CN100365040C - 非晶性聚酯切片及其制造方法、以及非晶性聚酯切片的保存方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的非晶性聚酯切片的特征在于含水率为300ppm以下、细粒含量在500ppm以下。利用本发明的非晶性聚酯切片,能以良好的加工操作性制造聚合物组成均匀的成形品。本发明的非晶性聚酯切片可通过以下方法获得:冷却经熔融聚合得到的非晶性聚酯,之后进行切断而获得切片,将该切片投入到流化床式干燥装置的处理层内使之通过时,通入干燥气体,进行干燥;或者在干燥机内进行真空干燥或在真空下通入少量干燥气体进行干燥,之后不与外部气体接触而直接转移到细粒去除装置中去除细粒。
Description
技术领域
本发明涉及一种非晶性聚酯切片及其制造方法、以及非晶性聚酯切片的保存方法,特别涉及主要的重复单元由对苯二甲酸乙二酯和、对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯或对苯二甲酸新戊二酯构成的非晶性聚酯切片及其制造方法,以及其保存方法。
背景技术
聚酯,尤其是以乙二醇和对苯二甲酸作为原料制造的聚对苯二甲酸乙二酯(PET),由于其化学、物理性质的优异,目前在容器、薄膜、薄片、纤维等用途中使用非常广泛。
近年来,使该聚对苯二甲酸乙二酯(PET)与1,4-环己烷二甲醇(以下也简称为CHDM)进行共聚而产生的聚酯,由于其透明性、耐冲击性、成型性、耐热性等优异,已受到了注目,并广泛应用于各种用途,特别是,薄膜(薄片)、工程塑料等方面。
另外,同样地使聚对苯二甲酸乙二酯(PET)与新戊二醇(以下也简称为NPG)进行共聚产生的聚酯,也如特开2000-109546号公报中所公开,因具有优异的透明性和耐冲击性而受人瞩目。
聚酯可以通过以下方法制造,即,作为原料单体,使用二羧酸或其二烷基酯和二元醇,并使之进行酯化反应或酯交换反应,生成二羧酸和二元醇的二酯和/或它的低聚物,接着在减压下加热生成物,使之进行缩聚反应,直至达到所要求的聚合度为止。之后,所获得的聚酯一般经过以下工序后出厂,即,将已熔化的树脂从反应釜经由模具,以丝的状态从模具的多个喷嘴连续挤出,并用水等冷媒将其冷却之后,切成适合的大小(制粒),作为粒状的成型用原料(片)出厂。
如果聚酯切片的含水率高,则在成型时的熔融挤出工序中,聚酯的分子量将会下降,从而会出现得到的成型品的机械强度下降的问题。因此,通常在制造聚酯的时候,会将聚酯切片在干燥装置中干燥成最终产品。在该聚酯切片的干燥中,考虑到干燥效率、简易性等,一般使用干燥机(dryer)。
然而,本发明人等的研究结果表明,在由PET和1,4-环己烷二甲醇或新戊二醇等共聚所产生的非晶性聚酯的切片中,当用干燥机(例如,间歇式干燥机、装有搅拌机的料斗式(hopper)干燥机等)进行干燥的时候,会由聚酯生成细粒(即,fine particle,微粉),而该微粉会对成型品的质量带来不良影响。
即,如果生成细粒,则在混合多个切片时,会引起偏析,很难得到组成均匀的成型品,这会引发成型品的质量变化。而且,虽然还不清楚其原因,但已知如果包含很多细粒,则有透明性变差的倾向。
另外,这里所说的“偏析”现象是指,例如,在制造薄膜时预先混合2种以上原料切片的时候,如果存在小尺寸的细粒(微粉),则切片混合物在筒仓(silo)和料斗中不能均匀地存在于各个部位,而会出现偏向一边的状态,且制造薄膜时的切片混合物的混合比方面会产生偏差,从而导致最终薄膜产品的聚合物组成的变动很大。例如,在制造薄膜时,如果使用发生了偏析的切片混合物,则在薄膜移动方向上会产生薄膜的聚合物组成偏离目标值的现象,从而会造成薄膜特性(例如热收缩特性、机械强度等)的变化或厚度不均匀等问题。
另外,还查明了在使用干燥机(例如,间歇式干燥机、带搅拌机的料斗式干燥机)干燥非晶性聚酯切片的时候,因加热会生成由各个切片相互熔接并一体化而成的熔接切片,该熔接切片就是造成干燥作业和之后的成型作业的作业性的下降的原因。这是因为,就PET、PBT、PEN等结晶性聚酯而言,聚酯是通过加热干燥而完成结晶化的,不易发生切片间的熔接,但是在非晶性聚酯的情况下,不会发生结晶化。
另外,作为聚酯切片制造过程中生成的粗大的副产物,包括在制粒(切片化)时候附带生成的尺寸大于规定尺寸的切片,和在进行干燥工序时切片发生形变(薄膜化)而成的粗大产物。然而,这些是相对微量的,因此仅由这些是很难造成问题,但是如果生成熔接切片,则很难从干燥装置取出切片,或者成型时成型机内的投入通道或投入口等会被切片堵塞,从而会导致成型作业无法稳定进行等问题。
另外,关于聚酯切片的干燥方法,特开2001-348425号公报中提出了,以去除结晶性聚酯中的环状三聚物等低聚物为目的,在水洗聚酯切片后进行加热干燥的方法。
发明内容
本发明是鉴于上述的事实做出的,其第1目的是,提供能得到聚合物组成均匀的成型品的非晶性聚酯切片及其制造方法,以及该非晶性聚酯切片的保存方法。特别是,提供一种能提高成型时的加工操作性且能以高效率制造聚合物组成均匀的成型品的非晶性聚酯切片及其制造方法,以及非晶性聚酯切片的保存方法。
另外,本发明的第2目的是,提供一种能得到聚合物组成均匀、且透明性和溶剂粘合性优异的良好成型品(特别是薄膜)的非晶性聚酯切片及其制造方法,以及该非晶性聚酯切片的保存方法。
本发明的第3目的是,提供一种聚合物组成均匀、聚合度高、且作成薄膜时的机械强度优异的非晶性聚酯切片及其制造方法,以及该非晶性聚酯切片的保存方法。
本发明的第4目的是,提供一种能以高效率制造聚合物组成均匀、厚度的均匀性优异的薄膜的非晶性聚酯切片及其制造方法,以及该非晶性聚酯切片的保存方法。
本发明人等为了完成上述的目的,进行了深入的研究,其结果得到了以下的见解,并最终完成了本发明的非晶性聚酯切片。
(a)通过对切片的干燥方法进行改造,得到了聚合物组成均匀的成型品(特别是薄膜)。
(b)另外,通过使PET与一定量的1,4-环己烷二甲醇或新戊二醇以及一定量的二甘醇共聚,能得到透明性和溶剂粘合性优异的聚酯成型品(特别是薄膜)。
(c)而且,通过作为聚合催化剂使用一定量的选自锑化合物、锗化合物以及钛化合物中的至少一种,能提高聚酯的聚合度,且能避免聚酯成型时(特别是制造薄膜时)发生热分解,从而能得到机械强度优异的成型品。
(d)进而,通过含有一定量的碱金属化合物、碱土类金属化合物以及磷化合物,可得到显示低的熔融比电阻且静电密合性优异的非晶性聚酯。若以此作为薄膜原料并采用静电密合浇铸法制造薄膜,可以提高薄膜厚度的均匀性。
即,本发明如同以下所述。
(1)一种非晶性聚酯切片,其特征在于,其含水率为300ppm以下,且细粒含量为500ppm以下,其是在聚对苯二甲酸乙二酯上共聚对苯二甲酸之外的二羧酸成分和/或乙二醇之外的二元醇成分而成且没有显示熔点(熔融峰)的共聚聚酯切片,其中所述的二羧酸成分选自:间苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、二苯基-4,4’-二羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸、p-羟基苯甲酸、羟基己酸、己二酸、癸二酸、琥珀酸、戊二酸和1,4-环己烷二羧酸,并且其中所述的二元醇成分选自:二甘醇、三甲撑二醇、四甲撑二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、双酚A和双酚A的环氧化物加成物
(2)上述(1)所述的非晶性聚酯切片,其特征在于,粗大副产物(crude by-product)的含量在2重量%以下。
(3)上述(1)或(2)所述的非晶性聚酯切片,其特征在于,该切片是以对苯二甲酸乙二酯、对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯、或对苯二甲酸新戊二酯作为重复单元的共聚聚酯切片。
(4)上述(3)所述的非晶性聚酯切片,其特征在于,该切片是,主要的二羧酸成分由对苯二甲酸构成且全部的二元醇成分中含乙二醇50~85摩尔%、1,4-环己烷二甲醇或新戊二醇12~45摩尔%、二甘醇1.5~7.0摩尔%的共聚聚酯切片。
(5)上述(3)所述的非晶性聚酯切片,其特征在于,该共聚聚酯是,作为聚合催化剂使用选自锑化合物、锗化合物以及钛化合物中的至少一种而得到的聚酯,并且相对于该聚酯,所选出的锑化合物、锗化合物或钛化合物满足下式(1)至(3)中的任一式,并满足下式(4)-(6),且特性粘度为0.70~0.85dl/g,
0.009≤锑化合物 (1)
0.005≤锗化合物 (2)
0.002≤钛化合物 (3)
锑化合物≤0.045mol% (4)
锗化合物≤0.075mol% (5)
钛化合物≤0.023mol% (6)。
(6)上述(3)所述的非晶性聚酯切片,其特征在于,该共聚聚酯是,以对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯为主要重复单元且含有碱金属化合物、碱土类金属化合物以及磷化合物的聚酯,而且在相对于该聚酯满足下式(I)~(IV)的范围内含有碱金属化合物(M1)、碱土类金属化合物(M2)、以及磷化合物(P)。
0.005≤M1(摩尔%)≤0.029 ...(I)
0.045≤M2(摩尔%)≤0.225 ...(II)
1.67≤M2/M1(摩尔比)≤45 ...(III)
0.5≤(M1+M2)/P(摩尔比)≤3.0 ...(IV)
(7)上述(3)所述的非晶性聚酯切片,其特征在于,共聚聚酯是,以对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸新戊二酯为主要重复单元且含有碱金属化合物、碱土类金属化合物以及磷化合物的聚酯,而且在相对于该聚酯满足下式(V)~(VII)的范围内含有碱金属化合物(M1)、碱土类金属化合物(M2)、以及磷化合物(P)。
0.005≤M1(摩尔%)≤0.050 ...(V)
0.05≤M2(摩尔%)≤0.40 ...(VI)
1.0≤M2/P(摩尔比)≤3.5 ...(VII)
(8)将上述(1)~(7)的任何一项所述的非晶性聚酯切片收容到防湿容器中并进行密封而成的装入于防湿容器中的非晶性聚酯切片。
(9)一种非晶性聚酯切片的制造方法,其特征在于,在冷却经熔融聚合而得到的非晶性聚酯后,进行切断而获得切片,将所得切片投入到流化床式干燥装置的处理槽内使之通过时,通入干燥气体,从而干燥切片。
(10)上述(9)所述的非晶性聚酯切片的制造方法,其特征在于,通入到干燥装置的处理槽内的干燥气体的含水率在100ppm以下。
(11)上述(9)或(10)所述的非晶性聚酯切片的制造方法,其特征在于,干燥装置处理槽内的温度在室温以上且比非晶性聚酯的玻璃化转变温度低10℃以上。
(12)一种非晶性聚酯切片的制造方法,其特征在于,在冷却经熔融聚合生成的非晶性聚酯后,进行切断,并将所得的切片在干燥机的处理槽内进行真空干燥,或者在真空下通入少量干燥气体进行干燥,之后不与外部气体接触而直接转移到细粒去除装置中去除细粒。
(13)上述(12)所述的非晶性聚酯切片的制造方法,其特征在于,通入到干燥机的处理槽内的干燥气体的含水率在100ppm以下。
(14)上述(12)或(13)所述的非晶性聚酯切片的制造方法,其特征在于,干燥机处理槽内的温度在室温以上且比非晶性聚酯的玻璃化转变温度低10℃以上。
(15)一种非晶性聚酯切片的保存方法,其特征在于,在不与外部气体接触的条件下将经上述(9)~(14)中的任何一项所述的方法制造的非晶性聚酯切片放入防湿容器里保存。
(16)一种聚酯薄膜,将上述(1)~(8)中的任何一项所述的非晶性聚酯切片作为薄膜原料的一部分或全部原料使用,并经成型而获得。
附图说明
图1是简略表示用于本发明的非晶性聚酯切片的制造的流化床式干燥装置的一个具体例即筒仓型通风干燥机的截面图。
图2是简略表示在图1所示的筒仓型通风干燥机的切片排出口装上防湿容器,并将已干燥的非晶性聚酯切片直接填充到防湿容器中的状态的图。
图中:1-切片(非晶性聚酯切片),2-干燥气体,3-含水份的排出气体,10-干燥塔(筒仓),11-切片供给口,12-干燥气体供给通道,13-切片排出口,14-防湿容器。
具体实施方式
下面,对本发明进行详细地说明。
本发明的非晶性聚酯切片的特征在于,切片整体的含水率为300ppm以下,细粒含量在500ppm以下。本发明的非晶性聚酯切片的含水率优选在50ppm以下,细粒含量优选在100ppm以下。
另外,本发明的非晶性聚酯切片优选具有如下特征,即,满足上述低含水率以及少的细粒含量的同时,粗大副产物的含量在2重量%以下(粗大副产物的含量优选在0.5重量%以下)。
本发明中的所谓“非晶性聚酯”是指,使用差示扫描量热器(DSC)以20℃/分的速度从-100℃升温至300℃之后,利用液态氮骤冷,接着再次以20℃/分的速度从-100℃升温至300℃时,两次的升温过程中都没有出现明确的熔融峰的聚酯切片。另外,在进行该升温-降温-升温操作的时候,如果这两次升温过程中至少有一个过程中出现明确的熔融峰,则这并不是“非晶性聚酯”,而是“结晶性聚酯”。
另外,本发明中的“细粒”是指,经聚合工序、制粒工序以及干燥工序制造的聚酯切片中包含的微粉,且是经测定能通过铺设有依据JIS-Z8801的标称尺寸为1.7mm、针径为0.8mm的不锈钢制的金属网的筛,但不能通过孔径为100~120μm的玻璃过滤器的微粉。
此外,所谓“粗大副产物”是指,掺杂在经聚合工序、制粒工序以及干燥工序制造的聚酯切片中的、包括在制粒工序中作为副产物生成的比规定尺寸大的粗大切片、在干燥工序中切片相互熔接而形成的熔接切片以及因切片变形而成的薄膜状物等在内的粗大物。该粗大副产物是通过以下操作测定出来的,即,用铺设有依据JIS-Z8801的标称尺寸为5.6mm、针径为1.6mm的不锈钢制的金属网的筛进行捕集之后,进一步用离子交换水冲洗,并提供给使用孔径为100~120μm的玻璃过滤器的过滤操作中,此时不能通过玻璃过滤器的即为上述粗大物。
另外,上述的规定尺寸的切片如后所述,是指纵、横、高度都优选在1.5~4.0mm范围内的切片。
本发明的非晶性聚酯切片是,在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)上共聚对苯二甲酸之外的二羧酸成分和/或乙二醇之外的二元醇成分而成且没有显示熔点(熔融峰)的共聚聚酯切片。通过将非晶性的共聚聚酯切片作为薄膜原料使用,可得到比PET更良好的透明性。
该共聚聚酯切片中,全部二羧酸成分中对苯二甲酸的成分的量优选在70摩尔%以上,更优选在85摩尔%以上,特别优选在95摩尔%以上,最优选为100摩尔%。
作为可以与对苯二甲酸一起使用的其他二羧酸成分(共聚成分),可以列举间苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、二苯基-4,4’-二羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸等芳香族二羧酸,p-羟基苯甲酸、羟基己酸等羟酸,己二酸、癸二酸、琥珀酸、戊二酸等脂肪族二羧酸,1,4-环己烷二羧酸等脂环族二羧酸。另外,本发明的二羧酸的成分中包括,聚合前的原料阶段的、例如碳数为1~4的烷基酯等酯形成性衍生物。
另外,全部二元醇成分中乙二醇成分的量优选为50摩尔%以上,而如果乙二醇成分的量不足50摩尔%,则容易产生热稳定性降低、透明性差、分子量小、聚合性差等问题;如果乙二醇超过88摩尔%,则树脂的结晶性将会提高,会失去透明性,因此乙二醇成分的量优选在88摩尔%以下,更优选为87摩尔%以下,最优选为85摩尔%以下。
作为乙二醇之外的二元醇成分,可以举出二甘醇、三甲撑二醇、四甲撑二醇、新戊二醇等脂肪族二元醇,1,4-环己烷二甲醇等脂环族二元醇、双酚A、双酚A的环氧化物加成物等芳香族二元醇,并且可使用其中的一种或两种以上。其中,优选使用1,4-环己烷二甲醇、二甘醇、新戊二醇等。
该共聚聚酯切片优选为,以对苯二甲酸乙二酯、以及对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯为主要重复单元的共聚聚酯(第1共聚聚酯)的切片,或以对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸新戊二酯作为主要的重复单元的共聚聚酯(第2共聚聚酯)的切片。
在所述共聚聚酯切片中,为了获得可制造组成均匀性良好且透明性和溶剂粘合性优异的成型品的切片,重要的是,聚酯的主要二羧酸成分由对苯二甲酸构成,且另一方面,二元醇中乙二醇成分占50~85摩尔%、1,4-环己烷二甲醇或新戊二醇占12~45摩尔%、二甘醇占1.5~7摩尔%(优选为2.5~5.0摩尔%)。
通过使二元醇成分具有这样的组成,聚酯能显示良好的透明性,且其成型品也可显示良好的溶剂粘合性。
这里的溶剂粘合性是指,例如,在薄膜等成型品的一部分涂敷有机溶剂而使聚酯溶胀之后,通过该有机溶剂的涂敷部粘合成型品的不同部分(或不同的成型品之间)时的粘合容易程度。例如,在应用于各种标签等的“热收缩膜”中,如果薄膜的溶剂粘合性差,则在将热收缩膜安装到容器上时,会引起粘合不良。
已知,当作为聚合原料(单体)使用乙二醇时,作为副产物会生成二甘醇成分而存在于聚酯中。然而,所述的第1共聚聚酯切片中占全部二元醇的成分的1.5~7摩尔%(优选为2.5~5.0摩尔%)的二甘醇成分的共聚量(含量),在聚合原料(单体)中没有使用二甘醇的情况下是很难达到的,而通过在聚合原料(单体)中使用二甘醇,可以稳定地控制其组成。
即,使PET与1,4-环己烷二甲醇占全部二元醇的12摩尔%以上的二元醇进行共聚而获得共聚聚酯的时候,仅调节聚合反应的条件(催化剂、温度、压力),很难使二甘醇成分占二元醇成分的1.5摩尔%以上。
本发明中,通过使投入原料(单体)中的二甘醇占特定的量,即采用相对于全部二元醇,掺合0.5~6.5摩尔%(优选为1.0~5.5摩尔%)的二甘醇的方法,使二甘醇成分含量达到占全部二元醇成分中的1.5~7.0摩尔%(优选为2.5~5.0摩尔%)的共聚量(含量)。
全部二元醇成分中的二甘醇的共聚量(含量)不足1.5摩尔%的共聚聚酯的情况下,无法得到良好的溶剂粘合性,而二甘醇的共聚量超过7.0摩尔%的共聚聚酯的情况下,会在聚酯的成型中发生激烈的热分解,导致成型品着色、分子量减少、副产物的生成以及物理性质变差等问题。
另一方面,就以对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸新戊二酯为主要重复单元的所述第2共聚聚酯的切片而言,为了能获得可制造组成的均匀性良好而且透明性和溶剂粘合性也优异的成型品的切片,重要的是,聚酯的主要二羧酸成分由对苯二甲酸组成,且另一方面,二元醇的成分组成为乙二醇成分占50~85摩尔%、新戊二醇占12~45摩尔%、二甘醇占1.5~7摩尔%(优选为2.5~5.0摩尔%)。通过使二元醇成分具有这样的组成,可使聚酯显示良好的透明性,且其成型品也会显示良好的溶剂粘合性。
第2共聚聚酯中,相对于全部二元醇的新戊二醇成分的组成比的下限值优选为13摩尔%,更优选为15摩尔%,上限值优选为40摩尔%,更优选为35摩尔%。
另外,通过使新戊二醇成分的组成比在12摩尔%以上,例如,用该聚酯切片制造薄膜,并将该薄膜应用于成型用途,对其进行压缩成型或者冲压成型的时候,可以提高成型时的变形倍率,并且能提高成型性。
另一方面,通过使新戊二醇成分的组成比在45摩尔%以下,能容易地提高聚酯的聚合度,因此不需要很长时间就能达到规定的特性粘度。因此,通过聚合过程中的热过程,能抑制色调的恶化。另外,用该共聚聚酯切片制造薄膜的时候,由于不会出现薄膜的热收缩率过高,或力学强度下降等情况,因此,在对薄膜进行多色印刷的时候,就不会产生色差。
另外,作为另一个主要的二元醇成分的乙二醇的成分,相对于全部二元醇成分,优选在55~88摩尔%的范围内,其中,下限值优选为60摩尔%,更优选为65摩尔%;而上限值优选为87摩尔%,更优选为85摩尔%。
此外,在不需要溶剂粘合性而要求具备透明性的成型品用途中,就该第2共聚聚酯的切片而言,优选聚酯中全部的二元醇成分实质上由乙二醇和新戊二醇构成。但是,即使作为聚合原料(单体)的二元醇成分,只使用乙二醇和新戊二醇,在没有使用对二甘醇具有抑制效果的三乙胺等碱性化合物的情况下,有时还会作为副产物生成若干量的二甘醇,从而实际上含有若干量(相对于全部二元醇占3摩尔%以下)的二甘醇成分。
本发明的非晶性聚酯切片中,非晶性共聚聚酯的特性粘度的范围优选为0.60~0.90dl/g,更优选为0.65~0.85dl/g,特别优选为0.70~0.85dl/g。如果非晶性共聚聚酯的特性粘度不足0.60dl/g,则在进行干燥切片的操作时,存在细粒(微粉)增加的倾向,或存在成型品的机械特性下降的倾向。特别是,在要求机械强度的成型品的用途中,优选使非晶性共聚聚酯的特性粘度在0.70dl/g以上。另一方面,如果非晶性聚酯的特性粘度超过0.90dl/g,则在成型时的熔融挤出过程中,树脂温度有时将会变高,并引起激烈的热分解。其结果,容易引起影响保香性的游离的低分子量化合物的增加或成型品着色(黄色)等问题。
另外,本发明的非晶性聚酯的玻璃化转变温度范围优选为60~90℃,更优选为70~85℃,而特别优选为75~85℃。如果玻璃化转变温度不足60℃,则会很容易在进行切片的干燥时,引起切片的熔接,而且,会出现成型品的耐热性、机械特性等降低的倾向。另一方面,如果玻璃化转变温度超过90℃,则在切片化(制粒)或者切片干燥时,容易产生细粒,且具有成型性下降的倾向。
另外,本发明的非晶性聚酯中,端羧基浓度范围优选为0~50eq/ton,更优选为0~40eq/ton,特别优选为0~30eq/ton。若聚酯的端羧基浓度超过50eq/ton,则容易导致水解稳定性的下降、制造薄膜等成型时的分子量的下降。
本发明的非晶性聚酯切片可以通过以下的工序制造,即通过公知的、将原料单体供给到酯化反应或者酯交换反应后在减压下进行熔融缩聚的方法合成聚酯,之后对生成的聚酯进行制粒,再通过后述的特定的干燥操作(干燥工序),对得到的切片进行干燥而制出。也就是说,将经酯化反应(或者酯交换反应)、熔融缩聚反应得到的聚合物,从反应釜经由模具的多个喷嘴以丝状抽出,经水冷后,切成片状而获得切片,最终将此切片通过后述的特定的干燥操作(干燥工序)干燥,从而完成其制造。
聚酯的熔融缩聚可以在间歇式反应设备中进行,也可以在连续式反应设备中进行。在其中任何一个方式中,熔融缩聚反应可以通过一个阶段进行,也可以分多个阶段进行。另外,进行酯化反应(酯交换反应)之后,优选将通过缩聚得到的聚合物进行过滤,然后再制粒(切片化)。所述过滤中通常使用网眼为5~50μm左右的过滤器。
切片的形状可以是圆柱形、方形、或者扁平的板状等中的任何一个。就其大小而言,纵、横、高度分别通常在1.5~4.0mm的范围,而优选为1.8~4.0mm范围,更优选为2.0~4.0mm范围。例如,圆柱形的时候,长度可以是1.5~4.0mm,优选为2.0~4.0mm范围,而直径可以是1.5~4.0mm,如果是2.0~4.0mm左右则更为实用。另外,每一个切片的重量在15~30mg的范围时较实用。
作为本发明的非晶性聚酯切片的理想的制造方法,例如,可以举出以下的方法。
第一方法是,如上所述地进行熔融聚合后,从模具的喷嘴以丝状挤出,再进行冷却、切断(制粒)得到非晶性聚酯切片,之后将其投入到流化床式干燥装置中并使其通过,从而干燥切片的方法。这里指的流化床式干燥装置中的“流化床式”是指,利用从干燥装置的下部通入的干燥气体使切片流动的同时进行干燥的方法。作为该流化床式干燥装置的具体例,可以举出从上部供给聚酯切片并从下部通入干燥气体的筒仓型通风干燥机(即,水份从筒仓的上部排出到外部,且经干燥的切片从附设于筒仓最下部的取出口被取出至外部的干燥机)等。
图1表示该筒仓型通风干燥机的一个具体例,它具有以下的结构。从设置在干燥塔(筒仓)10的上部的切片供给口11供给到干燥塔10内的切片1,被通过连接在干燥塔(筒仓)10下部的气体供给通道12向塔内供给的干燥气体2向上吹送,从而一边流动一边渐渐下落,从而,切片中的水份作为排出气体3排出到外部,且经干燥的切片1则从设置在干燥塔(筒仓)10的最下部的切片排出口13,排出到外部。
本发明中,在干燥切片时使用的干燥气体的通气量,通常相对于干燥装置的处理槽内(筒仓型通风干燥机时为干燥塔(筒仓)内)的每1ton切片,优选为5m3N/h以上、更优选为10m3N/h以上。另一方面,干燥气体的通气量的上限通常是1000m3N/h。然而,如果通气量相对于每1ton切片不足5m3N/h,则很难降低含水率,而如果相对每1ton切片的通气量超过1000m3N/h,则含水率的控制、切片流动性的控制,都会变得很困难。
连接于干燥塔(筒仓)10的所述气体供给通道12的数目,在筒仓的容量大的时候有必要增加,但通常是5~20个。
通过采用流化床式干燥装置对非晶性聚酯切片进行干燥,可以使切片避免受到由与处理槽的内壁的碰撞产生的强烈冲击,并可以从切片有效地挥发水份,且充分抑制细粒生成,同时可以将切片的含水率降低到所需的300ppm以下。
另外,通过连续地将切片投入到处理槽内,并连续地从处理槽中取出(排出)切片,能以高效率制造本发明的非晶性聚酯切片。这里的连续地是指,在维持干燥装置的处理槽内被切片填满的状态的条件下,持续地或者断续地排出(取出)一部分切片,之后再追加投入新的切片。
第二方法是,在冷却通过熔融聚合生成的非晶性聚酯后,进行切断获得切片,之后在干燥机的处理槽内对该切片进行真空干燥,或者在真空下通入少量干燥气体进行干燥,然后,不与外部气体进行接触而直接转移到细粒去除装置中,从而去除细粒的一种方法。即,上述第一方法是,在尽量避免产生细粒的条件下减少水份的方法,而相对于此,该第二方法是,有效地进行切片干燥之后,在不造成切片的含水率上升的前提下,去除在干燥过程生成的细粒的方法。
这里的真空干燥中的“真空”是指,使处理槽内的压力达到400Pa以下。另外,真空下通入少量干燥气体的时候,相对于处理槽内的每1ton切片,干燥气体的通气量优选为0.5m3N/h以上,更优选为1.0m3N/h以上。另外,干燥气体的通气量的上限通常是5.0m3N/h以下。
干燥机指的是,可以将其处理槽内部控制成真空或者加压状态,且可以加热或者冷却,并能固定其轴且进行旋转,从而通过该旋转来搅拌被干燥对象物的同时进行干燥的装置,也被称为间歇式干燥机或带有搅拌器的料斗干燥机等。另外,细粒的去除装置可以是,振动筛装置、利用空气流的气流分级装置、重力式分级装置等。
为了将利用干燥机进行了干燥处理的切片,在不与外部气体接触的条件下直接供给到细粒去除装置,通过输送配管连接干燥机的切片排出口(取出口)和细粒去除装置。通过该输送配管进行的切片输送中,可以采用插塞(plug)式输送方式或斗式输送机输送方式等,且避免因它与切片配管内壁之间的碰撞等产生细粒(微粉)。
本发明中,通入到干燥装置的处理槽(即,流化床式干燥装置的筒仓型干燥机(干燥塔)、干燥机的处理槽)内的干燥气体的含水率优选在100ppm以下,更优选为1ppm以下。该干燥气体可以是,干燥氮气、减湿空气、氦气、二氧化碳气体等,而其中优选为干燥氮气。
另外,干燥装置处理槽内的温度(通入干燥气体时为干燥气体的温度)应在室温以上,且比非晶性聚酯的玻璃化转变温度(Tg)低10℃以上。此外,所述的室温是指5~30℃。还有,干燥装置的处理槽内的温度(通入干燥气体时为干燥气体的温度)的下限优选为(室温+10℃),上限优选为(非晶性聚酯的Tg-15℃)。
即,如果加热到比该温度范围更高的温度,则由于切片互相间的粘连,干燥效率将会下降,而且,容易生成熔接切片,粗大副产物的含量会增加至2重量%以上,当利用得到的干燥后的切片(最终制品)进行成型的时候,就会影响成型操作。另外,如果是比该范围低的温度,则很难将切片的含水率降低至所需的300ppm以下。
按以上方法制造的含水率足够低、且细粒的含量也足够少(另外,粗大副产物的含量也很低)的本发明的非晶性聚酯切片,优选不与外部气体接触而直接装入到防湿容器中保存。该防湿容器是指,通过在其中收容切片并进行密封,能将每1个小时的切片含水率的上升抑制在5ppm以下的容器。此类防湿容器可以是,例如,由由聚乙烯(PE)层/铝(Al)层或聚乙烯(PE)层/铝(Al)层/聚乙烯(PE)层等构成且具备了防湿性和柔软性的层叠体构成的袋子(袋体)。作为该防湿容器的形态,从操作性考虑,优选的是在其上部和下部具有投入口和挤出口的筒状体,且各口都用细绳绑住而进行密封的类型的袋体。另外,容量在0.5~5.0m3左右为宜。
为了将经干燥处理后或者经干燥处理及细粒去除处理后的切片不与外部气体接触,直接收容到防湿容器中,通常,在流化床式干燥装置的切片取出口(排出口)安装防湿容器,从而连续地收容被排出的切片。
图2表示在以上说明的图1所示的筒仓型通风干燥机的切片排出口13上安装防湿容器14,并将经连续干燥、排出来的切片1不与外部气体接触,直接填充到防湿容器14内的状态。
还有,在用细粒去除装置进行细粒去除处理的时候,用不锈钢制配管直接连接干燥装置和细粒去除装置,从而在干燥氮气的流动下输送切片。
所述防湿容器可以直接作为包装材料使用,并可以以将切片收容在防湿容器的状态出厂。由此,成型品制造厂在开封防湿容器后,无须特别进行干燥处理,可将购买的本发明的非晶性聚酯切片立即投入到成型机中,进行成型操作。
以往,非晶性聚酯切片是被收容于聚乙烯制的袋子(不特别具有防湿结构)后出厂。于是,成型品制造厂在购入非晶性聚酯切片后,在投入到成型机之前,通常要对切片进行干燥。
因此,如果将本发明的非晶性聚酯切片放入防湿容器保存并出厂,可以省略成型品制造厂的干燥工序,从而提高操作效率。另外,即使不开封收容有干燥切片的防湿容器,使保存期间变得比较长,也可以使本发明非晶性聚酯切片保持其良好特性。
本发明非晶性聚酯切片中,以对苯二甲酸乙二酯和、对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯或对苯二甲酸新戊二酯作为主要重复单元的共聚聚酯切片中,考虑到作为成型品时的机械强度这一点,聚酯的特性粘度优选为0.70~0.85dl/g,更优选为0.70~0.80dl/g。为了达到该聚酯的特性粘度,且维持热稳定性,重要的是,作为聚合催化剂使用一定量的选自锑化合物、锗化合物、钛化合物中的至少一种。
作为锑化合物可以举出三氧化锑、五氧化锑、三氯化锑、乙酸锑、乙醇酸锑等;作为锗化合物可以举出结晶性二氧化锗、非晶性二氧化锗、四乙氧基锑、四n-丁氧基锑等;作为钛化合物可以举出四丁氧基钛。
当作为聚酯的聚合催化剂,单独使用锑化合物、锗化合物或钛化合物时,相对于该聚酯的含量分别为,在锑化合物的情况下是0.009~0.045摩尔%、锗化合物的情况下是0.005~0.075摩尔%、钛化合物的情况下是0.002~0.023摩尔%。
在使用锑化合物的情况下,相对于该聚酯,优选含有0.018~0.035摩尔%,更优选含有0.020~0.030摩尔%。另外在使用锗化合物的情况下,相对于该聚酯,优选含有0.075~0.030摩尔%,更优选含有0.015~0.025摩尔%。还有,在使用钛化合物的情况下,相对于该聚酯,优选含有0.002~0.014摩尔%,更优选含有0.005~0.010摩尔%。
另外,当作为聚合催化剂组合使用锑化合物、锗化合物、钛化合物中的两种或三种以上的时候,优选使其中至少有一种化合物的含量满足上述的下限值,且任何一个都满足上述的上限值。
如果锑化合物、锗化合物、钛化合物中的任何一种化合物的含量都少于所述规定的范围,则聚酯不能充分地达到高聚合度化(即,不能达到0.70dl/g以上的特性粘度),且生产率也会显著下降。另外,如果这些化合物中的任何一种化合物的含量多于所述规定范围,则在该聚酯切片的成型中(特别是制膜时),聚酯的热分解将会变得激烈,无法进行稳定的成型,从而,由这些所得到的成型品的质量也将会下降。
在以该对苯二甲酸乙二酯、和对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯或对苯二甲酸新戊二酯作为主要的重复单元的第1共聚聚酯切片中,为了使利用静电密合浇铸法的制膜(薄膜化)过程中能显示良好的静电密合性,重要的是,使聚酯在275℃下的熔融比电阻(下面有时省略为ρi)成为0.1×108~0.75×108Ω·cm(优选为0.15×108~0.30×108Ω·cm)。
也就是说,聚酯薄膜通常是在熔融挤出聚酯之后进行双向拉伸而获得。即,可通过以下操作获得:使由挤出机熔融挤出的薄片状物紧贴于旋转的冷却滚筒表面上并拉出,接着将该薄片状物引导至配置于冷却滚筒后段的拉伸辊上进行纵向拉伸,然后用拉幅机对其进行横向拉伸,之后再进行热定形而获得。
因而,若要提高薄膜厚度的均匀性,且提高浇铸速度,必须使从挤出喷丝头熔融挤出的薄片状物以充分大的附着力紧贴于冷却旋转滚筒上。为此,可以采用静电密合浇铸法。
所谓静电密合浇铸法是指,在挤出喷丝头和冷却旋转滚筒之间设置金属线状的电极并施加高电压之后,在未固化的薄片状物的表面析出静电,从而使该薄片状物静电附着于冷却旋转滚筒表面上的方法。在静电密合浇铸法中,为了提高薄片状物对于冷却旋转滚筒的静电密合性,有必要增加薄片状物表面的电荷量,为此,必须对聚酯进行改性,减小其比电阻。如果该共聚聚酯切片的聚酯的熔融比电阻小于0.1×108Ω·cm,则该聚酯容易带电,或者热稳定性会下降。如果熔融比电阻大于0.75×108Ω·cm,则这种聚酯在制膜时得不到对于冷却旋转滚筒的优良的静电密合性,很难高速生产厚度均匀性良好的薄膜。
为了使以对苯二甲酸乙二酯、对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯或对苯二甲酸新戊二酯作为主要的重复单元的共聚聚酯切片,能成为可以高速地制造具有充分低的熔融比电阻、优良的热稳定性、且良好的厚度均匀性的薄膜的原料,优选含有一定量的碱金属化合物、碱土类金属化合物以及磷化合物。
作为碱金属化合物的金属可以列举锂、钠、钾等,而碱金属化合物可以是这些金属的氢氧化物、乙酸盐、碳酸盐、脂肪族羧酸盐、醇盐等。碱金属化合物优选为,氢氧化锂、乙酸锂、碳酸锂、氢氧化钠、乙酸钠、碳酸钠、乙醇钠、氢氧化钾、乙酸钾、碳酸钾等。其中,乙酸钠为最佳选择。这些碱金属化合物可以单独使用,也可以两种以上并用。
另外,作为碱土类金属化合物可以列举(1)碱土类金属的氢氧化物及其水合物、(2)乙酸盐、丙酸盐、酪酸盐等低级脂肪族羧酸盐及其水合物、(3)安息香酸盐、4-甲基苯基酸盐、萘酸盐等芳香族羧酸盐及其水合物、(4)甲醇盐、乙醇盐等的醇盐类。其中,优选使用氢氧化物及其水合物、乙酸盐及其水合物。这里的碱土类金属原子可以是Mg、Ca、Sr、Ba等。
碱土类金属化合物的合适的具体实例有,乙酸钙、乙酸钙一水合物、乙酸镁、乙酸镁四水合物、乙酸钡。其中,乙酸钙一水合物和乙酸镁四水合物尤其合适。
另外,作为磷化合物可以是,例如,磷酸、亚磷酸、膦酸及其它们的衍生物等。作为合适的具体例有,磷酸、磷酸三甲基酯、磷酸三丁基酯、磷酸三苯基酯、磷酸单甲酯、磷酸二甲酯、磷酸单丁酯、磷酸二丁基酯、亚磷酸、亚磷酸三甲基酯、亚磷酸三丁基酯、甲基膦酸酯、甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二甲酯、苯基膦酸二甲酯、苯基膦酸二乙酯、苯基膦酸二苯酯。其中,磷酸三甲基酯和磷酸尤其合适。
在以对苯二甲酸乙二酯、和对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯作为主要重复单元的第1共聚聚酯切片中,重要的是,相对于该聚酯,在满足下式(I)~(IV)的范围内含有碱金属化合物、碱土类金属化合物、以及磷化合物。
0.005≤M1(摩尔%)≤0.029 ...(I)
0.045≤M2(摩尔%)≤0.225 ...(II)
1.67≤M2/M1(摩尔比)≤45 ...(III)
0.5≤(M1+M2)/P(摩尔比)≤3.00 ...(IV)
(I)~(IV)式中,M1表示相对于聚酯的碱金属化合物的含量(摩尔%)、M2表示相对于聚酯的碱土类金属化合物的含量(摩尔%)、P表示相对于聚酯的磷化合物的含量(摩尔%)。
即,如果M2/M1不满足式(III),则ρi值就不在所述的规定范围内,制膜时得不到对于冷却旋转滚筒的优良静电密合性,很难高速生产厚度均匀性良好的薄膜。该M2/M1优选在5以上、20以下的范围内。
另外,如果(M1+M2)/P不满足式(IV),则ρi值就不在所述的规定范围内,制膜时得不到对于冷却旋转滚筒的优良静电密合性,有时很难高速生产厚度均匀性良好的薄膜,同时有时也会导致热稳定性的下降。该(M1+M2)/P优选在1.5以上、4.0以下的范围内。
相对于聚酯的碱金属化合物的含量(M1)优选在0.005~0.029摩尔%范围内,更优选为0.010~0.020摩尔%。如果相对于聚酯的碱金属化合物含量不足0.005摩尔%,则ρi值就会变大,制膜时得不到对于冷却旋转滚筒的优良静电密合性,有时很难高速生产厚度均匀性良好的薄膜,而如果超过0.029摩尔%,则会降低热稳定性。
另外,相对于聚酯的碱土类金属化合物的含量(M2)优选在0.045~0.225摩尔%范围内,更优选为0.063~0.117摩尔%。如果相对于聚酯的碱土类金属化合物含量不足0.045摩尔%,则ρi值就会变大,制膜时得不到对于冷却旋转滚筒的优良静电密合性,很难高速生产厚度均匀性良好的薄膜,而如果超过0.225摩尔%,则会降低热稳定性。
另一方面,在以对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸新戊二酯为主要重复单元的第2共聚聚酯切片中,从具备良好的静电密合性并减少杂质的角度考虑,重要的是,相对于该聚酯,在满足下式(V)~(VII)的范围内含有碱金属化合物、碱土类金属化合物、以及磷化合物。
0.005≤M1(摩尔%)≤0.050 ...(V)
0.05≤M2(摩尔%)≤0.40 ...(VI)
1.0≤M2/P(摩尔比)≤3.5 ...(VII)
(V)~(VII)式中,M1、M2、P与上述的意义相同。
即,相对于聚酯的碱土类金属化合物的含量(M2)优选在0.05~0.40摩尔%范围内,而下限值更优选为0.07摩尔%,特别优选为0.10摩尔%。如果相对于聚酯的碱土类金属化合物的含量不足0.05摩尔%,则无法充分减小作为聚酯的静电密合性的代用特性的“275℃下熔融时的比电阻(ρi值)”。另一方面,其上限值更优选为0.30摩尔%,特别优选为0.20摩尔%。如果相对于聚酯的碱土类金属化合物的含量超过0.40摩尔%,则共聚聚酯的色相b值将会提高,导致黄色的增多,或者会使共聚聚酯中的杂质量增加,因而在杂质和色调等方面就会显得不够完善。
磷化合物的含量(P)优选根据碱土类金属化合物的含量确定。相对于聚酯的碱土类金属化合物的含量(M2)和磷化合物含量(P)的摩尔比(M2/P)优选在1.0~3.5的范围内,而下限值更优选为1.2,特别优选为1.5。如果所述摩尔比(M2/P)不足1.0,则无法使ρi值充分小,因而也无法得到良好的静电密合性。
另一方面,所述摩尔比(M2/P)的上限值更优选为3.0时,特别优选为2.5。如果所述摩尔比(M2/P)超过3.5,则游离的碱土类金属化合物将会增多,共聚聚酯的色相b值会变高,导致黄色的增多,耐热性变差,或杂质量增加等,从而会造成质量的下降。
相对于聚酯的碱金属化合物的含量(M1)优选在0.005~0.050摩尔%范围内,其中,下限值更优选为0.008摩尔%,而上限值更优选为0.035摩尔%。如果相对于聚酯的碱金属化合物含量不足0.005摩尔%,则静电密合性的改善效果将会很小,而如果超过0.050摩尔%,则静电密合性的改善效果会达到极限,且反而容易生成起因于过量的碱金属化合物的杂质。
另外,在本发明中,为了同时实现该聚酯的透明性和溶剂粘合性,作为二元醇成分,优选使用由50~85摩尔%的乙二醇、12~45摩尔%的1,4-环己烷二甲醇或新戊二醇、1.5~7摩尔%(优选为2.5~5.0摩尔%)的二甘醇构成的特定的组成。
在获得上述共聚聚酯切片的时候,作为原料单体的一部分必须使用二甘醇,且相对于全部二元醇优选使用0.5~6.5摩尔%范围内的二甘醇。在相对于原料单体中全部二元醇的二甘醇的量不足0.5摩尔%的时候,很难制造二甘醇成分占全部二元醇成分的1.5摩尔%以上的聚酯。另一方面,如果相对于原料单体中全部二元醇的二甘醇的量超过6.5摩尔%,则相对于全部二元醇成分的二甘醇成分量就会超过7.0摩尔%。
本发明的共聚聚酯,可以使用间歇式反应装置(间歇式聚合法)或者使用连续式反应装置(连续式聚合法)制造。例如,在使用连续式反应装置(连续式聚合法)通过连续运转制造20ton的时候,可以将特性粘度(聚合度)的变动幅度(最大值和最小值之差)控制在0.050dl/g以下,优选控制在0.0250dl/g以下。另外,可以将二甘醇成分的量(共聚量)的变动幅度(最大值和最小值之差)控制在0.5摩尔%以下,而优选控制在0.3摩尔%以下。
连续式反应装置(连续式聚合法)中,酯化反应(酯交换反应)以及熔融缩聚反应,可分别用一阶段完成,也可以分为多个阶段完成。另外,在将酯化反应(酯交换反应)分为多个阶段进行的时候,反应釜数优选为2~3釜。另外,在将熔融缩聚反应分为多个阶段进行的时候,反应釜数优选为3~7釜。连续式聚合法中的酯化反应(酯交换反应)的温度通常是240~270℃,而更优选为250~265℃。反应釜内的压力通常在0.2MPa以下,而更优选为0.01~0.05MPa。缩聚反应的温度通常是265~285℃,而更优选为270~280℃,且反应釜内的压力通常在1.5hPa以下,而更优选为0.5hPa以下。酯化反应(酯交换反应)的反应时间优选为5小时以下,而更优选为2~3.5小时。另外缩聚反应的反应时间优选为3小时以下,而更优选为1~2小时。
另一方面,在使用间歇式反应装置(间歇式聚合法)制造的情况下,从聚合反应釜抽出得到的聚合体时,在将聚合反应釜的釜内压力保持在0.1~300hPa、更优选保持在5~50hPa范围内的条件下,从聚合反应釜抽出聚合体。由此,可以抑制抽出过程中聚合体(共聚聚酯)的特性粘度(聚合度)的变动,例如,制造聚酯700kg后在将抽出时间定为30分钟的情况下,可以将特性粘度的变动幅度(最大值和最小值之差)控制在0.050dl/g以下,而优选控制在0.025dl/g以下。
使用以往的一般的间歇式反应装置(间歇式聚合法)制造聚酯的时候,从聚合反应釜抽出聚合体的操作是,用氮气等使聚合反应釜内形成为加压状态之后进行的。然而,该以往方法中,聚合体(共聚聚酯)的特性粘度(聚合度)的变动幅度(最大值和最小值之差)会达到0.1dl/g以上。
另外,在实施从釜内压力被保持为减压状态的聚合反应釜中抽出聚合体的方法的时候,优选在聚合反应釜的抽出口安装齿轮泵等设备。如果不安装齿轮泵设备,则很难从减压状态的反应釜内以高效率抽出聚合体。
间歇式聚合法中的酯化反应(酯交换反应)的温度通常是220~250℃,而更优选为230~245℃。反应釜内的压力通常为0.2~0.4MPa,而优选为0.25~0.30MPa。另外,缩聚反应可以用一个阶段完成,也可以经多个阶段完成。在用一个阶段进行的时候,逐渐实施减压以及升温,使最终的温度达到260~280℃,而优选为265~275℃,同时,使最终的压力通常在3hPa以下,而更优选为0.5hPa以下。酯化反应或者酯交换反应的反应时间优选为4小时以下,而更优选为2~3小时。另外,缩聚反应的反应时间优选为5小时以下,而更优选为2~4小时。
在实施直接酯化法的情况下,所述聚合催化剂可以在酯化反应开始前、或者在加压酯化反应结束后到初期缩聚反应开始前的任意的时刻添加。但是,在使用锑化合物或者钛化合物作为聚合催化剂使用的时候,优选在酯化反应之前添加。
本发明的非晶性聚酯切片中,在聚酯聚合反应过程中,在不影响本发明目的的范围内,根据需要可以添加氧化钛、二氧化硅、碳酸钙等非活性粒子、颜料、耐热·氧化稳定剂、脱模剂、UV吸收剂、着色剂等。另外,其他的聚合催化剂、热稳定剂、添加物优选在酯化反应后添加。
此外,在实施酯交换法的情况下,所述聚合催化剂可以在酯交换反应开始前到初期缩聚反应开始前的任意的时刻添加。但是,由于锑化合物不仅具有作为聚合催化剂的功能,而且还具有作为酯交换催化剂的功能,因此,优选在酯交换反应开始前添加。另外,其他聚合催化剂、热稳定剂、添加物,优选在酯交换反应结束之后的阶段添加。酯交换催化剂需要在酯交换反应开始前添加。
还有,在实施酯交换法的情况下,在上述的锑化合物、锗化合物、钛化合物中的任何一种以上的催化剂之外,需要再使用酯交换催化剂。作为该酯交换催化剂,可以使用锰化合物、锌化合物等,且相对于共聚聚酯,这些催化剂优选含0.01~0.05摩尔%,更优选为0.015~0.035摩尔%,特别优选为0.02~0.03摩尔%。
在此,作为该锌化合物,可以举出乙酸锌、安息香酸锌等有机酸盐;氯化锌等氯化物、甲醇锌等醇盐;乙酰丙酮锌等,而其中优选使用乙酸锌。另外,所述锰化合物可以是,乙酸锰、安息香酸锰等有机酸盐、氯化锰等氯化物、甲醇锰等醇盐、乙酰丙酮锰等,而其中优选使用乙酸锰。
本发明的非晶性聚酯切片,可以作为薄膜、薄片、中空成型容器、纤维、瓶子、工程塑料等的原材料(成型原料)使用。特别适用于,覆盖各种物品的外表面的标签、用于包装和捆扎各种物品的材料等中使用的热收缩薄膜的原材料。本发明的非晶性聚酯切片具有含水率和细粒充分小的特征。因此,在使用该切片获得成型品时,在成型过程中很少有分子量的减小和组成的改变,从而能获得机械强度以及组成均匀性良好的高品质的成型品。
另外,特别是,在混合共聚组成不同的2种以上的切片并利用该混合物制造成型品时,或者,与本发明的非晶性聚酯切片之外的树脂切片(例如,聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等结晶性聚酯的切片、聚碳酸酯切片、使聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等与其他的酸成分和/或二元醇成分进行共聚生成的结晶性共聚聚酯切片等)进行混合,并由此制造成型品的时候,尤其可以制造出组成均匀性良好的高品质成型品。
另外,利用本发明的非晶性聚酯切片能制造出机械强度和组成均匀性良好的高品质的成型品,而且,比起PET具有更高的透明度。然而,本发明的非晶性聚酯切片容易导致发黑和变黄,从而在色调方面存在需要改善的问题。下面,说明从色调方面进行了改善的实现了清晰透明性的非晶性聚酯切片。
在以对苯二甲酸乙二酯、和对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯为主要的酯单元的共聚聚酯(第1共聚聚酯)的切片中,为了改善色调,并使其具有清晰的透明性,重要的是,使色相L值在45~70范围内、色相b值在-3~5的范围内,且根据所使用的不同的聚合催化剂(金属化合物),分别存在特别理想的聚酯的形态。具体地说,有下述的4种形态(聚酯A~D)。
另外,色相L值以及色相b值是,依照JIS Z8722,用测色仪测定的数值,其中,色相L值是表示色调亮度的尺度,且数值越高表示发黑越少,亮度更大;而色相b值是表示黄色的尺度,数值越高表示黄色越强,且数值为负值时,绝对值越大,蓝色感越强。
[共聚聚酯A]
共聚聚酯A是指,作为聚合催化剂使用锑化合物而获得,且含有碱土类金属化合物以及磷化合物,同时色相L值为45~65、色相b值为-3~5的共聚聚酯的切片。
即,在作为聚合催化剂使用锑化合物的情况下,为了达到共聚聚酯的清晰的透明性,有必要使共聚聚酯的色相L值为45~65、且色相b值为-3~5。如果色相b值超过5,则聚合物的黄色会变得更深,而色相b值若小于-3,则蓝色就会很显眼。另外,如果色相L值不足45,则容易使聚合物上的发黑变得显眼。另一方面,如果色相b值在-3~5的范围,且色相L值超过65,则也不会产生色调方面的问题,但是,在作为聚合催化剂使用锑化合物的时候,在实用上很难使将色相L值调至超过65的操作达到工业性规模。
该共聚聚酯A是,通过在以锑化合物作为聚合催化剂使用的制造聚酯的过程中,添加一定量的碱土类金属化合物和磷化合物而获得。
全部二羧酸成分当中的对苯二甲酸成分的量优选为70摩尔%以上,而更优选为85摩尔%以上,特别优选为95摩尔%以上,最优选为100摩尔%。对苯二甲酸成分之外的二羧酸成分与此前说明的对苯二甲酸之外的二羧酸成分相同。
二元醇成分优选由,乙二醇(EG)/1,4-环己烷二甲醇(CHDM)构成,此时,EG/CHDM=20~80/80~20(摩尔%)时为优选,而更优选为20~40/60~80(摩尔%)或60~80/20~40(摩尔%),特别优选为25~35/65~75(摩尔%)或65~75/25~35(摩尔%)。
可以在不足全部二元醇成分的10摩尔%的范围内使用EG和CHDM之外的其他二元醇成分。此时,EG和CHDM之外的其他二元醇的成分与上述相同。
作为聚合催化剂使用的锑化合物的含量相对于聚酯优选为0.009~0.045摩尔%。如果锑化合物的含量不足0.009摩尔%,则制造聚酯时的聚合活性就会容易变得不充分。因此,在使用聚合度不够高的状态(例如,特性粘度不足0.60dl/g)的共聚聚酯切片制造薄膜、薄片、工程塑料等成型品的时候,得到的成型品的机械特性就会下降。另外,使共聚聚酯达到充分大的特性粘度(通常是0.60~0.90dl/g)时所需的聚合时间也会变长,从而会显著降低生产率。另一方面,如果锑化合物的含量超过0.045摩尔%,则在用共聚聚酯成型的时候,共聚聚酯的热分解将会变得激烈,很难进行稳定的成型,有时所得的成型品的质量将会下降。另外,有时也会导致共聚聚酯的发黑更严重,且色相L值也有所下降。
作为聚合催化剂,可以与锑化合物一并使用其他的聚合催化剂,该催化剂可以是锗化合物或者钛化合物。锗化合物的含量根据使用的锑化合物的含量而不同,其范围优选为0.003~0.0075摩尔%。另外,钛化合物的含量根据使用的锑化合物的含量而不同,其相对于聚酯的含量范围优选为0.0001~0.002摩尔%。
在共聚聚酯切片的制造过程中添加的碱土类金属化合物,相对于共聚聚酯,优选含有0.001~0.040摩尔%,而下限值更优选为0.005摩尔%,下限值特别优选为0.010摩尔%。另外,上限值更优选为0.025摩尔%,上限值特别优选为0.020摩尔%。如果相对于共聚聚酯的碱土类金属化合物的含量不足0.001摩尔%,则共聚聚酯的色相L的值(亮度)变不大,无法充分消除共聚聚酯的发黑现象,从而会在色调方面产生不足。另一方面,如果碱土类金属化合物的含量超过0.040摩尔%,则共聚聚酯的色相b值就会变大,会增加共聚聚酯的黄色感,从而会在色调方面产生不足。
另外,磷化合物的含量可根据碱土类金属化合物的含量确定,碱土类金属化合物的含量(M)和磷化合物含量(P)的摩尔比(M/P)优选在0.2~3.5的范围内。该摩尔比(M/P)的下限值更优选为0.75,特别优选为0.8;上限值更优选为1.75,特别优选为1.2。如果该摩尔比(M/P)不足0.2,则聚酯中容易产生副产物,也会出现共聚聚酯的耐热性变差的倾向。如果该摩尔比(M/P)超过3.5,则游离的碱土类金属化合物将会增加,会导致共聚聚酯的色相b值变高,黄色变深,或者耐热性变差,或者色相L值变低,导致透明性下降,从而会造成质量的下降。
为了还改善聚合物的色调,也可以含有钴化合物,钴化合物含量相对于共聚聚酯,优选为0~0.02摩尔%。
该共聚聚酯A中,碱土类金属和磷化合物可以在制造共聚聚酯时的酯化工序、初期聚合工序、后期聚合工序中的任何一个工序中添加。其中,优选在酯化工序结束后且低聚物的端羧基浓度(AVo)为0~700eq/ton的时刻添加,更优选在0~500eq/ton的时刻添加,而特别优选在0~350eq/ton的时刻添加。特别是,如果在低聚物的端羧基浓度(AVo)超过700eq/ton的时刻将碱土类金属化合物添加到反应体系内,则将会析出碱土类金属化合物和对苯二甲酸的反应产物,造成共聚聚酯的透明性容易变差。
作为聚合催化剂的锑化合物,可以在酯化工序、初期聚合工序、后期聚合工序中的任何一个工序中添加,而优选在酯化反应结束后添加。钛催化剂优选在酯化反应前添加。
[共聚聚酯B]
共聚聚酯B是指,作为聚合催化剂使用锗化合物获得的、含有碱土类金属化合物以及磷化合物、且色相L值为60~70、色相b值为-3~5的共聚聚酯的切片。
即,在作为聚合催化剂使用锗化合物的情况下,为了达到共聚聚酯的清晰的透明性,有必要使共聚聚酯的色相L值为60~70、且色相b值为-3~5。如果色相b值超过5,则聚合物的黄色会变得更深,而色相b值若小于-3,则蓝色就会很显眼。另外,如果色相L值不足60,则无法使用于要求达到极高的清晰透明性的用途(例如,牙刷的手柄)。另一方面,如果色相b值在-3~5的范围内,则即使色相L值超过70,也不会产生色调方面的问题,但是在作为聚合催化剂使用锗化合物的时候,实用上很难在工业性规模上使色相L值超过70。
该共聚聚酯B是,在以锗化合物作为聚合催化剂使用的制造共聚聚酯的过程中,添加一定量的碱土类金属化合物和磷化合物而获得的。
二元醇成分的优选组成与上述的共聚聚酯A中相同。
可以在不足全部二元醇成分的10摩尔%的范围内使用EG和CHDM之外的其他二元醇成分。此时,EG和CHDM之外的其他二元醇成分与上述相同。
作为聚合催化剂使用的锗化合物的含量相对于共聚聚酯优选为0.0075~0.045摩尔%。如果锗化合物的含量不足0.0075摩尔%,则制造聚酯时的聚合活性就很容易变得不充分。因此,在使用聚合度不够大的状态(例如,特性粘度不足0.60dl/g)的共聚聚酯制造薄膜、薄片、工程塑料等成型品的时候,得到的成型品的机械特性将会下降。另外,使共聚聚酯达到充分大的特性粘度(通常是0.60~0.90dl/g)时所需聚合时间将也会变长,从而显著降低生产率。另一方面,如果锗化合物的含量超过0.045摩尔%,则在形成共聚聚酯的时候,共聚聚酯的热分解将会变得激烈,且很难进行稳定的成型,有时会造成所得的成型品的质量的下降。另外,共聚聚酯的黄色将会增多,导致色相b值变高。
作为聚合催化剂,可以与锗化合物一并使用其他的聚合催化剂,该催化剂可以是锑化合物或者钛化合物。锑化合物的含量根据使用的锗化合物的含量而不同,其范围优选为0.0045~0.0090摩尔%。另外,钛化合物的含量根据使用的锗化合物的含量而不同,其相对于聚酯的含量范围优选为0.0001~0.002摩尔%。
在该共聚聚酯的制造过程中添加的碱土类金属化合物的优选使用量,出于与所述共聚聚酯A中相同的理由,也采用同样的量。
另外,磷化合物的含量可根据碱土类金属化合物以及锗化合物的含量之和确定,优选使碱土类金属化合物(M)和锗化合物(Ge)的含量之和与磷化合物(P)的含量的摩尔比((M+Ge)/P)优选在0.2~3.5的范围内。该摩尔比((M+Ge)/P)的下限值更优选为0.75,特别优选为0.8;上限值更优选为1.75,特别优选为1.2。如果该摩尔比((M+Ge)/P)不足0.2,则聚酯中容易产生副产物,也会出现共聚聚酯的耐热性变差的倾向。如果该摩尔比((M+Ge)/P)超过3.5,则因游离碱土类金属化合物的增加,将会提高共聚聚酯的色相b值并增加黄色,或者会造成耐热性变差,或者色相L值变低,导致透明性下降,从而会使质量下降。
为了进一步改善聚合物的色调,也可以含有钴化合物,且钴化合物相对于共聚聚酯的含量,与相述的共聚聚酯A中相同。
该共聚聚酯中,碱土类金属化合物和磷化合物可以在制造共聚聚酯时的酯化工序、初期聚合工序、后期聚合工序中的任何一个工序中添加。其中,与共聚聚酯A相同,优选在酯化工序结束后,在低聚物的端羧基浓度(AVo)在特定范围内的时刻添加,而限定该添加时期的低聚物的端羧基浓度(AVo),也和所述共聚聚酯A中相同。
作为聚合催化剂的锗化合物,可以在酯化工序、初期聚合工序、后期聚合工序中的任何一个工序中添加,而优选在酯化反应前添加,而在将锗化合物和锗化合物之外的其他催化剂并用的时候,也优选将这些全部都在酯化反应前添加。
[共聚聚酯C]
共聚聚酯C是作为聚合催化剂使用钛化合物获得的、含有碱土类金属化合物、磷化合物,以及钴化合物、且色相L值为50~65、色相b值为-3~5的共聚聚酯的切片。另外,也可以用有机调色剂替代钴化合物。
即,在作为聚合催化剂使用钛化合物的情况下,为了达到共聚聚酯的清晰的透明性,有必要使共聚聚酯的色相L值为50~65、且色相b值为-3~5。如果色相b值超过5,则聚合物的黄色会变得更深,而色相b值若小于-3,则蓝色就会很显眼。另外,如果色相L值不足50,则容易使聚合物上的发黑变得显眼,很难得到清晰的透明性。另一方面,如果色相b值在-3~5的范围内,则即使色相L值超过65,也不存在色调方面的问题,但是在作为聚合催化剂使用钛化合物的时候,实用上很难以工业性规模使色相L值超过65。
该共聚聚酯C是,在以钛化合物作为聚合催化剂使用的制造共聚聚酯的过程中,添加一定量的碱土类金属化合物和磷化合物、以及钴化合物(或者是有机调色剂)而获得的。
二元醇成分的优选组成与所述的共聚聚酯A相同。
可以在不足全部二元醇成分的10摩尔%的范围内使用EG和CHDM之外的其他二元醇成分。此时,EG和CHDM之外的其他二元醇成分与上述相同。
作为聚合催化剂使用的钛化合物的含量相对于共聚聚酯优选为0.002~0.015摩尔%。如果钛化合物的含量不足0.002摩尔%,则制造共聚聚酯时的聚合活性就会很容易变得不充分。因此,在使用聚合度不够大的状态(例如,特性粘度不足0.60dl/g)的共聚聚酯制造薄膜、薄片、工程塑料等成型品的时候,得到的成型品的机械特性将会下降。另外,使共聚聚酯达到充分大的特性粘度(通常是0.60~0.90dl/g)时所需的聚合时间将会变长,从而显著降低生产率。另一方面,如果钛化合物的含量超过0.015摩尔%,则在用共聚聚酯成型的时候,共聚聚酯的热分解将会变得激烈,很难进行稳定的成型,有时所得的成型品的质量会下降。另外,有时共聚聚酯的黄色会增多,导致色相b值的升高。
作为聚合催化剂,可以与钛化合物一并使用其他的聚合催化剂,该聚合催化剂可以是锑化合物或者锗化合物。锑化合物的含量根据使用的钛化合物的含量而不同,其范围优选为0.0035~0.0090摩尔%。另外,锗化合物的含量根据使用的钛化合物的含量而不同,其相对于共聚聚酯的含量范围优选为0.0003~0.0075摩尔%。
在该共聚聚酯的制造过程中添加的碱土类金属化合物的优选使用量,出于与所述共聚聚酯A中同样的理由,也使用同样的量。另外,磷化合物的含量也出于和所述共聚聚酯A中相同的理由,也使用同样的量。
为了进一步改善聚合物的色调,重要的是,使其含有钴化合物或者有机调色剂,且钴化合物相对于共聚聚酯的含量,优选为0.005~0.025摩尔%,更优选为0.005~0.020摩尔%,特别优选为0.005~0.015摩尔%。如果钴化合物的含量不足0.005摩尔%,则所得的共聚聚酯的色相b值将会提高,无法充分去掉聚合物的黄色。另一方面,如果钴化合物的含量超过0.015摩尔%,则共聚聚酯中会产生由钴化合物引起的发黑现象,色相L值会变小。另外,有机调色剂可以列举蒽醌系、喹吖酮系、二酮基吡咯并氯(diketopyrrochlor)、perinon、缩合偶氮系等。其中,优选为蒽醌系的调色剂。所述有机调色剂相对于生成的共聚聚酯,优选含有0.01~5ppm。
该共聚聚酯中,碱土类金属、磷化合物、以及钴化合物(或者是有机调色剂),可以在制造共聚聚酯时的酯化工序、初期聚合工序、后期聚合工序中的任何一个工序中添加,与上述共聚聚酯A中的碱土类金属化合物和磷化合物的添加时期相同,优选在酯化工序结束后且低聚物的端羧基浓度(AVo)在特定范围的时刻添加,而限定该添加时期的低聚物的端羧基浓度(AVo),也和上述共聚聚酯A中相同。
作为聚合催化剂的钛化合物,优选在酯化反应前添加,而其他的催化剂和添加剂可以在酯化工序、初期聚合工序、后期聚合工序中的任何一个工序中添加,但优选将这些全部都在酯化反应后添加。
[共聚聚酯D]
共聚聚酯D是,作为催化剂使用锑化合物而获得的、含有锌化合物和/或锰化合物、和磷化合物的同时色相L值为45~65、色相b值为-3~5的共聚聚酯的切片。
即,在作为聚合催化剂使用锑化合物的情况下,为了达到共聚聚酯的清晰的透明性,有必要使共聚聚酯的色相L值为45~65、且色相b值为-3~5。如果色相b值超过5,则聚合物的黄色会变得更深,而色相b值若小于-3,则蓝色就会很显眼。另外,如果色相L值不足45,则容易使聚合物上的发黑变得显眼,很难得到清晰的透明性。另一方面,如果色相b值在-3~5的范围内,则即使色相L值超过65,也不会产生色调方面的问题,但是在作为聚合催化剂使用锑化合物的时候,在实用上很难以工业性规模使色相L值超过65。
该共聚聚酯D是,在以锑化合物为聚合催化剂使用的制造聚酯的过程中,添加一定量的锌化合物和/或锰化合物、和磷化合物而获得的。
二元醇成分的优选组成与所述的共聚聚酯A中相同。
可以在不足全部二元醇成分的10摩尔%的范围内使用EG和CHDM之外的其他二元醇成分。此时,EG和CHDM之外的其他二元醇成分与上述相同。
作为聚合催化剂使用的锑化合物的含量,出于和上述共聚聚酯A中相同的理由,也使用与其相同的量。
就在该共聚聚酯的制造过程中添加的锌化合物和锰化合物而言,可以使用任何一方或者两方都用,而相对于共聚聚酯的总含量(M)优选为0.001~0.040摩尔%,而总含量(M)的下限值更优选为0.005摩尔%,特别优选为0.010摩尔%。另外,总含量(M)的上限值更优选为0.025摩尔%,特别优选为0.020摩尔%。这里的总含量(M),在仅使用锌化合物的时候指的是锌化合物的含量,在仅使用锰化合物的时候指的是锰化合物的含量,在同时使用锌化合物和锰化合物的时候指的是锌化合物含量和锰化合物含量的总和。
如果相对于共聚聚酯的总含量(M)不足0.001摩尔%,则共聚聚酯的色相L的值(亮度)就变不大,无法充分消除共聚聚酯的发黑现象,从而会在色调方面产生不足。另一方面,如果总含量(M)超过0.040摩尔%,则共聚聚酯的色相b值就会变大,且会增加共聚聚酯的黄色,从而会在色调方面产生不足。
另外,磷化合物的含量取决于锌化合物和锰化合物的总含量(M),该总含量(M)和磷化合物(P)的含量的摩尔比(M/P)优选在0.2~3.5的范围内。该摩尔比(M/P)的下限值更优选为0.75,特别优选为0.8;上限值更优选为1.75,特别优选为1.2。如果该摩尔比(M/P)不足0.2,则聚酯中容易产生副产物,也会出现共聚聚酯的耐热性变差的倾向。如果该摩尔比(M/P)超过3.5,则因游离锌化合物和/或锰化合物的增加,共聚聚酯的色相b值将会升高,导致黄色的增多,或者耐热性变差、或者色相L值变低,造成透明性下降,从而导致质量的下降。
为了进一步改善聚合物的色调,重要的是,使其含有钴化合物,且钴化合物相对于共聚聚酯的含量,优选为0.005~0.025摩尔%,更优选为0.005~0.020摩尔%,特别优选为0.005~0.015摩尔%。如果钴化合物的含量不足0.005摩尔%,则很难获得色调改善效果,而另一方面,如果钴化合物的含量超过0.025摩尔%,则所得共聚聚酯中会产生由钴化合物引起的发黑现象,因此不优选。
为了进一步改善聚合物的色调,也可以使其含有碱土类金属化合物。作为碱土类金属化合物,可以使用与上述的碱土类金属化合物中所列举的物质同样的物质。碱土类金属化合物的含量相对于共聚聚酯,优选为0.001~0.040摩尔%。
该共聚聚酯中,锌化合物和/或锰化合物、和磷化合物,可以在制造共聚聚酯时的酯化工序、初期聚合工序、后期聚合工序中的任何一个工序中添加,但优选在酯化反应前添加,而磷化合物优选在酯化反应后添加。
作为聚合催化剂的锑化合物,优选在酯化反应前添加,而其他的催化剂和添加剂可以在酯化工序、初期聚合工序、后期聚合工序中的任何一个工序中添加,优选将这些全部都在酯化反应后添加。
以上的共聚聚酯A~D是,以改善以对苯二甲酸乙二酯、和对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯为主要的重复单元的共聚聚酯(第1共聚聚酯)切片的色调为目的的聚酯,而在以对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸新戊二酯为主要重复单元的第2共聚聚酯的切片中,重要的是,使其色相L值在50~60范围内,色相b值在-5.0~5.0的范围内,且根据使用的聚合催化剂(金属化合物)的不同,分别存在理想的聚酯形态。具体地说,可以举出以下的两个形态(聚酯E、F)。
[共聚聚酯E]
共聚聚酯E是,作为催化剂使用钛化合物和锗化合物而获得的、含有钴化合物以及磷化合物的同时色相L值为50~60、色相b值为-5.0~5.0的共聚聚酯的切片。
即,在作为聚合催化剂使用钛化合物和锗化合物的条件下,制造以对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸新戊二酯为主要重复单元的共聚聚酯时,为了达到共聚聚酯的清晰的透明性,有必要使共聚聚酯的色相L值为50~60、且色相b值为-5.0~5.0。如果色相b值超过5.0,则聚合物的黄色会变得更深,而色相b值若小于-5.0,则蓝色就会很显眼。另外,如果色相L值不足50,则容易使聚合物上的发黑变得显眼,很难得到清晰的透明性。另一方面,如果色相b值在-5.0~5.0的范围内,则即使色相L值超过60,也不会产生色调方面的问题。然而,以工业性规模使色相L值超过60时,与所涉及的技术难度相比,成型为成型品时的色调改善的效果却很小。
该共聚聚酯E是,在至少以对苯二甲酸、乙二醇以及新戊二醇为原料单体,并将钛化合物和锗化合物作为聚合催化剂使用的条件下,制造主要重复单元由对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸新戊二酯构成的共聚聚酯的过程中,添加一定量的钴化合物和磷化合物而获得的。
全部二羧酸成分当中的对苯二甲酸成分的量优选在70摩尔%以上,而更优选为85摩尔%以上,特别优选为95摩尔%以上,最优选为100摩尔%。对苯二甲酸成分之外的二羧酸成分与此前说明的对苯二甲酸之外的二羧酸成分相同。
二元醇成分优选由乙二醇(EG)/新戊二醇(NPG)构成,此时EG/NPG=60~99/1~40(摩尔%)为优选,而更优选为EG/NPG=65~95/5~35(摩尔%),特别优选为EG/NPG=65~85/15~35(摩尔%)。如果全部二元醇成分当中的NPG的组成比不足1摩尔%,则聚酯的结晶度将会变大,透明性也容易变差,而如果NPG的组成比超过40摩尔%,则聚合度很难提高,使共聚聚酯达到规定的特性粘度所需的聚合时间将明显变长。因此,这期间的热过程会使色调容易变差。另外,如果NPG的组成比过高,则有时可能达不到规定的特性粘度。
也可以不对聚酯赋予其他功能而只以改善其特性为目的使之与EG和NPG之外的其他二元醇成分共聚,此时,该成分所占比例不足全部二元醇成分的10摩尔%(此时的EG和CHDM量之比与上述相同),作为其他的二元醇成分可以列举三甲撑二醇、四甲撑二醇、五甲撑二醇、六甲撑二醇等脂肪族二元醇类;1,4-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇等脂环式二元醇类;p-苯二甲醇、m-苯二甲醇等芳香族二元醇类等。其中,优选使用1,4-环己烷二甲醇。另外,这些二元醇成分当中,可以单独使用其中任何一种,也可以以任何比例组合使用两种以上。
作为被用作聚合催化剂的钛化合物和锗化合物,可以分别使用与上述的钛化合物和锗化合物中所列举的物质同样的物质。钛化合物和锗化合物相对于共聚聚酯的含量满足下述式(VIII)时,在聚合活性和热稳定性方面较为理想。考虑到聚合活性,下述式(VIII)的下限值优选为60,而更优选为65。另一方面,考虑到热稳定性,下述式(VIII)的上限值优选为90,而更优选为80。
50≤(Ti/0.06+Ge/3.33)≤100 ...(VIII)
上式(VIII)中,Ti表示钛原子相对于共聚聚酯的含量(ppm),Ge表示锗原子相对于共聚聚酯的含量(ppm)。
上述式(VIII)中,如果(Ti/0.06+Ge/3.33)的值小于50,则制造共聚聚酯时的聚合活性就会很容易变得不充分。因此,使用聚合度不够大的状态(例如,特性粘度不足0.60dl/g)的共聚聚酯制造薄膜、薄片、工程塑料等成型品的时候,得到的成型品的机械特性有时会下降。或者,使共聚聚酯达到规定的特性粘度范围(通常是0.60~0.90dl/g)时所需的聚合时间将会变长,从而显著降低生产率。
另一方面,如果上述式(VIII)中的(Ti/0.06+Ge/3.33)的值超过100,则在用共聚聚酯成型的时候,共聚聚酯的热分解将会变得激烈,很难进行稳定的成型,所得的成型品的质量有时会下降。
为了改善聚酯的色调,重要的是在该共聚聚酯中含有一定量的钴化合物和磷化合物。
作为钴化合物可以使用与上述的钴化合物中所列举的物质同样的物质,且其含量可根据钛化合物的含量而设定。即,钴化合物的含量是,使相对于钴原子的钛原子的含量比(Ti/Co)在0.05~0.2范围内的量,其下限值更优选为0.07,而特别优选为0.08。另外,上限值更优选为0.15,而特别优选为0.12。如果Ti/Co不足0.05,则共聚聚酯的色相L值将会降低,从而导致树脂或成型品发黑,或者色相b值会变低,从而导致蓝色过深等问题。另一方面,如果Ti/Co超过0.20,则共聚聚酯的色相b值将会显著提高,从而会出现黄色变深的倾向。
作为磷化合物可以使用与上述的磷化合物中所列举的物质同样的物质,且其含量可根据钴化合物和锗化合物的含量而确定。即,相对于共聚聚酯的钴原子的含量(Co)和锗原子的含量(Ge)的总量与磷原子含量(P)之比(Co+Ge)/P优选在1.0~3.5的范围内。
所述(Co+Ge)/P的下限值更优选为1.2,特别优选为1.5。如果所述(Co+Ge)/P的值不足1.0,则无法充分提高共聚聚酯的聚合活性。即,无法将共聚聚酯的特性粘度提高到特定的范围(例如,特性粘度是0.60~0.90dl/g),或者达到规定的特性粘度所需的聚合时间有时会变长,从而显著降低生产率。
另一方面,所述(Co+Ge)/P的上限值更优选为3.0,特别优选为2.5。如果所述(Co+Ge)/P的值超过3.5,则聚酯中容易产生副产物,也会出现共聚聚酯的耐热性变差的倾向。另外,共聚聚酯的色相b值将会升高,导致黄色的增多,或者耐热性会变差,或者色相L值会下降,造成透明性下降等,从而会导致质量的下降。
该共聚聚酯中,钛化合物、锗化合物以及钴化合物可以在制造共聚聚酯时的酯化工序、初期聚合工序、后期聚合工序中的任何一个工序中添加,而钛化合物优选在酯化反应工序之前添加。
另外,磷化合物优选在酯化反应工序之后添加。这是因为,如果在酯化反应工序前添加磷化合物,则在制造共聚聚酯的时候,容易产生副产物。
该共聚聚酯的特性粘度优选为0.60~1.0dl/g,而特性粘度的下限值更优选为0.65dl/g,特别优选为0.70dl/g。另外,特性粘度的上限值更优选为0.85dl/g,特别优选为0.80dl/g。
如果特性粘度不足0.60dl/g,则会出现成型品的机械特性下降的倾向,而特性粘度如果超过1.0dl/g,则利用成型机等而进行熔融时,树脂温度会变高,从而会出现热分解变得更为激烈的倾向,因此容易使对保香性带来影响的游离低分子量化合物增加,引发成型体被着色为黄色的问题。
另外,在将该共聚聚酯成型为阶梯状成型板的时候,厚度为5mm的情况下的浊度值(Haze)优选为5%以下,而更优选为3%以下,特别优选为1%以下。如果浊度值超过5%,则成型品的透明性就会变差,有时无法在严格要求透明性的用途中使用。
(共聚聚酯F)
该共聚聚酯是,以对苯二甲酸或者其酯形成性衍生物作为主要酸成分、且作为二元醇成分以乙二醇和新戊二醇为主成分的同时作为聚合催化剂使用锑化合物和锗化合物而获得的共聚聚酯,而且,是含有磷化合物、且特性粘度为0.60~1.0dl/g、色相L值为50~60、色相b值为-5.0~5.0的共聚聚酯的切片。
即,在作为聚合催化剂使用锑化合物和锗化合物而制造以对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸新戊二酯为主要重复单元的共聚聚酯的情况下,为了达到共聚聚酯的清晰的透明性,有必要使共聚聚酯的色相L值为50~60、且色相b值为-5.0~5.0。如果色相b值超过5.0,则聚合物的黄色会变得更深,而色相b值若小于-5.0,则蓝色就会很显眼。另外,如果色相L值不足50,则容易使聚合物上的发黑变得显眼,很难得到清晰的透明性。另一方面,如果色相b值在-5.0~5.0的范围,则即使色相L值超过60,也不会产生色调方面的问题。然而,以工业性规模使色相值超过60时,与所需的技术难度相比,形成的成型品中的色调改善的效果却很小。
该共聚聚酯F是,在至少以对苯二甲酸、乙二醇以及新戊二醇为原料单体并以锑化合物和锗化合物作为聚合催化剂,制造主要重复单元由对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸新戊二酯构成的共聚聚酯的过程中,添加一定量的磷化合物而获得的。
二羧酸成分以及二元醇成分的理想的组成与所述共聚聚酯E相同。
可以在不足全部二元醇成分的10摩尔%的范围内使用EG和NPG之外的其他二元醇成分,此时的其他的二元醇成分与所述共聚聚酯E中的相同。
作为被用作聚合催化剂的锑化合物和锗化合物,可以使用与上述的锑化合物和锗化合物中所列举的物质同样的物质。锑化合物和锗化合物相对于共聚聚酯的含量满足下述式(VI V)时,在聚合活性和热稳定性方面较理想。考虑到聚合活性,下述式(VI V)的下限值优选为40,而更优选为45。另一方面,考虑到热稳定性,下述式(VI V)的上限值优选为90,而更优选为80。
30≤(Sb/3.90+Ge/1.67)≤100 ...(VIV)
上式(VI V)中,Sb表示锑原子相对于共聚聚酯的含量(ppm),Ge表示锗原子相对于共聚聚酯的含量(ppm)。
另外,上述(VI V)式是,在Sb催化剂和Ge催化剂的并用体系中,根据热稳定性和聚合活性的实验数据导出的式,所述(VI V)式中的Sb催化剂含量的系数(3.90的倒数)和Ge催化剂含量的系数(1.67的倒数)源于,Sb催化剂和Ge催化剂之间存在的聚合活性的差异。即,说明Ge催化剂具有高于Sb催化剂的聚合活性,因此其催化剂含量的影响更大。
如果所述式(VIV)中的(Sb/3.90+Ge/1.67)的值小于30,则制造共聚聚酯时的聚合活性就会很容易变得不充分。因此,使用聚合度不够大的状态(例如,特性粘度不足0.60dl/g)的共聚聚酯制造薄膜、薄片、工程塑料等成型品的时候,得到的成型品的机械特性有时会下降。或者,使共聚聚酯达到特定范围的特性粘度(通常是0.60~0.90dl/g)所需的聚合时间将会变长,从而显著降低生产率。
另一方面,如果所述式(VI V)中的(Sb/3.90+Ge/1.67)的值超过100,则在用共聚聚酯成型的时候,共聚聚酯的热分解将会变得激烈,且很难进行稳定的成型,从而,所得的成型品的质量将会下降。
为了改善聚酯的色调,重要的是,该共聚聚酯中含有一定量的磷化合物,而从共聚聚酯的色调改善角度考虑,可推测磷化合物的作用机理如下。
将磷作为中心元素的含氧酸,具有在磷原子的周围配位有共计4个OH和H的四面体结构。正磷酸进行缩合之后,产生聚磷酸、偏磷酸等缩合磷酸。这些缩合磷酸具有容易与金属离子配位的性质。从而,在聚酯的聚合反应体系中,如果存在磷化合物和游离的金属离子(本发明中是锗、锑、钴等的离子),则磷化合物和金属离子会优先进行反应。
通过使锗化合物和磷化合物按特定摩尔比(质量比)进行反应,锗化合物就会稳定化,且可以维持催化剂活性,同时减小色相b值。此时,如果磷化合物过量存在,则它会与锑化合物进行反应,例如,磷化合物为磷酸盐的情况下,会形成磷酸锑。其结果,锑元素被还原,且色相L值也会下降。
另外,仅用钴化合物是不能使聚酯带上蓝色的,但是,通过与磷化合物并用,就可以使聚酯带上蓝色,能使色相b值变小。此时,如果磷化合物过量存在,则因聚酯自身的耐热性变差,会导致色相b值上升。另一方面,如果磷化合物量较少,则由于不与钴化合物进行反应,因此,无法使聚酯带上蓝色。此外,由于游离锗化合物的增多,色相b值会上升。
具体地说,磷化合物作为磷金属的含量相对于锗的作为锗金属的含量,满足下述式(X)的范围时,在共聚聚酯的色调和热稳定性的改善方面较理想。下述式(X)的下限值为0.5时,在生产率方面更为优选,而特别优选为0.8。
0.2≤Ge/P≤2.0 ...(X)
上式中,Ge表示锗原子相对于共聚聚酯的含量(ppm),P表示磷原子相对于共聚聚酯的含量(ppm)。
另一方面,上述式(X)的上限值为1.5时,在色调方面更为优选,而特别优选为1.2。
如果上述式(X)的磷金属和锗金属之比不足0.2,则游离的磷化合物会和锑化合物进行反应,加强锑金属的还原,因此会导致共聚聚酯的色相L值小于50,或者在使共聚聚酯成为阶梯状成型板的时候,5mm的浊度值就会超过5%,从而造成商品价值的下降。
另一方面,如果上述式(X)的磷金属和锗金属之比超过2.0,则共聚聚酯的黄色将会更深,因此,色相b值就会达到5以上,从而造成商品价值的下降。
该共聚聚酯中,为了进一步减小其色相b值,优选添加钴化合物,而钴化合物作为钴金属相对于共聚聚酯的含量,优选为1~30ppm,更优选为1~20ppm,而特别优选为1~15ppm的范围。作为钴化合物,可以使用与上述的有关钴化合物的具体例中举出的物质相同的物质。
如果钴金属的含量超过30ppm,则通过钴金属的还原,会发生共聚聚酯发黑、蓝色加深的现象,且会导致色相L值不足50,或者色相b值不足-5等,从而降低商品价值。
在用直接酯化法制造该共聚聚酯的时候,锑化合物、锗化合物以及钴化合物可以在酯化反应开始前、或者是从酯化反应结束到初期聚合反应开始前的任意的时刻添加到体系内,而锑化合物优选在酯化反应开始前添加。
另外,磷化合物优选在从酯化反应结束到初期缩聚反应开始前的任意的时刻添加到体系内。这是因为,如果在酯化反应开始前将磷化合物添加到体系内,则在制造共聚聚酯的时候,容易产生副产物。
该共聚聚酯的优选的特性粘度与上述共聚聚酯E相同,其理由也相同。
在将该共聚聚酯成型为阶梯式成型板的时候,厚度5mm时的浊度值优选为5%以下,而更优选为3%以下,特别优选为1%以下。如果浊度值超过5%,则成型品的透明性就会变差,从而无法在严格要求透明性的用途中使用。
然而,与PET等相比,本发明的非晶性聚酯切片中存在生产率低的问题。在为制备本发明的非晶性聚酯切片而进行研究的过程中,本发明人等发现了能以良好的生产率制造高聚合度的聚合物的制造方法(聚合方法),下面,就对该制造方法进行说明。
就以对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯为主要重复单元的共聚聚酯(第1共聚聚酯)的切片而言,可通过以下的制造方法(制法A)提高其聚合速度,以良好的生产率制造所需的高聚合度的聚酯。
[制法A]
即,本方法中,使含有作为主要的二羧酸成分的对苯二甲酸、和作为主要的二元醇成分的20~80摩尔%乙二醇以及80~20摩尔%1,4-环己烷二甲醇的原料进行酯化反应,接着在进行缩聚反应的时候,将酯化反应后的低聚物调制成具有特定的端羧基浓度(AVo)和特定的端羟基浓度(OHVo)的物质,则会发现此后进行的聚合(缩聚)速度非常快,可以在短时间内生成高聚合度的聚合物,具体地说,将酯化反应后的低聚物调制成使其满足下述式(XI)~(X III)。
200≤AVo≤600 ...(XI)
600≤OHVo≤1800 ...(XII)
0.65≤OH%≤0.90 ...(XIII)
式(XI)中,AVo(eq/ton)表示1ton低聚物中的端羧基的当量数。另外,式(XII)中,OHVo(eq/ton)表示1ton低聚物中的端羟基的当量数。式(XIII)中,OH%是定义为OHVo/(OHVo+AVo)的特性值。
即,酯化反应后的低聚物的AVo优选为200~600eq/ton的范围。另外,AVo的下限值更优选为300eq/ton,而特别优选为350eq/ton。另一方面,AVo的上限值更优选为500eq/ton,而特别优选为450eq/ton。
另外,酯化反应后的低聚物的OHVo优选为600~1800eq/ton的范围。OHVo的下限值更优选为800eq/ton,而特别优选为1000eq/ton。另一方面,OHVo的上限值更优选为1500eq/ton,而特别优选为1200eq/ton。
此外,酯化反应后的低聚物的OH%优选为0.65~0.90的范围。另外,OH%的下限值更优选为0.70。另一方面,OH%的上限值更优选为0.85,而特别优选为0.80。
如果酯化反应后的低聚物的AVo不足200eq/ton,或者OHVo超过1800eq/ton,或者OH%超过0.90,则得不到充分的聚合速度,从而显著降低生产率。另一方面,如果酯化反应后的低聚物的AVo超过600eq/ton,或者OHVo不足600eq/ton,或者OH%不足0.65,则有时会出现无法使聚合物高聚合度化(例如,特性粘度无法达到0.60dl/g以上),或者聚合速度变慢、生产率显著下降等情况。
另外,该制造方法中“酯化反应后”指的是,在真空下进行缩聚反应之前的状态,通常指加压或者常压下的酯化反应结束后的时刻。
为了在酯化反应后,将低聚物的特性控制在所述的特定范围,重要的是,优化原料的全部二元醇成分(G)和全部二羧酸成分(A)之间的投料时的摩尔比(G/A)以及酯化反应条件。
酯化反应时的G/A优选为1.3~3.0,更优选为1.5~2.5,而特别优选为1.75~2.25的范围。即,相对于全部二羧酸成分量(A),全部二元醇成分量(G)处于过量的状态。为了达到该状态,可以在投入原料时,将G/A调制成1.3~3.0,也可以在酯化反应过程中的任意阶段,再追加二元醇成分进行调制。
如果投入原料时的G/A不足1.3,则酯化反应不能充分进行,进而会出现聚合度达不到指定的粘度的倾向;而如果超过3.0,则会出现为去除过量的二元醇而影响运转效率和热效率的问题,或者末端的平衡会变差,达不到指定的粘度,因此不优选。
另外,酯化反应中,温度、压力、平均停留时间(反应釜数也会产生影响)是特别重要的因素。进行酯化反应时的温度优选为240~270℃的范围,更优选为245~265℃,特别优选为255~265℃。如果反应温度低于240℃,则酯化反应不能充分进行,进而会出现聚合度达不到指定的粘度的倾向;而如果高于270℃,则在酯化反应之前二元醇就会挥发,因此会造成酯化反应不能充分进行,因此不优选。
进行酯化反应时的釜内压力优选为大气压~比大气压高0.1MPa的范围,更优选为大气压~比大气压高0.05MPa的范围,特别优选为大气压~比大气压高0.02MPa的范围。如果进行酯化反应时的釜内压力小于大气压,则酯化反应之前二元醇就会挥发,从而会出现酯化反应不能充分进行的倾向;而如果进行酯化反应时的釜内压力比大气压大0.1MPa,则酯化反应中生成的馏出水很难排出到体系外,从而会导致酯化反应不能充分进行,因此不优选。
另外,酯化反应的平均停留时间优选为2~5小时,更优选为3~4小时。酯化反应的反应釜数优选为1~5釜,更优选为2~4釜。
通过对以上的原料的全部二元醇成分(G)和全部二羧酸成分(A)之间的投料摩尔比(G/A)、以及酯化反应条件适当地进行调制,可以获得将端羧基浓度、端羟基浓度,和由它们的特性关系式形成的OH%控制在特定范围的低聚物。
此后,过渡到缩聚反应工序。缩聚反应工序优选分为,在减压下将釜内压力提高到比较高的压力的初期缩聚反应工序、和在减压下将釜内压力降低至比较低的压力的后期缩聚反应工序这两个阶段实施。即,通过将缩聚反应分为这样的两阶段实施,缓慢降低釜内压力,可以避免发生激烈的缩聚反应,可以在温和的条件下进行反应。其结果,可以防止由漰沸导致聚合物附着于釜壁的现象、和蒸馏釜的堵塞等,从而能使工序更稳定化。
初期缩聚反应的条件为,温度优选为260~285℃范围,更优选为265~280℃,而特别优选为265~270℃。压力优选为1000~13000Pa的范围,更优选为1000~8000Pa范围,而特别优选为1000~6500Pa范围。另外,初期缩聚反应的平均停留时间优选为1~4小时,更优选为2~3小时。初期缩聚反应的反应釜数优选为1~3釜,更优选为1~2釜。
后期缩聚反应的条件为,温度优选为270~285℃范围,更优选为270~280℃。压力优选为1~300Pa。其中,最终反应釜的压力更优选为1~150Pa范围,而特别优选为1~80Pa范围。后期缩聚反应的平均停留时间优选为1~4小时,更优选为2~3小时。另外,后期缩聚反应的反应釜数优选为1~2釜。
作为聚合催化剂,可以单独使用锑化合物、锗化合物、钛化合物中的至少一种,也可以并用其中的两种以上。
锑化合物、锗化合物以及钛化合物分别可以使用与上述的锑化合物、锗化合物以及钛化合物中所列举的物质同样的物质。
锑化合物相对于生成的共聚聚酯的含量优选为0.01~0.04摩尔%,更优选为0.015~0.03摩尔%,特别优选为0.02~0.025摩尔%。如果锑化合物的含量不足0.01摩尔%,则得不到充分的聚合活性,无法充分提高聚合度。另一方面,如果锑化合物的含量超过0.04摩尔%,则共聚聚酯的耐热性会显著恶化,热分解将会变得激烈。其结果,容易产生对保香性带来影响的游离低分子量化合物的增加、成型体着黄色等问题。
另外,锗化合物相对于生成的共聚聚酯的含量优选为0.005~0.05摩尔%,更优选为0.01~0.03摩尔%,特别优选为0.015~0.025摩尔%。如果锗化合物的含量不足0.005摩尔%,则得不到充分的聚合活性,无法充分提高聚合度。另一方面,如果锗化合物的含量超过0.05摩尔%,则共聚聚酯的耐热性会显著恶化,热分解将会变得激烈。其结果,容易产生对保香性带来影响的游离低分子量化合物的增加、成型体着黄色等问题。
此外,钛化合物相对于生成的共聚聚酯的含量优选为0.0005~0.02摩尔%,更优选为0.002~0.015摩尔%,特别优选为0.005~0.01摩尔%。如果钛化合物的含量不足0.0005摩尔%,则得不到充分的聚合活性,无法充分提高聚合度。另一方面,如果钛化合物的含量超过0.02摩尔%,则共聚聚酯的耐热性会显著恶化,热分解将会变得激烈。其结果,容易产生对保香性带来影响的游离低分子量化合物的增加、成型体着黄色等问题。
所述的聚合催化剂,可以在酯化反应、初期聚合反应以及后期聚合反应中的任何一个反应过程中添加。但是,在使用锑化合物的情况下,优选在酯化反应前添加,其他聚合催化剂和稳定剂优选在酯化反应后添加。
另外,为了改善共聚聚酯的色调,优选使其在酯化后含有一定量的碱土类金属化合物以及磷化合物,作为该碱土类金属化合物及磷化合物可使用与上述的碱土类金属化合物及磷化合物中所列举的物质同样的物质。
碱土类金属化合物相对于生成的共聚聚酯的含量优选为0.001~0.040摩尔%,更优选为0.005~0.025摩尔%,特别优选为0.010~0.020摩尔%。
另外,磷化合物含量应满足,相对于所述的碱土类金属化合物,碱土类金属(M)/磷化合物(P)的摩尔比(M/P)在0.2~3.5范围内,更优选为0.75~1.75的范围,而特别优选为0.8~1.2的范围。
此外,根据所使用的聚合催化剂的种类的不同,磷化合物相对于生成的共聚聚酯的适合含量范围也不同,而将锑化合物作为聚合催化剂使用的时候,相对于生成的共聚聚酯的含量优选为0.001~0.005摩尔%。另外,在使用锗化合物或钛化合物的时候,优选含有与锗化合物或钛化合物等摩尔的磷化合物。
为了改善共聚聚酯的色调,还可以使其含有钴化合物,而将钴化合物与磷化合物并用的时候,优选含有等摩尔的磷化合物和钴化合物。
作为所述钴化合物,可使用与上述的钴化合物中所列举的物质同样的物质。
所得的共聚聚酯通常是通过设置在反应釜底部的抽出口(模具的喷嘴)以丝状抽出,水冷后切成切片状,之后,利用上述的流化床式干燥装置,对切片进行干燥处理,或者进行干燥以及细粒去除处理,从而得到含水率和细粒以及粗大副产物的含量足够低的切片。
以上是,以良好的生产率制造将对苯二甲酸乙二酯、以及对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯作为主要的重复单元的共聚聚酯(第1共聚聚酯)切片的方法,而关于将对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸新戊二酯作为主要重复单元的第2共聚聚酯的切片,可以利用以下的方法(制法B)提高聚合速度,并以良好的生产率制造具有所需的高聚合度的聚合物。
[制法B]
即,本方法中,使含有作为主要的二羧酸成分的对苯二甲酸、和作为主要的二元醇成分的乙二醇以及新戊二醇的原料,进行直接酯化反应,然后再进行缩聚反应。本发明的特征是,通过对酯化反应后的低聚物的端羧基数和端羟基数进行控制,使其满足下述式(X IV)~(X VI),从而使缩聚速度加快,能在短时间得到高聚合度的聚合物。
200≤AVo≤800 ...(X IV)
900≤OHVo≤1800 ...(X V)
0.53≤OH%≤0.90 ...(X VI)
式(X IV)中,AVo(eq/ton)表示1ton低聚物中的端羧基的当量数。另外,式(X V)中,OHVo(eq/ton)表示1ton低聚物中的端羟基的当量数。式(XVI)中,OH%表示OHVo/(OHVo+AVo)。
即,酯化反应后的低聚物的AVo优选为200~800eq/ton的范围。另外,AVo的下限值更优选为300eq/ton,而特别优选为350eq/ton。另一方面,AVo的上限值更优选为600eq/ton,而特别优选为450eq/ton。
另外,酯化反应后的低聚物的OHVo优选为900~1800eq/ton的范围。OHVo的下限值更优选为1000eq/ton,而特别优选为1100eq/ton。另一方面,OHVo的上限值更优选为1500eq/ton,而特别优选为1300eq/ton。
此外,酯化反应后的低聚物的OH%优选为0.53~0.90的范围。另外,OH%的下限值更优选为0.65,特别优选为0.70。另一方面,OH%的上限值更优选为0.85,而特别优选为0.80。
如果酯化反应后的低聚物的AVo不足200eq/ton,或OHVo超过1800eq/ton,或者OH%超过0.90AVo,则得不到充分的聚合速度,从而会显著降低生产率。另一方面,如果AVo超过800eq/ton,或OHVo不足900eq/ton,或者OH%不足0.53,则会出现无法充分高聚合度化(例如,特性粘度无法达到0.60dl/g以上),或者聚合速度变慢、生产率显著下降等情况。
还有,该制造方法中“酯化反应后”指的是,在真空下进行缩聚反应之前的状态,通常是指加压、或者常压下的酯化反应结束的时刻。
为了将酯化反应后的将低聚物的特性控制在所述的特定范围,重要的是,优化原料的全部二元醇成分(G)和全部二羧酸成分(A)之间的投料摩尔比(G/A)、以及酯化反应条件,而这些优选与上述制法A中的相应的项具有同样范围。
作为聚合催化剂,可以单独使用锑化合物、锗化合物、钛化合物中的至少一种,或者并用其中的两种以上,两者均可,且各自的使用量(相对于共聚聚酯的含量)出于与上述制法A中的对应项相同的理由,优选也采用同样的范围。
另外,为了改善共聚聚酯的色调,优选使其在酯化后含有一定量的磷化合物,而作为该磷化合物可使用与上述的磷化合物中所列举的物质同样的物质。
另外,磷化合物与所述制法A中相同,在将锑化合物作为聚合催化剂使用的时候,相对于生成的共聚聚酯,磷化合物含量优选为0.001~0.005摩尔%。在使用锗化合物或钛化合物的时候,优选含有与锗化合物或钛化合物等摩尔的磷化合物。
此外,为了改善共聚聚酯的色调,还可以含有钴化合物。而在将钴化合物与磷化合物并用的时候,优选含有等摩尔的磷化合物和钴化合物。作为该钴化合物,可使用与上述的钴化合物中所列举的物质同样的物质。
所得的共聚聚酯通常是通过设置在反应釜底部的抽出口(模具的喷嘴)以丝状抽出,水冷后切成切片状,之后,利用上述的流化床式干燥装置,对切片进行干燥处理,或者进行干燥以及细粒去除处理,从而得到含水率和细粒以及粗大副产物的含量足够低的切片。
本说明书中的主要的特性值的测定方法如下。
1.聚酯切片的含水率
使用含水率测定仪(三菱化成制,VA-05型),在230℃、10分钟的条件下,对1~2g切片进行热处理,挥发切片中所含的水份,从而测定含水率。
2.细粒以及粗大副产物的含量
将树脂切片0.5kg置于组合筛(A)(直径20cm)和筛(B)(直径20cm)而成的2段筛上,用摇动式筛振动仪(テラオカ社制,SNF-7)以1800rpm的转速过筛1分钟。筛(A)上铺设有根据JIS-Z8801的标称尺寸为5.6mm、针径为1.6mm的不锈钢制的金属网,筛(B)上铺设有标称尺寸为1.7mm、针径为0.8mm的不锈钢制的金属网。
反复进行该操作,对总共20kg的树脂切片进行了过筛。将筛掉的粒子用离子交换水冲洗,再用岩城硝子社制G1玻璃过滤器(孔径:100~120μm)过滤并收集。接着,连同玻璃过滤器一同放入干燥器中,并在100℃下进行2小时干燥后,冷却并称量。进而,反复进行采用离子交换水的冲洗和干燥,当确认已达到恒量之后,从该重量减去玻璃过滤器的重量,作为细粒的重量。
另一方面,也用离子交换水冲洗被收集在筛(A)上的收集物,再用岩城硝子社制G1玻璃过滤器过滤并收集。接着,连同玻璃过滤器一同放入干燥器中,并在100℃下干燥2小时后,冷却并称量。进而,反复进行利用离子交换水的冲洗和干燥,当确认已达到恒量之后,从该重量减去玻璃过滤器的重量,作为粗大副产物的重量。
然后,通过下述式,求得了细粒的含量和粗大副产物的含量。
细粒的含量=细粒的重量/全部树脂(切片)重量
粗大副产物的含量=粗大副产物的重量/全部树脂(切片)重量
3.聚酯的组成
将试样5mg溶解于d-氯仿和三氟乙酸(=9/1;体积比)的混合溶液0.7mL中,并用1H-NMR(Varian制,UNITY500)求出。
4.聚酯中的二甘醇含量(以下称为“DEG含量”)
用甲醇分解聚酯之后,用气相色谱法对DEG进行定量分析,并以相对于全部二元醇成分的比值(摩尔%)表示。
5.元素分析
通过以下的方法进行元素分析。
为了用摩尔%表示相对于共聚聚酯的下述金属化合物或者磷化合物的组成,使用下述式算出。
C2=(M/N)×C1×10-4/A
在上述式中,C2表示相对于共聚聚酯的下述金属化合物或者磷化合物的组成(摩尔%),M表示共聚聚酯的重复单元的分子量,N表示化合物中金属原子或者磷原子的个数,C1表示共聚聚酯中金属原子或者磷原子的含量(ppm),A表示金属原子或者磷原子的原子量。
(a)碱土类金属化合物
将1g试样放进铂制坩锅中,进行煅烧分解,再添加6摩尔/L的盐酸,进行蒸干。接着,用1.2摩尔/L的盐酸溶解残渣,并用ICP发光分析装置(岛津制作所制,ICPS-2000)测定发光强度。接着,利用预先制作的校正曲线,测定试样中的碱土类金属原子的含量(ppm)。将它换算成相对于共聚聚酯的碱土类金属化合物的量,并以摩尔%为单位表示。另外,对于作为酯交换催化剂使用的Zn和Mn,也可以用同样的方法进行定量。
(b)磷化合物
采用在碳酸钠共存下经干式煅烧分解1g试样的方法,或者,用硫酸/硝酸/高氯酸的混合液或者硫酸/双氧水的混合液进行湿式分解的方法,使磷化合物成为正磷酸。接着,在1摩尔/L的硫酸溶液中,与钼酸盐反应,生成磷钼酸,并用硫酸肼将它还原,生成杂多蓝。使用吸光光度计(岛津制作所制,UV-150-02),测定波长830nm下的吸光度。接着,利用预先制作的校正曲线,测定试样中的磷原子的含量(ppm)。将它换算成相对于共聚聚酯的磷化合物的量,并以摩尔%为单位表示。
(c)碱金属化合物
将1g试样放进铂坩锅中进行煅烧分解,再加入6摩尔/L的盐酸,进行蒸干。接着,用1.2摩尔/L的盐酸溶解,并用原子吸光分析装置(岛津制作所制,AA-640-12)测定吸光度。接着,利用预先制作的校正曲线,测定试样中的碱金属原子的含量(ppm)。将它换算成相对于共聚聚酯的碱金属化合物的量,并以摩尔%为单位表示。
(d)锑化合物
用硫酸/双氧水混合液,对试样1g进行湿式分解。接着,加入亚硝酸钠,使Sb原子成为Sb5+,再添加艳绿,生成与锑的蓝色配位化合物。用甲苯萃取该配位化合物后,使用吸光光度计(岛津制作所制,UV-150-02),测定波长625nm下的吸光度。接着,利用预先制作的校正曲线,测定试样中的锑原子的含量(ppm)。将它换算成相对于共聚聚酯的锑化合物的量,并以摩尔%为单位表示。
(e)锗化合物
将2g试样放进铂坩锅中进行煅烧分解,再添加10重量%的碳酸氢钠溶液5mL进行蒸发,接着添加盐酸蒸干。然后,用电炉从400℃升温至950℃,并放置30分钟,融解残渣。用10mL水加温溶解融解物,并转移到蒸馏装置。另外,用7.5mL的离子交换水冲洗铂坩锅内两次,再将此冲洗液转移至所述蒸馏装置。接着,加入盐酸35mL,进行蒸馏,得到馏出液25mL。从馏出液中取适当量,并添加盐酸,使最终浓度达到1.0~1.5摩尔/L。然后,添加0.25重量%的聚乙烯醇溶液2.5mL和0.04重量%的苯基芴(2,3,7-三羟基-9-苯基-6-芴)溶液5mL,生成与锗的黄色配位化合物。用离子交换水调制成25mL后,使用吸光光度计(岛津制作所制,UV-150-02),测定波长505nm下的吸光度。接着,利用预先制作的校正曲线,测定试样中的锗原子的含量(ppm)。将它换算成相对于共聚聚酯的锗化合物的量,并以摩尔%为单位表示。
(f)钛化合物
将1g试样放进铂坩锅中进行煅烧分解,再添加硫酸和硫酸氢钾,并加热融解。将此熔融物溶解于2摩尔/L的硫酸中。接着,添加双氧水,并使用吸光光度计(岛津制作所制,UV-150-02),测定波长420nm下的吸光度。接着,利用预先制作的校正曲线,测定试样中的锑原子的含量(ppm)。将它换算成相对于共聚聚酯的锑化合物的量,并以摩尔%为单位表示。
(g)钴化合物
将1g试样放进铂坩锅中进行煅烧分解,再添加6摩尔/L的盐酸,进行蒸干。接着,用1.2摩尔/L的盐酸溶解残渣,并用ICP发光分析装置(岛津制作所制,ICPS-2000),测定发光强度。接着,利用预先制作的校正曲线,测定试样中的钴原子的含量(ppm)。将它换算成相对于共聚聚酯的钴化合物的量,并以摩尔%为单位表示。
6.低聚物端羧基浓度(AVo)
精称试样1g,加入20mL吡啶,加热回流15分钟。溶解后,加入水10mL,自然冷却。将酚酞作为指示剂,用0.1N-氢氧化钠滴定。然后,用下面的式求得低聚物的端羧基浓度(AVo)。
AVo(eq/ton)=((A-B)×0.1×F)/(Wg×103)×106
上式中,A表示滴定量(mL),B表示空白滴定量(mL),F表示使用的0.1N-氢氧化钠的因子,Wg表示试样的重量(g)。
7.低聚物端羟基浓度(OHVo)
精称试样0.5g,并在其中添加乙酸酐0.51g和吡啶10mL的混合溶液,95℃下反应1.5小时。向反应物加入蒸馏水10mL,并在室温下自然冷却。接着,将酚酞作为指示剂,用0.2N-氢氧化钠溶液(溶液:水/甲醇=5/95;体积比)滴定。然后,用下面的式求得低聚物端羧基的浓度(OHVo)。
OHVo(eq/ton)=((B-A)×F)/(Wg×103)×106
上式中,A表示滴定量(mL),B表示空白滴定量(mL),F表示使用的0.2N-氢氧化钠的因子,Wg表示试样的重量(g)。
8.聚酯的端羧基浓度(AVo)
将聚酯切片粉碎、干燥,再利用10mL的苯甲醇加热溶解0.2g干燥物,然后,用氢氧化钾的酒精溶液,以酚红作为指示剂进行滴定,从而求得此浓度。
9.聚酯的特性粘度(IV)
将聚酯溶解于25mL的1,1,2,2-四氯乙烷/苯酚(=2/3;重量比)的混合溶剂中,并用奥斯瓦尔特粘度计测定30℃时的溶液粘度而求得。
10.聚酯的玻璃化转变温度
使用差示扫描量热计(岛津制作所(株)制,DSC-50),将试样10mg放入铝制皿内密封,接着在下面的条件下测定。
首先,从室温开始以20℃/分钟的速度升温至300℃,之后,将铝皿立即放入液态氮中骤冷。将骤冷的试样,再次以20℃/分钟的速度升温至300℃,求得玻璃化转变温度。
11.色调
按照JIS Z 8722,使用测色仪(日本电色社制,Model 1001DP)测定色相L值以及色相b值。
12.聚合物中的杂质
将共聚聚酯切片(一粒)夹在两片盖玻片之间,280℃下熔融挤压,然后骤冷。接着,用相位差显微镜,在100倍下观察20个视野,再用图像分析器(Nireco社制,Luzex FS),计数10μm以上的未熔融的杂质的个数。
13.聚酯的熔融比电阻(ρi(Ω·cm))
275℃下,在熔融的试样中放入两根电极(不锈钢金属丝),施加120V电压,测定此时的电流(i0),并将该值代入下述式算出。
ρi(Ω·cm)=(AL)×(V/i0)
上述式中,A表示电极间面积(cm2),L表示电极间距离(cm),V表示电压(V)。
14.聚酯的静电密合性
在挤出机的喷丝头和冷却滚筒之间设置钨丝制电极,并在电极和浇铸滚筒之间,施加10~15kV的电压,然后在275℃下熔融挤出,进行浇铸。用肉眼观察所得的浇铸原材料的表面,逐渐加快浇铸的速度,并将开始产生针泡(pinner bubble)的速度视为最大浇铸速度。最大浇铸速度越大,意味着静电密合性越好。
15.成型品(薄膜)组成的均匀性
首先,对于被用作薄膜原料的多种切片,分别分析切片组成,然后,根据混合这些时的重量比,算出这些切片混合物的组成。另一方面,将多种切片混合,并将此切片混合物作为原料制造薄膜,然后,根据上述的3或4所述的方法测定该薄膜的组成。根据它们的组成差,评价成型品(薄膜)组成的均匀性。
16.成型品的机械强度
对于在横方向上以4倍拉伸倍数进行了单向拉伸的薄膜,在与拉伸方向垂直的方向上,根据JIS K 7127,在以下条件下进行拉伸试验。试样数为20个。另外,测定条件如下:试验片长度为200mm、夹子间距离为100mm、试验片宽度为15mm、温度为20℃、拉伸速度为200mm/分钟。计数伸长率在5%以下时断裂的试样数,求出该试样数相对于全部试样数(20个)的百分比,作为断裂率(%)。这里,将该断裂伸长率在5%以下的试样数占全部试样数的10%以下时,判断为具有良好的机械强度。
17.浊度(Haze)
第一方法:根据JIS K7105测定。从薄膜(厚度为45μm)切下试样,并用浊度仪(日本电色社制,Model NDH2000)测定浊度值(%)。
第二方法:使用注射模塑机(名机制作所制,M-150C-DM),280℃下熔化共聚聚酯,并在金属模温度为15℃的条件下,成型为2~11mm厚的阶梯式成型板,再用浊度仪(日本电色社制,Model NDH2000)测定厚度为5mm的部位的浊度值(%)。
18.溶剂粘合性
室温下,在长150mm×宽200mm的单面上,距一端边缘稍靠内侧的位置,以2±1mm的宽度沿纵向涂敷THF(四氯呋喃),涂敷量为3.0±0.3g/mm2。立即卷起薄膜,并重叠端部使之粘合,加工成管状。此时,用肉眼观察薄膜间的状态(是否存在薄膜间的剥离)。该评价法中,如果没有发生薄膜间的剥离,则判断为溶剂粘合性良好。
19.薄膜厚度的均匀性
准备将薄膜剪成长50cm、宽5cm的厚度测量用试样20张,并使用接触式测厚仪(Anritsu(株)制,KG60/A)在长度方向上测定各试样的厚度,然后根据下述式求得厚度偏差,将其平均值作为薄膜厚度偏差。
厚度偏差(%)=(最大厚度-最小厚度)/平均厚度×100
20.薄膜的成型性
将干燥的共聚聚酯50重量%和干燥的特性粘度为0.60dl/g的聚对苯二甲酸乙二酯50重量%均匀混合,并使用具有T-模具的挤出机在280℃下熔融挤出,在表面温度为40℃的旋转金属滚筒上骤冷固化,得到未拉伸薄片。将此未拉伸薄片在80℃下沿纵向拉伸3.5倍,接着95℃下沿横向拉伸3.6倍,再在205℃进行热处理,从而得到厚度为188μm的双向拉伸薄膜。对该薄膜进行印刷,然后在130℃下加热5秒钟,之后在金属模温度为80℃且保持压力时间为5秒钟的条件下,进行冲压成型。在210℃下向此成型材料浇注ABS树脂(注射成型),制作表面由薄膜覆盖的高度3mm的键头。此时,测定打印位移(printing shift),且目视观察成型状态,并根据以下基准分等级。而且,将◎、○视为合格,×视为不合格。
◎:印刷位移在0.1mm以下,外观极其良好。
○:印刷位移在0.1mm以上、0.2mm以下,虽然能看到若干折痕,但实用上没有问题。
×:印刷位移超过0.2mm。或者能看见薄膜的断裂。或者出现了大的皱痕,外观显著变差。
21.薄膜上的缺陷
对于用上述20个条件所得到的双向拉伸薄膜,通过目视测定1m2薄膜上的缺陷数,并根据以下基准分等级。而且,将◎(良好)、○(基本良好)视为合格。
◎(良好):缺陷数为0个
○(基本良好):缺陷数为1~3个
△(稍差):缺陷数为4~5个
×(差):缺陷数为6个以上
以下,举出实施例以及比较例,对本发明进行具体说明,然而本发明不仅限于以下的实施例。
(实施例1)
使用连续式聚合设备。
预先向残留有反应物的第1酯化反应器连续地供给高纯度对苯二甲酸和乙二醇和1,4-环己烷二甲醇和二甘醇的组成比(摩尔比)为100//80.0/19.0/1.0的料浆。接着,在250℃、0.05MPa的条件下,边搅拌边进行平均停留时间为3小时的酯化反应。
将此反应物转送至第2酯化反应器,并在260℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行平均停留时间为1小时的酯化反应。将此反应物转送至第3酯化反应器,并在260℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行酯化反应,直至达到指定的酯化率,得到低聚物。得到的低聚物的端羧基浓度(AVo)为300eq/ton,端羟基浓度(OHVo)为1000eq/ton。
对于该低聚物,分别将12g/L的三氧化锑的乙二醇溶液、50g/L的乙酸镁四水合物的乙二醇溶液、10g/L的乙酸钠的乙二醇溶液、65g/L的磷酸三甲酯的乙二醇溶液连续添加至第3酯化反应器中,使三氧化锑、乙酸镁四水合物、乙酸钠、磷酸三甲酯相对于生成的聚酯的含量分别达到0.0225摩尔%、0.0117摩尔%、0.010摩尔%和0.035摩尔%。
将该酯化反应生成物向第1缩聚反应器连续地供给,并在265℃、35hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,接着在第2缩聚反应器中,在270℃、5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,然后在最终缩聚反应釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时。将得到的熔融状态的聚酯从模具的喷嘴以丝状抽出,并在清洗浴中水冷,再用刀具切断制粒,从而获得切片。
利用氮气将得到的切片转送至体积为400m3、L/D=3.5的流化床式干燥装置内。接着,向流化床式干燥装置内连续地供给加热至60℃的含水率为0.2ppm的干燥氮气,使切片停留72小时。将此作为聚酯(切片)A。
得到的聚酯A的特性粘度为0.75dl/g,具有对苯二甲酸//乙二醇/1,4-环己烷二甲醇/二甘醇=100//66.5/30.5/3.0(摩尔比)的组成,且为非晶性。另外,聚酯A的含水率为15ppm,细粒含量为30ppm,粗大副产物含量为0.1重量%,玻璃化转变温度为84℃,端羧基浓度为16eq/ton。
另一方面,除了在聚酯A的制造过程中将所供给的单体的组成比更改为高纯度对苯二甲酸、乙二醇、新戊二醇、二甘醇=100//73.5/24.5/2.0(摩尔比)之外,其它条件全部都相同于聚酯A的条件下,进行聚合、制粒、以及干燥。将此作为聚酯(切片)B。
得到的聚酯B的特性粘度为0.75dl/g,具有对苯二甲酸//乙二醇/新戊二醇/二甘醇=100//67.0/30.0/3.0(摩尔比)的组成,且为非晶性。另外,聚酯B的含水率为15ppm,细粒的含量为25ppm,粗大副产物含量为0.15重量%,玻璃化转变温度为79℃,端羧基浓度10eq/ton。
将通过所述工序得到的两种共聚聚酯(聚酯A和聚酯B)切片,按聚酯A/聚酯B(重量比)=70/30的比例混合。然后,将该切片混合物在280℃熔融挤出,在80℃沿横向拉伸4倍之后,80℃下进行热处理,得到厚度为45μm的单向拉伸聚酯薄膜。
得到的薄膜的特性粘度为0.73dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯A和聚酯B的切片混合物的特性粘度(0.75dl/g)之间的差为0.02dl/g。即,聚酯的分子量的下降量较少。另外,薄膜的断裂率(机械强度)为0%、浊度值为5.9%,均为良好。另外,构成薄膜的聚合物组成在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内未见有变动,且与可由聚酯A和聚酯B的各组成以及它们的混合比算出的目标聚合物组成相同。
(实施例2)
向间歇式聚合装置投入高纯度对苯二甲酸100重量份、乙二醇51.0重量份、1,4-环己烷二甲醇27.8重量份、二甘醇1.0重量份,并加入相对于生成的聚酯的含量为0.010摩尔%的乙酸钠。接着,氮置换之后,在氮气氛下0.25MPa的加压条件下,经30分钟升温至240℃。然后,240℃下保持3小时进行酯化反应,之后,添加相对于生成的聚酯,含量为0.0225摩尔%的三氧化锑、含量为0.117摩尔%的乙酸镁四水合物、含量为0.035摩尔%的磷酸三甲酯。之后,将反应体系用75分钟减压至1.5hPa以下,同时开始升温,最终在280℃实施聚合反应。减压开始后用60分钟结束了聚合。在抽出熔融聚合物的时候,保持体系内压力为5~15hPa的条件下,经40分钟从模具的喷嘴以丝状抽出,之后在清洗浴中水冷,用刀具切断制粒,从而获得切片。
将3000kg切片投入到具有10m3体积的干燥器中,并以每分钟旋转6周、60℃、150Pa的真空状态下干燥。72小时后,破坏真空,取出切片。此时,使用细粒去除装置去除细粒。将此作为聚酯(切片)C。
得到的聚酯C的特性粘度为0.75dl/g,具有对苯二甲酸//乙二醇/1,4-环己烷二甲醇/二甘醇=100//66.0/30.5/3.5(摩尔比)的组成,且为非晶性。另外,聚酯C的含水率为20ppm,细粒的含量为52ppm,粗大副产物含量为0.05重量%,玻璃化转变温度为83℃,端羧基浓度为24eq/ton。
另外,在聚酯C的制造过程中,将乙二醇重量份更改为56.0,并替代1,4-环己烷二甲醇投入相对于全部二元醇为40.0摩尔%的新戊二醇,除此之外的全部都相同于聚酯C,在此条件下进行聚合、制粒(切片化)、干燥、细粒的去除。将此作为聚酯(切片)D。
得到的聚酯D的特性粘度为0.75dl/g,具有对苯二甲酸//乙二醇/新戊二醇/二甘醇=100//67.0/30.0/3.0(摩尔比)的组成,且为非晶性。另外,聚酯D的含水率为35ppm,细粒的含量为45ppm,粗大副产物含量为0.10重量%,玻璃化转变温度为79℃,端羧基浓度为28eq/ton。
将上述两种共聚聚酯(聚酯C和聚酯D)切片,按聚酯C/聚酯D(重量比)=70/30的比例混合,并按照与实施例1中相同的方法得到了单向拉伸聚酯薄膜。
得到的聚酯的特性粘度为0.71dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯C和聚酯D的切片混合物的特性粘度(0.75dl/g)之差为0.04dl/g。即,聚酯的分子量的下降量较少。另外,薄膜的断裂率(机械强度)为0%、浊度值为5.9%,均为良好。此外,构成薄膜的聚合物组成在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内未见有变动,且与可由聚酯C和聚酯D的各组成以及它们的混合比算出的目标聚合物组成相同。
(比较例1)
在实施例1的聚酯A和聚酯B的切片制造中,熔融缩聚之后,不干燥经制粒得到的切片,直接获得最终的切片。将这些切片作为聚酯A1和聚酯B1。聚酯A1切片的含水率为2500ppm、细粒的含量为25ppm、粗大副产物含量为0.10重量%。聚酯B1切片的含水率为2400ppm、细粒的含量为15ppm、粗大副产物含量为0.15重量%。
接着,将这些切片(聚酯A1和聚酯B1)作为薄膜原料使用,并以与实施例1同样的混合比和条件下,得到单向拉伸聚酯薄膜。
得到的聚酯的特性粘度为0.60dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯A1和聚酯B1的切片混合物的特性粘度(0.75dl/g)之差为0.15dl/g。即,聚酯的分子量减少得较多。另外,薄膜的浊度值良好,为5.9%,但断裂率(机械强度)为20%,没能得到具有足够强度的薄膜。另外,构成薄膜的聚合物组成在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内未见有变动,且与可由聚酯A1和聚酯B1的各组成以及它们的混合比算出的目标聚合物组成相同。
(比较例2)
在实施例2的聚酯C和聚酯D的切片制造中,熔融缩聚之后,对通过制粒得到的切片进行干燥,但没有使用细粒去除装置去除细粒,而得到最终的切片。将这些切片作为聚酯C1和聚酯D1。聚酯C1切片的含水率为20ppm、细粒的含量为1500ppm、粗大副产物含量为0.10重量%。另一方面,聚酯D1切片的含水率为20ppm、细粒的含量为900ppm、粗大副产物含量为0.15重量%。
接着,将该切片(聚酯C1和聚酯D1)作为薄膜原料使用,并在与实施例1同样的混合比和条件下,得到单向拉伸聚酯薄膜。
得到的聚酯的特性粘度为0.71dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯C1和聚酯D1的切片混合物的特性粘度(0.75dl/g)之差为0.04dl/g。即,聚酯的分子量下降量较少。另外,薄膜的断裂率(机械强度)为0%,但浊度值为8.5%,较高。
另外,构成薄膜的聚合物的组成与由聚酯C1和聚酯D1的各组成以及它们的混合比中能算出的目标聚合物组成相比,在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内,有了很大变动。具体地说,得到的薄膜中CHDM和NPG的组成(摩尔比),相对于目标组成CHDM/NPG=21.4/9.0,实际上从薄膜制造开始时到薄膜制造结束时,在CHDM/NPG=24.4/6.0~18.3/12.0范围内发生了变化。由此可知,聚酯C1和聚酯D1的混合比(重量比),相对于目标(当初)组成70/30,从薄膜制造开始时到薄膜制造结束时,在80/20~60/40范围内发生了变化。
(实施例3)
将由所述实施例1制造的聚酯切片(聚酯A、聚酯B)1ton,通过连接不锈钢制配管,使其能够分别从流化床式干燥装置或者干燥器出口,直接进入到防湿容器中,从而避免与外部气体接触,而直接被收容至容积为1.5m3N且具有聚乙烯(PE)层/铝(AL)层/聚乙烯(PE)层结构的防湿容器中,再用细绳绑住入口进行密封。然后,将这些在温度为25℃、湿度为60%的环境下,保存了2个月。保存之后,开封防湿容器,测定了聚酯A和聚酯B的含水率。保存后的聚酯A和聚酯B的水份上升率(保存后的含水率/保存前的含水率)均在1.5%以下。
另外,将由所述实施例2制造的聚酯切片(聚酯C、聚酯D),同样地收容至防湿容器中,用细绳绑住入口进行密封后,在温度为25℃、湿度为60%的环境下,保存了2个月。保存之后,开封防湿容器,测定了聚酯C和聚酯D的含水率。保存后的聚酯C和聚酯D的水份上升率(保存后的含水率/保存前的含水率)均在1.5%以下。
在实施例1中,在对聚酯A和聚酯B进行干燥的时候,将干燥气体的温度设为75℃,除此之外其他按照与实施例1相同的方法制造了聚酯(切片)A2和聚酯(切片)B2。得到的聚酯(切片)A2和聚酯(切片)B2都含有15重量%粗大副产物。另外,将该聚酯(切片)A2和聚酯(切片)B2作为原料使用,在与实施例1同样的混合比以及制造条件下,试着制造薄膜。然而,在用于混合切片并向挤出机供给切片的料斗中,因切片排出口被切片堵塞,未能稳定地制造薄膜。
(实施例4)
使用连续式聚合设备。
预先向残留有反应物的第1酯化反应器连续地供给高纯度对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)和二甘醇(DEG)的组成比为TPA//EG/CHDM/DEG=100//80/19/1(摩尔比)的料浆。接着,在250℃、0.05MPa的条件下,边搅拌边进行平均停留时间为3小时的酯化反应。将此反应物转送至第2酯化反应器,并在260℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行平均停留时间为1小时的酯化反应。将此反应物转送至第3酯化反应器,并在260℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行酯化反应,直至达到指定的酯化率,得到低聚物。得到的低聚物的端羧基浓度(AVo)为300eq/ton,端羟基浓度(OHVo)为1000eq/ton。
对于该低聚物,分别将12g/L的三氧化锑的EG溶液、50g/L的乙酸镁四水合物的EG溶液、10g/L的乙酸钠的EG溶液、65g/L的磷酸三甲酯的EG溶液连续添加至第3酯化反应器中,使三氧化锑、乙酸镁四水合物、乙酸钠、磷酸三甲酯相对于生成的聚酯的含量分别达到0.0225摩尔%、0.0117摩尔%、0.010摩尔%和0.035摩尔%。将该酯化反应生成物向第1缩聚反应器连续地供给,并在265℃、35hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,接着在第2缩聚反应器中,在270℃、5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,然后在最终缩聚反应釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时。将得到的熔融状态的聚酯,与实施例1中同样地制粒,并在同样条件下干燥切片。将此作为聚酯(切片)E。
得到的聚酯E的特性粘度为0.75dl/g,具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//66.3/30.5/3.2(摩尔比)的组成,且为非晶性。另外,相对于聚酯E的各化合物的含量是,Sb化合物为0.0225摩尔%、Mg化合物为0.117摩尔%、Na化合物为0.010摩尔%、磷化合物为0.035摩尔%。还有,得到的聚酯切片含水率为20ppm、细粒的含量为30ppm、粗大副产物含量为0.1重量%。
此外,275℃下的聚酯E的熔融比电阻是0.20×108Ω·cm。而且,作为制造未拉伸薄片时的静电密合性指标的最大浇铸速度为60m/分钟。
另外,在上述的反应条件下,连续运转3天,每天制造20ton的聚酯,且每两个小时测定聚酯的特性粘度和二甘醇成分量(共聚量),其结果,每天(20ton)IV变动幅度(最大值-最小值)是0.023dl/g,二甘醇成分量(共聚量)的变动幅度(最大值-最小值)是0.15摩尔%。
接着,按照常法,280℃下熔融挤出,以60m/分钟的浇铸速度进行浇铸,80℃下沿横向拉伸4倍之后,80℃下进行热处理,从而得到了厚度为45μm的薄膜。得到的薄膜具有良好的溶剂粘合性,且透明性优异(浊度值为4.5%)、厚度均匀性优异(厚度偏差为4%)。
另外,使用所述聚酯E的切片和在实施例1中得到的聚酯B的切片,按聚酯E/聚酯B(重量比)=70/30的比例混合,并在与实施例1同样的条件下熔融挤出,得到了厚度为45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度为0.71dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯E和聚酯B的切片混合物的特性粘度(0.75dl/g)之差为0.04dl/g。即,聚酯的分子量的下降较少。另外,薄膜的断裂率(机械强度)为0%、浊度值为3.5%,均为良好。构成薄膜的聚合物组成在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内未见有变动,且与可由聚酯E和聚酯B的各组成以及它们的混合比算出的目标聚合物组成相同。
(实施例5)
向间歇式聚合装置投入高纯度对苯二甲酸100重量份、乙二醇51重量份、1,4-环己烷二甲醇27.8重量份、二甘醇1.0重量份,并加入相对于生成的聚酯的含量为0.010摩尔%的乙酸钠。接着,氮置换之后,在氮气氛下0.25MPa的加压条件下,经30分钟升温至240℃。然后,240℃下保持3小时进行酯化反应。之后,向反应釜添加相对于生成的聚酯,含量为0.025摩尔%的三氧化锑、含量为0.118摩尔%的乙酸镁四水合物、含量为0.045摩尔%的磷酸三甲酯。之后,将反应体系用75分钟减压至1.5hPa以下,同时开始升温,最终在280℃实施聚合反应。减压开始后用60分钟结束了聚合。在抽出熔融聚合物的时候,保持体系内压力为5~15hPa的条件下,经40分钟从模具的喷嘴以丝状抽出,之后在清洗浴中冷却,用刀具切断制粒,从而获得切片。接着,将得到的聚酯切片在与实施例1同样的条件下进行了干燥。将此作为聚酯(切片)F。
得到的聚酯F的含水率为33ppm、细粒的含量为55ppm、粗大副产物含量为0.12重量%。另外,聚酯F具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//65.5/30.8/3.7(摩尔比)的组成,且为非晶性。另外,聚酯的特性粘度在从缩聚反应釜以熔融状态开始抽出聚酯时为0.755dl/g,抽出后过40分钟之后为0.750dl/g。即,从缩聚反应釜以熔融状态抽出聚酯过程中的聚酯特性粘度的时效变化(变动幅度)很小。另外,相对于聚酯的各化合物的含量是,Sb化合物0.025摩尔%、Mg化合物0.115摩尔%、Na化合物0.011摩尔%、磷化合物0.045摩尔%。
另外,按照与所述的相同的方法制造聚酯700kg的时候,从缩聚反应釜抽出熔融状态的聚酯的过程中,聚酯的特性粘度变动幅度(最大值-最小值)是0.015dl/g。
得到的聚酯F的熔融比电阻是0.228×108Ω·cm。而且,作为制造未拉伸薄片时的静电密合性指标的最大浇铸速度是58m/分钟。
接着,将浇铸速度设置为58m/分钟,除此以外其他按照与实施例1相同的方法,得到了厚度为45μm的薄膜。得到的薄膜具有良好的溶剂粘合性,且透明性优异(浊度值为4.5%)、厚度均匀性优异(厚度偏差为5%)。
另外,使用所述聚酯F的切片和在实施例1中得到的聚酯B的切片,按聚酯F/聚酯B(重量比)=70/30的比例混合,在与实施例1同样的条件下,得到了厚度为45μm的薄膜。得到的薄膜的特性粘度为0.72dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯F和聚酯B的切片混合物的特性粘度(0.75dl/g)之差为0.03dl/g。即,聚酯的分子量的下降量较少。另外,薄膜的断裂率(机械强度)为0.2%、浊度值为6.0%,均为良好。构成薄膜的聚合物组成在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内未见有变动,且与可由聚酯F和聚酯B的各组成以及它们的混合比算出的目标聚合物组成相同。
(实施例6)
在实施例4中,在第1酯化反应器内,使用高纯度对苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)、1,4-环己烷二甲醇(CHDM)的组成比为TPA//EG/CHDM=100//68.0/32.0(摩尔比)的所述单体的料浆之外,其他按照与实施例4相同的方法制造了聚酯G的切片。
得到的聚酯G具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//68.7/30.5/0.8(摩尔比)的组成,且为非晶性。另外,聚酯的特性粘度是0.75dl/g、
对于所述聚酯G的切片,通过与实施例4相同的方法得到了厚度45μm的薄膜。得到的薄膜的浊度值良好,为4.5%,而溶剂粘合性较差。
(实施例7)
在实施例5中,作为原料单体没有使用二甘醇,除此之外按照与实施例5相同的方法制造了聚酯H的切片。
得到的聚酯H具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//68.0/30.5/1.3(摩尔比)的组成,且为非晶性。另外,从缩聚反应釜抽出熔融状态的聚酯的时候,开始抽出时的特性粘度是0.745dl/g。
对于所述聚酯H的切片,通过与实施例5相同的方法得到了厚度为45μm的薄膜。得到的薄膜的浊度值良好,为4.6%,但溶剂粘合性较差。
(实施例8)
从缩聚反应釜抽出熔融状态的聚酯的时候,将抽出时的反应釜内压力改为0.2MPa之外,其他按照与实施例5相同的方法制造了聚酯I的切片。
得到的聚酯I具有与实施例5中得到的聚酯F相同的组成。另外,从缩聚反应釜抽出熔融状态的聚酯的时候,聚酯的特性粘度在开始抽出时为0.75dl/g,抽出开始后过40分钟后为0.68dl/g,特性粘度随时间的变动较大。
使用开始抽出时特性粘度为0.75dl/g的聚酯切片,通过与实施例5相同的方法得到了厚度为45μm的薄膜。得到的薄膜的浊度值为4.0%,透明性良好。另外,溶剂粘合性也良好。
(实施例9)
在实施例4中,不供给乙酸镁四水合物、乙酸钠以及磷酸三甲酯之外,其它按照与实施例4相同的方法制造了聚酯J的切片。
得到的聚酯J的聚合物组成基本上与实施例4相同,且熔融比电阻为2.53×108Ω·cm,较高。另外,用该聚酯J制造未拉伸薄片时的、作为静电密合性指标的最大浇铸速度为15m/分钟。
接着,将浇铸速度设置为10m/秒钟之外,其他按照与实施例4相同的方法得到了厚度为45μm的薄膜。所得薄膜的透明性优异(浊度值为3.8%),具有良好的溶剂粘合性,且厚度均匀性优异(厚度偏差为4%)。
(实施例10)
使用连续式聚合设备。
预先向残留有反应物的第1酯化反应器中连续地供给被调制成作为二羧酸成分的高纯度对苯二甲酸(TPA)100摩尔%、作为二元醇成分的乙二醇(EG)83摩尔%、新戊二醇(NPG)17摩尔%、且相对于二羧酸成分的全部二元醇成分的摩尔比(G/A)为2.0的料浆,使生成的聚酯具有1ton/h的生产量。另外,向第1酯化反应器中,连续供给12g/L三氧化锑的乙二醇溶液,使三氧化锑相对于生成的聚酯的含量达到0.025摩尔%。接着,在釜内压力为0.05MPa、250℃条件下,边搅拌边进行平均停留时间为3小时的酯化反应。
将此反应物转送至第2酯化反应器,并在釜内压力为0.05MPa、260℃条件下,边搅拌边进行平均停留时间为1小时的酯化反应。将此反应物转送至第3酯化反应器,并在釜内压力为0.05MPa、260℃条件下,边搅拌边进行酯化反应,直至达到指定的酯化率。
在该酯化反应后得到的低聚物的端羧基浓度(AVo)为380eq/ton。分别从供给口向第3酯化反应器中的该低聚物连续添加乙酸镁四水合物的50g/L的EG溶液、磷酸三甲酯的65g/L的EG溶液、乙酸钠的10g/L的EG溶液、以及乙酸钴四水合物的50g/L的EG溶液,使相对于生成聚酯的Mg量(M2)达0.17摩尔%、P量(P)达0.079摩尔%(M2/P的摩尔比是2.2)、Na量达0.018摩尔%、Co量达0.0035摩尔%。
向第1缩聚反应器连续地供给该酯化反应生成物,并在265℃、35hPa下边搅拌边缩聚1小时,接着在第2缩聚反应器中,在270℃、5hPa下边搅拌边缩聚1小时,,然后在最终缩聚反应釜中,在280℃、0.5~1.5hPa下边搅拌边缩聚1小时,。缩聚反应后,使熔融状态的聚酯通过95%以上的过滤精度为60μm的、设置有不锈钢长纤维制叶片(leaf)的筒状型聚合物过滤器。接着,将得到的熔融状态的聚酯,从模具的喷嘴以丝状抽出,并在清洗浴中水冷,之后再切断成切片状。进而,将得到的切片在与实施例1中同样的条件下干燥,得到聚酯K的切片。
得到的聚酯K切片的含水率为39ppm、细粒的含量为22ppm、粗大副产物含量为0.19重量%。另外,聚酯K的特性粘度为0.74dl/g,具有TPA//EG/NPG/DEG=100//66.5/31.0/2.5(摩尔比)的组成,且为非晶性。在所述聚酯K的组成中,DEG(二甘醇)是反应中的副产物。另外,聚酯K中的催化剂和添加剂的组成,相对于聚酯K为,Sb/Mg/P/Na/Co=0.0245/0.170/0.079/0.018/0.0035(摩尔%),Mg/P摩尔比(M/P)为2.2。此外,聚酯K的熔融比电阻(ρi)为0.22×108Ω·cm,而且,用100倍的相位差显微镜观察20个视野时,发现有12个10μm以上的未熔融杂质。即,聚酯K是静电密合性优异且杂质少的较纯的非晶性聚酯。
接着,将聚酯K的切片从T-模具,以薄片状熔融挤出,且一边外加静电,一边密合固化在旋转冷却金属滚筒上,得到未拉伸薄片。此时的浇铸速度是62m/分。另外,双向拉伸后的薄膜中,每1m2的缺陷数为0个,属于良好(等级:◎),而成形性也良好(等级:◎)。
将上述的聚酯K的切片和通过实施例1得到的聚酯A的切片,按聚酯A/聚酯K(重量比)为70/30的比例混合,然后通过与实施例1相同的方法得到厚度为45μm的聚酯薄膜。
得到的薄膜的特性粘度为0.72dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯A和聚酯K的切片混合物的特性粘度(0.75dl/g)之差为0.03dl/g。即,聚酯的分子量的下降量较少。另外,薄膜的断裂率(机械强度)为0.7%、浊度值为3.9%,均良好。构成薄膜的聚合物组成在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内未见有变动,且与可由聚酯A和聚酯K的各组成以及它们的混合比算出的目标聚合物的组成相同。
(实施例11)
使用间歇式聚合设备。
在具有搅拌机和馏出冷凝器的、容积为2.5m3的酯化反应槽中,投入对苯二甲酸二甲酯(DMT)100重量份、乙二醇(EG)53.1重量份、新戊二醇(NPG)18.2重量份,并添加作为催化剂的相对于生成的聚酯的含量为0.020摩尔%的乙酸锰四水合物、和相对于生成的聚酯的含量为0.026摩尔%的三氧化锑。之后,一边搅拌,一边将反应体系内渐渐升温至240℃,并在0.25MPa下,进行了180分钟酯交换反应。确认已没有馏出水从反应体系内流出之后,将反映体系内恢复为常压,并添加相对于生成的聚酯的含量为0.17摩尔%的乙酸镁四水合物、相对于生成的聚酯的含量为0.08摩尔%的磷酸三甲基酯、相对于生成的聚酯的含量为0.022摩尔%的乙酸钠。此时低聚物的端羧基浓度为10eq/ton。
将得到的低聚物转送至容积为2m3且具有搅拌机以及馏出冷凝器的缩聚反应槽中。接着,一边搅拌,一边分段性地反复进行升温和减压操作,并控制成最终温度为280℃、压力达0.2hPa。反应进行到特性粘度达到所需值,之后结束缩聚反应。反应时间是170分钟。
缩聚反应之后,使熔融状态的聚酯通过95%以上的过滤精度为30μm的、设置有不锈钢长纤维制叶片的筒状型聚合物过滤器。接着,将得到的熔融状态的聚酯,从模具的喷嘴以丝状抽出,在清洗浴(cleaning bath)中水冷后,再切成切片状。而且,将得到的切片在与实施例1中同样的条件下干燥,得到聚酯L的切片。
得到的聚酯L切片的含水率为35ppm、细粒的含量为44ppm、粗大副产物含量为0.09重量%。另外,聚酯L的特性粘度是0.729dl/g,具有TPA//EG/NPG/DEG=100//67.6/29.2/3.2(摩尔%)的组成,且为非晶性。在所述聚酯L的组成中,DEG(二甘醇)是反应中的副产物。聚酯中的催化剂和添加剂的含量相对于聚酯为,Sb/Mg/P/Na/Co=0.0260/0.170/0.080/0.022/0.0035(摩尔%),且Mg/P摩尔比(M2/P)为2.13。另外,聚酯L的熔融比电阻(ρi)是0.23×108Ω·cm,而且,用100倍的相位差显微镜观察20个视野时的、10μm以上的未熔融杂质为15个。即,所述聚酯是静电密合性优异且杂质少的较纯的聚合物。
接着,将所得聚酯L的切片从T-模具,以薄片状熔融挤出,一边外加静电,一边密合固化在旋转冷却金属滚筒上,得到未拉伸薄片。此时的浇铸速度是60m/分钟。另外,双向拉伸后的薄膜中每1m2的缺陷数为0个,属于良好(等级:◎),成形性也良好(等级:◎)。
此外,将所述聚酯L的切片和通过实施例1得到的聚酯A的切片,按聚酯A/聚酯L(重量比)为70/30的比例混合,然后通过与实施例1相同的方法得到了厚度为45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度为0.72dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯A和聚酯L的切片混合物的特性粘度(0.74dl/g)之差为0.02dl/g。即,聚酯的分子量的下降量较少。另外,薄膜的断裂率(机械强度)为0.8%、浊度值为4.5%,均良好。构成薄膜的聚合物组成在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内未见有变动,且与可由聚酯A和聚酯L的各组成以及它们的混合比算出的目标聚合物的组成相同。
(实施例12)
使用连续式聚合设备。
预先向残留有反应物的第1酯化反应器中,连续地供给将高纯度对苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)、1,4-环己烷二甲醇(CHDM)的组成调制成100//80/20(摩尔比)的料浆,接着,在250℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行平均停留时间为3小时的酯化反应。将此反应物转送至第2酯化反应器,并在260℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行平均停留时间为1小时的酯化反应。将此反应物转送至第3酯化反应器,并在260℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行酯化反应,直至达到指定的酯化率。
酯化反应后得到的低聚物的端羧基浓度(AVo)为380eq/ton。分别从供给口向第3酯化反应器中的该低聚物连续添加三氧化锑的12g/L乙二醇溶液、乙酸镁四水合物的50g/L的乙二醇溶液、磷酸三甲酯的65g/L的乙二醇溶液,使相对于生成的聚酯的(1)三氧化锑含量为0.02摩尔%、(2)乙酸镁四水合物的含量为0.015摩尔%、(3)磷酸三甲酯的含量为0.015摩尔%。
向第1缩聚反应器连续地供给该酯化反应生成物,并在265℃、35hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,接着在第2缩聚反应器中,在270℃、5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,然后在最终缩聚反应釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时。对于得到的聚酯,通过与实施例1相同的方法制粒并干燥。得到的聚酯M切片的含水率为32ppm、细粒的含量为33ppm、粗大副产物含量为0.12重量%。
另外,聚酯M的特性粘度为0.78dl/g,且具有TPA//EG/NPG/DEG=100//68.5/30.5/1.0(摩尔%)的组成,且为非晶性。在所述聚酯M的组成中,DEG(二甘醇)是反应中的副产物。另外,聚酯M中的催化剂和添加剂的组成是,Sb/Mg/P=0.0195/0.0150/0.0145(摩尔%),且Mg/P摩尔比(M2/P)为1.03。
聚酯M的色相L值为55、色相b值为1.2,色调非常好。接着,用聚酯M进行注射模塑成型,作出了5mm厚的成型板。此成型板的的浊度值是1.2%,透明性良好。
另外,将所述聚酯M的切片和在实施例1中得到的聚酯B的切片,按聚酯M/聚酯B(重量比)=70/30的比例混合,并在与实施例1同样的条件下得到了厚度为45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度为0.74dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯M和聚酯B的切片混合物的特性粘度(0.77dl/g)之差为0.03dl/g。即,聚酯的分子量的下降量较少。另外,薄膜的断裂率(机械强度)为0.1%、浊度值为5.0%,均良好。构成薄膜的聚合物组成在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内未见有变动,且与可由聚酯M和聚酯B的各组成以及它们的混合比中出的目标聚合物的组成相同。
(实施例13)
使用连续式聚合设备。
预先向残留有反应物的第1酯化反应器中,连续地供给高纯度对苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)、1,4-环己烷二甲醇(CHDM)的组成为100//80/20(摩尔比)的料浆,接着,在250℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行平均停留时间为3小时的酯化反应。将此反应物转送至第2酯化反应器,并在260℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行平均停留时间为1小时的酯化反应。接着,将此反应物转送至第3酯化反应器,并在260℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行酯化反应,直至达到指定的酯化率。
酯化反应后得到的低聚物的端羧基浓度(AVo)为380eq/ton。向第3酯化反应器中的该聚合物,分别从供给口连续添加二氧化锗的8g/L水溶液、乙酸镁四水合物的50g/L的EG溶液、磷酸三甲基酯的65g/L的EG溶液,使相对于生成聚酯的(1)二氧化锗含量为0.015摩尔%、(2)乙酸镁四水合物的含量为0.015摩尔%、(3)磷酸三甲基酯的含量为0.030摩尔%。
向第1缩聚反应器连续地供给该酯化反应生成物,并在265℃、35hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,接着在第2缩聚反应器中,在270℃、5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,然后在最终缩聚反应釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时。对于得到的聚酯,通过与实施例1相同的方法制粒并干燥。得到的聚酯N切片的含水率为35ppm、细粒的含量为30ppm、粗大副产物含量为0.1重量%。
另外,聚酯N的特性粘度为0.78dl/g,且具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//68.5/30.5/1.0(摩尔%)的组成,且为非晶性。在所述聚酯N的组成中,DEG(二甘醇)是反应中的副产物。另外,聚酯N中的催化剂和添加剂的组成是,Ge/Mg/P=0.0150/0.0150/0.029(摩尔比),且(Mg+Ge)/P的摩尔比为1.03。另外,聚酯N的色相L值为63、色相b值为-1.0,色调非常好。接着,用聚酯N进行注射模塑成型,作出了厚度为5mm的成型板。此成型板的浊度值是1.0%,透明性良好。
此外,将所述聚酯N的切片和在实施例1中得到的聚酯B的切片,按聚酯N/聚酯B(重量比)=70/30的比例混合,并在与实施例1同样的条件下挤出成型,得到了厚度为45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度为0.75dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯N和聚酯B的切片混合物的特性粘度(0.77dl/g)之差为0.02dl/g。即,聚酯的分子量的下降量较少。另外,薄膜的断裂率(机械强度)为0.3%、浊度值为4.9%,均为良好。构成薄膜的聚合物组成在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内未见有变动,且与可由聚酯N和聚酯B的各组成以及它们的混合比算出的目标聚合物的组成相同。
(实施例14)
使用连续式聚合设备。
预先向残留有反应物的第1酯化反应釜中,连续地供给高纯度对苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)及1,4-环己烷二甲醇(CHDM)的组成为100//80/20(摩尔比)的料浆。进而,从另一个供给口连续地供给四丁氧基钛的250g/L的n-丁醇溶液,使相对于生成聚酯的四丁氧基钛的含量达到0.007摩尔%,然后,在250℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行平均停留时间为3小时的酯化反应。将此反应物转送至第2酯化反应釜,并在260℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行平均停留时间为1小时的酯化反应。接着,将此反应物转送至第3酯化反应釜,并在260℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行酯化反应,直至达到指定的酯化率。
酯化反应后得到的低聚物的端羧基浓度(AVo)为380eq/ton、端羟基浓度(OHVo)为1200eq/ton。向第3酯化反应釜中的该低聚物,分别从供给口连续添加乙酸镁四水合物的50g/L的EG溶液、磷酸三甲酯的65g/L的EG溶液、以及乙酸钴的50g/L的EG溶液,使相对于生成聚酯的(1)乙酸镁四水合物的含量为0.015摩尔%、(2)磷酸三甲酯的含量为0.015摩尔%、(3)乙酸钴的含量为0.015摩尔%。
向第1缩聚反应釜连续地供给该酯化反应生成物,并在265℃、35hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,接着在第2缩聚反应釜中,在270℃、5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,然后在最终缩聚反应釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时。对于得到的聚酯,通过与实施例1相同的方法制粒并干燥。得到的聚酯O切片的含水率为30ppm、细粒的含量为35ppm、粗大副产物含量为0.1重量%。
另外,得到的聚酯O的特性粘度为0.78dl/g,且具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//68.5/30.5/1.0(摩尔比)的组成,且为非晶性。此外在所述聚酯O的组成中,DEG(二甘醇)是反应中的副产物。还有,聚酯O中的催化剂和添加剂的组成为,Ti/Mg/P/Co=0.007/0.015/0.015/0.015(摩尔%),且Mg/P摩尔比(M2/P)为1.00。
此外,得到的聚酯O的色相L值为58、色相b值为2.5,色调非常好。接着,用聚酯O进行注射模塑成型,作出了厚度为5mm的成型板。此成型板的的浊度值是1.2%,透明性良好。
还有,将所述聚酯O的切片和在实施例1中得到的聚酯B的切片,按聚酯O/聚酯B(重量比)=70/30的比例混合,并在与实施例1同样的条件下得到了厚度为45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度为0.75dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯O和聚酯B的切片混合物的特性粘度(0.77dl/g)之差为0.02dl/g。即,聚酯的分子量的下降量较少。另外,薄膜的断裂率(机械强度)为0.5%、浊度值为3.1%,均良好。构成薄膜的聚合物组成在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内未见有变动,且与可由聚酯O和聚酯B的各组成以及它们的混合比算出的目标聚合物的组成相同。
(实施例15)
使用连续式聚合设备。
预先向残留有反应物的第1酯化反应釜中,连续地供给高纯度对苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)、1,4-环己烷二甲醇(CHDM)的组成为100//80/20(摩尔比)的料浆,在250℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行平均停留时间为3小时的酯化反应。将此反应物转送至第2酯化反应釜,并在260℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行平均停留时间为1小时的酯化反应。接着,将此反应物转送至第3酯化反应釜,并在260℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行酯化反应,直至达到指定的酯化率。
酯化反应后得到的聚合物的端羧基浓度(AVo)为380eq/ton。向第3酯化反应釜中的该低聚物,分别从供给口连续添加三氧化锑12g/L的EG溶液、乙酸锌二水合物50g/L的EG溶液、磷酸三甲基酯65g/L的EG溶液,使相对于生成聚酯的(1)三氧化锑含量为0.02摩尔%、(2)乙酸锌二水合物含量为0.015摩尔%、(3)磷酸三甲基酯的含量为0.015摩尔%。
向第1缩聚反应釜连续地供给该酯化反应生成物,并在265℃、35hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,接着在第2缩聚反应釜中,在270℃、5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,然后在最终缩聚反应釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时。对于得到的聚酯,通过与实施例1相同的方法制粒并干燥。得到的聚酯P切片的含水率为29ppm、细粒的含量为30ppm、粗大副产物含量为0.08重量%。
另外,得到的聚酯P的特性粘度为0.78dl/g,且具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//68.5/30.5/1.0(摩尔比)的组成,且为非晶性。在所述聚酯P的组成中,DEG(二甘醇)是反应中的副产物。聚酯P中的催化剂和添加剂的组成为,Sb/Zn/P=0.0195/0.0150/0.0145(摩尔%),且Zn/P摩尔比(M2/P)为1.03。
此外,得到的聚酯P的色相L值为53、色相b值为1.0,色调非常好。接着,用聚酯P进行注射模塑成型,作出了厚度为5mm的成型板。此成型板的的浊度值是1.4%,透明性良好。
另外,将所述聚酯P的切片和在实施例1中得到的聚酯B的切片,按聚酯P/聚酯B(重量比)=70/30的比例混合,并在与实施例1同样的条件下得到了厚度为45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度为0.74dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯P和聚酯B的切片混合物的特性粘度(0.77dl/g)之差为0.03dl/g。即,聚酯的分子量的下降量较少。另外,薄膜的断裂率(机械强度)为0.9%、浊度值为6.0%,均为良好。构成薄膜的聚合物组成在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内未见有变动,且与可由聚酯P和聚酯B的各组成以及它们的混合比算出的目标聚合物的组成相同。
(实施例16)
使用连续式聚合设备。
预先向残留有反应物的第1酯化反应釜中,连续地供给作为二羧酸成分的高纯度对苯二甲酸(TPA)为100摩尔%、作为二元醇成分的乙二醇(EG)为83摩尔%、新戊二醇(NPG)为17摩尔%、且相对于二羧酸成分的全部二元醇成分的摩尔比(G/A)被调制成2.0的料浆,使生成的聚酯具有1ton/h的生产量。
另外,相对于生成的聚酯,向第1酯化反应釜连续地供给四丁氧基钛的250g/L的n-丁醇溶液、结晶性二氧化锗的8g/L的水溶液、乙酸钴四水合物的50g/L的EG溶液,以使聚酯中作为钛原子含3ppm、作为锗原子含50ppm、作为钴原子含35ppm,并在釜内压力0.05MPa、250℃的条件下,边搅拌边进行平均停留时间为4小时的酯化反应。
将该反应物转送至第2酯化反应釜。然后,将磷酸三甲基酯的65g/L的乙二醇溶液,连续地供给至第2酯化反应釜,使磷原子相对于生成聚酯的含量达50ppm,并在釜内压力0.05MPa、260℃的条件下,边搅拌边进行平均停留时间为2小时的酯化反应。
向第1缩聚反应釜连续地供给该酯化反应生成物,并在265℃、35hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,接着在第2缩聚反应釜中,在270℃、5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,然后在最终缩聚反应釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时。对于得到的聚酯,通过与实施例1相同的方法制粒并干燥。得到的聚酯Q切片的含水率为40ppm、细粒的含量为35ppm、粗大副产物含量为0.07重量%。
另外,聚酯Q的特性粘度为0.74dl/g,且具有TPA//EG/NPG/DEG=100//68/30/2(摩尔%)的组成,且为非晶性。在该聚酯Q的组成中,DEG(二甘醇)是反应中的副产物。聚酯Q中的源于催化剂和添加剂的各原子的含量是,Ti/Ge/Co/P=3/50/35/50(ppm),且(Ti/0.06+Ge/3.33)为65,Ti/Co为0.086,(Co+Ge)/P为1.7。相对于聚酯的钛化合物(Ti(OC4H9))的量为0.0013摩尔%、锗化合物(GeO2)的量为0.014摩尔%。
另外,聚酯Q的色相L值为55、色相b值为0.2,色调非常好。
接着,用得到的聚酯Q进行注射模塑成型,作出了厚度为5mm的成型板。此成型板的的浊度值是0.7%,透明性良好。
此外,将所述聚酯Q的切片和在实施例1中得到的聚酯A的切片,按聚酯A/聚酯Q(重量比)=70/30的比例混合,并在与实施例1同样的条件下得到了厚度为45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度为0.71dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯Q和聚酯A的切片混合物的特性粘度(0.75dl/g)之差为0.04dl/g。即,聚酯的分子量的下降量较少。薄膜的断裂率(机械强度)为0.2%、浊度值为3.9%,均为良好。另外,构成薄膜的聚合物组成在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内未见有变动,且与可由聚酯Q和聚酯A的各组成以及它们的混合比算出的目标聚合物的组成相同。
(实施例17)
使用连续式聚合设备。
预先向残留有反应物的第1酯化反应釜中,连续地供给作为二羧酸成分的高纯度对苯二甲酸(TPA)为100摩尔%、作为二元醇成分的乙二醇(EG)为83摩尔%、新戊二醇(NPG)为17摩尔%、且相对于二羧酸成分的全部二元醇成分的摩尔比(G/A)被调制成2.0的料浆,使生成的聚酯具有lton/h的生产量。
另外,向第1酯化反应釜连续供给三氧化锑12g/L的EG溶液、结晶性二氧化锗的0.8g/L的水溶液,从而使相对于生成聚酯的三氧化锑含量为0.012摩尔%、结晶性二氧化锗的含量为0.006摩尔%,然后在釜内压力0.05MPa、250℃的条件下,边搅拌边进行平均停留时间为4小时的酯化反应。
将该反应物转送至第2酯化反应釜。然后,将磷酸三甲基酯的65g/L的乙二醇溶液,连续地供给至第2酯化反应釜,使相对于生成聚酯的磷酸三甲基酯含量为0.021摩尔%,然后在釜内压力0.05MPa、250℃的条件下,边搅拌边进行平均停留时间为2小时的酯化反应。
向第1缩聚反应釜连续地供给所得低聚物,并在265℃、35hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,接着在第2缩聚反应釜中,在270℃、5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,然后在最终缩聚反应釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时。对于得到的聚酯,通过与实施例1相同的方法制粒并干燥。得到的聚酯R切片的含水率为30ppm、细粒的含量为30ppm、粗大副产物含量为0.08重量%。
另外,聚酯R的特性粘度为0.74dl/g,且具有TPA//EG/NPG/DEG=100//69/30/1(摩尔%)的组成,且为非晶性。在该聚酯R的组成中,DEG(二甘醇)是反应中的副产物。另外,聚酯R中的源于催化剂和添加剂的金属的含量是,Sb/Ge/P=135/20/30(ppm),且(Sb/3.90+Ge/1.67)为47、Ge/P为0.7。相对于共聚聚酯的锑化合物(Sb2O3)的量为0.011摩尔%、锗化合物(GeO2)的量为0.0056摩尔%。
此外,聚酯R的色相L值为55、色相b值为2.0,色调非常好。接着,用得到的聚酯R进行注射模塑成型,作出了厚度为5mm的成型板。此成型板的的浊度值是3.4%,透明性良好。
还有,将所述聚酯R的切片和在实施例1中得到的聚酯A的切片,按聚酯A/聚酯R(重量比)=70/30的比例混合,并在与实施例1同样的条件下得到了厚度为45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度为0.72dl/g,与作为薄膜原料使用的聚酯A和聚酯R的切片混合物的特性粘度(0.75dl/g)之差为0.03dl/g。即,聚酯的分子量的下降量较少。另外,薄膜的断裂率(机械强度)为0.1%、浊度值为2.8%,均为良好。另外,构成薄膜的聚合物组成在薄膜制造开始到薄膜制造结束的时间范围内未见有变动,且与可由聚酯R和聚酯A的各组成以及它们的混合比算出的目标聚合物的组成相同。
(实验例1)
使用连续式聚合设备。
预先向残留有反应物的第1酯化反应釜中,连续地供给高纯度对苯二甲酸(TPA)为100摩尔%、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)的摩尔比调整为80/20、且EG和CHDM的总量(G)和TPA(A)之间的摩尔比(G/A)调制为2.0的料浆,在250℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行平均停留时间为3小时的酯化反应。将此反应物转送至第2酯化反应釜,并在260℃、0.05MPa条件下,边搅拌边进行平均停留时间为1小时的酯化反应。接着,将此反应物转送至第3酯化反应釜,并在260℃、大气压条件下,边搅拌边进行酯化反应,直至达到指定的酯化率。
此时得到的低聚物的AVo为380eq/ton,OHVo为1200eq/ton,且OH%为0.76。向第3酯化反应釜中的该低聚物连续供给三氧化锑的12g/L的EG溶液,使相对于生成聚酯的三氧化锑含量为0.022摩尔%。
向第1缩聚反应釜连续地供给所得酯化反应生成物,并在265℃、4500Pa的条件下边搅拌边缩聚1小时,接着在第2缩聚反应釜中,在270℃、500Pa的条件下边搅拌边缩聚1小时,然后在最终缩聚反应釜中,在280℃、80Pa的条件下边搅拌边缩聚1小时。对于得到的聚酯,通过与实施例1相同的方法制粒并干燥。
得到的聚酯S的特性粘度为0.78dl/g,可以以良好的生产率得到聚合度高的共聚聚酯。
另外,聚酯S为非晶性,具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//68.5/30.5/1.0(摩尔比)的组成,且含有三氧化锑0.022摩尔%。另外,在所述聚酯S的组成中,DEG(二甘醇)是反应中的副产物。另外,得到的聚酯S的色相L值为40、色相b值为1.0。
(实验例2)
使用连续式聚合设备。
预先向残留有反应物的第1酯化反应釜中,连续地供给高纯度对苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)、新戊二醇(NPG)的添加量比为TPA//EG/NPG=100//83/17(摩尔比)且全部二元醇成分/全部酸成分之比(G/A)被调制成1.7的料浆,使生成聚酯的速度为1ton/h,然后,连续供给三氧化锑12g/L的EG溶液,使相对于生成聚酯的三氧化锑含量为0.025摩尔%。接着,在255℃、0.05MPa的条件下,边搅拌边进行平均停留时间为3.5小时的酯化反应。将此反应物转送至第2酯化反应釜,并在260℃、常压条件下,边搅拌边进行平均停留时间为1小时的酯化反应,直至达到指定的酯化率。
此时得到的低聚物的AVo为490eq/ton,OHVo为1230eq/ton,且OH%为0.72。
接着,分别从各自的供给口连续地供给磷酸三甲基酯65g/L的EG溶液、以及乙酸钴四水合物50g/L的EG溶液至第2酯化反应釜,使相对于生成聚酯的磷酸三甲基酯的含量为0.007摩尔%、乙酸钴四水合物的含量为0.007摩尔%。
向第1缩聚反应釜连续地供给所得酯化反应生成物,并在265℃、35hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,接着在第2缩聚反应釜中,在265℃、5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时,然后在最终缩聚反应釜中,在275℃、0.5~1.5hPa的条件下边搅拌边缩聚1小时。对于得到的聚酯,通过与实施例1相同的方法制粒并干燥。
得到的聚酯T的特性粘度为0.75dl/g,可以以良好的生产率得到聚合度高的共聚聚酯。
另外,聚酯T为非晶性,具有TPA//EG/NPG/DEG=100//70.2/28.3/1.5(摩尔比)的组成,且聚酯T中的催化剂和添加剂的组成比是Sb/P/Co=0.0245/0.007/0.007(摩尔比)。另外,在该聚酯T的组成中,DEG(二甘醇)是制造共聚聚酯过程中的副产物。
(产业上应用可能性)
本发明的非晶性聚酯切片,由于其含水率充分低且细粒含量充分低,因此可抑制偏析、分子量下降以及结晶化,其结果,可具有良好的机械强度和透明性,且聚合物组成变动很小,从而可得到高质量的成型品。另外,不仅是含水率以及细粒含量,粗大副产物也非常少,因此具有良好的加工操作性,从而可得到高质量的成型品。
此外,特定的共聚聚酯的切片由于其透明性高、且具有良好的溶剂粘合性,因此由此得到的薄膜特别适合用于热收缩薄膜。即,能提供透明性高且具有良好的溶剂粘合性的非晶性聚酯切片。
还有,特定的共聚聚酯切片具有良好成型性,且未熔融的杂质量少,静电密合性良好,因此,不仅是薄膜,也可以用作中空成型容器、工程塑料、纤维等的种成型品的材料。
本申请以已在日本申请的特愿2002-109688为基础,其内容全部包含在本说明书当中。
Claims (16)
1.一种非晶性聚酯切片,其特征在于:其含水率在300ppm以下,细粒含量在500ppm以下,其是在聚对苯二甲酸乙二酯上共聚对苯二甲酸之外的二羧酸成分和/或乙二醇之外的二元醇成分而成且没有显示熔点的共聚聚酯切片,其中所述的二羧酸成分选自:间苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、二苯基-4,4’-二羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸、p-羟基苯甲酸、羟基己酸、己二酸、癸二酸、琥珀酸、戊二酸和1,4-环己烷二羧酸,并且其中所述的二元醇成分选自:二甘醇、三甲撑二醇、四甲撑二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、双酚A和双酚A的环氧化物加成物。
2.根据权利要求1所述的非晶性聚酯切片,其特征在于:粗大副产物的含量在2重量%以下。
3.根据权利要求1或2所述的非晶性聚酯切片,其特征在于:其是以对苯二甲酸乙二酯、和对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯或对苯二甲酸新戊二酯为主要重复单元的共聚聚酯切片。
4.根据权利要求3所述的非晶性聚酯切片,其特征在于:其是主要的二羧酸成分由对苯二甲酸组成,且全部二元醇成分中包含乙二醇50~85摩尔%、1,4-环己烷二甲醇或新戊二醇12~45摩尔%、二甘醇1.5~7.0摩尔%的共聚聚酯切片。
5.根据权利要求3所述的非晶性聚酯切片,其特征在于:该共聚聚酯是,作为聚合催化剂使用选自锑化合物、锗化合物以及钛化合物中的至少一种而得到的聚酯,并且相对于该聚酯,所选出的锑化合物、锗化合物或钛化合物满足下式(1)至(3)中的任一式,并满足下式(4)-(6),且特性粘度为0.70~0.85dl/g,
0.009≤锑化合物 (1)
0.005≤锗化合物 (2)
0.002≤钛化合物 (3)
锑化合物≤0.045mol% (4)
锗化合物≤0.075mol% (5)
钛化合物≤0.023mol% (6)。
6.根据权利要求3所述的非晶性聚酯切片,其特征在于:该共聚聚酯是,以对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯为主要重复单元且含有碱金属化合物、碱土类金属化合物以及磷化合物的聚酯,并且相对于该聚酯,含有满足下式(I)~(IV)范围的碱金属化合物(M1)、碱土类金属化合物(M2)、以及磷化合物(P),
0.005≤M1(摩尔%)≤0.029 …(I)
0.045≤M2(摩尔%)≤0.225 …(II)
1.67≤M2/M1(摩尔比)≤45 …(III)
0.5≤(M1+M2)/P(摩尔比)≤3.0 …(IV)。
7.根据权利要求3所述的非晶性聚酯切片,其特征在于:该共聚聚酯是,以对苯二甲酸乙二酯和对苯二甲酸新戊二酯为主要重复单元且含有碱金属化合物、碱土类金属化合物以及磷化合物的聚酯;并且相对于该聚酯,含有满足下式(V)~(VII)范围的碱金属化合物(M1)、碱土类金属化合物(M2)、以及磷化合物(P),
0.005≤M1(摩尔%)≤0.050 …(V)
0.05≤M2(摩尔%)≤0.40 …(VI)
1.0≤M2/P(摩尔比)≤3.5 …(VII)。
8.将权利要求1~7中任何一项所述的非晶性聚酯切片收容于防湿容器中并进行密封而成的放入防湿容器中的非晶性聚酯切片。
9.权利要求1-8中任一项所述的非晶性聚酯切片的制造方法,其特征在于:冷却经熔融聚合得到的非晶性聚酯,之后进行切断而获得切片,将该切片投入到流化床式干燥装置的处理槽内使之通过时,通入干燥气体,从而干燥切片。
10.根据权利要求9所述的非晶性聚酯切片的制造方法,其特征在于:通入到干燥装置的处理槽内的干燥气体的含水率在100ppm以下。
11.根据权利要求9或10所述的非晶性聚酯切片的制造方法,其特征在于:干燥装置处理槽内的温度在室温以上且比非晶性聚酯的玻璃化转变温度低10℃以上。
12.权利要求1-8中任一项所述的非晶性聚酯切片的制造方法,其特征在于,冷却经熔融聚合获得的非晶性聚酯,之后进行切断而得到切片,并将所得的切片在干燥机的处理槽内进行真空干燥,或者在真空下通入少量干燥气体进行干燥,之后不与外部气体接触而直接转移到细粒去除装置中去除细粒。
13.根据权利要求12所述的非晶性聚酯切片的制造方法,其特征在于:通入到干燥机的处理槽内的干燥气体的含水率在100ppm以下。
14.根据权利要求12或13所述的非晶性聚酯切片的制造方法,其特征在于:干燥机处理槽内的温度在室温以上且比非晶性聚酯的玻璃化转变温度低10℃以上。
15.一种非晶性聚酯切片的保存方法,其特征在于:将通过权利要求9~14中任何一项所述的方法制造的非晶性聚酯切片在不与外部气体接触的条件下放入防湿容器中进行保存。
16.一种聚酯薄膜,其特征在于:将权利要求1~8中任何一项所述的非晶性聚酯切片作为薄膜原料的一部分或者全部使用,并经成型而获得。
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FR2981600B1 (fr) * | 2011-10-25 | 2013-11-15 | Rhodia Operations | Procede de preparation de granules de polyamide |
CN103387660B (zh) * | 2012-05-11 | 2015-08-26 | 天津华新盈聚酯材料科技有限公司 | 一种收缩膜用聚酯切片的制备方法 |
US8865261B2 (en) | 2012-12-06 | 2014-10-21 | Eastman Chemical Company | Extrusion coating of elongated substrates |
JP5698281B2 (ja) * | 2013-02-08 | 2015-04-08 | ロッテケミカルコーポレーション | 親環境触媒を利用した熱可塑性ポリエステル樹脂製造用組成物及びこれを利用して製造されたポリエステル樹脂 |
US9920526B2 (en) | 2013-10-18 | 2018-03-20 | Eastman Chemical Company | Coated structural members having improved resistance to cracking |
US9744707B2 (en) | 2013-10-18 | 2017-08-29 | Eastman Chemical Company | Extrusion-coated structural members having extruded profile members |
JP6500440B2 (ja) * | 2013-10-24 | 2019-04-17 | 東洋紡株式会社 | 共重合ポリエステル樹脂 |
EP3069849A4 (en) * | 2013-11-13 | 2017-06-28 | Toyobo Co., Ltd. | Biaxially stretched polyester film and method for producing same |
ES2950395T3 (es) * | 2016-05-30 | 2023-10-09 | Sa Minera Catalano Aragonesa | Método de obtención de polímeros biodegradables |
CN110546185B (zh) * | 2017-04-27 | 2020-12-18 | 东洋纺株式会社 | 热收缩性膜用聚酯树脂、热收缩性膜、热收缩性标签和包装体 |
US10543656B2 (en) | 2018-01-11 | 2020-01-28 | Eastman Chemical Company | Tough shrinkable films |
WO2020047295A1 (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | Rapid Micro Biosystems, Inc. | Use of clean and dry gas for particle removal and assembly therefor |
CN110920169A (zh) * | 2018-09-19 | 2020-03-27 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种单层共聚聚酯覆铁膜的制备方法及其覆膜金属板 |
CN110920170A (zh) * | 2018-09-19 | 2020-03-27 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种单层聚酯薄膜及覆膜金属板 |
KR102296003B1 (ko) * | 2018-10-16 | 2021-09-01 | 도요보 가부시키가이샤 | 열수축성 필름용 폴리에스테르 수지, 열수축성 필름, 열수축성 라벨 및 포장체 |
KR20220079915A (ko) * | 2019-10-08 | 2022-06-14 | 이스트만 케미칼 컴파니 | 결정화가능한 반응기 등급 수지를 위한 촉매 시스템 |
CN110951062A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-03 | 江苏栖云新材料科技有限公司 | 一种基于药品瓶用的瓶级聚酯切片及其制备方法 |
KR102553959B1 (ko) * | 2021-07-05 | 2023-07-11 | 에스케이마이크로웍스 주식회사 | 폴리에스테르 필름, 이를 포함하는 열수축성 라벨 및 포장재 |
CN113583228B (zh) * | 2021-08-05 | 2023-01-06 | 常州浩阳新材料科技有限公司 | 一种耐高温膜用聚酯切片的合成方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001348425A (ja) * | 2000-06-08 | 2001-12-18 | Toyobo Co Ltd | ポリエステルの乾燥方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL96018C (zh) * | 1957-02-20 | |||
US3349499A (en) * | 1965-03-18 | 1967-10-31 | Katano Toshio | Method for drying raw material chips of synthetic resin |
US3977050A (en) * | 1974-04-19 | 1976-08-31 | Monarch Marking Systems, Inc. | Fastener assembly |
US4176101A (en) * | 1977-09-02 | 1979-11-27 | Rohm And Haas Company | Melt strength improvement of PET |
US4254253A (en) * | 1980-02-21 | 1981-03-03 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Preparation of high molecular weight polyester |
US4659534A (en) * | 1983-10-24 | 1987-04-21 | Teijin Limited | Production of thin-walled cylindrical body of aromatic polyester |
US5262476A (en) * | 1992-03-10 | 1993-11-16 | The Dow Chemical Company | Polycarbonate/polyester blends modified with poly(phenylene ether) |
CA2139061C (en) * | 1993-12-28 | 1998-12-08 | Mitsui Chemicals, Inc. | Process for preparing polyester |
US6020056A (en) * | 1995-04-19 | 2000-02-01 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Polyethylene terephthalate film for electrical insulation |
CA2186935C (en) * | 1995-10-02 | 2005-01-04 | Masahiro Kimura | Biaxially oriented polyester film to be formed into containers |
US6531255B2 (en) * | 2001-05-18 | 2003-03-11 | Dpi Solutions, Inc. | Micro-serrated particles for use in color toner and method of making same |
-
2003
- 2003-04-11 DE DE2003612640 patent/DE60312640T2/de not_active Expired - Lifetime
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-
2004
- 2004-06-30 US US10/879,187 patent/US7439317B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001348425A (ja) * | 2000-06-08 | 2001-12-18 | Toyobo Co Ltd | ポリエステルの乾燥方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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