JP7363232B2 - 吸湿性に優れたポリエステル組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
(4-ヒドロキシフェニル)プロパン等のプロピレンオキサイドを付加したビスフェノールA誘導体等が挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
本発明の実施形態において、紡糸時に紡糸パックを交換する頻度を減らすことができる点から、ポリエステルの重合時に酸化防止剤としてペンタエリスリトール-テトラキス(3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェノール)プロピオネート)(BASF製、Irganox1010(IR1010))を添加することが好ましい。IR1010の添加量は、好ましくは0.15~0.50重量部の範囲で添加することが好ましく、0.25~0.50重量部がより好ましく、0.35~0.50重量部が最も好ましい。添加量が0.15重量部未満では、紡糸時に紡糸パックを交換する頻度を減らす効果が発現しない傾向にある。添加量が0.50重量部より多いと、窒素酸化物存在下にて得られた糸が黄変してしまう傾向にある。
共重合ポリエステル中のポリエチレングリコールの分子量の分析は、上記の抽出した濾液をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で行った。
検出器:Waters製2410示差屈折率検出器、感度 128x
カラム:東ソー製TSKgelG3000PWXLI
溶媒:0.1M 塩化ナトリウム水溶液
流速:0.8mL/min
注入量:200μL
カラム温度:40℃
標準物質:ポリエチレングリコール(エーエムアル株式会社製 Mw106~10100)。
共重合ポリエステル中のポリエチレングリコールの抽出を以下の手順を行い、ポリエチレングリコールの分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した。
共重合ポリエステル中のポリエチレングリコールの共重合量の分析は、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて実施した。
装置:日本電子株式会社製 AL-400
重溶媒:重水素化1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-イソプロパノール(HFIP)
積算回数:128回
サンプル濃度:測定サンプル0.05g/重溶媒1mL。
共重合ポリエステル中に含まれるフェノール系酸化防止剤の抽出を以下の手順を行い、フェノール系酸化防止剤の構造分析は、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて実施した。
フェノール基構造式および共重合ポリエステル中に含まれるフェノール系酸化防止剤の構造分析は、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて実施した。
装置:日本電子株式会社製 AL-400
重溶媒:重水素化HFIP
積算回数:128回
サンプル濃度:測定サンプル0.05g/重溶媒1mL。
(1)実施例によって得られた繊維を試料とし、試料1gをHFIP20mLに溶解後、トルエンを40mL添加した。その後、メタノール60mLを加え、析出させた。析出物を0.45μmフィルターで除去し、得られた濾液をHPLC測定試料とした。この試料を用い、以下の条件にてHPLC装置(島津製作所製SCL-10AVP)でHPLC測定を行い、予め作成しておいた標準物質(1,4-ジフェニルベンゼン)の検量線より、HPLC測定用試料中に含まれるフェノール基量を定量し、実施例によって得られた繊維中に含まれるフェノール基含有率(mmol/kg)を算出した。なお、測定は1試料につき5回行い、その平均値をフェノール基含有率とした。
カラム:YMC製YMC-Pack ODS-A(内径4.6mm、長さ150mm、粒子径5nm)検出器:島津製作所製 SPD-10AVVP
移動相:メタノール(溶媒A)、水(溶媒B)、溶媒A:溶媒B=88:12
流速:1.3mL/分
注入量:1μL
カラム温度:40℃
標準物質:1,4-ジフェニルベンゼン。
カラム:Inertsil製 ODS-3(3×150mm、5μm)
検出器:島津製作所製 LC-20A
移動相:A.0.1vol%ギ酸水溶液、B.アセトニトリル
プログラム:0.0min→10.0min B25%→100%
10.0min→20min B100%
流速:0.8mL/分
注入量:20μL
カラム温度:50℃
検出波長: PDA 260~280nm。
共重合ポリエステル中に含まれるフェノール系酸化防止剤の含有量の分析は、E項記載の析出物を用いてHPLC測定を実施した。予め作成しておいた標準物質(1,4-ジフェニルベンゼン)の検量線より、HPLC測定用試料中に含まれるフェノール系酸化防止剤の含有量を定量した。なお、測定は1試料につき5回行い、その平均値を用いた。
カラム:YMC製YMC-Pack ODS-A(内径4.6mm、長さ150mm、粒子径5nm)検出器:島津製作所製 SPD-10AVVP
移動相:メタノール(溶媒A)、水(溶媒B)、溶媒A:溶媒B=88:12
流速:1.3mL/分
注入量:1μL
カラム温度:40℃
標準物質:1,4-ジフェニルベンゼン。
試料1gを100mLの三角フラスコにとり、硫酸10mLを加えサンドバス上にて250℃で分解させた。過塩素酸1.0mLを加え、さらに300℃で分解させた。試料が無色透明になったら、350℃で分解し、硫酸が十分還流するまで継続した。冷却後、溶液を50mLのメスフラスコに移し、20%水酸化ナトリウム水溶液で滴定中和後、中和液にモリブテン青発色液2mLを加えた。15分放置後、分光光度計(日立ハイテクサイエンス製U-3310)にて720nmにおける吸光度を測定し、リン元素量を定量し、実施例によって得られた繊維中に含まれるリン元素含有率(mmol/kg)を算出した。
D項記載の方法で得られた析出物を用い、共重合ポリエステル中に含まれるリン系酸化防止剤の構造分析は、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて実施した。
装置:日本電子株式会社製 AL-400
重溶媒:重水素化HFIP
積算回数:128回
サンプル濃度:測定サンプル0.05g/重溶媒1mL。
D項記載の方法で得られた析出物を用い、共重合ポリエステル中に含まれるリン系酸化防止剤の加熱減量分析は、熱重量示差熱分析装置(TG-DTA)を用いて実施した。
装置:SEIKO Instruments社製 TG/DTA6200
サンプル:90℃で0.1KPa以下での24時間真空乾燥
測定雰囲気:窒素下
昇温速度:100℃で5分保持し、10℃/分、100℃→300℃。
D項記載の方法で得られた析出物を用い、共重合ポリエステル中に含まれるリン系酸化防止剤の融点分析は、示差走査熱量計(DSC)を用いて実施した。
装置:TA Instruments社製 Q-2000
サンプル:90℃で0.1KPa以下での24時間真空乾燥
昇温速度:16℃/分、20℃→150℃。
D項記載の方法で得られた析出物を用い、共重合ポリエステル中に含まれるリン系酸化防止剤の融点分析は、示差走査熱量計(DSC)を用いて実施した。
装置:TA Instruments社製 Q-2000
サンプル:90℃で0.1KPa以下での24時間真空乾燥
昇温速度:16℃/分、20℃→150℃。
ポリエステルを150℃で12時間、真空乾燥し、キャピログラフ1B((株)東洋精機製作所社製)を用いてJIS7199:1999に準じてキャピラリーダイの内径1mm、長さ40mmを用いて、測定温度:275℃設定にて測定した。
温度20℃、湿度65%RHの環境下において、INTEC製電動検尺機を用いて、実施例によって得られた繊維100mをかせ取りした。得られたかせの重量を測定し、下記式を用いて繊度(dtex)を算出した。なお、測定は1試料につき5回行い、その平均値を繊度とした。
強度および伸度は、実施例によって得られた繊維を試料とし、JIS L1013:2010(化学繊維フィラメント糸試験方法)8.5.1に準じて算出した。温度20℃、湿度65%RHの環境下において、オリエンテック社製テンシロンUTM-III-100型を用いて、初期試料長20cm、引張速度20cm/分の条件で引張試験を行った。最大荷重を示す点の応力(cN)を繊度(dtex)で除して強度(cN/dtex)を算出し、最大荷重を示す点の伸び(L1)と初期試料長(L0)を用いて下記式によって伸度(%)を算出した。なお、測定は1試料につき10回行い、その平均値を強度および伸度とした。強度が2.0cN/dtex以上であれば良好と判断し、2.3cN/dtex以上であればさらに良好とした。
伸度(%)={(L1-L0)/L0}×100。
(1)布帛のΔMR
得られた繊維を試料とし、英光産業製丸編機NCR-BL(釜径3インチ半(8.9cm)、27ゲージ)を用いて筒編み約2gを作製した後、炭酸ナトリウム1g/L、明成化学工業製界面活性剤グランアップUS-20を含む水溶液に投入し、80℃で20分間精練後、60℃の熱風乾燥機内で60分間乾燥し、精練後の筒編みとした。また、精練後の筒編みを浴比1:100、処理温度130℃、処理時間60分の条件で熱水処理した後、60℃の熱風乾燥機内で60分間乾燥し、熱水処理後の筒編みとした。
MR1(%)={(W1-W3)/W3}×100
MR2(%)={(W2-W3)/W3}×100
吸湿率差(△MR)(%)=MR2-MR1。
得られたチップ3gを凍結粉砕し、測定試料とした。60℃で30分熱風乾燥した後、温度20℃、湿度65%RHに調湿されたエスペック製恒温恒湿機LHU-123内にサンプルを24時間静置し、サンプルの重量(W1)を測定後、温度30℃、湿度90%RHに調湿された恒温恒湿機内にサンプルを24時間静置し、筒編みの重量(W2)を測定した。その後、サンプルを105℃で2時間熱風乾燥し、絶乾後のサンプルの重量(W3)を測定した。サンプルの重量W1、W3を用いて上記式により絶乾状態から温度20℃、湿度65%RH雰囲気下に24時間静置したときの吸湿率MR1(%)を算出し、サンプルの重量W2、W3を用いて上記式により絶乾状態から温度30℃、湿度90%RH雰囲気下に24時間静置したときの吸湿率MR2(%)を算出した後、上記式によって吸湿率差(ΔMR)を算出した。
JIS L0217:1995(繊維製品の取扱いに関する表示記号及びその表示方法)の103法に準じて実施した。花王(株)製洗剤「アタック」と2.3ml/Lの花王(株)製漂白剤「ハイター」を加え洗濯処理を10回繰り返した後、タンブラー乾燥機にて60℃で30分間乾燥処理を行うサイクルを1セットとし、これを10セット繰り返した。後述の色調測定にて、水洗濯処理後の黄変抑制評価として、「b*値が10未満」をA、「b*値が10以上15以下」をB、「b*値が15より大きい」をC、とした。
上記Pで作製し水洗濯処理を実施した試料を円筒形容器の深さ25mmまで積み重ね、その中心部に熱電対を設置した。更に試料を積み重ねて円筒形容器に隙間無く充填した。試料を充填した円筒形容器を150℃に設定した恒温乾燥機中200時間入れ、酸化発熱が開始した時間を測定した。「150時間経過しても酸化発熱が起こらない」をS、「100時間経過しても酸化発熱が起こらない」をA、「90時間経過後に酸化発熱開始」をB、「90時間未満で酸化発熱開始」をCとし、SおよびAを合格とした。
JIS L0855:2005(窒素酸化物に対する染色堅ろう度試験方法)弱試験(1サイクル試験)に準じて行った。P項(1)で作製した精練後の筒編みを試料として、窒素酸化物に暴露し、緩衝尿素溶液で後処理した後、試料の変退色の度合いをJIS L0804:2004に規定の変退色用グレースケールを用いて級判定することによって、窒素酸化物堅牢度を評価した。
予めビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート100kgが仕込まれ、温度250℃に保持されたエステル化反応槽に高純度テレフタル酸(三井化学社製)82.5kgとエチレングリコール(日本触媒社製)35.4kgのスラリーを4時間かけて順次供給し、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、得られたエステル化反応生成物101.5kgを重縮合槽に移送した。
BDO1.0kgを100℃に加熱後、チタン触媒:テトラ-n-ブトキシチタネート(TBT)(東京化成)を250g混合して触媒溶液を得た。
実施例1で、混練時のAO-80添加量を7.0重量%としたこと以外は、実施例1と同様に実施した。
実施例1で、混練時のAO-80添加量を6.0重量%としたこと以外は、実施例1と同様に実施した。
実施例1で、混練時のAO-80添加量を5.0重量%としたこと以外は、実施例1と同様に実施した。
実施例1で、混練時のAO-80添加量を4.0重量%としたこと以外は、実施例1と同様に実施した。
実施例1で、混練時のAO-80添加量を3.0重量%としたこと以外は、実施例1と同様に実施した。
実施例1で、混練時のAO-80添加量を2.0重量%としたこと以外は、実施例1と同様に実施した。
実施例1で、混練時のAO-80添加量を1.0重量%としたこと以外は、実施例1と同様に実施した。
実施例1で、混練時のAO-80添加量を0.5重量%としたこと以外は、実施例1と同様に実施した。
実施例3で、混練時のP-EPQ添加量を3.6重量%としたこと以外は、実施例3と同様に実施した。
実施例3で、混練時のP-EPQ添加量を2.2重量%としたこと以外は、実施例3と同様に実施した。
実施例3で、混練時のP-EPQ添加量を1.4重量%としたこと以外は、実施例3と同様に実施した。
実施例12で、TPAを54.3kg、BDOを53.0kg、ES触媒溶液162gに変更してエステル化反応を実施したこと、および、PEGを48.0kgに変更して重縮合反応を実施したこと以外は実施例12と同様に実施した。
実施例3で、混練時に添加するリン系酸化防止剤をトリス(2,4-t-ブチルフェニル)フォスファイト(BASF製、IRGAFOS168)に変更したこと以外は実施例3と同様に実施した。
実施例3で、混練時に添加するリン系酸化防止剤をテトラ(C12~C15アルキル)-4,4’-イソプロピリデンジフェニルジホスファイト(城北化学工業(株)製、JA-805)に変更し、添加量を2.6重量%に変更したこと以外は実施例3と同様に実施した。
実施例3で、混練時に添加するリン系酸化防止剤をトリフェニルホスファイト(城北化学工業(株)製、JP-360)に変更し、添加量を1.4重量%に変更したこと以外は実施例3と同様に実施した。
実施例3で、混練時に添加するリン系酸化防止剤を3,9-ビス(2,6-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)-2,4,8,10-テトラオキサ-3,9-ジホスファスピロ[5,5ウンデカン](ADEKA製、アデカスタブPEP-36)に変更し、添加量を1.4重量%に変更したこと以外は実施例3と同様に実施した。
実施例3で、混練時に添加するフェノール系酸化防止剤をビス[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオン酸][エチレンビス(オキシエチレン)](BASF製、IRGANOX245)に変更し、添加量を4.8重量%に変更し、リン系酸化防止剤の添加量を2.2重量%に変更したこと以外は実施例3と同様に実施した。
実施例3で、混練時に添加するフェノール系酸化防止剤を1,3,5-トリス[[4-(1,1-ジメチルエチル)-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルフェニル]メチル]-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン(RIANINLON CORPORATION製、THANOX1790)に変更し、添加量を3.8重量%に変更し、リン系酸化防止剤の添加量を2.2重量部に変更したこと以外は実施例3と同様に実施した。
予めビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート100kgが仕込まれ、温度250℃に保持されたエステル化反応槽に高純度テレフタル酸(三井化学(株)製)51.9kgとエチレングリコール((株)日本触媒製)23.3kgのスラリーを4時間かけて順次供給し、供給終了後もさらに1時間かけてエステル化反応を行った。
酸化防止剤混練後のポリエステル組成物の溶融粘度はη4:2000poise、η20:1800poiseであった。
実施例12で、TPAを76.9kg、BDOを75.1kg、ES触媒溶液230gに変更してエステル化反応を実施したこと、および、PEGを数平均分子量10000g/molのポリエチレングリコール(PEG)(三洋化成工業(株)製PEG10000)18.0kgに変更して重縮合反応を実施したこと以外は実施例12と同様に実施した。
実施例21で、PEGを数平均分子量20000g/molのポリエチレングリコール(PEG)(三洋化成工業(株)製PEG20000)に変更して重縮合反応を実施したこと以外は実施例21と同様に実施した。
実施例11で、酸化防止剤混練条件として、ベント孔をC2、C4,C8の3個のバレルに設置したこと以外は実施例11と同様に実施した。
実施例11で、酸化防止剤混練条件として、2種の酸化防止剤はC5のバレルに設置したサイドフィーダーから添加を行った。ベント孔をC2、C4,C8の3個のバレルに設置し、C4のベント孔は開放系としたこと以外は実施例11と同様に実施した。
実施例11で、酸化防止剤混練条件として、開放系での脱気としたこと以外は実施例11と同様に実施した。
実施例11で、酸化防止剤混練条件として、真空乾燥(150℃、2時間)行い、水分率を2.5%とした原料ポリエステルを用いたこと以外は、実施例11と同様に実施した。
実施例11で、酸化防止剤混練条件として、真空乾燥(150℃、4時間)行い、水分率を1.0%とした原料ポリエステルを用いたこと以外は、実施例11と同様に実施した。
実施例1で、混練時にフェノール系酸化防止剤およびリン系酸化防止剤を添加しないこと以外は、実施例1と同様に実施した。
実施例11で、酸化防止剤混練条件として、ベント孔をC8の1箇所のバレルに設置したこと以外は実施例11と同様に実施した。
実施例11で、酸化防止剤混練条件として、真空乾燥(150℃、12時間)行い、水分率を0.5%とした原料ポリエステルを用いたこと以外は、実施例11と同様に実施した。
実施例11で、酸化防止剤混練条件として、真空乾燥(150℃、24時間)行い、水分率を0.05%とした原料ポリエステルを用いたこと以外は、実施例11と同様に実施した。
実施例11で、酸化防止剤混練条件として、みずの添加を行い、水分率を7.0%とした原料ポリエステルを用いたこと以外は、実施例11と同様に実施した。
2:サイドフィーダー
3:ベント(孔)
4:ダイ
5:バレル
A:混練機(二軸押出機)
C1:最上流のバレル
C2~C8:その他(最上流部分のバレルを除いた残り)のバレル
Claims (3)
- 芳香族ジカルボン酸および/またはそのエステル形成性誘導体とジオールおよび/またはそのエステル形成性誘導体とからなるポリエステルに、数平均分子量が5,000~20,000のポリエチレングリコールを10~50重量%共重合した共重合ポリエステルであり、
前記共重合ポリエステルに、下記化学式(1)で表される構造のフェノール系酸化防止剤を10.0~200.0mmol/kg添加、リン系酸化防止剤をリン量として15.0~75.0mmol/kg添加するポリエステル組成物の製造方法であって、
4個以上のバレルと吐出ダイを有する混練機を用い、
ポリエステル組成物の原料となる水分率が1.0~5.0重量%の前記共重合ポリエステルを最上流のバレルから添加する工程と、
前記酸化防止剤を添加する工程と、
前記混練機にて溶融混練を行いながら、2箇所以上のベント孔から水蒸気を含むガスを脱気する工程とを含み、
前記ベント孔は、前記4個以上のバレルからポリエステルを添加する最上流部分のバレルを除いた残りのバレルのうちの2個以上のバレルに設置されたベント孔であることを特徴とするポリエステル組成物の製造方法。
- 請求項1記載の製造方法で得られたポリエステル組成物を吐出ダイからストランド状に吐出し、水槽中の水に浸漬して冷却する工程を含み、
前記工程は、吐出直後にストランドを水冷し、固化直後に水槽から取り出し、次にストランドを空冷した後にカッターにてチップ化するポリエステル樹脂組成物の製造方法。 - 空冷しているストランドに付着している水を吸引により水切りする工程を含むこと特徴とする請求項2記載のポリエステル樹脂組成物の製造方法。
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