JP3489459B2 - ポリエチレンテレフタレートの製造方法 - Google Patents
ポリエチレンテレフタレートの製造方法Info
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Description
色度の高い繊維用のポリエチレンテレフタレ−トの連続
製造方法に関するものである。
重縮合系高分子の製造方法としては原料としてテレフタ
ル酸とエチレングリコールをエステル化のために適当な
割合で混合槽に入れ、スラリー状の混合物をポンプによ
りエステル化反応槽へ送る。このエステル化工程は撹拌
翼付きの撹拌槽を2から3個直列に配置し、副反応物と
してでる水を蒸留塔で分離する。次に前重合工程として
立形撹拌槽や横形の撹拌槽が複数台設置されさらに最終
重合工程として横形の撹拌槽が設置されている。この種
の関連技術としては、特開昭53−128697号公報
が挙げられる。
応物として出るエチレングリコールを除去するためにコ
ンデンサーが設置され、減圧雰囲気で運転される。従来
のポリエステル製造工程では反応槽の数が4から6缶あ
り、それぞれの反応槽には撹拌翼とその動力源が装備さ
れ、また副反応物を分離除去するための蒸留塔やコンデ
ンサーが設置されている。さらに重合工程は減圧雰囲気
で運転されるために真空手段はべつの装置によって操作
しなければならず、製造装置の運転には高額の維持費と
装置経費を必要としている。
は7から8時間と長い時間を必要としていた。そのため
に製造物の品質、特に白色度が低くなるという問題点や
樹脂中に含まれるDEG(ジエチレングリコール)の濃
度が高くなり樹脂の融点が低下し、紡糸性能が悪くなる
という問題点があった。
エステルを製造する製造方法を提供することにある。
必要最小限の反応器構成により、最少のエネルギーで品
質の良い繊維用のポリエステルを製造する製造方法を提
供することにある。
リエステルを製造する製造方法を提供することにある。
工程、前重合工程、最終重合工程をそれぞれ一槽の3缶
方式とし、撹拌動力を必要とする槽は最終重合工程のみ
とし、下記式の(1)、(2)、(3)、(4)に示す
濃度の金属化合物を添加し、 120<Sb<380 (1) 10<P<50 (2) 3<Co<25 (3) 1800<Ti<2500 (4) (ただし、上記の濃度はポリマー106g当たりの金属
濃度を示す) 極限粘度0.51〜0.8(dl/g)、酸価20〜5
0(当量/ton)、融点253℃以上、カラーL値7
2以上、b値3以下の繊維用ポリエステルを製造するこ
とによって達成される。
は(1)式の範囲よりも、150<Sb<340とする
のが良く、さらには200<Sb<300とするのが良
い。
(2)式の範囲よりも、10<P<30とするのが良
い。
範囲は(3)式の範囲よりも、5<Co<20とするの
が良い。
囲は(4)式の範囲よりも、2200<Ti<2500
とするのが良い。
使用する必要はなく、例えば、Sb、P、Tiの3種の
金属の組み合わせの使用でもよい。
図1は本発明をポリエチレンテレフタレートの連続製造
プロセスの装置講成図である。工業的なポリエステルの
製造方法として、直接エステル化法が、経済的に非常に
有利であるので、最近では直接エステル化方法が多く採
用されている。図において1はポリエチレンテレフタレ
ートの原料であるTPA(テレフタル酸)とEG(エチ
レングリコール)を所定の割合で混合、撹拌する原料調
整槽である。製造プロセスの中にはこの段階で重合反応
触媒や安定剤、色調調整剤などの添加物を加える場合が
ある。本発明はこれらの添加剤等の投入の時期を限定す
るものではない。重合反応触媒としてはアンチモン、チ
タン、ゲルマニウム、錫、亜鉛、等の金属化合物があげ
られ、使用する触媒の種類や組み合わせにより、反応速
度が異なるだけでなく、生成するポリエステルの色相及
び熱安定性が異なることが良く知られている。さらにこ
れらの反応は触媒の存在化で高温で長時間行われるため
に種々の副反応が伴い、重合物が黄色に着色したり、ジ
エチレングリコール(DEG)の含有量や末端カルボキ
シル基濃度(酸価)が適正値以上に増加して、ポリエス
テルの融点及び強度の低下などの物理的性質が低下した
りする。
触媒の開発が試みられているが、現在最も多く工業的に
使用されているアンチモン化合物、特に三酸価アンチモ
ンが価格や性能面で優れている。しかし、この触媒を用
いても生成したポリエステル重合物の着色は避けられな
い。このために安定剤として燐系安定剤(例えばトリメ
チルホスフェート、トリフェニルホスフェート)を併用
して改善している。また、別の製造プロセスにおいては
重合触媒や安定剤の投入位置を工夫して品質を安定させ
ている。通常のプロセスでは触媒の金属量は120から
380ppmを安定剤の金属量は10から50ppmを
用いるのが好ましい。また、繊維用のポリエステルの場
合、つや消しとして二酸化チタンを混合する。その金属
濃度は1800から2500ppm程度が好ましく、さ
らに製品の色調調整剤として酢酸コバルトを添加し、目
的の品質を得ている。そのの金属濃度は3から25pp
m程度が好ましい。これらの金属添加物の投入位置は最
初からスラリー槽に投入して製造しても良く、あるいは
エステル化反応工程終了後に投入しても良い。
反応槽3へ原料を供給する供給ライン2を経由して行
く。エステル化反応槽(第1反応器)3の外周部には処
理液を反応温度に保つためにジャケット構造(図示せ
ず)になっており液の内部には液の加熱手段として多缶
式熱交換機4が設置され外部からの熱源により処理液を
加熱し、自然循環により内部の液を循環しながら反応を
進行させる。ここで最も望ましい反応器の型はエステル
化反応を自己の反応により生成する副反応物の蒸発作用
を利用して反応器内の処理液を自然循環させるカランド
リア型が望ましい。この形の反応器は外部の撹拌動力源
を必要としないため装置構成が単純でしかも撹拌軸の軸
封装置も不要となり反応器の制作コストが安価となる利
点がある。このような反応器の一例として特願平8−2
49769に示す様な装置が望ましい。しかし、本発明
においてこの装置を限定するものではなくプロセス上の
理由から撹拌翼を持った反応器を使用しても差し支えな
い。
水は水蒸気となり、気化したEG蒸気と気相部5を形成
する。このときの推奨すべき反応条件としては温度は2
40度から280度で加圧条件が望ましい。気相部5の
ガスはその上流側に設けられた精留塔(図示せず)によ
り水とEGとに分離され、水は系外に除去され、EGは
再び系内に戻される。本発明の利点としてエステル化工
程を一つの反応器で処理することにより精留塔の数を一
つにすることが可能となり、精留塔の制作経費だけでな
く配管やバルブの数制御装置の数などを削減でき大幅な
装置コストの低減となる。品質面からは最適なエステル
化反応時間は2から3.5時間である。エステル化反応
槽3で所定の反応時間経過した処理液は所定のエステル
化率に到達し、連絡管6により初期重合槽(第2反応
器)7に供給される。連絡管には途中添加装置16が設
けられる場合がある。この装置はエステル化反応に寄与
しない重合触媒や安定剤、添加剤等をプロセスに投入す
るためのものであり、投入物の種類に応じて複数台設置
される。特に色調調整剤としてエチレングリコールに分
散させた二酸化チタンを途中添加する場合、連絡管6内
の処理液の温度はプロセスラインの許容最低温度(推奨
すべき温度は260℃から270℃)とし、ラインの圧
力も添加したエチレングリコールの蒸気圧以上に設定す
る。プラント全体の温度制御に置いても特に連絡管6の
ラインの温度管理が可能なように構成する。さらに添加
後のプロセスの液中に良好に分散するようにスタティク
ミキサやインラインミキサーを取り付ける場合がある。
また、ポリエステルを製造するに際し、通常用いられる
各種添加剤、例えば、酸価防止剤、帯電防止剤、紫外線
吸収剤などを添加することは何等問題はない。
施例では重合工程を初期重合工程と最終重合工程の2槽
で構成した例で説明するが、本発明の内容を限定するも
のではない。処理液は熱交換器8により所定の反応温度
に加熱され重縮合反応を行い重合度を上昇させる。この
ときの反応条件としては270度から290度で圧力は
266Paから133Paで重合度20から40程度ま
で反応させる。本実施例で示した初期重合槽は撹拌翼を
持たない反応器を用いて説明しているがこの反応器を限
定するものではない。しかし、初期重合段階においては
反応は重合反応速度が反応の速度の律束となっている段
階であり反応に必要な熱量を十分に供給すれば反応は順
調に進行していく。この観点から処理液は撹拌翼で不必
要な撹拌作用を受ける必要はなく重縮合反応によって生
成するEGが系外に離脱するだけでよい。このような操
作に最適な反応器としては特願平8−233855に示
す様な装置が望ましい。反応により発生するEGは減圧
雰囲気に保たれた気相部9で気化し、その上流側に設け
られたコンデンサーで凝縮した後に系外へ排出される。
反応器で処理することによりコンデンサーの数を一つに
することが可能となり、コンデンサーの制作経費だけで
なく配管やバルブの数制御装置の数などを削減でき大幅
な装置コストの低減となる。初期重合槽(第2反応器)
7で所定の反応時間を経過した処理液は連絡管10によ
り最終重合機(第3反応器)11に供給される。最終重
合機では中心部に撹拌軸の無い撹拌翼12により良好な
表面更新作用を受けながらさらに重縮合反応を進め重合
度を上昇させ目的の重合度のポリマーを製造する。最終
重合機(第3反応器)として最適な装置としては日本国
出願特許、特願平8−233857に記載の装置が表面
更新性能、消費動力特性が最も優れている。また、処理
液の粘度範囲が広いので従来、2槽に分割したりして処
理していたものを一台の装置で可能となり大幅な装置コ
ストの低減となる。品質面から重合工程全体の滞留時間
は2から4時間が最適な範囲である。
のポリエチレンテレフタレートを製造すると従来の装置
構成と比較して、反応器の数が減少しているために全体
の反応時間を短縮できるので品質の良い繊維用のポリエ
チレンテレフタレートを製造でき、さらに製造設備の装
置の経費が節約出来るのと装置数の減少に伴い装置に付
随する蒸留塔やコンデンサーを減少させ、それらを連結
する配管や計装部品やバルブ類を大幅に節約できると共
に真空源や熱媒装置等のユーティリチィ関係費が大幅に
低下するのでランニングコストが安くなる利点がある。
明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例
での各特性は次の測定方法により求めたものである。(1)極限粘度はフェノール50wt%、テトラクロル
エタン50wt%を溶媒としオストワルド粘度計を用い
て30℃で測定して算出したものである。 (2)酸価はベンジルアルコールを溶媒とし、200
℃、5分加熱溶解し、中和滴定により測定したものであ
る。 (3)融点はDSC法によりリガク社製、DSC823
0を用いて測定したものである。 (4)カラー値は日本電色工業製、SE2000により
測定したものである。
ートの生産量が60から70kg/hの条件で、連続製
造装置により実施したものである。表1に示した如く金
属添加物の濃度を調整し、常法によりエステル化反応、
重縮合反応を実施したもので、その時の各反応時間、金
属添加物濃度、ポリエステル組成物の評価結果について
示している。
造設備をエステル化工程、前重合工程、最終重合工程の
3つの反応器とすることと重合触媒としてSb化合物、
コバルト化合物、リン化合物、Ti化合物を特定量添加
することにより色調の優れたポリエステルを製造するこ
とが出来、このポリエステルは繊維用として有用であ
る。また、エステル化工程と重合反応工程の反応時間を
2から3.5時間と2から4時間にすることにより色調
の優れたポリエステルを製造することが出来、しかも装
置全体の効率を向上し、工場設備のエネルギー節約によ
り経済的に操作するものである。
続製造方法に使用して好適なプロセス装置構成の一例を
示すフロー図である。
反応槽、4…熱交換器、5…気相部、6…連絡管、7…
初期重合槽、8…熱交換器、9…気相部、10…連絡
管、11…最終重合機、12…撹拌翼、13…ポリマ
ー、14…撹拌動力源、15…途中添加投入ライン、1
6…途中添加装置。
Claims (5)
- 【請求項1】芳香族ジカルボン酸またはその誘導体とグ
リコール類とを反応させて、平均重合度3から7以下の
オリゴエステルまたはポリエステルを製造するエステル
化反応工程、該生成物を重縮合させて、平均重合度70
から135まで重縮合反応させる重縮合反応工程からな
り、この重合反応工程に至る前の工程において、下記式
の(1)、(2)、(3)に示す濃度の金属化合物を添
加することにより、極限粘度0.51〜0.8(dl/
g)、酸価20〜50(当量/ton)、融点253℃
以上、カラーL値72以上、b値3以下の繊維用ポリエ
ステルを製造することを特徴とするポリエステルの連続
製造方法。 120<Sb<380 (1) 10<P<50 (2) 1800<Ti<2500 (3) ただし、上記の濃度はポリマー106g当たりの金属重
量(g)を示す。 - 【請求項2】芳香族ジカルボン酸またはその誘導体とグ
リコール類とを反応させて、平均重合度3から7以下の
オリゴエステルまたはポリエステルを製造するエステル
化反応工程、該生成物を重縮合させて、平均重合度70
から135まで重縮合反応させる重縮合反応工程からな
り、この重合反応工程に至る前の工程において、下記式
の(1)、(2)、(3)、(4)に示す濃度の金属化合
物を添加することにより、極限粘度0.51〜0.8
(dl/g)、酸価20〜50(当量/ton)、融点
253℃以上、カラーL値72以上、b値3以下の繊維
用ポリエステルを製造することを特徴とするポリエステ
ルの連続製造方法。 120<Sb<380 (1) 10<P<50 (2) 3<Co<25 (3) 1800<Ti<2500 (4) ただし、上記の濃度はポリマー106g当たりの金属重
量(g)を示す。 - 【請求項3】芳香族ジカルボン酸またはその誘導体とグ
リコール類とを反応させて、平均重合度3から7以下の
オリゴエステルまたはポリエステルを製造するエステル
化反応工程、該生成物を重縮合させて、平均重合度70
から135まで重縮合反応させる重縮合反応工程からな
り、この重合反応工程に至る前の工程において、下記式
の(1)、(2)、(3)、(4)に示す濃度の金属化合
物を添加することにより、極限粘度0.51〜0.8
(dl/g)、酸価20〜50(当量/ton)、融点
253℃以上、カラーL値72以上、b値3以下の繊維
用ポリエステルを製造することを特徴とするポリエステ
ルの連続製造方法。 200<Sb<300 (1) 10<P<30 (2) 5<Co<20 (3) 1800<Ti<2500 (4) ただし、上記の濃度はポリマー106g当たりの金属重
量(g)を示す。 - 【請求項4】芳香族ジカルボン酸またはその誘導体とグ
リコール類とを反応させて、平均重合度3から7以下の
オリゴエステルまたはポリエステルを製造するエステル
化反応工程、該生成物を重縮合させて、平均重合度70
から135まで重縮合反応させる重縮合反応工程からな
り、エステル化反応工程の滞留時間を2から3.5時
間、重合反応工程の滞留時間を2から4時間とし、重合
反応工程に至る前の工程において、下記式の(1)、
(2)、(3)、(4)に示す濃度の金属化合物を添加
することにより、極限粘度0.51〜0.8(dl/
g)、酸価20〜50(当量/ton)、融点253℃
以上、カラーL値72以上、b値3以下の繊維用ポリエ
ステルを製造することを特徴とするポリエステルの連続
製造方法。 120<Sb<380 (1) 10<P<50 (2) 3<Co<25 (3) 1800<Ti<2500 (4) ただし、上記の濃度はポリマー106g当たりの金属重
量(g)を示す。 - 【請求項5】芳香族ジカルボン酸またはその誘導体とグ
リコール類とを反応させて、平均重合度3から7以下の
オリゴエステルまたはポリエステルを製造するエステル
化反応工程、該生成物を重縮合させて、平均重合度70
から135まで重縮合反応させる重縮合反応工程からな
り、エステル化反応工程の滞留時間を2から3.5時
間、重合反応工程の滞留時間を2から4時間とし、重合
反応工程に至る前の工程において、下記式の(1)、
(2)、(3)、(4)に示す濃度の金属化合物を添加
することにより、極限粘度0.51〜0.8(dl/
g)、酸価20〜50(当量/ton)、融点253℃
以上、カラーL値72以上、b値3以下の繊維用ポリエ
ステルを製造することを特徴とするポリエステルの連続
製造方法。 200<Sb<300 (1) 10<P<30 (2) 5<Co<20 (3) 1800<Ti<2500 (4) ただし、上記の濃度はポリマー106g当たりの金属重
量(g)を示す。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP26431698A JP3489459B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | ポリエチレンテレフタレートの製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26431698A JP3489459B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | ポリエチレンテレフタレートの製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000086752A JP2000086752A (ja) | 2000-03-28 |
JP3489459B2 true JP3489459B2 (ja) | 2004-01-19 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP26431698A Expired - Lifetime JP3489459B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | ポリエチレンテレフタレートの製造方法 |
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---|---|---|---|---|
US7358322B2 (en) * | 2004-03-09 | 2008-04-15 | Eastman Chemical Company | High IV melt phase polyester polymer catalyzed with antimony containing compounds |
-
1998
- 1998-09-18 JP JP26431698A patent/JP3489459B2/ja not_active Expired - Lifetime
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