JPH04351656A - ポリエステル組成物の製造方法 - Google Patents

ポリエステル組成物の製造方法

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JPH04351656A
JPH04351656A JP12392491A JP12392491A JPH04351656A JP H04351656 A JPH04351656 A JP H04351656A JP 12392491 A JP12392491 A JP 12392491A JP 12392491 A JP12392491 A JP 12392491A JP H04351656 A JPH04351656 A JP H04351656A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ベント式押出機により
直鎖又は分岐状のコロイダルシリカ粒子を含有してなる
ポリエステル組成物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリエステル、特にポリエチレンテレフ
タレ―トは、その優れた物理的、化学的特性を有するた
め、繊維、フィルム、その他成形品として広く使用され
ている。しかしその優れた特性とは逆に、上記成形品を
得る成形工程における工程通過性、あるいは製品自体で
の取り扱いにおける滑り性不良による作業性の悪化、製
品価値の低下といった好ましくないトラブルが発生する
ことも知られている。
【0003】これらの問題に対して、ポリエステル中に
微粒子を含有せしめて成形品の表面に適度の凹凸を付与
し、成形品の表面の滑り性を向上させる方法が数多く提
案され、その一部は実用化されている。例えば酸化ケイ
素、二酸化チタン、炭酸カルシウム、タルク、カオリナ
イトなどの不活性無機粒子をポリエステルに添加する方
法がある(例えば特開昭55−133431号公報)。
【0004】しかし、これらの不活性無機粒子を添加す
る方法は、往々にして粗大粒子が混入する。このような
粗大粒子が存在すると、例えば磁気テ―プ用フィルムに
おいては、電磁変換特性を低下させたり、ドロップアウ
トを引き起こす原因となったり、製版印刷用、マイクロ
フィルム用などの透明性が要求されるフィルムにおいて
は、透明性が著しく低下するなどのフィルム品質を損ね
てしまう。
【0005】このような粗大粒子を除去する方法として
、一般にポリエステル合成反応時に添加する場合は、粉
砕、分級操作などを行なってスラリ―状態あるいは溶液
状態で添加されている。又、ポリエステルに混練、配合
する場合は、粉末状粒子を単軸あるいは二軸押出機を用
いて、ポリマ―および粒子に強力な剪断応力を長時間加
えるなどの方法でポリマ―中に粒子を分散させている。
【0006】しかし、前者の場合は、粉砕、分級操作に
多大な費用、作業時間がかかったり、この操作を行なっ
たとしても粗大粒子の混入は避けきれない。又、近年一
種のベ―スポリマ―から多品種の付加価値を有したポリ
マ―を作成する点において、重合反応時に添加していた
のではその銘柄の切替により大量のロスを生じる。
【0007】一方、後者は粉末状粒子をポリマ―に添加
、混練するため粗大粒子の混入は避けきれず、さらに分
散性を向上させるために強力な剪断応力を長時間加える
と、ポリマ―の極限粘度が著しく低下して成形性あるい
は製品の品質が悪化する。
【0008】そこで、本発明者らは、上記従来使用され
ている粒子添加方式の欠点を改良し、特に易滑性とフィ
ルム表面の均一性、耐摩耗性などに優れたポリエステル
フィルムを得るために鋭意検討した結果、本発明に到達
したものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、直鎖
又は分岐状コロイダルシリカ粒子をポリエステルに容易
に添加することができ、得られたポリマ―の極限粘度の
低下も少なく、しかも直鎖又は分岐状コロイダルシリカ
粒子の分散性が良好であるため、従来技術では達し得な
かった易滑性、表面均一性および耐摩耗性に優れたポリ
エステルを得ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記した本発明の目的は
、動的光散乱法による測定粒子径(D1 mμ)と窒素
ガス吸着法による測定粒子径(D2mμ)の比D1 /
D2 が2以上であって、D1 は60〜600mμで
あり、電子顕微鏡観察において41〜100mμの範囲
の太さをもち、直鎖又は分岐の形状を有するコロイダル
シリカ粒子を含有するポリエステルを製造するに際し、
ベント式押出機において、ポリエステルに該コロイダル
シリカ粒子の水および/又は沸点200℃以下の有機化
合物スラリ―を添加することを特徴とするポリエステル
組成物の製造方法によって達成できる。
【0011】本発明のポリエステルの二官能性酸成分は
、芳香族ジカルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導
体を主とするものであり、具体的にはテレフタル酸、2
,6−ナフタレンジカルボン酸、1,2−ビス(クロロ
フェノキシ)エタン−4,4´−ジカルボン酸、そのエ
ステル形成性誘導体としてテレフタル酸ジメチル、2,
6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、1,2−ビス(
クロロフェノキシ)エタン−4,4´−ジカルボン酸ジ
メチルなどが挙げられ、なかでもテレフタル酸もしくは
テレフタル酸ジメチルが好ましい。又、グリコ―ル成分
としてはエチレングリコ―ル、ブチレングリコ―ル、ジ
エチレングリコ―ル、プロピレングリコ―ル、ポリエチ
レングリコ―ル、1,4−シクロヘキサンジメタノ―ル
などが挙げられ、なかでもエチレングリコ―ルが好まし
い。これらジカルボン酸もしくはそのエステル形成性誘
導体およびグリコ―ル成分以外に他の成分を共重合して
もよく、その成分は、例えばジエチレングリコ―ル、プ
ロピレングリコ―ル、ネオペンチルグリコ―ル、ポリア
ルキレングリコ―ル、p−キシリレングリコ―ル、1,
4−シクロヘキサンジメタノ―ル、5−ナトリウムスル
ホレゾルシンなどのジオ―ル成分、アジピン酸、セバシ
ン酸、フタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジ
カルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸などの
ジカルボン酸成分、トリメリット酸、ピロメリット酸な
どの多官能ジカルボン酸成分、p−オキシエトキシ安息
香酸などのオキシカルボン酸成分などが挙げられる。
【0012】ジカルボン酸成分がジカルボン酸の場合は
グリコ―ルとエステル化反応後、又ジカルボン酸エステ
ルの場合はグリコ―ルとエステル交換反応後、高温、減
圧下にて重縮合せしめてポリエステルを得る。又、プレ
ポリマ―自身を出発物質として重縮合させることもでき
る。
【0013】本発明の直鎖又は分岐状コロイダルシリカ
粒子は、そのスラリ―状態において動的光散乱法による
測定粒子径D1 として60〜600mμの大きさを有
し、電子顕微鏡観察において41〜100mμの範囲内
の一様な太さで伸長している形状を有している。この動
的光散乱法による粒子径の測定法は、Journal 
of Chemical Physics 第57巻第
11号(1972年12月)第4814頁に説明されて
おり、例えば、市販の測定装置米国Coulter 社
製N4 により容易に粒子径を測定することができる。 D1 が60mμ未満ではポリエステル中ので分散性が
悪く好ましくくない。又D1 が600mμを越えると
、例えばフィルムの平坦性を悪化させるので好ましくな
い。そして該粒子のおよその伸長度として窒素ガス吸着
法(以下、BET法という。)によって測定されるこの
粒子の比表面積Sm2 /gの値からD2 =2720
/Sの式によて与えられる換算粒子径D2 mμと上記
D1 mμとの比D1 /D2 の値が2以上である特
徴を有する。ここでD1 /D2 の値が2以上10未
満、より好ましくは2以上7未満、特に好ましくは2以
上5未満である方がポリエステル中での粒子の分散性、
ポリエステルの滑り性、耐摩耗性が良好である。
【0014】本発明における直鎖又は分岐状コロイダル
シリカ粒子の形状は線状又はそれが屈曲していてもよく
、さらには分岐点をもって伸長を有していてもよい。 その形状を二次凝集体や粒子同士の重なりと区別するの
は難しいが、安定なゾルの場合、適当な分散処理をして
コロジオン膜に固定し、透過型電子顕微鏡で分散したと
ころを観察するとほぼ一様な太さで明暗度が同じである
直鎖または分岐形状を有する粒子が観察できる。これが
二次凝集体でないという判断は、二次凝集体では太さが
ほぼ一様なものとして観察されないからである。粒子同
士の重なりでないという判断は、明暗度の異なる部分を
基本的に有していないからである。本発明における直鎖
又は分岐状のコロイダルシリカは結晶質、非晶質のどち
らでもよいが、非晶質が好ましい。粒子は通常安定なス
ラリ―状態で保存される。
【0015】本発明の直鎖又は分岐状コロイダルシリカ
は例えば次のようにして作られる。まずPHが6以下の
活性珪酸のコロイド水溶液に、水溶性のカルシウム塩ま
たはマグネシウム塩を含有する水溶液を適量加え混合す
る。次にアルカリ金属水酸化物、水溶性有機塩基または
それらの水溶性珪酸塩を適量加え混合し、これらの混合
物を60℃以上で適当な時間加熱する。このとき活性珪
酸の水スラリ―に3価の金属塩を添加するのが好ましい
。このようにして製造されたコロイダルシリカは直鎖ま
たは分岐形状を有しており、初期のPH、カルシウム塩
またはマグネシウム塩を含有する水溶液の添加量、アル
カリ金属水酸化物、水溶性有機塩基またはそれらの水溶
性珪酸塩の添加量、混合の仕方、加熱温度および時間に
よってその形状をコントロ―ルすることができる。添加
されるカルシウム塩またはマグネシウム塩はコロイド水
溶液中のSiO2 に対して重量比は300ppm〜1
500ppmが好ましく、500ppm〜1200pp
mがより好ましい。
【0016】本発明ではポリエステル中での粒子の分散
性を良好にするためにスラリ―中のイオウ原子化合物が
コロイダルシリカ粒子を構成するSiO2 に対してS
O3 換算で重量比50ppm以上3000ppm以下
存在することが好ましい。さらに100ppm以上25
00ppm以下が好ましい。含有量が2500ppmを
越えるとポリエステル中での粒子の二次凝集が生じたり
、イオウ原子含有化合物に起因する異物が発生するので
好ましくない。含有量が50ppm未満ではポリエステ
ル中での粒子の二次凝集が生じるので好ましくない。S
原子は、例えば硫酸塩として粒子製造時に添加される。
【0017】スラリ−の安定性を得るにはスラリ―中の
Na量がコロイダルシリカ粒子を構成するSiO2 に
対してNa2 O換算で重量比1000ppm以上20
000ppm以下である方がよい。好ましくは2000
ppm以上7000ppm以下である方がよい。含有量
が20000ppmを越えるとスラリ―の保存時に粒子
が凝集傾向を示すので好ましくない。また、含有量を1
000ppm未満にするのは製法上好ましくない。Na
は、例えばアルカリ金属水酸化合物として粒子製造時に
添加されるまた本発明で使用される粒子スラリ−は、他
の成分を含有していてもよく、微量の陽イオン、陰イオ
ン等を含有していてもよい。
【0018】また本発明のポリエステル組成物中の直鎖
又は分岐状コロイダルシリカのポリエステルに対する含
有量は0.0001〜50重量%であり、より好ましく
は0.001〜20重量%で、さらに好ましくは0.0
1〜10重量%である。
【0019】本発明では直鎖又は分岐状コロイダルシリ
カ粒子をポリマ―中に均一に分散させた直鎖又は分岐状
コロイダルシリカ粒子含有ポリマ−を得るに際し、ベン
ト式押出機においてポリエステルに直鎖又は分岐状コロ
イダルシリカ粒子の水および/又は沸点200℃以下の
有機化合物スラリ―を添加し、加熱減圧下で水および/
又は沸点200℃以下の有機化合物を除去し、溶融混練
することにより得られる。ベント式押出機は少なくとも
1つのベント孔を設けた溶融押出機で、例えば押出成形
機であっても射出成形機であってもよい。水および/又
は沸点200℃以下の有機化合物を除去するためのベン
ト孔の少なくとも1つは減圧下に保持する必要がある。 又、ベント孔の減圧度は100Torr以下に保持する
ことが好ましく、50Torr以下がより好ましく、3
0Torr以下がさらに好ましい。
【0020】一方、直鎖又は分岐状コロイダルシリカ粒
子は水および/又は沸点200℃以下の有機化合物スラ
リ―としてポリエステルに添加することが必要である。 沸点200℃以下の有機化合物の例としてはメタノ―ル
、エタノ―ル、エチレングリコ―ルなどのアルコ―ル類
、ベンゼン、トルエンなどの炭化水素化合物、その他と
してエステル類、ケトン類、アミン類などが挙げられる
が、特に制限されない。なかでもハンドリング性、除去
性などの観点から水が好ましい。もちろん水および/又
は有機化合物は二種以上の混合溶媒でもよく、その場合
、水リッチ系の混合溶媒が好ましい。
【0021】さらに、直鎖又は分岐状コロイダルシリカ
粒子の水および/又は沸点200℃以下の有機化合物ス
ラリ―濃度は特に制限されないが、ポリマ―に対する水
および/又は沸点200℃以下の有機化合物の添加量は
2重量%以上30重量%以下が好ましい。より好ましく
は2重量%以上20重量%以下である。2重量%未満で
はポリマ―中の分散性が悪化する傾向にあるので好まし
くない。30重量%を越えるとポリマ―の極限粘度が低
下する傾向にあり、好ましくない。
【0022】また、粒子分散性等を向上させるため直鎖
又は分岐状コロイダルシリカ粒子の表面を改質したり、
該粒子スラリ―中に分散剤を含んでいても良い。
【0023】本発明の方法を用いればポリエステルに直
鎖又は分岐状コロイダルシリカ粒子を高濃度に含有させ
ることができる。従って直鎖又は分岐状コロイダルシリ
カ粒子を高濃度に含有したポリエステルを製造し、実質
的に粒子を含まないポリエステルで希釈して使用するこ
ともできる。
【0024】本発明では、直鎖又は分岐状コロイダルシ
リカ粒子を水および/又は沸点200℃以下の有機化合
物スラリ―の状態でポリエステルに添加、混合すること
が可能で、得られたポリマ―の極限粘度低下は少ない。
【0025】さらに、得られたポリマ―中の直鎖又は分
岐状コロイダルシリカ粒子は均一に分散しており、従っ
て延伸フィルムにした場合には均一な凹凸表面が得られ
、易滑性および耐摩耗性を兼備したフィルムが得られる
【0026】さらに、本発明のポリエステルにはポリエ
ステルの製造時に通常用いられるリチウム、ナトリウム
、カルシウム、マグネシウム、マンガン、亜鉛、アンチ
モン、ゲルマニウム、チタンなどの化合物の金属化合物
触媒、着色防止剤としてのリン化合物、直鎖又は分岐状
コロイダルシリカ粒子以外の粒子などを含んでいてもよ
い。
【0027】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
る。なお、得られたポリエステルの各特性値測定は次の
方法に従って行なった。
【0028】A.粒子の特性 (1)動的光散乱法による測定粒子径(D1 mμ)米
国Coulter社製N4 を用いて測定した。
【0029】(2)窒素ガス吸着法による測定粒子径(
D2 mμ) 通常のBET法によって測定された比表面積Sm2 /
gの値からD2 =2720/Sの式によって与えられ
る換算粒子径を測定した。
【0030】(3)電子顕微鏡観察に置ける粒子の太さ
(D3 mμ) 粒子含有ポリエステル組成物を超薄膜作成装置によって
0.3μm前後の超薄切片にしたのち、透過型電子顕微
鏡を用いて一次粒子を観察し、粒子の太さを測定した。 ここでポリエステル中での一次粒子とは、スラリ―をメ
タノ―ルと水の混合溶媒で希釈し、粒子を分散させて透
過型電子顕微鏡を用いて一次粒子を観察し、その粒子と
同様なポリエステル中の粒子のことを言う。
【0031】(4)イオウ原子含有化合物量スラリ―を
イオンクロマト法で測定した。
【0032】(5)Na量およびCa量スラリ―をイオ
ンクロマト法で測定した。
【0033】B.ポリマ―の極限粘度 o−クロロフェノ―ルを溶媒として25℃にて測定した
【0034】C.ポリマ―中の粒子分散状態ポリマ―を
超薄膜作成装置によって0.3μm前後の超薄切片にし
たのち、透過型電子顕微鏡によりポリマ―中の粒子分散
状態を観察した。  分散状態の判定は次のとおりに行
なった。 ○:二次凝集粒子はほとんど観察されず、目的を達成す
る。 △:わずかに二次凝集粒子が存在し、目的を達成しない
。 ×:ほとんどの粒子が二次凝集粒子であるので、目的を
達成しない。
【0035】D.フィルム特性 (1)表面粗さRa(μm) JIS−B−0601に準じて、触針式表面粗さ計を用
いて測定した(カットオフ値0.08mm、測定長4m
m)。
【0036】(2)滑り性(μk) フィルムを1/2インチにスリットし、テ―プ走行性試
験機TBT−300型((株)横浜システム研究所製)
を使用し、20℃、60%RH雰囲気で走行させ、初期
のμkを下記の式より求めた。 μk=0.733log(T1 /T2 )ここでT2
 は入側張力、T1 出側張力である。ガイド径は6m
mφであり、ガイド材質はSUS27(表面粗度0.2
S)、巻き付け角は180°、走行速度は3.3cm/
秒である。上記μkが0.35以下であるものが滑り性
良好である。ここで、μkが0.35はフィルム加工時
、又は製品としたときの滑り性が極端に悪くなるかどう
かの臨界の値である。
【0037】(3)耐摩耗性 テ―プ走行性試験機TBT−300((株)横浜システ
ム研究所製)を使用し、35℃、60RHの雰囲気で1
00回繰り返し走行させた後、ガイド部に付着した白色
の削れ粉(白粉)を目視にて判定する。ここで、ガイド
径は8mmφであり、ガイド材質はSUS27(表面粗
度0.2S)、巻き付け角は180°、テ―プ走行速度
は3.3cm/秒である。評価基準は次のとおりである
。 ◎:白粉発生量が非常に少なく、目的を達成する。 ○:白粉発生量が少なく、目的を達成する。 △:白粉発生量がやや多く、目的を達成しない。 ×:白粉発生量が非常に多く、目的を達成しない。
【0038】実施例1 水分0.4重量%を含有する極限粘度0.615の未乾
燥ポリエチレンテレフタレ―トチップをベントタイプ二
軸押出機を使用して該ポリマ―チップを溶融状態とし、
最終的なポリマ―中の含有量を2重量%となるように直
鎖又は分岐状のコロイダルシリカ粒子の水スラリ―(対
ポリマ―分率8重量%)を添加した。ベント口を10T
orrの真空度に保持し、樹脂温度280℃で溶融押出
してコロイダルシリカ粒子含有ポリエチレンテレフタレ
―トを得た。得られたポリマ―の極限粘度は0.605
で極限粘度の低下が著しく少ないポリマ―が得られた。 ポリマ―を透過型電子顕微鏡によって観察した結果、ほ
ぼ単分散状態で存在した。得られたポリマ―を直鎖又は
分岐状コロイダルシリカ粒子が0.3重量%含有するよ
うに、粒子を含有していないポリマ―を用いて調整し、
該ポリマ―を290℃で溶融押出し、静電印加キャスト
法を用いて表面温度30℃のキャスティングドラムに巻
き付けて冷却固化し、厚さ約150μmの未延伸フィル
ムを得た。この未延伸フィルムを90℃で縦方向に3.
4倍、100℃で横方向に3.6倍延伸した。その後、
210℃で熱固定し、厚さ15μmの二軸延伸フィルム
を得た。該フィルム特性を評価した結果、平坦性、滑り
性、耐削れ性ともに良好であった。
【0039】実施例2〜6、比較実施例1〜3含有する
直鎖又は分岐状コロイダルシリカ粒子の粒子径、D1 
/D2 、粒子太さを変えて実施例1と同様にベント式
押出機を用いてポリエチレンテレフタレ―トを得た。該
ポリマ―を実施例1と同様に二軸配向フィルムとした。 含有する直鎖又は分岐状コロイダルシリカ粒子の粒子径
、D1 /D2 、粒子太さが本願発明の範囲内である
ものはフィルムにした場合、平坦性、滑り性、耐削れ性
ともに優れていた(実施例2〜6)。
【0040】しかし直鎖又は分岐状コロイダルシリカ粒
子の粒子径、D1 /D2 、粒子太さが本願発明外で
ある場合はフィルムにした場合、平坦性、滑り性、耐削
れ性をともに満足させることはできなかった(比較実施
例1〜3)。
【0041】実施例7,8 含有する直鎖又は分岐状コロイダルシリカ粒子のスラリ
―組成を水/メタノ―ル混合溶媒(87.5重量%/1
2.5重量%、実施例7)、メタノ―ル(実施例8)と
して実施例1と同様に二軸配向フィルムを得た。含有す
る直鎖又は分岐状コロイダルシリカ粒子のスラリ―組成
が本発明の範囲内である場合、フィルムにすると平坦性
、滑り性、耐削れ性ともに優れていた。
【0042】比較実施例4 極限粘度0.620のポリエチレンテレフタレ―トを減
圧下180℃の温度で乾燥した。該チップと直鎖又は分
岐状コロイダルシリカ粒子粉末をエクストル―ダを用い
て2重量%配合し、直鎖又は分岐状コロイダルシリカ粒
子含有ポリエチレンテレフタレ―トを得た。ポリマ―中
の粒子分散状態は非常に悪く、ほとんどの粒子が凝集し
ていた。得られたポリマ―を実施例1と同じ方法で二軸
配向フイルムとした。得られたフイルムの表面は粗大粒
子が多く、滑り性、耐削れ性をともに満足させることは
できなかった。
【0043】
【表1】
【0044】
【表2】
【0045】
【表3】
【0046】
【発明の効果】本発明のポリエステル製造方法を用いる
と、次のような優れた効果が発揮される。
【0047】(1)直鎖又は分岐状コロイダルシリカ粒
子を水および/又は沸点200℃以下の有機化合物スラ
リ―の状態でポリエステルに添加混合することが可能で
、均一に分散した直鎖又は分岐状コロイダルシリカ粒子
含有ポリエステルが容易に得られる。従ってフィルムと
する場合、溶融成形過程でフィルタ―の目詰りがなく、
かつ粗大粒子によるフィルタ―の膜破れがない。
【0048】(2)直鎖又は分岐状コロイダルシリカ粒
子がポエステル中で均一に分散しているため、延伸フィ
ルムにした場合、均一な凹凸表面が得られ、易滑性、耐
摩耗性に優れている。かかるフィルムは磁気テ―プ用途
、写真、製版用途、コンデンサ―用途などに好適である

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】動的光散乱法による測定粒子径(D1 m
    μ)と窒素ガス吸着法による測定粒子径(D2 mμ)
    の比D1 /D2が2以上であって、D1 は60〜6
    00mμであり、電子顕微鏡観察において41〜100
    mμの範囲の太さをもち、直鎖又は分岐の形状を有する
    コロイダルシリカ粒子を含有するポリエステルを製造す
    るに際し、ベント式押出機において、ポリエステルに該
    コロイダルシリカ粒子の水および/又は沸点200℃以
    下の有機化合物スラリ―を添加することを特徴とするポ
    リエステル組成物の製造方法。
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