JP2005314660A - ポリエステル組成物およびポリエステルフィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】 色調を改善し、耐酸化分解性も良好にし、さらに異物の少ないポリエステル組成物を提供すること。
【解決手段】 チタン元素と、アルカリ金属元素と3価リン化合物を含み、前記チタン元素の含有量がチタン金属原子重量として0.5〜50ppm、アルカリ金属元素の含有量がアルカリ金属原子重量として1〜30ppm、3価リン化合物の含有量がリン金属原子重量として1〜100ppmかつ、アンチモン元素の含有量がアンチモン金属原子重量として30ppm以下であり、ゲルマニウム元素の含有量がゲルマニウム金属原子重量として30ppm以下であるポリエステル組成物とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、実質的にアンチモン化合物を含有せず、色調や耐熱性に優れ、異物が少なく、生産性の高いポリエステル組成物およびポリエステルフィルムに関する。
一般にポリエチレンテレフタレートは、テレフタル酸またはそのエステル形成性誘導体とエチレングリコールから製造されるが、高分子量のポリマーを製造する商業的なプロセスでは、重縮合触媒としてアンチモン化合物が広く用いられている。しかしながら、アンチモン化合物を含有するポリマーは以下に述べるような幾つかの好ましくない特性を有している。
例えば、アンチモン化合物を重縮合触媒として使用した場合、ポリエステルを長時間にわたって連続的に製膜すると、口金周辺に異物が付着堆積し、フィルムとした場合に口金筋が発生したり、フィルムの表面に析出して表面欠点の原因となる問題がある。
また、触媒としてゲルマニウム化合物が知られているが、ゲルマニウム化合物は非常に高価であり汎用的に用いることは難しい。
さらにアンチモン化合物以外の重縮合触媒としてチタンテトラブトキシドなどのようなチタン化合物を用いることも提案されているが、このようなチタン化合物を使用すると上記のような口金筋やフィルムの表面欠点などの問題は解決されるものの、得られたポリエステル自身が黄色く着色し、また、溶融熱安定性も不安定となり、フィルムの破れなどが生じ、生産性の悪化を招くという問題がある。上記着色問題を解決するためにコバルト化合物をポリエステルに添加して黄味を抑えることが一般的に行われているが、溶融熱安定性が低下し、これもまた生産性が悪化する。チタン系触媒における色調、耐熱性の問題を改善する方法として、例えば、特許文献1にはチタンと珪素からなる複合酸化物を触媒として用いる方法が提案されているが、この方法では、たとえば、得られたポリエステルをフィルム用途に用いる場合には、触媒起因の異物によって糸切れが多発したり、ポリマーろ過の際の濾圧が上昇するなどの問題が十分に解消できないなどの問題があった。また、特許文献2にはチタンハロゲン化合物を加水分解してなるチタン化合物触媒が提案されているが、たとえば、厚物フィルムを作製する場合、ポリエステル自身の黄味が大きく、色調調整剤自身によりフィルムが黒く着色するなどの問題があり、さらに光学用途など、特にわずかな色調の違いが問題となる場合には改善が不十分であった。
国際公開第95/18839号パンフレット 特開2001−89557号
本発明の目的は、上記した従来技術の問題を解決し、実質的にアンチモン化合物を含有せず、色調、耐熱性に優れ、異物が少なく、生産性の高いポリエステル組成物およびポリエステルフィルムを提供することにある。
上記目的を達成するために本発明は、チタン元素とアルカリ金属元素と3価リン化合物とを含み、前記チタン元素の含有量がチタン金属原子重量として0.5〜50ppm、アルカリ金属元素の含有量がアルカリ金属原子重量として1〜30ppm、3価リン化合物の含有量がリン原子重量として1〜100ppmであるポリエステル組成物を特徴とする。
本発明によれば、色調が良く、耐酸化分解性が良好であり、さらに異物の少ないポリエステル組成物およびポリエステルフィルムを提供することができる。
本発明のポリエステル組成物はジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体及びジオールまたはそのエステル形成性誘導体から合成されるポリマーであれば特に限定はない。
このようなポリエステル組成物としては、全酸成分に対して共重合成分を含有していてもよい。具体的には、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体等が挙げられる。
また、本発明のポリエステル組成物には、ジオール成分の共重合成分を含有してもよい。具体的には、プロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等またはそのエステル形成性誘導体が挙げられる。
本発明のポリエステル組成物は、
(1)チタン元素、
(2)アルカリ金属元素、
(3)3価リン化合物
を含み、前記チタン元素の含有量がチタン金属原子重量として0.5〜50ppm、アルカリ金属元素の含有量がアルカリ金属原子重量として1〜30ppm、3価リン化合物の含有量がリン金属原子重量として1〜100ppmであるポリエステル組成物である。このとき、アンチモン元素の含有量がアンチモン金属原子重量として30ppm以下、ゲルマニウム元素の含有量がゲルマニウム金属原子重量として30ppm以下であるポリエステル組成物であると好ましい。
これらチタン元素、アルカリ金属元素、3価リン化合物が互いに反応していて1種の化合物を形成していても構わない。
チタン元素は得られるポリマー重量に対してチタン元素重量として0.5ppm以上含まれていると重合活性が高く、得られるポリマーの色調及び耐熱性も良好となり好ましい。50ppmを超える量を含有していると耐熱性が悪化し、さらに触媒起因の異物の要因となりやすい。含有量として、より好ましくは1〜30ppm、更に好ましくは1〜20ppmである。これらチタン元素の所定量をポリマに含有させるためには、それら元素を含む化合物の添加時に所定量を添加すればよい(添加量がそのままポリマ中に保持される)。
また、アルカリ金属元素の含有量はポリマー重量に対してアルカリ金属原子重量として1〜30ppmとすることにより重合時の系内のpHをあげることができ、チタン化合物の加水分解を抑制することができる。アルカリ金属元素の含有量としては好ましくは1〜15ppmである。1ppmを下回る含有量であると、加水分解抑制効果に乏しく、30ppmを超える含有量であると、異物発生の原因となり得る。アルカリ金属元素の導入は、たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウムなどの化合物を所定量添加することにより実現できる。
3価リン化合物の含有量としてポリマー重量に対してリン元素重量として1〜100ppmが好ましい。より好ましくは5〜30ppmである。100ppmを超えて含有すると、重合反応性が悪化する傾向にあり、1ppm未満の含有量では耐熱性の維持が困難となる。なお、ここでいう含有量の基準は、3価のリン化合物のリン元素量であり、3価のリン化合物であることにより、耐酸化性を維持している。
アンチモン化合物及びゲルマニウム化合物のポリマー重量に対して含有量は、それぞれ金属原子重量で30ppm以下であることが好ましい。この範囲とすることで、成形加工時の口金汚れの発生等が少なく、かつ比較的安価なポリマーを得ることができる。より好ましくは、各化合物のアンチモン、ゲルマニウムの金属原子重量としての含有量はそれぞれ10ppm以下、特には実質的に含有しないことが好ましい。
また、ポリエステル組成物を例えばフィルムとして使用する場合、アルカリ金属元素の含有量をMa(モル/g)、アルカリ土類金属元素の含有量をMd(モル/g)、リン元素の含有量をMpとしたとき、Ma、MdおよびMpが次式を満足していることが好ましい。
Ma+2×Md≧3×Mp
上記式は、Ma+2×MdをM、3×MpをPとすればM−P≧0と同義であり、好ましくはM−P≧0.5である。M−P<0であると、静電印加キャスト性が不良となり、溶融押し出しキャスト時にフィルムとキャスティングドラムとの間に空気が入りやすくなり、製膜速度を下げざるを得ない状況になりやすく、生産性の悪化を招く。上記式を満足させるために用いるアルカリ金属元素含有化合物やアルカリ土類金属元素含有化合物としては、特に限定されないが具体的には、例えば、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどを用いることができる。
本発明のチタン化合物は下記一般式(1)または(2)で表される群から選ばれる少なくとも1種の化合物であると好ましい。
Ti(OR)4 (1)
Ti(OH)m(OR)4-m (2)
(R:炭素原子の数が2〜10の有機基(互いに同一でも異なっていてもよい)
m:0〜4の整数)
このようなチタン化合物としては、チタンキレート化合物やテトラアルコキシチタン化合物が好ましい。例えばチタンアセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンオクチレングリコレート、チタンラクテート、チタンエチルアセトアセテート、クエン酸チタン、乳酸チタン、チタンペルオキソクエン酸チタンアンモニウムなどのチタンキレートやテトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネート、テトラメチルチタネートなどのアルキルチタネートなどを挙げることができるが、なかでも、チタンキレート、テトラブチルチタネートを用いることが好ましい。
本発明において、3価リン化合物として、例えば、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)フォスファイト、ビス[2,4−ビス(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェニル]エチルエステル亜リン酸、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジイルビスホスフォナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジフォスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイトを用いることができ、特にビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイトが好ましい。
さらに、本発明のポリエステル樹脂は3価のリン化合物以外にリン化合物を含有していてもよい。リン化合物としては、リン酸、亜リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、ホスフィンオキサイド、亜ホスホン酸、亜ホスフィン酸、ホスフィン、ホスフェート、ホスファイト、ホスホネートおよびホスフィネートからなる群から選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。具体的な化合物としてはリン酸、トリメチルリン酸、エチルジエチルホスホノアセテート、フェニルジプロピルホスホネートなどが好ましい。これらリン化合物を含有していることにより、異物を生成せずに、チタン触媒の耐熱性を改善し、色調b値を向上することができる。
加えて、本発明のポリエステル樹脂はヒドロキシ多価カルボン酸や含窒素多価カルボン酸を含有していることが好ましい。このような化合物の添加方法としては触媒に予め混合する方法や、触媒と反応させて生成物を作る方法また、樹脂に直接添加する方法がある。具体的化合物としては、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、サリチル酸、クエン酸等のヒドロキシ多価カルボン酸、フタル酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ヘミメリット酸、ピロメリット酸などの多価カルボン酸、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三プロピオン酸、カルボキシイミノ二酢酸、カルボキシメチルイミノ二プロピオン酸、ジエチレントリアミノ五酢酸、の含窒素多価カルボン酸があげられる。
本発明の重合用触媒としてのチタン化合物は、ポリエチレンテレフタレートの反応系にそのまま添加してもよいが、あらかじめ該化合物をエチレングリコール等のポリエステルを形成するジオール成分を含む溶媒と混合し、溶液またはスラリーとし、必要に応じて該化合物合成時に用いたアルコール等の低沸点成分を除去した後、反応系に添加すると、ポリマーでの異物生成がより抑制されるため好ましい。添加時期はエステル化反応触媒やエステル交換反応触媒として、原料添加直後に触媒を添加する方法や、原料と同伴させて触媒を添加する方法がある。また、重縮合反応触媒として添加する場合は、実質的に重縮合反応開始前であればよく、エステル化反応触媒やエステル交換反応触媒と一緒にさらに重縮合反応触媒を添加してもよい。
また、蛍光増白剤、たとえば、“Plastics Additives Handbook”,Ed.R.Gacher and H.Muller,Hanser verlag,3rd Ed.,1990 P775-789"に列挙されているような蛍光増白剤を添加することにより色調を改善することも可能である。
また、アゾ系、トリフェニルメタン系、キノリン系、メチン系、ジオキサジン系、キナクリドン系、アンスラキノン系、フタロシアニン系などの有機青色顔料、有機青色染料および無機青色顔料、無機青色染料の1種以上からなる整色剤を添加することができる。
次に本発明のポリエステル組成物の製造方法について説明する。
ポリエチレンテレフタレートはたとえば、次のいずれかのプロセスにより製造することができる。すなわち、(1)テレフタル酸とエチレングリコールを原料とし、直接エステル化反応によって低重合体を得、さらにその後の重縮合反応によって高分子量ポリマーを得るプロセス、(2)ジメチルテレフタレートとエチレングリコールを原料とし、エステル交換反応によって低重合体を得、さらにその後の重縮合反応によって高分子量ポリマーを得るプロセスである。ここでエステル化反応は無触媒でも反応は進行するが、本発明のチタン化合物を触媒として添加してもよい。また、エステル交換反応においては、たとえば、マンガン、カルシウム、マグネシウム、リチウム等の元素を含む触媒能を有する化合物や本発明のチタン触媒を用いて進行させ、またエステル交換反応が実質的に完結した後に、該反応に用いた触媒を不活性化する目的で、リン化合物を添加することが行われる。
本発明においては、(1)または(2)の一連の反応の任意の段階、好ましくは(1)または(2)の一連の反応の前半で得られた低重合体に、重縮合触媒としてチタン化合物を添加し重縮合反応を行い、高分子量のポリエチレンテレフタレートを得る方法を採ることができる。
また、上記の反応は回分式、半回分式あるいは連続式等の形式で実施されるが、本発明の製造方法はそのいずれの形式にも適応し得る。
上記したポリエステル組成物は、フィルムとして好適に用いることができる。
中でも、主層と副層とを有する積層フィルムとすることが好ましい。積層フィルムは、例えば、ポリエステル(A)、(B)をそれぞれ溶融し製造することができる。この場合、溶融温度は特に限定されず、ポリエステル(A)、(B)を口金から押し出しするのに支障の無い温度であればよい。次いで、溶融されたポリエステル(A)、(B)の両者を積層し、積層シートを形成する。積層方法はポリエステル(A)、(B)を押し出し機から口金までの間、あるいは、口金内などで合流積層させ、積層シートとして口金から吐出させる方法、いわゆる共押し出し法、あるいは、相異なるスリット状の口金からポリエステル(A)、(B)をそれぞれシート状にして吐出させ、その両者を積層する方法などいずれであっても良いが、共押し出し法が好ましい。なお、積層シートの層構成は少なくとも、ポリエステル(A)、(B)が積層されておればよいが、(A)/(B)二層構成や、(A)/(B)/(A)、(B)/(A)/(B)、の三層構成を採ることもできる。特に、三層構成が好ましい。この際、本発明のポリエステル単独で製膜してもよいし、また他のポリエステル組成物に本発明のポリエステル組成物を1重量%以上混合して、金属濃度を変化させたフィルムを得る方法も、他品種の生産性や耐熱性の向上の観点から好ましい。
共押し出し積層法としてはフィードブロックやスタティックミキサー、マルチマニホールドダイなどを用いることができる。スタティックミキサーとしてはパイプミキサー、スクエアミキサーなどが挙げられるが、本発明ではスクエアミキサーを用いることが好ましい。また、本発明のポリエステル樹脂組成物からなる層が少なくとも片表面を構成することが異物の観点から好ましい。
かくして得られた積層シートを、種々の移動冷却体、好ましくは回転ドラムで引き取ると共に、シートに静電荷を析出させて移動冷却体で冷却固化する。シートに静電荷を析出する方法はいずれの方法であっても良い。たとえば、口金と移動冷却体間の近傍で、かつ、シートが移動冷却体と接しない側のシート面上にワイヤ電極を設け、そのワイヤ電極と移動冷却体との間に電圧を印加する方法などを用いることができる。冷却固化された積層シート、すなわち、未延伸シートは次いで、種々の延伸法、たとえば、ロール延伸法あるいはテンター延伸法により一軸もしくは二軸に延伸しこれを巻き取る。延伸の順序は逐次でも同時でもいずれでも良い。
ここで縦方向への延伸とはフィルムに長手方向の分子配向を与えるための延伸をいい、例えば、ロールの周速差により施されるこの延伸は1段階で行ってもよく、また複数本のロール対を使用して多段階に行っても良い。延伸の倍率としては2〜15倍が好ましく、より好ましくは2.5〜7倍である。
横方向の延伸とはフィルムに幅方向の配向を与えるための延伸をいい、例えば、テンターを用いてフィルムの両端をクリップで把持しながら搬送して幅方向に延伸する。延伸の倍率としては2〜10倍が好ましい。
同時二軸延伸の場合はテンター内にてフィルムの両端をクリップで把持しながら搬送しつつ、縦方向および横方向に同時に延伸するものであり、この方法を用いてもよい。
こうして二軸延伸されたフィルムは平面性、寸法安定性を付与するためにテンター内で延伸温度以上融点以下の熱処理を行うのが好ましく、均一に除冷後、室温まで冷やして巻き取られる。本発明のフィルムにおいては熱処理温度としては120〜240℃であることが平面性、寸法安定性などの点から好ましい。
本発明の積層ポリエステルフィルムの厚みは特に限定されないが、好ましくは0.5〜100μm、特に1〜80μmが好ましい。
また、易接着層、粒子層等を形成する場合は、グラビアコートやメタリングバーなどのコーティング技術を用いて、延伸前、または縦延伸と横延伸の間でコーティング成分をインラインで塗布してもよいし、延伸後オフラインコーティングしてもよい。
本発明のポリエステル組成物およびポリエステルフィルムは、コンデンサー用ベースフィルム、電気絶縁用ベースフィルムに特に適しているが、そのほか、写真用ベースフィルム、蒸着用ベースフィルム、包装用ベースフィルム、粘着テープ用ベースフィルム、磁気テープ用ベースフィルム、光学用ベースフィルムにも好適に使用できる。
以下実施例により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に述べる方法で測定した。
(1)ポリエチレンテレフタレート中のチタン元素、アンチモン元素及びゲルマニウム元素の含有量
蛍光X線元素分析装置(堀場製作所社製、MESA−500W型)またはICP発光分析装置(セイコーインスツルメンツ社製、SPS1700)により求めた。なお、必要に応じて、対象となるポリエチレンテレフタレート中の酸化チタン粒子等の無機粒子の影響を除去するために次の前処理をした上で蛍光X線またはICP発光分析を行った。すなわち、ポリエチレンテレフタレートをオルソクロロフェノールに溶解し、必要に応じてクロロホルムで該ポリマー溶液の粘性を調製した後、遠心分離器で粒子を沈降させる。その後、傾斜法で上澄み液のみを回収し、アセトン添加によりポリマーを再析出、濾過、洗浄して粒子を除去したポリマーとする。以上の前処理を施して得られた粒子を除去したポリマーについてチタン元素量、アンチモン元素及びゲルマニウム元素の分析を行った。
(2)ポリマーの固有粘度(η)
オルソクロロフェノールを溶媒として25℃で測定した。以降ηと記す。
(3)融点
測定する試料約10mgを精秤し、アルミニウム製オープンパン及びパンカバーを用いて封入し、示差走査熱量計(パーキンエルマー社製、DSC7型)を用いて、窒素気流下、20℃から285℃まで16℃/分の速度で昇温させ、その途中で観察される融点ピーク温度を融点とした。
(4)溶液ヘイズ
測定する試料約2gをオルソクロロフェノール20mLに溶解させ、ヘイズメーター(スガ試験機社製,HGM−2DP型)を用い、積分球式光電光度法にて分析を行った。なお、対象となるポリエチレンテレフタレート中の酸化チタン粒子等の無機粒子の影響を除去するため、上記(1)記載と同様な前処理を施してポリマーを得た。
なお、溶液ヘイズが1%より小さければ異物の含有率が少なく、製膜性に優れたポリマーであるといえる。
(5)ポリマーの色調
スガ試験機(株)社製の色差計(SMカラーコンピュータ形式SM−3)を用いて、ハンター値(L、a、b値)として測定した。
(6)ポリマーのゲル化率(%)
ポリマーチップ2g程度を フリーザミルで凍結粉砕し#42(350μ以下)でふるいわけし、減圧乾燥(100℃、40分、圧力133Pa)、秤量(1.0±0.01g)後、熱処理(所定時間、300℃、大気下)流量100ml/分)を行う。
熱処理終了後、80℃×0.5hrで溶解し(オルソクロロフェノール)、ガラスフィルター(3G3)でろ過し、ジクロロメタン50〜100ml程度で洗浄し、減圧乾燥(110℃×2.0hr、圧力133Pa)し、フィルター上のろ上物を秤量し、処理ポリマーの重量に対するゲル化率(%)を算出した。
(7)異物数
クラス100のクリーンルームにてチップを(濃塩酸:純水=1:1)で1分間超音波洗浄した後、純水で1分間超音波洗浄し、その後、ホットプレート上のカバーガラス上で融解し、気泡が入らないようにカバーガラスを載せてサンプルを作成し、キーエンス社製デジタル顕微鏡(VHZ−450)を用いて暗視野法(450倍)で4視野測定しその平均で観察した。1μm以上の欠点を異物と判断した。視野面積0.0034cm2、厚み約40μmから0.02mgチップ中の異物を測定している。
(8)フィルムの粗大突起数H1、H2
測定面(100cm2)同士を2枚重ね合わせて静電気力(印加電圧5.4kV)で密着させた後、2枚のフィルム間で粗大突起の光の干渉によって生じるニュートン環から粗大突起の高さを判定し、1重環以上の粗大突起数をH1、2重環以上の粗大突起数をH2とした。なお、光源はハロゲンランプに564nmのバンドパスフィルタをかけて用いた。
ただし、上記測定面積で測定困難である場合には、測定面積を適宜変更し、100cm2に換算しても良い。(例えば、測定面積1cm2として、50視野について測定し、100cm2に換算する。)
また、上記手法での測定が困難である場合は、3次元粗さ計(小坂研究所製SE−3AK:下記条件で、フィルム幅方向に走査して50回測定を行う。触針先端半径2μm、触針荷重0.07g、測定面積幅0.5mm×長さ15mm(ピッチ0.1mm)、カットオフ値0.08mm)を用いて、高さ0.28μm以上の突起個数と高さ0.56μm以上の突起個数を測定し、100cm2に換算することによって、H1、H2を求めても良い。さらに、必要に応じて、原子間力顕微鏡(AFM)や4検出式SEMなど種々のフィルム表面の突起個数測定手法を併用しても良い。
(9)ポリエステル中のリチウムなどアルカリ金属の含有量(原子吸光法)
日立製作所社製偏光ゼーマン原子吸光光度計型番180−80(フレーム:アセチレン−空気)を用いて原子吸光法により測定した。ポリマー8gを光源として中空陰極ランプを用いて、フレーム方式で原子化し、測光部により検出して予め作成した検量線を用いて金属含有量に換算した。
(10)溶融比抵抗
銅板2枚を電極として、間にテフロン(登録商標)のスペーサーを挟んで銅板22cm2、銅板間隔9mmの電極を作成するこの電極を290℃で溶融したポリマー中に沈め電極間に5,000Vの電圧を加えたときの電流量から抵抗値を算出した。
(チタンクエン酸キレート化合物と3価リン化合物の反応生成物の合成方法)
撹拌機、凝縮器及び温度計を備えた3Lのフラスコ中の温水(371g)にクエン酸・一水和物(532g、2.52モル)、3価のリン化合物 ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリスリトール−ジフォスファイト(85.6g、0.1モル)を溶解させた。この撹拌されている溶液に滴下漏斗からチタンテトライソプロポキシド(288g、1.00モル)をゆっくり加えた。この混合物を1時間加熱、還流させて曇った溶液を生成させ、これよりイソプロパノール/水混合物を減圧下で蒸留した。その生成物を70℃より低い温度まで冷却し、そしてその撹拌されている溶液にNaOH(380g、3.04モル)の32重量/重量%水溶液を滴下漏斗によりゆっくり加えた。得られた生成物をろ過し、次いでエチレングリコール(504g、80モル)と混合し、そして減圧下で加熱してイソプロパノール/水を除去し、わずかに曇った淡黄色の生成物(Ti含有量3.03重量%)を得た。{触媒i}
(チタンクエン酸キレート化合物の合成方法)
撹拌機、凝縮器及び温度計を備えた3Lのフラスコ中の温水(371g)にクエン酸・一水和物(532g、2.52モル)を溶解させた。この撹拌されている溶液に滴下漏斗からチタンテトライソプロポキシド(288g、1.00モル)をゆっくり加えた。この混合物を1時間加熱、還流させて曇った溶液を生成させ、これよりイソプロパノール/水混合物を減圧下で蒸留した。その生成物を70℃より低い温度まで冷却し、そしてその撹拌されている溶液にNaOH(380g、3.04モル)の32重量/重量%水溶液を滴下漏斗によりゆっくり加えた。得られた生成物をろ過し、次いでエチレングリコール(504g、80モル)と混合し、そして減圧下で加熱してイソプロパノール/水を除去し、わずかに曇った淡黄色の生成物(Ti含有量4.15重量%)を得た。{触媒ii}
(チタンアルコキシド化合物の合成方法)
撹拌機、凝縮器及び温度計を備えた3Lのフラスコ中に攪拌されているチタンテトラブトキシド(340g、1.00モル)に滴下漏斗からエチレングリコール(217.85g、3.15モル)を加えた。添加速度は反応熱がフラスコ内容物を約50℃に加温するように調節した。その反応混合物を15分間攪拌し、その撹拌されている溶液にNaOH(125g、1.00モル)の32重量/重量%水溶液を滴下漏斗によりゆっくり加えてそして減圧下で加熱して水を除去し、透明な黄色の液体を得た。(Ti含有量 7.93重量%){触媒iii}
(チタンアルコキシド化合物と3価リン化合物の反応生成物の合成方法)
撹拌機、凝縮器及び温度計を備えた3Lのフラスコ中に攪拌されているチタンテトラブトキシド(340g、1.00モル)に、3価のリン化合物 ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリスリトール−ジフォスファイト(85.6g、0.1モル)を加え、滴下漏斗からエチレングリコール(217.85g、3.15モル)を加えた。添加速度は反応熱がフラスコ内容物を約50℃に加温するように調節した。その反応混合物を15分間攪拌し、その撹拌されている溶液にNaOH(125g、1.00モル)の32重量/重量%水溶液を滴下漏斗によりゆっくり加えてそして減圧下で加熱して水を除去し、透明な黄色の液体を得た。(Ti含有量 6.95重量%){触媒iv}
(実施例1)
高純度テレフタル酸(三井化学社製)100kgとエチレングリコール(日本触媒社製)45kgのスラリーを予めビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート約123kgが仕込まれ、温度250℃、圧力1.2×105Paに保持されたエステル化反応槽に4時間かけて順供給し、供給終了後もさらに1時間かけてエステル化反応を行い、このエステル化反応生成物の123kgを重縮合槽に移送した。
引き続いて、エステル化反応生成物が移送された前記重縮合反応槽に、触媒iを、得られるポリマーに対してチタン原子重量で5ppmとなるように添加し、その後、ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリスリトール−ジフォスファイトをリン原子重量でポリマーに対して10ppmとなるように加え、酢酸マグネシウム溶液をマグネシウム原子重量で50ppmとなるように添加し、その後、低重合体を30rpmで攪拌しながら、反応系を250℃から285℃まで徐々に昇温するとともに、圧力を40Paまで下げた。最終温度、最終圧力到達までの時間はともに60分とした。所定の攪拌トルクとなった時点で反応系を窒素パージし常圧に戻し重縮合反応を停止し、冷水にストランド状に吐出、直ちにカッティングしてポリマーのペレットポリエステル組成物(A)を得た。なお、減圧開始から所定の撹拌トルク到達までの時間は3時間であった。
得られたポリマーのηは0.63、ポリマーの融点は259℃、溶液ヘイズは0.3%であった。また、ポリマーから測定したチタン触媒由来のチタン原子の含有量は5ppmであることを確認した。色調が良好であり、耐酸化分解性もよく、異物が少なかった。結果を表1に示す。
(実施例2)
実施例1で用いた触媒iの代わりとして触媒iiを用いるほかはすべて実施例1と同様にしてポリマーのペレット(ポリエステル組成物(B))を得た。得られたポリマーのηは0.64、ポリマーの融点は260℃、溶液ヘイズは0.3%であった。実施例1よりも若干色調が劣るが比較的良好であり、耐酸化分解性もよく、異物が少なかった。結果を表1に示す。
(実施例3)
実施例1で用いた触媒iの代わりとして触媒iiiを用いるほかはすべて実施例1と同様にしてポリマーのペレット(ポリエステル組成物(C))を得た。得られたポリマーのηは0.63、ポリマーの融点は260℃、溶液ヘイズは0.5%であった。実施例1よりも若干色調が劣るが比較的良好であり、耐酸化分解性もよく、異物が少なかった。結果を表1に示す。
(実施例4)
実施例1で用いた触媒iの代わりとして触媒ivを用いるほかはすべて実施例1と同様にしてポリマーのペレット(ポリエステル組成物(D))を得た。得られたポリマーのηは0.64、ポリマーの融点は260℃、溶液ヘイズは0.5%であった。実施例1よりも若干色調が劣るが比較的良好であり、耐酸化分解性もよく、異物が少なかった。結果を表1に示す。
(比較例1)
実施例1で用いた触媒iの代わりとして触媒iiを用い、さらにリン化合物を添加しないほかはすべて実施例1と同様にしてポリマーのペレット(ポリエステル組成物(E))を得た。得られたポリマーのηは0.64、ポリマーの融点は260℃、溶液ヘイズは0.5%であった。異物は少ないものの耐酸化分解性に乏しく、色調も悪化した。結果を表1に示す。
(比較例2)
実施例1で用いた触媒iの代わりとして三酸化アンチモン(住友金属鉱山社製)をアンチモン原子重量として200ppmを用いるほかはすべて実施例1と同様にしてポリマーのペレット(ポリエステル組成物(F))を得た。得られたポリマーのηは0.64、ポリマーの融点は262℃、溶液ヘイズは1.3%であった。異物が多かった。結果を表1に示す。
(比較例3)
実施例1で用いた触媒iの代わりとしてテトラブチルチタネート(日本曹達社製、TBT−100)をTi金属量として20ppm添加し、さらに酢酸マグネシウムを添加しないほかはすべて実施例1と同様にしてポリマーのペレット(ポリエステル組成物(G))を得た。得られたポリマーのηは0.64、ポリマーの融点は260℃、溶液ヘイズは0.8%であった異物が発生し、M−Pが低かった。結果を表1に示す。
(実施例5)
実施例1で得られたポリエステル組成物(A)を180℃で3時間、133Paで減圧乾燥して280℃に加熱された押出機Aに供給し、その後、表面温度25℃のキャスティングドラム上に溶融押出して、キャストドラム上に静電印加をかけながら融着させて急冷固化し、単層未延伸フィルムとした後、この未延伸フィルムをロール式延伸機にて90℃で縦に3.5倍、さらに、テンターを用いて、105℃で横に3.5倍ずつ延伸し、定長下で温度200℃で10秒間熱処理後、幅方向に2%の弛緩処理を行い、厚み10μmの2軸配向ポリエステルフィルムを得た。
(実施例6)
押出機2台を用い、実施例1で得られたポリエステル組成物(A)を180℃で3時間、133Paで減圧乾燥し、主層(A層)押出機に供給した。また、実施例2で得られたポリエステル組成物(B)を180℃で3時間、133Paで減圧乾燥した後、副層(B層)押出機に供給して、Tダイ中で合流させ、二層ダイからキャスティングドラム上に溶融押出して、表面温度25℃のキャストドラム上に静電印加をかけながら融着させて急冷固化し、A/B型(厚み比6/1)の二層未延伸フィルムとした。次いで、この未延伸フィルムをロール式延伸機にて90℃で縦に3.5倍、さらに、テンターを用いて、105℃で横に3.5倍ずつ延伸し、定長下で温度200℃で10秒間熱処理後、幅方向に2%の弛緩処理を行い、厚み8μmの積層ポリエステルフィルムを得た(B層の積層厚み1.33μm)。製膜性は良好であった。こうして得られたフィルムは、粗大突起が少なく、色調が良好であった。結果を表2に示す。
(比較例4)
比較例1で得られたポリエステル組成物(E)を用いる以外は実施例5と同様にしてポリエステルフィルムを得た。製膜性は良好であった。こうして得られたフィルムは、粗大突起は少ないものの、色調が悪く、さらに熱安定性が悪く生産性が悪化した。結果を表2に示す。
(比較例5)
比較例1で得られたポリエステル組成物(E)を主層(A層)押出機に供給し、比較例2で得られたポリエステル組成物(F)を副層(B層)押出機に供給する以外は実施例6と同様にして、厚み8μmの積層ポリエステルフィルムを得た(B層の積層厚み1.33μm)。製膜性はであった。こうして得られたフィルムは、粗大突起は多く、色調が悪く、さらに熱安定性が悪く生産性が悪化した。結果を表2に示す。
(比較例6)
比較例3で得られたポリエステル組成物(G)を180℃で3時間、133Paで減圧乾燥して押出機に供給し、表面温度25℃のキャスティングドラム上に溶融押出して、キャストドラム上に静電印加をかけながら融着させて急冷固化し、単層未延伸フィルムとしたが、密着力が弱く、フィルムに凹凸が生じてしまった。結果を表2に示す。
Figure 2005314660
Figure 2005314660

Claims (8)

  1. チタン元素とアルカリ金属元素と3価リン化合物とを含み、前記チタン元素の含有量がチタン金属原子重量として0.5〜50ppm、アルカリ金属元素の含有量がアルカリ金属原子重量として1〜30ppm、3価リン化合物の含有量がリン原子重量として1〜100ppmであるポリエステル組成物。
  2. アンチモン元素の含有量がアンチモン金属原子重量として30ppm以下であり、ゲルマニウム元素の含有量がゲルマニウム金属原子重量として30ppm以下である、請求項1に記載のポリエステル組成物。
  3. アルカリ金属元素の含有量をMa(モル/g)、アルカリ土類金属元素の含有量をMd(モル/g)、リン元素の含有量をMpとしたとき、Ma、MdおよびMpが次式を満足している、請求項1または2に記載のポリエステル組成物。
    Ma+2×Md≧3×Mp
  4. チタン元素が下記一般式(1)または(2)で表される群から選ばれる少なくとも1種の化合物に由来している、請求項1〜3のいずれかに記載のポリエステル組成物。
    Ti(OR)4 (1)
    Ti(OH)m(OR)4-m (2)
    (R:炭素原子の数が2〜10の有機基(互いに同一でも異なっていてもよい)
    m:0〜4の整数)
  5. リン酸、亜リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、ホスフィンオキサイド、亜ホスホン酸、亜ホスフィン酸、ホスフィン、ホスフェート、ホスファイト、ホスホネートおよびホスフィネートからなる群から選ばれる少なくとも1種のリン化合物を含有している、請求項1〜4のいずれかに記載のポリエステル組成物。
  6. ヒドロキシ多価カルボン酸または含窒素多価カルボン酸を含有している、請求項1〜5のいずれかに記載のポリエステル組成物。
  7. 一般式(1)または(2)で表される化合物がテトラアルコキシチタン化合物またはチタンキレート化合物である、請求項4〜6のいずれかに記載のポリエステル組成物。
  8. 請求項1〜7のいずれかに記載のポリエステル組成物を含むポリエステルフィルム。
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