JP5018268B2 - ポリエステルの製造方法 - Google Patents
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1.500≦ナトリウムD線での屈折率≦1.570・・・(2)
1.500≦ナトリウムD線での屈折率≦1.570・・・(2)
本発明の製造方法によるポリエステルは、ガラス転移点温度(以下Tg)が65℃から90℃の範囲にあることが必要である。
光弾性係数が大きい場合、フィルムに応力が作用した際に位相差が大きく変化するため、液晶ディスプレイ用途のフィルムには不適当である。
(1)ポリエステルの熱特性(ガラス転移点、結晶融解熱量)
測定するサンプルを約10mg秤量し、アルミニウム製パン、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)によって測定した。測定においては窒素雰囲気中で20℃から285℃まで16℃/分の速度で昇温した後液体窒素を用いて急冷し、再び窒素雰囲気中で20℃から285℃まで16℃/分の速度で昇温する。この2度目の昇温過程でガラス転移点を測定した。
(2)ポリエステルの屈折率
ポリエステルを溶融押し出しすることで厚さ100μmの未延伸シートを得る。ついで光源としてナトリウムD線を用い23℃の温度条件にて株式会社アタゴ製 「アッベ式屈折率計 NAR−4T」で屈折率を測定した。
(3)固有粘度
固有粘度はオルトクロロフェノールを溶媒とし、25℃で測定した。
(4)脂環族ジオールスラリーの水分率
カールフィッシャー式水分測定装置(京都電子製、MKF−12)で、スラリー0.3mlの水分量を測定した。
(5)ポリエステルのゲル化物量
ポリエステル1gを凍結粉砕して直径300μm以下の粉体状とし真空乾燥する。この試料を、オーブン中で、窒素雰囲気下、300℃で2.5時間熱処理する。これを、50mlのオルトクロロフェノール(OCP)中、80〜150℃の温度で0.5時間溶解させる。続いて、ブフナー型ガラス濾過器(最大細孔の大きさ20〜30μm)で濾過し、洗浄・真空乾燥する。濾過前後の濾過器の重量の増分より、フィルターに残留したOCP不溶物の重量を算出し、OCP不溶物のポリエステル樹脂組成物重量(1g)に対する重量分率を求め、ゲル化物量(%)とした。
(6)シクロヘキサンジカルボン酸のシス、トランス体比率
試料をメタノールで5〜6倍に希釈し、その希釈溶液0.4μlを液体クロマトグラフィーで下記条件にて測定した。
装置:島津製LC−10ADvp
カラム:キャピラリーカラム Agilent Technologies社製DB−17(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)
昇温条件:初期温度110℃、初期時間25分、昇温速度6℃/min、最終温度200℃
(7)ポリエステル中のチタン元素、リン元素、アンチモン元素、ゲルマニウム元素の含有量
堀場製作所製蛍光X線装置(型番MESA−500W)を用い、ポリマの蛍光X線の強度を測定した。この値を含有量既知のサンプルで予め作成した検量線を用い、金属含有量に換算した。
(8)光弾性係数(×10−12Pa−1)
短辺1cm長辺7cmのサンプルを切り出した。このサンプルの厚みをd(μm)とする。このサンプルを(株)島津製作所社製TRANSDUCER U3C1−5Kを用いて、上下1cmずつをチェックに挟み長辺方向に1kg/mm2(9.81×106Pa)の張力(F)をかけた。この状態で、ニコン(株)社製偏光顕微鏡5892を用いて位相差R(nm)を測定した。光源としてはナトリウムD線(589nm)を用いた。これらの数値を光弾性係数=R/(d×F)にあてはめて光弾性係数を計算した。
(9)反射率
日立製作所製 分光光度計(U−3410 Spectrophotometer)にφ60積分球130−0632((株)日立製作所)および10°傾斜スペーサーを取り付け反射率のピーク値を測定した。なお、バンドパラメーターは2/servoとし、ゲインは3と設定し、187nm〜2600nmの範囲を120nm/min.の検出速度で測定した。また、反射率を基準化するため、標準反射板として付属のBaSO4板を用いた。なお、本評価法では相対反射率となるため、反射率は100%以上となる場合もある。
(10)剥離性
JIS K5600(2002年)に従って試験を行った。なお、フィルムを硬い素地とみなし、2mm間隔で25個の格子状パターンを切り込んだ。また、約75mmの長さに切ったテープを格子の部分に接着し、テープを60°に近い角度で0.5〜1.0秒の時間で引き剥がした。ここで、テープにはセキスイ製セロテープ(登録商標)No.252(幅18mm)を用いた。評価結果は、格子1つ分が完全に剥離した格子の数で表した。また、試験フィルムの厚みが100μmより薄い場合には、厚さ100μmの二軸延伸PETフィルム(東レ製“ルミラー”T60)に試験フィルムを接着剤で強固に貼りあわせしたサンプルを剥離試験に用いた。この際には、試験サンプルを貫通しないように試験サンプルの面に格子を切り込んでテストを実施した。剥離個数が4個以下を合格とした。
撹拌機、凝縮器及び温度計を備えた3Lのフラスコ中に温水(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/水混合物を真空下で蒸留した。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、そして真空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3.85重量%)を得た。
撹拌機、凝縮器及び温度計を備えた2Lのフラスコ中に撹拌されているチタンテトライソプロポキシド(285g、1.00モル)に滴下漏斗からエチレングリコール(218g、3.51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された。その反応混合物を15分間撹拌し、そしてその反応フラスコに乳酸アンモニウム(252g、2.00モル)の85重量/重量%水溶液を加えると、透明な淡黄色の生成物(Ti含有量6.54重量%)を得た。
(ポリエステルの合成)
エチレングリコールを分散媒とし、スピログリコール(以下、SPG)を35重量%含有する、水分率100ppmのスラリーを57重量部(スピログリコール成分として20重量部)エステル交換反応装置の缶内温度を80℃に保ちながら仕込んだ後、テレフタル酸ジメチルを67.6重量部、シス/トランス体比率が75/25である1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジメチル(以下、CHDA)を17.4重量部、エチレングリコールを17重量部、酢酸マンガン四水塩を0.04重量部をそれぞれ計量し、エステル交換反応装置に仕込んだ。内容物を150℃で溶解させて撹拌した。
ポリエステルチップを前記ベント式二軸押出機に供給し、溶融後、金属不織布フィルターによって濾過した後、Tダイから溶融シートとして押し出した。溶融シートは静電印加法(電極は直径0.15ミリのタングステンワイヤーを使用)によって表面温度が25℃に制御された鏡面ドラム上で冷却固化され、未延伸シートとなった。該未延伸シートを用いて光弾性係数を測定した。光弾性係数は85×10−12Pa−1であった。
前記ポリエステルAおよびPET樹脂をそれぞれ2台のベント式二軸押出機に供給した。
水酸化カリウム20ppmを含有したスラリーを使用し、チタン触媒Aをチタン原子として20ppmとなるように添加し、TEPAと共に旭電化工業(株)製ビス(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)0.15重量部(P元素として147ppm、以下、PEP36)を添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合した。さらに参考実施例1で重合したPET樹脂を用い、同様の条件で積層フィルムを得た。結果を表1、2に示す。水酸化カリウムおよびPEP36の添加によって、よりゲル化物量が低減された。
水酸化リチウム20ppmを含有したスラリーを使用し、チタン触媒Bをチタン原子として20ppmとなるように添加し、TEPAと共にPEP36を0.15重量部添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合した。さらに参考実施例1で重合したPET樹脂を用い、同様の条件で積層フィルムを得た。結果を表1、2に示す。水酸化リチウムおよびPEP36の添加によって、よりゲル化物量が低減された。
CHDA、SPGの量比の変更および水分率300ppmのスラリーを使用し、チタン触媒Aをチタン原子として20ppmとなるように添加し、TEPAと共にPEP36を0.15重量部添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合した。さらに参考実施例1で重合したPET樹脂を用い、同様の条件で積層フィルムを得た。結果を表1、2に示す。ゲル化物量は少なく良好であったが、芳香環モル数が大きいために光弾性率が若干増加した。
CHDA、SPGの量比の変更および水酸化カリウム20ppmを含有したスラリーを使用し、三酸化アンチモンをアンチモン原子として20ppmとなるように添加し、TEPAと共にPEP36を0.15重量部添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合した。さらに参考実施例1で重合したPET樹脂を用い、同様の条件で積層フィルムを得た。結果を表1、2に示す。屈折率が十分低いために優れた光反射性を示したが、共重合成分量が増加したためPETとの相溶性が低下し、層間剥離性が弱く、SPGの共重合量が多いためゲル化率が若干高くなった。
水酸化カリウム20ppmを含有したスラリーを使用し、二酸化ゲルマニウムをゲルマニウム原子として20ppmとなるように添加し、TEPAと共にPEP36を0.15重量部添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合した。さらに参考実施例1で重合したPET樹脂を用い、同様の条件で積層フィルムを得た。結果を表1、2に示す。ゲル化物量は少なく良好であり、物性の変化もほとんど見られなかった。
水酸化カリウム20ppmを含有したスラリーを使用し、チタン触媒Aをチタン原子として20ppmとなるように添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合した。さらに参考実施例1で重合したPET樹脂を用い、同様の条件で積層フィルムを得た。結果を表1、2に示す。ゲル化物量は少なく良好であり、物性の変化もほとんど見られなかった。
CHDAのシス、トランス体の比が、トランス体40%のものを使用し、水酸化カリウム20ppmを含有した水分率200ppmのスラリーを使用し、チタン触媒Aをチタン原子として20ppmとなるように添加し、TEPAと共にPEP36を0.15重量部添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合した。さらに参考実施例1で重合したPET樹脂を用い、同様の条件で積層フィルムを得た。結果を表1、2に示す。重合時にトランス体の析出により仕込み配管等が若干詰まり気味になり、得られたフィルムもトランス体が多いことから若干光弾性係数が高くなった。
CHDAの代わりにデカリン酸ジメチル25mol%に変更し、水酸化カリウム20ppmを含有した水分率500ppmのスラリーを、エステル交換反応装置の缶内温度を100℃に保ちながら仕込み、チタン触媒Aをチタン原子として20ppmとなるように添加し、TEPAと共にPEP36を0.15重量部添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合した。さらに参考実施例1で重合したPET樹脂を用い、同様の条件で積層フィルムを得た。結果を表1、2に示す。水分率およびスラリー仕込み時の缶内温度の影響により、若干ゲル化物量が多めであった。
SPGの代わりにイソソルビド10mol%に変更し、水酸化ナトリウム20ppmを含有した水分率1000ppmのスラリーを、エステル交換反応装置の缶内温度を90℃に保ちながら仕込み、チタン触媒Aをチタン原子として20ppmとなるように添加し、TEPAと共にPEP36を0.15重量部添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合した。さらに参考実施例1で重合したPET樹脂を用い、同様の条件で積層フィルムを得た。結果を表1、2に示す。水分率およびスラリー仕込み時の缶内温度の影響により、若干ゲル化物量が多めであった。
参考実施例1のポリエステルの重合において、スラリーをエステル交換反応装置の缶内温度を110℃に保ちながら仕込み、三酸化アンチモンをアンチモン原子として20ppmとなるように添加し、TEPAと共にPEP36を0.15重量部添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合し、積層フィルムを得た。結果を表1、2に示すが、スラリー供給時の缶内温度が規定の範囲外であったため、2バッチ目のゲル化物量は不良であった。
参考実施例1のポリエステルの重合において、SPG粉体および水酸化カリウム20ppmをスラリーとせずに計量した後、エステル交換反応装置に仕込み、三酸化アンチモンをアンチモン原子として20ppmとなるように添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合し、積層フィルムを得た。結果を表1、2に示すが、SPGをスラリーとせずに供給したため、2バッチ目のゲル化物量は不良であった。
参考実施例1のポリエステルの重合において、SPG粉体をスラリーとせずに計量した後、エステル交換反応装置に仕込み、チタン触媒Aをチタン原子として20ppmとなるように添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合し、積層フィルムを得た。結果を表1、2に示すが、SPGをスラリーとせずに供給したため、2バッチ目のゲル化物量は不良であった。
参考実施例1のポリエステルの重合において、CHDAの代わりにイソフタル酸を15mol%共重合し、スピログリコールは共重合せず、三酸化アンチモンをアンチモン原子として20ppmとなるように添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合し、積層フィルムを得た。結果を表1、2に示すが、ゲル化物量は少なく、脂環族ジカルボン酸成分、脂環族ジオール成分のいずれも含有しないために屈折率、光弾性係数が大きく、積層フィルムの反射率も小さいものであった。
参考実施例1のポリエステルの重合において、CHDAは共重合せず、SPGの代わりにエチレングリコールでスラリー化したシクロヘキサンジメタノール成分を30mol%共重合して、三酸化アンチモンをアンチモン原子として20ppmとなるように添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合し、積層フィルムを得た。結果を表1、2に示すが、ゲル化物量は少なく、屈折率は低下したものの、若干光弾性係数が大きく、積層フィルムの反射率も若干劣るものであった。
参考実施例1のポリエステルの重合において、CHDAは共重合せず、エチレングリコールでスラリー化したSPGを45mol%共重合して、三酸化アンチモンをアンチモン原子として20ppmとなるように添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合し、積層フィルムを得た。結果を表1、2に示すが、Tg、ゲル化率が非常に高く、積層フィルムの剥離性も劣るものであった。また、重縮合反応中に低分子量物の飛沫が多く、真空回路を少し閉塞し、真空度不良が発生した。
参考実施例1のポリエステルの重合において、CHDAを25mol%共重合し、SPGは共重合せず、三酸化アンチモンをアンチモン原子として20ppmとなるように添加した以外は参考実施例1と同様にしてポリエステルを重合し、積層フィルムを得た。結果を表1、2に示すが、ゲル化物量は少なく、屈折率は目標範囲内であるが、Tgが下がり、積層フィルムの剥離性に劣り、反射率も小さいものであった。
Claims (12)
- 少なくとも脂環族ジカルボン酸成分および脂環族ジオール成分を含む下記式(1)、(2)を満足するポリエステルを製造するに際して、脂環族ジオール成分をアルカリ化合物を含有するスラリーとして、缶内温度が100℃以下の反応缶に供給した後、エステル化反応またはエステル交換反応を行い、引き続き重縮合反応を行うことを特徴とするポリエステルの製造方法。
65℃≦示差走査熱量測定によるガラス転移点温度≦90℃・・・(1)
1.500≦ナトリウムD線での屈折率≦1.570・・・(2) - 脂環族ジオールスラリーの水分率が1000ppm以下であることを特徴とする請求項1に記載のポリエステルの製造方法。
- 脂環族ジオール成分がスピログリコール成分であり、全ジオール成分中5〜80モル%含有することを特徴とする請求項1または2に記載のポリエステルの製造方法。
- 重縮合触媒として、アンチモン化合物、チタン化合物、ゲルマニウム化合物から選ばれる、少なくとも1種を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリエステルの製造方法。
- 重縮合触媒として、アルコキシ基、フェノキシ基、アシレート基、アミノ基および水酸基からなる群から選ばれる少なくとも1種の置換基を有しているチタン化合物を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリエステルの製造方法。
- チタン化合物のアルコキシ基がβ−ジケトン系官能基、ヒドロキシカルボン酸系官能基およびケトエステル系官能基からなる群から選ばれる少なくとも一種の官能基であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリエステルの製造方法。
- ポリエステル中のチタン原子量が、0.5ppm以上100ppm以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリエステルの製造方法。
- 3価のリン系耐熱安定剤を添加することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリエステルの製造方法。
- ポリエステル中のリン原子量が、70ppm以上300ppm以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリエステルの製造方法。
- 脂環族ジカルボン酸成分がシクロヘキサンジカルボン酸成分であり、全ジカルボン酸成分中5〜80モル%含有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のポリエステルの製造方法。
- シクロヘキサンジカルボン酸成分として立方異性体のシス、トランス体を含有し、トランス体の含有量が40%以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のポリエステルの製造方法。
- ポリエステルの繰り返し単位に含まれる芳香族モル数がポリエステル1kg当たりに換算して4.8モル以下である請求項1〜11のいずれか1項に記載のポリエステルの製造方法。
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