離粒子とする。)
(遊離のカルシウム原子(元素)含有量は、ポリエステル組成物をo-クロロフェノール中で150℃、1時間溶解後、遠心加速度40900G、20℃で1時間遠心分離し、得られた上澄み溶液をデカンテーションにより採取しアセトンを加えて沈殿させ、沈殿物を濾過により採取し、150℃で12時間真空乾燥して得られるポリマー中のカルシウム原子(元素)含有量) A polyester composition containing calcium carbonate particles and phosphorus atoms (element), using phosphoric acid and an alkali metal phosphate, and satisfying the following formulas (I), (II), (V), and (VI).
0.2≦R≦0.8 (I)
0.38/R 2 ≦P 1 (II)
Free calcium atom (element) content ≦ 5 ppm (V)
0.01 ppm≦Sodium atom (element) content (weight ratio relative to polyester composition)≦30 ppm or less (VI)
R: volume average diameter of calcium carbonate particles (μm)
P1 : phosphorus atom (element) content contained in isolated particles obtained by isolating the polyester composition by the method described below (wt%: weight ratio to the isolated particles)
(Isolation method: The polyester composition is dissolved in o-chlorophenol at 150° C. for 1 hour, then centrifuged at a centrifugal acceleration of 40,900 G at 20° C. for 1 hour, dichloromethane is added to the obtained solid, and centrifuged under the same conditions to obtain a solid. Dichloromethane is again added to the obtained solid, and centrifuged under the same conditions. This centrifugation with dichloromethane is carried out a total of three times, and the obtained solid is called isolated particles.)
(The free calcium atom (element) content is determined by dissolving the polyester composition in o-chlorophenol at 150° C. for 1 hour, centrifuging the mixture at a centrifugal acceleration of 40,900 G at 20° C. for 1 hour, collecting the resulting supernatant by decantation, adding acetone to cause precipitation, collecting the precipitate by filtration, and drying in vacuum at 150° C. for 12 hours, thereby obtaining the calcium atom (element) content in the polymer.)
0.2≦R≦0.8 (III)
0.38/R2≦P2 (IV)
0.01ppm≦ナトリウム原子(元素)添加量(ポリエステル組成物に対する重量比)≦30ppm以下 (VII)
R:炭酸カルシウム粒子の体積平均径(μm)
P2:混合スラリーとして添加するリン原子(元素)量(wt%:炭酸カルシウムに対する重量比) A method for producing a polyester composition by subjecting a dicarboxylic acid or a dicarboxylic acid ester and a diol to an esterification reaction or an ester exchange reaction, followed by a polycondensation reaction, the method comprising adding, as a mixed slurry, a compound containing calcium carbonate particles and a mixed solution of phosphoric acid and an alkali metal phosphate before completion of the polycondensation reaction, so as to satisfy the following formulae (III), (IV), and (VII):
0.2≦R≦0.8 (III)
0.38/R 2 ≦P 2 (IV)
0.01 ppm≦sodium atom (element) added amount (weight ratio to polyester composition)≦30 ppm or less (VII)
R: volume average diameter of calcium carbonate particles (μm)
P2 : Amount of phosphorus atoms (element) added as mixed slurry (wt%: weight ratio to calcium carbonate)
6. The method for producing a polyester composition according to claim 5, wherein the polyester is polyethylene terephthalate.
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