JP2002220445A - 改質ポリエステルの製造方法 - Google Patents

改質ポリエステルの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】テレフタル酸とエチレングリコールを主原料と
した直重法オリゴマーを用いてスルホン酸塩基を有する
イソフタル酸成分を共重合した酸化チタンを含有した改
質ポリエステルを製造するに際し、酸化チタン凝集塊お
よびジエチレングリコールの副生が少ない改質ポリエス
テルを製造する。 【解決手段】スルホン酸塩基を有するイソフタル酸成分
を、50〜150℃のエチレングリコール溶液として直
重法オリゴマーに添加した後、酸化チタンを添加し重縮
合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スルホン酸塩基を
有するイソフタル酸成分を共重合させた酸化チタンを含
有する改質ポリエステルの製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ポリエステル、特に、ポリエチレンテレ
フタレートは、その優れた力学的、化学的特性から、繊
維、フィルムおよび産業用資材などに広く使われている
が、衣料用繊維としては染色性が必ずしも良好とはいえ
ない。また、分散染料による染色であるため限られた染
料しか使用できず、染色物の鮮明さが劣るなどの欠点を
有している。
【0003】従来、このような欠点を補うために、特公
昭34−10497号公報にみられるように金属塩の形
をしたスルホン酸塩基を有するイソフタル酸成分(以
下、SI成分と称する)を共重合してカチオン染料可染
性の改質ポリエステル(以下、改質ポリエステルと称す
る)を製造する方法が知られている。
【0004】しかし、テレフタル酸とエチレングリコー
ル(以下、EGと称する)を主原料とした直重法オリゴ
マーを用いて酸化チタンを含有する改質ポリエステルを
製造する場合には、SI成分と直重法オリゴマーとの相
溶性が悪い上、SI成分と酸化チタンの親和性が良いた
め酸化チタン凝集塊が形成し、製糸工程において濾圧上
昇が早くなる、糸切れが多発するといった問題が生じ
る。さらに、SI成分は通常EG溶液として添加するた
め、反応系中のEGの割合が高くなりエステル化反応お
よび重縮合反応中にジエチレングリコール(以下、DE
Gと称する)が多量に副生し、改質ポリエステルの機械
的性質や耐熱性、耐光性が低下するといった問題が生じ
る。
【0005】酸化チタン凝集塊の形成やDEGの副生を
抑制する方法として、例えば、特開昭56−10692
2号公報には、スルホン酸塩基を有するイソフタル酸の
ジアルキルエステル(以下、SIDAと称する)とEG
をエステル交換反応させて製造したエステル交換反応率
40〜74%のSI成分を直重法オリゴマーに添加する
方法、また、特開平3−227318号公報には、前記
エステル交換反応率5〜40%のSI成分を直重法オリ
ゴマーに添加する方法、さらに、特開昭54−9459
8号公報には、SIDAとスルホン酸塩基を有するイソ
フタル酸のジ−2−ヒドロキシエチルエステル(以下、
SIHEと称する)を混合して直重法オリゴマーに添加
する方法など、特定のSI成分を直重法オリゴマーに添
加する方法が提案されているが、いずれの方法も酸化チ
タン凝集塊の形成抑制効果やDEGの副生抑制効果が充
分ではなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、酸化
チタン凝集塊およびジエチレングリコールの副生が少な
いスルホン酸塩基を有するイソフタル酸成分を共重合さ
せた改質ポリエステルを、直重法オリゴマーを用いて製
造することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は、テレフタル
酸とエチレングリコールを主原料とした直重法オリゴマ
ーを用いてスルホン酸塩基を有するイソフタル酸成分を
共重合した改質ポリエステルを製造するに際し、スルホ
ン酸塩基を有するイソフタル酸成分を50〜150℃の
エチレングリコール溶液として直重法オリゴマーに添加
した後、酸化チタンを添加し重縮合することによって解
決することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。
【0009】本発明における改質ポリエステルは、主構
成単位がエチレンテレフタレートおよびスルホン酸塩基
を有するエチレンイソフタレートであるが、イソフタル
酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸などのジカルボ
ン酸成分、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオ
ールなどのジオール成分など、すでに知られている共重
合成分を用いることができる。
【0010】SI成分を添加する時の直重法オリゴマー
のテレフタル酸とEGとのエステル化反応率は、90%
以上が好ましい。
【0011】本発明において用いるSI成分は、SIH
EやSIDA、さらに、スルホン酸塩基を有するイソフ
タル酸のモノ−2−ヒドロキシエチル−モノアルキルエ
ステル(以下、SIHAと称する)が挙げられる。SI
HEの具体例としては、3,5−ジ(カルボ−2−ヒド
ロキシエトキシ)ベンゼンスルホン酸ナトリウムや3,
5−ジ(カルボ−2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンス
ルホン酸リチウムが挙げられ、SIDAの具体例として
は、5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチルや5−
リチウムスルホイソフタル酸ジメチルなどが挙げられ、
SIHAの具体例としては、3−(カルボ−2−ヒドロ
キシエトキシ)−5−(カルボメトキシ)ベンゼンスル
ホン酸ナトリウムや3−(カルボ−2−ヒドロキシエト
キシ)−5−(カルボメトキシ)ベンゼンスルホン酸リ
チウムなどが挙げられる。SI成分の添加量は、改質ポ
リエステルに対して0.5〜20重量%が好ましい。
【0012】これらは、それぞれ単独または任意の割合
で混合して用いることができる。また、SIDAやSI
HAとEGをエステル交換反応させて製造した任意の段
階のSI成分を用いても良い。特に、反応率50〜90
%、さらに好ましくは60〜80%のSI成分を用いる
と酸化チタン凝集塊の形成がより抑制できるので好まし
い。ここで、反応率とは、SI成分中のEG基が占める
割合を表し、反応率0%ならばSIDA単独、反応率1
00%ならばSIHE単独を意味する。
【0013】また、SIDA、SIHA、SIHEの混
合物をSI成分として用いる場合はSIDAやSIHA
よりもSIHEの割合を多くしたり、より高い反応率の
SI成分を用いると反応系内に副生するアルコールの量
が減少し、その処理の負担が軽減されるので好ましい。
特に、SIHEを単独で用いると反応系内でアルコール
が副生せず、その処理の必要がないので好ましい。
【0014】しかし、従来の方法でSIHEを用いると
酸化チタン凝集塊が形成する問題があったので低反応率
のSI成分を用いらざるを得なかったが、本発明の方法
でSIHEを用いると反応率50〜90%のSI成分を
用いた場合と同じ程度まで酸化チタン凝集塊の形成が抑
制できるので、SIHE単独での使用も可能となった。
【0015】SI成分は、50〜150℃、好ましくは
60〜120℃のEG溶液として添加する。温度を50
℃以上にすると直重法オリゴマーが過度に冷却されず、
SI成分と直重法オリゴマーが容易に均一な融液となる
上、酸化チタンの分散も良く、酸化チタン凝集塊の形成
を抑制できる。また、温度を150℃以下にするとEG
溶液中や反応系内でDEGの副生が少ない上、EG溶液
中でSI成分による不溶性異物が形成されることがな
く、高品質の改質ポリエステルを得ることができる。
【0016】SI成分のEG溶液の濃度は、5〜50
%、さらには10〜40%が好ましい。濃度を5%以上
にすると反応系内でDEGの副生が少なく、より高品質
の改質ポリエステルを得ることができる。また、濃度を
50%以下にするとSI成分と直重法オリゴマーが容易
に均一な融液となり、酸化チタン凝集塊の形成をより抑
制できる上、EG溶液の安定性が良く、SI成分が析
出、沈降せず取り扱いが容易となる。
【0017】SI成分のEG溶液は、5〜30分間、好
ましくは10〜25分間連続して直重法オリゴマーに添
加する。添加時間を5分以上にするとSI成分と直重法
オリゴマーがより容易に均一な融液となり、酸化チタン
凝集塊の形成をより抑制できる。また、添加時間を30
分以下にするとDEGの副生が少なく、より高品質の改
質ポリエステルを得ることができる。この連続添加は、
一定供給量で行うことが好ましい。
【0018】さらに、SI成分のEG溶液を添加した後
5〜20分間保持するとSI成分と直重法オリゴマーが
より容易に均一な融液となり、酸化チタン凝集塊の形成
をより抑制できる上、DEGの副生が少なく、より高品
質の改質ポリエステルを得ることができるので好まし
い。なお、保持する間の反応系の温度は、210〜26
0℃が好ましく、さらには220〜250℃が好まし
い。
【0019】次に、本発明に用いる酸化チタンは、ポリ
マーに対し0.01〜5重量%添加されるが、酸化チタ
ンを予め直重法オリゴマーに添加したりSI成分と同時
に添加すると酸化チタン凝集塊が形成し、SI成分が均
一に共重合された後も酸化チタン凝集塊の一部がポリマ
ー中に残る。それ故に酸化チタンは、SI成分添加後に
添加することが重要である。好ましくはSI成分添加後
5〜20分間保持し、SI成分と直重法オリゴマーがよ
り均一な融液となった後に添加すると酸化チタン凝集塊
の形成をより抑制できる。
【0020】本発明に用いる重縮合触媒は、ポリエステ
ルの製造に一般的に用いられているアンチモン、ゲルマ
ニウムなどの金属化合物などが使用でき、好ましくは三
酸化アンチモンが使用できる。
【0021】なお、本発明においてアルカリ金属化合物
を添加するとDEGの副生をより抑制することができ、
より高品質の改質ポリエステルを得ることができるので
好ましい。本発明に用いるアルカリ金属化合物として
は、水酸化物、有機カルボン酸塩などが好ましい。具体
的には、ナトリウム、カリウム、リチウムの水酸化物、
ギ酸塩や酢酸塩などのカルボン酸塩などが挙げられる。
これらアルカリ金属化合物の添加時期は、エステル化反
応終了時から重縮合反応開始時までの間の任意の時点、
好ましくはSI成分添加時から重縮合触媒添加時までの
間が良い。
【0022】また、本発明においてマンガン化合物のご
とき耐光性付与剤、リン化合物のごとき安定剤など公知
の添加剤を用いても差し支えない。
【0023】
【実施例】以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。なお、本発明に記載する各特性は、以下の方法で測
定した。
【0024】(1)酸化チタンの分散性 ポリマー20mgをスライドガラス上で加熱溶解し、顕
微鏡観察により5μm以上の酸化チタン凝集塊の数を数
え、以下の3段階で判定した。10個/20mg以下で
あれば実用上問題なく、さらには5個/20mg以下が
好ましい。
【0025】○○:5個以下/20mg、○:5個超1
0個以下/20mg、×:10個超/20mg (2)DEG ポリマーをモノエタノールアミンで加熱分解した後、ガ
スクロマトグラフィー分析で求め、以下の3段階で判定
した。2.0%以下であれば実用上問題なく、さらには
1.8%以下が好ましい。
【0026】○○:1.8%以下、○:1.8%超2.
0%以下、×:2.0%超 (3)濾圧上昇 280℃で溶融したポリマー2kgを内径25mmの5
μm不織布フィルターを設けたパック内を通過させ、通
過開始時と通過終了時におけるパック内部にかかる圧力
差を求め、以下の3段階で判定した。2MPa以下であ
れば実用上問題なく、さらには1.2MPa以下が好ま
しい。 ○○:1.2MPa以下、○:1.2MPa超2MPa
以下、×:2MPa超 実施例1 ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレートおよびそ
のオリゴマーが存在するエステル化反応装置にテレフタ
ル酸とEGのスラリー(EG/テレフタル酸のモル比
1.2)を3時間連続的に供給した。スラリー供給中は
エステル化反応装置内に0.1MPaの圧力を加え、2
50℃でエステル化反応を行い、反応時間4時間でエス
テル化反応率97%の直重法オリゴマーを得た。
【0027】この直重法オリゴマーに、5−ナトリウム
スルホイソフタル酸ジメチルとEGをエステル交換反応
させて製造した、反応率70%のSI成分(SIHE:
SIHA:SIDA=5:4:1)を、濃度30%のE
G溶液として90℃に加熱し、SI成分が改質ポリエス
テルに対して8重量%になるように20分間連続して添
加した。その後、240℃で10分間保持した後、三酸
化アンチモン0.03重量%、酢酸リチウム0.2重量
%、リン酸0.03重量%、酸化チタン0.3重量%を
添加した。その後、減圧を開始して固有粘度([η])
が0.55になるまで重縮合反応を行った。得られた改
質ポリエステルの特性を表1に示す。
【0028】実施例2〜7、比較例1〜4 SI成分のEG溶液の温度、SI成分のEG溶液の連続
添加時間、SI成分の反応率を表1のとおりにした以外
は、実施例1と同様にして改質ポリエステルを製造し
た。得られた改質ポリエステルの特性を表1に示す。
【0029】
【表1】 表1から明らかなように、本発明による実施例は、いず
れも酸化チタン凝集塊およびDEGの副生が少なく、濾
圧上昇が遅いのに対して、比較例1、2は酸化チタン凝
集塊が多数形成し濾圧上昇が早く、比較例3、4はDE
Gの副生が多く、さらにSI成分による不溶性異物が形
成し濾圧上昇が早かった。
【0030】
【発明の効果】本発明の実施により、直重法オリゴマー
を用いて、酸化チタン凝集塊が少なくジエチレングリコ
ールの副生が少ないスルホン酸塩基を有するイソフタル
酸成分を共重合した改質ポリエステルを製造することが
できる。
フロントページの続き Fターム(参考) 4J029 AA01 AA03 AB04 AC02 AE01 BA03 CB05A CB06A CH02 DB02 HA01 HB01 JA093 JC372 JF323 KA02 KA04 KB13 KB17 KB22 KB24 KC04 KE03 KE05 4L035 EE20 JJ05

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】テレフタル酸とエチレングリコールを主原
    料とした直重法オリゴマーを用いてスルホン酸塩基を有
    するイソフタル酸成分を共重合した改質ポリエステルを
    製造するに際し、スルホン酸塩基を有するイソフタル酸
    成分を50〜150℃のエチレングリコール溶液として
    直重法オリゴマーに添加した後、酸化チタンを添加し次
    いで重縮合することを特徴とする改質ポリエステルの製
    造方法。
  2. 【請求項2】スルホン酸塩基を有するイソフタル酸成分
    のエチレングリコール溶液を5〜30分間連続して直重
    法オリゴマーに添加することを特徴とする請求項1記載
    の改質ポリエステルの製造方法。
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