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非晶性聚酯切片及其製造方法、以及非晶性聚酯切片的保存方法

2023-12-07 23:15:56

專利名稱:非晶性聚酯切片及其製造方法、以及非晶性聚酯切片的保存方法
技術領域:
本發明涉及一種非晶性聚酯切片及其製造方法、以及非晶性聚酯切片的保存方法,特別涉及主要的重複單元由對苯二甲酸乙二酯和、對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯或對苯二甲酸新戊二酯構成的非晶性聚酯切片及其製造方法,以及其保存方法。
背景技術:
聚酯,尤其是以乙二醇和對苯二甲酸作為原料製造的聚對苯二甲酸乙二酯(PET),由於其化學、物理性質的優異,目前在容器、薄膜、薄片、纖維等用途中使用非常廣泛。
近年來,使該聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與1,4-環己烷二甲醇(以下也簡稱為CHDM)進行共聚而產生的聚酯,由於其透明性、耐衝擊性、成型性、耐熱性等優異,已受到了注目,並廣泛應用於各種用途,特別是,薄膜(薄片)、工程塑料等方面。
另外,同樣地使聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與新戊二醇(以下也簡稱為NPG)進行共聚產生的聚酯,也如特開2000-109546號公報中所公開,因具有優異的透明性和耐衝擊性而受人矚目。
聚酯可以通過以下方法製造,即,作為原料單體,使用二羧酸或其二烷基酯和二元醇,並使之進行酯化反應或酯交換反應,生成二羧酸和二元醇的二酯和/或它的低聚物,接著在減壓下加熱生成物,使之進行縮聚反應,直至達到所要求的聚合度為止。之後,所獲得的聚酯一般經過以下工序後出廠,即,將已熔化的樹脂從反應釜經由模具,以絲的狀態從模具的多個噴嘴連續擠出,並用水等冷媒將其冷卻之後,切成適合的大小(制粒),作為粒狀的成型用原料(片)出廠。
如果聚酯切片的含水率高,則在成型時的熔融擠出工序中,聚酯的分子量將會下降,從而會出現得到的成型品的機械強度下降的問題。因此,通常在製造聚酯的時候,會將聚酯切片在乾燥裝置中乾燥成最終產品。在該聚酯切片的乾燥中,考慮到乾燥效率、簡易性等,一般使用乾燥機(dryer)。
然而,本發明人等的研究結果表明,在由PET和1,4-環己烷二甲醇或新戊二醇等共聚所產生的非晶性聚酯的切片中,當用乾燥機(例如,間歇式乾燥機、裝有攪拌機的料鬥式(hopper)乾燥機等)進行乾燥的時候,會由聚酯生成細粒(即,fine particle,微粉),而該微粉會對成型品的質量帶來不良影響。
即,如果生成細粒,則在混合多個切片時,會引起偏析,很難得到組成均勻的成型品,這會引發成型品的質量變化。而且,雖然還不清楚其原因,但已知如果包含很多細粒,則有透明性變差的傾向。
另外,這裡所說的「偏析」現象是指,例如,在製造薄膜時預先混合2種以上原料切片的時候,如果存在小尺寸的細粒(微粉),則切片混合物在筒倉(silo)和料鬥中不能均勻地存在於各個部位,而會出現偏向一邊的狀態,且製造薄膜時的切片混合物的混合比方面會產生偏差,從而導致最終薄膜產品的聚合物組成的變動很大。例如,在製造薄膜時,如果使用發生了偏析的切片混合物,則在薄膜移動方向上會產生薄膜的聚合物組成偏離目標值的現象,從而會造成薄膜特性(例如熱收縮特性、機械強度等)的變化或厚度不均勻等問題。
另外,還查明了在使用乾燥機(例如,間歇式乾燥機、帶攪拌機的料鬥式乾燥機)乾燥非晶性聚酯切片的時候,因加熱會生成由各個切片相互熔接並一體化而成的熔接切片,該熔接切片就是造成乾燥作業和之後的成型作業的作業性的下降的原因。這是因為,就PET、PBT、PEN等結晶性聚酯而言,聚酯是通過加熱乾燥而完成結晶化的,不易發生切片間的熔接,但是在非晶性聚酯的情況下,不會發生結晶化。
另外,作為聚酯切片製造過程中生成的粗大的副產物,包括在制粒(切片化)時候附帶生成的尺寸大於規定尺寸的切片,和在進行乾燥工序時切片發生形變(薄膜化)而成的粗大產物。然而,這些是相對微量的,因此僅由這些是很難造成問題,但是如果生成熔接切片,則很難從乾燥裝置取出切片,或者成型時成型機內的投入通道或投入口等會被切片堵塞,從而會導致成型作業無法穩定進行等問題。
另外,關於聚酯切片的乾燥方法,特開2001-348425號公報中提出了,以去除結晶性聚酯中的環狀三聚物等低聚物為目的,在水洗聚酯切片後進行加熱乾燥的方法。

發明內容
本發明是鑑於上述的事實做出的,其第1目的是,提供能得到聚合物組成均勻的成型品的非晶性聚酯切片及其製造方法,以及該非晶性聚酯切片的保存方法。特別是,提供一種能提高成型時的加工操作性且能以高效率製造聚合物組成均勻的成型品的非晶性聚酯切片及其製造方法,以及非晶性聚酯切片的保存方法。
另外,本發明的第2目的是,提供一種能得到聚合物組成均勻、且透明性和溶劑粘合性優異的良好成型品(特別是薄膜)的非晶性聚酯切片及其製造方法,以及該非晶性聚酯切片的保存方法。
本發明的第3目的是,提供一種聚合物組成均勻、聚合度高、且作成薄膜時的機械強度優異的非晶性聚酯切片及其製造方法,以及該非晶性聚酯切片的保存方法。
本發明的第4目的是,提供一種能以高效率製造聚合物組成均勻、厚度的均勻性優異的薄膜的非晶性聚酯切片及其製造方法,以及該非晶性聚酯切片的保存方法。
本發明人等為了完成上述的目的,進行了深入的研究,其結果得到了以下的見解,並最終完成了本發明的非晶性聚酯切片。
(a)通過對切片的乾燥方法進行改造,得到了聚合物組成均勻的成型品(特別是薄膜)。
(b)另外,通過使PET與一定量的1,4-環己烷二甲醇或新戊二醇以及一定量的二甘醇共聚,能得到透明性和溶劑粘合性優異的聚酯成型品(特別是薄膜)。
(c)而且,通過作為聚合催化劑使用一定量的選自銻化合物、鍺化合物以及鈦化合物中的至少一種,能提高聚酯的聚合度,且能避免聚酯成型時(特別是製造薄膜時)發生熱分解,從而能得到機械強度優異的成型品。
(d)進而,通過含有一定量的鹼金屬化合物、鹼土類金屬化合物以及磷化合物,可得到顯示低的熔融比電阻且靜電密合性優異的非晶性聚酯。若以此作為薄膜原料並採用靜電密合澆鑄法製造薄膜,可以提高薄膜厚度的均勻性。
即,本發明如同以下所述。
(1)一種非晶性聚酯切片,其特徵在於,其含水率為300ppm以下,且細粒含量為500ppm以下。
(2)上述(1)所述的非晶性聚酯切片,其特徵在於,粗大副產物(crudeby-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,其特徵在於,該切片是以對苯二甲酸乙二酯、對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯、或對苯二甲酸新戊二酯作為重複單元的共聚聚酯切片。
(4)上述(3)所述的非晶性聚酯切片,其特徵在於,該切片是,主要的二羧酸成分由對苯二甲酸構成且全部的二元醇成分中含乙二醇50~85摩爾%、1,4-環己烷二甲醇或新戊二醇12~45摩爾%、二甘醇1.5~7.0摩爾%的共聚聚酯切片。
(5)上述(3)所述的非晶性聚酯切片,其特徵在於,該共聚聚酯是,作為聚合催化劑使用選自銻化合物、鍺化合物以及鈦化合物中的至少一種而得到的聚酯,並且相對於該聚酯,所選出的銻化合物、鍺化合物或鈦化合物滿足下式(1)至(3)中的任一式,且特性粘度為0.70~0.85dl/g,0.009≤Sb≤0.045mol% (1)0.005≤Ge≤0.075mol% (2)0.002≤Ti≤0.023mol% (3)。
(6)上述(3)所述的非晶性聚酯切片,其特徵在於,該共聚聚酯是,以對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯為主要重複單元且含有鹼金屬化合物、鹼土類金屬化合物以及磷化合物的聚酯,而且在相對於該聚酯滿足下式(I)~(IV)的範圍內含有鹼金屬化合物(M1)、鹼土類金屬化合物(M2)、以及磷化合物(P)。
0.005≤M1(摩爾%)≤0.029 ...(I)0.045≤M2(摩爾%)≤0.225 ...(II)1.67≤M2/M1(摩爾比)≤45...(III)0.5≤(M1+M2)/P(摩爾比)≤3.0...(IV)(7)上述(3)所述的非晶性聚酯切片,其特徵在於,共聚聚酯是,以對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸新戊二酯為主要重複單元且含有鹼金屬化合物、鹼土類金屬化合物以及磷化合物的聚酯,而且在相對於該聚酯滿足下式(V)~(VII)的範圍內含有鹼金屬化合物(M1)、鹼土類金屬化合物(M2)、以及磷化合物(P)。
0.005≤M1(摩爾%)≤0.050 ...(V)0.05≤M2(摩爾%)≤0.40 ...(VI)1.0≤M2/P(摩爾比)≤3.5 ...(VII)(8)將上述(1)~(7)的任何一項所述的非晶性聚酯切片收容到防溼容器中並進行密封而成的裝入於防溼容器中的非晶性聚酯切片。
(9)一種非晶性聚酯切片的製造方法,其特徵在於,在冷卻經熔融聚合而得到的非晶性聚酯後,進行切斷而獲得切片,將所得切片投入到流化床式乾燥裝置的處理槽內使之通過時,通入乾燥氣體,從而乾燥切片。
(10)上述(9)所述的非晶性聚酯切片的製造方法,其特徵在於,通入到乾燥裝置的處理槽內的乾燥氣體的含水率在100ppm以下。
(11)上述(9)或(10)所述的非晶性聚酯切片的製造方法,其特徵在於,乾燥裝置處理槽內的溫度在室溫以上且比非晶性聚酯的玻璃化轉變溫度低10℃以上。
(12)一種非晶性聚酯切片的製造方法,其特徵在於,在冷卻經熔融聚合生成的非晶性聚酯後,進行切斷,並將所得的切片在乾燥機的處理槽內進行真空乾燥,或者在真空下通入少量乾燥氣體進行乾燥,之後不與外部氣體接觸而直接轉移到細粒去除裝置中去除細粒。
(13)上述(12)所述的非晶性聚酯切片的製造方法,其特徵在於,通入到乾燥機的處理槽內的乾燥氣體的含水率在100ppm以下。
(14)上述(12)或(13)所述的非晶性聚酯切片的製造方法,其特徵在於,乾燥機處理槽內的溫度在室溫以上且比非晶性聚酯的玻璃化轉變溫度低10℃以上。
(15)一種非晶性聚酯切片的保存方法,其特徵在於,在不與外部氣體接觸的條件下將經上述(9)~(14)中的任何一項所述的方法製造的非晶性聚酯切片放入防溼容器裡保存。
(16)一種聚酯薄膜,將上述(1)~(8)中的任何一項所述的非晶性聚酯切片作為薄膜原料的一部分或全部原料使用,並經成型而獲得。


圖1是簡略表示用於本發明的非晶性聚酯切片的製造的流化床式乾燥裝置的一個具體例即筒倉型通風乾燥機的截面圖。
圖2是簡略表示在圖1所示的筒倉型通風乾燥機的切片排出口裝上防溼容器,並將已乾燥的非晶性聚酯切片直接填充到防溼容器中的狀態的圖。
圖中1-切片(非晶性聚酯切片),2-乾燥氣體,3-含水份的排出氣體,10-乾燥塔(筒倉),11-切片供給口,12-乾燥氣體供給通道,13-切片排出口,14-防溼容器。
具體實施例方式
下面,對本發明進行詳細地說明。
本發明的非晶性聚酯切片的特徵在於,切片整體的含水率為300ppm以下,細粒含量在500ppm以下。本發明的非晶性聚酯切片的含水率優選在50ppm以下,細粒含量優選在100ppm以下。
另外,本發明的非晶性聚酯切片優選具有如下特徵,即,滿足上述低含水率以及少的細粒含量的同時,粗大副產物的含量在2重量%以下(粗大副產物的含量優選在0.5重量%以下)。
本發明中的所謂「非晶性聚酯」是指,使用差示掃描量熱器(DSC)以20℃/分的速度從-100℃升溫至300℃之後,利用液態氮驟冷,接著再次以20℃/分的速度從-100℃升溫至300℃時,兩次的升溫過程中都沒有出現明確的熔融峰的聚酯切片。另外,在進行該升溫-降溫-升溫操作的時候,如果這兩次升溫過程中至少有一個過程中出現明確的熔融峰,則這並不是「非晶性聚酯」,而是「結晶性聚酯」。
另外,本發明中的「細粒」是指,經聚合工序、制粒工序以及乾燥工序製造的聚酯切片中包含的微粉,且是經測定能通過鋪設有依據JIS-Z8801的標稱尺寸為1.7mm、針徑為0.8mm的不鏽鋼製的金屬網的篩,但不能通過孔徑為100~120μm的玻璃過濾器的微粉。
此外,所謂「粗大副產物」是指,摻雜在經聚合工序、制粒工序以及乾燥工序製造的聚酯切片中的、包括在制粒工序中作為副產物生成的比規定尺寸大的粗大切片、在乾燥工序中切片相互熔接而形成的熔接切片以及因切片變形而成的薄膜狀物等在內的粗大物。該粗大副產物是通過以下操作測定出來的,即,用鋪設有依據JIS-Z8801的標稱尺寸為5.6mm、針徑為1.6mm的不鏽鋼製的金屬網的篩進行捕集之後,進一步用離子交換水衝洗,並提供給使用孔徑為100~120μm的玻璃過濾器的過濾操作中,此時不能通過玻璃過濾器的即為上述粗大物。
另外,上述的規定尺寸的切片如後所述,是指縱、橫、高度都優選在1.5~4.0mm範圍內的切片。
本發明的非晶性聚酯切片是,在聚對苯二甲酸乙二酯(PET)上共聚對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沒有顯示熔點(熔融峰)的共聚聚酯切片。通過將非晶性的共聚聚酯切片作為薄膜原料使用,可得到比PET更良好的透明性。
該共聚聚酯切片中,全部二羧酸成分中對苯二甲酸的成分的量優選在70摩爾%以上,更優選在85摩爾%以上,特別優選在95摩爾%以上,最優選為100摩爾%。
作為可以與對苯二甲酸一起使用的其他二羧酸成分(共聚成分),可以列舉間苯二甲酸、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-羥基苯甲酸、羥基己酸等羥酸,己二酸、癸二酸、琥珀酸、戊二酸等脂肪族二羧酸,1,4-環己烷二羧酸等脂環族二羧酸。另外,本發明的二羧酸的成分中包括,聚合前的原料階段的、例如碳數為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優選為50摩爾%以上,而如果乙二醇成分的量不足50摩爾%,則容易產生熱穩定性降低、透明性差、分子量小、聚合性差等問題;如果乙二醇超過88摩爾%,則樹脂的結晶性將會提高,會失去透明性,因此乙二醇成分的量優選在88摩爾%以下,更優選為87摩爾%以下,最優選為85摩爾%以下。
作為乙二醇之外的二元醇成分,可以舉出二甘醇、三甲撐二醇、四甲撐二醇、新戊二醇等脂肪族二元醇,1,4-環己烷二甲醇等脂環族二元醇、雙酚A、雙酚A的環氧化物加成物等芳香族二元醇,並且可使用其中的一種或兩種以上。其中,優選使用1,4-環己烷二甲醇、二甘醇、新戊二醇等。
該共聚聚酯切片優選為,以對苯二甲酸乙二酯、以及對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯為主要重複單元的共聚聚酯(第1共聚聚酯)的切片,或以對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸新戊二酯作為主要的重複單元的共聚聚酯(第2共聚聚酯)的切片。
在所述共聚聚酯切片中,為了獲得可製造組成均勻性良好且透明性和溶劑粘合性優異的成型品的切片,重要的是,聚酯的主要二羧酸成分由對苯二甲酸構成,且另一方面,二元醇中乙二醇成分佔50~85摩爾%、1,4-環己烷二甲醇或新戊二醇佔12~45摩爾%、二甘醇佔1.5~7摩爾%(優選為2.5~5.0摩爾%)。
通過使二元醇成分具有這樣的組成,聚酯能顯示良好的透明性,且其成型品也可顯示良好的溶劑粘合性。
這裡的溶劑粘合性是指,例如,在薄膜等成型品的一部分塗敷有機溶劑而使聚酯溶脹之後,通過該有機溶劑的塗敷部粘合成型品的不同部分(或不同的成型品之間)時的粘合容易程度。例如,在應用於各種標籤等的「熱收縮膜」中,如果薄膜的溶劑粘合性差,則在將熱收縮膜安裝到容器上時,會引起粘合不良。
已知,當作為聚合原料(單體)使用乙二醇時,作為副產物會生成二甘醇成分而存在於聚酯中。然而,所述的第1共聚聚酯切片中佔全部二元醇的成分的1.5~7摩爾%(優選為2.5~5.0摩爾%)的二甘醇成分的共聚量(含量),在聚合原料(單體)中沒有使用二甘醇的情況下是很難達到的,而通過在聚合原料(單體)中使用二甘醇,可以穩定地控制其組成。
即,使PET與1,4-環己烷二甲醇佔全部二元醇的12摩爾%以上的二元醇進行共聚而獲得共聚聚酯的時候,僅調節聚合反應的條件(催化劑、溫度、壓力),很難使二甘醇成分佔二元醇成分的1.5摩爾%以上。
本發明中,通過使投入原料(單體)中的二甘醇佔特定的量,即採用相對於全部二元醇,摻合0.5~6.5摩爾%(優選為1.0~5.5摩爾%)的二甘醇的方法,使二甘醇成分含量達到佔全部二元醇成分中的1.5~7.0摩爾%(優選為2.5~5.0摩爾%)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摩爾%的共聚聚酯的情況下,無法得到良好的溶劑粘合性,而二甘醇的共聚量超過7.0摩爾%的共聚聚酯的情況下,會在聚酯的成型中發生激烈的熱分解,導致成型品著色、分子量減少、副產物的生成以及物理性質變差等問題。
另一方面,就以對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸新戊二酯為主要重複單元的所述第2共聚聚酯的切片而言,為了能獲得可製造組成的均勻性良好而且透明性和溶劑粘合性也優異的成型品的切片,重要的是,聚酯的主要二羧酸成分由對苯二甲酸組成,且另一方面,二元醇的成分組成為乙二醇成分佔50~85摩爾%、新戊二醇佔12~45摩爾%、二甘醇佔1.5~7摩爾%(優選為2.5~5.0摩爾%)。通過使二元醇成分具有這樣的組成,可使聚酯顯示良好的透明性,且其成型品也會顯示良好的溶劑粘合性。
第2共聚聚酯中,相對於全部二元醇的新戊二醇成分的組成比的下限值優選為13摩爾%,更優選為15摩爾%,上限值優選為40摩爾%,更優選為35摩爾%。
另外,通過使新戊二醇成分的組成比在12摩爾%以上,例如,用該聚酯切片製造薄膜,並將該薄膜應用於成型用途,對其進行壓縮成型或者衝壓成型的時候,可以提高成型時的變形倍率,並且能提高成型性。
另一方面,通過使新戊二醇成分的組成比在45摩爾%以下,能容易地提高聚酯的聚合度,因此不需要很長時間就能達到規定的特性粘度。因此,通過聚合過程中的熱過程,能抑制色調的惡化。另外,用該共聚聚酯切片製造薄膜的時候,由於不會出現薄膜的熱收縮率過高,或力學強度下降等情況,因此,在對薄膜進行多色印刷的時候,就不會產生色差。
另外,作為另一個主要的二元醇成分的乙二醇的成分,相對於全部二元醇成分,優選在55~88摩爾%的範圍內,其中,下限值優選為60摩爾%,更優選為65摩爾%;而上限值優選為87摩爾%,更優選為85摩爾%。
此外,在不需要溶劑粘合性而要求具備透明性的成型品用途中,就該第2共聚聚酯的切片而言,優選聚酯中全部的二元醇成分實質上由乙二醇和新戊二醇構成。但是,即使作為聚合原料(單體)的二元醇成分,只使用乙二醇和新戊二醇,在沒有使用對二甘醇具有抑制效果的三乙胺等鹼性化合物的情況下,有時還會作為副產物生成若干量的二甘醇,從而實際上含有若干量(相對於全部二元醇佔3摩爾%以下)的二甘醇成分。
本發明的非晶性聚酯切片中,非晶性共聚聚酯的特性粘度的範圍優選為0.60~0.90dl/g,更優選為0.65~0.85dl/g,特別優選為0.70~0.85dl/g。如果非晶性共聚聚酯的特性粘度不足0.60dl/g,則在進行乾燥切片的操作時,存在細粒(微粉)增加的傾向,或存在成型品的機械特性下降的傾向。特別是,在要求機械強度的成型品的用途中,優選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過0.90dl/g,則在成型時的熔融擠出過程中,樹脂溫度有時將會變高,並引起激烈的熱分解。其結果,容易引起影響保香性的游離的低分子量化合物的增加或成型品著色(黃色)等問題。
另外,本發明的非晶性聚酯的玻璃化轉變溫度範圍優選為60~90℃,更優選為70~85℃,而特別優選為75~85℃。如果玻璃化轉變溫度不足60℃,則會很容易在進行切片的乾燥時,引起切片的熔接,而且,會出現成型品的耐熱性、機械特性等降低的傾向。另一方面,如果玻璃化轉變溫度超過90℃,則在切片化(制粒)或者切片乾燥時,容易產生細粒,且具有成型性下降的傾向。
另外,本發明的非晶性聚酯中,端羧基濃度範圍優選為0~50eq/ton,更優選為0~40eq/ton,特別優選為0~30eq/ton。若聚酯的端羧基濃度超過50eq/ton,則容易導致水解穩定性的下降、製造薄膜等成型時的分子量的下降。
本發明的非晶性聚酯切片可以通過以下的工序製造,即通過公知的、將原料單體供給到酯化反應或者酯交換反應後在減壓下進行熔融縮聚的方法合成聚酯,之後對生成的聚酯進行制粒,再通過後述的特定的乾燥操作(乾燥工序),對得到的切片進行乾燥而制出。也就是說,將經酯化反應(或者酯交換反應)、熔融縮聚反應得到的聚合物,從反應釜經由模具的多個噴嘴以絲狀抽出,經水冷後,切成片狀而獲得切片,最終將此切片通過後述的特定的乾燥操作(乾燥工序)乾燥,從而完成其製造。
聚酯的熔融縮聚可以在間歇式反應設備中進行,也可以在連續式反應設備中進行。在其中任何一個方式中,熔融縮聚反應可以通過一個階段進行,也可以分多個階段進行。另外,進行酯化反應(酯交換反應)之後,優選將通過縮聚得到的聚合物進行過濾,然後再制粒(切片化)。所述過濾中通常使用網眼為5~50μm左右的過濾器。
切片的形狀可以是圓柱形、方形、或者扁平的板狀等中的任何一個。就其大小而言,縱、橫、高度分別通常在1.5~4.0mm的範圍,而優選為1.8~4.0mm範圍,更優選為2.0~4.0mm範圍。例如,圓柱形的時候,長度可以是1.5~4.0mm,優選為2.0~4.0mm範圍,而直徑可以是1.5~4.0mm,如果是2.0~4.0mm左右則更為實用。另外,每一個切片的重量在15~30mg的範圍時較實用。
作為本發明的非晶性聚酯切片的理想的製造方法,例如,可以舉出以下的方法。
第一方法是,如上所述地進行熔融聚合後,從模具的噴嘴以絲狀擠出,再進行冷卻、切斷(制粒)得到非晶性聚酯切片,之後將其投入到流化床式乾燥裝置中並使其通過,從而乾燥切片的方法。這裡指的流化床式乾燥裝置中的「流化床式」是指,利用從乾燥裝置的下部通入的乾燥氣體使切片流動的同時進行乾燥的方法。作為該流化床式乾燥裝置的具體例,可以舉出從上部供給聚酯切片並從下部通入乾燥氣體的筒倉型通風乾燥機(即,水份從筒倉的上部排出到外部,且經乾燥的切片從附設於筒倉最下部的取出口被取出至外部的乾燥機)等。
圖1表示該筒倉型通風乾燥機的一個具體例,它具有以下的結構。從設置在乾燥塔(筒倉)10的上部的切片供給口11供給到乾燥塔10內的切片1,被通過連接在乾燥塔(筒倉)10下部的氣體供給通道12向塔內供給的乾燥氣體2向上吹送,從而一邊流動一邊漸漸下落,從而,切片中的水份作為排出氣體3排出到外部,且經乾燥的切片1則從設置在乾燥塔(筒倉)10的最下部的切片排出口13,排出到外部。
本發明中,在乾燥切片時使用的乾燥氣體的通氣量,通常相對於乾燥裝置的處理槽內(筒倉型通風乾燥機時為乾燥塔(筒倉)內)的每1ton切片,優選為5m3N/h以上、更優選為10m3N/h以上。另一方面,乾燥氣體的通氣量的上限通常是1000m3N/h。然而,如果通氣量相對於每1ton切片不足5m3N/h,則很難降低含水率,而如果相對每1ton切片的通氣量超過1000m3N/h,則含水率的控制、切片流動性的控制,都會變得很困難。
連接於乾燥塔(筒倉)10的所述氣體供給通道12的數目,在筒倉的容量大的時候有必要增加,但通常是5~20個。
通過採用流化床式乾燥裝置對非晶性聚酯切片進行乾燥,可以使切片避免受到由與處理槽的內壁的碰撞產生的強烈衝擊,並可以從切片有效地揮發水份,且充分抑制細粒生成,同時可以將切片的含水率降低到所需的300ppm以下。
另外,通過連續地將切片投入到處理槽內,並連續地從處理槽中取出(排出)切片,能以高效率製造本發明的非晶性聚酯切片。這裡的連續地是指,在維持乾燥裝置的處理槽內被切片填滿的狀態的條件下,持續地或者斷續地排出(取出)一部分切片,之後再追加投入新的切片。
第二方法是,在冷卻通過熔融聚合生成的非晶性聚酯後,進行切斷獲得切片,之後在乾燥機的處理槽內對該切片進行真空乾燥,或者在真空下通入少量乾燥氣體進行乾燥,然後,不與外部氣體進行接觸而直接轉移到細粒去除裝置中,從而去除細粒的一種方法。即,上述第一方法是,在儘量避免產生細粒的條件下減少水份的方法,而相對於此,該第二方法是,有效地進行切片乾燥之後,在不造成切片的含水率上升的前提下,去除在乾燥過程生成的細粒的方法。
這裡的真空乾燥中的「真空」是指,使處理槽內的壓力達到400Pa以下。另外,真空下通入少量乾燥氣體的時候,相對於處理槽內的每1ton切片,乾燥氣體的通氣量優選為0.5m3N/h以上,更優選為1.0m3N/h以上。另外,乾燥氣體的通氣量的上限通常是5.0m3N/h以下。
乾燥機指的是,可以將其處理槽內部控制成真空或者加壓狀態,且可以加熱或者冷卻,並能固定其軸且進行旋轉,從而通過該旋轉來攪拌被乾燥對象物的同時進行乾燥的裝置,也被稱為間歇式乾燥機或帶有攪拌器的料鬥乾燥機等。另外,細粒的去除裝置可以是,振動篩裝置、利用空氣流的氣流分級裝置、重力式分級裝置等。
為了將利用乾燥機進行了乾燥處理的切片,在不與外部氣體接觸的條件下直接供給到細粒去除裝置,通過輸送配管連接乾燥機的切片排出口(取出口)和細粒去除裝置。通過該輸送配管進行的切片輸送中,可以採用插塞(plug)式輸送方式或鬥式輸送機輸送方式等,且避免因它與切片配管內壁之間的碰撞等產生細粒(微粉)。
本發明中,通入到乾燥裝置的處理槽(即,流化床式乾燥裝置的筒倉型乾燥機(乾燥塔)、乾燥機的處理槽)內的乾燥氣體的含水率優選在100ppm以下,更優選為1ppm以下。該乾燥氣體可以是,乾燥氮氣、減溼空氣、氦氣、二氧化碳氣體等,而其中優選為乾燥氮氣。
另外,乾燥裝置處理槽內的溫度(通入乾燥氣體時為乾燥氣體的溫度)應在室溫以上,且比非晶性聚酯的玻璃化轉變溫度(Tg)低10℃以上。此外,所述的室溫是指5~30℃。還有,乾燥裝置的處理槽內的溫度(通入乾燥氣體時為乾燥氣體的溫度)的下限優選為(室溫+10℃),上限優選為(非晶性聚酯的Tg-15℃)。
即,如果加熱到比該溫度範圍更高的溫度,則由於切片互相間的粘連,乾燥效率將會下降,而且,容易生成熔接切片,粗大副產物的含量會增加至2重量%以上,當利用得到的乾燥後的切片(最終製品)進行成型的時候,就會影響成型操作。另外,如果是比該範圍低的溫度,則很難將切片的含水率降低至所需的300ppm以下。
按以上方法製造的含水率足夠低、且細粒的含量也足夠少(另外,粗大副產物的含量也很低)的本發明的非晶性聚酯切片,優選不與外部氣體接觸而直接裝入到防溼容器中保存。該防溼容器是指,通過在其中收容切片並進行密封,能將每1個小時的切片含水率的上升抑制在5ppm以下的容器。此類防溼容器可以是,例如,由由聚乙烯(PE)層/鋁(Al)層或聚乙烯(PE)層/鋁(Al)層/聚乙烯(PE)層等構成且具備了防溼性和柔軟性的層疊體構成的袋子(袋體)。作為該防溼容器的形態,從操作性考慮,優選的是在其上部和下部具有投入口和擠出口的筒狀體,且各口都用細繩綁住而進行密封的類型的袋體。另外,容量在0.5~5.0m3左右為宜。
為了將經乾燥處理後或者經乾燥處理及細粒去除處理後的切片不與外部氣體接觸,直接收容到防溼容器中,通常,在流化床式乾燥裝置的切片取出口(排出口)安裝防溼容器,從而連續地收容被排出的切片。
圖2表示在以上說明的圖1所示的筒倉型通風乾燥機的切片排出口13上安裝防溼容器14,並將經連續乾燥、排出來的切片1不與外部氣體接觸,直接填充到防溼容器14內的狀態。
還有,在用細粒去除裝置進行細粒去除處理的時候,用不鏽鋼製配管直接連接乾燥裝置和細粒去除裝置,從而在乾燥氮氣的流動下輸送切片。
所述防溼容器可以直接作為包裝材料使用,並可以以將切片收容在防溼容器的狀態出廠。由此,成型品製造廠在開封防溼容器後,無須特別進行乾燥處理,可將購買的本發明的非晶性聚酯切片立即投入到成型機中,進行成型操作。
以往,非晶性聚酯切片是被收容於聚乙烯制的袋子(不特別具有防溼結構)後出廠。於是,成型品製造廠在購入非晶性聚酯切片後,在投入到成型機之前,通常要對切片進行乾燥。
因此,如果將本發明的非晶性聚酯切片放入防溼容器保存並出廠,可以省略成型品製造廠的乾燥工序,從而提高操作效率。另外,即使不開封收容有乾燥切片的防溼容器,使保存期間變得比較長,也可以使本發明非晶性聚酯切片保持其良好特性。
本發明非晶性聚酯切片中,以對苯二甲酸乙二酯和、對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯或對苯二甲酸新戊二酯作為主要重複單元的共聚聚酯切片中,考慮到作為成型品時的機械強度這一點,聚酯的特性粘度優選為0.70~0.85dl/g,更優選為0.70~0.80dl/g。為了達到該聚酯的特性粘度,且維持熱穩定性,重要的是,作為聚合催化劑使用一定量的選自銻化合物、鍺化合物、鈦化合物中的至少一種。
作為銻化合物可以舉出三氧化銻、五氧化銻、三氯化銻、乙酸銻、乙醇酸銻等;作為鍺化合物可以舉出結晶性二氧化鍺、非晶性二氧化鍺、四乙氧基銻、四n-丁氧基銻等;作為鈦化合物可以舉出四丁氧基鈦。
當作為聚酯的聚合催化劑,單獨使用銻化合物、鍺化合物或鈦化合物時,相對於該聚酯的含量分別為,在銻化合物的情況下是0.009~0.045摩爾%、鍺化合物的情況下是0.005~0.075摩爾%、鈦化合物的情況下是0.002~0.023摩爾%。
在使用銻化合物的情況下,相對於該聚酯,優選含有0.018~0.035摩爾%,更優選含有0.020~0.030摩爾%。另外在使用鍺化合物的情況下,相對於該聚酯,優選含有0.075~0.030摩爾%,更優選含有0.015~0.025摩爾%。還有,在使用鈦化合物的情況下,相對於該聚酯,優選含有0.002~0.014摩爾%,更優選含有0.005~0.010摩爾%。
另外,當作為聚合催化劑組合使用銻化合物、鍺化合物、鈦化合物中的兩種或三種以上的時候,優選使其中至少有一種化合物的含量滿足上述的下限值,且任何一個都滿足上述的上限值。
如果銻化合物、鍺化合物、鈦化合物中的任何一種化合物的含量都少於所述規定的範圍,則聚酯不能充分地達到高聚合度化(即,不能達到0.70dl/g以上的特性粘度),且生產率也會顯著下降。另外,如果這些化合物中的任何一種化合物的含量多於所述規定範圍,則在該聚酯切片的成型中(特別是制膜時),聚酯的熱分解將會變得激烈,無法進行穩定的成型,從而,由這些所得到的成型品的質量也將會下降。
在以該對苯二甲酸乙二酯、和對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯或對苯二甲酸新戊二酯作為主要的重複單元的第1共聚聚酯切片中,為了使利用靜電密合澆鑄法的制膜(薄膜化)過程中能顯示良好的靜電密合性,重要的是,使聚酯在275℃下的熔融比電阻(下面有時省略為ρi)成為0.1×108~0.75×108Ω·cm(優選為0.15×108~0.30×108Ω·cm)。
也就是說,聚酯薄膜通常是在熔融擠出聚酯之後進行雙向拉伸而獲得。即,可通過以下操作獲得使由擠出機熔融擠出的薄片狀物緊貼於旋轉的冷卻滾筒表面上並拉出,接著將該薄片狀物引導至配置於冷卻滾筒後段的拉伸輥上進行縱向拉伸,然後用拉幅機對其進行橫向拉伸,之後再進行熱定形而獲得。
因而,若要提高薄膜厚度的均勻性,且提高澆鑄速度,必須使從擠出噴絲頭熔融擠出的薄片狀物以充分大的附著力緊貼於冷卻旋轉滾筒上。為此,可以採用靜電密合澆鑄法。
所謂靜電密合澆鑄法是指,在擠出噴絲頭和冷卻旋轉滾筒之間設置金屬線狀的電極並施加高電壓之後,在未固化的薄片狀物的表面析出靜電,從而使該薄片狀物靜電附著於冷卻旋轉滾筒表面上的方法。在靜電密合澆鑄法中,為了提高薄片狀物對於冷卻旋轉滾筒的靜電密合性,有必要增加薄片狀物表面的電荷量,為此,必須對聚酯進行改性,減小其比電阻。如果該共聚聚酯切片的聚酯的熔融比電阻小於0.1×108Ω·cm,則該聚酯容易帶電,或者熱穩定性會下降。如果熔融比電阻大於0.75×108Ω·cm,則這種聚酯在制膜時得不到對於冷卻旋轉滾筒的優良的靜電密合性,很難高速生產厚度均勻性良好的薄膜。
為了使以對苯二甲酸乙二酯、對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯或對苯二甲酸新戊二酯作為主要的重複單元的共聚聚酯切片,能成為可以高速地製造具有充分低的熔融比電阻、優良的熱穩定性、且良好的厚度均勻性的薄膜的原料,優選含有一定量的鹼金屬化合物、鹼土類金屬化合物以及磷化合物。
作為鹼金屬化合物的金屬可以列舉鋰、鈉、鉀等,而鹼金屬化合物可以是這些金屬的氫氧化物、乙酸鹽、碳酸鹽、脂肪族羧酸鹽、醇鹽等。鹼金屬化合物優選為,氫氧化鋰、乙酸鋰、碳酸鋰、氫氧化鈉、乙酸鈉、碳酸鈉、乙醇鈉、氫氧化鉀、乙酸鉀、碳酸鉀等。其中,乙酸鈉為最佳選擇。這些鹼金屬化合物可以單獨使用,也可以兩種以上並用。
另外,作為鹼土類金屬化合物可以列舉(1)鹼土類金屬的氫氧化物及其水合物、(2)乙酸鹽、丙酸鹽、酪酸鹽等低級脂肪族羧酸鹽及其水合物、(3)安息香酸鹽、4-甲基苯基酸鹽、萘酸鹽等芳香族羧酸鹽及其水合物、(4)甲醇鹽、乙醇鹽等的醇鹽類。其中,優選使用氫氧化物及其水合物、乙酸鹽及其水合物。這裡的鹼土類金屬原子可以是Mg、Ca、Sr、Ba等。
鹼土類金屬化合物的合適的具體實例有,乙酸鈣、乙酸鈣一水合物、乙酸鎂、乙酸鎂四水合物、乙酸鋇。其中,乙酸鈣一水合物和乙酸鎂四水合物尤其合適。
另外,作為磷化合物可以是,例如,磷酸、亞磷酸、膦酸及其它們的衍生物等。作為合適的具體例有,磷酸、磷酸三甲基酯、磷酸三丁基酯、磷酸三苯基酯、磷酸單甲酯、磷酸二甲酯、磷酸單丁酯、磷酸二丁基酯、亞磷酸、亞磷酸三甲基酯、亞磷酸三丁基酯、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適。
在以對苯二甲酸乙二酯、和對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯作為主要重複單元的第1共聚聚酯切片中,重要的是,相對於該聚酯,在滿足下式(I)~(IV)的範圍內含有鹼金屬化合物、鹼土類金屬化合物、以及磷化合物。
0.005≤M1(摩爾%)≤0.029...(I)0.045≤M2(摩爾%)≤0.225...(II)1.67≤M2/M1(摩爾比)≤45 ...(III)0.5≤(M1+M2)/P(摩爾比)≤3.00...(IV)(I)~(IV)式中,M1表示相對於聚酯的鹼金屬化合物的含量(摩爾%)、M2表示相對於聚酯的鹼土類金屬化合物的含量(摩爾%)、P表示相對於聚酯的磷化合物的含量(摩爾%)。
即,如果M2/M1不滿足式(III),則ρi值就不在所述的規定範圍內,制膜時得不到對於冷卻旋轉滾筒的優良靜電密合性,很難高速生產厚度均勻性良好的薄膜。該M2/M1優選在5以上、20以下的範圍內。
另外,如果(M1+M2)/P不滿足式(IV),則ρi值就不在所述的規定範圍內,制膜時得不到對於冷卻旋轉滾筒的優良靜電密合性,有時很難高速生產厚度均勻性良好的薄膜,同時有時也會導致熱穩定性的下降。該(M1+M2)/P優選在1.5以上、4.0以下的範圍內。
相對於聚酯的鹼金屬化合物的含量(M1)優選在0.005~0.029摩爾%範圍內,更優選為0.010~0.020摩爾%。如果相對於聚酯的鹼金屬化合物含量不足0.005摩爾%,則ρi值就會變大,制膜時得不到對於冷卻旋轉滾筒的優良靜電密合性,有時很難高速生產厚度均勻性良好的薄膜,而如果超過0.029摩爾%,則會降低熱穩定性。
另外,相對於聚酯的鹼土類金屬化合物的含量(M2)優選在0.045~0.225摩爾%範圍內,更優選為0.063~0.117摩爾%。如果相對於聚酯的鹼土類金屬化合物含量不足0.045摩爾%,則ρi值就會變大,制膜時得不到對於冷卻旋轉滾筒的優良靜電密合性,很難高速生產厚度均勻性良好的薄膜,而如果超過0.225摩爾%,則會降低熱穩定性。
另一方面,在以對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸新戊二酯為主要重複單元的第2共聚聚酯切片中,從具備良好的靜電密合性並減少雜質的角度考慮,重要的是,相對於該聚酯,在滿足下式(V)~(VII)的範圍內含有鹼金屬化合物、鹼土類金屬化合物、以及磷化合物。
0.005≤M1(摩爾%)≤0.050 ...(V)0.05≤M2(摩爾%)≤0.40...(VI)1.0≤M2/P(摩爾比)≤3.5...(VII)(V)~(VII)式中,M1、M2、P與上述的意義相同。
即,相對於聚酯的鹼土類金屬化合物的含量(M2)優選在0.05~0.40摩爾%範圍內,而下限值更優選為0.07摩爾%,特別優選為0.10摩爾%。如果相對於聚酯的鹼土類金屬化合物的含量不足0.05摩爾%,則無法充分減小作為聚酯的靜電密合性的代用特性的「275℃下熔融時的比電阻(ρi值)」。另一方面,其上限值更優選為0.30摩爾%,特別優選為0.20摩爾%。如果相對於聚酯的鹼土類金屬化合物的含量超過0.40摩爾%,則共聚聚酯的色相b值將會提高,導致黃色的增多,或者會使共聚聚酯中的雜質量增加,因而在雜質和色調等方面就會顯得不夠完善。
磷化合物的含量(P)優選根據鹼土類金屬化合物的含量確定。相對於聚酯的鹼土類金屬化合物的含量(M2)和磷化合物含量(P)的摩爾比(M2/P)優選在1.0~3.5的範圍內,而下限值更優選為1.2,特別優選為1.5。如果所述摩爾比(M2/P)不足1.0,則無法使ρi值充分小,因而也無法得到良好的靜電密合性。
另一方面,所述摩爾比(M2/P)的上限值更優選為3.0時,特別優選為2.5。如果所述摩爾比(M2/P)超過3.5,則游離的鹼土類金屬化合物將會增多,共聚聚酯的色相b值會變高,導致黃色的增多,耐熱性變差,或雜質量增加等,從而會造成質量的下降。
相對於聚酯的鹼金屬化合物的含量(M1)優選在0.005~0.050摩爾%範圍內,其中,下限值更優選為0.008摩爾%,而上限值更優選為0.035摩爾%。如果相對於聚酯的鹼金屬化合物含量不足0.005摩爾%,則靜電密合性的改善效果將會很小,而如果超過0.050摩爾%,則靜電密合性的改善效果會達到極限,且反而容易生成起因於過量的鹼金屬化合物的雜質。
另外,在本發明中,為了同時實現該聚酯的透明性和溶劑粘合性,作為二元醇成分,優選使用由50~85摩爾%的乙二醇、12~45摩爾%的1,4-環己烷二甲醇或新戊二醇、1.5~7摩爾%(優選為2.5~5.0摩爾%)的二甘醇構成的特定的組成。
在獲得上述共聚聚酯切片的時候,作為原料單體的一部分必須使用二甘醇,且相對於全部二元醇優選使用0.5~6.5摩爾%範圍內的二甘醇。在相對於原料單體中全部二元醇的二甘醇的量不足0.5摩爾%的時候,很難製造二甘醇成分佔全部二元醇成分的1.5摩爾%以上的聚酯。另一方面,如果相對於原料單體中全部二元醇的二甘醇的量超過6.5摩爾%,則相對於全部二元醇成分的二甘醇成分量就會超過7.0摩爾%。
本發明的共聚聚酯,可以使用間歇式反應裝置(間歇式聚合法)或者使用連續式反應裝置(連續式聚合法)製造。例如,在使用連續式反應裝置(連續式聚合法)通過連續運轉製造20ton的時候,可以將特性粘度(聚合度)的變動幅度(最大值和最小值之差)控制在0.050dl/g以下,優選控制在0.0250dl/g以下。另外,可以將二甘醇成分的量(共聚量)的變動幅度(最大值和最小值之差)控制在0.5摩爾%以下,而優選控制在0.3摩爾%以下。
連續式反應裝置(連續式聚合法)中,酯化反應(酯交換反應)以及熔融縮聚反應,可分別用一階段完成,也可以分為多個階段完成。另外,在將酯化反應(酯交換反應)分為多個階段進行的時候,反應釜數優選為2~3釜。另外,在將熔融縮聚反應分為多個階段進行的時候,反應釜數優選為3~7釜。連續式聚合法中的酯化反應(酯交換反應)的溫度通常是240~270℃,而更優選為250~265℃。反應釜內的壓力通常在0.2MPa以下,而更優選為0.01~0.05MPa。縮聚反應的溫度通常是265~285℃,而更優選為270~280℃,且反應釜內的壓力通常在1.5hPa以下,而更優選為0.5hPa以下。酯化反應(酯交換反應)的反應時間優選為5小時以下,而更優選為2~3.5小時。另外縮聚反應的反應時間優選為3小時以下,而更優選為1~2小時。
另一方面,在使用間歇式反應裝置(間歇式聚合法)製造的情況下,從聚合反應釜抽出得到的聚合體時,在將聚合反應釜的釜內壓力保持在0.1~300hPa、更優選保持在5~50hPa範圍內的條件下,從聚合反應釜抽出聚合體。由此,可以抑制抽出過程中聚合體(共聚聚酯)的特性粘度(聚合度)的變動,例如,製造聚酯700kg後在將抽出時間定為30分鐘的情況下,可以將特性粘度的變動幅度(最大值和最小值之差)控制在0.050dl/g以下,而優選控制在0.025dl/g以下。
使用以往的一般的間歇式反應裝置(間歇式聚合法)製造聚酯的時候,從聚合反應釜抽出聚合體的操作是,用氮氣等使聚合反應釜內形成為加壓狀態之後進行的。然而,該以往方法中,聚合體(共聚聚酯)的特性粘度(聚合度)的變動幅度(最大值和最小值之差)會達到0.1dl/g以上。
另外,在實施從釜內壓力被保持為減壓狀態的聚合反應釜中抽出聚合體的方法的時候,優選在聚合反應釜的抽出口安裝齒輪泵等設備。如果不安裝齒輪泵設備,則很難從減壓狀態的反應釜內以高效率抽出聚合體。
間歇式聚合法中的酯化反應(酯交換反應)的溫度通常是220~250℃,而更優選為230~245℃。反應釜內的壓力通常為0.2~0.4MPa,而優選為0.25~0.30MPa。另外,縮聚反應可以用一個階段完成,也可以經多個階段完成。在用一個階段進行的時候,逐漸實施減壓以及升溫,使最終的溫度達到260~280℃,而優選為265~275℃,同時,使最終的壓力通常在3hPa以下,而更優選為0.5hPa以下。酯化反應或者酯交換反應的反應時間優選為4小時以下,而更優選為2~3小時。另外,縮聚反應的反應時間優選為5小時以下,而更優選為2~4小時。
在實施直接酯化法的情況下,所述聚合催化劑可以在酯化反應開始前、或者在加壓酯化反應結束後到初期縮聚反應開始前的任意的時刻添加。但是,在使用銻化合物或者鈦化合物作為聚合催化劑使用的時候,優選在酯化反應之前添加。
本發明的非晶性聚酯切片中,在聚酯聚合反應過程中,在不影響本發明目的的範圍內,根據需要可以添加氧化鈦、二氧化矽、碳酸鈣等非活性粒子、顏料、耐熱·氧化穩定劑、脫模劑、UV吸收劑、著色劑等。另外,其他的聚合催化劑、熱穩定劑、添加物優選在酯化反應後添加。
此外,在實施酯交換法的情況下,所述聚合催化劑可以在酯交換反應開始前到初期縮聚反應開始前的任意的時刻添加。但是,由於銻化合物不僅具有作為聚合催化劑的功能,而且還具有作為酯交換催化劑的功能,因此,優選在酯交換反應開始前添加。另外,其他聚合催化劑、熱穩定劑、添加物,優選在酯交換反應結束之後的階段添加。酯交換催化劑需要在酯交換反應開始前添加。
還有,在實施酯交換法的情況下,在上述的銻化合物、鍺化合物、鈦化合物中的任何一種以上的催化劑之外,需要再使用酯交換催化劑。作為該酯交換催化劑,可以使用錳化合物、鋅化合物等,且相對於共聚聚酯,這些催化劑優選含0.01~0.05摩爾%,更優選為0.015~0.035摩爾%,特別優選為0.02~0.03摩爾%。
在此,作為該鋅化合物,可以舉出乙酸鋅、安息香酸鋅等有機酸鹽;氯化鋅等氯化物、甲醇鋅等醇鹽;乙醯丙酮鋅等,而其中優選使用乙酸鋅。另外,所述錳化合物可以是,乙酸錳、安息香酸錳等有機酸鹽、氯化錳等氯化物、甲醇錳等醇鹽、乙醯丙酮錳等,而其中優選使用乙酸錳。
本發明的非晶性聚酯切片,可以作為薄膜、薄片、中空成型容器、纖維、瓶子、工程塑料等的原材料(成型原料)使用。特別適用於,覆蓋各種物品的外表面的標籤、用於包裝和綑紮各種物品的材料等中使用的熱收縮薄膜的原材料。本發明的非晶性聚酯切片具有含水率和細粒充分小的特徵。因此,在使用該切片獲得成型品時,在成型過程中很少有分子量的減小和組成的改變,從而能獲得機械強度以及組成均勻性良好的高品質的成型品。
另外,特別是,在混合共聚組成不同的2種以上的切片並利用該混合物製造成型品時,或者,與本發明的非晶性聚酯切片之外的樹脂切片(例如,聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯等結晶性聚酯的切片、聚碳酸酯切片、使聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯等與其他的酸成分和/或二元醇成分進行共聚生成的結晶性共聚聚酯切片等)進行混合,並由此製造成型品的時候,尤其可以製造出組成均勻性良好的高品質成型品。
另外,利用本發明的非晶性聚酯切片能製造出機械強度和組成均勻性良好的高品質的成型品,而且,比起PET具有更高的透明度。然而,本發明的非晶性聚酯切片容易導致發黑和變黃,從而在色調方面存在需要改善的問題。下面,說明從色調方面進行了改善的實現了清晰透明性的非晶性聚酯切片。
在以對苯二甲酸乙二酯、和對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯為主要的酯單元的共聚聚酯(第1共聚聚酯)的切片中,為了改善色調,並使其具有清晰的透明性,重要的是,使色相L值在45~70範圍內、色相b值在-3~5的範圍內,且根據所使用的不同的聚合催化劑(金屬化合物),分別存在特別理想的聚酯的形態。具體地說,有下述的4種形態(聚酯A~D)。
另外,色相L值以及色相b值是,依照JIS Z8722,用測色儀測定的數值,其中,色相L值是表示色調亮度的尺度,且數值越高表示發黑越少,亮度更大;而色相b值是表示黃色的尺度,數值越高表示黃色越強,且數值為負值時,絕對值越大,藍色感越強。
共聚聚酯A是指,作為聚合催化劑使用銻化合物而獲得,且含有鹼土類金屬化合物以及磷化合物,同時色相L值為45~65、色相b值為-3~5的共聚聚酯的切片。
即,在作為聚合催化劑使用銻化合物的情況下,為了達到共聚聚酯的清晰的透明性,有必要使共聚聚酯的色相L值為45~65、且色相b值為-3~5。如果色相b值超過5,則聚合物的黃色會變得更深,而色相b值若小於-3,則藍色就會很顯眼。另外,如果色相L值不足45,則容易使聚合物上的發黑變得顯眼。另一方面,如果色相b值在-3~5的範圍,且色相L值超過65,則也不會產生色調方面的問題,但是,在作為聚合催化劑使用銻化合物的時候,在實用上很難使將色相L值調至超過65的操作達到工業性規模。
該共聚聚酯A是,通過在以銻化合物作為聚合催化劑使用的製造聚酯的過程中,添加一定量的鹼土類金屬化合物和磷化合物而獲得。
全部二羧酸成分當中的對苯二甲酸成分的量優選為70摩爾%以上,而更優選為85摩爾%以上,特別優選為95摩爾%以上,最優選為100摩爾%。對苯二甲酸成分之外的二羧酸成分與此前說明的對苯二甲酸之外的二羧酸成分相同。
二元醇成分優選由,乙二醇(EG)/1,4-環己烷二甲醇(CHDM)構成,此時,EG/CHDM=20~80/80~20(摩爾%)時為優選,而更優選為20~40/60~80(摩爾%)或60~80/20~40(摩爾%),特別優選為25~35/65~75(摩爾%)或65~75/25~35(摩爾%)。
可以在不足全部二元醇成分的10摩爾%的範圍內使用EG和CHDM之外的其他二元醇成分。此時,EG和CHDM之外的其他二元醇的成分與上述相同。
作為聚合催化劑使用的銻化合物的含量相對於聚酯優選為0.009~0.045摩爾%。如果銻化合物的含量不足0.009摩爾%,則製造聚酯時的聚合活性就會容易變得不充分。因此,在使用聚合度不夠高的狀態(例如,特性粘度不足0.60dl/g)的共聚聚酯切片製造薄膜、薄片、工程塑料等成型品的時候,得到的成型品的機械特性就會下降。另外,使共聚聚酯達到充分大的特性粘度(通常是0.60~0.90dl/g)時所需的聚合時間也會變長,從而會顯著降低生產率。另一方面,如果銻化合物的含量超過0.045摩爾%,則在用共聚聚酯成型的時候,共聚聚酯的熱分解將會變得激烈,很難進行穩定的成型,有時所得的成型品的質量將會下降。另外,有時也會導致共聚聚酯的發黑更嚴重,且色相L值也有所下降。
作為聚合催化劑,可以與銻化合物一併使用其他的聚合催化劑,該催化劑可以是鍺化合物或者鈦化合物。鍺化合物的含量根據使用的銻化合物的含量而不同,其範圍優選為0.003~0.0075摩爾%。另外,鈦化合物的含量根據使用的銻化合物的含量而不同,其相對於聚酯的含量範圍優選為0.0001~0.002摩爾%。
在共聚聚酯切片的製造過程中添加的鹼土類金屬化合物,相對於共聚聚酯,優選含有0.001~0.040摩爾%,而下限值更優選為0.005摩爾%,下限值特別優選為0.010摩爾%。另外,上限值更優選為0.025摩爾%,上限值特別優選為0.020摩爾%。如果相對於共聚聚酯的鹼土類金屬化合物的含量不足0.001摩爾%,則共聚聚酯的色相L的值(亮度)變不大,無法充分消除共聚聚酯的發黑現象,從而會在色調方面產生不足。另一方面,如果鹼土類金屬化合物的含量超過0.040摩爾%,則共聚聚酯的色相b值就會變大,會增加共聚聚酯的黃色感,從而會在色調方面產生不足。
另外,磷化合物的含量可根據鹼土類金屬化合物的含量確定,鹼土類金屬化合物的含量(M)和磷化合物含量(P)的摩爾比(M/P)優選在0.2~3.5的範圍內。該摩爾比(M/P)的下限值更優選為0.75,特別優選為0.8;上限值更優選為1.75,特別優選為1.2。如果該摩爾比(M/P)不足0.2,則聚酯中容易產生副產物,也會出現共聚聚酯的耐熱性變差的傾向。如果該摩爾比(M/P)超過3.5,則游離的鹼土類金屬化合物將會增加,會導致共聚聚酯的色相b值變高,黃色變深,或者耐熱性變差,或者色相L值變低,導致透明性下降,從而會造成質量的下降。
為了還改善聚合物的色調,也可以含有鈷化合物,鈷化合物含量相對於共聚聚酯,優選為0~0.02摩爾%。
該共聚聚酯A中,鹼土類金屬和磷化合物可以在製造共聚聚酯時的酯化工序、初期聚合工序、後期聚合工序中的任何一個工序中添加。其中,優選在酯化工序結束後且低聚物的端羧基濃度(AVo)為0~700eq/ton的時刻添加,更優選在0~500eq/ton的時刻添加,而特別優選在0~350eq/ton的時刻添加。特別是,如果在低聚物的端羧基濃度(AVo)超過700eq/ton的時刻將鹼土類金屬化合物添加到反應體系內,則將會析出鹼土類金屬化合物和對苯二甲酸的反應產物,造成共聚聚酯的透明性容易變差。
作為聚合催化劑的銻化合物,可以在酯化工序、初期聚合工序、後期聚合工序中的任何一個工序中添加,而優選在酯化反應結束後添加。鈦催化劑優選在酯化反應前添加。
共聚聚酯B是指,作為聚合催化劑使用鍺化合物獲得的、含有鹼土類金屬化合物以及磷化合物、且色相L值為60~70、色相b值為-3~5的共聚聚酯的切片。
即,在作為聚合催化劑使用鍺化合物的情況下,為了達到共聚聚酯的清晰的透明性,有必要使共聚聚酯的色相L值為60~70、且色相b值為-3~5。如果色相b值超過5,則聚合物的黃色會變得更深,而色相b值若小於-3,則藍色就會很顯眼。另外,如果色相L值不足60,則無法使用於要求達到極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的範圍內,則即使色相L值超過70,也不會產生色調方面的問題,但是在作為聚合催化劑使用鍺化合物的時候,實用上很難在工業性規模上使色相L值超過70。
該共聚聚酯B是,在以鍺化合物作為聚合催化劑使用的製造共聚聚酯的過程中,添加一定量的鹼土類金屬化合物和磷化合物而獲得的。
二元醇成分的優選組成與上述的共聚聚酯A中相同。
可以在不足全部二元醇成分的10摩爾%的範圍內使用EG和CHDM之外的其他二元醇成分。此時,EG和CHDM之外的其他二元醇成分與上述相同。
作為聚合催化劑使用的鍺化合物的含量相對於共聚聚酯優選為0.0075~0.045摩爾%。如果鍺化合物的含量不足0.0075摩爾%,則製造聚酯時的聚合活性就很容易變得不充分。因此,在使用聚合度不夠大的狀態(例如,特性粘度不足0.60dl/g)的共聚聚酯製造薄膜、薄片、工程塑料等成型品的時候,得到的成型品的機械特性將會下降。另外,使共聚聚酯達到充分大的特性粘度(通常是0.60~0.90dl/g)時所需聚合時間將也會變長,從而顯著降低生產率。另一方面,如果鍺化合物的含量超過0.045摩爾%,則在形成共聚聚酯的時候,共聚聚酯的熱分解將會變得激烈,且很難進行穩定的成型,有時會造成所得的成型品的質量的下降。另外,共聚聚酯的黃色將會增多,導致色相b值變高。
作為聚合催化劑,可以與鍺化合物一併使用其他的聚合催化劑,該催化劑可以是銻化合物或者鈦化合物。銻化合物的含量根據使用的鍺化合物的含量而不同,其範圍優選為0.0045~0.0090摩爾%。另外,鈦化合物的含量根據使用的鍺化合物的含量而不同,其相對於聚酯的含量範圍優選為0.0001~0.002摩爾%。
在該共聚聚酯的製造過程中添加的鹼土類金屬化合物的優選使用量,出於與所述共聚聚酯A中相同的理由,也採用同樣的量。
另外,磷化合物的含量可根據鹼土類金屬化合物以及鍺化合物的含量之和確定,優選使鹼土類金屬化合物(M)和鍺化合物(Ge)的含量之和與磷化合物(P)的含量的摩爾比((M+Ge)/P)優選在0.2~3.5的範圍內。該摩爾比((M+Ge)/P)的下限值更優選為0.75,特別優選為0.8;上限值更優選為1.75,特別優選為1.2。如果該摩爾比((M+Ge)/P)不足0.2,則聚酯中容易產生副產物,也會出現共聚聚酯的耐熱性變差的傾向。如果該摩爾比((M+Ge)/P)超過3.5,則因游離鹼土類金屬化合物的增加,將會提高共聚聚酯的色相b值並增加黃色,或者會造成耐熱性變差,或者色相L值變低,導致透明性下降,從而會使質量下降。
為了進一步改善聚合物的色調,也可以含有鈷化合物,且鈷化合物相對於共聚聚酯的含量,與相述的共聚聚酯A中相同。
該共聚聚酯中,鹼土類金屬化合物和磷化合物可以在製造共聚聚酯時的酯化工序、初期聚合工序、後期聚合工序中的任何一個工序中添加。其中,與共聚聚酯A相同,優選在酯化工序結束後,在低聚物的端羧基濃度(AVo)在特定範圍內的時刻添加,而限定該添加時期的低聚物的端羧基濃度(AVo),也和所述共聚聚酯A中相同。
作為聚合催化劑的鍺化合物,可以在酯化工序、初期聚合工序、後期聚合工序中的任何一個工序中添加,而優選在酯化反應前添加,而在將鍺化合物和鍺化合物之外的其他催化劑並用的時候,也優選將這些全部都在酯化反應前添加。
共聚聚酯C是作為聚合催化劑使用鈦化合物獲得的、含有鹼土類金屬化合物、磷化合物,以及鈷化合物、且色相L值為50~65、色相b值為-3~5的共聚聚酯的切片。另外,也可以用有機調色劑替代鈷化合物。
即,在作為聚合催化劑使用鈦化合物的情況下,為了達到共聚聚酯的清晰的透明性,有必要使共聚聚酯的色相L值為50~65、且色相b值為-3~5。如果色相b值超過5,則聚合物的黃色會變得更深,而色相b值若小於-3,則藍色就會很顯眼。另外,如果色相L值不足50,則容易使聚合物上的發黑變得顯眼,很難得到清晰的透明性。另一方面,如果色相b值在-3~5的範圍內,則即使色相L值超過65,也不存在色調方面的問題,但是在作為聚合催化劑使用鈦化合物的時候,實用上很難以工業性規模使色相L值超過65。
該共聚聚酯C是,在以鈦化合物作為聚合催化劑使用的製造共聚聚酯的過程中,添加一定量的鹼土類金屬化合物和磷化合物、以及鈷化合物(或者是有機調色劑)而獲得的。
二元醇成分的優選組成與所述的共聚聚酯A相同。
可以在不足全部二元醇成分的10摩爾%的範圍內使用EG和CHDM之外的其他二元醇成分。此時,EG和CHDM之外的其他二元醇成分與上述相同。
作為聚合催化劑使用的鈦化合物的含量相對於共聚聚酯優選為0.002~0.015摩爾%。如果鈦化合物的含量不足0.002摩爾%,則製造共聚聚酯時的聚合活性就會很容易變得不充分。因此,在使用聚合度不夠大的狀態(例如,特性粘度不足0.60dl/g)的共聚聚酯製造薄膜、薄片、工程塑料等成型品的時候,得到的成型品的機械特性將會下降。另外,使共聚聚酯達到充分大的特性粘度(通常是0.60~0.90dl/g)時所需的聚合時間將會變長,從而顯著降低生產率。另一方面,如果鈦化合物的含量超過0.015摩爾%,則在用共聚聚酯成型的時候,共聚聚酯的熱分解將會變得激烈,很難進行穩定的成型,有時所得的成型品的質量會下降。另外,有時共聚聚酯的黃色會增多,導致色相b值的升高。
作為聚合催化劑,可以與鈦化合物一併使用其他的聚合催化劑,該聚合催化劑可以是銻化合物或者鍺化合物。銻化合物的含量根據使用的鈦化合物的含量而不同,其範圍優選為0.0035~0.0090摩爾%。另外,鍺化合物的含量根據使用的鈦化合物的含量而不同,其相對於共聚聚酯的含量範圍優選為0.0003~0.0075摩爾%。
在該共聚聚酯的製造過程中添加的鹼土類金屬化合物的優選使用量,出於與所述共聚聚酯A中同樣的理由,也使用同樣的量。另外,磷化合物的含量也出於和所述共聚聚酯A中相同的理由,也使用同樣的量。
為了進一步改善聚合物的色調,重要的是,使其含有鈷化合物或者有機調色劑,且鈷化合物相對於共聚聚酯的含量,優選為0.005~0.025摩爾%,更優選為0.005~0.020摩爾%,特別優選為0.005~0.015摩爾%。如果鈷化合物的含量不足0.005摩爾%,則所得的共聚聚酯的色相b值將會提高,無法充分去掉聚合物的黃色。另一方面,如果鈷化合物的含量超過0.015摩爾%,則共聚聚酯中會產生由鈷化合物引起的發黑現象,色相L值會變小。另外,有機調色劑可以列舉蒽醌系、喹吖酮系、二酮基吡咯並氯(diketopyrrochlor)、perinon、縮合偶氮系等。其中,優選為蒽醌系的調色劑。所述有機調色劑相對於生成的共聚聚酯,優選含有0.01~5ppm。
該共聚聚酯中,鹼土類金屬、磷化合物、以及鈷化合物(或者是有機調色劑),可以在製造共聚聚酯時的酯化工序、初期聚合工序、後期聚合工序中的任何一個工序中添加,與上述共聚聚酯A中的鹼土類金屬化合物和磷化合物的添加時期相同,優選在酯化工序結束後且低聚物的端羧基濃度(AVo)在特定範圍的時刻添加,而限定該添加時期的低聚物的端羧基濃度(AVo),也和上述共聚聚酯A中相同。
作為聚合催化劑的鈦化合物,優選在酯化反應前添加,而其他的催化劑和添加劑可以在酯化工序、初期聚合工序、後期聚合工序中的任何一個工序中添加,但優選將這些全部都在酯化反應後添加。
共聚聚酯D是,作為催化劑使用銻化合物而獲得的、含有鋅化合物和/或錳化合物、和磷化合物的同時色相L值為45~65、色相b值為-3~5的共聚聚酯的切片。
即,在作為聚合催化劑使用銻化合物的情況下,為了達到共聚聚酯的清晰的透明性,有必要使共聚聚酯的色相L值為45~65、且色相b值為-3~5。如果色相b值超過5,則聚合物的黃色會變得更深,而色相b值若小於-3,則藍色就會很顯眼。另外,如果色相L值不足45,則容易使聚合物上的發黑變得顯眼,很難得到清晰的透明性。另一方面,如果色相b值在-3~5的範圍內,則即使色相L值超過65,也不會產生色調方面的問題,但是在作為聚合催化劑使用銻化合物的時候,在實用上很難以工業性規模使色相L值超過65。
該共聚聚酯D是,在以銻化合物為聚合催化劑使用的製造聚酯的過程中,添加一定量的鋅化合物和/或錳化合物、和磷化合物而獲得的。
二元醇成分的優選組成與所述的共聚聚酯A中相同。
可以在不足全部二元醇成分的10摩爾%的範圍內使用EG和CHDM之外的其他二元醇成分。此時,EG和CHDM之外的其他二元醇成分與上述相同。
作為聚合催化劑使用的銻化合物的含量,出於和上述共聚聚酯A中相同的理由,也使用與其相同的量。
就在該共聚聚酯的製造過程中添加的鋅化合物和錳化合物而言,可以使用任何一方或者兩方都用,而相對於共聚聚酯的總含量(M)優選為0.001~0.040摩爾%,而總含量(M)的下限值更優選為0.005摩爾%,特別優選為0.010摩爾%。另外,總含量(M)的上限值更優選為0.025摩爾%,特別優選為0.020摩爾%。這裡的總含量(M),在僅使用鋅化合物的時候指的是鋅化合物的含量,在僅使用錳化合物的時候指的是錳化合物的含量,在同時使用鋅化合物和錳化合物的時候指的是鋅化合物含量和錳化合物含量的總和。
如果相對於共聚聚酯的總含量(M)不足0.001摩爾%,則共聚聚酯的色相L的值(亮度)就變不大,無法充分消除共聚聚酯的發黑現象,從而會在色調方面產生不足。另一方面,如果總含量(M)超過0.040摩爾%,則共聚聚酯的色相b值就會變大,且會增加共聚聚酯的黃色,從而會在色調方面產生不足。
另外,磷化合物的含量取決於鋅化合物和錳化合物的總含量(M),該總含量(M)和磷化合物(P)的含量的摩爾比(M/P)優選在0.2~3.5的範圍內。該摩爾比(M/P)的下限值更優選為0.75,特別優選為0.8;上限值更優選為1.75,特別優選為1.2。如果該摩爾比(M/P)不足0.2,則聚酯中容易產生副產物,也會出現共聚聚酯的耐熱性變差的傾向。如果該摩爾比(M/P)超過3.5,則因游離鋅化合物和/或錳化合物的增加,共聚聚酯的色相b值將會升高,導致黃色的增多,或者耐熱性變差、或者色相L值變低,造成透明性下降,從而導致質量的下降。
為了進一步改善聚合物的色調,重要的是,使其含有鈷化合物,且鈷化合物相對於共聚聚酯的含量,優選為0.005~0.025摩爾%,更優選為0.005~0.020摩爾%,特別優選為0.005~0.015摩爾%。如果鈷化合物的含量不足0.005摩爾%,則很難獲得色調改善效果,而另一方面,如果鈷化合物的含量超過0.025摩爾%,則所得共聚聚酯中會產生由鈷化合物引起的發黑現象,因此不優選。
為了進一步改善聚合物的色調,也可以使其含有鹼土類金屬化合物。作為鹼土類金屬化合物,可以使用與上述的鹼土類金屬化合物中所列舉的物質同樣的物質。鹼土類金屬化合物的含量相對於共聚聚酯,優選為0.001~0.040摩爾%。
該共聚聚酯中,鋅化合物和/或錳化合物、和磷化合物,可以在製造共聚聚酯時的酯化工序、初期聚合工序、後期聚合工序中的任何一個工序中添加,但優選在酯化反應前添加,而磷化合物優選在酯化反應後添加。
作為聚合催化劑的銻化合物,優選在酯化反應前添加,而其他的催化劑和添加劑可以在酯化工序、初期聚合工序、後期聚合工序中的任何一個工序中添加,優選將這些全部都在酯化反應後添加。
以上的共聚聚酯A~D是,以改善以對苯二甲酸乙二酯、和對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯為主要的重複單元的共聚聚酯(第1共聚聚酯)切片的色調為目的的聚酯,而在以對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸新戊二酯為主要重複單元的第2共聚聚酯的切片中,重要的是,使其色相L值在50~60範圍內,色相b值在-5.0~5.0的範圍內,且根據使用的聚合催化劑(金屬化合物)的不同,分別存在理想的聚酯形態。具體地說,可以舉出以下的兩個形態(聚酯E、F)。
共聚聚酯E是,作為催化劑使用鈦化合物和鍺化合物而獲得的、含有鈷化合物以及磷化合物的同時色相L值為50~60、色相b值為-5.0~5.0的共聚聚酯的切片。
即,在作為聚合催化劑使用鈦化合物和鍺化合物的條件下,製造以對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸新戊二酯為主要重複單元的共聚聚酯時,為了達到共聚聚酯的清晰的透明性,有必要使共聚聚酯的色相L值為50~60、且色相b值為-5.0~5.0。如果色相b值超過5.0,則聚合物的黃色會變得更深,而色相b值若小於-5.0,則藍色就會很顯眼。另外,如果色相L值不足50,則容易使聚合物上的發黑變得顯眼,很難得到清晰的透明性。另一方面,如果色相b值在-5.0~5.0的範圍內,則即使色相L值超過60,也不會產生色調方面的問題。然而,以工業性規模使色相L值超過60時,與所涉及的技術難度相比,成型為成型品時的色調改善的效果卻很小。
該共聚聚酯E是,在至少以對苯二甲酸、乙二醇以及新戊二醇為原料單體,並將鈦化合物和鍺化合物作為聚合催化劑使用的條件下,製造主要重複單元由對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸新戊二酯構成的共聚聚酯的過程中,添加一定量的鈷化合物和磷化合物而獲得的。
全部二羧酸成分當中的對苯二甲酸成分的量優選在70摩爾%以上,而更優選為85摩爾%以上,特別優選為95摩爾%以上,最優選為100摩爾%。對苯二甲酸成分之外的二羧酸成分與此前說明的對苯二甲酸之外的二羧酸成分相同。
二元醇成分優選由乙二醇(EG)/新戊二醇(NPG)構成,此時EG/NPG=60~99/1~40(摩爾%)為優選,而更優選為EG/NPG=65~95/5~35(摩爾%),特別優選為EG/NPG=65~85/15~35(摩爾%)。如果全部二元醇成分當中的NPG的組成比不足1摩爾%,則聚酯的結晶度將會變大,透明性也容易變差,而如果NPG的組成比超過40摩爾%,則聚合度很難提高,使共聚聚酯達到規定的特性粘度所需的聚合時間將明顯變長。因此,這期間的熱過程會使色調容易變差。另外,如果NPG的組成比過高,則有時可能達不到規定的特性粘度。
也可以不對聚酯賦予其他功能而只以改善其特性為目的使之與EG和NPG之外的其他二元醇成分共聚,此時,該成分所佔比例不足全部二元醇成分的10摩爾%(此時的EG和CHDM量之比與上述相同),作為其他的二元醇成分可以列舉三甲撐二醇、四甲撐二醇、五甲撐二醇、六甲撐二醇等脂肪族二元醇類;1,4-環己烷二甲醇、1,3-環己烷二甲醇等脂環式二元醇類;p-苯二甲醇、m-苯二甲醇等芳香族二元醇類等。其中,優選使用1,4-環己烷二甲醇。另外,這些二元醇成分當中,可以單獨使用其中任何一種,也可以以任何比例組合使用兩種以上。
作為被用作聚合催化劑的鈦化合物和鍺化合物,可以分別使用與上述的鈦化合物和鍺化合物中所列舉的物質同樣的物質。鈦化合物和鍺化合物相對於共聚聚酯的含量滿足下述式(VIII)時,在聚合活性和熱穩定性方面較為理想。考慮到聚合活性,下述式(VIII)的下限值優選為60,而更優選為65。另一方面,考慮到熱穩定性,下述式(VIII)的上限值優選為90,而更優選為80。
50≤(Ti/0.06+Ge/3.33)≤100 ...(VIII)上式(VIII)中,Ti表示鈦原子相對於共聚聚酯的含量(ppm),Ge表示鍺原子相對於共聚聚酯的含量(ppm)。
上述式(VIII)中,如果(Ti/0.06+Ge/3.33)的值小於50,則製造共聚聚酯時的聚合活性就會很容易變得不充分。因此,使用聚合度不夠大的狀態(例如,特性粘度不足0.60dl/g)的共聚聚酯製造薄膜、薄片、工程塑料等成型品的時候,得到的成型品的機械特性有時會下降。或者,使共聚聚酯達到規定的特性粘度範圍(通常是0.60~0.90dl/g)時所需的聚合時間將會變長,從而顯著降低生產率。
另一方面,如果上述式(VIII)中的(Ti/0.06+Ge/3.33)的值超過100,則在用共聚聚酯成型的時候,共聚聚酯的熱分解將會變得激烈,很難進行穩定的成型,所得的成型品的質量有時會下降。
為了改善聚酯的色調,重要的是在該共聚聚酯中含有一定量的鈷化合物和磷化合物。
作為鈷化合物可以使用與上述的鈷化合物中所列舉的物質同樣的物質,且其含量可根據鈦化合物的含量而設定。即,鈷化合物的含量是,使相對於鈷原子的鈦原子的含量比(Ti/Co)在0.05~0.2範圍內的量,其下限值更優選為0.07,而特別優選為0.08。另外,上限值更優選為0.15,而特別優選為0.12。如果Ti/Co不足0.05,則共聚聚酯的色相L值將會降低,從而導致樹脂或成型品發黑,或者色相b值會變低,從而導致藍色過深等問題。另一方面,如果Ti/Co超過0.20,則共聚聚酯的色相b值將會顯著提高,從而會出現黃色變深的傾向。
作為磷化合物可以使用與上述的磷化合物中所列舉的物質同樣的物質,且其含量可根據鈷化合物和鍺化合物的含量而確定。即,相對於共聚聚酯的鈷原子的含量(Co)和鍺原子的含量(Ge)的總量與磷原子含量(P)之比(Co+Ge)/P優選在1.0~3.5的範圍內。
所述(Co+Ge)/P的下限值更優選為1.2,特別優選為1.5。如果所述(Co+Ge)/P的值不足1.0,則無法充分提高共聚聚酯的聚合活性。即,無法將共聚聚酯的特性粘度提高到特定的範圍(例如,特性粘度是0.60~0.90dl/g),或者達到規定的特性粘度所需的聚合時間有時會變長,從而顯著降低生產率。
另一方面,所述(Co+Ge)/P的上限值更優選為3.0,特別優選為2.5。如果所述(Co+Ge)/P的值超過3.5,則聚酯中容易產生副產物,也會出現共聚聚酯的耐熱性變差的傾向。另外,共聚聚酯的色相b值將會升高,導致黃色的增多,或者耐熱性會變差,或者色相L值會下降,造成透明性下降等,從而會導致質量的下降。
該共聚聚酯中,鈦化合物、鍺化合物以及鈷化合物可以在製造共聚聚酯時的酯化工序、初期聚合工序、後期聚合工序中的任何一個工序中添加,而鈦化合物優選在酯化反應工序之前添加。
另外,磷化合物優選在酯化反應工序之後添加。這是因為,如果在酯化反應工序前添加磷化合物,則在製造共聚聚酯的時候,容易產生副產物。
該共聚聚酯的特性粘度優選為0.60~1.0dl/g,而特性粘度的下限值更優選為0.65dl/g,特別優選為0.70dl/g。另外,特性粘度的上限值更優選為0.85dl/g,特別優選為0.80dl/g。
如果特性粘度不足0.60dl/g,則會出現成型品的機械特性下降的傾向,而特性粘度如果超過1.0dl/g,則利用成型機等而進行熔融時,樹脂溫度會變高,從而會出現熱分解變得更為激烈的傾向,因此容易使對保香性帶來影響的游離低分子量化合物增加,引發成型體被著色為黃色的問題。
另外,在將該共聚聚酯成型為階梯狀成型板的時候,厚度為5mm的情況下的濁度值(Haze)優選為5%以下,而更優選為3%以下,特別優選為1%以下。如果濁度值超過5%,則成型品的透明性就會變差,有時無法在嚴格要求透明性的用途中使用。
(共聚聚酯F)該共聚聚酯是,以對苯二甲酸或者其酯形成性衍生物作為主要酸成分、且作為二元醇成分以乙二醇和新戊二醇為主成分的同時作為聚合催化劑使用銻化合物和鍺化合物而獲得的共聚聚酯,而且,是含有磷化合物、且特性粘度為0.60~1.0dl/g、色相L值為50~60、色相b值為-5.0~5.0的共聚聚酯的切片。
即,在作為聚合催化劑使用銻化合物和鍺化合物而製造以對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸新戊二酯為主要重複單元的共聚聚酯的情況下,為了達到共聚聚酯的清晰的透明性,有必要使共聚聚酯的色相L值為50~60、且色相b值為-5.0~5.0。如果色相b值超過5.0,則聚合物的黃色會變得更深,而色相b值若小於-5.0,則藍色就會很顯眼。另外,如果色相L值不足50,則容易使聚合物上的發黑變得顯眼,很難得到清晰的透明性。另一方面,如果色相b值在-5.0~5.0的範圍,則即使色相L值超過60,也不會產生色調方面的問題。然而,以工業性規模使色相值超過60時,與所需的技術難度相比,形成的成型品中的色調改善的效果卻很小。
該共聚聚酯F是,在至少以對苯二甲酸、乙二醇以及新戊二醇為原料單體並以銻化合物和鍺化合物作為聚合催化劑,製造主要重複單元由對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸新戊二酯構成的共聚聚酯的過程中,添加一定量的磷化合物而獲得的。
二羧酸成分以及二元醇成分的理想的組成與所述共聚聚酯E相同。
可以在不足全部二元醇成分的10摩爾%的範圍內使用EG和NPG之外的其他二元醇成分,此時的其他的二元醇成分與所述共聚聚酯E中的相同。
作為被用作聚合催化劑的銻化合物和鍺化合物,可以使用與上述的銻化合物和鍺化合物中所列舉的物質同樣的物質。銻化合物和鍺化合物相對於共聚聚酯的含量滿足下述式(VIV)時,在聚合活性和熱穩定性方面較理想。考慮到聚合活性,下述式(VIV)的下限值優選為40,而更優選為45。另一方面,考慮到熱穩定性,下述式(VIV)的上限值優選為90,而更優選為80。
30≤(Sb/3.90+Ge/1.67)≤100 ...(VIV)上式(VIV)中,Sb表示銻原子相對於共聚聚酯的含量(ppm),Ge表示鍺原子相對於共聚聚酯的含量(ppm)。
另外,上述(VIV)式是,在Sb催化劑和Ge催化劑的並用體系中,根據熱穩定性和聚合活性的實驗數據導出的式,所述(VIV)式中的Sb催化劑含量的係數(3.90的倒數)和Ge催化劑含量的係數(1.67的倒數)源於,Sb催化劑和Ge催化劑之間存在的聚合活性的差異。即,說明Ge催化劑具有高於Sb催化劑的聚合活性,因此其催化劑含量的影響更大。
如果所述式(VIV)中的(Sb/3.90+Ge/1.67)的值小於30,則製造共聚聚酯時的聚合活性就會很容易變得不充分。因此,使用聚合度不夠大的狀態(例如,特性粘度不足0.60dl/g)的共聚聚酯製造薄膜、薄片、工程塑料等成型品的時候,得到的成型品的機械特性有時會下降。或者,使共聚聚酯達到特定範圍的特性粘度(通常是0.60~0.90dl/g)所需的聚合時間將會變長,從而顯著降低生產率。
另一方面,如果所述式(VIV)中的(Sb/3.90+Ge/1.67)的值超過100,則在用共聚聚酯成型的時候,共聚聚酯的熱分解將會變得激烈,且很難進行穩定的成型,從而,所得的成型品的質量將會下降。
為了改善聚酯的色調,重要的是,該共聚聚酯中含有一定量的磷化合物,而從共聚聚酯的色調改善角度考慮,可推測磷化合物的作用機理如下。
將磷作為中心元素的含氧酸,具有在磷原子的周圍配位有共計4個OH和H的四面體結構。正磷酸進行縮合之後,產生聚磷酸、偏磷酸等縮合磷酸。這些縮合磷酸具有容易與金屬離子配位的性質。從而,在聚酯的聚合反應體系中,如果存在磷化合物和游離的金屬離子(本發明中是鍺、銻、鈷等的離子),則磷化合物和金屬離子會優先進行反應。
通過使鍺化合物和磷化合物按特定摩爾比(質量比)進行反應,鍺化合物就會穩定化,且可以維持催化劑活性,同時減小色相b值。此時,如果磷化合物過量存在,則它會與銻化合物進行反應,例如,磷化合物為磷酸鹽的情況下,會形成磷酸銻。其結果,銻元素被還原,且色相L值也會下降。
另外,僅用鈷化合物是不能使聚酯帶上藍色的,但是,通過與磷化合物並用,就可以使聚酯帶上藍色,能使色相b值變小。此時,如果磷化合物過量存在,則因聚酯自身的耐熱性變差,會導致色相b值上升。另一方面,如果磷化合物量較少,則由於不與鈷化合物進行反應,因此,無法使聚酯帶上藍色。此外,由於游離鍺化合物的增多,色相b值會上升。
具體地說,磷化合物作為磷金屬的含量相對於鍺的作為鍺金屬的含量,滿足下述式(X)的範圍時,在共聚聚酯的色調和熱穩定性的改善方面較理想。下述式(X)的下限值為0.5時,在生產率方面更為優選,而特別優選為0.8。
0.2≤Ge/P≤2.0 ...(X)上式中,Ge表示鍺原子相對於共聚聚酯的含量(ppm),P表示磷原子相對於共聚聚酯的含量(ppm)。
另一方面,上述式(X)的上限值為1.5時,在色調方面更為優選,而特別優選為1.2。
如果上述式(X)的磷金屬和鍺金屬之比不足0.2,則游離的磷化合物會和銻化合物進行反應,加強銻金屬的還原,因此會導致共聚聚酯的色相L值小於50,或者在使共聚聚酯成為階梯狀成型板的時候,5mm的濁度值就會超過5%,從而造成商品價值的下降。
另一方面,如果上述式(X)的磷金屬和鍺金屬之比超過2.0,則共聚聚酯的黃色將會更深,因此,色相b值就會達到5以上,從而造成商品價值的下降。
該共聚聚酯中,為了進一步減小其色相b值,優選添加鈷化合物,而鈷化合物作為鈷金屬相對於共聚聚酯的含量,優選為1~30ppm,更優選為1~20ppm,而特別優選為1~15ppm的範圍。作為鈷化合物,可以使用與上述的有關鈷化合物的具體例中舉出的物質相同的物質。
如果鈷金屬的含量超過30ppm,則通過鈷金屬的還原,會發生共聚聚酯發黑、藍色加深的現象,且會導致色相L值不足50,或者色相b值不足-5等,從而降低商品價值。
在用直接酯化法製造該共聚聚酯的時候,銻化合物、鍺化合物以及鈷化合物可以在酯化反應開始前、或者是從酯化反應結束到初期聚合反應開始前的任意的時刻添加到體系內,而銻化合物優選在酯化反應開始前添加。
另外,磷化合物優選在從酯化反應結束到初期縮聚反應開始前的任意的時刻添加到體系內。這是因為,如果在酯化反應開始前將磷化合物添加到體系內,則在製造共聚聚酯的時候,容易產生副產物。
該共聚聚酯的優選的特性粘度與上述共聚聚酯E相同,其理由也相同。
在將該共聚聚酯成型為階梯式成型板的時候,厚度5mm時的濁度值優選為5%以下,而更優選為3%以下,特別優選為1%以下。如果濁度值超過5%,則成型品的透明性就會變差,從而無法在嚴格要求透明性的用途中使用。
然而,與PET等相比,本發明的非晶性聚酯切片中存在生產率低的問題。在為製備本發明的非晶性聚酯切片而進行研究的過程中,本發明人等發現了能以良好的生產率製造高聚合度的聚合物的製造方法(聚合方法),下面,就對該製造方法進行說明。
就以對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯為主要重複單元的共聚聚酯(第1共聚聚酯)的切片而言,可通過以下的製造方法(製法A)提高其聚合速度,以良好的生產率製造所需的高聚合度的聚酯。
即,本方法中,使含有作為主要的二羧酸成分的對苯二甲酸、和作為主要的二元醇成分的20~80摩爾%乙二醇以及80~20摩爾%1,4-環己烷二甲醇的原料進行酯化反應,接著在進行縮聚反應的時候,將酯化反應後的低聚物調製成具有特定的端羧基濃度(AVo)和特定的端羥基濃度(OHVo)的物質,則會發現此後進行的聚合(縮聚)速度非常快,可以在短時間內生成高聚合度的聚合物,具體地說,將酯化反應後的低聚物調製成使其滿足下述式(XI)~(XIII)。
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當量數。另外,式(XII)中,OHVo(eq/ton)表示1ton低聚物中的端羥基的當量數。式(XIII)中,OH%是定義為OHVo/(OHVo+AVo)的特性值。
即,酯化反應後的低聚物的AVo優選為200~600eq/ton的範圍。另外,AVo的下限值更優選為300eq/ton,而特別優選為350eq/ton。另一方面,AVo的上限值更優選為500eq/ton,而特別優選為450eq/ton。
另外,酯化反應後的低聚物的OHVo優選為600~1800eq/ton的範圍。OHVo的下限值更優選為800eq/ton,而特別優選為1000eq/ton。另一方面,OHVo的上限值更優選為1500eq/ton,而特別優選為1200eq/ton。
此外,酯化反應後的低聚物的OH%優選為0.65~0.90的範圍。另外,OH%的下限值更優選為0.70。另一方面,OH%的上限值更優選為0.85,而特別優選為0.80。
如果酯化反應後的低聚物的AVo不足200eq/ton,或者OHVo超過1800eq/ton,或者OH%超過0.90,則得不到充分的聚合速度,從而顯著降低生產率。另一方面,如果酯化反應後的低聚物的AVo超過600eq/ton,或者OHVo不足600eq/ton,或者OH%不足0.65,則有時會出現無法使聚合物高聚合度化(例如,特性粘度無法達到0.60dl/g以上),或者聚合速度變慢、生產率顯著下降等情況。
另外,該製造方法中「酯化反應後」指的是,在真空下進行縮聚反應之前的狀態,通常指加壓或者常壓下的酯化反應結束後的時刻。
為了在酯化反應後,將低聚物的特性控制在所述的特定範圍,重要的是,優化原料的全部二元醇成分(G)和全部二羧酸成分(A)之間的投料時的摩爾比(G/A)以及酯化反應條件。
酯化反應時的G/A優選為1.3~3.0,更優選為1.5~2.5,而特別優選為1.75~2.25的範圍。即,相對於全部二羧酸成分量(A),全部二元醇成分量(G)處於過量的狀態。為了達到該狀態,可以在投入原料時,將G/A調製成1.3~3.0,也可以在酯化反應過程中的任意階段,再追加二元醇成分進行調製。
如果投入原料時的G/A不足1.3,則酯化反應不能充分進行,進而會出現聚合度達不到指定的粘度的傾向;而如果超過3.0,則會出現為去除過量的二元醇而影響運轉效率和熱效率的問題,或者末端的平衡會變差,達不到指定的粘度,因此不優選。
另外,酯化反應中,溫度、壓力、平均停留時間(反應釜數也會產生影響)是特別重要的因素。進行酯化反應時的溫度優選為240~270℃的範圍,更優選為245~265℃,特別優選為255~265℃。如果反應溫度低於240℃,則酯化反應不能充分進行,進而會出現聚合度達不到指定的粘度的傾向;而如果高於270℃,則在酯化反應之前二元醇就會揮發,因此會造成酯化反應不能充分進行,因此不優選。
進行酯化反應時的釜內壓力優選為大氣壓~比大氣壓高0.1MPa的範圍,更優選為大氣壓~比大氣壓高0.05MPa的範圍,特別優選為大氣壓~比大氣壓高0.02MPa的範圍。如果進行酯化反應時的釜內壓力小於大氣壓,則酯化反應之前二元醇就會揮發,從而會出現酯化反應不能充分進行的傾向;而如果進行酯化反應時的釜內壓力比大氣壓大0.1MPa,則酯化反應中生成的餾出水很難排出到體系外,從而會導致酯化反應不能充分進行,因此不優選。
另外,酯化反應的平均停留時間優選為2~5小時,更優選為3~4小時。酯化反應的反應釜數優選為1~5釜,更優選為2~4釜。
通過對以上的原料的全部二元醇成分(G)和全部二羧酸成分(A)之間的投料摩爾比(G/A)、以及酯化反應條件適當地進行調製,可以獲得將端羧基濃度、端羥基濃度,和由它們的特性關係式形成的OH%控制在特定範圍的低聚物。
此後,過渡到縮聚反應工序。縮聚反應工序優選分為,在減壓下將釜內壓力提高到比較高的壓力的初期縮聚反應工序、和在減壓下將釜內壓力降低至比較低的壓力的後期縮聚反應工序這兩個階段實施。即,通過將縮聚反應分為這樣的兩階段實施,緩慢降低釜內壓力,可以避免發生激烈的縮聚反應,可以在溫和的條件下進行反應。其結果,可以防止由漰沸導致聚合物附著於釜壁的現象、和蒸餾釜的堵塞等,從而能使工序更穩定化。
初期縮聚反應的條件為,溫度優選為260~285℃範圍,更優選為265~280℃,而特別優選為265~270℃。壓力優選為1000~13000Pa的範圍,更優選為1000~8000Pa範圍,而特別優選為1000~6500Pa範圍。另外,初期縮聚反應的平均停留時間優選為1~4小時,更優選為2~3小時。初期縮聚反應的反應釜數優選為1~3釜,更優選為1~2釜。
後期縮聚反應的條件為,溫度優選為270~285℃範圍,更優選為270~280℃。壓力優選為1~300Pa。其中,最終反應釜的壓力更優選為1~150Pa範圍,而特別優選為1~80Pa範圍。後期縮聚反應的平均停留時間優選為1~4小時,更優選為2~3小時。另外,後期縮聚反應的反應釜數優選為1~2釜。
作為聚合催化劑,可以單獨使用銻化合物、鍺化合物、鈦化合物中的至少一種,也可以並用其中的兩種以上。
銻化合物、鍺化合物以及鈦化合物分別可以使用與上述的銻化合物、鍺化合物以及鈦化合物中所列舉的物質同樣的物質。
銻化合物相對於生成的共聚聚酯的含量優選為0.01~0.04摩爾%,更優選為0.015~0.03摩爾%,特別優選為0.02~0.025摩爾%。如果銻化合物的含量不足0.01摩爾%,則得不到充分的聚合活性,無法充分提高聚合度。另一方面,如果銻化合物的含量超過0.04摩爾%,則共聚聚酯的耐熱性會顯著惡化,熱分解將會變得激烈。其結果,容易產生對保香性帶來影響的游離低分子量化合物的增加、成型體著黃色等問題。
另外,鍺化合物相對於生成的共聚聚酯的含量優選為0.005~0.05摩爾%,更優選為0.01~0.03摩爾%,特別優選為0.015~0.025摩爾%。如果鍺化合物的含量不足0.005摩爾%,則得不到充分的聚合活性,無法充分提高聚合度。另一方面,如果鍺化合物的含量超過0.05摩爾%,則共聚聚酯的耐熱性會顯著惡化,熱分解將會變得激烈。其結果,容易產生對保香性帶來影響的游離低分子量化合物的增加、成型體著黃色等問題。
此外,鈦化合物相對於生成的共聚聚酯的含量優選為0.0005~0.02摩爾%,更優選為0.002~0.015摩爾%,特別優選為0.005~0.01摩爾%。如果鈦化合物的含量不足0.0005摩爾%,則得不到充分的聚合活性,無法充分提高聚合度。另一方面,如果鈦化合物的含量超過0.02摩爾%,則共聚聚酯的耐熱性會顯著惡化,熱分解將會變得激烈。其結果,容易產生對保香性帶來影響的游離低分子量化合物的增加、成型體著黃色等問題。
所述的聚合催化劑,可以在酯化反應、初期聚合反應以及後期聚合反應中的任何一個反應過程中添加。但是,在使用銻化合物的情況下,優選在酯化反應前添加,其他聚合催化劑和穩定劑優選在酯化反應後添加。
另外,為了改善共聚聚酯的色調,優選使其在酯化後含有一定量的鹼土類金屬化合物以及磷化合物,作為該鹼土類金屬化合物及磷化合物可使用與上述的鹼土類金屬化合物及磷化合物中所列舉的物質同樣的物質。
鹼土類金屬化合物相對於生成的共聚聚酯的含量優選為0.001~0.040摩爾%,更優選為0.005~0.025摩爾%,特別優選為0.010~0.020摩爾%。
另外,磷化合物含量應滿足,相對於所述的鹼土類金屬化合物,鹼土類金屬(M)/磷化合物(P)的摩爾比(M/P)在0.2~3.5範圍內,更優選為0.75~1.75的範圍,而特別優選為0.8~1.2的範圍。
此外,根據所使用的聚合催化劑的種類的不同,磷化合物相對於生成的共聚聚酯的適合含量範圍也不同,而將銻化合物作為聚合催化劑使用的時候,相對於生成的共聚聚酯的含量優選為0.001~0.005摩爾%。另外,在使用鍺化合物或鈦化合物的時候,優選含有與鍺化合物或鈦化合物等摩爾的磷化合物。
為了改善共聚聚酯的色調,還可以使其含有鈷化合物,而將鈷化合物與磷化合物並用的時候,優選含有等摩爾的磷化合物和鈷化合物。
作為所述鈷化合物,可使用與上述的鈷化合物中所列舉的物質同樣的物質。
所得的共聚聚酯通常是通過設置在反應釜底部的抽出口(模具的噴嘴)以絲狀抽出,水冷後切成切片狀,之後,利用上述的流化床式乾燥裝置,對切片進行乾燥處理,或者進行乾燥以及細粒去除處理,從而得到含水率和細粒以及粗大副產物的含量足夠低的切片。
以上是,以良好的生產率製造將對苯二甲酸乙二酯、以及對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯作為主要的重複單元的共聚聚酯(第1共聚聚酯)切片的方法,而關於將對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸新戊二酯作為主要重複單元的第2共聚聚酯的切片,可以利用以下的方法(製法B)提高聚合速度,並以良好的生產率製造具有所需的高聚合度的聚合物。
即,本方法中,使含有作為主要的二羧酸成分的對苯二甲酸、和作為主要的二元醇成分的乙二醇以及新戊二醇的原料,進行直接酯化反應,然後再進行縮聚反應。本發明的特徵是,通過對酯化反應後的低聚物的端羧基數和端羥基數進行控制,使其滿足下述式(XIV)~(XVI),從而使縮聚速度加快,能在短時間得到高聚合度的聚合物。
200≤AVo≤800 ...(XIV)
900≤OHVo≤1800 ...(XV)0.53≤OH%≤0.90 ...(XVI)式(XIV)中,AVo(eq/ton)表示1ton低聚物中的端羧基的當量數。另外,式(XV)中,OHVo(eq/ton)表示1ton低聚物中的端羥基的當量數。式(XVI)中,OH%表示OHVo/(OHVo+AVo)。
即,酯化反應後的低聚物的AVo優選為200~800eq/ton的範圍。另外,AVo的下限值更優選為300eq/ton,而特別優選為350eq/ton。另一方面,AVo的上限值更優選為600eq/ton,而特別優選為450eq/ton。
另外,酯化反應後的低聚物的OHVo優選為900~1800eq/ton的範圍。OHVo的下限值更優選為1000eq/ton,而特別優選為1100eq/ton。另一方面,OHVo的上限值更優選為1500eq/ton,而特別優選為1300eq/ton。
此外,酯化反應後的低聚物的OH%優選為0.53~0.90的範圍。另外,OH%的下限值更優選為0.65,特別優選為0.70。另一方面,OH%的上限值更優選為0.85,而特別優選為0.80。
如果酯化反應後的低聚物的AVo不足200eq/ton,或OHVo超過1800eq/ton,或者OH%超過0.90AVo,則得不到充分的聚合速度,從而會顯著降低生產率。另一方面, 如果AVo超過800eq/ton,或OHVo不足900eq/ton,或者OH%不足0.53,則會出現無法充分高聚合度化(例如,特性粘度無法達到0.60dl/g以上),或者聚合速度變慢、生產率顯著下降等情況。
還有,該製造方法中「酯化反應後」指的是,在真空下進行縮聚反應之前的狀態,通常是指加壓、或者常壓下的酯化反應結束的時刻。
為了將酯化反應後的將低聚物的特性控制在所述的特定範圍,重要的是,優化原料的全部二元醇成分(G)和全部二羧酸成分(A)之間的投料摩爾比(G/A)、以及酯化反應條件,而這些優選與上述製法A中的相應的項具有同樣範圍。
作為聚合催化劑,可以單獨使用銻化合物、鍺化合物、鈦化合物中的至少一種,或者並用其中的兩種以上,兩者均可,且各自的使用量(相對於共聚聚酯的含量)出於與上述製法A中的對應項相同的理由,優選也採用同樣的範圍。
另外,為了改善共聚聚酯的色調,優選使其在酯化後含有一定量的磷化合物,而作為該磷化合物可使用與上述的磷化合物中所列舉的物質同樣的物質。
另外,磷化合物與所述製法A中相同,在將銻化合物作為聚合催化劑使用的時候,相對於生成的共聚聚酯,磷化合物含量優選為0.001~0.005摩爾%。在使用鍺化合物或鈦化合物的時候,優選含有與鍺化合物或鈦化合物等摩爾的磷化合物。
此外,為了改善共聚聚酯的色調,還可以含有鈷化合物。而在將鈷化合物與磷化合物並用的時候,優選含有等摩爾的磷化合物和鈷化合物。作為該鈷化合物,可使用與上述的鈷化合物中所列舉的物質同樣的物質。
所得的共聚聚酯通常是通過設置在反應釜底部的抽出口(模具的噴嘴)以絲狀抽出,水冷後切成切片狀,之後,利用上述的流化床式乾燥裝置,對切片進行乾燥處理,或者進行乾燥以及細粒去除處理,從而得到含水率和細粒以及粗大副產物的含量足夠低的切片。
本說明書中的主要的特性值的測定方法如下。
1.聚酯切片的含水率使用含水率測定儀(三菱化成制,VA-05型),在230℃、10分鐘的條件下,對1~2g切片進行熱處理,揮發切片中所含的水份,從而測定含水率。
2.細粒以及粗大副產物的含量將樹脂切片0.5kg置於組合篩(A)(直徑20cm)和篩(B)(直徑20cm)而成的2段篩上,用搖動式篩振動儀(テラオカ社制,SNF-7)以1800rpm的轉速過篩1分鐘。篩(A)上鋪設有根據JIS-Z8801的標稱尺寸為5.6mm、針徑為1.6mm的不鏽鋼製的金屬網,篩(B)上鋪設有標稱尺寸為1.7mm、針徑為0.8mm的不鏽鋼製的金屬網。
反覆進行該操作,對總共20kg的樹脂切片進行了過篩。將篩掉的粒子用離子交換水衝洗,再用巖城硝子社制G1玻璃過濾器(孔徑100~120μm)過濾並收集。接著,連同玻璃過濾器一同放入乾燥器中,並在100℃下進行2小時乾燥後,冷卻並稱量。進而,反覆進行採用離子交換水的衝洗和乾燥,當確認已達到恆量之後,從該重量減去玻璃過濾器的重量,作為細粒的重量。
另一方面,也用離子交換水衝洗被收集在篩(A)上的收集物,再用巖城硝子社制G1玻璃過濾器過濾並收集。接著,連同玻璃過濾器一同放入乾燥器中,並在100℃下乾燥2小時後,冷卻並稱量。進而,反覆進行利用離子交換水的衝洗和乾燥,當確認已達到恆量之後,從該重量減去玻璃過濾器的重量,作為粗大副產物的重量。
然後,通過下述式,求得了細粒的含量和粗大副產物的含量。
細粒的含量=細粒的重量/全部樹脂(切片)重量粗大副產物的含量=粗大副產物的重量/全部樹脂(切片)重量3.聚酯的組成將試樣5mg溶解於d-氯仿和三氟乙酸(=9/1;體積比)的混合溶液0.7mL中,並用1H-NMR(Varian制,UNITY500)求出。
4.聚酯中的二甘醇含量(以下稱為「DEG含量」)用甲醇分解聚酯之後,用氣相色譜法對DEG進行定量分析,並以相對於全部二元醇成分的比值(摩爾%)表示。
5.元素分析通過以下的方法進行元素分析。
為了用摩爾%表示相對於共聚聚酯的下述金屬化合物或者磷化合物的組成,使用下述式算出。
C2=(M/N)×C1×10-4/A在上述式中,C2表示相對於共聚聚酯的下述金屬化合物或者磷化合物的組成(摩爾%),M表示共聚聚酯的重複單元的分子量,N表示化合物中金屬原子或者磷原子的個數,C1表示共聚聚酯中金屬原子或者磷原子的含量(ppm),A表示金屬原子或者磷原子的原子量。
(a)鹼土類金屬化合物將1g試樣放進鉑制坩鍋中,進行煅燒分解,再添加6摩爾/L的鹽酸,進行蒸乾。接著,用1.2摩爾/L的鹽酸溶解殘渣,並用ICP發光分析裝置(島津製作所制,ICPS-2000)測定發光強度。接著,利用預先製作的校正曲線,測定試樣中的鹼土類金屬原子的含量(ppm)。將它換算成相對於共聚聚酯的鹼土類金屬化合物的量,並以摩爾%為單位表示。另外,對於作為酯交換催化劑使用的Zn和Mn,也可以用同樣的方法進行定量。
(b)磷化合物採用在碳酸鈉共存下經乾式煅燒分解1g試樣的方法,或者,用硫酸/硝酸/高氯酸的混合液或者硫酸/雙氧水的混合液進行溼式分解的方法,使磷化合物成為正磷酸。接著,在1摩爾/L的硫酸溶液中,與鉬酸鹽反應,生成磷鉬酸,並用硫酸肼將它還原,生成雜多藍。使用吸光光度計(島津製作所制,UV-150-02),測定波長830nm下的吸光度。接著,利用預先製作的校正曲線,測定試樣中的磷原子的含量(ppm)。將它換算成相對於共聚聚酯的磷化合物的量,並以摩爾%為單位表示。
(c)鹼金屬化合物將1g試樣放進鉑坩鍋中進行煅燒分解,再加入6摩爾/L的鹽酸,進行蒸乾。接著,用1.2摩爾/L的鹽酸溶解,並用原子吸光分析裝置(島津製作所制,AA-640-12)測定吸光度。接著,利用預先製作的校正曲線,測定試樣中的鹼金屬原子的含量(ppm)。將它換算成相對於共聚聚酯的鹼金屬化合物的量,並以摩爾%為單位表示。
(d)銻化合物用硫酸/雙氧水混合液,對試樣1g進行溼式分解。接著,加入亞硝酸鈉,使Sb原子成為Sb5+,再添加豔綠,生成與銻的藍色配位化合物。用甲苯萃取該配位化合物後,使用吸光光度計(島津製作所制,UV-150-02),測定波長625nm下的吸光度。接著,利用預先製作的校正曲線,測定試樣中的銻原子的含量(ppm)。將它換算成相對於共聚聚酯的銻化合物的量,並以摩爾%為單位表示。
(e)鍺化合物將2g試樣放進鉑坩鍋中進行煅燒分解,再添加10重量%的碳酸氫鈉溶液5mL進行蒸發,接著添加鹽酸蒸乾。然後,用電爐從400℃升溫至950℃,並放置30分鐘,融解殘渣。用10mL水加溫溶解融解物,並轉移到蒸餾裝置。另外,用7.5mL的離子交換水衝洗鉑坩鍋內兩次,再將此衝洗液轉移至所述蒸餾裝置。接著,加入鹽酸35mL,進行蒸餾,得到餾出液25mL。從餾出液中取適當量,並添加鹽酸,使最終濃度達到1.0~1.5摩爾/L。然後,添加0.25重量%的聚乙烯醇溶液2.5mL和0.04重量%的苯基芴(2,3,7-三羥基-9-苯基-6-芴)溶液5mL,生成與鍺的黃色配位化合物。用離子交換水調製成25mL後,使用吸光光度計(島津製作所制,UV-150-02),測定波長505nm下的吸光度。接著,利用預先製作的校正曲線,測定試樣中的鍺原子的含量(ppm)。將它換算成相對於共聚聚酯的鍺化合物的量,並以摩爾%為單位表示。
(f)鈦化合物將1g試樣放進鉑坩鍋中進行煅燒分解,再添加硫酸和硫酸氫鉀,並加熱融解。將此熔融物溶解於2摩爾/L的硫酸中。接著,添加雙氧水,並使用吸光光度計(島津製作所制,UV-150-02),測定波長420nm下的吸光度。接著,利用預先製作的校正曲線,測定試樣中的銻原子的含量(ppm)。將它換算成相對於共聚聚酯的銻化合物的量,並以摩爾%為單位表示。
(g)鈷化合物將1g試樣放進鉑坩鍋中進行煅燒分解,再添加6摩爾/L的鹽酸,進行蒸乾。接著,用1.2摩爾/L的鹽酸溶解殘渣,並用ICP發光分析裝置(島津製作所制,ICPS-2000),測定發光強度。接著,利用預先製作的校正曲線,測定試樣中的鈷原子的含量(ppm)。將它換算成相對於共聚聚酯的鈷化合物的量,並以摩爾%為單位表示。
6.低聚物端羧基濃度(AVo)精稱試樣1g,加入20mL吡啶,加熱回流15分鐘。溶解後,加入水10mL,自然冷卻。將酚酞作為指示劑,用0.1N-氫氧化鈉滴定。然後,用下面的式求得低聚物的端羧基濃度(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-氫氧化鈉的因子,Wg表示試樣的重量(g)。
7.低聚物端羥基濃度(OHVO)精稱試樣0.5g,並在其中添加乙酸酐0.51g和吡啶10mL的混合溶液,95℃下反應1.5小時。向反應物加入蒸餾水10mL,並在室溫下自然冷卻。接著,將酚酞作為指示劑,用0.2N-氫氧化鈉溶液(溶液∶水/甲醇=5/95;體積比)滴定。然後,用下面的式求得低聚物端羧基的濃度(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-氫氧化鈉的因子,Wg表示試樣的重量(g)。
8.聚酯的端羧基濃度(AVo)將聚酯切片粉碎、乾燥,再利用10mL的苯甲醇加熱溶解0.2g乾燥物,然後,用氫氧化鉀的酒精溶液,以酚紅作為指示劑進行滴定,從而求得此濃度。
9.聚酯的特性粘度(IV)將聚酯溶解於25mL的1,1,2,2-四氯乙烷/苯酚(=2/3;重量比)的混合溶劑中,並用奧斯瓦爾特粘度計測定30℃時的溶液粘度而求得。
10.聚酯的玻璃化轉變溫度使用差示掃描量熱計(島津製作所(株)制,DSC-50),將試樣10mg放入鋁製皿內密封,接著在下面的條件下測定。
首先,從室溫開始以20℃/分鐘的速度升溫至300℃,之後,將鋁皿立即放入液態氮中驟冷。將驟冷的試樣,再次以20℃/分鐘的速度升溫至300℃,求得玻璃化轉變溫度。
11.色調按照JIS Z 8722,使用測色儀(日本電色社制,Model 1001DP)測定色相L值以及色相b值。
12.聚合物中的雜質將共聚聚酯切片(一粒)夾在兩片蓋玻片之間,280℃下熔融擠壓,然後驟冷。接著,用相位差顯微鏡,在100倍下觀察20個視野,再用圖像分析器(Nireco社制,Luzex FS),計數10μm以上的未熔融的雜質的個數。
13.聚酯的熔融比電阻(ρi(Ω·cm))275℃下,在熔融的試樣中放入兩根電極(不鏽鋼金屬絲),施加120V電壓,測定此時的電流(i0),並將該值代入下述式算出。
ρi(Ω·cm)=(AL)×(V/i0)上述式中,A表示電極間面積(cm2),L表示電極間距離(cm),V表示電壓(V)。
14.聚酯的靜電密合性在擠出機的噴絲頭和冷卻滾筒之間設置鎢絲製電極,並在電極和澆鑄滾筒之間,施加10~15kV的電壓,然後在275℃下熔融擠出,進行澆鑄。用肉眼觀察所得的澆鑄原材料的表面,逐漸加快澆鑄的速度,並將開始產生針泡(pinner bubble)的速度視為最大澆鑄速度。最大澆鑄速度越大,意味著靜電密合性越好。
15.成型品(薄膜)組成的均勻性首先,對於被用作薄膜原料的多種切片,分別分析切片組成,然後,根據混合這些時的重量比,算出這些切片混合物的組成。另一方面,將多種切片混合,並將此切片混合物作為原料製造薄膜,然後,根據上述的3或4所述的方法測定該薄膜的組成。根據它們的組成差,評價成型品(薄膜)組成的均勻性。
16.成型品的機械強度對於在橫方向上以4倍拉伸倍數進行了單向拉伸的薄膜,在與拉伸方向垂直的方向上,根據JIS K 7127,在以下條件下進行拉伸試驗。試樣數為20個。另外,測定條件如下試驗片長度為200mm、夾子間距離為100mm、試驗片寬度為15mm、溫度為20℃、拉伸速度為200mm/分鐘。計數伸長率在5%以下時斷裂的試樣數,求出該試樣數相對於全部試樣數(20個)的百分比,作為斷裂率(%)。這裡,將該斷裂伸長率在5%以下的試樣數佔全部試樣數的10%以下時,判斷為具有良好的機械強度。
17.濁度(Haze)第一方法根據JIS K7105測定。從薄膜(厚度為45μm)切下試樣,並用濁度儀(日本電色社制,Model NDH2000)測定濁度值(%)。
第二方法使用注射模塑機(名機製作所制,M-150C-DM),280℃下熔化共聚聚酯,並在金屬模溫度為15℃的條件下,成型為2~11mm厚的階梯式成型板,再用濁度儀(日本電色社制,Model NDH2000)測定厚度為5mm的部位的濁度值(%)。
18.溶劑粘合性室溫下,在長150mm×寬200mm的單面上,距一端邊緣稍靠內側的位置,以2±1mm的寬度沿縱向塗敷THF(四氯呋喃),塗敷量為3.0±0.3g/mm2。立即捲起薄膜,並重疊端部使之粘合,加工成管狀。此時,用肉眼觀察薄膜間的狀態(是否存在薄膜間的剝離)。該評價法中,如果沒有發生薄膜間的剝離,則判斷為溶劑粘合性良好。
19.薄膜厚度的均勻性準備將薄膜剪成長50cm、寬5cm的厚度測量用試樣20張,並使用接觸式測厚儀(Anritsu(株)制,KG60/A)在長度方向上測定各試樣的厚度,然後根據下述式求得厚度偏差,將其平均值作為薄膜厚度偏差。
厚度偏差(%)=(最大厚度-最小厚度)/平均厚度×10020.薄膜的成型性將乾燥的共聚聚酯50重量%和乾燥的特性粘度為0.60dl/g的聚對苯二甲酸乙二酯50重量%均勻混合,並使用具有T-模具的擠出機在280℃下熔融擠出,在表面溫度為40℃的旋轉金屬滾筒上驟冷固化,得到未拉伸薄片。將此未拉伸薄片在80℃下沿縱向拉伸3.5倍,接著95℃下沿橫向拉伸3.6倍,再在205℃進行熱處理,從而得到厚度為188μm的雙向拉伸薄膜。對該薄膜進行印刷,然後在130℃下加熱5秒鐘,之後在金屬模溫度為80℃且保持壓力時間為5秒鐘的條件下,進行衝壓成型。在210℃下向此成型材料澆注ABS樹脂(注射成型),製作表面由薄膜覆蓋的高度3mm的鍵頭。此時,測定列印位移(printing shift),且目視觀察成型狀態,並根據以下基準分等級。而且,將◎、○視為合格,×視為不合格。
◎印刷位移在0.1mm以下,外觀極其良好。
○印刷位移在0.1mm以上、0.2mm以下,雖然能看到若干摺痕,但實用上沒有問題。
×印刷位移超過0.2mm。或者能看見薄膜的斷裂。或者出現了大的皺痕,外觀顯著變差。
21.薄膜上的缺陷對於用上述20個條件所得到的雙向拉伸薄膜,通過目視測定1m2薄膜上的缺陷數,並根據以下基準分等級。而且,將◎(良好)、○(基本良好)視為合格。
◎(良好)缺陷數為0個○(基本良好)缺陷數為1~3個△(稍差)缺陷數為4~5個×(差)缺陷數為6個以上以下,舉出實施例以及比較例,對本發明進行具體說明,然而本發明不僅限於以下的實施例。
(實施例1)使用連續式聚合設備。
預先向殘留有反應物的第1酯化反應器連續地供給高純度對苯二甲酸和乙二醇和1,4-環己烷二甲醇和二甘醇的組成比(摩爾比)為100//80.0/19.0/1.0的料漿。接著,在250℃、0.05MPa的條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為3小時的酯化反應。
將此反應物轉送至第2酯化反應器,並在260℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為1小時的酯化反應。將此反應物轉送至第3酯化反應器,並在260℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行酯化反應,直至達到指定的酯化率,得到低聚物。得到的低聚物的端羧基濃度(AVo)為300eq/ton,端羥基濃度(OHVo)為1000eq/ton。
對於該低聚物,分別將12g/L的三氧化銻的乙二醇溶液、50g/L的乙酸鎂四水合物的乙二醇溶液、10g/L的乙酸鈉的乙二醇溶液、65g/L的磷酸三甲酯的乙二醇溶液連續添加至第3酯化反應器中,使三氧化銻、乙酸鎂四水合物、乙酸鈉、磷酸三甲酯相對於生成的聚酯的含量分別達到0.0225摩爾%、0.0117摩爾%、0.010摩爾%和0.035摩爾%。
將該酯化反應生成物向第1縮聚反應器連續地供給,並在265℃、35hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,接著在第2縮聚反應器中,在270℃、5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,然後在最終縮聚反應釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時。將得到的熔融狀態的聚酯從模具的噴嘴以絲狀抽出,並在清洗浴中水冷,再用刀具切斷制粒,從而獲得切片。
利用氮氣將得到的切片轉送至體積為400m3、L/D=3.5的流化床式乾燥裝置內。接著,向流化床式乾燥裝置內連續地供給加熱至60℃的含水率為0.2ppm的乾燥氮氣,使切片停留72小時。將此作為聚酯(切片)A。
得到的聚酯A的特性粘度為0.75dl/g,具有對苯二甲酸//乙二醇/1,4-環己烷二甲醇/二甘醇=100//66.5/30.5/3.0(摩爾比)的組成,且為非晶性。另外,聚酯A的含水率為15ppm,細粒含量為30ppm,粗大副產物含量為0.1重量%,玻璃化轉變溫度為84℃,端羧基濃度為16eq/ton。
另一方面,除了在聚酯A的製造過程中將所供給的單體的組成比更改為高純度對苯二甲酸、乙二醇、新戊二醇、二甘醇=100//73.5/24.5/2.0(摩爾比)之外,其它條件全部都相同於聚酯A的條件下,進行聚合、制粒、以及乾燥。將此作為聚酯(切片)B。
得到的聚酯B的特性粘度為0.75dl/g,具有對苯二甲酸//乙二醇/新戊二醇/二甘醇=100//67.0/30.0/3.0(摩爾比)的組成,且為非晶性。另外,聚酯B的含水率為15ppm,細粒的含量為25ppm,粗大副產物含量為0.15重量%,玻璃化轉變溫度為79℃,端羧基濃度10eq/ton。
將通過所述工序得到的兩種共聚聚酯(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。然後,將該切片混合物在280℃熔融擠出,在80℃沿橫向拉伸4倍之後,80℃下進行熱處理,得到厚度為45μm的單向拉伸聚酯薄膜。
得到的薄膜的特性粘度為0.73dl/g,與作為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)之間的差為0.02dl/g。即,聚酯的分子量的下降量較少。另外,薄膜的斷裂率(機械強度)為0%、濁度值為5.9%,均為良好。另外,構成薄膜的聚合物組成在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內未見有變動,且與可由聚酯A和聚酯B的各組成以及它們的混合比算出的目標聚合物組成相同。
(實施例2)向間歇式聚合裝置投入高純度對苯二甲酸100重量份、乙二醇51.0重量份、1,4-環己烷二甲醇27.8重量份、二甘醇1.0重量份,並加入相對於生成的聚酯的含量為0.010摩爾%的乙酸鈉。接著,氮置換之後,在氮氣氛下0.25MPa的加壓條件下,經30分鐘升溫至240℃。然後,240℃下保持3小時進行酯化反應,之後,添加相對於生成的聚酯,含量為0.0225摩爾%的三氧化銻、含量為0.117摩爾%的乙酸鎂四水合物、含量為0.035摩爾%的磷酸三甲酯。之後,將反應體系用75分鐘減壓至1.5hPa以下,同時開始升溫,最終在280℃實施聚合反應。減壓開始後用60分鐘結束了聚合。在抽出熔融聚合物的時候,保持體系內壓力為5~15hPa的條件下,經40分鐘從模具的噴嘴以絲狀抽出,之後在清洗浴中水冷,用刀具切斷制粒,從而獲得切片。
將3000kg切片投入到具有10m3體積的乾燥器中,並以每分鐘旋轉6周、60℃、150Pa的真空狀態下乾燥。72小時後,破壞真空,取出切片。此時,使用細粒去除裝置去除細粒。將此作為聚酯(切片)C。
得到的聚酯C的特性粘度為0.75dl/g,具有對苯二甲酸//乙二醇/1,4-環己烷二甲醇/二甘醇=100//66.0/30.5/3.5(摩爾比)的組成,且為非晶性。另外,聚酯C的含水率為20ppm,細粒的含量為52ppm,粗大副產物含量為0.05重量%,玻璃化轉變溫度為83℃,端羧基濃度為24eq/ton。
另外,在聚酯C的製造過程中,將乙二醇重量份更改為56.0,並替代1,4-環己烷二甲醇投入相對於全部二元醇為40.0摩爾%的新戊二醇,除此之外的全部都相同於聚酯C,在此條件下進行聚合、制粒(切片化)、乾燥、細粒的去除。將此作為聚酯(切片)D。
得到的聚酯D的特性粘度為0.75dl/g,具有對苯二甲酸//乙二醇/新戊二醇/二甘醇=100//67.0/30.0/3.0(摩爾比)的組成,且為非晶性。另外,聚酯D的含水率為35ppm,細粒的含量為45ppm,粗大副產物含量為0.10重量%,玻璃化轉變溫度為79℃,端羧基濃度為28eq/ton。
將上述兩種共聚聚酯(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,並按照與實施例1中相同的方法得到了單向拉伸聚酯薄膜。
得到的聚酯的特性粘度為0.71dl/g,與作為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)之差為0.04dl/g。即,聚酯的分子量的下降量較少。另外,薄膜的斷裂率(機械強度)為0%、濁度值為5.9%,均為良好。此外,構成薄膜的聚合物組成在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內未見有變動,且與可由聚酯C和聚酯D的各組成以及它們的混合比算出的目標聚合物組成相同。
(比較例1)在實施例1的聚酯A和聚酯B的切片製造中,熔融縮聚之後,不乾燥經制粒得到的切片,直接獲得最終的切片。將這些切片作為聚酯A1和聚酯B1。聚酯A1切片的含水率為2500ppm、細粒的含量為25ppm、粗大副產物含量為0.10重量%。聚酯B1切片的含水率為2400ppm、細粒的含量為15ppm、粗大副產物含量為0.15重量%。
接著,將這些切片(聚酯A1和聚酯B1)作為薄膜原料使用,並以與實施例1同樣的混合比和條件下,得到單向拉伸聚酯薄膜。
得到的聚酯的特性粘度為0.60dl/g,與作為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)之差為0.15dl/g。即,聚酯的分子量減少得較多。另外,薄膜的濁度值良好,為5.9%,但斷裂率(機械強度)為20%,沒能得到具有足夠強度的薄膜。另外,構成薄膜的聚合物組成在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內未見有變動,且與可由聚酯A1和聚酯B1的各組成以及它們的混合比算出的目標聚合物組成相同。
(比較例2)在實施例2的聚酯C和聚酯D的切片製造中,熔融縮聚之後,對通過制粒得到的切片進行乾燥,但沒有使用細粒去除裝置去除細粒,而得到最終的切片。將這些切片作為聚酯C1和聚酯D1。聚酯C1切片的含水率為20ppm、細粒的含量為1500ppm、粗大副產物含量為0.10重量%。另一方面,聚酯D1切片的含水率為20ppm、細粒的含量為900ppm、粗大副產物含量為0.15重量%。
接著,將該切片(聚酯C1和聚酯D1)作為薄膜原料使用,並在與實施例1同樣的混合比和條件下,得到單向拉伸聚酯薄膜。
得到的聚酯的特性粘度為0.71dl/g,與作為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)之差為0.04dl/g。即,聚酯的分子量下降量較少。另外,薄膜的斷裂率(機械強度)為0%,但濁度值為8.5%,較高。
另外,構成薄膜的聚合物的組成與由聚酯C1和聚酯D1的各組成以及它們的混合比中能算出的目標聚合物組成相比,在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內,有了很大變動。具體地說,得到的薄膜中CHDM和NPG的組成(摩爾比),相對於目標組成CHDM/NPG=21.4/9.0,實際上從薄膜製造開始時到薄膜製造結束時,在CHDM/NPG=24.4/6.0~18.3/12.0範圍內發生了變化。由此可知,聚酯C1和聚酯D1的混合比(重量比),相對於目標(當初)組成70/30,從薄膜製造開始時到薄膜製造結束時,在80/20~60/40範圍內發生了變化。
(實施例3)將由所述實施例1製造的聚酯切片(聚酯A、聚酯B)1ton,通過連接不鏽鋼製配管,使其能夠分別從流化床式乾燥裝置或者乾燥器出口,直接進入到防溼容器中,從而避免與外部氣體接觸,而直接被收容至容積為1.5m3N且具有聚乙烯(PE)層/鋁(AL)層/聚乙烯(PE)層結構的防溼容器中,再用細繩綁住入口進行密封。然後,將這些在溫度為25℃、溼度為60%的環境下,保存了2個月。保存之後,開封防溼容器,測定了聚酯A和聚酯B的含水率。保存後的聚酯A和聚酯B的水份上升率(保存後的含水率/保存前的含水率)均在1.5%以下。
另外,將由所述實施例2製造的聚酯切片(聚酯C、聚酯D),同樣地收容至防溼容器中,用細繩綁住入口進行密封后,在溫度為25℃、溼度為60%的環境下,保存了2個月。保存之後,開封防溼容器,測定了聚酯C和聚酯D的含水率。保存後的聚酯C和聚酯D的水份上升率(保存後的含水率/保存前的含水率)均在1.5%以下。
在實施例1中,在對聚酯A和聚酯B進行乾燥的時候,將乾燥氣體的溫度設為75℃,除此之外其他按照與實施例1相同的方法製造了聚酯(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%粗大副產物。另外,將該聚酯(切片)A2和聚酯(切片)B2作為原料使用,在與實施例1同樣的混合比以及製造條件下,試著製造薄膜。然而,在用於混合切片並向擠出機供給切片的料鬥中,因切片排出口被切片堵塞,未能穩定地製造薄膜。
(實施例4)使用連續式聚合設備。
預先向殘留有反應物的第1酯化反應器連續地供給高純度對苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)和1,4-環己烷二甲醇(CHDM)和二甘醇(DEG)的組成比為TPA//EG/CHDM/DEG=100//80/19/1(摩爾比)的料漿。接著,在250℃、0.05MPa的條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為3小時的酯化反應。將此反應物轉送至第2酯化反應器,並在260℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為1小時的酯化反應。將此反應物轉送至第3酯化反應器,並在260℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行酯化反應,直至達到指定的酯化率,得到低聚物。得到的低聚物的端羧基濃度(AVo)為300eq/ton,端羥基濃度(OHVo)為1000eq/ton。
對於該低聚物,分別將12g/L的三氧化銻的EG溶液、50g/L的乙酸鎂四水合物的EG溶液、10g/L的乙酸鈉的EG溶液、65g/L的磷酸三甲酯的EG溶液連續添加至第3酯化反應器中,使三氧化銻、乙酸鎂四水合物、乙酸鈉、磷酸三甲酯相對於生成的聚酯的含量分別達到0.0225摩爾%、0.0117摩爾%、0.010摩爾%和0.035摩爾%。將該酯化反應生成物向第1縮聚反應器連續地供給,並在265℃、35hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,接著在第2縮聚反應器中,在270℃、5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,然後在最終縮聚反應釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時。將得到的熔融狀態的聚酯,與實施例1中同樣地制粒,並在同樣條件下乾燥切片。將此作為聚酯(切片)E。
得到的聚酯E的特性粘度為0.75dl/g,具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//66.3/30.5/3.2(摩爾比)的組成,且為非晶性。另外,相對於聚酯E的各化合物的含量是,Sb化合物為0.0225摩爾%、Mg化合物為0.117摩爾%、Na化合物為0.010摩爾%、磷化合物為0.035摩爾%。還有,得到的聚酯切片含水率為20ppm、細粒的含量為30ppm、粗大副產物含量為0.1重量%。
此外,275℃下的聚酯E的熔融比電阻是0.20×108Ω·cm。而且,作為製造未拉伸薄片時的靜電密合性指標的最大澆鑄速度為60m/分鐘。
另外,在上述的反應條件下,連續運轉3天,每天製造20ton的聚酯,且每兩個小時測定聚酯的特性粘度和二甘醇成分量(共聚量),其結果,每天(20ton)IV變動幅度(最大值-最小值)是0.023dl/g,二甘醇成分量(共聚量)的變動幅度(最大值-最小值)是0.15摩爾%。
接著,按照常法,280℃下熔融擠出,以60m/分鐘的澆鑄速度進行澆鑄,80℃下沿橫向拉伸4倍之後,80℃下進行熱處理,從而得到了厚度為45μm的薄膜。得到的薄膜具有良好的溶劑粘合性,且透明性優異(濁度值為4.5%)、厚度均勻性優異(厚度偏差為4%)。
另外,使用所述聚酯E的切片和在實施例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,並在與實施例1同樣的條件下熔融擠出,得到了厚度為45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度為0.71dl/g,與作為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)之差為0.04dl/g。即,聚酯的分子量的下降較少。另外,薄膜的斷裂率(機械強度)為0%、濁度值為3.5%,均為良好。構成薄膜的聚合物組成在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內未見有變動,且與可由聚酯E和聚酯B的各組成以及它們的混合比算出的目標聚合物組成相同。
(實施例5)向間歇式聚合裝置投入高純度對苯二甲酸100重量份、乙二醇51重量份、1,4-環己烷二甲醇27.8重量份、二甘醇1.0重量份,並加入相對於生成的聚酯的含量為0.010摩爾%的乙酸鈉。接著,氮置換之後,在氮氣氛下0.25MPa的加壓條件下,經30分鐘升溫至240℃。然後,240℃下保持3小時進行酯化反應。之後,向反應釜添加相對於生成的聚酯,含量為0.025摩爾%的三氧化銻、含量為0.118摩爾%的乙酸鎂四水合物、含量為0.045摩爾%的磷酸三甲酯。之後,將反應體系用75分鐘減壓至1.5hPa以下,同時開始升溫,最終在280℃實施聚合反應。減壓開始後用60分鐘結束了聚合。在抽出熔融聚合物的時候,保持體系內壓力為5~15hPa的條件下,經40分鐘從模具的噴嘴以絲狀抽出,之後在清洗浴中冷卻,用刀具切斷制粒,從而獲得切片。接著,將得到的聚酯切片在與實施例1同樣的條件下進行了乾燥。將此作為聚酯(切片)F。
得到的聚酯F的含水率為33ppm、細粒的含量為55ppm、粗大副產物含量為0.12重量%。另外,聚酯F具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//65.5/30.8/3.7(摩爾比)的組成,且為非晶性。另外,聚酯的特性粘度在從縮聚反應釜以熔融狀態開始抽出聚酯時為0.755dl/g,抽出後過40分鐘之後為0.750dl/g。即,從縮聚反應釜以熔融狀態抽出聚酯過程中的聚酯特性粘度的時效變化(變動幅度)很小。另外,相對於聚酯的各化合物的含量是,Sb化合物0.025摩爾%、Mg化合物0.115摩爾%、Na化合物0.011摩爾%、磷化合物0.045摩爾%。
另外,按照與所述的相同的方法製造聚酯700kg的時候,從縮聚反應釜抽出熔融狀態的聚酯的過程中,聚酯的特性粘度變動幅度(最大值-最小值)是0.015dl/g。
得到的聚酯F的熔融比電阻是0.228×108Ω·cm。而且,作為製造未拉伸薄片時的靜電密合性指標的最大澆鑄速度是58m/分鐘。
接著,將澆鑄速度設置為58m/分鐘,除此以外其他按照與實施例1相同的方法,得到了厚度為45μm的薄膜。得到的薄膜具有良好的溶劑粘合性,且透明性優異(濁度值為4.5%)、厚度均勻性優異(厚度偏差為5%)。
另外,使用所述聚酯F的切片和在實施例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,在與實施例1同樣的條件下,得到了厚度為45μm的薄膜。得到的薄膜的特性粘度為0.72dl/g,與作為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)之差為0.03dl/g。即,聚酯的分子量的下降量較少。另外,薄膜的斷裂率(機械強度)為0.2%、濁度值為6.0%,均為良好。構成薄膜的聚合物組成在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內未見有變動,且與可由聚酯F和聚酯B的各組成以及它們的混合比算出的目標聚合物組成相同。
(實施例6)在實施例4中,在第1酯化反應器內,使用高純度對苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)、1,4-環己烷二甲醇(CHDM)的組成比為TPA//EG/CHDM=100//68.0/32.0(摩爾比)的所述單體的料漿之外,其他按照與實施例4相同的方法製造了聚酯G的切片。
得到的聚酯G具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//68.7/30.5/0.8(摩爾比)的組成,且為非晶性。另外,聚酯的特性粘度是0.75dl/g、
對於所述聚酯G的切片,通過與實施例4相同的方法得到了厚度45μm的薄膜。得到的薄膜的濁度值良好,為4.5%,而溶劑粘合性較差。
(實施例7)在實施例5中,作為原料單體沒有使用二甘醇,除此之外按照與實施例5相同的方法製造了聚酯H的切片。
得到的聚酯H具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//68.0/30.5/1.3(摩爾比)的組成,且為非晶性。另外,從縮聚反應釜抽出熔融狀態的聚酯的時候,開始抽出時的特性粘度是0.745dl/g。
對於所述聚酯H的切片,通過與實施例5相同的方法得到了厚度為45μm的薄膜。得到的薄膜的濁度值良好,為4.6%,但溶劑粘合性較差。
(實施例8)從縮聚反應釜抽出熔融狀態的聚酯的時候,將抽出時的反應釜內壓力改為0.2MPa之外,其他按照與實施例5相同的方法製造了聚酯I的切片。
得到的聚酯I具有與實施例5中得到的聚酯F相同的組成。另外,從縮聚反應釜抽出熔融狀態的聚酯的時候,聚酯的特性粘度在開始抽出時為0.75dl/g,抽出開始後過40分鐘後為0.68dl/g,特性粘度隨時間的變動較大。
使用開始抽出時特性粘度為0.75dl/g的聚酯切片,通過與實施例5相同的方法得到了厚度為45μm的薄膜。得到的薄膜的濁度值為4.0%,透明性良好。另外,溶劑粘合性也良好。
(實施例9)在實施例4中,不供給乙酸鎂四水合物、乙酸鈉以及磷酸三甲酯之外,其它按照與實施例4相同的方法製造了聚酯J的切片。
得到的聚酯J的聚合物組成基本上與實施例4相同,且熔融比電阻為2.53×108Ω·cm,較高。另外,用該聚酯J製造未拉伸薄片時的、作為靜電密合性指標的最大澆鑄速度為15m/分鐘。
接著,將澆鑄速度設置為10m/秒鐘之外,其他按照與實施例4相同的方法得到了厚度為45μm的薄膜。所得薄膜的透明性優異(濁度值為3.8%),具有良好的溶劑粘合性,且厚度均勻性優異(厚度偏差為4%)。
(實施例10)使用連續式聚合設備。
預先向殘留有反應物的第1酯化反應器中連續地供給被調製成作為二羧酸成分的高純度對苯二甲酸(TPA)100摩爾%、作為二元醇成分的乙二醇(EG)83摩爾%、新戊二醇(NPG)17摩爾%、且相對於二羧酸成分的全部二元醇成分的摩爾比(G/A)為2.0的料漿,使生成的聚酯具有1ton/h的生產量。另外,向第1酯化反應器中,連續供給12g/L三氧化銻的乙二醇溶液,使三氧化銻相對於生成的聚酯的含量達到0.025摩爾%。接著,在釜內壓力為0.05MPa、250℃條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為3小時的酯化反應。
將此反應物轉送至第2酯化反應器,並在釜內壓力為0.05MPa、260℃條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為1小時的酯化反應。將此反應物轉送至第3酯化反應器,並在釜內壓力為0.05MPa、260℃條件下,邊攪拌邊進行酯化反應,直至達到指定的酯化率。
在該酯化反應後得到的低聚物的端羧基濃度(AVo)為380eq/ton。分別從供給口向第3酯化反應器中的該低聚物連續添加乙酸鎂四水合物的50g/L的EG溶液、磷酸三甲酯的65g/L的EG溶液、乙酸鈉的10g/L的EG溶液、以及乙酸鈷四水合物的50g/L的EG溶液,使相對於生成聚酯的Mg量(M2)達0.17摩爾%、P量(P)達0.079摩爾%(M2/P的摩爾比是2.2)、Na量達0.018摩爾%、Co量達0.0035摩爾%。
向第1縮聚反應器連續地供給該酯化反應生成物,並在265℃、35hPa下邊攪拌邊縮聚1小時,接著在第2縮聚反應器中,在270℃、5hPa下邊攪拌邊縮聚1小時,,然後在最終縮聚反應釜中,在280℃、0.5~1.5hPa下邊攪拌邊縮聚1小時,。縮聚反應後,使熔融狀態的聚酯通過95%以上的過濾精度為60μm的、設置有不鏽鋼長纖維制葉片(leaf)的筒狀型聚合物過濾器。接著,將得到的熔融狀態的聚酯,從模具的噴嘴以絲狀抽出,並在清洗浴中水冷,之後再切斷成切片狀。進而,將得到的切片在與實施例1中同樣的條件下乾燥,得到聚酯K的切片。
得到的聚酯K切片的含水率為39ppm、細粒的含量為22ppm、粗大副產物含量為0.19重量%。另外,聚酯K的特性粘度為0.74dl/g,具有TPA//EG/NPG/DEG=100//66.5/31.0/2.5(摩爾比)的組成,且為非晶性。在所述聚酯K的組成中,DEG(二甘醇)是反應中的副產物。另外,聚酯K中的催化劑和添加劑的組成,相對於聚酯K為,Sb/Mg/P/Na/Co=0.0245/0.170/0.079/0.018/0.0035(摩爾%),且Mg/P摩爾比(M/P)為2.2。此外,聚酯K的熔融比電阻(ρi)為0.22×108Ω·cm,而且,用100倍的相位差顯微鏡觀察20個視野時,發現有12個10μm以上的未熔融雜質。即,聚酯K是靜電密合性優異且雜質少的較純的非晶性聚酯。
接著,將聚酯K的切片從T-模具,以薄片狀熔融擠出,且一邊外加靜電,一邊密合固化在旋轉冷卻金屬滾筒上,得到未拉伸薄片。此時的澆鑄速度是62m/分。另外,雙向拉伸後的薄膜中,每1m2的缺陷數為0個,屬於良好(等級◎),而成形性也良好(等級◎)。
將上述的聚酯K的切片和通過實施例1得到的聚酯A的切片,按聚酯A/聚酯K(重量比)為70/30的比例混合,然後通過與實施例1相同的方法得到厚度為45μm的聚酯薄膜。
得到的薄膜的特性粘度為0.72dl/g,與作為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)之差為0.03dl/g。即,聚酯的分子量的下降量較少。另外,薄膜的斷裂率(機械強度)為0.7%、濁度值為3.9%,均良好。構成薄膜的聚合物組成在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內未見有變動,且與可由聚酯A和聚酯K的各組成以及它們的混合比算出的目標聚合物的組成相同。
(實施例11)使用間歇式聚合設備。
在具有攪拌機和餾出冷凝器的、容積為2.5m3的酯化反應槽中,投入對苯二甲酸二甲酯(DMT)100重量份、乙二醇(EG)53.1重量份、新戊二醇(NPG)18.2重量份,並添加作為催化劑的相對於生成的聚酯的含量為0.020摩爾%的乙酸錳四水合物、和相對於生成的聚酯的含量為0.026摩爾%的三氧化銻。之後,一邊攪拌,一邊將反應體系內漸漸升溫至240℃,並在0.25MPa下,進行了180分鐘酯交換反應。確認已沒有餾出水從反應體系內流出之後,將反映體系內恢復為常壓,並添加相對於生成的聚酯的含量為0.17摩爾%的乙酸鎂四水合物、相對於生成的聚酯的含量為0.08摩爾%的磷酸三甲基酯、相對於生成的聚酯的含量為0.022摩爾%的乙酸鈉。此時低聚物的端羧基濃度為10eq/ton。
將得到的低聚物轉送至容積為2m3且具有攪拌機以及餾出冷凝器的縮聚反應槽中。接著,一邊攪拌,一邊分段性地反覆進行升溫和減壓操作,並控制成最終溫度為280℃、壓力達0.2hPa。反應進行到特性粘度達到所需值,之後結束縮聚反應。反應時間是170分鐘。
縮聚反應之後,使熔融狀態的聚酯通過95%以上的過濾精度為30μm的、設置有不鏽鋼長纖維制葉片的筒狀型聚合物過濾器。接著,將得到的熔融狀態的聚酯,從模具的噴嘴以絲狀抽出,在清洗浴(cleaning bath)中水冷後,再切成切片狀。而且,將得到的切片在與實施例1中同樣的條件下乾燥,得到聚酯L的切片。
得到的聚酯L切片的含水率為35ppm、細粒的含量為44ppm、粗大副產物含量為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(摩爾%)的組成,且為非晶性。在所述聚酯L的組成中,DEG(二甘醇)是反應中的副產物。聚酯中的催化劑和添加劑的含量相對於聚酯為,Sb/Mg/P/Na/Co=0.0260/0.170/0.080/0.022/0.0035(摩爾%),且Mg/P摩爾比(M2/P)為2.13。另外,聚酯L的熔融比電阻(ρi)是0.23×108Ω·cm,而且,用100倍的相位差顯微鏡觀察20個視野時的、10μm以上的未熔融雜質為15個。即,所述聚酯是靜電密合性優異且雜質少的較純的聚合物。
接著,將所得聚酯L的切片從T-模具,以薄片狀熔融擠出,一邊外加靜電,一邊密合固化在旋轉冷卻金屬滾筒上,得到未拉伸薄片。此時的澆鑄速度是60m/分鐘。另外,雙向拉伸後的薄膜中每1m2的缺陷數為0個,屬於良好(等級◎),成形性也良好(等級◎)。
此外,將所述聚酯L的切片和通過實施例1得到的聚酯A的切片,按聚酯A/聚酯L(重量比)為70/30的比例混合,然後通過與實施例1相同的方法得到了厚度為45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度為0.72dl/g,與作為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)之差為0.02dl/g。即,聚酯的分子量的下降量較少。另外,薄膜的斷裂率(機械強度)為0.8%、濁度值為4.5%,均良好。構成薄膜的聚合物組成在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內未見有變動,且與可由聚酯A和聚酯L的各組成以及它們的混合比算出的目標聚合物的組成相同。
(實施例12)使用連續式聚合設備。
預先向殘留有反應物的第1酯化反應器中,連續地供給將高純度對苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)、1,4-環己烷二甲醇(CHDM)的組成調製成100//80/20(摩爾比)的料漿,接著,在250℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為3小時的酯化反應。將此反應物轉送至第2酯化反應器,並在260℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為1小時的酯化反應。將此反應物轉送至第3酯化反應器,並在260℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行酯化反應,直至達到指定的酯化率。
酯化反應後得到的低聚物的端羧基濃度(AVo)為380eq/ton。分別從供給口向第3酯化反應器中的該低聚物連續添加三氧化銻的12g/L乙二醇溶液、乙酸鎂四水合物的50g/L的乙二醇溶液、磷酸三甲酯的65g/L的乙二醇溶液,使相對於生成的聚酯的(1)三氧化銻含量為0.02摩爾%、(2)乙酸鎂四水合物的含量為0.015摩爾%、(3)磷酸三甲酯的含量為0.015摩爾%。
向第1縮聚反應器連續地供給該酯化反應生成物,並在265℃、35hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,接著在第2縮聚反應器中,在270℃、5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,然後在最終縮聚反應釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時。對於得到的聚酯,通過與實施例1相同的方法制粒並乾燥。得到的聚酯M切片的含水率為32ppm、細粒的含量為33ppm、粗大副產物含量為0.12重量%。
另外,聚酯M的特性粘度為0.78dl/g,且具有TPA//EG/NPG/DEG=100//68.5/30.5/1.0(摩爾%)的組成,且為非晶性。在所述聚酯M的組成中,DEG(二甘醇)是反應中的副產物。另外,聚酯M中的催化劑和添加劑的組成是,Sb/Mg/P=0.0195/0.0150/0.0145(摩爾%),且Mg/P摩爾比(M2/P)為1.03。
聚酯M的色相L值為55、色相b值為1.2,色調非常好。接著,用聚酯M進行注射模塑成型,作出了5mm厚的成型板。此成型板的的濁度值是1.2%,透明性良好。
另外,將所述聚酯M的切片和在實施例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,並在與實施例1同樣的條件下得到了厚度為45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度為0.74dl/g,與作為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)之差為0.03dl/g。即,聚酯的分子量的下降量較少。另外,薄膜的斷裂率(機械強度)為0.1%、濁度值為5.0%,均良好。構成薄膜的聚合物組成在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內未見有變動,且與可由聚酯M和聚酯B的各組成以及它們的混合比中出的目標聚合物的組成相同。
(實施例13)使用連續式聚合設備。
預先向殘留有反應物的第1酯化反應器中,連續地供給高純度對苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)、1,4-環己烷二甲醇(CHDM)的組成為100//80/20(摩爾比)的料漿,接著,在250℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為3小時的酯化反應。將此反應物轉送至第2酯化反應器,並在260℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為1小時的酯化反應。接著,將此反應物轉送至第3酯化反應器,並在260℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行酯化反應,直至達到指定的酯化率。
酯化反應後得到的低聚物的端羧基濃度(AVo)為380eq/ton。向第3酯化反應器中的該聚合物,分別從供給口連續添加二氧化鍺的8g/L水溶液、乙酸鎂四水合物的50g/L的EG溶液、磷酸三甲基酯的65g/L的EG溶液,使相對於生成聚酯的(1)二氧化鍺含量為0.015摩爾%、(2)乙酸鎂四水合物的含量為0.015摩爾%、(3)磷酸三甲基酯的含量為0.030摩爾%。
向第1縮聚反應器連續地供給該酯化反應生成物,並在265℃、35hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,接著在第2縮聚反應器中,在270℃、5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,然後在最終縮聚反應釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時。對於得到的聚酯,通過與實施例1相同的方法制粒並乾燥。得到的聚酯N切片的含水率為35ppm、細粒的含量為30ppm、粗大副產物含量為0.1重量%。
另外,聚酯N的特性粘度為0.78dl/g,且具有TPA/EG/CHDM/DEG=100//68.5/30.5/1.0(摩爾%)的組成,且為非晶性。在所述聚酯N的組成中,DEG(二甘醇)是反應中的副產物。另外,聚酯N中的催化劑和添加劑的組成是,Ge/Mg/P=0.0150/0.0150/0.029(摩爾比),且(Mg+Ge)/P的摩爾比為1.03。另外,聚酯N的色相L值為63、色相b值為-1.0,色調非常好。接著,用聚酯N進行注射模塑成型,作出了厚度為5mm的成型板。此成型板的濁度值是1.0%,透明性良好。
此外,將所述聚酯N的切片和在實施例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,並在與實施例1同樣的條件下擠出成型,得到了厚度為45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度為0.75dl/g,與作為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)之差為0.02dl/g。即,聚酯的分子量的下降量較少。另外,薄膜的斷裂率(機械強度)為0.3%、濁度值為4.9%,均為良好。構成薄膜的聚合物組成在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內未見有變動,且與可由聚酯N和聚酯B的各組成以及它們的混合比算出的目標聚合物的組成相同。
(實施例14)使用連續式聚合設備。
預先向殘留有反應物的第1酯化反應釜中,連續地供給高純度對苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)及1,4-環己烷二甲醇(CHDM)的組成為100//80/20(摩爾比)的料漿。進而,從另一個供給口連續地供給四丁氧基鈦的250g/L的n-丁醇溶液,使相對於生成聚酯的四丁氧基鈦的含量達到0.007摩爾%,然後,在250℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為3小時的酯化反應。將此反應物轉送至第2酯化反應釜,並在260℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為1小時的酯化反應。接著,將此反應物轉送至第3酯化反應釜,並在260℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行酯化反應,直至達到指定的酯化率。
酯化反應後得到的低聚物的端羧基濃度(AVo)為380eq/ton、端羥基濃度(OHVo)為1200eq/ton。向第3酯化反應釜中的該低聚物,分別從供給口連續添加乙酸鎂四水合物的50g/L的EG溶液、磷酸三甲酯的65g/L的EG溶液、以及乙酸鈷的50g/L的EG溶液,使相對於生成聚酯的(1)乙酸鎂四水合物的含量為0.015摩爾%、(2)磷酸三甲酯的含量為0.015摩爾%、(3)乙酸鈷的含量為0.015摩爾%。
向第1縮聚反應釜連續地供給該酯化反應生成物,並在265℃、35hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,接著在第2縮聚反應釜中,在270℃、5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,然後在最終縮聚反應釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時。對於得到的聚酯,通過與實施例1相同的方法制粒並乾燥。得到的聚酯O切片的含水率為30ppm、細粒的含量為35ppm、粗大副產物含量為0.1重量%。
另外,得到的聚酯O的特性粘度為0.78dl/g,且具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//68.5/30.5/1.0(摩爾比)的組成,且為非晶性。此外在所述聚酯O的組成中,DEG(二甘醇)是反應中的副產物。還有,聚酯O中的催化劑和添加劑的組成為,Ti/Mg/P/Co=0.007/0.015/0.015/0.015(摩爾%),且Mg/P摩爾比(M2/P)為1.00。
此外,得到的聚酯O的色相L值為58、色相b值為2.5,色調非常好。接著,用聚酯O進行注射模塑成型,作出了厚度為5mm的成型板。此成型板的的濁度值是1.2%,透明性良好。
還有,將所述聚酯O的切片和在實施例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,並在與實施例1同樣的條件下得到了厚度為45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度為0.75dl/g,與作為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)之差為0.02dl/g。即,聚酯的分子量的下降量較少。另外,薄膜的斷裂率(機械強度)為0.5%、濁度值為3.1%,均良好。構成薄膜的聚合物組成在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內未見有變動,且與可由聚酯O和聚酯B的各組成以及它們的混合比算出的目標聚合物的組成相同。
(實施例15)使用連續式聚合設備。
預先向殘留有反應物的第1酯化反應釜中,連續地供給高純度對苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)、1,4-環己烷二甲醇(CHDM)的組成為100//80/20(摩爾比)的料漿,在250℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為3小時的酯化反應。將此反應物轉送至第2酯化反應釜,並在260℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為1小時的酯化反應。接著,將此反應物轉送至第3酯化反應釜,並在260℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行酯化反應,直至達到指定的酯化率。
酯化反應後得到的聚合物的端羧基濃度(AVo)為380eq/ton。向第3酯化反應釜中的該低聚物,分別從供給口連續添加三氧化銻12g/L的EG溶液、乙酸鋅二水合物50g/L的EG溶液、磷酸三甲基酯65g/L的EG溶液,使相對於生成聚酯的(1)三氧化銻含量為0.02摩爾%、(2)乙酸鋅二水合物含量為0.015摩爾%、(3)磷酸三甲基酯的含量為0.015摩爾%。
向第1縮聚反應釜連續地供給該酯化反應生成物,並在265℃、35hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,接著在第2縮聚反應釜中,在270℃、5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,然後在最終縮聚反應釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時。對於得到的聚酯,通過與實施例1相同的方法制粒並乾燥。得到的聚酯P切片的含水率為29ppm、細粒的含量為30ppm、粗大副產物含量為0.08重量%。
另外,得到的聚酯P的特性粘度為0.78dl/g,且具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//68.5/30.5/1.0(摩爾比)的組成,且為非晶性。在所述聚酯P的組成中,DEG(二甘醇)是反應中的副產物。聚酯P中的催化劑和添加劑的組成為,Sb/Zn/P=0.0195/0.0150/0.0145(摩爾%),且Zn/P摩爾比(M2/P)為1.03。
此外,得到的聚酯P的色相L值為53、色相b值為1.0,色調非常好。接著,用聚酯P進行注射模塑成型,作出了厚度為5mm的成型板。此成型板的的濁度值是1.4%,透明性良好。
另外,將所述聚酯P的切片和在實施例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,並在與實施例1同樣的條件下得到了厚度為45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度為0.74dl/g,與作為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)之差為0.03dl/g。即,聚酯的分子量的下降量較少。另外,薄膜的斷裂率(機械強度)為0.9%、濁度值為6.0%,均為良好。構成薄膜的聚合物組成在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內未見有變動,且與可由聚酯P和聚酯B的各組成以及它們的混合比算出的目標聚合物的組成相同。
(實施例16)使用連續式聚合設備。
預先向殘留有反應物的第1酯化反應釜中,連續地供給作為二羧酸成分的高純度對苯二甲酸(TPA)為100摩爾%、作為二元醇成分的乙二醇(EG)為83摩爾%、新戊二醇(NPG)為17摩爾%、且相對於二羧酸成分的全部二元醇成分的摩爾比(G/A)被調製成2.0的料漿,使生成的聚酯具有1ton/h的生產量。
另外,相對於生成的聚酯,向第1酯化反應釜連續地供給四丁氧基鈦的250g/L的n-丁醇溶液、結晶性二氧化鍺的8g/L的水溶液、乙酸鈷四水合物的50g/L的EG溶液,以使聚酯中作為鈦原子含3ppm、作為鍺原子含50ppm、作為鈷原子含35ppm,並在釜內壓力0.05MPa、250℃的條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為4小時的酯化反應。
將該反應物轉送至第2酯化反應釜。然後,將磷酸三甲基酯的65g/L的乙二醇溶液,連續地供給至第2酯化反應釜,使磷原子相對於生成聚酯的含量達50ppm,並在釜內壓力0.05MPa、260℃的條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為2小時的酯化反應。
向第1縮聚反應釜連續地供給該酯化反應生成物,並在265℃、35hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,接著在第2縮聚反應釜中,在270℃、5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,然後在最終縮聚反應釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時。對於得到的聚酯,通過與實施例1相同的方法制粒並乾燥。得到的聚酯Q切片的含水率為40ppm、細粒的含量為35ppm、粗大副產物含量為0.07重量%。
另外,聚酯Q的特性粘度為0.74dl/g,且具有TPA//EG/NPG/DEG=100//68/30/2(摩爾%)的組成,且為非晶性。在該聚酯Q的組成中,DEG(二甘醇)是反應中的副產物。聚酯Q中的源於催化劑和添加劑的各原子的含量是,Ti/Ge/Co/P=3/50/35/50(ppm),且(Ti/0.06+Ge/3.33)為65,Ti/Co為0.086,(Co+Ge)/P為1.7。相對於聚酯的鈦化合物(Ti(OC4H9))的量為0.0013摩爾%、鍺化合物(GeO2)的量為0.014摩爾%。
另外,聚酯Q的色相L值為55、色相b值為0.2,色調非常好。
接著,用得到的聚酯Q進行注射模塑成型,作出了厚度為5mm的成型板。此成型板的的濁度值是0.7%,透明性良好。
此外,將所述聚酯Q的切片和在實施例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,並在與實施例1同樣的條件下得到了厚度為45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度為0.71dl/g,與作為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)之差為0.04dl/g。即,聚酯的分子量的下降量較少。薄膜的斷裂率(機械強度)為0.2%、濁度值為3.9%,均為良好。另外,構成薄膜的聚合物組成在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內未見有變動,且與可由聚酯Q和聚酯A的各組成以及它們的混合比算出的目標聚合物的組成相同。
(實施例17)使用連續式聚合設備。
預先向殘留有反應物的第1酯化反應釜中,連續地供給作為二羧酸成分的高純度對苯二甲酸(TPA)為100摩爾%、作為二元醇成分的乙二醇(EG)為83摩爾%、新戊二醇(NPG)為17摩爾%、且相對於二羧酸成分的全部二元醇成分的摩爾比(G/A)被調製成2.0的料漿,使生成的聚酯具有1ton/h的生產量。
另外,向第1酯化反應釜連續供給三氧化銻12g/L的EG溶液、結晶性二氧化鍺的0.8g/L的水溶液,從而使相對於生成聚酯的三氧化銻含量為0.012摩爾%、結晶性二氧化鍺的含量為0.006摩爾%,然後在釜內壓力0.05MPa、250℃的條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為4小時的酯化反應。
將該反應物轉送至第2酯化反應釜。然後,將磷酸三甲基酯的65g/L的乙二醇溶液,連續地供給至第2酯化反應釜,使相對於生成聚酯的磷酸三甲基酯含量為0.021摩爾%,然後在釜內壓力0.05MPa、250℃的條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為2小時的酯化反應。
向第1縮聚反應釜連續地供給所得低聚物,並在265℃、35hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,接著在第2縮聚反應釜中,在270℃、5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,然後在最終縮聚反應釜中,在280℃、0.5~1.5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時。對於得到的聚酯,通過與實施例1相同的方法制粒並乾燥。得到的聚酯R切片的含水率為30ppm、細粒的含量為30ppm、粗大副產物含量為0.08重量%。
另外,聚酯R的特性粘度為0.74dl/g,且具有TPA//EG/NPG/DEG=100//69/30/1(摩爾%)的組成,且為非晶性。在該聚酯R的組成中,DEG(二甘醇)是反應中的副產物。另外,聚酯R中的源於催化劑和添加劑的金屬的含量是,Sb/Ge/P=135/20/30(ppm),且(Sb/3.90+Ge/1.67)為47、Ge/P為0.7。相對於共聚聚酯的銻化合物(Sb2O3)的量為0.011摩爾%、鍺化合物(GeO2)的量為0.0056摩爾%。
此外,聚酯R的色相L值為55、色相b值為2.0,色調非常好。接著,用得到的聚酯R進行注射模塑成型,作出了厚度為5mm的成型板。此成型板的的濁度值是3.4%,透明性良好。
還有,將所述聚酯R的切片和在實施例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,並在與實施例1同樣的條件下得到了厚度為45μm的薄膜。
得到的薄膜的特性粘度為0.72dl/g,與作為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)之差為0.03dl/g。即,聚酯的分子量的下降量較少。另外,薄膜的斷裂率(機械強度)為0.1%、濁度值為2.8%,均為良好。另外,構成薄膜的聚合物組成在薄膜製造開始到薄膜製造結束的時間範圍內未見有變動,且與可由聚酯R和聚酯A的各組成以及它們的混合比算出的目標聚合物的組成相同。
(實驗例1)使用連續式聚合設備。
預先向殘留有反應物的第1酯化反應釜中,連續地供給高純度對苯二甲酸(TPA)為100摩爾%、乙二醇(EG)和1,4-環己烷二甲醇(CHDM)的摩爾比調整為80/20、且EG和CHDM的總量(G)和TPA(A)之間的摩爾比(G/A)調製為2.0的料漿,在250℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為3小時的酯化反應。將此反應物轉送至第2酯化反應釜,並在260℃、0.05MPa條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為1小時的酯化反應。接著,將此反應物轉送至第3酯化反應釜,並在260℃、大氣壓條件下,邊攪拌邊進行酯化反應,直至達到指定的酯化率。
此時得到的低聚物的AVo為380eq/ton,OHVo為1200eq/ton,且OH%為0.76。向第3酯化反應釜中的該低聚物連續供給三氧化銻的12g/L的EG溶液,使相對於生成聚酯的三氧化銻含量為0.022摩爾%。
向第1縮聚反應釜連續地供給所得酯化反應生成物,並在265℃、4500Pa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,接著在第2縮聚反應釜中,在270℃、500Pa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,然後在最終縮聚反應釜中,在280℃、80Pa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時。對於得到的聚酯,通過與實施例1相同的方法制粒並乾燥。
得到的聚酯S的特性粘度為0.78dl/g,可以以良好的生產率得到聚合度高的共聚聚酯。
另外,聚酯S為非晶性,具有TPA//EG/CHDM/DEG=100//68.5/30.5/1.0(摩爾比)的組成,且含有三氧化銻0.022摩爾%。另外,在所述聚酯S的組成中,DEG(二甘醇)是反應中的副產物。另外,得到的聚酯S的色相L值為40、色相b值為1.0。
(實驗例2)
使用連續式聚合設備。
預先向殘留有反應物的第1酯化反應釜中,連續地供給高純度對苯二甲酸(TPA)、乙二醇(EG)、新戊二醇(NPG)的添加量比為TPA//EG/NPG=100//83/17(摩爾比)且全部二元醇成分/全部酸成分之比(G/A)被調製成1.7的料漿,使生成聚酯的速度為1ton/h,然後,連續供給三氧化銻12g/L的EG溶液,使相對於生成聚酯的三氧化銻含量為0.025摩爾%。接著,在255℃、0.05MPa的條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為3.5小時的酯化反應。將此反應物轉送至第2酯化反應釜,並在260℃、常壓條件下,邊攪拌邊進行平均停留時間為1小時的酯化反應,直至達到指定的酯化率。
此時得到的低聚物的AVo為490eq/ton,OHVo為1230eq/ton,且OH%為0.72。
接著,分別從各自的供給口連續地供給磷酸三甲基酯65g/L的EG溶液、以及乙酸鈷四水合物50g/L的EG溶液至第2酯化反應釜,使相對於生成聚酯的磷酸三甲基酯的含量為0.007摩爾%、乙酸鈷四水合物的含量為0.007摩爾%。
向第1縮聚反應釜連續地供給所得酯化反應生成物,並在265℃、35hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,接著在第2縮聚反應釜中,在265℃、5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時,然後在最終縮聚反應釜中,在275℃、0.5~1.5hPa的條件下邊攪拌邊縮聚1小時。對於得到的聚酯,通過與實施例1相同的方法制粒並乾燥。
得到的聚酯T的特性粘度為0.75dl/g,可以以良好的生產率得到聚合度高的共聚聚酯。
另外,聚酯T為非晶性,具有TPA//EG/NPG/DEG=100//70.2/28.3/1.5(摩爾比)的組成,且聚酯T中的催化劑和添加劑的組成比是Sb/P/Co=0.0245/0.007/0.007(摩爾比)。另外,在該聚酯T的組成中,DEG(二甘醇)是製造共聚聚酯過程中的副產物。
(產業上應用可能性)本發明的非晶性聚酯切片,由於其含水率充分低且細粒含量充分低,因此可抑制偏析、分子量下降以及結晶化,其結果,可具有良好的機械強度和透明性,且聚合物組成變動很小,從而可得到高質量的成型品。另外,不僅是含水率以及細粒含量,粗大副產物也非常少,因此具有良好的加工操作性,從而可得到高質量的成型品。
此外,特定的共聚聚酯的切片由於其透明性高、且具有良好的溶劑粘合性,因此由此得到的薄膜特別適合用於熱收縮薄膜。即,能提供透明性高且具有良好的溶劑粘合性的非晶性聚酯切片。
還有,特定的共聚聚酯切片具有良好成型性,且未熔融的雜質量少,靜電密合性良好,因此,不僅是薄膜,也可以用作中空成型容器、工程塑料、纖維等的種成型品的材料。
本申請以已在日本申請的特願2002-109688為基礎,其內容全部包含在本說明書當中。
權利要求
1.一種非晶性聚酯切片,其特徵在於含水率在300ppm以下,細粒含量在500ppm以下。
2.根據權利要求1所述的非晶性聚酯切片,其特徵在於粗大副產物的含量在2重量%以下。
3.根據權利要求1或2所述的非晶性聚酯切片,其特徵在於其是以對苯二甲酸乙二酯、以及對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯或對苯二甲酸新戊二酯為主要重複單元的共聚聚酯切片。
4.根據權利要求3所述的非晶性聚酯切片,其特徵在於其是主要的二羧酸成分由對苯二甲酸組成,且全部二元醇成分中包含乙二醇50~85摩爾%、1,4-環己烷二甲醇或新戊二醇12~45摩爾%、二甘醇1.5~7.0摩爾%的共聚聚酯切片。
5.根據權利要求3所述的非晶性聚酯切片,其特徵在於該共聚聚酯是,作為聚合催化劑使用選自銻化合物、鍺化合物以及鈦化合物中的至少一種而得到的聚酯,並且相對於該聚酯,所選出的銻化合物、鍺化合物或鈦化合物滿足下式(1)至(3)中的任一式,且特性粘度為0.70~0.85dl/g,0.009≤Sb≤0.045mol% (1)0.005≤Ge≤0.075mol% (2)0.002≤Ti≤0.023mol% (3)。
6.根據權利要求3所述的非晶性聚酯切片,其特徵在於該共聚聚酯是,以對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲醇酯為主要重複單元且含有鹼金屬化合物、鹼土類金屬化合物以及磷化合物的聚酯,並且相對於該聚酯,含有滿足下式(I)~(IV)範圍內的鹼金屬化合物(M1)、鹼土類金屬化合物(M2)、以及磷化合物(P),0.005≤M1(摩爾%)≤0.029 …(I)0.045≤M2(摩爾%)≤0.225 …(II)1.67≤M2/M1(摩爾比)≤45…(III)0.5≤(M1+M2)/P(摩爾比)≤3.0…(IV)。
7.根據權利要求3所述的非晶性聚酯切片,其特徵在於該共聚聚酯是,以對苯二甲酸乙二酯和對苯二甲酸新戊二酯為主要重複單元且含有鹼金屬化合物、鹼土類金屬化合物以及磷化合物的聚酯;並且相對於該聚酯,含有滿足下式(V)~(VII)範圍內的鹼金屬化合物(M1)、鹼土類金屬化合物(M2)、以及磷化合物(P),0.005≤M1(摩爾%)≤0.050…(V)0.05≤M2(摩爾%)≤0.40 …(VI)1.0≤M2/P(摩爾比)≤3.5 …(VII)。
8.將權利要求1~7中任何一項所述的非晶性聚酯切片收容於防溼容器並進行密封而成的放入防溼容器中的非晶性聚酯切片。
9.一種非晶性聚酯切片的製造方法,其特徵在於冷卻經熔融聚合得到的非晶性聚酯,之後進行切斷而獲得切片,將該切片投入到流化床式乾燥裝置的處理槽內使之通過時,通入乾燥氣體,從而乾燥切片。
10.根據權利要求9所述的非晶性聚酯切片的製造方法,其特徵在於通入到乾燥裝置的處理槽內的乾燥氣體的含水率在100ppm以下。
11.根據權利要求9或10所述的非晶性聚酯切片的製造方法,其特徵在於乾燥裝置處理槽內的溫度在室溫以上且比非晶性聚酯的玻璃化轉變溫度低10℃以上。
12.一種非晶性聚酯切片的製造方法,其特徵在於,在冷卻經熔融聚合獲得的非晶性聚酯後,進行切斷而得到切片,並將所得的切片在乾燥機的處理槽內進行真空乾燥,或者在真空下通入少量乾燥氣體進行乾燥,之後不與外部氣體接觸而直接轉移到細粒去除裝置中去除細粒。
13.根據權利要求12所述的非晶性聚酯切片的製造方法,其特徵在於通入到乾燥機的處理槽內的乾燥氣體的含水率在100ppm以下。
14.根據權利要求12或13所述的非晶性聚酯切片的製造方法,其特徵在於乾燥機處理槽內的溫度在室溫以上且比非晶性聚酯的玻璃化轉變溫度低10℃以上。
15.一種非晶性聚酯切片的保存方法,其特徵在於將通過權利要求9~14中任何一項所述的方法製造的非晶性聚酯切片在不與外部氣體接觸的條件下放入防溼容器中進行保存。
16.一種聚酯薄膜,將權利要求1~8中任何一項所述的非晶性聚酯切片作為薄膜原料的一部分或者全部使用,並經成型獲得。
全文摘要
本發明的非晶性聚酯切片的特徵在於含水率為300ppm以下、細粒含量在500ppm以下。利用本發明的非晶性聚酯切片,能以良好的加工操作性製造聚合物組成均勻的成形品。本發明的非晶性聚酯切片可通過以下方法獲得冷卻經熔融聚合得到的非晶性聚酯,之後進行切斷而獲得切片,將該切片投入到流化床式乾燥裝置的處理層內使之通過時,通入乾燥氣體,進行乾燥;或者在乾燥機內進行真空乾燥或在真空下通入少量乾燥氣體進行乾燥,之後不與外部氣體接觸而直接轉移到細粒去除裝置中去除細粒。
文檔編號C08J3/12GK1646598SQ0380823
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月11日 優先權日2002年4月11日
發明者鈴木啟介, 福田裕樹, 清水秀樹, 松永強 申請人:東洋紡織株式會社

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