JPH10323832A

JPH10323832A - ポリエステル組成物の製造方法

Info

Publication number: JPH10323832A
Application number: JP15161797A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Miki; 崇利三木
Original assignee: Diafoil Co Ltd
Current assignee: Diafoil Co Ltd
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1997-05-26
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】回収ポリエステルを原料とし、非晶質シートの
成形時に採用される静電密着法を効果的に適用し得るポ
リエステル組成物の工業的に有利な製造方法を提供す
る。【解決手段】ポリエステルと脂肪族カルボン酸の金属塩
から成るポリエステル組成物の製造方法であって、粉砕
機と単軸押出機が連結され且つ当該単軸押出機にはベン
ト孔および粉体添加孔がその押出方向に沿って順次に設
けられて成る再生装置を使用し、上記の粉砕機に溶融時
の比抵抗が１×１０⁷Ωｃｍ以上の回収ポリエステルを
投入して粉砕し、上記粉体添加孔からポリエステル組成
物中の金属原子の濃度が０．５〜１，０００ｐｐｍの範
囲になる量の脂肪族カルボン酸の金属塩を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリエステル組成
物の製造方法に関し、詳しくは、回収ポリエステルを原
料とし、非晶質シートの成形時に採用される静電密着法
を効果的に適用し得る工業的に有利なポリエステル組成
物の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレートに代表され
るポリエステルフイルムは、その優れた機械的特性、電
気的特性、耐薬品性、寸法安定性などの点から、情報記
録材料、コンデンサー用、包装用、製版用、電絶用、写
真フイルム等の多くの分野で基材として使用されてい
る。

【０００３】通常、ポリエステルは、溶融押出し後、急
冷固化して非晶質シート、または、当該非晶質シートを
延伸して得られるフイルムとして使用される。そして、
ポリエステルフイルムの製造方法において、ポリエステ
ルシートの端部は、押出しの際、ネックイン現象により
厚くなり、クリップの噛み代として使用される。従っ
て、ポリエステルフイルムの端部は、耳部フイルムとし
て切断分離される。切断分離された耳部フイルムは、粉
砕後、溶融押出しされてペレット状に加工されて再使用
される。

【０００４】上記の非晶質シートの成形においては、一
般に静電密着法が採用されている。ここで、静電密着法
とは、通常、回転冷却ドラム上に押し出された溶融シー
トの上面側に当該溶融シートの流れと直交する方向に電
極を張架し、当該電極に約５〜１０ｋｖの直流電圧を印
加することにより溶融シートに静電荷を与え、回転冷却
ドラムと溶融シートとの密着性を向上させる方法を言う
（特公昭３７−６１２４号公報）。

【０００５】静電密着法において、生産性を高めるため
に回転冷却ドラムの回転速度を高めた場合、回転冷却ド
ラムに対する溶融シートとの密着力が低下する。その結
果、得られるシート表面にクレーター状のいわゆる束縛
気泡が形成される。束縛気泡は、原料ポリエステルの溶
融時の比抵抗が高いほど発生し易くなる。そこで、比抵
抗を低下させるため、原料ポリエステルに金属化合物を
含有させる方法が種々提案されている。

【０００６】上記の方法の中で、重合終了後のポリエス
テルに金属化合物を添加する方法は、例えば、特開昭５
７−１８５３４号公報に提案されている。斯かる方法に
おいては、ポリエステルに対し、０．０１〜１重量％の
脂肪族モノカルボン酸またはジカルボン酸の金属塩を添
加している。そして、金属塩の配合の均一性および操作
性の観点から、高濃度に金属塩を含有するマスターバッ
チを製造し、ポリエステルにブレンドして使用してい
る。ところが、マスターバッチ法の場合は、チップの製
造における溶融押出しの際に高濃度の金属塩によるポリ
エステルの分子量低下が不可避的に生じる。

【０００７】上記の問題を解決するため、特公平４−６
４３２８号公報には、金属塩が添加されたポリエステル
の溶融温度を制限した方法が提案されている。しかしな
がら、この方法は、イソフタル酸共重合ポリエステルや
ポリブチレンテレフタレート等の融点の低いポリエステ
ルに対してのみ適用され、他のポリエステルには適用出
来ない欠点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、回収ポリエステ
ルを原料とし、非晶質シートの成形時に採用される静電
密着法を効果的に適用し得るポリエステル組成物の工業
的に有利な製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成すべく種々検討を重ねた結果、粉砕機とベント孔
および粉体添加孔を有する押出機が連結されて成る再生
装置を使用し、金属塩の添加量を特定範囲に制限するな
らば、金属塩によるポリエステル組成物の分子量低下な
どの問題を解決して上記の目的を達成し得るとの知見を
得た。

【００１０】本発明は上記の知見に基づき達成されたも
のであり、その要旨はポリエステルと脂肪族カルボン酸
の金属塩から成るポリエステル組成物の製造方法であっ
て、粉砕機と単軸押出機が連結され且つ当該単軸押出機
にはベント孔および粉体添加孔がその押出方向に沿って
順次に設けられて成る再生装置を使用し、上記の粉砕機
に溶融時の比抵抗が１×１０⁷Ωｃｍ以上の回収ポリエ
ステルを投入して粉砕し、上記粉体添加孔からポリエス
テル組成物中の金属原子の濃度が０．５〜１，０００ｐ
ｐｍの範囲になる量の脂肪族カルボン酸の金属塩を添加
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
存する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１は、本発明の製造方法で使用され
る粉砕機とベント式単軸押出機が連結されて成る再生装
置の一例の側面説明図であり、図２は、図１に示す粉砕
機の断面説明図である。図中、（１）は粉砕機、（２）
は原料投入口、（３）は加熱シリンダー、（４）はスク
リュー、（５）はストランドダイ、（６）はストラン
ド、（７）はストランドバス、（８）はペレタイザー、
（９）はベント孔、（１０）は粉体添加孔、（Ｄ）は切
削刃付き円盤、（Ｍ）は駆動装置を表す。

【００１２】本発明において使用する回収ポリエステル
とは、芳香族ジカルボン酸成分とグリコール成分とから
成るポリエステルを指し、特に、繰り返し単位の８０％
以上がエチレンテレフタレート単位、エチレン−２，６
−ナフタレート単位または１，４−シクロヘキシレンジ
メチレンテレフタレート単位を有するポリエステルが好
適である。なお、ポリエステルは他の第三成分が共重合
されていてもよい。

【００１３】上記の芳香族ジカルボン酸成分としては、
テレフタル酸および２，６−ナフタレンジカルボン酸以
外に、例えば、イソフタル酸、フタル酸、アジピン酸、
セバシン酸、４，４′−ジフェニルジカルボン酸、オキ
シカルボン酸（例えば、ｐ−オキシエトキシ安息香酸）
などが挙げられる。一方、上記のグリコール成分として
は、エチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメ
タノール以外に、例えば、ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジ
オール、ネオペンチルグリコール等が挙げられる。本発
明においては、繰り返し単位の８０％以上がエチレンテ
レフタレート単位またはエチレン−２，６−ナフタレー
ト単位を有するポリエステルが好適に使用される。

【００１４】本発明で使用する回収ポリエステルは、フ
イルム及び／又は無定形のぺレット（以下、ポリエステ
ルと略記）であってもよく、溶融時の比抵抗は、１×１
０⁷Ωｃｍ以上、好ましくは３×１０⁷Ωｃｍ以上、より
好ましくは５×１０⁷Ωｃｍ以上である。ところで、非
晶質シートの成形時における静電密着性は、ポリエステ
ルの比抵抗が高いほど悪化する。しかしながら、本発明
によれば、分子量の低下を抑制しつつ比抵抗を低下させ
ることが可能であるから、本発明の効果は、ポリエステ
ルの溶融時の比抵抗は高い場合に顕著である。

【００１５】本発明で使用する脂肪族カルボン酸の金属
塩としては、例えば、炭素数４〜３０程度の脂肪族モノ
カルボン酸またはジカルボン酸のマグネシウム塩、リチ
ウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マンガン塩、亜鉛
塩、カルシウム塩、アルミニウム塩などが挙げられる。
これらの中では、マグネシウム塩、マンガン塩、亜鉛
塩、カルシウム塩などが好ましい。特に、マグネシウム
塩はポリエステルの溶融の際に熱安定性に優れ、フィッ
シュアイの生成も少ないので好ましい。

【００１６】上記の脂肪族カルボン酸の金属塩の具体例
としては、デカンジカルボン酸マグネシウム、バルミチ
ン酸マグネシウム、バルミチン酸マンガン、バルミチン
酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜
鉛、オレイン酸カリウム、オレイン酸ナトリウム、オレ
イン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、セバシン酸マグ
ネシウム、セバシン酸マンガン等が挙げられる。

【００１７】上記の脂肪族カルボン酸の金属塩中におい
て、デカンジカルボン酸マグネシウムは融点が２７５℃
と高いため、耐熱性が良好であり、ポリエステルの重合
度を維持することが可能であるため、好ましく使用され
る。また、ステアリン酸マグネシウムは、その安定性と
安全性に優れているため、食品包装用フイルム、医薬品
包装用フイルム等に好ましく使用される。

【００１８】本発明で使用する粉砕機（１）は、図２に
示す様に円筒状粉砕機の底面に配置された切削刃付き円
盤（Ｄ）によりポリエステルを粉砕する。前記円盤
（Ｄ）の回転速度は、円筒状粉砕機の大きさにもよる
が、通常２，０００ｒｐｍ以下、好ましくは１，８００
ｒｐｍ以下とされる。粉砕の際、ポリエステルと切削刃
および粉砕機側面の摩擦熱により、粉砕機中のポリエス
テルの温度は上昇する。ポリエステルの水分を出来る限
り除去するため、粉砕機内のポリエステルの温度は、通
常９０℃以上、好ましくは１００℃以上、より好ましく
は１０５℃以上とされる。なお、粉砕機（１）の型式
は、何れの型式であってもよい。

【００１９】上記の回収ポリエステルは、図２に示す様
に粉砕機（１）の原料投入口（２）から供給され、粉砕
機（１）の底面に配置された切削刃付き円盤（Ｄ）によ
り粉砕される。得られた粉砕物は、連結された押出機に
供給される。図２に示す原料投入口（２）から供給され
るポリエステルの量は、円筒状粉砕機の底面に配置され
た切削刃付き円盤（Ｄ）の回転動力を一定に保つ様に調
節するのが好ましい。図２に示す原料投入口（２）から
供給されるポリエステルは、実質的に未乾燥のものであ
ってもよく、乾燥したものであってもよいが、結晶化お
よび乾燥工程を省略出来ることから未乾燥のものが好ま
しい。

【００２０】本発明で使用する押出機は、ベント式単軸
押出機が使用される。押出機のシリンダー内径（Ｄ、直
径）とシリンダー長（Ｌ）との比であるＬ／Ｄは、通常
１８〜６０、好ましくは２０〜５０の範囲とされる。Ｌ
／Ｄが１８未満の場合は、溶融が不十分となり、ベント
による脱気が不十分となる傾向にある。Ｌ／Ｄが６０を
超える場合は、ポリエステルの滞留時間が増大し、温度
上昇が避けられず、重合度低下が増大する傾向にある。

【００２１】押出機に添加されたポリエステルは、図１
に示す加熱シリンダー（３）中においてスクリュー
（４）によりベント孔（９）部、粉体添加孔（１０）
部、ベント孔（９）部を順次通過してストランドダイ
（５）に向かって移送される。以後、便宜上、最初のベ
ント孔を第１ベント孔（９）、次のベント孔を第２ベン
ト孔（９）と称する。そして、第１ベント孔（９）部に
移送されたポリエステル表面から水分の拡散脱気（以
下、単に脱気と略記）が起こり残存水分が除去される。
斯かる脱気を効率的に行なうため、第１ベント孔（９）
部の減圧度は、通常４０ヘクトパスカル以下、好ましく
は３０ヘクトパスカル以下、より好ましくは２０ヘクト
パスカル以下とされる。なお、ベント孔（９）は、必要
に応じて第１ベント孔（９）のみであってもよい。

【００２２】ポリエステルが溶融する場合、残存水分に
より直ちに加水分解が始まり固有粘度（以下、ＩＶと略
記）の低下が問題となるため、ポリエステルが押出機に
移送されて溶融開始直後に減圧下で脱気するのが好まし
い。従って、第１ベント孔（９）部の位置は、押出機の
入り口部から、通常２０Ｄ以内、好ましくは１７Ｄ以
内、より好ましくは１５Ｄ以内に設けられる。

【００２３】図１に示す第１ベント孔（９）の開口面積
は、溶融ポリエステルが加熱シリンダー（３）から溢流
しない限り特に限定されないが、溶融ポリエステル表面
からの脱気を促進するため、開口面積は大きい方が好ま
しい。開口方向は、上向きでも横向きでもよく、特に限
定されない。

【００２４】上記の金属塩は、回収ポリエステルが押出
機へ移送されて押出機の第１のベント孔（９）部を通過
した後、前記の粉体添加孔（１０）から添加される。そ
の結果、金属塩は、溶融状態のポリエステルに対して直
接添加されるため、一層良好かつ容易にポリエステルに
分散される。金属塩の添加は、通常、重量式または容量
式原料供給装置（図示せず）を使用する。上記の供給装
置内の粉体面レベルにより粉体の嵩密度が変動する場合
は、重量式供給装置が好ましい。粉体添加孔（１０）
は、大気開放でもよいが、酸化劣化、異物混入、吸湿な
どを防止するため、例えば、不活性ガス、窒素ガス等で
シールされていてもよい。

【００２５】図１に示す粉体添加孔（１０）の面積およ
び形状は、金属塩が一定量供給されるならば特に限定さ
れず、開口方向は上向きであっても横向きであってもよ
い。上向きの場合は、例えば、粉体添加孔（１０）から
重力により金属塩を添加することが出来、好ましく使用
される。金属塩の嵩密度が低く、分散度が大きく、重力
による添加が困難である場合は、スクリュー又はコイル
状スクリュー等の金属塩移送装置（図示せず）により、
強制的に押出機の加熱シリンダー（３）中へ添加するの
が好ましい。金属塩が液体の場合は、公知の各種ポンプ
を使用して添加することが出来る。

【００２６】上記の金属塩の添加割合は、ポリエステル
と金属塩とから成るポリエステル組成物中の金属原子濃
度として、０．５〜１，０００ｐｐｍ、好ましくは１０
〜８００ｐｐｍ、より好ましくは１５〜５００ｐｐｍの
範囲であることが重要である。金属原子濃度が０．５ｐ
ｐｍ未満の場合は、溶融時の比抵抗を減少させる効果が
少なく、本発明のポリエステル組成物から得られるシー
トには多量の束縛気泡が発生し、金属原子濃度が１，０
００ｐｐｍを超える場合は、ＩＶが低下するため、好ま
しくない。

【００２７】金属塩を添加した後、金属塩中の水分およ
び低分子量成分を脱気除去するため、さらに、図１に示
す押出機の粉体添加孔（１０）に続いて第２ベント孔
（９）を設ける。特に、金属塩が多量の水分を含有する
場合において、第２ベント孔（９）は、ポリエステル組
成物の分子量低下を防止するために有効であり、また、
ポリエステル組成物中の気泡を排除するためにも有効で
ある。上記の第２ベント孔（９）の減圧度は、通常４０
ヘクトパスカル以下、好ましくは３０ヘクトパスカル以
下、より好ましくは２０ヘクトパスカル以下とされる。

【００２８】そして、ポリエステル中の異物を除去する
ため、単軸押出機とストランドダイ（５）の間にメッシ
ュフィルター、焼結金属フィルター等を組み込んでもよ
い。フィルター濾過の際の圧力損失が大きく押出量が低
下する場合は、単軸押出機とフィルターの間にギアポン
プ等の昇圧用ポンプを設置してもよい。

【００２９】図１に示すストランドダイ（５）から溶融
押出しされたストランド（６）は、ストランドバス
（７）で冷却固化された後、ペレタイザー（８）にてペ
レット化される。

【００３０】本発明においては、粉砕機（１）内におけ
る特定温度による水分除去およびベント孔（９）部にお
ける脱気を組み合わせることによりポリエステル組成物
の加水分解によるＩＶ低下を効率よく抑えることが出来
る。従って、本発明における溶融押出し後のポリエステ
ル組成物の固有粘度低下率は、通常１０％以下、好まし
くは８％以下、より好ましくは６％以下とされる。固有
粘度の低下率が大きい場合は、得られた再生ペレットを
配合したポリエステルフイルムの強度が低下し、フイル
ム加工の際にフイルム破断などのトラブルが発生する傾
向にある。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されない。なお、実施例および比較例中、単
に「％」とあるのは「重量％」を意味する。

【００３２】（１）溶融比抵抗：ポリエステル１２ｇを
枝付き試験管に入れ、２８５℃のオイルバスに浸漬し、
完全に溶融後、減圧および窒素ガス置換の処理を繰り返
して完全に気泡を抜き出す。次いで、溶融ポリエステル
中にステンレス製の電極を挿入して１０分間保持した
後、３ｋＶの直流電圧を印加し、印加直後の電流値を読
み取り、次式に従って比抵抗を計算する。式中、ρｖは
比抵抗（Ωｃｍ）、Ｉは電流値（Ａ）、Ｓは電極の断面
積（ｃｍ²）及びＬは電極間の距離（ｃｍ）を表す。

【００３３】

【数１】 ρｖ＝（３，０００／Ｉ）×（Ｓ／Ｌ）（Ωｃｍ）

【００３４】（２）ポリエステルのＩＶ（ｄｌ／ｇ）：
ポリエステルのＩＶは、他のポリマー成分および粒子を
除去したポリエステル１ｇに対し、フェノール／テトラ
クロロエタン：５０／５０（重量比）の混合溶媒１００
ｍｌを加えて溶解させ、３０℃で測定した。

【００３５】（３）総合評価：溶融押出し後のポリエス
テル組成物のＩＶ低下率が１０％未満と良好でポリエス
テル組成物の溶融比抵抗が溶融押出し以前の溶融比抵抗
の５０％以下へ低減することが出来た場合を○、ＩＶ低
下率が１０％以上、または、溶融比抵抗の低下率が５０
％より小さい場合を×とした。

【００３６】実施例１比抵抗が１１０×１０⁷Ωｃｍ、ＩＶが０．６１０のポ
リエステルを図２に示す粉砕機（１）中に添加した。円
筒状粉砕機（１）の内径は８００ｍｍ、粉砕機（１）内
のポリエステルの温度は１３０℃、切削刃付き円盤
（Ｄ）の回転数は１，１００ｒｐｍとした。粉砕機
（１）から粉砕機に連結したベント式単軸押出機に移送
されたポリエステルは、前記の単軸押出機中で溶融さ
れ、図１に示す押出機の加熱シリンダー（３）に設けら
れた第１ベント孔（９）部で脱気された。続いて、粉体
添加孔（１０）からポリエステル組成物中のマグネシウ
ム原子濃度が４０ｐｐｍとなる様にステアリン酸マグネ
シウムを添加後、さらに、第２ベント孔（９）部で脱気
し、押出機先端に設けたストランドダイ（５）から押し
出した。得られたストランド（６）は、４０℃のストラ
ンドバス（７）で冷却固化し、ペレタイザー（８）にて
ペレット化した。粉砕機（１）に連結した単軸押出機の
口径は８０ｍｍ、Ｌ／Ｄは３６、各々のベント孔（９）
部の減圧度は５ヘクトパスカルとした。得られたポリエ
ステル組成物の固有粘度と比抵抗を表１に示す。固有粘
度の低下率は２％と小さく、また、比抵抗は５×１０⁷
Ωｃｍで良好な結果を得た。

【００３７】実施例２実施例１において、マグネシウム原子濃度が２５０ｐｐ
ｍとなる様にステアリン酸マグネシウムを添加した以外
は、実施例１と同様にしてポリエステル組成物を得た。
評価結果を表１に示す。

【００３８】実施例３実施例１において、マグネシウム原子濃度が５０ｐｐｍ
となる様にデカンジカルボン酸マグネシウムを添加した
以外は、実施例１と同様にしてポリエステル組成物を得
た。評価結果を表１に示す。

【００３９】比較例１実施例１において、ステアリン酸マグネシウムを添加し
なかった以外は、実施例１と同様にしてポリエステル組
成物を得た。溶融時の比抵抗はわずかに低下しただけで
あり、再利用することが出来なかった。評価結果を表１
に示す。

【００４０】比較例２実施例１において、マグネシウム原子濃度が１，１００
ｐｐｍとなる様にステアリン酸マグネシウムを添加した
以外は、実施例１と同様にしてポリエステル組成物を得
た。得られたポリエステル組成物のＩＶ値は０．４７０
と低く、再利用することが出来なかった。評価結果を表
１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【発明の効果】以上、説明した本発明によれば、ポリエ
ステルの固有粘度の低下を抑制し、比抵抗を軽減して静
電密着性の良好なポリエステルフイルムの製造に好適な
ポリエステル組成物の製造方法が提供され、本発明の工
業的価値は顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法で使用される粉砕機とベント
式単軸押出機が連結されて成る再生装置の一例の側面説
明図

【図２】図１に示す粉砕機の断面説明図

【符号の説明】１：粉砕機２：原料投入口３：加熱シリンダー４：スクリュー５：ストランドダイ６：ストランド７：ストランドバス８：ペレタイザー９：ベント孔１０：粉体添加孔Ｄ：切削刃付き円盤Ｍ：駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２９Ｋ 67:00 Ｂ２９Ｌ 7:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエステルと脂肪族カルボン酸の金属
塩から成るポリエステル組成物の製造方法であって、粉
砕機と単軸押出機が連結され且つ当該単軸押出機にはベ
ント孔および粉体添加孔がその押出方向に沿って順次に
設けられて成る再生装置を使用し、上記の粉砕機に溶融
時の比抵抗が１×１０⁷Ωｃｍ以上の回収ポリエステル
を投入して粉砕し、上記粉体添加孔からポリエステル組
成物中の金属原子の濃度が０．５〜１，０００ｐｐｍの
範囲になる量の脂肪族カルボン酸の金属塩を添加するこ
とを特徴とするポリエステル組成物の製造方法。
【請求項２】金属塩がマグネシウム塩である請求項１
に記載の製造方法。
【請求項３】脂肪族カルボン酸の金属塩がデカンジカ
ルボン酸マグネシウム又はステアリン酸マグネシウムで
ある請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】ベント孔、粉体添加孔およびベント孔を
順次有する単軸押出機を使用する請求項１〜３の何れか
に記載の製造方法。
【請求項５】固有粘度の低下率が１０％以下である請
求項１〜４の何れかに記載の製造方法。