JP2006160881A

JP2006160881A - ポリエチレンテレフタレートの製造方法

Info

Publication number: JP2006160881A
Application number: JP2004354163A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Iwamoto; 光儀岩本
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】直接重合法によりポリエチレンテレフタレートを製造する方法において、エステル化率変動によるＣＯＯＨ末端基の変動の問題を解決し、安定した色調のポリマーを得ることができるポリエチレンテレフタレートの製造方法を提供する。
【解決手段】テレフタル酸とエチレングリコールとを連続的にエステル化させた後、重縮合させてポリエチレンテレフタレートを製造するに際し、製品ポリマーの色調（ｂ値）を測定し、その測定値の目標値に対する偏差に応じて、平均重合度２０〜８０の低重合物を製造する重縮合反応槽の撹拌回転数を調節するポリエチレンテレフタレートの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、安定した色調（ｂ値）のポリエチレンテレフタレートを製造する方法に関するものである。

ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称することがある。）は優れた特性を有し、衣料用繊維、産業資材用繊維及びフィルム、ボトルその他のプラスチック製品として広く使用されている。

ＰＥＴの工業的製造法としては、テレフタル酸（以下、ＴＰＡと称することがある。）とエチレングリコール（以下、ＥＧと称することがある。）とを直接エステル化させた後、重縮合を行う直接重合法が広く採用されている。

直接重合法において、製品ポリマーの色調を安定な状態に管理し、各用途におけるバラツキを少なくすることは重要な課題である。

繊維化、フィルム化、ボトル化等の工程で安定した製品とするために、従来、製品ポリマーの色調を制御する手段として、反応温度を調節したり、触媒としての金属化合物の添加量を変更したりする方法が採用されている。

しかし、前者の方法では温度によって反応速度が変動し、重合度が不安定となるため、重合度制御が難しくなるという問題があり、後者の方法では触媒量が増えると、金属の析出によりポリマー中に異物が発生するという問題があった。

また、特許文献１では、上記の問題を解決し、製品ポリマーの色調を制御する手段として、エステル化工程でのエステル化率を調節する方法が提案されている。しかし、エステル化率を調節することによって、カルボキシル末端基（以下、ＣＯＯＨ末端基と称することがある。）が変動し、ボトル用途等のポリマーでは固相重合工程での安定操業が難しくなるという問題を生じる。
特許第３３７５４０３号公報

本発明は、上記の問題を解決し、直接重合法によりポリエチレンテレフタレートを製造する方法において、エステル化率変動によるＣＯＯＨ末端基の変動の問題を解決し、安定した色調のポリマーを得ることができるポリエチレンテレフタレートの製造方法を提供することを技術的な課題とするものである。

本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、ポリマーの色調（ｂ値）と重縮合反応槽の撹拌回転数との間には、例えば図１に示すような一定の関係があり、平均重合度２０〜８０の低重合物を製造する重縮合反応槽の撹拌回転数を制御することにより、ポリマーのＣＯＯＨ末端基を変動させることなく、色調（ｂ値）を制御できることを知見して本発明に到達した。なお、図１は、撹拌回転数以外の条件を一定とし、撹拌回転数を変更した時の製品ポリマーの色調（ｂ値）と撹拌回転数との関係の一例を示すグラフである。

すなわち、本発明は、テレフタル酸とエチレングリコールとを連続的にエステル化させた後、重縮合させてポリエチレンテレフタレートを製造するに際し、製品ポリマーの色調（ｂ値）を測定し、その測定値の目標値に対する偏差に応じて、平均重合度２０〜８０の低重合物を製造する重縮合反応槽の撹拌回転数を調節することを特徴とするポリエチレンテレフタレートの製造方法を要旨とするものである。

本発明によれば、色調（ｂ値）を制御するためにエステル化反応率の変更を必要としないため、ＣＯＯＨ末端基変動の問題が解消され、かつ、安定した色調のポリエチレンテレフタレートを製造することが可能となる。

以下、本発明について、図面を参照しながら詳細に説明する。図２は、本発明の一実施態様を示す概略工程図である。図２において、１は第１エステル化反応槽、２はスラリー供給配管、３は第２エステル化反応槽、４はＥＧ供給配管、５は第１重縮合反応槽、６は第２重縮合反応槽、７は第３重縮合反応槽、８はダイヘッド、９はカッターを示す。

図２で示すようなＰＥＴの連続製造方式では、一般的にあらかじめオリゴマーが存在するエステル化反応槽１にＴＰＡとＥＧのスラリーをスラリー供給配管２から連続的に供給し、常圧あるいは微加圧下で加熱撹拌して反応させ、エステル化反応率を８０〜９０％、より好ましくは８３〜８７％とする。次に、これを第２エステル化反応槽３に逐次送液し、常圧あるいは加圧下で加熱撹拌してエステル化反応率９２〜９８％、より好ましくは９４〜９８％の範囲まで上げてオリゴマーとする。

上記のエステル化反応は、反応温度２２０〜２８０℃、反応圧力０〜０．０５ＭＰａ、ＥＧのＴＰＡに対するモル比１．０〜５．０、好ましくは１．０〜３．０の条件で実施される。

次に、所定のエステル化反応率となったオリゴマーに三酸化アンチモンや二酸化ゲルマニウム等の重縮合触媒を加え、高温、高真空度条件下にある第１重縮合反応槽５、第２重縮合反応槽６、第３重縮合反応槽７を順次通過させ、所定の重合度まで重縮合させて高重合度のＰＥＴを得る。この高重合度のＰＥＴをダイヘッド８でストランド状に吐出し、カッター９でペレット状に造粒し、製品とする。

上記の重縮合反応は、反応温度２６０〜２９０℃、好ましくは２６５〜２８５℃、真空度０．１〜３０ｈｐａで実施される。

本発明においては、製品ポリマーの色調（ｂ値）を測定し、その測定値の目標値に対する偏差に応じて、平均重合度２０〜８０の低重合物を製造する重縮合反応槽の撹拌回転数を調節する。すなわち、製品ポリマーの色調（ｂ値）の測定値が目標値よりも大きくなると撹拌回転数を下げ、逆に色調の（ｂ値）測定値が小さくなると撹拌回転数を上げることによって製品ポリマーの色調（ｂ値）を安定させることができる。

撹拌回転数は、５〜３０ｒｐｍ、好ましくは８〜２７ｒｐｍ、より好ましくは１０〜２５ｒｐｍである。撹拌回転数が上記範囲から外れると、図１に示したような明らかな直線関係は見られなくなり、撹拌回転数調節による色調（ｂ値）制御が困難になりやすい。また、撹拌回転数を調節する重縮合反応槽における低重合物の重合度は、２０〜８０でなければならない。重合度が上記範囲から外れると、撹拌回転数の色調（ｂ値）に対する影響が小さくなり、撹拌回転数を調節しても色調（ｂ値）ほとんど変化しない。

次に、本発明を実施例により具体的に説明する。

なお、実施例における各物性値の測定法は、次のとおりである。
（１）極限粘度
フェノール：四塩化炭素＝１：１の等質量混合物を溶媒として、温度２０℃で測定した値から求めた。
（２）色調（ｂ値）
日本電子工業（株）製３００Ａ型色差計で測定した。
（３）カルボキシル末端基
ＰＥＴをベンジルアルコールに加熱溶解し、０．１規定の水酸化カリウムのメタノール溶液で滴定して求めた。
（４）エステル化反応率
オリゴマーの酸価とケン化価を測定して求めた。
実施例１〜３
図２の重合装置を用い、あらかじめオリゴマーが存在する第１エステル化反応槽１に２０００Ｋｇ／ｈｒでＥＧ／ＴＰＡモル比＝１．６のスラリーを連続的に供給し、第１エステル化反応槽１及び第２エステル化反応槽３でエステル化反応を行った後、重縮合反応工程へ供給し、表１に示す条件で３０日間連続運転を行った。

この間、測定間隔２時間で製品ポリマーの色調（ｂ値）、極限粘度とＣＯＯＨ末端基を測定し、平均重合度２０〜８０の低重合物を製造する第２重縮合反応槽６の撹拌回転数を調節した。なお、エステル化反応率と重縮合反応温度を一定にして運転を行った。

比較例１、２
第２重縮合反応槽６の撹拌回転数を一定にし、比較例１では第３重縮合反応槽７の撹拌回転数を、比較例２では第１重縮合反応槽５の撹拌回転数を製品ポリマーの色調（ｂ値）に応じて変更した以外は、それぞれ実施例１、２と同条件で運転を行った。

この間、測定間隔２時間でポリマーの色調、極限粘度とＣＯＯＨ末端基を測定した。

上記実施例１〜３及び比較例１，２における第２エステル化反応槽３でのエステル化反応率と、得られたポリマーの色調（ｂ値）、極限粘度及びＣＯＯＨ末端基の平均値とばらつきσn-1を表２に示す。

表２から明らかなように、実施例１〜３で得られたＰＥＴは、ＣＯＯＨ末端基と色調（ｂ値）のばらつきが小さく、安定した色調のポリマーであった。

一方、平均重合度８１以上の重合物を製造する第３重縮合反応槽７の撹拌回転数を調節した比較例１と、平均重合度１９以下の低重合物を製造する第１重縮合反応槽５の撹拌回転数を調節した比較例２で得られたＰＥＴは、対応する実施例１，２に比較していずれも色調（ｂ値）のばらつきが大きく、色調が安定しないポリマーであった。

製品ポリマーの色調（ｂ値）と平均重合度２０〜８０の低重合物を製造する重縮合反応槽の撹拌回転数との関係の一例を示すグラフである。本発明で使用されるＰＥＴ製造装置の一例を示す概略工程図である。

符号の説明

１第１エステル化反応槽
２スラリー供給配管
３第２エステル化反応槽
４ＥＧ供給配管
５第１重縮合反応槽
６第２重縮合反応槽
７第３重縮合反応槽
８ダイヘッド
９カッター

Claims

テレフタル酸とエチレングリコールとを連続的にエステル化させた後、重縮合させてポリエチレンテレフタレートを製造するに際し、製品ポリマーの色調（ｂ値）を測定し、その測定値の目標値に対する偏差に応じて、平均重合度２０〜８０の低重合物を製造する重縮合反応槽の撹拌回転数を調節することを特徴とするポリエチレンテレフタレートの製造方法。