JP2002307434A - ポリエステル成形体の製造方法 - Google Patents
ポリエステル成形体の製造方法Info
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Abstract
ができ、製造時のエネルギ−コストを下げ、かつ透明性
に優れ、異味、異臭が発生しにくいポリエステル成形体
を得ることができ、また成形体製造時の金型汚れも改良
することができるポリエステル成形体を製造する方法を
提供すること。 【解決手段】 芳香族ジカルボン酸またはその機能的誘
導体とグリコ−ルまたはその機能的誘導体とをエステル
化またはエステル交換して得た低重合体を重縮合して得
られるポリエステルチップを処理槽中で水処理し、次い
で溶融成形するポリエステル成形体の製造方法におい
て、水処理時に処理槽中に不活性ガスを通気しながら水
処理し、また溶融成形時にポリエステル溶融体と不活性
ガスを接触させながら成形することを特徴とするポリエ
ステル成形体の製造方法。
Description
あるいはフイルム、またはボトル等の容器の製造に用い
られるポリエステルの成形体を製造する方法に関し、さ
らに詳しくは、重縮合されたポリエステルを不活性ガス
を水中に通気させながら水と接触処理したあと、不活性
ガスと接触させながら溶融成形することにより、透明性
に優れ、成形体に異味、異臭が発生しにくく、かつ成形
時に金型汚れが発生しにくいポリエステル成形体を経済
的に有利に製造する方法に関するものである。
エステルは、機械的性質及び化学的性質が共に優れてい
るため、工業的価値が高く、繊維、フイルム、シ−ト、
ボトルなどとして広く使用されている。
器の素材としては、充填内容物の種類およびその使用目
的に応じて種々の樹脂が採用されている。
度、耐熱性、透明性およびガスバリヤー性に優れている
ので、特にジュース、清涼飲料、炭酸飲料などの飲料充
填用容器の素材として最適である。
どの成形機に供給して中空成形体用プリフォームを成形
し、このプリフォームを所定形状の金型に挿入し延伸ブ
ロー成形した後ボトルの胴部を熱処理(ヒートセット)
して中空成形容器に成形され、さらには必要に応じてボ
トルの口栓部を熱処理(口栓部結晶化)させるのが一般
的である。ところが、従来のポリエステルには、環状三
量体などのオリゴマー類が含まれており、このオリゴマ
ー類が金型内面や金型のガスの排気口、排気管に付着す
ることによる金型汚れが発生しやすかった。
されるようになると、成形時の生産性を向上することが
必要となり、このためにはボトル口栓部の結晶化速度お
よびその均一性も問題となってきた。
トアルデヒドを含有する。ポリエステル中のアセトアル
デヒド含有量が多い場合には、これから成形された容器
やその他包装等の材質中のアセトアルデヒド含有量も多
くなり、該容器等に充填された飲料等の風味や臭いに影
響を及ぼす。したがって、従来よりポリエステル中のア
セトアルデヒド含有量を低減させるために種々の方策が
採られてきた。
下、PETと略称する)を中心とするポリエステル製容
器は、ミネラルウオ−タやウ−ロン茶等の低フレ−バ−
飲料用の容器として使用されるようになってきた。この
ような飲料の場合は、一般にこれらの飲料を熱充填した
りまたは充填後加熱して殺菌されるが、飲料容器のアセ
トアルデヒド含有量の低減だけではこれらの内容物の風
味や臭いが改善されないことがわかってきた。
化、衛生性、公害防止等の目的から、その内面にエチレ
ンテレフタレ−トを主たる繰り返し単位とするポリエス
テルフイルムを被覆した金属板を利用して製缶する方法
が採られるようになってきた。この場合にも、内容物を
充填後高温で加熱殺菌されるが、この際アセトアルデヒ
ド含有量の低いフイルムを使用しても内容物の風味や臭
いが改善されないことが分かってきた。
は、極限粘度0.5〜0.75dl/gの溶融ポリエチ
レンテレフタレートを後縮合反応器中で、極限粘度を
0.75〜0.95dl/gに上昇させるとともにアセ
トアルデヒド含有量を低減させて、プリフォームに成形
する方法が開示されている。この方法は、固相化・再溶
融の工程を通らないで成形体を得る点で従来法に対して
より経済的ではあるが、極限粘度を上げるために、後縮
合反応器中での滞留時間が30〜60分という時間がか
かり、重縮合の生産性の観点から問題であり、また環状
3量体やオリゴマ−類の含有量は約1.0重量%以上と
多く、前記の金型汚れは改善されず、また口栓部の結晶
化速度も遅いので、成形の生産性の観点からも問題であ
る。さらに、溶融重縮合後のポリエステルを成形するた
め、得られた成形体のアセトアルデヒド含有量はかなり
高く問題となる。
特開平3−47830号にはポリエチレンテレフタレ−
ト(以下、PETと略称する)を水処理する方法が提案
されている。
して表面付着水分を除去し、あるいは必要によりさらに
水分を除去したポリエステルチップは、空気雰囲気下で
の篩分工程や空気流によるファイン除去装置によってフ
ァインを除去したあと、輸送用フレキシブルコンテナ−
等の容器に充填、一時的に保管され、ついで成形工程へ
輸送される。一般的に前記の貯蔵用容器や輸送用容器
は、該容器の内側にポリエチレンフイルムからなる内貼
りや内袋等を備えているので、ポリエステルチップの充
填や排出時にこれらのポリエチレンがポリエステルチッ
プと接触するが、この際に微量のポリエチレンがポリエ
ステルチップの表面に付着したりして混入する。このポ
リエチレンはポリエステルの結晶化を促進する効果があ
り、成形体の透明性悪化や成形体の滑り性の変動等の問
題が生じる。
リエステルチップと各種の工程の機器や配管等との長時
間の接触や衝突によって、薄片状の形態や微粉状の形態
に変化した形状不良品(以下、ファインと略称)が多量
に発生する。これらの形状不良品の中には、高融点化し
たものが存在する場合があり、これは成形体中に未溶融
物として現れ、また融点が正常でもポリエステルの結晶
化促進効果を発揮するものが存在する。また、配管等と
の衝突によってチップ表面の微細構造が変化するため
か、チップ表面にも結晶化促進効果が付与される。この
ような複雑な工程を経て得られた成形体の結晶化速度は
速くなり、またその変動も大きくなり、例えば中空成形
体の透明性が悪くなったり、フイルムの滑り性が変化し
たりして問題となる。
後のポリエステルを直ちに成形する方法が考えれる。こ
の場合、水処理槽中に存在する、ポリエステル由来の有
機化合物や導入水由来の有機化合物のために、水処理後
のポリエステルから得られた成形体の異味、異臭が問題
となることがあった。
し、1ヶ月以上長期間保管された場合には、その環境に
もよるが、成形体の内容物の風味や臭いが悪化する場合
がある。
することにあり、成形体の透明性に優れ、成形体に異
味、異臭が発生しにくく、かつ成形時に金型汚れが発生
しにくい、経済的に有利な、また環境への悪影響が少な
いポリエステルの製造方法を提供することを目的として
いる。
め、本発明のポリエステル成形体の製造方法は、芳香族
ジカルボン酸またはその機能的誘導体とグリコ−ルまた
はその機能的誘導体とをエステル化またはエステル交換
して得た低重合体を重縮合して得られるポリエステルチ
ップを処理槽中で水処理し、次いで溶融成形するポリエ
ステル成形体の製造方法において、水処理時に処理槽時
に不活性ガスを通気しながら水処理し、また溶融成形中
にポリエステル溶融体と不活性ガスを接触させながら成
形することを特徴とする。
合または溶融重縮合と固相重合を含むことができる。こ
の場合において、該水処理工程のあとに乾燥工程を追加
することができる。
成形体の極限粘度との差が下記の式を満足することがで
きる。該水処理後のポリエステルの極限粘度−該成形体
の極限粘度=−0.10〜0.15dl/g
ガスまたは窒素ガスのいずれかであることができる。こ
の場合において、該溶融重縮合、該固相重合、該水処
理、あるいは乾燥工程の少なくとも1つの工程の後に、
ファインおよび/またはフイルム状物を除去するファイ
ン等除去工程を追加することができる。
による呼び寸法1.7mmの金網をはった篩いを通過し
たポリエステルの微粉末を意味し、またフイルム状物と
はJIS−Z8801による呼び寸法5.6mmの金網
をはった篩い上に残ったポリエステルのうち、2個以上
のチップが融着したり、あるいは正常な形状より大きく
切断されたチップ状物を除去後のフイルム状物を意味
し、これらの含有量は下記の測定法によって測定する。
処理工程、該乾燥工程、あるいは該成形工程の少なくと
も1つの工程へ供給されるポリエステルのファイン含有
量、フイルム状物含有量、あるいはファイン含有量とフ
イルム状物含有量の合計含有量のいずれかの含有量が、
300ppm以下であることができる。
処理工程、該乾燥工程、あるいは該成形工程の少なくと
も1つの工程へ供給されるポリエステル中に含まれるフ
ァインおよび/またはフイルム状物の、融解ピ−ク温度
の最も高温側のピ−ク温度が、265℃以下であること
ができる。
インまたはフイルム状物の、融解ピ−ク温度の最も高温
側のピ−ク温度は示差走査熱量計(DSC)で測定する
が、DSCの融解ピ−ク温度を融点と呼ぶ。そして、こ
の融点を表す融解ピ−クは、1つ、またはそれ以上の複
数の融解ピ−クから構成され、本発明では、融解ピーク
が1つの場合には、そのピーク温度を、また融解ピ−ク
が複数個の場合には、これらの複数の融解ピ−クの内、
最も高温側の融解ピ−ク温度を、「ファインまたはフイ
ルム状物の融解ピ−ク温度の最も高温側のピ−ク温度」
と称して、実施例等においては「ファインまたはフイル
ム状物の融点」とする。
スクラップ、または使用済み成形体あるいは使用済み成
形体のリサイクル品を該成形工程に添加することができ
る。
エチレンテレフタレ−トであることができる。またこの
場合において、該ポリエステル成形体が、シ−ト、フイ
ルム、中空成形体およびチュ−ブ状物であることができ
る。
の製造方法について具体的に説明する。本発明のポリエ
ステル成形体の製造方法は、芳香族ジカルボン酸または
その機能的誘導体とグリコ−ルまたはその機能的誘導体
とをエステル化またはエステル交換して得た低重合体を
重縮合して得られるポリエステルチップを処理槽中で水
処理し、次いで溶融成形するポリエステル成形体の製造
方法において、水処理時に処理槽中に不活性ガスを通気
しながら水処理し、また溶融成形中にポリエステル溶融
体と不活性ガスを接触させながら成形することを特徴と
する。
香族ジカルボン酸成分とグリコ−ル成分とから得られる
ポリエステルであり、好ましくは芳香族ジカルボン酸単
位が酸成分の85モル%以上含むポリエステルであり、
さらに好ましくは芳香族ジカルボン酸単位が酸成分の9
0モル%以上含むポリエステルである。
族ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、2、6−
ナフタレンジカルボン酸、ジフェニ−ル−4,4'−ジ
カルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸等の芳香
族ジカルボン酸及びその機能的誘導体等が挙げられる。
グリコ−ル成分としては、エチレングリコ−ル、トリメ
チレングリコール、テトラメチレングリコール等の脂肪
族グリコ−ル、シクロヘキサンジメタノール等の脂環族
グリコール等が挙げられる。
る酸成分としては、テレフタル酸、2、6−ナフタレン
ジカルボン酸、イソフタル酸、ジフェニ−ル−4,4'
−ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸等の
芳香族ジカルボン酸、p−オキシ安息香酸、オキシカプ
ロン酸等のオキシ酸及びその機能的誘導体、アジピン
酸、セバシン酸、コハク酸、グルタル酸、ダイマ−酸等
の脂肪族ジカルボン酸及びその機能的誘導体、ヘキサヒ
ドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、シクロ
ヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸及びその
機能的誘導体などが挙げられる。
るグリコ−ル成分としては、エチレングリコ−ル、トリ
メチレングリコール、テトラメチレングリコール、ジエ
チレングリコール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族
グリコール、ビスフェノールA、ビスフェノールAのア
ルキレンオキサイド付加物等の芳香族グリコール、シク
ロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコール、ポリエ
チレングリコ−ル、ポリブチレングリコ−ル等のポリア
ルキレングリコ−ルなどが挙げられる。
範囲内で多官能化合物、例えばトリメリット酸、トリメ
シン酸、ピロメリット酸、トリカルバリル酸、グリセリ
ン、ペンタエリスリトール、トリメチロ−ルプロパン等
を共重合してもよく、また単官能化合物、例えば安息香
酸、ナフトエ酸等を共重合させてもよい。
は、主たる繰り返し単位がエチレンテレフタレート単位
から構成されるポリエステルであり、さらに好ましくは
エチレンテレフタレート単位を85モル%以上含む線状
ポリエステルであり、特に好ましくはエチレンテレフタ
レート単位を90モル%以上含む線状ポリエステル、即
ち、ポリエチレンテレフタレ−ト(以下、PETと略
称)である。
他の一例は、主たる繰り返し単位がエチレン−2、6−
ナフタレート単位から構成されるポリエステルであり、
さらに好ましくはエチレン−2、6−ナフタレート単位
を85モル%以上含む線状ポリエステルであり、特に好
ましいのは、エチレン−2、6−ナフタレート単位を9
0モル%以上含む線状ポリエステル、即ち、ポリエチレ
ンナフタレ−トホモポリマ−またはエチレンテレフタレ
−ト単位を含むポリエチレンナフタレ−トコポリマ−
(以下、PENと略称)である。
その他の例としては、プロピレンテレフタレート単位を
85モル%以上含む線状ポリエステル、1,4−シクロ
ヘキサンジメチレンテレフタレート単位を85モル%以
上含む線状ポリエステル、またはブチレンテレフタレ−
ト単位を85モル%以上含む線状ポリエステルである。
ては回分方式、連続方式が挙げられるが、以下にはポリ
エチレンテレフタレ−トを例にして連続方式での好まし
い製造方法の一例について説明する。
成性誘導体とエチレングリコ−ルまたはそのエステル形
成性誘導体とを含む原料は、低重合体製造工程において
エステル化反応またはエステル交換反応されて低重縮合
体となる。まず、エステル化反応により低重合体を製造
する場合について説明する。テレフタル酸またはそのエ
ステル誘導体1モルに対して1.02〜1.5モル、好
ましくは1.03〜1.4モルのエチレングリコールが
含まれたスラリーを調整し、これをエステル化反応工程
に連続的に供給する。
テル化反応器を直列に連結した多段式装置を用いてエチ
レングリコールが還流する条件下で、反応によって生成
した水またはアルコールを精留塔で系外に除去しながら
実施する。第1段目のエステル化反応の温度は240〜
270℃、好ましくは245〜265℃、圧力は0.2
〜3kg/cm2G、好ましくは0.5〜2kg/cm2
Gである。最終段目のエステル化反応の温度は通常25
0〜280℃好ましくは255〜275℃であり、圧力
は通常0〜1.5kg/cm2G好ましくは0〜1.3
kg/cm2Gである。3段階以上で実施する場合に
は、中間段階のエステル化反応の反応条件は、上記第1
段目の反応条件と最終段目の反応条件の間の条件であ
る。これらのエステル化反応の反応率の上昇は、それぞ
れの段階で滑らかに分配されることが好ましい。最終的
にはエステル化反応率は90%以上、好ましくは93%
以上に達することが望ましい。これらのエステル化反応
により分子量500〜5000程度の低重合体が得られ
る。
ル酸を用いる場合は、テレフタル酸の酸としての触媒作
用により無触媒でも反応させることができるが重縮合触
媒の共存下に実施してもよい。
アミン、ベンジルジメチルアミンなどの第3級アミン、
水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラn−ブ
チルアンモニウム、水酸化トリメチルベンジルアンモニ
ウムなどの水酸化第4級アンモニウムおよび炭酸リチウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酢酸ナトリウムな
どの塩基性化合物を少量添加して実施すると、ポリエチ
レンテレフタレートの主鎖中のジオキシエチレンテレフ
タレート成分単位の割合を比較的低水準(全ジオール成
分に対して5モル%以下)に保持できるので好ましい。
を製造する場合は、テレフタル酸ジメチル1モルに対し
て1.1〜1.6モル、好ましくは1.2〜1.5モル
のエチレングリコールが含まれた溶液を調整し、これを
エステル交換反応工程に連続的に供給する。
交換反応器を直列に連結した装置を用いてエチレングリ
コールが還留する条件下で、反応によって生成したメタ
ノールを精留塔で系外に除去しながら実施する。第1段
目のエステル交換反応の温度は180〜250℃、好ま
しくは200〜240℃である。最終段目のエステル交
換反応の温度は通常230〜270℃、好ましくは24
0〜265℃であり、エステル交換触媒として、Zn,
Cd,Mg,Mn,Co,Ca,Baなどの脂肪酸塩、
炭酸塩やPb,Zn,Sb,Ge酸化物等を用いる。こ
れらのエステル交換反応により分子量約200〜500
程度の低重合体が得られる。
の存在下に減圧下で、得られるポリエステルの融点以上
の温度に加熱し、この際生成するグリコ−ルを系外に溜
去させて重縮合する溶融重縮合工程に供給される。この
ような重縮合反応は、1段階で行っても、また多段階に
分けて行ってもよい。多段階で行う場合について説明す
る。重縮合反応条件は、第1段階目の重縮合の反応温度
は250〜290℃、好ましくは260〜280℃であ
り、圧力は500〜20Torr、好ましくは200〜
30Torrで、最終段階の重縮合反応の温度は265
〜300℃、好ましくは275〜295℃であり、圧力
は10〜0.1Torr、好ましくは5〜0.5Tor
rである。
は、中間段階の重縮合反応の反応条件は、上記第1段目
の反応条件と最終段目の反応条件の間の条件である。こ
れらの重縮合反応工程の各々において到達される極限粘
度(IV)上昇の度合は滑らかに分配されることが好まし
い。
重縮合触媒としては、Ge、Sb、Ti、またはAlの
化合物が用いられるが、Ge化合物とTi化合物、Ge
化合物とAl化合物、Sb化合物とTi化合物、Sb化
合物とGe化合物の混合触媒の使用も好都合である。こ
れらの化合物は、粉体、水溶液、エチレングリコ−ル溶
液、エチレングリコ−ルのスラリ−等として反応系に添
加される。
ニウム、結晶性二酸化ゲルマニウム粉末またはエチレン
グリコ−ルのスラリ−、結晶性二酸化ゲルマニウムを水
に加熱溶解した溶液、またはこれにエチレングリコ−ル
を添加加熱処理した溶液等が使用されるが、特に本発明
で用いるポリエステルを得るには二酸化ゲルマニウムを
水に加熱溶解した溶液、またはこれにエチレングリコ−
ルを添加加熱した溶液を使用するのが好ましい。これら
の重縮合触媒はエステル化工程中に添加することができ
る。Ge化合物を使用する場合、その使用量はポリエス
テル樹脂中のGe残存量として10〜150ppm、好
ましくは13〜100ppm、更に好ましくは15〜7
0ppmである。
−ト、テトライソプロピルチタネ−ト、テトラ−n−プ
ロピルチタネ−ト、テトラ−n−ブチルチタネ−ト等の
テトラアルキルチタネ−トおよびそれらの部分加水分解
物、蓚酸チタニル、蓚酸チタニルアンモニウム、蓚酸チ
タニルナトリウム、蓚酸チタニルカリウム、蓚酸チタニ
ルカルシウム、蓚酸チタニルストロンチウム等の蓚酸チ
タニル化合物、トリメリット酸チタン、硫酸チタン、塩
化チタン等が挙げられる。Ti化合物は、生成ポリマ−
中のTi残存量として0.1〜10ppmの範囲になる
ように添加する。
酢酸アンチモン、酒石酸アンチモン、酒石酸アンチモン
カリ、オキシ塩化アンチモン、アンチモングリコレ−
ト、五酸化アンチモン、トリフェニルアンチモン等が挙
げられる。Sb化合物は、生成ポリマ−中のSb残存量
として50〜250ppmの範囲になるように添加す
る。
ウム、酢酸アルミニウム、プロピオン酸アルミニウム、
蓚酸アルミニウム等のカルボン酸塩、酸化物、水酸化ア
ルミニウム、塩化アルミニウム、水酸化塩化アルミニウ
ム、炭酸アルミニウム等の無機酸塩、アルミニウムメト
キサイド、アルミニウムエトキサイド等のアルミニウム
アルコキサイド、アルミニウムアセチルアセトネ−ト、
アルミニウムアセチルアセテ−ト等とのアルミニウムキ
レ−ト化合物、トリメチルアルミニウム、トリエチルア
ルミニウム等の有機アルミニウム化合物およびこれらの
部分加水分解物等があげられる。これらのうち酢酸アル
ミニウム、塩化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水
酸化塩化アルミニウム、およびアルミニウムアセチルア
セトネ−トが特に好ましい。Al化合物は、生成ポリマ
−中のAl残存量として5〜200ppmの範囲になる
ように添加する。
合物またはアルカリ土類金属化合物を併用してもよい。
アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物は、
これら元素の酢酸塩等のカルボン酸塩、アルコキサイド
等があげられ、粉体、水溶液、エチレングリコ−ル溶液
等として反応系に添加される。アルカリ金属化合物また
はアルカリ土類金属化合物は、生成ポリマ−中のこれら
の元素の残存量として1〜50ppmの範囲になるよう
に添加する。
することができる。本発明で使用されるP化合物として
は、リン酸、亜リン酸およびそれらの誘導体等が挙げら
れる。具体例としてはリン酸、リン酸トリメチルエステ
ル、リン酸トリエチルエステル、リン酸トリブチルエス
テル、リン酸トリフェニ−ルエステル、リン酸モノメチ
ルエステル、リン酸ジメチルエステル、リン酸モノブチ
ルエステル、リン酸ジブチルエステル、亜リン酸、亜リ
ン酸トリメチルエステル、亜リン酸トリエチルエステ
ル、亜リン酸トリブチルエステル等であり、これらは単
独で使用してもよく、また2種以上を併用してもよい。
P化合物は、生成ポリマ−中のP残存量として1〜10
00ppmの範囲になるように前記のポリエステル生成
反応工程の任意の段階で添加することができる。
ポリエステルは、ダイスより水中に押出されて水中でカ
ットする方式、あるいは大気中に押出された後、直ちに
冷却水で冷却しながらカットする方式等によってチップ
化される。ポリエステルのチップの形状は、シリンダ−
型、角型、球状または扁平な板状等の何れでもよく、そ
の平均粒径は、通常1.5〜5mm、好ましくは1.6
〜4.5mm、さらに好ましくは1.8〜4.0mmの
範囲である。
1.5〜4mm、径は1.5〜4mm程度であるのが実
用的である。球状粒子の場合は、最大粒子径が平均粒子
径の1.1〜2.0倍、最小粒子径が平均粒子径の0.
7倍以上であるのが実用的である。また、チップの重量
は15〜30mg/個の範囲が実用的である。
ムの含有量、マグネシウムの含有量、珪素の含有量及び
カルシウムの含有量をそれぞれN、M、S、Cとした場
合、下記の(1)〜(4)の少なくとも一つ,好ましく
はすべてを満足するようにして溶融重縮合ポリエステル
のチップ化を行うのが好ましい。 N ≦ 1.0(ppm) (1) M ≦ 0.5(ppm) (2) S ≦ 2.0(ppm) (3) C ≦ 1.0(ppm) (4)
は、これらの金属含有化合物がポリエステルチップ表面
に付着し、得られた最終のポリエステルの結晶化速度が
非常に早く、またその変動が大きくなり好ましくない。
前記の溶融重縮合反応後のポリエステルの極限粘度は用
途によって所望の極限粘度にすることができるが、0.
55〜0.90dl/gであることが好ましい。より好
ましくは0.60〜0.85dl/gであり、さらに好
ましくは0.65〜0.80dl/gの範囲である。
リエステルは、後記するファイン等除去工程を経由し
て、水処理工程に送られ水処理される。
用金属缶の内面用フイルム等のように低アセトアルデヒ
ド含有量や低環状3量体含有量を要求される場合は、こ
のようにして得られた溶融重縮合されたポリエステルは
固相重合される。前記のポリエステルを従来公知の方法
によって固相重合する。まず固相重合に供される前記の
ポリエステルは、不活性ガス下または減圧下あるいは水
蒸気または水蒸気含有不活性ガス雰囲気下において、1
00〜210℃の温度で1〜5時間加熱して予備結晶化
される。次いで不活性ガス雰囲気下または減圧下に19
0〜230℃の温度で1〜30時間の固相重合を行う。
限粘度は0.55〜1.30デシリットル/グラム、好
ましくは0.60〜1.20デシリットル/グラム、さ
らに好ましくは0.65〜0.90デシリットル/グラ
ムの範囲である。極限粘度が0.55デシリットル/グ
ラム未満では、得られた成形体等の機械的特性が悪い。
また、1.30デシリットル/グラムを越える場合は、
成型機等による溶融時に樹脂温度が高くなって熱分解が
激しくなり、保香性に影響を及ぼす遊離の低分子量化合
物が増加したり、成形体が黄色に着色する等の問題が起
こる。
されたジエチレングリコール含有量は該ポリエステルを
構成するグリコール成分の1.0〜5.0モル%、好ま
しくは1.3〜4.5モル%、更に好ましくは1.5〜
4.0モル%である。ジエチレングリコール含有量が
5.0モル%を越える場合は、熱安定性が悪くなり、成
型時に分子量低下が大きくなったり、またアセトアルデ
ヒド含有量やホルムアルデヒド含有量の増加量が大とな
り好ましくない。
モル%未満の場合は、得られた成形体の透明性が悪くな
る。また、本発明に係るポリエステルの酸価は、好まし
くは5〜80当量/tonの範囲である。酸価が5当量
/tonより低い場合は、分解によるアルデヒド発生量
が多くなり、ポリエステル成形体のアセトアルデヒド含
有量を30ppm以下に低下しない。また、酸価が80
当量/tonを越えると、重縮合の反応速度が遅くな
り、所望する極限粘度に到達するまでの重縮合反応機中
での滞留が長くなるという問題があり、ポリエステルの
着色が起こったり、ポリエステル分解による不純物が多
くなったりする。
トアルデヒド含有量は10ppm以下、好ましくは8p
pm以下、さらに好ましくは5ppm以下、ホルムアル
デヒド含有量は7ppm以下、好ましくは6ppm以
下、さらに好ましくは4ppm以下に低下できる。
の環状3量体の含有量は0.50重量%以下、好ましく
は0.45重量%以下、さらに好ましくは0.40重量
%以下である。本発明に係るポリエステルから耐熱性の
中空成形体等を成形する場合は加熱金型内で熱処理を行
うが、環状3量体の含有量が0.50重量%以上含有す
る場合には、加熱金型表面へのオリゴマー付着が急激に
増加し、得られた中空成形体等の透明性が非常に悪化す
る。
オリゴマー類が成形時に金型内面や金型のガスの排気
口、排気管等に付着することによる金型汚れ等を防止
し、さらに成形体のアセトアルデヒド含有量を低下さ
せ、また成形体の異味、異臭を減少さすために、前記の
溶融重縮合または固相重合の後に不活性ガス通気下に水
との接触処理を行なう。
ける方法が挙げられる。水との接触処理を行う時間とし
ては5分〜2日間、好ましくは10分〜1日間、さらに
好ましくは30分〜10時間であり、水の温度としては
20〜180℃、好ましくは40〜150℃、さらに好
ましくは50〜120℃である。
窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等が挙げられ、
特に炭酸ガスや窒素ガスが好ましい。ポリエステルのチ
ップを連続的に水処理する場合は、塔型の処理槽に継
続、あるいは断続的にポリエステルのチップを上部より
受け入れ、並流又は向流で水を連続供給し、不活性ガス
を処理槽の底部に設けた導入管より通気しながら水処理
させることができる。処理されたポリエステルチップは
処理層の下部から継続、あるいは断続的に抜き出す。水
処理されたポリエステルチップは、振動篩機、シモンカ
−タ−等の水切り装置で水切りし、処理水と分離する。
をする場合は、底部に不活性ガス用導入管を設置したサ
イロタイプの処理槽が挙げられる。すなわち、バッチ方
式でポリエステルのチップをサイロへ受け入れ水処理を
行なう。あるいは回転筒型の処理槽にポリエステルのチ
ップを受け入れ、回転させながら水処理を行ない水との
接触をさらに効率的にすることもできる。
理槽内に投入、充填すると共に処理水を満たし、処理水
は必要により継続的又は断続的(総称して連続的という
ことがある)に循環し、また、継続的又は断続的に一部
の処理水を排出して新しい処理水を追加供給する。水処
理後はポリエステルチップの全量を処理層から抜き出
す。この場合も、水処理されたポリエステルチップは、
振動篩機、シモンカ−タ−等の水切り装置で水切りし、
処理水と分離する。
いずれの場合であっても、処理槽から排出した処理水の
すべて、あるいは殆どを工業排水としてしまうと、新し
い水が多量に入用であるばかりでなく、排出した処理水
の熱量の損失および排水量増大による環境への影響が懸
念される。このような問題点を解決するために、水処理
槽のオ−バ−フロ−口から排出された処理水と処理槽よ
りポリエステルチップと共に排出され、次いで該チップ
から分離された処理水との実質的に全量、あるいはその
約50%程度を水処理に再利用する方法が採用される。
めには、前記のような原因によって減少する水量を系外
より新しい水を補給することによって補うことが必要で
ある。このような系外からの補給水量は循環水量の約5
0%以下である。
らポリエステルチップと共に排出された処理水および水
処理槽のオ−バ−フロ−口から排出された処理水の2種
が挙げられるが、水処理槽から排出したこれらの処理水
の実質的に全量を水処理槽へ戻して再利用したり、また
次バッチの水処理に再利用することにより、水処理に必
要な新しく補給する水量を低減し、また排水量増大によ
る環境への影響を低減することができ、さらには水処理
槽へ返される排水がある程度温度を保持していれば、処
理水の加熱量も小さく出来るため、処理層から排出され
た処理水は水処理層へ戻して再利用できる。ここでは、
このようにして処理槽から排出された処理水を処理槽に
戻して再利用される処理水をリサイクル水と称する。
中に生成したアセトアルデヒドやホルムアルデヒド等の
アルデヒド化合物、原料であるグリコ−ル、反応生成物
である芳香族ジカルボン酸とグリコ−ルとから成るモノ
マ−や芳香族ジカルボン酸とグリコ−ルとから成るダイ
マ−等の低分子化合物を含んでおり、水処理時にこれら
のアルデヒド化合物、グリコ−ル、芳香族ジカルボン酸
とグリコ−ルとから成るモノマ−やダイマ−等が処理水
中に溶出する。
ッチ方式の水処理の場合は処理水を繰り返し使用し、ま
た連続式水処理の場合は水処理槽から排出した処理水を
再度処理槽へ戻して再利用するが、いずれの場合も処理
槽中のアセトアルデヒド含有量、グリコ−ル含有量、芳
香族ジカルボン酸とグリコ−ルとから成るモノマ−含有
量やダイマ−含有量が経時的に増加していく。これらの
化合物が多くなると、水処理乾燥後のチップ中の該含有
量が高くなり、このようなポリエステルチップを用いた
中空成形容器等中の内容物の風味や香りが非常に悪くな
る。また、水処理装置の処理槽や配管の汚れも激しくな
る。
中に不活性ガスを通気させることによって解決すること
ができる。この他に水処理槽から処理水が排出して、再
び水処理槽に循環水が戻されるまでの工程中の少なくと
も1カ所以上にグリコ−ル等を除去する装置を設置する
ことも可能である。グリコ−ル等を除去する方法として
は、蒸留装置による蒸留処理、活性炭吸着処理、水中へ
の不活性気体のバブリング処理、加熱脱気処理等、公知
の方法が挙げられる。また、リサイクル水に新しいイオ
ン交換水等を追加する方法も挙げられる。
エステルに由来するグリコ−ルの含有量および芳香族ジ
カルボン酸とグリコ−ルとから成るモノマ−の含有量を
それぞれ100ppm以下、好ましくは50ppm以
下、さらに好ましくは10ppm以下、またリサイクル
水中のアセトアルデヒド含有量を10ppm以下、好ま
しくは5ppm以下、さらに好ましくは1ppm以下に
維持することが望ましい。またバッチ方式の場合は水処
理終了時の処理槽中の処理水の該ポリエステルに由来す
るグリコ−ルの含有量および芳香族ジカルボン酸とグリ
コ−ルとから成るモノマ−の含有量をそれぞれ100p
pm以下、好ましくは50ppm以下、さらに好ましく
は10ppm以下、またリサイクル水中のアセトアルデ
ヒド含有量を10ppm以下、好ましくは5ppm以
下、さらに好ましくは1ppm以下に維持することが望
ましい。
フタレ−トの場合は、前記のグリコ−ルはエチレングリ
コ−ルであり、芳香族ジカルボン酸とグリコ−ルとから
成る前記のモノマ−はモノヒドロキシエチルテレフタレ
−トおよびビスヒドロキシエチルテレフタレ−トであ
る。
−ナフタレ−トの場合は、前記のグリコ−ルはエチレン
グリコ−ルであり、芳香族ジカルボン酸とグリコ−ルと
から成る前記のモノマ−は2、6−モノヒドロキシエチ
ルナフタレ−トおよび2、6−ビスヒドロキシエチルナ
フタレ−トである。
水には、処理槽にポリエステルチップを受け入れる段階
で既にポリエステルチップに付着しているファインや、
水処理時にポリエステルチップ同士あるいは処理槽壁と
の摩擦で発生するポリエステルのファインが含まれてい
る。従って、処理槽から排出した処理水を再度処理槽へ
戻して再利用すると、処理槽内の処理水に含まれるファ
イン量は次第に増えていく。そのため、処理水中に含ま
れているファインが処理槽壁や配管壁に付着して、配管
を詰まらせることがある。また処理水中に含まれている
ファインが再びポリエステルチップに付着し、この後、
水分を乾燥除去する段階でポリエステルチップにファイ
ンが静電効果により付着するため、ポリエステルのファ
イン含有量が非常に多くなる。
ァインには結晶化促進効果があるが、水処理工程を経た
ポリエステルチップから前記のような工程で発生したフ
ァインの結晶化促進効果は非常に高いことが判明した。
このようなファインによりポリエステルの結晶性が促進
されて、得られたボトルの透明性は悪くなり、またボト
ル口栓部結晶化時の結晶化度が過大となって口栓部の寸
法が規格に入らなくなり、そのため口栓部のキャッピン
グ不良、したがって内容物の漏れの原因になる。
径が1〜40μmの粒子を100、000個/10ml
以下、好ましくは80、000個/10ml以下、さら
に好ましくは50、000個/10ml以下に維持しな
がら処理槽に戻して繰り返し使用するのが望ましい。
めに、処理槽から排出した処理水が再び処理槽に返され
るまでの工程で少なくとも1ヶ所以上にファインを除去
する装置を設置する。ファインを除去する装置としては
フィルター濾過装置、膜濾過装置、沈殿槽、遠心分離
器、泡沫同伴処理機等が挙げられる。例えばフィルター
濾過装置であれば、方式としてベルトフィルター方式、
バグフィルター方式、カートリッジフィルター方式、ス
クリ−ンフィルタ−方式、遠心濾過方式等の濾過装置が
挙げられる。中でも連続的に行うにはベルトフィルター
方式、遠心濾過方式、バグフィルター方式、スクリ−ン
フィルタ−方式の濾過装置が適している。またベルトフ
ィルター方式の濾過装置であれば濾材としては、紙、金
属、布等が挙げられる。またファインの除去と処理水の
流れを効率良く行なうため、フィルターの目のサイズは
5〜100μm、好ましくは5〜70μm、さらに好ま
しくは5〜40μmがよい。
ポリエステル由来の低分子化合物の濃度を自動的に測定
する機器をリサイクル水の送り配管等に設置して自動的
にこれらの濃度を測定し、これらの濃度値によって濾過
装置のフィルタ−を交換したり、また吸着装置の吸着材
を交換したりすることが出来る。
足分を補うために系外より導入される水について説明す
る。ポリエステルチップを工業的に水処理する場合、処
理に用いる水が大量であることから天然水(工業用水)
や排水を再利用して使用することが多い。通常この天然
水は、河川水、地下水などから採取したもので、水(液
体)の形状を変えないまま、殺菌、異物除去等の処理を
したものを言う。また、一般的に工業用に用いられる天
然水には、自然界由来の、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩
等の粘土鉱物を代表とする無機粒子や細菌、バクテリア
等や、腐敗した植物、動物に起源を有する有機粒子や有
機化合物等を多く含有している。これらの無機粒子は、
ナトリウムやマグネシウム、カルシウム、珪素等の金属
含有物質から構成されている。
ってもバッチ方式の場合であっても、系外から導入する
水の中に存在する、粒径が1〜25μmの粒子の個数を
X、ナトリウムの含有量をN、マグネシウムの含有量を
M、カルシウムの含有量Cを、珪素の含有量をSとした
ときに、下記(5)〜(9)の範囲の少なくとも一つ、
好ましくはすべてを満足する水を用いて水処理を行うの
が望ましい。 1 ≦ X ≦ 50000 (個/10ml) (5) 0.001 ≦ N ≦ 1.0 (ppm) (6) 0.001 ≦ M ≦ 0.5 (ppm) (7) 0.001 ≦ C ≦ 0.5 (ppm) (8) 0.01 ≦ S ≦ 2.0 (ppm) (9)
リウム、マグネシウム、カルシウム、珪素の含有量のい
ずれかを上記範囲に設定することにより、スケールと呼
ばれる酸化物や水酸化物等の金属含有物質が処理水中に
浮遊、沈殿、さらには処理槽壁や配管壁に付着したり
し、これがポリエステルチップに付着、浸透して、成形
時での結晶化が促進され、透明性の悪いボトルになるこ
とを防ぐことができる。
の粒子を1〜50000個/10ml含む水を得る方法
を例示する。水中の粒子数を50000個/10ml以
下にする方法としては、工業用水等の自然水を処理槽に
供給するまでの工程の少なくとも1ヶ所以上に粒子を除
去する装置を設置する。好ましくは自然界の水の採取口
から、前記した処理槽、処理槽から排水した水を再度処
理槽に戻す配管、ファイン除去装置等、水処理に必要な
付帯設備を含めた処理装置に至るまでの間に粒子を除去
する装置を設置し、処理装置に供給する水中の、粒径1
〜25μmの粒子の含有量を1〜50000個/10m
lにすることが好ましい。粒子を除去する装置としては
フィルター濾過装置、膜濾過装置、沈殿槽、遠心分離
器、泡沫同伴処理機等が挙げられる。例えばフィルター
濾過装置であれば、方式としてベルトフィルター方式、
バグフィルター方式、カートリッジフィルター方式、ス
クリ−ンフィルタ−方式、遠心濾過方式等の濾過装置が
挙げられる。中でも連続的に行うにはベルトフィルター
方式、遠心濾過方式、バグフィルター方式、スクリ−ン
フィルタ−方式の濾過装置が適している。またベルトフ
ィルター方式の濾過装置であれば濾材としては、紙、金
属、布等が挙げられる。また粒子の除去と処理水の流れ
を効率良く行なうため、フィルターの目のサイズは5〜
100μm、好ましくは10〜70μm、さらに好まし
くは15〜40μmがよい。
シウム、カルシウム、珪素を低減させるために、処理槽
に工業用水が送られるまでの工程で少なくとも1ヶ所以
上にナトリウムやマグネシウム、カルシウム、珪素を除
去する装置を設置する。また、粒子状になった二酸化珪
素やアルミノ珪酸塩等の粘土鉱物を除去するためにはフ
ィルターを設置する。ナトリウムやマグネシウム、カル
シウム、珪素を除去する装置としては、イオン交換装
置、限外濾過装置などが挙げられる。
導入してもよいし、またリサイクル水の貯槽やリサイク
ル水の送りの配管中においてリサイクル水と混合後水処
理槽に導入してもよい。
ステルチップは、乾燥空気または不活性ガスの雰囲気
下、あるいは該気流下において貯蔵タンクに輸送され,
一時的に乾燥不活性ガスまたは乾燥空気流の下において
保管される。好ましくは不活性ガス気流下に保管する。
直結された成形工程に輸送することによって輸送容器等
からのポリエチレンの混入がなくなり、透明性に優れ、
金型汚れが発生しにくい成形体を与えるポリエステルを
成形工程に供給することが可能となる。
水処理後、水切りされたポリエステルチップは成形機の
直前において約50℃以上の温度を保持しており、また
水処理工程後に乾燥工程を追加した場合は、さらに高温
を保持しているので、輸送用容器に充填され別工場で成
形される場合よりもエネルギ−的に経済的である。ま
た、別工場へのポリエステルの輸送費も低減できる。
ポリエステルが保有する水分の低下およびアセトアルデ
ヒド含有量の低下あるいは生成抑制のために、脱気工程
を追加することができる。脱気工程としては、溶融ポリ
エステルの表面を急速に更新することが出来る装置であ
ればいずれでもよいが、ベント付き射出成形機、ベント
付き押出機、回転式ディスクプロセッサ−、脱気タンク
等を使用できる。
て、ポリエステル成形体の極限粘度が実質的に上昇しな
いような条件下で不活性ガスを流通させながら脱気処理
を行う。使用する不活性ガスとしては、炭酸ガス、窒素
ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等が挙げられ、特に
炭酸ガスや窒素ガスが好ましい。
は、1軸押出機、2軸押出機のいずれも可能であるが、
アセトアルデヒドの低減効率あるいは生成抑制の点から
2軸押出機が好ましい。なお、2軸押出機のスクリュは
噛み合い型、非噛み合い型、不完全噛み合い型のいずれ
でも良い。
℃〜310℃が好ましい。ベント付き押出機の減圧度
は、50torr以下、好ましくは20torr以下、
より好ましくは10torr以下で目的を達成すること
ができる。 滞留時間は10分以下が好ましく、より好
ましくは5分以下、さらに好ましくは4分以下、特に好
ましくは3分以下、最も好ましくは2分以下である。
防止するために、可及的に短時間で行うべきであり、こ
のためには、上記の温度、時間および減圧下に処理を行
うべきである。減圧の際の圧力が上記範囲を上回ると、
アセトアルデヒドを有効に除去、あるいは抑制すること
が困難となり、ポリエステル成形体が着色する傾向があ
る。また、処理時の樹脂温度が上記範囲を上回ると、や
はりアセトアルデヒドを有効に除去、あるいは抑制する
ことが困難となり、ポリエステル成形体が着色する傾向
がある。
ベント付き射出成形機、ベント付き押出機、ベントのな
い射出成形機や押出機が使用できる。この場合、ポリエ
ステルを充填した押出機のホッパ−へは不活性ガスを通
気させ、またベント式押出機のベントより不活性ガスを
導入することが必要である。
るポリエステルチップの乾燥処理を用いることができ
る。連続的に乾燥する方法としては上部よりポリエステ
ルチップを供給し、下部より乾燥ガスを通気するホッパ
ー型の通気乾燥機が通常使用される。乾燥ガス量を減ら
し、効率的に乾燥する方法としては回転ディスク型加熱
方式の連続乾燥機が選ばれ、少量の乾燥ガスを通気しな
がら、回転ディスクや外部ジャケットに加熱蒸気、加熱
媒体などを供給した粒状ポリエステルチップを間接的に
乾燥することができる。バッチ方式で乾燥する乾燥機と
してはダブルコーン型回転乾燥機が用いられ、真空下で
あるいは真空下少量の乾燥ガスを通気しながら乾燥する
ことができる。あるいは大気圧下で乾燥ガスを通気しな
がら乾燥してもよい。乾燥ガスとしては大気空気でも差
し支えないが、ポリエステルの加水分解や熱酸化分解に
よる分子量低下を防止する点からは窒素等の除湿不活性
ガスや除湿空気が好ましい。
℃が好ましい。ベント付き押出機の減圧度は、50to
rr以下、好ましくは20torr以下、より好ましく
は10torr以下で目的を達成することができる。滞
留時間は10分以下が好ましく、より好ましくは5分以
下、さらに好ましくは4分以下、特に好ましくは3分以
下、最も好ましくは2分以下である。
ポリエステルを水処理後、ベント付き成形機で溶融させ
た溶融物を、該ポリエステルの極限粘度を実質上減少あ
るいは増大させることなく、アセトアルデヒド含有量を
脱気処理で減少させるか、あるいはアセトアルデヒド含
有量の濃度増加を脱気処理で抑制させることができる。
限粘度と成形体の極限粘度との差が、−0.10〜0.
15dl/gの範囲で成形されることが好ましく、より
好ましくは−0.08〜0.13dl/gの範囲、さら
に好ましくは−0.05〜0.10/gの範囲で成形す
ることが好ましい。
度との差が−0.10dl/gより低いと経済的でない
ばかりか、時には得られるポリエステル成形体の機械的
特性が不十分となる。また、水処理工程後の極限粘度と
成形体の極限粘度が0.15/gを越えると、ベント式
押出機内での滞留の長時間化によって、生産性が悪くな
るばかりか、得られた成形体が着色したり、またアセト
アルデヒド含有量の増加などの悪影響が生じる。
いは成形機、または脱気工程に連続して設置された押出
工程あるいは成形機へと送られ、成形される。
合は、水処理後のポリエステルはベント付き押出機で溶
融され、ダイスから冷却ロ−ル上に押出され、冷却され
たあと巻き取られる。延伸フイルムの場合は、該未延伸
フイルムはさらに延伸される。
リエステルは前記のベント付き射出成形機でプリフォ−
ムに成形され、次いで延伸ブロ−される。
は、水処理工程に直結して複数系列を設置することも可
能である。
テル成形体の極限粘度は0.55dl/g〜0.85d
l/gである。好ましくは0.58dl/g〜0.83
dl/g、さらに好ましくは0.60dl/g〜0.8
0dl/gである。極限粘度が0.55dl/gより低
い場合は、得られたポリエステル樹脂のの機械的特性が
充分でない。また、極限粘度が0.85dl/g以上に
すると、溶融重合機中での滞留が長くなり、着色の問題
が生じ、さらには生産性が低下するため好ましくない。
デヒド含有量は30ppm以下、好ましくは20ppm
以下、さらに好ましくは15ppm以下、最も好ましく
は12ppm以下にすることによって低フレ−バ−飲料
用容器を含めて、種々の用途への使用が可能である。
されたあと、輸送配管中を一時的な貯蔵のためのサイロ
等へ輸送されたり、また固相重合工程や水処理工程など
の次の工程に輸送される。また固相重合したポリエステ
ルチップも同様に次工程や貯蔵用サイロ等へ輸送され
る。このようなチップの輸送を、例えば空気を使用した
強制的な低密度輸送方法で行うと、ポリエステルのチッ
プの表面には配管との衝突によって大きな衝撃力がかか
り、この結果ファインやフイルム状物が多量に発生す
る。このようなファインやフイルム状物はポリエステル
の結晶化を促進させる効果を持っており、多量に存在す
る場合には得られた成形体の透明性が非常に悪くなる。
また、このようなファインやフイルム状物等には、正常
な融点より約10〜20℃以上高い融点を持つものが含
まれる。また、回転式の固相重合装置を用いて固相重合
したり、あるいはポリエステルチップに衝撃力やせん断
力がかかる送り装置を用いたりする場合にも、正常な融
点より約10〜20℃以上高い融点のファインやフイル
ム状物が非常に多量に発生する。これは、チップ表面に
加わる衝撃力等の大きな力のためにチップが発熱すると
同時にチップ表面においてポリエステルの配向結晶化が
起こり、緻密な結晶構造が生じるためではないかと推定
される。
℃以上高い融点を持つポリエステルのファインやフイル
ム状物をポリエステルチップと共に固相重合処理をする
と、これらの融点は処理前よりさらに高くなる。また、
正常な融点より約10℃以上高くない融点を持つファイ
ンやフイルム状物でも、前記のこれらの処理によって、
これらの融点は正常な融点より約10〜20℃以上高い
融点を持つようになる。これは、これらの処理により、
結晶構造がさらに緻密な結晶構造に変化するためであろ
うと推定される。
以上高い融点のファインやフイルム状物を含むポリエス
テルを前記の成形条件で成形する場合は、溶融成形時に
結晶が完全に溶融せず、結晶核として残る。この結果、
加熱時の結晶化速度が早くなるため中空中空成形体の口
栓部の結晶化が過大となり、このため口栓部の収縮量が
規定値範囲内におさまらなくなり、口栓部のキャッピン
グ不良となり内容物の漏れが生じるという問題が起こ
る。また中空成形用予備成形体が白化し、このため正常
な延伸が不可能となり、厚み斑が生じ、また結晶化速度
が速いため得られた中空成形体の透明性が悪くなり、ま
た透明性の変動も大となる。
が、前記のような正常な融点より約10〜20℃以上高
い融点を持つファインやフイルム状物を含むファイン等
を約10〜約1000ppm含有しており、しかもこの
ようなファイン等はポリエステルチップに均一な混合状
態で存在しているのではなくて偏在している。したがっ
て、このようなポリエステルを環状オリゴマ−やアセト
アルデヒド等の含有量を減少させるために固相重合を行
うと、結晶化速度が非常に変動したポリエステルしか得
られず問題となる。
ファインまたはフイルム状物の、融解ピ−ク温度の最も
高温側のピ−ク温度は示差走査熱量計(DSC)で測定
するが、DSCの融解ピ−ク温度を融点と呼ぶ。そし
て、この融点を表す融解ピ−クは、1つ、またはそれ以
上の複数の融解ピ−クから構成され、本発明では、融解
ピークが1つの場合には、そのピーク温度を、また融解
ピ−クが複数個の場合には、これらの複数の融解ピ−ク
の内、最も高温側の融解ピ−ク温度を、「ファインまた
はフイルム状物の融解ピ−ク温度の最も高温側のピ−ク
温度」と称して、実施例等においては「ファインまたは
フイルム状物の融点」とする。
ンテレフタレ−トであるポリエステルの場合は、前記の
最も高温側の融解ピ−ク温度が265℃を越えるファイ
ンやフイルム状物を含む場合には、得られたポリエステ
ルの結晶化速度が早くなりすぎたり、またその変動が非
常に大きくなり得られた中空成形用予備成形体が白化
し、このため正常な延伸が不可能となり、厚み斑が生
じ、また得られた中空成形体の透明性が悪くなり、また
透明性の変動も大となり問題となる。
ルチップは、水との接触処理前のチップよりも脆くなっ
ており、例えば、ポリエステルチップ表面に大きな衝撃
力がかかるロ−タリ−フィ−ダ等の回転式フィ−ダ−や
空気を利用した強制的な低密度輸送方式を利用して、乾
燥工程や成形工程へ輸送配管中を輸送したりすると、フ
ァインやフイルム状物が非常に大量に発生し、その含有
量は、時にはポリエステルチップに対して1000pp
m以上になる場合がある。特に、水との接触処理時間が
長くなったり、また処理温度が高くなる程、ファインや
フイルム状物の発生量が多くなる。しかも、このような
ファインやフイルム状物は、前記のファイン等と同様
に、正常なポリエステルの融点よりも約10〜20℃以
上高い融点を持っており、また結晶化促進効果があり、
しかもポリエステルチップに均一な状態で混合して存在
しているのではなくて、偏在している。したがって、こ
のようなポリエステルから得た成形体の加熱時の結晶化
速度は早くなり、また、成形体の結晶化速度の変動や透
明性の変動が非常に大きくなり問題となる。
程で重縮合処理されたポリエステルや水処理後乾燥工程
で処理されたポリエステルは、ファインおよび/または
フイルム状物を分離除去するためにファイン等除去工程
へ輸送され、これらを出来るだけ多量に除去した後、次
工程へ送ることが重要である。
処理工程、該乾燥工程、あるいは該成形工程の少なくと
も1つの工程へ供給されるポリエステルのファイン含有
量、フイルム状物含有量、あるいはファイン含有量とフ
イルム状物含有量の合計含有量のいずれかの含有量を3
00ppm以下にすることによって上記の問題点を解決
するものであり、好ましくは200ppm以下、より好
ましくは100ppm以下、さらに好ましくは50pp
m以下に低下させるのが望ましい。
処理工程、該乾燥工程、あるいは該成形工程の少なくと
も1つの工程へ供給されるポリエステルに含まれるファ
インおよび/またはフイルム状物の、融解ピ−ク温度の
最も高温側のピ−ク温度が、265℃以下であることに
よって上記の問題点をさらに一層解決するものである。
フイルム状物を分離除去する方法としては下記のような
方法が挙げられる。すなわち、該溶融重縮合工程の後
に、固相重合工程の後に、または乾燥工程の後に、それ
ぞれ設置した振動篩機及び空気流による気流分級機、重
量式分級機等で処理する方法、等が挙げられる。これら
のファイン等除去処理工程は、出来るだけ該固相重合工
程の直前、該水処理工程の直前、該乾燥工程の直前、あ
るいは該成形工程の直前に設置するのが望ましい。
良のポリエステルスクラップや、トリミングしたシ−ト
あるいはフイルム屑、市場から回収された使用済み中空
成形体からの清浄化フレ−クまたはチップ等は、必要に
応じて乾燥し、ベント付き押出機で溶融し、成形工程へ
投入して回収することが可能である。添加量は30重量
%までが好ましく、これを越える場合は得られた成形体
のアセトアルデヒド含有量が30ppm以上になり、成
形体の透明性や色も悪化し、問題である。これらの回収
ポリエステルには結晶化を促進する効果が大きい形状不
良のポリエステルが含まれているので、成形工程に供給
する前にファイン除去工程を設置して処理をすることが
望ましい。
程によって処理され、清浄化されたフレ−ク状またはチ
ップ状形態のリサイクル品を再び中空成形体用に使用す
る場合は、得られた成形体の透明性の点から十分に洗浄
して不純物が極微量に低下させたリサイクル品が好まし
い。
を抑制するためにポリエステルの溶融前または溶融体に
アセトアルデヒド生成抑制剤を添加することができる。
これらのアセトアルデヒド生成抑制剤としては、ポリカ
プロラクタム,ポリヘキサメチレンアジパミド,ポリ−
m−キシリレンアジパミド等のポリアミド,ポリエステ
ルアマイド,エチレンジアミンテトラアセティックアシ
ッド,アルコキシル化ポリオ−ル類,ゼオライト化合
物,超臨界二酸化炭素,プロトン酸触媒、立体障害フェ
ノ−ル性水酸基含有化合物およびこれらの混合物からな
るグル−プが挙げられる。
には必要に応じて着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、
酸素吸収剤、酸素捕獲剤、アセトアルデヒド生成抑制
剤、帯電防止剤、滑剤、核剤、離型剤などを本発明の目
的を損わない範囲で添加することができる。
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。なお、本明細書中における主な特性値の測定法を以
下に説明する。
(2:3重量比)混合溶媒中30℃での溶液粘度から求
めた。
ル含有量(以下[DEG含有量」という) メタノ−ルにより分解し、ガスクロマトグラフィ−によ
りDEG含有量を定量し、全グリコ−ル成分に対する割
合(モル%)で表した。
測定した。
ム混合液に溶解し、さらにクロロフォルムを加えて希釈
する。これにメタノールを加えてポリマ−を沈殿させた
後、濾過する。濾液を蒸発乾固し、ジメチルフォルムア
ミドで定容とし、液体クロマトグラフ法よりエチレンテ
レフタレ−ト単位から構成される環状3量体を定量し
た。
有量(以下「AA含有量」という) 試料/蒸留水=1グラム/2ccを窒素置換したガラス
アンプルに入れた上部を溶封し、160℃で2時間抽出
処理を行い、冷却後抽出液中のアセトアルデヒドを高感
度ガスクロマトグラフィ−で測定し、濃度をppmで表
示した。
物含有量の測定 樹脂約0.5kgを、JIS−Z8801による呼び寸
法5.6mmの金網をはった篩(A)と呼び寸法1.7
mmの金網をはった篩(直径20cm)(B)を2段に
組合せた篩の上に乗せ、テラオカ社製揺動型篩い振トウ
機SNF−7で1800rpmで1分間篩った。この操
作を繰り返し、樹脂を合計20kg篩った。前記の篩
(A)上にフイルム状物(厚みが0.5mm以下)とは
別に、2個以上のチップがお互いに融着したものや正常
な形状より大きなサイズに切断されたチップ状物が捕捉
されている場合は、これらを除去した残りのフイルム状
物および篩(B)の下にふるい落とされたファインは、
別々にイオン交換水で洗浄し岩城硝子社製G1ガラスフ
ィルターで濾過して集めた。これらをガラスフィルタ−
ごと乾燥器内で100℃で2時間乾燥後、冷却して秤量
した。再度、イオン交換水で洗浄、乾燥の同一操作を繰
り返し、恒量になったことを確認し、この重量からガラ
スフィルタ−の重量を引き、ファイン重量およびフイル
ム状物の重量を求めた。ファイン含有量あるいはフイル
ム状物含有量は、ファイン重量またはフイルム状物重量
/篩いにかけた全樹脂重量、である。これらの値より合
計含有量を求める。
測定 セイコ−電子工業(株)製の示差走査熱量計(DS
C)、RDC−220を用いて測定。(6)において2
0kgのポリエステルから集めたファインまたはフイル
ム状物を25℃で3日間減圧下に乾燥し、これから一回
の測定に試料4mgを使用して昇温速度20℃/分でD
SC測定を行い、融解ピ−ク温度の最も高温側の融解ピ
−ク温度を求める。測定は最大10ケの試料について実
施し、最も高温側の融解ピ−ク温度の平均値を求める。
空成形容器の胴部(肉厚約0.45mm)より試料を切
り取り、日本電色(株)製ヘイズメ−タ−で測定。
m) 処理槽の処理水中の排出口からJIS規格20メッシュ
のフィルターを通過した処理水を1000cc採取し、
岩城硝子社製1G1ガラスフィルターで濾過後、100
℃で2時間乾燥し室温下で冷却後、重量を測定して算出
する。
定 光遮光式の粒子測定器パシフィックサイエンティフィッ
クカンパニー社製HIAC/ROYCO.カウンター4
100型、サンプラー3000型を用いて測定した。
理工程の導入水中のナトリウム含有量、カルシウム含有
量、マグネシウム含有量および珪素含有量 粒子除去およびイオン交換済みの冷却水または導入水を
採取し、岩城硝子社製1G1ガラスフィルタ−で濾過
後、濾液を島津製作所製誘導結合プラズマ発光分析装置
で測定。
室温へ冷却し室温で1ヶ月間放置し、開栓後風味、臭い
等の試験を行った。比較用のブランクとして、蒸留水を
使用。官能試験は10人のパネラーにより次の基準によ
り実施し、平均値で比較した。 (評価基準) 0:異味、臭いを感じない 1:ブランクとの差をわずかに感じる 2:ブランクとの差を感じる 3:ブランクとのかなりの差を感じる 4:ブランクとの非常に大きな差を感じる
1エステル化反応器に、高純度テレフタル酸とエチルグ
リコ−ルとのスラリ−を連続的に供給し、撹拌下、約2
50℃、0.5kg/cm2Gで平均滞留時間3時間反
応を行った。この反応物を第2エステル化反応器に送付
し、撹拌下、約260℃、0.05kg/cm2Gで所
定の反応度まで反応を行った。また、六方晶型二酸化ゲ
ルマニウムを水に加熱溶解し、これにエチレングリコ−
ルを添加後加熱して水を溜去したエチレングリコ−ル溶
液、および燐酸のエチレングリコ−ル溶液を別々にこの
第2エステル化反応器に連続的に供給した。このエステ
ル化反応生成物を連続的に第1重縮合反応器に供給し、
撹拌下、約265℃、25torrで1時間、次いで第
2重縮合反応器で撹拌下、約265℃、3torrで1
時間、さらに最終重縮合反応器で撹拌下、約275℃、
0.5〜1torrで1時間重縮合させた。溶融重縮合
反応物を冷却水(ナトリウム含有量が0.01ppm、
マグネシウム含有量が0.02ppm、カルシウム含有
量が0.02ppm、珪素含有量が0.08ppm)で
冷却しながらチップ化後、貯蔵用タンクへ輸送し、次い
で振動式篩分工程および気流分級工程によってファイン
およびフイルム状物を除去することにより、これらの合
計含有量を約3ppm以下とし、次いで連続式固相重合
装置へ輸送した。このPET中に含有されるファイン等
の融解ピ−ク温度の最も高温側のピ−ク温度は、254
℃であった。
らに窒素雰囲気下で約200℃に予熱後、連続固相重合
反応器に送り窒素雰囲気下で約205℃で固相重合し
た。固相重合後篩分工程およびファイン除去工程で連続
的に処理しファインを除去し、これらの合計含有量を約
5ppmとし、貯蔵タンクに窒素気流下に保管した。P
ET中に含有されるファイン等の融解ピ−ク温度の最も
高温側のピ−ク温度は249℃以下であった。
フィルターバッグPE−1P2S(ポリエステルフェル
ト、濾過精度1μm)である水中の粒子除去装置(1
1)およびイオン交換装置(9)を設置し、この装置
(9)を経由したイオン交換水の導入口(8)、処理槽
上部の原料チップ供給口(1)、処理槽の処理水上限レ
ベルに位置するオーバーフロー排出口(2)、処理槽下
部のポリエステルチップと処理水の混合物の排出口
(3)、および炭酸ガス吹き込み式脱気装置(12)、
オーバーフロー排出口から排出された処理水と、処理槽
下部の排出口から排出されたポリエステルチップの水切
り装置である(連続式遠心分離機)(4)を経由した処
理水が、濾材が紙製の30μmのベルト式フィルターで
ある濾過装置(5)を経由して再び水処理槽へ送る配管
(6)、これらのファイン除去済み処理水の導入口
(7)およびファイン除去済み処理水中のアセトアルデ
ヒドやグリコ−ル等を吸着処理させる吸着塔(10)を
備えた内容量500リットルの塔型の、図1に示す処理
槽を使用した。
で採取した水中の粒径1〜25μmの粒子含有量は約2
500(個/10ml)ナトリウム含有量が0.01p
pm、マグネシウム含有量が0.01ppm、カルシウ
ム含有量が0.02ppm、珪素含有量が0.07pp
mであった。
95℃にコントロールされた水処理槽へ50kg/時間
の速度で処理槽の上部(1)から連続投入を開始した。
投入開始から5時間経過後に、PETの水処理槽への投
入を続けたまま水処理槽の下部(3)からPETを50
kg/時間の速度で処理水ごと抜出しを開始すると共
に、風力を利用した連続式遠心脱水装置(4)を経由し
た処理水を濾過装置(5)を経由して再び水処理槽に戻
して繰り返し使用を開始した。なお、処理槽より排出す
る処理水中のファイン含有量は約10ppmであった。
は、成形工程に直結した貯蔵タンクに送られ、約110
℃に加熱された脱湿炭酸ガス気流下に保管して水分を
0.1重量%以下に低下させ、ついで振動式篩分工程お
よび気流分級工程を経由してベント付き2軸押出・射出
成形機の押出機ホッパ−に供給し、押出温度280℃、
滞留時間2min、ベントより炭酸ガスを導入して溶融
押出した後、直接、射出成形機部分に供給し、成形温度
280℃、成形サイクル50秒で、段付成形板を成形し
た。得られた段付成形板は、2、3、4、5、6、7、
8、9、10、11mmの厚みの約3cm×約5cm角
のプレートを階段状に備えたもので、1個の重量は約1
46gである。水処理乾燥後、前記ファイン等除去処理
工程を経由して成形工程に供給したPETの極限粘度は
0.743dl/g、DEG含有量は2.8モル%、環
状3量体の含有量は0.31重量%、AA含有量は2.
7ppm、ファイン含有量は約3ppm、ファインの融
解ピ−ク温度の最も高温側のピ−ク温度は249℃以
下、また密度は1.4030g/cm3であった。
0.72dl/g、ヘイズは3.1%、AA含有量は1
6.2ppmと問題ない値であった。
ォ−ム用金型を取りつけて、成形工程に直結した貯蔵タ
ンクから前記ファイン等除去処理工程を経由した前記の
特性のPETを押出温度280℃、滞留時間1.5mi
nで、ベントより炭酸ガスを導入して溶融押出した後、
直接射出成形機部分に供給し、成形温度280℃、成形
サイクル55秒で、プリフォ−ムを成形した。ついで、
このプリフォ−ムの口栓部を、近赤外線ヒーター方式の
自家製口栓部結晶化装置で加熱して口栓部を結晶化し
た。次にこのプリフォ−ムをCOPOPLAST社製の
LB−01E成形機で縦方法に約2.5倍、周方向に約
5倍の倍率に二軸延伸ブローし、引き続き約150℃に
設定した金型内で約10秒間熱固定し、容量が2000
ccの容器を成形した。延伸温度は100℃にコントロ
ールした。
/g、ヘイズは0.4%、AA含有量は11.0ppm
と優れた透明性および低AA含有量を示す。官能試験の
結果は0.3と良好で、本発明の製造方法によると内容
物の味覚に影響を与えない中空成形容器、フィルム、シ
ート等用のPETチップを製造可能であることが分か
る。また、3日間連続延伸ブロ−成形したが、中空成形
体の透明性はほとんど変化がなかった。
条件で、溶融重縮合、固相重合および水処理を実施した
PETチップは貯蔵タンクに送られ、約110℃に加熱
された脱湿空気流下に保管して水分を0.1重量%以下
に低下させたあと、室温の別の貯蔵サイロに保管した。
ついで、このサイロよりPETを排出させ、ポリエチレ
ン内袋を装着した1トン容量のフレキシブルコンテナ−
に充填した。
は約1ヶ月保管後、成形工場にトラックで輸送し、フレ
キシブルコンテナ−よりPETを排出させて、乾燥機の
貯槽に送った。PETの極限粘度は0.743dl/
g、DEG含有量は2.8モル%、環状3量体の含有量
は0.30重量%、AA含有量は2.7ppm、ファイ
ン含有量は約57ppm、ファインの融解ピ−ク温度の
最も高温側のピ−ク温度は282℃、また密度は1.4
20g/cm3、であった。実施例1と同一の成形機を
使用して同一条件下で段付成形板を成形した。5mm厚
みの成形板の極限粘度は0.72dl/g、AA含有量
は17.8ppm、ヘイズは31.2%と高く問題であ
る。
一条件下でプリフォ−ムを成形し、同様にして2Lの中
空成形容器を延伸ブロ−成形した。得られた容器の極限
粘度は0.732dl/g、AA含有量は12.8%、
ヘイズは9.9%、官能試験結果は、3.3と非常に悪
かった。
によれば、経済的にポリエステル成形体を製造すること
ができ、製造時のエネルギ−コストを下げ、かつ透明性
に優れ、異味、異臭のないポリエステル成形体を得るこ
とができ、また成形体製造時の金型汚れも改良すること
ができる。
Claims (11)
- 【請求項1】 芳香族ジカルボン酸またはその機能的誘
導体とグリコ−ルまたはその機能的誘導体とをエステル
化またはエステル交換して得た低重合体を重縮合して得
られるポリエステルチップを処理槽中で水処理し、次い
で溶融成形するポリエステル成形体の製造方法におい
て、水処理時に処理槽中に不活性ガスを通気しながら水
処理し、また溶融成形時にポリエステル溶融体と不活性
ガスを接触させながら成形することを特徴とするポリエ
ステル成形体の製造方法。 - 【請求項2】 該重縮合が、溶融重縮合または溶融重縮
合と固相重合を含むことを特徴とする請求項1に記載の
ポリエステル成形体の製造方法。 - 【請求項3】 該水処理工程のあとに乾燥工程を追加す
ることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載
のポリエステル成形体の製造方法。 - 【請求項4】 該水処理後のポリエステルの極限粘度と
該成形体の極限粘度との差が下記の式を満足することを
特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリエステ
ル成形体の製造方法。該水処理後のポリエステルの極限
粘度−該成形体の極限粘度=−0.10〜0.15dl
/g - 【請求項5】 該不活性ガスが、炭酸ガスまたは窒素ガ
スのいずれかであることを特徴とする請求項1〜4に記
載のポリエステル成形体の製造方法。 - 【請求項6】 該溶融重縮合、該固相重合、該水処理、
あるいは乾燥工程の少なくとも1つの工程のあとに、フ
ァインおよび/またはフイルム状物を除去するファイン
等除去工程を追加することを特徴とする請求項1〜5に
記載のポリエステル成形体の製造方法。 - 【請求項7】 該固相重合工程、該水処理工程、該乾燥
工程、あるいは該成形工程の少なくとも1つの工程へ供
給されるポリエステルのファイン含有量、フイルム状物
含有量、あるいはファイン含有量とフイルム状物含有量
の合計含有量のいずれかの含有量が、300ppm以下
であることを特徴とする請求項1〜6に記載のポリエス
テルの製造方法。 - 【請求項8】 該固相重合工程、該水処理工程、該乾燥
工程、あるいは該成形工程の少なくとも1つの工程へ供
給されるポリエステル中に含まれるファインおよび/ま
たはフイルム状物の、融解ピ−ク温度の最も高温側のピ
−ク温度が、265℃以下であることを特徴とする請求
項1〜7に記載のポリエステルの製造方法。 - 【請求項9】 該成形工程で発生するスクラップ、また
は使用済み成形体あるいは使用済み成形体のリサイクル
品を該成形工程に添加することを特徴とする請求項1〜
8のいずれかに記載のポリエステル成形体の製造方法。 - 【請求項10】 ポリエステルが、ポリエチレンテレフ
タレ−トであることを特徴とする請求項1〜9のいずれ
かに記載のポリエステル成形体の製造方法。 - 【請求項11】 該ポリエステル成形体が、シ−ト、フ
イルム、中空成形体およびチュ−ブ状物であることを特
徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のポリエステ
ル成形体の製造方法。
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JP2002031075A JP2002307434A (ja) | 2001-02-09 | 2002-02-07 | ポリエステル成形体の製造方法 |
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JP2001034236 | 2001-02-09 | ||
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004307553A (ja) * | 2003-04-02 | 2004-11-04 | Asahi Kasei Chemicals Corp | ポリトリメチレンテレフタレートの製造方法とその樹脂組成物 |
-
2002
- 2002-02-07 JP JP2002031075A patent/JP2002307434A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2004307553A (ja) * | 2003-04-02 | 2004-11-04 | Asahi Kasei Chemicals Corp | ポリトリメチレンテレフタレートの製造方法とその樹脂組成物 |
JP4610165B2 (ja) * | 2003-04-02 | 2011-01-12 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | ポリトリメチレンテレフタレートの製造方法とその樹脂組成物 |
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