(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-22
(45)【発行日】2024-12-02
(54)【発明の名称】二軸延伸中空体を製造するための半結晶質熱可塑性ポリエステル
(51)【国際特許分類】
C08G 63/66 20060101AFI20241125BHJP
B29C 45/00 20060101ALI20241125BHJP
B29C 49/12 20060101ALI20241125BHJP
C08J 5/00 20060101ALI20241125BHJP
【FI】
C08G63/66
B29C45/00
B29C49/12
C08J5/00 CFD
(21)【出願番号】P 2019505458
(86)(22)【出願日】2017-08-02
(86)【国際出願番号】 FR2017052169
(87)【国際公開番号】W WO2018024988
(87)【国際公開日】2018-02-08
【審査請求日】2020-07-20
【審判番号】
【審判請求日】2022-07-29
(32)【優先日】2016-08-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(73)【特許権者】
【識別番号】591169401
【氏名又は名称】ロケット フレール
【氏名又は名称原語表記】ROQUETTE FRERES
(74)【代理人】
【識別番号】100090398
【氏名又は名称】大渕 美千栄
(74)【代理人】
【識別番号】100090387
【氏名又は名称】布施 行夫
(72)【発明者】
【氏名】エレーヌ アムドロ
(72)【発明者】
【氏名】ルネ サン-ルー
【合議体】
【審判長】▲吉▼澤 英一
【審判官】松本 直子
【審判官】藤井 勲
(56)【参考文献】
【文献】特表2013-504650(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
008G 63/00- 64/42
B29C 49/00- 49/46
C08J 5/12- 5/22
B29C 45/00- 45/24
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
二軸延伸中空体を製造するための半結晶質熱可塑性ポリエステルの使用であって、前記ポリエステルは、
・少なくとも1種の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の少なくとも1種の脂環式ジオール単位(B);
・少なくとも1種のテレフタル酸単位(C)
を含み、
(A)/[(A)+(B)]モル比は、少なくとも0.17及び最大で0.25であり;前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないか、又は前記ポリエステルの全てのモノマー単位に対して1%未満のモル量の脂肪族非環式ジオール単位を含み、及び前記ポリエステルの還元溶液粘度(25℃;フェノール(50%m):オルト-ジクロロベンゼン(50%m);ポリエステル1Lあたり5g)は、50mL/gより大きく、
前記ポリエステルは、
・2.5~14モル%の範囲のモル量の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・31~42.5モル%の範囲のモル量の、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B);及び
・45~55モル%の範囲のモル量のテレフタル酸単位(C)
を含む、使用。
【請求項2】
前記脂環式ジオール(B)は、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール又は前記ジオールの混合物から選択されるジオールであることを特徴とする、請求項1に記載の使用。
【請求項3】
前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール(A)は、イソソルビドであることを
特徴とする、請求項1又は2に記載の使用。
【請求項4】
前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないことを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の使用。
【請求項5】
(
1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)+前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B))/(テレフタル酸単位(C))モル比は、1.05~1.5であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の使用。
【請求項6】
前記二軸延伸中空体は、1種以上の追加のポリマー及び/又は1種以上の添加剤を含むことを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の使用。
【請求項7】
半結晶質熱可塑性ポリエステルであって、
・少なくとも1種の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の少なくとも1種の脂環式ジオール単位(B);
・少なくとも1種のテレフタル酸単位(C)
を含み、
(A)/[(A)+(B)]モル比は、少なくとも0.17及び最大で0.25である、半結晶質熱可塑性ポリエステルを含む二軸延伸中空体であって、
前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないか、又は前記ポリエステルの全てのモノマー単位に対して1%未満のモル量の脂肪族非環式ジオール単位を含み、及び前記ポリエステルの還元溶液粘度(25℃;フェノール(50%m):オルト-ジクロロベンゼン(50%m);ポリエステル1Lあたり5g)は、50mL/gより大きく、
前記ポリエステルは、
・2.5~14モル%の範囲のモル量の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・31~42.5モル%の範囲のモル量の、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B);及び
・45~55モル%の範囲のモル量のテレフタル酸単位(C)
を含む、二軸延伸中空体。
【請求項8】
前記脂環式ジオール(B)は、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール又は前記ジオールの混合物から選択されるジオールであることを特徴とする、請求項7に記載の二軸延伸中空体。
【請求項9】
前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール(A)は、イソソルビドであることを特徴とする、請求項7又は8に記載の二軸延伸中空体。
【請求項10】
前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないことを特徴とする、請求項7~9のいずれか一項に記載の二軸延伸中空体。
【請求項11】
(
1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)+前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B))/(テレフタル酸単位(C))モル比は、1.05~1.5であることを特徴とする、請求項7~10のいずれか一項に記載の二軸延伸中空体。
【請求項12】
1種以上の追加のポリマー及び/又は1種以上の添加剤を含むことを特徴とする、請求
項7~11のいずれか一項に記載の二軸延伸中空体。
【請求項13】
二軸延伸中空体を製造する方法であって、
・半結晶質熱可塑性ポリエステルであって、少なくとも1種の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)、前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の少なくとも1種の脂環式ジオール単位(B)、少なくとも1種のテレフタル酸単位(C)を含み、(A)/[(A)+(B)]モル比は、少なくとも0.17及び最大で0.25である、半結晶質熱可塑性ポリエステルを提供するステップであって、前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないか、又は前記ポリエステルの全てのモノマー単位に対して1%未満のモル量の脂肪族非環式ジオール単位を含み、及び前記ポリエステルの還元溶液粘度(25℃;フェノール(50%m):オルト-ジクロロベンゼン(50%m);ポリエステル1Lあたり5g)は、50mL/gより大きい、ステップ;
・前記先行するステップで得られた前記半結晶質熱可塑性ポリエステルから前記二軸配向中空体を調製するステップ
を含み
、
前記ポリエステルは、
・2.5~14モル%の範囲のモル量の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・31~42.5モル%の範囲のモル量の、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B);及び
・45~55モル%の範囲のモル量のテレフタル酸単位(C)
を含む方法。
【請求項14】
前記調製は、押出二軸延伸吹込み成形又は射出延伸吹込み成形によって実行されることを特徴とする、請求項13に記載の製造方法。
【請求項15】
前記脂環式ジオール(B)は、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール又は前記ジオールの混合物から選択されるジオールであることを特徴とする、請求項13又は14に記載の製造方法。
【請求項16】
前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール(A)は、イソソルビドであることを特徴とする、請求項13~15のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項17】
前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないことを特徴とする、請求項13~16のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項18】
(
1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)+前記1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B))/(テレフタル酸単位(C))モル比は、1.05~1.5であることを特徴とする、請求項13~17のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項19】
前記二軸延伸中空体は、1種以上の追加のポリマー及び/又は1種以上の添加剤を含むことを特徴とする、請求項13~18のいずれか一項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二軸延伸中空体を製造するための、少なくとも1種の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位を含む半結晶質熱可塑性ポリエステルの使用に関する。
【背景技術】
【0002】
プラスチックは、物品の大量生産において避けることができなくなっている。実際に、それらの熱可塑性特徴は、これらの材料が高い割合であらゆる種類の物品に変換されることを可能にする。
【0003】
特定の熱可塑性芳香族ポリエステルは、材料の製造のためにそれらを直接使用することを可能にする熱特性を有する。それらは、脂肪族ジオール及び芳香族二価酸単位を含む。これらの芳香族ポリエステルの中でも、例えばフィルムの製造のために使用される、エチレングリコール及びテレフタル酸単位を含むポリエステルであるポリエチレンテレフタレート(PET)が言及され得る。
【0004】
しかしながら、特定の用途に関して又は特定の使用条件下において、特定の特性、特に衝撃強さ又は他に熱抵抗を改善することが必要である。これは、グリコール変性PET(PETg)が開発された理由である。それらは、一般に、エチレングリコール及びテレフタル酸単位に加えて、シクロヘキサンジメタノール(CHDM)単位を含むポリエステルである。PET中へのこのようなジオールの導入は、それが意図された用途に特性を順応させること、例えば、その衝撃強さ又はその光学特性を改善することを可能にする。
【0005】
他の変性PETも、ポリエステル中に1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位、特にイソソルビド(PEIT)を導入することによって開発されている。これらの変性ポリエステルは、未変性PET又はCHDMを含むPETgより高いガラス転移温度を有する。加えて、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールは、でんぷんなどの再生可能資源から得ることができるという長所を有する。
【0006】
これらのPEITの別の問題は、それらが不十分な衝撃強さ特性を有し得ることである。加えて、ガラス転移温度は、特定のプラスチック物品の製造のために不十分であり得る。
【0007】
ポリエステルの衝撃強さを改善するために、従来技術から、結晶化度が減少したポリエステルを使用することが知られている。イソソルビドベースのポリエステルに関して、改善された衝撃強さ特性を有する、1~60モル%のイソソルビド及び5~99%の1,4-シクロヘキサンジメタノールを含むテレフタル酸単位及びジオール単位を含むポリエステルを記載する出願米国特許出願公開第2012/0177854号明細書が言及され得る。この出願の導入部分で示されるように、目的は、結晶化度がコモノマーの添加により、したがって、この場合には1,4-シクロヘキサンジメタノールの添加によって排除されるポリマーを得ることである。実施例部分において、種々のポリ(エチレン-コ-1,4-シクロヘキサンジメチレン-コ-イソソルビド)テレフタレート(PECIT)の製造及びまたポリ(1,4-シクロヘキサンジメチレン-コ-イソソルビド)テレフタレート(PCIT)の例が記載されている。
【0008】
PECIT型ポリマーは、営利事業化向け開発の対象であったが、PCITの場合には異なることも留意され得る。実際に、イソソルビドが第二級ジオールとして低反応性を有するため、それらの製造は、これまで複雑であると考えられていた。したがって、Yoo
nら(Synthesis and Characteristics of a Biobased High-Tg Terpolyester of Isosorbide,Ethylene Glycol,and 1,4-Cyclohexane Dimethanol:Effect of Ethylene Glycol as a Chain Linker on Polymerization,Macromolecules,2013,46,7219-7231)は、PCITの合成が、PECITの合成よりも達成が難しいことを示した。この論文は、PECIT製造動力学に及ぼすエチレングリコール含有量の影響の研究を記載している。
【0009】
Yoonらの文献において、(ジオールの合計に対して約29%のイソソルビド及び71%のCHDMを含む)非晶質PCITが製造され、その合成及びその特性がPECIT型ポリマーのものと比較されている。第7222ページの合成部分の第1パラグラフを参照すると、合成中に高温を使用することにより、形成されたポリマーの熱分解が誘発され、このような分解は、特にイソソルビドなどの脂肪族環式ジオールの存在に関連する。したがって、Yoonらは、重縮合温度が270℃までに制限されるプロセスを使用した。Yoonらは、重合時間を増やしても、このプロセスがまた、十分な粘度を有するポリエステルを得ることを可能にしないことを観察した。したがって、エチレングリコールを添加せずに、長時間の合成時間の使用にもかかわらず、ポリエステルの粘度は限定的なままである。
【0010】
したがって、PETに対して変性がなされたにもかかわらず、改善された特性を有する新規ポリエステルが依然として常に必要とされている。
【0011】
プラスチック分野において、特に中空体の製造に関して、特に最終的に高温での熱充填を可能にする高いガラス転移温度を有する、改善された特性を有する半結晶質熱可塑性ポリエステルを有することが必要である。
【0012】
テレフタル酸基、エチレングリコール単位及びイソソルビド単位ならびに任意選択的に別のジオール(例えば、1,4-シクロヘキサンジメタノール)を有するポリマーから製造された物品は、文献米国特許第6,126992号明細書から知られている。そのようにして得られた全てのポリマーは、それらがイソソルビドの組み込みのためにかつ高いガラス転移温度を得るために必要であることが広く認められているため、エチレングリコール単位を有する。
【0013】
文献米国特許第6063465号明細書は、イソソルビド単位、テレフタル酸単位及びエチレングリコール単位を有するポリマーから製造されたポリエステル容器を記載している。そのようにして製造された容器は、液体及び固体の両方を含有するために適切である。実施例1及び2は、ジメチルテレフタレート、イソソルビド及びエチレングリコールをベースとするポリエステルの合成を示す。実施例2によって得られるポリマーは、実施例1と同一の様式で調製されるが、イソソルビドのより高い含有量を有する。
【0014】
しかしながら、これらのポリマーから製造される容器は、例えば、より高いイソソルビド含有量を有するポリマーの場合(実施例2)、92℃までの範囲の温度で充填される場合に約1%~10%又はさらに悪い収縮を示し、95℃の温度において変形する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
したがって、中空体を製造するために、改善された機械的特性を有し、容易に形成可能であり、かつ高温での熱充填を可能にする高い熱抵抗を有する、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位を含有する熱可塑性ポリエステルを有することが現在も依然とし
て必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0016】
したがって、エチレングリコールが前記イソソルビドの組み込みのために必須であることはこれまで知られていたが、あらゆる予想に反して、上記の目的が、イソソルビドをベースとし、エチレングリコールを有さない半結晶質熱可塑性ポリエステルによって達成可能であることを発見したことは本出願人の功績である。実際に、特定の粘度及び特定の単位の比率により、本発明に従って使用される半結晶質熱可塑性ポリエステルは、二軸延伸中空体の製造において、本発明による使用のために改善された特性を有する。
【0017】
本発明の主題は、したがって、二軸延伸中空体を製造するための半結晶質熱可塑性ポリエステルの使用であって、前記ポリエステルは、
・少なくとも1種の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の少なくとも1種の脂環式ジオール単位(B);
・少なくとも1種のテレフタル酸単位(C)
を含み、
(A)/[(A)+(B)]モル比は、少なくとも0.05及び最大で0.30であり;前記ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有しないか、又はポリエステルの全てのモノマー単位に対して5%未満のモル量の脂肪族非環式ジオール単位を含み、及び前記ポリエステルの還元溶液粘度(25℃;フェノール(50%m):オルト-ジクロロベンゼン(50%m);ポリエステル1Lあたり5g)は、50mL/gより大きい、使用である。
【0018】
これらのポリエステルは、高いガラス転移温度のため、改善された熱的及び機械的特性、特に良好な熱抵抗を有し、これは、二軸延伸中空体の製造のために特に有利である。実際に、前記ポリエステルから製造された二軸延伸中空体は、特に105℃までの範囲の温度において熱充填され得る。
【0019】
本発明の第2の主題は、上記の半結晶質熱可塑性ポリエステルをベースとする二軸延伸中空体を製造する方法に関する。
【0020】
最後に、本発明の第3の主題は、上記の半結晶質熱可塑性ポリエステルを含む二軸延伸中空体に関する。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本発明の主題は、したがって、二軸延伸中空体を製造するための半結晶質熱可塑性ポリエステルの使用であって、前記ポリエステルは、
・少なくとも1種の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の少なくとも1種の脂環式ジオール単位(B);
・少なくとも1種のテレフタル酸単位(C)
を含み、
(A)/[(A)+(B)]モル比は、少なくとも0.05及び最大で0.30であり、及び還元溶液粘度は、50mL/gより大きい、使用である。
【0022】
半結晶質熱可塑性ポリエステルは、非環式脂肪族ジオール単位を含有しないか、又はその少量を含む。
【0023】
「小モル量の脂肪族非環式ジオール単位」は、特に5%未満の脂肪族非環式ジオール単
位のモルの量を意味するように意図される。本発明によれば、このモルの量は、場合によりポリエステルの全てのモノマー単位に対して同一であるか又は異なる脂肪族非環式ジオール単位の合計の比率を表す。
【0024】
「(A)/[(A)+(B)]モル比」は、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)/1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)及び1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B)の合計のモル比を意味するように意図される。
【0025】
脂肪族非環式ジオールは、直鎖又は分枝鎖脂肪族非環式ジオールであり得る。それは、飽和又は不飽和脂肪族非環式ジオールであり得る。エチレングリコールを除き、飽和直鎖脂肪族非環式ジオールは、例えば、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール及び/又は1,10-デカンジオールであり得る。飽和分枝鎖脂肪族非環式ジオールの例としては、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、プロピレングリコール及び/又はネオペンチルグリコールが挙げられ得る。不飽和脂肪族ジオールの例としては、例えば、シス-2-ブテン-1,4-ジオールが挙げられ得る。
【0026】
脂肪族非環式ジオール単位のこのモル量は、有利には1%未満である。好ましくは、ポリエステルは、いかなる脂肪族非環式ジオール単位も含有せず、より好ましくはエチレングリコールを含有しない。
【0027】
合成のために使用される脂肪族非環式ジオール、したがってエチレングリコールの少ない量にもかかわらず、高い還元溶液粘度を有し、かつイソソルビドが特に良好に組み込まれる半結晶質熱可塑性ポリエステルが驚くべきことに得られる。いずれかの1つの理論によって拘束されないが、これは、エチレングリコールの反応動力学が1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールのものよりもはるかに速いという事実によって説明されるであろう。これは、ポリエステルへの後者の集積を非常に制限する。したがって、得られるポリエステルは、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの低い集積度、したがって比較的低いガラス転移温度を有する。
【0028】
モノマー(A)は、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールであり、かつイソソルビド、イソマンニド、イソヨージド又はその混合物であり得る。好ましくは、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール(A)は、イソソルビドである。
【0029】
イソソルビド、イソマンニド及びイソヨージドは、それぞれソルビトール、マンニトール及びイジトールの脱水によって入手され得る。イソソルビドに関して、商品名Polysorb(登録商標)Pで本出願人によって販売されている。
【0030】
脂環式ジオール(B)は、脂肪族環式ジオールとも呼ばれる。それは、特に1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール又はこれらのジオールの混合物から選択され得るジオールである。好ましくは、脂環式ジオール(B)は、1,4-シクロヘキサンジメタノールである。
【0031】
脂環式ジオール(B)は、シス型立体配置であるか、トランス型立体配置であり得、又はシス及びトランス型立体配置におけるジオールの混合物であり得る。
【0032】
1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)/1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)及び1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以
外の脂環式ジオール単位(B)の合計のモル比、すなわち(A)/[(A)+(B)]は、少なくとも0.05及び最大で0.30である。有利には、この比率は、少なくとも0.1及び最大で0.28であり、より特に、この比率は、少なくとも0.15及び最大で0.25である。
【0033】
二軸延伸中空体の製造に特に適切である半結晶質熱可塑性ポリエステルは、
・2.5~14モル%の範囲のモル量の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A);
・31~42.5モル%の範囲のモル量の、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B);
・45~55モル%の範囲のモル量のテレフタル酸単位(C)
を含む。
【0034】
ポリエステル中の異なる単位の量は、ポリエステルの完全加水分解又はメタノリシスから生じるモノマーの混合物の1H NMRにより、又はクロマトグラフィー分析により、好ましくは1H NMRにより決定され得る。
【0035】
当業者は、ポリエステルの単位のそれぞれの量を決定するための分析条件を容易に見つけることができる。例えば、ポリ(1,4-シクロヘキサンジメチレン-コ-イソソルビドテレフタレート)のNMRスペクトルから、1,4-シクロヘキサンジメタノールに関連する化学シフトは、0.9~2.4ppm及び4.0~4.5ppmであり、テレフタレート環に関連する化学シフトは、7.8~8.4ppmであり、かつイソソルビドに関連する化学シフトは、4.1~5.8ppmである。それぞれのシグナルの積分により、ポリエステルのそれぞれの単位の量を決定することが可能になる。
【0036】
本発明に従って使用される半結晶質熱可塑性ポリエステルは、210~295℃、例えば240~285℃の範囲の融点を有する。
【0037】
さらに、半結晶質熱可塑性ポリエステルは、85~120℃、例えば90~115℃の範囲のガラス転移温度を有する。
【0038】
ガラス転移温度及び融点は、従来法、特に10℃/分の加熱速度を使用する示差走査型熱量測定(DSC)法によって測定される。実験プロトコルの詳細は、以下の実施例部分で説明する。
【0039】
有利には、半結晶質熱可塑性ポリエステルは、10J/gより高い、好ましくは20J/gより高い融解熱を有し、この融解熱の測定は、このポリエステルの試料に16時間にわたって170℃の加熱処理を受けさせ、次いで試料を10℃/分で加熱することにより、DSCによって融解熱を評価することを含む。
【0040】
本発明による結晶質熱可塑性ポリエステルは、特に40より大きい明度L*を有する。有利には、明度L*は、55より大きく、好ましくは60より大きく、最も好ましくは65より大きく、例えば70より大きい。パラメーターL*は、CIE研究室モデルを介して分光測光器を使用して決定され得る。
【0041】
最終的に、前記半結晶質熱可塑性ポリエステルの還元溶液粘度は、50mL/gより大きく、好ましくは120mL/g未満であり、この粘度は、導入されたポリマーの濃度が5g/Lである条件において、撹拌しながら130℃でポリマーを溶解した後、フェノール及びオルト-ジクロロベンゼンの機器質量混合物中で25℃においてUbbelohde毛細管粘度計を使用して測定することが可能である。
【0042】
還元溶液粘度を測定するためのこの試験は、溶媒の選択及び使用されたポリマーの濃度のため、完全に下記の方法によって調製される粘性ポリマーの粘度を決定するために適切である。
【0043】
本発明に従って使用される熱可塑性ポリエステルの半結晶質特徴は、170℃において16時間の熱処理後、X線回折線を有する場合又は示差走査型熱量測定(DSC)分析における吸熱溶融ピークを有する場合に特徴付けられる。
【0044】
上記で定義される半結晶質熱可塑性のポリエステルは、二軸延伸中空体の製造のための多くの利点を有する。
【0045】
実際に、特に少なくとも0.05及び最大で0.30の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)/1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)及び1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B)の合計のモル比により、及び50mL/gより大きくかつ好ましくは120mL/g未満の還元溶液粘度により、半結晶質熱可塑性ポリエステルは、より良好な熱抵抗を有し、それにより、前記ポリエステルから製造される中空体が、変形及び漏出を生じずに95℃まで又はさらには105℃までの範囲の温度において特に熱充填されることを可能にする。
【0046】
本発明の目的に関して、二軸延伸中空体は、プラスチックから本質的になる中空体であり、かつ例えばボトル、フラスコ、カン、バレル又はタンクであり得る。中空体は、好ましくは、ボトルである。
【0047】
本発明による二軸延伸中空体は、半結晶質熱可塑性ポリエステルの重合後の溶融状態から直接製造され得る。
【0048】
1つの代替形態によれば、半結晶質熱可塑性ポリエステルは、中空体を製造するために使用される前に、ペレット又は顆粒などの取り扱うことが容易な形態で包装され得る。好ましくは、半結晶質熱可塑性ポリエステルは、顆粒の形態で包装され、前記顆粒は、有利には、中空体形態へ変換される前に乾燥される。乾燥は、300ppm未満、好ましくは200ppm未満、例えば約134ppmの残留湿分を有する顆粒を得るように実行される。
【0049】
二軸延伸中空体は、例えば、押出二軸延伸吹込み成形又は射出延伸吹込み成形などの当業者に既知の技術を使用して製造され得る。
【0050】
製造は、好ましくは、射出延伸吹込み成形によって実行される。この方法に従って半結晶質熱可塑性ポリエステルを射出して、プレフォームが形成される。プレフォームの首部分は、すでにその最終的な形状を有し、吹込み成形操作中に将来の中空体を保持するために使用される部分を構成する。必要に応じて、プレフォームを再加熱し、所望の形状を有する吹込み成形金型に封入される。金型は、内部表面上にインプリントを有する2つの半シェルから形成され得、それにより将来の中空体に特定の表面外観を与えることを可能にする。
【0051】
プレフォームが金型中に導入されるとき、延伸ロッドが材料を軸方向に延伸し、数バールの圧力で事前吹込み成形が実行される。最終吹込み成形は、圧縮空気の射出によって実行される。したがって、高分子鎖は、将来の中空体の縦軸に沿ってかつ放射状にも方向付けられ、ポリエステルは、金型と接触しながら冷却され、それによりその最終形状で中空体が固定される。この二軸配向は、改善された機械的特性を有する二軸配向中空体を入手
することを可能にする。
【0052】
中空体の形状及び体積は、吹込み成形のために使用される金型の特徴に依存する。体積に関して、それは、数cm3~数dm3、特に50cm3~5000cm3、好ましくは100cm3~2500cm3、さらにより特に500cm3~2000cm3、例えば1500cm3の範囲で変動し得る。
【0053】
1つの特定の実施形態によれば、上記で定義された半結晶質熱可塑性ポリエステルは、二軸延伸中空体を製造するための1種以上の追加のポリマーと組み合わせて使用される。
【0054】
追加のポリマーは、ポリアミド、本発明によるポリエステル以外のポリエステル、ポリスチレン、スチレンコポリマー、スチレン-アクリロニトリルコポリマー、スチレン-アクリロニトリル-ブタジエンコポリマー、ポリ(メタクリル酸メチル)、アクリルコポリマー、ポリ(エーテル-イミド)、ポリ(2,6-ジメチルフェニレンオキシド)などのポリ(フェニレンオキシド)、ポリ(フェニレンスルフェート)、ポリ(エステル-カーボネート)、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリスルホンエーテル、ポリエーテルケトン及びこれらのポリマーのブレンドから選択され得る。
【0055】
追加のポリマーは、ポリマーの衝撃特性を改善することを可能にするポリマー、特に官能性ポリオレフィン、例えば官能化エチレン又はプロピレンポリマー及びコポリマー、コア-シェルコポリマー又はブロックコポリマーなどであり得る。
【0056】
1種以上の添加剤は、半結晶質熱可塑性ポリエステルに特定の特性を与えるために半結晶質熱可塑性ポリエステルからの二軸延伸中空体の製造中に添加され得る。
【0057】
したがって、添加剤の例として、乳白剤、染料及び顔料が言及され得る。それらは、酢酸コバルトならびに次の化合物:HS-325 Sandoplast(登録商標)Red BB(Solvent Red 195の名称でも知られる、アゾ官能性を有する化合物)、アントラキノンであるHS-510 Sandoplast(登録商標)Blue 2B、Polysynthren(登録商標)Blue R及びClariant(登録商標)RSB Violetから選択され得る。
【0058】
添加剤は、例えば、BASFからのTinuvin(商標)範囲:例えば、tinuvin 326、tinuvin P又はtinuvin 234などのベンゾフェノンもしくはベンゾトリアゾール型の分子、又はBASFからのChimassorb(商標)範囲:例えば、Chimassorb 2020、Chimassorb 81もしくはChimassorb 944などのヒンダードアミンなどのUV抵抗剤であり得る。
【0059】
添加剤は、防火剤又は難燃剤、例えばハロゲン化誘導体もしくは非ハロゲン化難燃剤(例えば、Exolit(登録商標)OPなどのリンベースの誘導体)、又はメラミンシアヌレートの範囲(例えば、melapur(商標):melapur 200)、又は他に水酸化アルミニウムもしくは水酸化マグネシウムなどでもあり得る。
【0060】
二軸延伸中空体を製造するための半結晶質熱可塑性ポリエステルの本発明による使用は、特に有利である。
【0061】
これは、特に、少なくとも0.05及び最大で0.30の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)/1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)及び1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の脂環式ジオール単位(B)の合計のモル比、ならびに50mL/gより大きい還元溶液粘度を有する上記の半結晶質
熱可塑性ポリエステルからそのようにして製造される二軸延伸中空体が、特に熱充填に関して顕著な特性を有するためである。
【0062】
したがって、二軸延伸中空体は、105℃までの温度で変形又は漏出を生じずに熱充填され得る。
【0063】
本発明の第2の主題は、二軸延伸中空体を製造する方法であって、
- 下記で定義される半結晶質熱可塑性ポリエステルを提供するステップ;
- 先行するステップで得られた半結晶質熱可塑性ポリエステルから前記二軸配向中空体を調製するステップ
を含む方法に関する。
【0064】
調製ステップは、二軸延伸中空体の製造のために従来から実施されている、当業者に既知の方法によって実行され得る。
【0065】
したがって、例として、調製は、押出二軸延伸吹込み成形又は射出延伸吹込み成形によって実行され得る。製造は、好ましくは、射出延伸吹込み成形によって実行される。
【0066】
本発明の第3の主題は、上記の半結晶質熱可塑性ポリエステルを含む二軸延伸中空体に関する。上記で定義されるように、本発明による二軸延伸中空体は、追加のポリマー及び/又は1種以上の添加剤も含み得る。
【0067】
特に二軸延伸中空体を製造するために適切である半結晶質熱可塑性ポリエステルは、
・少なくとも1種の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)、1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール単位(A)以外の少なくとも1種の脂環式ジオール単位(B)、及び少なくとも1種のテレフタル酸単位(C)を含むモノマーを反応器中に導入するステップであって、モル比((A)+(B))/(C)は、1.05~1.5の範囲であり、前記モノマーは、いかなる脂肪族非環式ジオールも含有しないか、又は導入された全てのモノマーに対して5%未満のモル量の脂肪族非環式ジオール単位を含む、ステップ;
・反応器中に触媒系を導入するステップ;
・前記モノマーを重合してポリエステルを形成するステップであって、
・オリゴマー化の第1段階であって、その間に、反応媒体が265~280℃、有利には270~280℃の範囲の温度、例えば275℃で不活性雰囲気下において撹拌される、オリゴマー化の第1段階;
・オリゴマーの縮合の第2段階であって、その間に、形成されたオリゴマーが、ポリエステルを形成するように278~300℃、有利には280~290℃の範囲の温度、例えば285℃で減圧下において撹拌される、オリゴマーの縮合の第2段階
からなるステップ;
・半結晶質熱可塑性ポリエステルを回収するステップ
を含む合成方法によって調製され得る。
【0068】
方法のこの第1の段階は、不活性雰囲気、すなわち少なくとも1種の不活性気体の雰囲気下で実行される。この不活性気体は、特にジニトロゲンであり得る。この第1の段階は、気体流下で実行され得、かつそれは、圧力下、例えば1.05~8バールの圧力において実行され得る。
【0069】
好ましくは、圧力は、3~8バール、最も好ましくは5~7.5バールの範囲、例えば6.6バールである。これらの好ましい圧力条件下において、全てのモノマーの互いとの反応は、この段階中のモノマーの損失を制限することによって促進される。
【0070】
オリゴマー化の第1の段階前にモノマーの脱酸素化のステップが好ましくは実行される。それは、例えば、モノマーが反応器中に導入されると、減圧を生じることにより、次いでそれに窒素などの不活性気体を導入することにより実行することができる。この減圧-不活性気体導入サイクルは、数回、例えば3~5回にわたって繰り返すことができる。好ましくは、試薬及び特にジオールが完全に溶解するように、この減圧-窒素サイクルは、60~80℃の温度で実行される。この脱酸素化ステップは、方法の終了時に得られるポリエステルの着色特性を改善するという長所を有する。
【0071】
オリゴマーの縮合の第2の段階は、減圧下で実行される。段階的に圧力減少ランプを使用することにより、又は代わりに圧力減少ランプ及び階段の組合せを使用することにより、この第2の段階中に連続的に圧力を減少させ得る。好ましくは、この第2の段階の終了時、圧力は、10ミリバール未満、最も好ましくは1ミリバール未満である。
【0072】
重合ステップの第1の段階は、好ましくは、20分~5時間の範囲の継続時間を有する。有利には、第2の段階は、30分~6時間の範囲の継続時間を有し、この段階の開始は、反応器が減圧下、すなわち1バール未満の圧力に配置された時点からなる。
【0073】
この方法は、反応器中に触媒系を導入するステップも含む。このステップは、事前に実行され得るか又は上記の重合ステップ中に実行され得る。
【0074】
触媒系は、任意選択的に不活性支持体上に分散又は固定された触媒又は触媒の混合物を意味するように意図される。
【0075】
触媒は、中空体の製造のための本発明による使用による高粘度ポリマーを得るために適切な量で使用される。
【0076】
エステル化触媒は、オリゴマー化段階中に有利に使用される。このエステル化触媒は、スズ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、亜鉛、マンガン、カルシウム及びストロンチウムの誘導体、パラ-トルエンスルホン酸(PTSA)もしくはメタンスルホン酸(MSA)などの有機触媒、又はこれらの触媒の混合物から選択することができる。このような化合物の例として、出願米国特許出願公開第2011282020A1号明細書のパラグラフ[0026]~[0029]及び出願国際公開第2013/062408A1号パンフレットの第5ページに記載されるものが挙げられ得る。
【0077】
好ましくは、亜鉛誘導体又はマンガン、スズもしくはゲルマニウム誘導体がエステル交換の第1の段階中に使用される。
【0078】
重量による量の例として、導入されたモノマーの量に対して、オリゴマー化段階中の触媒系中に含有される10~500ppmの金属が使用され得る。
【0079】
エステル交換の終了時、第1のステップからの触媒は、亜リン酸又はリン酸を添加することにより、任意選択的にブロックされるか、又はスズ(IV)の場合、トリフェニルホスフィットもしくはトリス(ノニルフェニル)ホスフィット、又は代わりに出願米国特許出願公開第2011282020A1号明細書のパラグラフ[0034]に記載されるものなどのホスフィットによって還元され得る。
【0080】
オリゴマーの縮合の第2の段階は、任意選択的に、触媒の添加によって実行され得る。この触媒は、有利には、スズ誘導体、好ましくはスズ、チタン、ジルコニウム、ゲルマニウム、アンチモン、ビスマス、ハフニウム、マグネシウム、セリウム、亜鉛、コバルト、
鉄、マンガン、カルシウム、ストロンチウム、ナトリウム、カリウム、アルミニウムもしくはリチウムの誘導体、又はこれらの触媒の混合物から選択される。このような化合物の例は、例えば、特許欧州特許第1882712B1号明細書のパラグラフ[0090]~[0094]に記載されるものであり得る。
【0081】
好ましくは、触媒は、スズ、チタン、ゲルマニウム、アルミニウム又はアンチモン誘導体である。
【0082】
重量による量の例として、導入されたモノマーの量に対して、オリゴマーの縮合の段階中の触媒系中に含有される10~500ppmの金属が使用され得る。
【0083】
最も好ましくは、触媒系は、重合の第1の段階及び第2の段階中に使用される。前記系は、有利には、スズをベースとする触媒、又はスズ、チタン、ゲルマニウム及びアルミニウムをベースとする触媒の混合物からなる。
【0084】
例として、重量による量として、導入されたモノマーの量に対して、触媒系中に含有される10~500ppmの金属が使用され得る。
【0085】
調製方法によれば、モノマーの重合のステップ中、酸化防止剤が有利に使用される。これらの酸化防止剤により、得られるポリエステルの着色を減少させることが可能である。酸化防止剤は、一次及び/又は二次酸化防止剤であり得る。一次酸化防止剤は、化合物Hostanox(登録商標)03、Hostanox(登録商標)010、Hostanox(登録商標)016、Ultranox(登録商標)210、Ultranox(登録商標)276、Dovernox(登録商標)10、Dovernox(登録商標)76、Dovernox(登録商標)3114、Irganox(登録商標)1010又はIrganox(登録商標)1076などの立体障害フェノール、又はIrgamod(登録商標)195などのホスホネートであり得る。二次酸化防止剤は、Ultranox(登録商標)626、Doverphos(登録商標)S-9228、Hostanox(登録商標)P-EPQ又はIrgafos 168などの三価リン化合物であり得る。
【0086】
重合添加剤として、酢酸ナトリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド又はテトラエチルアンモニウムヒドロキシドなど、望ましくないエーテル化反応を制限することが可能である少なくとも1種の化合物を反応器中に導入することも可能である。
【0087】
最終的に、この合成方法は、重合ステップから得られるポリエステルを回収するステップを含む。そのようにして回収された半結晶質熱可塑性ポリエステルは、次いで上記のように形成され得る。
【0088】
合成方法の1つの変形形態に従い、モル質量を増やすステップは、半結晶質熱可塑性ポリエステルを回収するステップ後に行われる。
【0089】
モル質量を増加させるステップは、重合後に実行され、かつ半結晶質熱可塑性ポリエステルの固体状態重縮合(SSP)のステップ又は少なくとも1種の連鎖延長剤の存在下での半結晶質熱可塑性ポリエステルの反応性押出成形のステップからなり得る。
【0090】
したがって、製造方法の第1の変形形態に従い、重合後のステップは、SSPによって実行される。
【0091】
SSPは、一般に、ガラス転移温度とポリマーの融点との間の温度で実行される。したがって、SSPを実行するために、ポリマーが半結晶質であることが必要である。好まし
くは、後者は、10J/gより高い、好ましくは20J/gより高い融解熱を有する。この融解熱の測定は、より低い還元溶液粘度のこのポリマーの試料に16時間にわたって170℃の加熱処理を受けさせ、次いで試料を10K/分で加熱することにより、DSCによって融解熱を評価することを含む。
【0092】
有利には、SSPステップは、190~280℃、好ましくは200~250℃の範囲の温度において実行され、このステップは、必ず半結晶質熱可塑性ポリエステルの融点未満の温度で実行されなければならない。
【0093】
SSPステップは、不活性雰囲気下、例えば窒素下、又はアルゴン下、又は減圧下で実行され得る。
【0094】
製造方法の第2の変形形態に従い、重合後のステップは、少なくとも1つの連鎖延長剤の存在下での半結晶質熱可塑性ポリエステルの反応性押出成形によって実行される。
【0095】
連鎖延長剤は、反応性押出成形において、半結晶質熱可塑性ポリエステルのアルコール、カルボン酸及び/又はカルボン酸エステル官能基と反応することができる2個の官能基を含む化合物である。連鎖延長剤は、例えば、2個のイソシアネート、イソシアヌレート、ラクタム、ラクトン、カーボネート、エポキシ、オキサゾリン及びイミド官能基を含む化合物から選択され得、前記官能基は、同一であるか又は異なり得る。熱可塑性ポリエステルの連鎖延長は、溶融材料と反応器の気体のヘッドスペースとの間の良好な界面を確実にするために十分に発散性である、非常に粘着性の媒体を撹拌しながら混合することが可能である反応器のいずれにおいても実行され得る。特に、この処理ステップのために適切である反応器は、押出成形である。
【0096】
反応性押出成形は、いずれの種類の押出成形機でも、特に一軸スクリュー押出機、共回転二軸スクリュー押出機又は反対回転二軸スクリュー押出機で実行され得る。しかしながら、共回転押出器を使用してこの反応性押出成形を実行することが好ましい。
【0097】
反応性押出成形ステップは、
・押出成形機中にポリマーを導入して、前記ポリマーを溶融させること;
・次いで、溶融ポリマーに連鎖延長剤を導入すること;
・次いで、押出成形機中でポリマーを連鎖延長剤と反応させること;
・次いで、押出成形ステップで得られた半結晶質熱可塑性ポリエステルを回収すること
によって実行され得る。
【0098】
押出成形中、押出成形機中の温度は、ポリマーの融点より高くなるように調整される。押出成形機中の温度は、150~320℃の範囲であり得る。
【0099】
純粋に説明目的であるように意図され、かつ保護の範囲を決して限定しない以下の実施例により、本発明がより明確に理解されるであろう。
【実施例】
【0100】
ポリマーの特性は、次の技術によって調査した。
【0101】
還元溶液粘度
還元溶液粘度は、導入されたポリマーの濃度が5g/Lである条件において、撹拌しながら130℃でポリマーを溶解した後、フェノール及びオルト-ジクロロベンゼンの機器質量混合物中、25℃においてUbbelohde毛細管粘度計を使用して評価する。
【0102】
DSC
ポリエステルの熱的特性は、示差走査型熱量測定(DSC)によって測定した。試料を最初に開放るつぼ中、窒素雰囲気下において10℃から320℃まで加熱し(10℃.分-1)、10℃まで冷却し(10℃.分-1)、次いで第1段階と同一条件下で320℃まで再加熱する。ガラス転移温度は、第2の加熱の中点において計られた。いずれの融点も、第1の加熱において吸熱ピーク(開始)上で決定される。
【0103】
同様に、融合のエンタルピー(曲線下面積)は、第1の加熱において決定される。
【0104】
以下に提示された説明例のために、次の試薬を使用した。
1,4-シクロヘキサンジメタノール(純度99%、シス及びトランス異性体の混合物)Roquette Freresからのイソソルビド(純度>99.5%)Polysorb(登録商標)P
Acrosからのテレフタル酸(純度99+%)
BASF AGからのIrganox(登録商標)1010
Sigma-Aldrichからのジブチルスズオキシド(純度98%)
【0105】
実施例1:半結晶質熱可塑性ポリエステルP1の調製及びボトル製造のための使用
A:重合
1432g(9.9モル)の1,4-シクロヘキサンジメタノール、484g(3.3モル)のイソソルビド、2000g(12.0モル)のテレフタル酸、1.65gのIrganox 1010(酸化防止剤)及び1.39gのジブチルスズオキシド(触媒)を7.5L反応器に添加する。イソソルビド結晶から残留酸素を抽出するために、反応媒体の温度が60~80℃になったら4回の減圧-窒素サイクルを実行する。
【0106】
次いで、87%のエステル化度が得られるまで、6.6バールの圧力下において、常に撹拌しながら(150rpm)反応混合物を275℃(4℃/分)まで加熱する。エステル化度は、回収された蒸留物の質量から推測する。次いで、対数的勾配に従って圧力を90分かけて0.7ミリバールまで減少させ、かつ温度を285℃にする。
【0107】
初期の軸トルクと比較した12.1Nmの軸トルクの増加が得られるまで、これらの減圧及び温度条件を維持する。
【0108】
最終的に、反応器の底部バルブを介してポリマーロッドをキャストし、熱調節水浴中で15℃まで冷却し、かつ約15mgの顆粒の形態で切断する。
【0109】
そのようにして得られた樹脂は、80.1mL/g-1の還元溶液粘度を有する。
【0110】
ポリエステルの1H NMR分析では、最終ポリエステルは、ジオールと比較して17.0モル%のイソソルビドを含有することが示される。
【0111】
熱特性に関して、ポリエステルP1は、23.2J/gの融解エンタルピーで96℃のガラス転移温度、253℃の融点を有する。
【0112】
B:金型中の射出二軸延伸吹込み成形
300ppm未満の残留湿分含有量に達するように、重合ステップAで得られたポリエステルP1の顆粒を3時間にわたって140℃で減圧乾燥させる。本実施例において、顆粒の残留湿分含有量は、134ppmである。
【0113】
射出は、シャッターを有するHuskyシングルキャビティプレス上で実行する。
【0114】
無水条件下で保持された顆粒を、次いで、プレフォームを得るために射出プレスのホッパー中に導入する。
【0115】
射出パラメーターを以下の表1に示す。
【0116】
【0117】
ポリエステルP1から得られたプレフォームは、射出後、約23gの重量を有し、かつ熱充填に特異的に補強された首部分を有する。
【0118】
そのようにして射出されたプレフォームを次いでSidel社からのSBOシリーズ2ブランドの吹込み成形コンベヤーで吹込み成形する。1550ボトル/時間/金型のレートにより、BO比11.51:半径方向で3.59及び軸方向で3.20である。
【0119】
コンベヤーでの吹込み成形に関して、後者は、周囲温度で空気流下での熱調整ゾーンにおいて赤外電球を使用してコアへの150℃のプレフォームの予熱を示す。プレフォームを、170℃の温度にある金型に配置し、次いで金型を再び閉鎖する。
【0120】
圧縮空気は、ボトルの二軸延伸を保証するチューブを介して射出される。
【0121】
金型からの取り外しは、自動的に実行され、二軸延伸ボトルがコンベヤー出口において得られる。
【0122】
そのようにして形成されたボトルは、材料の均一分布を有し、かつ500mLの体積を有する。
【0123】
実施例2:半結晶質熱可塑性ポリエステルP2の調製及びボトル製造のための使用
本発明による使用のための第2の半結晶質熱可塑性ポリエステルも調製した。プロトコルを以下に記載する。ポリエステルP1と異なり、このポリエステルP2は、後縮合によるモル質量の増加ステップを受けた。
【0124】
A:重合
1194g(8.3モル)の1,4-シクロヘキサンジメタノール、726g(5.0モル)のイソソルビド、2000g(12.0モル)のテレフタル酸、1.65gのIrganox1010(酸化防止剤)及び1.39gのジブチルスズオキシド(触媒)を7.5L反応器に添加する。イソソルビド結晶から残留酸素を抽出するために、反応媒体の温度が60℃~80℃になったら4回の減圧-窒素サイクルを実行する。次いで、6.6バールの圧力下において、常に撹拌しながら(150rpm)反応混合物を275℃(4℃/分)まで加熱する。エステル化度は、回収された蒸留物の量から推測する。次いで、対数的勾配に従って圧力を90分かけて0.7ミリバールまで減少させ、かつ温度を285℃にする。
【0125】
初期の軸トルクと比較した11.1Nmの軸トルクの増加が得られるまで、これらの減圧及び温度条件を維持した。
【0126】
最終的に、反応器の底部バルブを介してポリマーロッドをキャストし、熱調節水浴中で15℃まで冷却し、約15mgの顆粒の形態で切断する。
【0127】
そのようにして得られた樹脂は、66.2mL/g-1の還元溶液粘度を有する。
【0128】
ポリエステルの1H NMR分析により、最終ポリエステルがジオールに対して30.2モル%のイソソルビドを含有することが示される。
【0129】
次いで、顆粒を窒素下で150℃の温度において5時間結晶化し、次いで、これらの顆粒のモル質量を増加させるために固体状態縮合後のステップを窒素流下(1500L/時間)において210℃で20時間、これらの顆粒25kgに対して実行した。固体状態縮合後の樹脂は、94mL.g-1の還元溶液粘度を有する。
【0130】
熱特性に関して、ポリエステルP2は、22J/gの融合エンタルピーで113℃のガラス転移温度、230℃の融点を有する。
【0131】
B:金型中の射出二軸延伸吹込み成形
300ppm未満の残留湿分含有量に達するように、重合ステップAで得られたポリエステルP2の顆粒を140℃において減圧乾燥させる。本実施例において、顆粒の残留湿分含有量は、172ppmである。
【0132】
射出は、シャッターを有するHuskyシングルキャビティプレス上で実行する。
【0133】
無水条件下で保持された顆粒を、プレフォームを得るために射出プレスのホッパー中に導入する。
【0134】
チューブ温度がわずかにより高いという射出パラメーターにおける変更を除き、他のステップは、実施例1のものと同様である。
【0135】
射出パラメーターを以下の表2に示す。
【0136】
【0137】
ポリエステルP2から得られたプレフォームは、射出後、約23gの重量を有し、かつ熱充填に特異的に補強された首部分を有する。
【0138】
そのようにして射出されたプレフォームを次いでSidel社からのSBOシリーズ2ブランドの吹込み成形コンベヤーで吹込み成形する。1550ボトル/時間/金型のレート及び170℃の成形温度において、BO比11.51:半径方向で3.59及び軸方向で3.20である。
【0139】
コンベヤーでの吹込み成形に関して、後者は、周囲温度で空気流下での熱調整ゾーンにおいて赤外電球を使用してコアへの140℃のプレフォームの予熱を示す。プレフォームを、170℃の成形温度にある金型に配置し、次いで金型を再び閉鎖する。圧縮空気は、ボトルの二軸延伸を保証するチューブを介して射出される。
【0140】
金型からの取り外しは、自動的に実行され、二軸延伸ボトルがコンベヤー出口において得られる。
【0141】
そのようにして形成されたボトルは、材料の均一分布を有し、かつ500mLの体積を有する。
【0142】
実施例3:非晶質熱可塑性ポリエステルP3の調製及び押出吹込み成形によるボトル製造のための使用
ポリエステルP1及びP2と異なり、このポリエステルP3は、比較として機能し、したがって0.44の[A]/([A]+[B])モル比を有するポリエステルである。
【0143】
A:重合
859g(6モル)の1,4-シクロヘキサンジメタノール、871g(6モル)のイソソルビド、1800g(10.8モル)のテレフタル酸、1.5gのIrganox1010(酸化防止剤)及び1.23gのジブチルスズオキシド(触媒)を7.5L反応器に添加する。イソソルビド結晶から残留酸素を抽出するために、反応媒体の温度が60℃~80℃になったら4回の減圧-窒素サイクルを実行する。
【0144】
次いで、6.6バールの圧力下において、常に撹拌しながら(150rpm)反応混合
物を275℃(4℃/分)まで加熱する。エステル化度は、回収された蒸留物の量から推測する。次いで、対数的ランプに従って圧力を90分かけて0.7ミリバールまで減少させ、かつ温度を285℃にする。初期の軸トルクと比較した10Nmの軸トルクの増加が得られるまで、これらの減圧及び温度条件を維持した。最終的に、反応器の底部バルブを介してポリマーロッドをキャストし、熱調節水浴中で15℃まで冷却し、かつ約15mgの顆粒の形態で切断する。
【0145】
ポリエステルP3を用いてそのようにして得られた樹脂は、54.9mL/gの還元溶液粘度を有する。
【0146】
ポリエステルの1H NMR分析により、最終ポリエステルがジオールに対して44モル%のイソソルビドを含有することが示される。(第2の加熱において測定される)熱的特性に関して、このポリマーは、125℃のガラス転移温度を有する。
【0147】
B:パリソン押出成形による中空体の製造
300ppm未満の残留湿分含有量を達成するために、重合ステップAで得られたポリエステルP3の顆粒を110℃において減圧乾燥させる。本実施例に関して、顆粒の水分含有量は、230ppmである。乾燥雰囲気に保持された顆粒を押出成形機のホッパー中に導入する。
【0148】
押出成形は、HESTA HV200押出吹込み成形機において実行する。設定は、以下の表3に示される。
【0149】
【0150】
環状ダイにより、パリソンが連続的に押出成形される。金型は、パリソン周囲で閉鎖し、ブレートで金型の上部においてパリソンを切断し、それによりプレフォームが形成され、これを第2のワークステーションに転送する。
【0151】
その時点でブローピンが圧縮空気をプレフォームに射出し、それが二軸延伸され、金型
の壁部に対して圧押される。
【0152】
最終的に、金型を開放した後に部品が排出され、金型は、その初期位置に戻り、新しいプレフォームの周囲を閉鎖する。
【0153】
そのようにして形成された非晶質中空体は、23gの重量を有し、X線回折線欠如により、明らかにその非晶質特性が確認される。
【0154】
実施例4:半結晶質熱可塑性ポリエステルP1及びP2ならびに非晶質熱可塑性ポリエステルP3によって得られたボトルの熱充填に関する試験(比較)
A:90℃での水の熱充填
ポリエステルP1及びP2を用いて製造されたプレフォームからの吹込み成形によって得られたボトルに90℃の温度で水を熱充填した。物品の寸法変形は、最大で2%未満であった。
【0155】
寸法安定性は、充填前及び熱充填の24時間後に中空体の3点:首部、中央部及び底部おける寸法及び高さを測定することによって測定する。パーセンテージは、これらの寸法のそれぞれにおける変形平均に相当する。
【0156】
ポリエステルP3に関して、90℃の液体の第1の体積が導入されると直ちに、ボトルは、変形しかつ圧潰する。したがって、ポリマーP3からなるボトルでの熱充填は実行不可能であった。
【0157】
この測定により、ポリエステルP1及びP2から製造されたボトルは、充填後に1%未満の寸法変形を示すことが示される。
【0158】
したがって、本発明による熱可塑性ポリエステルは、熱充填中に良好な耐変形性を必要とする二軸延伸中空体、特にボトルの製造における使用のために特に有利である。
【0159】
B:105℃での油の熱充填
ポリエステルP1、P2及びP3を用いて製造されたプレフォームからの吹込み成形によって得られたボトルに105℃の温度で油を熱充填した。物品の寸法変形は、最大で2%未満であった。
【0160】
ポリエステルP1及びP3を用いて得られたボトルは、105℃の液体の第1の体積が導入されると直ちに変形しかつ圧潰する。
【0161】
これは、ポリエステルP1のガラス転移温度が、充填のために使用される油の温度より低いという事実により、及びポリエステルP3が非晶質ポリエステルであるという事実により説明される。したがって、105℃での熱充填中、ポリエステルP1及びP3から得られたボトルに関して、2%未満の寸法変形を得ることは不可能であった。
【0162】
逆に、この測定により、ポリエステルP2から製造されたボトルは、充填後に1.3%未満の寸法変形を示すことが示される。
【0163】
したがって、本発明による熱可塑性ポリエステルは、熱充填中に良好な耐変形性を必要とする二軸延伸中空体、特にボトルの製造における使用のために特に有利である。
【0164】
実施例5:半結晶質熱可塑性ポリエステルの調製及びボトルの製造のための使用
A:調製
本発明による第4の半結晶質ポリエステルP4は、実施例1と同一の方法に従って調製した。種々の化合物の量は、25モル%のイソソルビドを有するポリエステルP4を得るように調整された。
【0165】
量は、1H NMRによって決定され、かつポリエステル中のジオールの全量に対するパーセンテージとして表される。
【0166】
ポリエステルP4の還元溶液粘度は、79mL/gである。
【0167】
B:射出延伸吹込み成形(ISBM)によるボトルの形成
重合ステップAで得られたポリエステルP4の顆粒を、次いで射出前に6時間にわたって150℃で乾燥させ、したがって0.129重量%の湿分含有量を有する。
【0168】
射出は、シャッターを有するHuskyシングルキャビティプレス上で実行する。
【0169】
無水条件下で保持された顆粒を射出プレスのホッパー中に導入する。射出パラメーターを以下の表4に示す。
【0170】
【0171】
射出後、得られたプレフォームは、23.7gの重量を有し、かつ熱充填に特異的に補強された首部分を有する。
【0172】
次いで、0.5Lボトルを得るために、製造されたプレフォームを金型中で吹込み成形した。吹込み成形のために使用される機器は、以下の一般的な特性を有する。
【0173】
【0174】
次いで、次のパラメーターに従ってプレフォームの吹込み成形を行った。
【0175】
【0176】
得られたボトルは、均一の外観を有し、かつ肉眼では表面の変形は観察されない。
【0177】
C:90℃での水の熱充填
ボトルに90℃の温度で水を熱充填した。物品は、最大で2%未満の寸法変形を得るようなものである。
【0178】
上記の実施例の通り、寸法安定性は、充填前及び熱充填の24時間後に中空体の3点:首部、中央部及び底部おける寸法及び高さを測定することによって測定する。パーセンテージは、これらの寸法のそれぞれにおける変形平均に相当する。
【0179】
この測定により、ポリエステルP4から製造されたボトルは、充填後に1%未満の寸法変形を示すことが示される。
【0180】
本実施例は、本発明による熱可塑性ポリエステルが、熱充填中に良好な耐変形性を得ることを必要とする場合の二軸延伸中空体の製造における使用のために特に有利であることを再び実証する。