JP3693602B2 - 結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリトリメチレンテレフタレートチップに関するものであり、更に詳しくは、適度な重合度、結晶化度、微結晶サイズを有しているために、乾燥や固相重合を行う際や、これらの設備にチップを移送する際に、熱融着や割れチップの発生を抑制できるポリトリメチレンテレフタレートチップ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年ポリトリメチレンテレフタレート（以下「ＰＴＴ」と略す）は、繊維とした場合、低弾性率から由来する柔らかい風合、優れた弾性回復性、易染性といったナイロン繊維に類似した性質と、ウォッシュアンドウェアー性、寸法安定性、耐黄変性といったポリエチレンテレフタレート繊維に類似した性質を併せ持つ画期的な繊維となり、その特徴を活かして、カーペット等の資材用途や衣料用途へ応用できる素材として注目され始めている。
【０００３】
ＰＴＴは、化学構造的に類似するポリエチレンテレフタレート（以下「ＰＥＴ」と略す）と同様に、溶融重合したポリマーをチップ（ペレットとも呼ぶ）状に成形して紡糸や押出成形等の溶融成形に用いる。このようなチップは乾燥してそのまま溶融成形に用いることもあるが、高い強度の成形体を得るために２００℃程度の雰囲気にて固相重合をして重合度を高めて用いることもある。また、乾燥時間を短くするために、２００℃近い高温で熱処理することもある。
しかしながら、ＰＴＴチップもＰＥＴチップも溶融重合して得たチップをいきなり高温で処理するとチップ同士が熱融着するために固まりができ、固相重合機や乾燥機の出口に詰まって排出できなくなったり、配管に詰まって輸送できなくなったりしやすい。
ＰＥＴでは、高温に加熱した容器にチップを入れ、強いせん断力をかけながら長時間熱処理することにより結晶化させて熱融着を防いでいる。
【０００４】
一方、ＰＥＴチップ同様に、ＰＴＴチップにせん断力をかけながら長時間熱処理して結晶化すると、乾燥・固相重合装置にチップを移送する際や乾燥・固相重合を行う際に割れてしまい小粒径の「割れチップ」が大量に発生してしまう。この原因は、ＰＥＴがまっすぐな分子構造を有しているために隣接分子との凝集力が大きいのに対して、ＰＴＴはジグザグ形の分子構造を有しているため隣接分子との凝集力が小さいためにだと考えられる。
割れチップは固相重合速度が速いために重合度が高くなってしまい、大量に発生すると紡糸時に糸切れや糸径ムラが起こったり、流動性が異なるために成型むらが起こったりすることがある。割れチップをふるい等により取り除くことも考えられるが、その分がポリマーロスとなるばかりか、通常チップは円筒状であるために割れチップと同時に正常なチップも取り除かれてしまうため大量にロスが発生してしまう。
【０００５】
固相重合に適したＰＴＴチップを得るための技術としては、特表２０００−５０２３９２号公報に溶融したＰＴＴ塊を約６０〜１９０℃にて固化させ、その温度に保持して結晶化させて微結晶サイズが１８ｎｍ以上の塊を得る技術が開示されている。該公報記載の技術の目的は熱有着を防止するとともに、比表面積を大きくして固相重合速度を高めることである。しかしながら、本発明者らの検討によると、このように比表面積を大きくしたり、微結晶サイズを大きくしたりすると、かえって割れやすくなり、割れチップが大量に発生しやすくなってしまう。また、該公報の比較例として、固有粘度＝０．７〜０．９のＰＴＴポリマーを直径３．２ｍｍのストランドとして水中に押し出し長さ３．２ｍｍにカットして得たチップを破砕した後、流動層を用いて１２５℃にて６時間結晶化した後、１９０〜２１０℃で所定重合度まで固相重合して得た、ＩＶ＝１．０６〜１．３９、微結晶サイズ＝１５．７〜１６．９ｎｍのＰＴＴチップが開示されている。しかしながら、本発明者らの検討によると、該比較例のチップは、結晶化の温度が１２５℃と低いために、熱融着が発生しやすく、工業的に安定して固相重合を行うことはできない。また、破砕されているため小粒径のチップを含んでおり、次に行う固相重合により重合度が大きく異なってしまう。
【０００６】
また、国際公開（ＷＯ）２０００−６８２９４号パンフレットには、ＰＴＴをストランド状に押出し、チップ状に切断した後に６５〜１００℃の温水と接触させて結晶化させた、雰囲気温度が高くなった時や乾燥時にチップ同士の熱融着を抑制できるチップの製造方法が示されている。該公開パンフレットの実施例には、固有粘度が０．８９８〜０．９０９ｄｌ／ｇ、密度が１．３０７４〜１．３３４７ｇ／ｃｍ3 のチップが示されている。しかしながら本発明者らの検討によると、該パンフレットの技術では、結晶化度が２．１〜２５．３％（後述する本発明者らが採用した計算方法で求めた値）と低すぎるために、固相重合等の高温での熱処理時のチップ同士の熱融着を十分に抑制することはできない。
このように、ＰＴＴはＰＥＴと大きく特性が異なるためにＰＥＴの技術を応用しても、またこれまでのＰＴＴの技術を応用しても、高温での乾燥や固相重合に適した融着しにくく、割れにくいＰＴＴチップを得ることはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らの検討の結果、従来技術により製造したＰＴＴチップには、高温での乾燥や固相重合をする際に以下の問題があることが分かった。
（１）乾燥や固相重合工程等でチップ同士が熱融着して、装置内で詰まったり、チップの輸送ができなくなったりする。
（２）ＰＥＴ同様に高温に加熱した容器内にて強いせん断力をかけながら長時間熱処理したチップは、乾燥や固相重合を行う際や、これらの装置に移送する際に割れチップが多量発生する。
本発明の目的は、高温での乾燥や固相重合等の処理をしても、工業的に安定した溶融成形ができ、且つ、処理時や成型時のロスが少ないＰＴＴチップを提供することにある。
本発明の目的を達成するために解決すべき課題は、上記（１）問題に対応して高温の熱処理にて熱融着しない程度に結晶化しており、上記（２）問題に対応して脆くないために割れチップが発生しにくいＰＴＴチップとすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究した結果、驚くべきことに、溶融ＰＴＴをストランド状、あるいはシート状に押出し、急速に冷却固化させた後チップ状にカットし、その後適切な温度、時間にて熱処理して結晶化する特殊なチップの製造法により得た、適切な範囲の重合度、結晶化度、微結晶サイズを有した特殊なチップでは、高温での乾燥や固相重合等の熱処理にて熱融着しにくく、且つ、これらの熱処理時や熱処理装置への移送の際に割れチップが発生するのを抑制できるために、ロスが少なく、品質の良い成型品が工業的に得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
即ち本願発明は以下のとおりのものである。
１．ＰＴＴチップ
（Ｉ）下記（Ａ）〜（Ｃ）を満足することを特徴とする結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップ。
（Ａ） 固有粘度 ： ０．４〜２．０ｄｌ／ｇ
（Ｂ） 結晶化度（Ｘｃ） ： ３０〜８０％
ここで結晶化度Ｘｃは密度法にて下記式を用いて求めた値である。
Ｘｃ＝｛ρｃ×（ρｓ−ρａ）｝／｛ρｓ×（ρｃ−ρａ）｝×１００（％）
ρａ ： 非晶密度 ＝ １．３０５ｇ／ｃｍ3
ρｃ ： 結晶密度 ＝ １．４３１ｇ／ｃｍ3
ρｓ ： チップの密度（ｇ／ｃｍ3）
（Ｃ） 微結晶サイズ ： ５〜１６ｎｍ
ここで微結晶サイズは広角Ｘ線回析にてチップを評価した際に、２θ＝１５．５°付近に観察される（０１０）面に由来する回析ピークより計算した値である。
【００１０】
（ＩＩ）（Ｉ）において、下記（Ｄ）を満足することを特徴とする結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップ。
（Ｄ）ＤＳＣ（入力補償型示差熱量計）によるチップの熱分析にて、１５０℃以上の吸熱ピーク面積が７０〜１２０Ｊ／ｇ
測定条件：３０℃より２８０℃までを昇温速度２０℃／分で測定。
（ＩＩＩ）（Ｉ）または（ＩＩ）において、下記（Ｅ）、（Ｆ）をを満足することを特徴とする結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップ。
（Ｅ）チップの平均重量 ： ５〜１００ｍｇ／個
（Ｆ）１２メッシュのフィルターを通過し、３０メッシュのフィルターを通過しない割れチップが０〜５０ｇ／ｋｇチップ
【００１１】
２．ＰＴＴチップの製造方法
（Ｉ）固有粘度が０．４〜２．０ｄｌ／ｇの溶融ＰＴＴをストランド状、あるいはシート状に押出してから１２０秒以内に５５℃以下に冷却固化した後、チップ状にカットし、実質的に破砕させることなく、１９０〜２１５℃にて２〜４０分間熱処理して結晶化することを特徴とする結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップの製造方法。
（ＩＩ）（Ｉ）において、壁面を１９０〜２１５℃とした容器内にて、チップと容器内壁とを接触させることによりチップを熱処理して結晶化することを特徴とする結晶化ポリ
トリメチレンテレフタレートチップの製造方法。
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
（１）ＰＴＴチップ
（Ｉ）本発明のＰＴＴチップとしては、下記（Ａ）〜（Ｃ）を満足する必要がある。
（Ａ）固有粘度 ： ０．４〜２．０ｄｌ／ｇ
（Ｂ）結晶化度（Ｘｃ） ： ３０〜８０％
ここで結晶化度Ｘｃは密度法にて下記式を用いて求めた値である。
Ｘｃ＝｛ρｃ×（ρｓ−ρａ）｝／｛ρｓ×（ρｃ−ρａ）｝×１００（％）
ρａ ： 非晶密度 ＝ １．３０５ｇ／ｃｍ3
ρｃ ： 結晶密度 ＝ １．４３１ｇ／ｃｍ3
ρｓ ： チップの密度（ｇ／ｃｍ3 ）
（Ｃ）微結晶サイズ ： ５〜１７．５ｎｍ
ここで微結晶サイズは広角Ｘ線回折にてチップを評価した際に、２θ＝１５．５°付近に観察される（０１０）面に由来する回折ピークより計算した値である。
【００１３】
本発明の第一の目的である高温での熱処理時に熱融着しにくいチップとするためには、結晶化度を高める必要がある。また、第二の目的である、割れにくいチップとするためには、重合度を高めるとともに、結晶化度と微結晶サイズを小さくする必要がある。従って、固有粘度、結晶化度、微結晶サイズが前記した特定の範囲を満足することで、はじめて、高温での乾燥や固相重合時の熱融着や、これらの処理装置に移送する際や処理時のチップの割れを同時に抑制できるＰＴＴチップとなる。
【００１４】
（ｉ）ＰＴＴ
本発明のＰＴＴチップを構成するＰＴＴは、５０モル％以上が、好ましくは７０モル％以上が、更に好ましくは９０モル％以上がトリメチレンテレフタレート繰返し単位から構成されるポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）である。
ここでＰＴＴとは、テレフタル酸を酸成分としトリメチレングリコール（１，３−プロパンジオールともいう、以下「ＴＭＧ」と略す）をジオール成分としたポリエステルである。該ＰＴＴには、必要に応じて本発明の効果を損なわない範囲で、５０モル％未満の他の共重合成分を含有してもよい。そのような共重合成分としては、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、５−カリウムスルホイソフタル酸、３，５−ジカルボン酸ベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、３，５−ジカルボン酸ベンゼンスルホン酸トリブチルメチルホスホニウム塩、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキサメチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、アジピン酸、ドデカン二酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等のエステル形成性モノマーが挙げられる。
【００１５】
（ｉｉ）固有粘度
本発明のチップの固有粘度は、０．４〜２．０ｄｌ／ｇの範囲である必要がある。固有粘度が０．４ｄｌ／ｇ未満では、重合度が低すぎるためにチップがどのような結晶化度、微結晶サイズであるとしてもチップが割れてしまう。逆に固有粘度が２．０ｄｌ／ｇを越えると、溶融粘度が高くなりすぎるために、ギアポンプでの計量がスムーズに行われなくなったり、メルトフラクチャーが発生したりするために、安定して溶融成形を行うことができなくなる。固有粘度は０．４５〜１．８ｄｌ／ｇの範囲が好ましく、０．５〜１．６ｄｌ／ｇの範囲が更に好ましい。
【００１６】
（ｉｉｉ）（Ａ）結晶化度、（Ｂ）微結晶サイズ
本発明のチップは、結晶化度（Ｘｃ）が３０〜８０％とし、且つ、微結晶サイズを５〜１７．５ｎｍとする必要がある。
ここで結晶化度とは以下の式に従って、密度法にて求めた値である。
結晶化度は、「ポリトリメチレンテレフタレートの結晶弾性率」：中前勝彦著、材料、第３５巻、第３９６号、１０６７頁、１９８６年発行の論文に記載された式（２）、式（２）を変形した式（３）、結晶密度の値（１．４３１ｇ／ｃｍ3 ）、及び、我々が実験で求めた非晶密度の値（１．３０５ｇ／ｃｍ3 ）より求めた。
ρａ ： 非晶密度 ＝ １．３０５ｇ／ｃｍ3
ρｃ ： 結晶密度 ＝ １．４３１ｇ／ｃｍ3
ρｓ ： チップの密度（ｇ／ｃｍ3 ）
【００１７】
微結晶サイズは、広角Ｘ線回折にてチップを評価した際に、２θ＝１５．５°付近に観察される（０１０）面に由来する回折ピークより計算した値である。
熱融着は、温度が高くなった際に液状になる非晶部や、分子が再配列してしまうようなサイズの小さい結晶部にて発生する。一方、チップの割れは、チップにかかる応力を吸収する非晶部が少ない、すなわち結晶化度の高い場合や、応力の集中しやすい界面を有するサイズの大きい微結晶が存在する場合に起こる。従って適度な結晶化度と微結晶サイズとを同時に満足することで、はじめて熱融着せず、且つ、割れにくいチップとなる。
【００１８】
結晶化度が８０％を越えたり、微結晶サイズが１７．５ｎｍを越えたりすると、チップが割れやすくなってしまうために、乾燥機や固相重合機内や、チップの輸送ラインにて割れチップが多量発生してしまう。一方、結晶化度が３０％未満であったり、微結晶サイズが５ｎｍ未満であったりすると、１５０℃以上といった高温での熱処理時にチップ同士が熱融着してしまうために、乾燥機や固相重合より払出せなくなったり、輸送ラインが詰まってチップを輸送できなくなったりしてしまう。結晶化度は好ましくは３５〜７０％であり、より好ましくは、４０〜６０％である。一方微結晶サイズは８〜１７ｎｍがより好ましく、１０〜１６ｎｍが特に好ましい。
【００１９】
なお、ここで結晶化度は一粒のチップ中の平均値であるが、好ましくはチップを切断して表層と中心部に分けた場合、全ての部分において上記結晶化度の範囲となることが好ましい。また、表層と中心部の結晶化度の差は４０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましく、２０％以下が特に好ましくい。
また、２θに対して回折強度をプロットした広角Ｘ線回折チャートにおいて、２θ＝２３．４°付近に観察される（１０２）面のピークと２４．７°付近に観察される
【数１】
面のピークとの間に、両ピークより回折強度の低い部分があることが好ましい。
両ピークより回折強度の低い部分がない場合は、高温での熱処理により熱融着しやすい。
【００２０】
（ｉｖ）吸熱ピーク
本発明のチップは、ＤＳＣ（入力補償型示差熱量計）にて熱分析を行った際に、１５０℃以上の吸熱ピーク面積が７０〜１２０Ｊ／ｇであることが好ましい。
吸熱ピークは一つの場合以外に、二つの場合、二つのピークが部分的に重なっている場合等あるが、これらの場合は１５０℃以上の吸熱ピーク面積を合計した値が上記範囲に入ることが好ましい。
ここで、ＤＳＣによる熱分析は、窒素雰囲気下にて、２０℃／分の昇温速度にて、３０℃〜２８０℃の温度範囲にて行った際の結果である。
【００２１】
１５０℃以上の吸熱ピーク面積が７０Ｊ／ｇ未満のチップでは、熱融着してしまいやすい非晶部やサイズの小さい結晶を多量有しているため、高温での乾燥や固相重合時に熱融着が発生しやすくなる。一方、１２０Ｊ／ｇを越えるチップでは、結晶化度が高く、且つ、サイズの大きい微結晶が多量に存在しているため、応力がかかった際に割れやすくなってしまう。１５０℃以上での吸熱ピーク面積は７５〜１１０Ｊ／ｇがより好ましくは、８０〜１００Ｊ／ｇが更に好ましい。
また、全ての吸熱ピークが１８０℃以上にあることがより好ましく、２００℃以上にあることが更に好ましくは、２２０℃以上にあることが特に好ましい。
【００２２】
（ｖ）（Ｅ）チップ粒径と（Ｆ）割れチップ
本発明のチップは、ロスが少なく、且つ、押出成型機にて均一に押し出せることが望まれる。このためには適切な大きさのチップとするとともに、割れチップが少ないことが好ましい。好ましいチップの大きさは、一粒の平均重量が５〜１００ｍｇ／個である。この大きさとすることで、成形機にて均一に押出し易くなるとともに、チップの輸送、乾燥、紡糸時の取り扱い性が良好となったり、乾燥速度や固相重合速度が早くなったりする。チップの大きさは、一粒の重量が１０〜７０ｍｇであることがより好ましく、１５〜５０ｍｇであることが特に好ましい。チップの形状は特に限定されるものではないが、球形、直方体、円筒、円錐およびこれらが押しつぶれたように変形したものが好ましい。いずれの場合も、取扱性を考えた際は最長部の長さが１５ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることがより好ましく、５ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【００２３】
一方、本発明のチップは、１２メッシュのフィルターを通過し、３０メッシュのフィルターを通過しない割れチップが０〜５０ｇ／ｋｇチップであることが好ましい。割れチップが５０ｇ／ｋｇチップを越えると、ロスが多くなったり、割れチップは固相重合行った場合、重合速度が速いために重合度が高くなってしまい、紡糸時に糸切れや糸径ムラが起こったり、流動性が異なるために成型むらが起こったりすることがある。割れチップは少なければ少ないほどよいが、０〜３０ｇ／ｋｇチップがより好ましく、０〜１０ｇ／ｋｇチップが特に好ましい。
【００２４】
また、本発明のチップは、チップ表面に付着した３０メッシュのフィルターを通過し３００メッシュのフィルターを通過しない粉状ポリマーが、０〜１０００ｍｇ／ｋｇチップであることが好ましい。粉状ポリマーが１０００ｍｇ／ｋｇチップを越えると、チップを気体で搬送する、いわゆるニューマーラインや、乾燥機に設置してある排風機などのフィルターが詰まりやすくなってしまったり、また紡糸の際に押出機の圧力変動が大きくなって糸斑が発生し易くなったりする。
粉状ポリマーは少なければ少ないほど良いが、実用上は０〜５００ｍｇ／ｋｇチップの範囲が好ましく、さらに好ましくは０〜３００ｍｇ／ｋｇチップの範囲である。
【００２５】
（ＩＩ）ＰＴＴ特性
（ｉ）色調
本発明のチップは、Ｌ＊値が７０〜１１０、ｂ＊値が−５〜１５であることが好ましい。Ｌ＊値が７０未満またはｂ＊値が−５未満では、得られる繊維が黒ずみやすく、該繊維を染色した際に希望の色に発色させることが容易でなくなる。一方、ｂ＊値が１５を越えると、得られる繊維が黄色く着色してしまう。
Ｌ＊値は７５〜１０５がより好ましく、８０〜１００が更に好ましい。また、ｂ＊値は−３〜１０がより好ましく、−２〜５が更に好ましい。
【００２６】
（ｉｉ）添加剤
本発明のチップには、必要に応じて、各種の添加剤、例えば、艶消し剤、熱安定剤、難燃剤、帯電防止剤、消泡剤、整色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、結晶核剤、増白剤などを共重合または混合しても良い。
特に、本発明のチップには熱安定剤を添加することが白度の向上、溶融安定性の向上、アクロレイン、アリルアルコールといった分子量が３００以下の有機物の生成を制御できる観点で好ましい。この場合の安定剤としては、５価及び／又は３価のリン化合物が好ましい。
【００２７】
添加するリン化合物の量としては、ＰＴＴチップ中に含まれるリン元素の重量割合として２〜２５０ｐｐｍであることが好ましく、５〜１５０ｐｐｍが更に好ましく、１０〜１００ｐｐｍが特に好ましい。
添加するリン化合物としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリメチルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリフェニルホスファイト、リン酸、亜リン酸等が挙げられ、特に、トリメチルホスファイトやリン酸が好ましい。
【００２８】
本発明に用いるチップは、平均粒径０．０１〜２μｍの酸化チタンを０．０１〜３重量％含有し、且つ酸化チタン粒子が集まった凝集体であってその最長部長さが５μｍを越える凝集体が２５個／ｍｇポリマー（この単位は、１ｍｇのポリマー中に含まれる凝集体の数を示す。）以下であることが好ましい。このようなチップとすることにより、紡糸時や後加工時の毛羽や糸切れを抑制することが容易となる。このようなＰＴＴを得るためには、一度溶剤に酸化チタンを加えて攪拌した後、遠心分離機、フィルター等を用いて酸化チタンの凝集体を取り除いた酸化チタン分散溶液を、重合の任意の段階で反応物に添加し、重縮合反応を完結させて、得ることが好ましい。
【００２９】
（ｉｉｉ）アリル基濃度
本発明のＰＴＴチップは、アリル基濃度が０〜３０ｍｅｑ／ｋｇポリマーであることが好ましい。
優れた色調や強度の成型品を得るためにはチップの熱分解を抑制することが好ましい。
ＰＴＴの熱分解は、主として、まず、下記の反応で進行すると考えられる。
-φ-CO-O-Ｇ-O-CO-φ- → -φ-CO-OH + CH2=CH-CH2-O-CO- φ-
ここで、φ ： ベンゼン環
Ｇ ： −CH2CH2CH2 −
【００３０】
次いで、上記の反応生成物であるカルボキシル基（-CO-OH）やアリル基（CH2=CH-CH2- ）が熱により解離してラジカルを発生させ、更に熱分解を誘発する。分解反応生成物のうち、カルボキシル基は、末端の水酸基（−ＯＨ）と反応してエステル結合を作り、重合度の増加にも寄与するのに対して、アリル基はその構造からも分かるように不安定であり、熱分解を誘発しやすい。
これらの反応は重縮合中も進行している。従って溶融紡糸時の熱分解を抑制するためには、重縮合中の上記反応を抑制して、アリル基含有量の少ないＰＴＴとすることが好ましい。
【００３１】
ここで、ＰＴＴ中のアリル基濃度は、ＮＭＲ等を用いて直接測定する必要がある。上記反応では、アリル基とカルボキシル基は等量発生するが、カルボキシル基は末端の水酸基との重合反応で消費されたり、加水分解により生成したりするので、アリル基濃度の指標とはならない。
アリル基濃度が３０ｍｅｑ／ｋｇポリマーを越えると、紡糸の際に熱分解が起こりやすくなり、重合度が低下して、得られる繊維の強度が低下したり、着色したりする。また、有害なアクロレインやアリルアルコール等の副生成物が紡糸中に発生したり、得られるＰＴＴ中に該副生成物が残存し、乾燥や紡糸の際に放出されたりする。アリル基濃度は０〜２５ｍｅｑ／ｋｇポリマーが好ましく、０〜２０ｍｅｑ／ｋｇポリマーが更に好ましい。アリル基濃度は低ければ低いほど良く、もちろん０ｍｅｑ／ｋｇポリマーとすることが最も好ましい。
【００３２】
（ｉｖ）環状二量体
本発明のチップは、環状二量体を０．１〜３重量％含んでいることが好ましい。
ここで環状二量体とは、下記構造式で表される、２つのトリメチレンテレフタレート単位が環状につながった二量体である。
【式１】
【００３３】
チップは、上記範囲の環状二量体を含むことにより、紡糸時の毛羽や糸切れが大幅に減少する。この理由としては、環状二量体がＰＴＴの可塑剤あるいは内部潤滑剤として作用して、紡口直下や延伸時のポリマー分子の変形を容易にしているためではないかと考えられる。
環状二量体は、重合中に添加しても良いが、重縮合反応の温度や熱処理条件を適切にすることにより、上記範囲に調整することができる。
環状二量体含有量が０．１重量％未満では、可塑作用や潤滑作用が不足するために、紡糸の際に糸切れや毛羽が多発しやすい。一方、３重量％を越えると、昇華性が高いために、固相重合機や乾燥機の内部、紡糸機の紡口の周り、油剤ノズルや糸道ガイド等に付着し、紡糸の糸切れや毛羽発生要因等の溶融成型ムラとなってしまう。環状二量体は０．２〜２．５重量％がより好ましく、０．３〜２重量％が更に好ましい。
【００３４】
（２）チップの製造方法
本発明のＰＴＴチップは、固有粘度が０．６〜２．０ｄｌ／ｇの溶融ＰＴＴをストランド状、あるいはシート状に押出してから１２０秒以内に５５℃以下に冷却固化した後、チップ状にカットし、実質的に破砕させることなく、１５０〜２２５℃にて１〜６０分間熱処理して結晶化することにより得ることができる。
１）冷却固化
本発明のＰＴＴチップを製造するためには、固有粘度が０．６〜２．０ｄｌ／ｇの溶融ＰＴＴを、ストランド状、あるいはシート状に押出してから１２０秒以内に５５℃以下に冷却固化する必要がある。１２０秒以内に５５℃以下にできないと結晶化が進行してしまい、本発明の割れにくいチップを得ることが困難となる。
【００３５】
冷却温度は、好ましくは５０℃以下、更に好ましくは４５℃以下にするのが良く、冷却時間は８０秒以内が好ましく、４０秒以内がより好ましく、２０秒以内が特に好ましい。なお、ここで冷却とは溶融したＰＴＴ全体すなわち、表面だけではなく中心部までが５５℃以下となるまで冷却させることを示す。中心部の温度は、冷却固化ＰＴＴを切断し、その断面温度を赤外線温度計で測定することにより知ることができる。
このような急速な冷却固化をさせるためには、溶融ＰＴＴを水等の冷媒中に速やかに入れて冷却することが好ましい。冷媒の温度は２０℃以下が好ましく、１５℃以下がより好ましく、１０℃以下が更に好ましい。冷媒としては経済性、取扱性を考えると水が好ましく、このため冷媒温度は０℃以上が好ましい。
【００３６】
２）カット
冷却固化したＰＴＴは、チップ状にカットする必要がある。カットは、溶融ＰＴＴを冷却固化させてから、加温処理するまでの間に行うことができる。
冷却固化ＰＴＴをカットする際はカット時の摩擦発熱を抑え、チップ断面の温度が１８０℃以下となるようにすることが好ましい。カット時のＰＴＴ温度が摩擦発熱等により１８０℃を越えると結晶化が進み、得られるチップが割れやすくなる。カット時のチップ温度を１８０℃以下にするためには切断中冷却することが好ましく、水などの冷却溶媒中で切断するか、あるいは冷却溶媒をかけながら切断することが好ましい。もちろん切断に冷却した刃物を用いてもよい。カット時のチップ断面の温度は、より好ましくは１６０℃以下、更に好ましくは１５０℃以下である。
なお、冷却固化ＰＴＴはカット時に５５℃以下となっていなくても良いが、この場合はカット後、引き続き冷却し、押出してから１２０秒以内に５５℃以下とする必要がある。また、ストランドやシートを巻き取った後カットしてもよいが、工程を簡素化するためには巻き取らずに連続してカットすること望ましい。
【００３７】
３）熱処理（結晶化処理）
本発明のチップは、冷却固化及びカットを行った後に実質的に破砕させることなく、１５０〜２２５℃にて１〜６０分間熱処理して結晶化する必要がある。
ここで実質的に破砕させることなくとは、粉砕器等を用いてチップを意図的に破砕させないことを示す。チップを移送したり攪拌したりする際に衝撃、摩擦、せん断などの力によりチップが削れたり、割れたりすることは、ここで言う破砕にはあたらない。
カットを行った後にチップを破砕すると、チップ粒径が不均一になるため熱のかかり方が変わり、全てのチップを本発明の範囲の結晶化度、微結晶サイズとすることが困難となる。また、破砕の際にチップに大きいせん断力がかかると同時に、摩擦発熱により温度が高くなるため、結晶化度や微結晶サイズが大きくりやすい。
【００３８】
本発明のチップは熱融着と割れを抑制するために結晶化度と微結晶サイズを適正な範囲とする必要がある。このために、前記したように溶融ＰＴＴを十分冷却して得た、低い結晶化度のチップを製造した後、１５０〜２２５℃にて１〜６０分間熱処理して結晶化する必要がある。熱処理温度が１５０℃未満、あるいは熱処理時間が１分未満では、結晶化度または、微結晶サイズが本発明の範囲より小さくなってしまう。一方熱処理温度が２２５℃を越えると、チップが部分的に溶融してしまい、熱処理時に融着してしまう。熱処理時間が６０分を越えると、結晶化が進みすぎてしまうため、本発明の範囲の結晶化度、微結晶サイズを超えてしまう。熱処理温度は１８０〜２２０℃が好ましく、１９０〜２１５℃がより好ましく、２００〜２１０℃が更に好ましい。熱処理時間は２〜４０分が好ましく、５〜３０分がより好ましく、１０〜２０分が特に好ましい。
【００３９】
熱処理はチップが融着しないように攪拌しながら行うことが望ましい。この際、チップに大きいせん断力がかからないようにすることが、割れチップや粉状ポリマーの発生を抑制するという観点より好ましい。
このような熱処理は、図１又は図２に示すような内面を加熱した円筒状の容器及びスクリューあるいはパドル状の攪拌翼を有した装置を用い、容器内にチップを連続的に入れ、攪拌翼を回転することにより容器内壁とチップを接触させて熱処理を行い、連続的に容器より取り出すことにより行うことが好ましい。この際、割れチップや粉状ポリマーの発生を抑制するためには、チップの量を容器容積の５０％以下、より好ましくは２０％以下として、チップに大きなせん断力が加わらないようにすることが好ましい。
もちろん上記と同様な装置を用いてバッチ式で熱処理を行ってもかまわないが、生産性を考慮すると連続式の方が好ましい。
【００４０】
チップは上記したような熱処理を行う前に乾燥気体中あるいは真空中にて８０〜１５０℃にて前熱処理を行い、乾燥と予備結晶化を行うことが好ましい。このような処理を行うことで、熱処理時の加水分解や熱融着を防ぐことが容易となる。前熱処理は１００〜１４０℃がより好ましく、１１０〜１３０℃が更に好ましい。前熱処理時間はチップの水分率や大きさによっても異なるが、通常２０分以上行うことが好ましく、６０分以上行うことがより好ましい。前熱処理時間は、このような温度でも長時間チップを処理すると着色が見られることがあるため２４時間以内とすることが好ましい。
【００４１】
（３）ＰＴＴの製造方法
本発明のチップを作るために用いるＰＴＴの製造方法は特に限定されるものではないが、以下に好ましい方法を示す。
本発明に用いるＰＴＴを、工業的に製造する好ましい方法としては原料の違いにより大きく分けて、テレフタル酸の低級アルコールジエステルとＴＭＧとをエステル交換反応させ、ＰＴＴの中間体であるビス（３−ヒドロキシプロピル）テレフタレート（以下「ＢＨＰＴ」と略す。）を得た後、該ＢＨＰＴを重縮合反応させてＰＴＴを製造する方法（以下「エステル交換法」と略す）と、テレフタル酸とＴＭＧとをエステル化反応させ、ＢＨＰＴを得た後、第一の方法と同様に、該ＢＨＰＴを重縮合反応させてＰＴＴを製造する方法（以下「直接エステル化法」と略す）がある。また、製造方式の違いより大きく分けて、原料等を反応装置に全て投入し、これら同時に反応させて組成物を得るバッチ重合法（回分法とも呼ぶ）と、原料を反応装置に連続して投入し、連続してＰＴＴを得る連続重合法がある。
【００４２】
いずれの方法においてもＢＨＰＴを重縮合させる工程は基本的に同じである。
ここでＢＨＰＴとは、未反応のテレフタル酸、テレフタル酸の低級アルコールエステル、ＴＭＧ及びＰＴＴオリゴマーが含まれていてもよいが、全反応物の７０重量％以上がＢＨＰＴであることが好ましい。
重縮合反応に用いるＢＨＰＴは以下に述べる方法により得ることができる。
まず、エステル交換法にてＢＨＰＴを得る方法について述べる。
エステル交換法ではテレフタル酸ジメチルをエステル交換触媒の存在下１５０〜２４０℃の温度でエステル交換させてＢＨＰＴを得ることができる。
テレフタル酸の低級アルコールジエステルとＴＭＧの仕込み時のモル比は１：１．１〜１：４が好ましく、１：１．２〜１：２．５がより好ましい。１：１．１よりもＴＭＧが少なければ、反応時間が長くなることがある。また、１：４よりもＴＭＧの量が多くなっても、反応時間が長くなったり、ＰＴＴ中にＴＭＧの二量体が多量生成して融点が低下したりすることがある。
【００４３】
エステル交換法ではエステル交換触媒は必ず用いる必要があり、好ましい例としては、例えば、チタンテトラブトキシドやチタンテトライソプロポキシドに代表されるチタンアルコキサイド、酢酸コバルト、酢酸カルシウム、酢酸亜鉛等が挙げられ。なかでもチタンテトラブトキシドが続いて行う重縮合反応触媒としても働くので好ましい。エステル交換触媒量はテレフタル酸ジエステルに対して０．０２〜１重量％が好ましく、０．０５〜０．５重量％がより好ましく、０．０８〜０．２重量％が更に好ましい。
【００４４】
次に、直接エステル化法にてＢＨＰＴを得る方法について述べる。
直接エステル化法ではテレフタル酸とＴＭＧを１５０〜２４０℃の温度でエステル化反応させてＢＨＰＴを得ることができる。
テレフタル酸とＴＭＧの仕込み時のモル比は１：１．０５〜１：３が好ましく、１：１．１〜１：２がより好ましい。１：１．０５よりＴＭＧが少なくなると反応時間が著しく長くなってしまったり、着色したりしてしまうことがある。また、１：３よりもＴＭＧの量が多くなっても、反応時間が長くなったり、ＰＴＴ中にＴＭＧの二量体が多量生成するために融点が低下したりすることがある。
【００４５】
直接エステル化法ではテレフタル酸から遊離するプロトンが触媒として働くためにエステル化触媒は必ずしも必要ないが、反応速度を高めるためにはエステル化触媒を用いることが好ましい。好ましい例としては、例えば、チタンテトラブトキシドやチタンテトライソプロポキシドに代表されるチタンアルコキサイド等が挙げられる。添加量は用いるテレフタル酸に対して０．０２〜１重量％が好ましく、０．０５〜０．５重量％がより好ましく、０．０８〜０．２重量％が更に好ましい。
【００４６】
エステル化反応を円滑に進めるためには反応の開始段階でＢＨＰＴを５〜８０重量％添加して反応させることも好ましい。バッチ法ではＢＨＰＴと原料であるテレフタル酸、ＴＭＧを同時に仕込み反応を開始させることができる。連続重合法では直接エステル化反応を行う反応槽に一定量のテレフタル酸とＴＭＧの混合物を投入しつつ、一定量の反応生成物（ＢＨＰＴ）を払い出すことで反応を行うことができる。
上記した方法で得られたＢＨＰＴは続いて重縮合される。
【００４７】
重縮合反応では、重縮合触媒を用いて、ＢＨＰＴを減圧下あるいは不活性気体雰囲気下にて所定温度で反応させ、副生するＴＭＧを除去しながら重合度を高めて行く。得られるＰＴＴの色調を良好にするためには、重縮合反応物温度が２７５℃以下とすることが好ましい。２７５℃を越えると熱分解が激しくなり、色調の良好なＰＴＴを得ることが困難となる。また、反応物と接触している反応装置が部分的にでも２９０℃を越えないようにすることが好ましく、２８０℃を越えないようにすることが更に好ましい。また、反応物の温度が均一になるように攪拌することが好ましい。
色調の良好なＰＴＴを得るためには、前記したリン系の熱安定剤を用いることも好ましい。
【００４８】
ＢＨＰＴを重縮合反応させるためには重縮合触媒を用いる必要がある。重縮合触媒の好ましい例としては、例えば、チタンテトラブトキシドやチタンテトラプロポキシドに代表されるチタンアルコキサイド、二酸化チタン等が挙げられる。
反応速度が速く、アリル基濃度を下げ、色調を良好にできる点でチタンテトラブトキシドが特に好ましい。重縮合触媒量としては、好ましくは得られるＰＴＴ重量に対して０．０３〜１重量％となるように添加することが好ましい。ＢＨＰＴを得る過程で重縮合触媒としても作用する化合物を用いた場合は、該化合物の量を含めて０．０３〜１重量％となるようにすれば良い。
【００４９】
重縮合反応装置は、バッチ重合法ではＢＨＰＴの重縮合を開始するときから最終ＰＴＴを得るまで同一の装置を用いることができるが、もちろん２つ以上の反応槽に分けても良い。一方、連続重合法では反応を効率的に進めるために２つ以上、できれば３つ以上の反応槽に分け、温度、減圧度等を変えることが好ましい。
重縮合反応は、減圧下あるいは不活性気体雰囲気下で行うことができるが、減圧とする場合はバッチ重合法では最終的に２ｔｏｒｒ以下とすることが好ましく、１ｔｏｒｒ以下とすることが更に好ましい。また、連続重合法の場合は各反応槽毎にＢＨＰＴやオリゴマーの昇華状態により適宜調節することが好ましい、最終反応槽は１０ｔｏｒｒ以下とすることが好ましく、５ｔｏｒｒ以下とすることが更に好ましく、２ｔｏｒｒ以下とすることが特に好ましい。不活性気体雰囲気下で行う場合は、副生するＴＭＧが効率的に除去できるように不活性気体を随時十分置換させることが重要である。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、実施例などを用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例などにより何ら限定されるものではない。
なお、実施例中の主な測定値は以下の方法で測定した。
（１）固有粘度［η］
固有粘度［η］は、オストワルド粘度計を用い、３５℃、ｏ−クロロフェノール中での比粘度ηｓｐと濃度Ｃ（ｇ／１００ミリリットル）の比ηｓｐ／Ｃを濃度ゼロに外挿し、以下の式に従って求めた。
【００５１】
（２）結晶化度
ＪＩＳ−Ｌ−１０１３に基づいて四塩化炭素およびｎ−ヘプタンにより作成した密度勾配管を用いて密度勾配管法にて求めた密度より、下記式に従って求めた。
Ｘｃ＝｛ρｃ×（ρｓ−ρａ）｝／｛ρｓ×（ρｃ−ρａ）｝×１００（％）
ρａ ： 非晶密度（ｇ／ｃｍ3 ）＝１．３０５ｇ／ｃｍ3
【００５２】
（３）結晶性評価（広角Ｘ線回折）
チップの結晶性評価は以下の条件にて広角Ｘ線回折にて行った。
測定装置 ： ロータフレックス ＲＵ−２００ 理学社製
試料形態 ： チップ
測定方法 ： 反射法
Ｘ線強度 ： ４０ｋｖ、１２０ｍＡ
Ｘ線源 ： ＣｕＫα線
スリット間隔 ： ＤＳ＝０．６、ＲＳ＝０．３、ＳＳ＝１
微結晶サイズ ： ピーク分離法により求めた回折ピークｎ半値幅より下記式を用いて求めた。
微結晶サイズ（ｎｍ）＝Ｋλ／（β×ｃｏｓθ）
Ｋ ： 定数（＝１）
λ ： Ｘ線の波長（＝０．１５４ｎｍ）
β ： ピークの半値幅（°）
θ ： 回折が観察される角度（２θ）より求めた値（°）
【００５３】
（４）吸熱ピーク面積
ＤＳＣ（入力補償型示差熱量計）を用いて下記の条件にて測定した結果より、１５０℃以上の吸熱ピーク面積を求めた。
装置 ： Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製Ｐｙｒｉｓ １
測定温度 ： ３０〜２８０℃
昇温速度 ： ２０℃／分
（５）チップサイズ
約２ｇのチップをサンプリングし、正確な重量とチップ数を数え、チップ１個当たりの重量を求めた。
【００５４】
（６）割れチップ、粉状ポリマー
チップ表面に付着した粉状ポリマーの量の測定は次の手順に従って行った。
１、水の入ったビーカーにチップ１ｋｇを入れる。
２、５分間攪拌し表面に付着した粉状ポリマーを洗い落とす。
３、２を１２メッシュのフィルターで濾過し、フィルター上のチップに割れチップや粉状ポリマーが残らないよう繰り返し水で洗浄する。
４、３の濾液を３０メッシュのフィルターでもう一度濾過する。フィルター上の濾過残を８０℃にて減圧乾燥し、重量を測定し割れチップ重量とする。
５、４の濾過を３００メッシュのフィルターでもう一度濾過する。フィルター上の濾過残を８０℃にて減圧乾燥し、重量を測定し粉状ポリマー重量とする。
（７）色調（Ｌ＊値、ｂ＊値）
スガ試験機（株）のカラーコンピューターを用いて測定した。
【００５５】
（８）アリル基濃度
ＰＴＴペレットを重水素化ヘキサフルオロイソプロパノール／重水素化クロロホルム＝１／１（体積比）に溶解し、核磁気共鳴スペクトル法により下記条件にて測定を行い、ケミカルシフト５．９〜６．２ｐｐｍ付近に観測される二重結合基由来の 1Ｈ１個分の多重線の積分値ＳＡと７．７〜８．４ｐｐｍ付近に観測される芳香環由来の 1Ｈ４個分の多重線の積分値Ｓ０より以下の式に従って求めた。
アリル基濃度（ｍｅｑ／ｋｇ）＝ＳＡ／Ｓ０×４０００
装置 ：ＦＴ−ＮＭＲ ＤＰＸ−４００
観測核 ：１Ｈ
観測周波数 ：４００ＭＨｚ
化学シフト基準：テトラメチルシランを０ｐｐｍとした
積算回数 ：２５６回
待ち時間 ：３秒
溶媒 ：重水素化ヘキサフルオロイソプロパノール／重水素化クロロホルム＝１／１（体積比）
試料濃度 ：５ｗｔ％
測定温度 ：室温
【００５６】
（９）環状二量体
ヘキサイソプロパノール５ミリリットルとクロロホルム５ミリリットルの混合液にＰＴＴ０．３ｇを加え室温で溶解した。完全に溶解した後、クロロホルム５ミリリットルを加え、更に約８０ミリリットルのアセトニトリルを加えた。この時、不溶物が析出するが、これをろ別し、そのろ液を全て３００ミリリットルのフラスコに移してアセトニトリルを追加し、総量２００ミリリットルの透明な溶液を得た。
この溶液を高速液体クロマトグラフィーを用いて分析し、環状二量体を測定した。カラムはμＢｏｎｄａｓ ｐｈｅｒｅ １５μ Ｃ−１８−１００Ａ ３．９×１９０ｍｍ（ウォーターズ社製を用い、移動相としては、水／アセトニトリル（容量比３０／７０）を用い、検出には紫外線２４２ｎｍの波長を用いた。温度は４５℃、流量は１．５ミリリットル／分であった。
【００５７】
（１０）熱融着テスト
直径５ｃｍの円筒形容器内にチップを５００ｇ入れ、１９０℃の温度にてチップに０．５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力が加わるように上部より直径４．８ｃｍの円形の金属板で力を加えたまま保持した。２時間後チップを取り出し融着の有無を目視にて判断した。
（１１）割れチップ発生テスト
直径５ｃｍの円筒形容器内にチップを５００ｇ入れ、直径４．８ｃｍ、重さ２．５ｋｇの円筒状の金属片を最上部チップより１０ｃｍの高さより落下させてチップに衝撃を与えた。この操作を５０回繰り返した後、全てのチップを取り出し、前期した（６）割れチップ測定法と同様にして割れチップの発生割合を求めた。
【００５８】
【実施例１】
図３に示した装置を用いて重合を行った。まず、縦型攪拌反応装置にテレフタル酸ジメチル（以下「ＤＭＴ」と略す）２５０００ｇ、ＴＭＧ２１５００ｇ、チタンテトラブトキシド０．０５重量％／ＤＭＴを仕込み、常圧下、ヒーター温度２４０℃の加熱下、４時間のエステル交換反応を行い、ＢＨＰＴを得た。ここで重量％／ＤＭＴとは、ＤＭＴ重量に対する重量％を示した単位である。
次に得られたＢＨＰＴにチタンテトラブトキシド０．０５重量％／ＤＭＴ、次いでトリメチルフォスフェート１００ｐｐｍ／ポリマー、酸化チタン０．０５重量％／ＤＭＴを添加し、縦型攪拌反応装置を用いて２６０℃にて減圧下で３時間重縮合反応を行い固有粘度が０．６０ｄｌ／ｇのＰＴＴを得た。減圧度は時間とともに下げていき、重縮合反応開始より１．５時間以降は０．５ｔｏｒｒ以下とした。
【００５９】
反応により得たＰＴＴは、直ちに重合装置の下部に設けた直径１０ｍｍの吐出孔より５℃に温度調整した冷水中に直径３ｍｍのストランド状に押出して冷却固化した後にチップ状に切断した。切断は溶融ＰＴＴを押し出してから３０秒後に行い、この時の冷却固化ＰＴＴは４０℃あり、切断によりＰＴＴ温度が５０℃を越えることはなかった。次に切断したチップを低速で回転する棒状の攪拌羽根を有した縦型乾燥機に移送して、乾燥空気中１３０℃にて４時間加温処理して乾燥を行いチップを得た。
【００６０】
次いで、図１に示した装置を用いて、チップを２１０℃とした内壁面と接触させることにより２０分間熱処理して結晶化させた。この時円筒状容器は内径が０．５ｍ、長さが２．５ｍ、スクリュー軸径が０．２５ｍであり、８０ｋｇ／ｈｒで装置にチップを投入−払出を行った。
得られたチップの平均重量は２５ｍｇ／個であり、最長部の長さは５ｍｍ以下であった。表１にチップ物性を示す。得られたチップは本発明の範囲内の結晶化度、結晶サイズを有しており、割れチップ、粉状ポリマーの含有量も少なかった。また、熱融着及び、割れチップが発生しにくい、固相重合に適したチップであった。
【００６１】
【実施例２〜４】
実施例１と同様にして、表１に示したポリマーの固有粘度、熱処理温度、熱処理時間にてチップを得た。チップ物性を表１に示す。得られたチップはいずれの場合も本発明の範囲内の結晶化度、結晶サイズを有しており、割れチップ、粉状ポリマーの含有量も少なかった。また、熱融着及び、割れチップが発生しにくい、固相重合に適したチップであった。
【実施例５】
図２に示した装置を用いて、実施例１と同様にしてチップを得た。表１に熱処理条件、チップ物性を示す。得られたチップは本発明の範囲内の結晶化度、結晶サイズを有しており、割れチップ、粉状ポリマーの含有量も少なかった。また、熱融着及び、割れチップが発生しにくい、固相重合に適したチップであった。
【００６２】
【比較例１〜４】
実施例１と同様にして、表１に示したポリマーの固有粘度、熱処理温度、熱処理時間にてチップを得た。チップ物性を表１に示す。
比較例１、２は結晶化度が低すぎ、熱融着テストにて融着が見られた。
比較例３、４は固有粘度が低すぎるために、熱処理温度を変えても割れチップが多く且つ発生しやすいチップであった。
【比較例５】
熱処理温度を２３０℃とした以外は、実施例１と同様にしてチップを得ようとした。しかしながら、結晶化装置内でチップ同士やチップ内壁との融着が見られ、連続してチップを処理することができなかった。
【００６３】
【比較例６】
固有粘度０．５０ｄｌ／ｇの溶融ＰＴＴをストランド状にて押出し、１００℃の金属板上に落として冷却固化させた後チップ状に切断する以外は比較例１と同様にしてチップを得た。チップ状にカットする際に割れチップが多量発生し、また、熱処理においても多量の割れチップや粉状ポリマーが発生した。得られたチップは微結晶サイズが大きく、割れチップの発生しやすいものであった。
【００６４】
【表１】
【００６５】
【発明の効果】
本発明のチップは高温での熱処理を行っても熱融着しにくいので、高温での乾燥や固相重合が安定して行え、且つ、これらの熱処理時や熱処理装置への移送の際に割れチップが発生しにくいので、ポリマーのロスが少なく、品質の良い成型品を工業的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スクリュー状の攪拌翼を有したチップの熱処理を行う装置の概略を示す模式図である。
【図２】パドル状の攪拌翼を有したチップの熱処理を行う装置の概略を示す模式図である。
【図３】本発明をバッチ重合法にて実施する重合機の概略を示す模式図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリトリメチレンテレフタレートチップに関するものであり、更に詳しくは、適度な重合度、結晶化度、微結晶サイズを有しているために、乾燥や固相重合を行う際や、これらの設備にチップを移送する際に、熱融着や割れチップの発生を抑制できるポリトリメチレンテレフタレートチップ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年ポリトリメチレンテレフタレート（以下「ＰＴＴ」と略す）は、繊維とした場合、低弾性率から由来する柔らかい風合、優れた弾性回復性、易染性といったナイロン繊維に類似した性質と、ウォッシュアンドウェアー性、寸法安定性、耐黄変性といったポリエチレンテレフタレート繊維に類似した性質を併せ持つ画期的な繊維となり、その特徴を活かして、カーペット等の資材用途や衣料用途へ応用できる素材として注目され始めている。
【０００３】
ＰＴＴは、化学構造的に類似するポリエチレンテレフタレート（以下「ＰＥＴ」と略す）と同様に、溶融重合したポリマーをチップ（ペレットとも呼ぶ）状に成形して紡糸や押出成形等の溶融成形に用いる。このようなチップは乾燥してそのまま溶融成形に用いることもあるが、高い強度の成形体を得るために２００℃程度の雰囲気にて固相重合をして重合度を高めて用いることもある。また、乾燥時間を短くするために、２００℃近い高温で熱処理することもある。
しかしながら、ＰＴＴチップもＰＥＴチップも溶融重合して得たチップをいきなり高温で処理するとチップ同士が熱融着するために固まりができ、固相重合機や乾燥機の出口に詰まって排出できなくなったり、配管に詰まって輸送できなくなったりしやすい。
ＰＥＴでは、高温に加熱した容器にチップを入れ、強いせん断力をかけながら長時間熱処理することにより結晶化させて熱融着を防いでいる。
【０００４】
一方、ＰＥＴチップ同様に、ＰＴＴチップにせん断力をかけながら長時間熱処理して結晶化すると、乾燥・固相重合装置にチップを移送する際や乾燥・固相重合を行う際に割れてしまい小粒径の「割れチップ」が大量に発生してしまう。この原因は、ＰＥＴがまっすぐな分子構造を有しているために隣接分子との凝集力が大きいのに対して、ＰＴＴはジグザグ形の分子構造を有しているため隣接分子との凝集力が小さいためにだと考えられる。
割れチップは固相重合速度が速いために重合度が高くなってしまい、大量に発生すると紡糸時に糸切れや糸径ムラが起こったり、流動性が異なるために成型むらが起こったりすることがある。割れチップをふるい等により取り除くことも考えられるが、その分がポリマーロスとなるばかりか、通常チップは円筒状であるために割れチップと同時に正常なチップも取り除かれてしまうため大量にロスが発生してしまう。
【０００５】
固相重合に適したＰＴＴチップを得るための技術としては、特表２０００−５０２３９２号公報に溶融したＰＴＴ塊を約６０〜１９０℃にて固化させ、その温度に保持して結晶化させて微結晶サイズが１８ｎｍ以上の塊を得る技術が開示されている。該公報記載の技術の目的は熱有着を防止するとともに、比表面積を大きくして固相重合速度を高めることである。しかしながら、本発明者らの検討によると、このように比表面積を大きくしたり、微結晶サイズを大きくしたりすると、かえって割れやすくなり、割れチップが大量に発生しやすくなってしまう。また、該公報の比較例として、固有粘度＝０．７〜０．９のＰＴＴポリマーを直径３．２ｍｍのストランドとして水中に押し出し長さ３．２ｍｍにカットして得たチップを破砕した後、流動層を用いて１２５℃にて６時間結晶化した後、１９０〜２１０℃で所定重合度まで固相重合して得た、ＩＶ＝１．０６〜１．３９、微結晶サイズ＝１５．７〜１６．９ｎｍのＰＴＴチップが開示されている。しかしながら、本発明者らの検討によると、該比較例のチップは、結晶化の温度が１２５℃と低いために、熱融着が発生しやすく、工業的に安定して固相重合を行うことはできない。また、破砕されているため小粒径のチップを含んでおり、次に行う固相重合により重合度が大きく異なってしまう。
【０００６】
また、国際公開（ＷＯ）２０００−６８２９４号パンフレットには、ＰＴＴをストランド状に押出し、チップ状に切断した後に６５〜１００℃の温水と接触させて結晶化させた、雰囲気温度が高くなった時や乾燥時にチップ同士の熱融着を抑制できるチップの製造方法が示されている。該公開パンフレットの実施例には、固有粘度が０．８９８〜０．９０９ｄｌ／ｇ、密度が１．３０７４〜１．３３４７ｇ／ｃｍ3 のチップが示されている。しかしながら本発明者らの検討によると、該パンフレットの技術では、結晶化度が２．１〜２５．３％（後述する本発明者らが採用した計算方法で求めた値）と低すぎるために、固相重合等の高温での熱処理時のチップ同士の熱融着を十分に抑制することはできない。
このように、ＰＴＴはＰＥＴと大きく特性が異なるためにＰＥＴの技術を応用しても、またこれまでのＰＴＴの技術を応用しても、高温での乾燥や固相重合に適した融着しにくく、割れにくいＰＴＴチップを得ることはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らの検討の結果、従来技術により製造したＰＴＴチップには、高温での乾燥や固相重合をする際に以下の問題があることが分かった。
（１）乾燥や固相重合工程等でチップ同士が熱融着して、装置内で詰まったり、チップの輸送ができなくなったりする。
（２）ＰＥＴ同様に高温に加熱した容器内にて強いせん断力をかけながら長時間熱処理したチップは、乾燥や固相重合を行う際や、これらの装置に移送する際に割れチップが多量発生する。
本発明の目的は、高温での乾燥や固相重合等の処理をしても、工業的に安定した溶融成形ができ、且つ、処理時や成型時のロスが少ないＰＴＴチップを提供することにある。
本発明の目的を達成するために解決すべき課題は、上記（１）問題に対応して高温の熱処理にて熱融着しない程度に結晶化しており、上記（２）問題に対応して脆くないために割れチップが発生しにくいＰＴＴチップとすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究した結果、驚くべきことに、溶融ＰＴＴをストランド状、あるいはシート状に押出し、急速に冷却固化させた後チップ状にカットし、その後適切な温度、時間にて熱処理して結晶化する特殊なチップの製造法により得た、適切な範囲の重合度、結晶化度、微結晶サイズを有した特殊なチップでは、高温での乾燥や固相重合等の熱処理にて熱融着しにくく、且つ、これらの熱処理時や熱処理装置への移送の際に割れチップが発生するのを抑制できるために、ロスが少なく、品質の良い成型品が工業的に得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
即ち本願発明は以下のとおりのものである。
１．ＰＴＴチップ
（Ｉ）下記（Ａ）〜（Ｃ）を満足することを特徴とする結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップ。
（Ａ） 固有粘度 ： ０．４〜２．０ｄｌ／ｇ
（Ｂ） 結晶化度（Ｘｃ） ： ３０〜８０％
ここで結晶化度Ｘｃは密度法にて下記式を用いて求めた値である。
Ｘｃ＝｛ρｃ×（ρｓ−ρａ）｝／｛ρｓ×（ρｃ−ρａ）｝×１００（％）
ρａ ： 非晶密度 ＝ １．３０５ｇ／ｃｍ3
ρｃ ： 結晶密度 ＝ １．４３１ｇ／ｃｍ3
ρｓ ： チップの密度（ｇ／ｃｍ3）
（Ｃ） 微結晶サイズ ： ５〜１６ｎｍ
ここで微結晶サイズは広角Ｘ線回析にてチップを評価した際に、２θ＝１５．５°付近に観察される（０１０）面に由来する回析ピークより計算した値である。
【００１０】
（ＩＩ）（Ｉ）において、下記（Ｄ）を満足することを特徴とする結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップ。
（Ｄ）ＤＳＣ（入力補償型示差熱量計）によるチップの熱分析にて、１５０℃以上の吸熱ピーク面積が７０〜１２０Ｊ／ｇ
測定条件：３０℃より２８０℃までを昇温速度２０℃／分で測定。
（ＩＩＩ）（Ｉ）または（ＩＩ）において、下記（Ｅ）、（Ｆ）をを満足することを特徴とする結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップ。
（Ｅ）チップの平均重量 ： ５〜１００ｍｇ／個
（Ｆ）１２メッシュのフィルターを通過し、３０メッシュのフィルターを通過しない割れチップが０〜５０ｇ／ｋｇチップ
【００１１】
２．ＰＴＴチップの製造方法
（Ｉ）固有粘度が０．４〜２．０ｄｌ／ｇの溶融ＰＴＴをストランド状、あるいはシート状に押出してから１２０秒以内に５５℃以下に冷却固化した後、チップ状にカットし、実質的に破砕させることなく、１９０〜２１５℃にて２〜４０分間熱処理して結晶化することを特徴とする結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップの製造方法。
（ＩＩ）（Ｉ）において、壁面を１９０〜２１５℃とした容器内にて、チップと容器内壁とを接触させることによりチップを熱処理して結晶化することを特徴とする結晶化ポリ
トリメチレンテレフタレートチップの製造方法。
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
（１）ＰＴＴチップ
（Ｉ）本発明のＰＴＴチップとしては、下記（Ａ）〜（Ｃ）を満足する必要がある。
（Ａ）固有粘度 ： ０．４〜２．０ｄｌ／ｇ
（Ｂ）結晶化度（Ｘｃ） ： ３０〜８０％
ここで結晶化度Ｘｃは密度法にて下記式を用いて求めた値である。
Ｘｃ＝｛ρｃ×（ρｓ−ρａ）｝／｛ρｓ×（ρｃ−ρａ）｝×１００（％）
ρａ ： 非晶密度 ＝ １．３０５ｇ／ｃｍ3
ρｃ ： 結晶密度 ＝ １．４３１ｇ／ｃｍ3
ρｓ ： チップの密度（ｇ／ｃｍ3 ）
（Ｃ）微結晶サイズ ： ５〜１７．５ｎｍ
ここで微結晶サイズは広角Ｘ線回折にてチップを評価した際に、２θ＝１５．５°付近に観察される（０１０）面に由来する回折ピークより計算した値である。
【００１３】
本発明の第一の目的である高温での熱処理時に熱融着しにくいチップとするためには、結晶化度を高める必要がある。また、第二の目的である、割れにくいチップとするためには、重合度を高めるとともに、結晶化度と微結晶サイズを小さくする必要がある。従って、固有粘度、結晶化度、微結晶サイズが前記した特定の範囲を満足することで、はじめて、高温での乾燥や固相重合時の熱融着や、これらの処理装置に移送する際や処理時のチップの割れを同時に抑制できるＰＴＴチップとなる。
【００１４】
（ｉ）ＰＴＴ
本発明のＰＴＴチップを構成するＰＴＴは、５０モル％以上が、好ましくは７０モル％以上が、更に好ましくは９０モル％以上がトリメチレンテレフタレート繰返し単位から構成されるポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）である。
ここでＰＴＴとは、テレフタル酸を酸成分としトリメチレングリコール（１，３−プロパンジオールともいう、以下「ＴＭＧ」と略す）をジオール成分としたポリエステルである。該ＰＴＴには、必要に応じて本発明の効果を損なわない範囲で、５０モル％未満の他の共重合成分を含有してもよい。そのような共重合成分としては、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、５−カリウムスルホイソフタル酸、３，５−ジカルボン酸ベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩、３，５−ジカルボン酸ベンゼンスルホン酸トリブチルメチルホスホニウム塩、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキサメチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、アジピン酸、ドデカン二酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等のエステル形成性モノマーが挙げられる。
【００１５】
（ｉｉ）固有粘度
本発明のチップの固有粘度は、０．４〜２．０ｄｌ／ｇの範囲である必要がある。固有粘度が０．４ｄｌ／ｇ未満では、重合度が低すぎるためにチップがどのような結晶化度、微結晶サイズであるとしてもチップが割れてしまう。逆に固有粘度が２．０ｄｌ／ｇを越えると、溶融粘度が高くなりすぎるために、ギアポンプでの計量がスムーズに行われなくなったり、メルトフラクチャーが発生したりするために、安定して溶融成形を行うことができなくなる。固有粘度は０．４５〜１．８ｄｌ／ｇの範囲が好ましく、０．５〜１．６ｄｌ／ｇの範囲が更に好ましい。
【００１６】
（ｉｉｉ）（Ａ）結晶化度、（Ｂ）微結晶サイズ
本発明のチップは、結晶化度（Ｘｃ）が３０〜８０％とし、且つ、微結晶サイズを５〜１７．５ｎｍとする必要がある。
ここで結晶化度とは以下の式に従って、密度法にて求めた値である。
結晶化度は、「ポリトリメチレンテレフタレートの結晶弾性率」：中前勝彦著、材料、第３５巻、第３９６号、１０６７頁、１９８６年発行の論文に記載された式（２）、式（２）を変形した式（３）、結晶密度の値（１．４３１ｇ／ｃｍ3 ）、及び、我々が実験で求めた非晶密度の値（１．３０５ｇ／ｃｍ3 ）より求めた。
ρｃ ： 結晶密度 ＝ １．４３１ｇ／ｃｍ3
ρｓ ： チップの密度（ｇ／ｃｍ3 ）
【００１７】
微結晶サイズは、広角Ｘ線回折にてチップを評価した際に、２θ＝１５．５°付近に観察される（０１０）面に由来する回折ピークより計算した値である。
熱融着は、温度が高くなった際に液状になる非晶部や、分子が再配列してしまうようなサイズの小さい結晶部にて発生する。一方、チップの割れは、チップにかかる応力を吸収する非晶部が少ない、すなわち結晶化度の高い場合や、応力の集中しやすい界面を有するサイズの大きい微結晶が存在する場合に起こる。従って適度な結晶化度と微結晶サイズとを同時に満足することで、はじめて熱融着せず、且つ、割れにくいチップとなる。
【００１８】
結晶化度が８０％を越えたり、微結晶サイズが１７．５ｎｍを越えたりすると、チップが割れやすくなってしまうために、乾燥機や固相重合機内や、チップの輸送ラインにて割れチップが多量発生してしまう。一方、結晶化度が３０％未満であったり、微結晶サイズが５ｎｍ未満であったりすると、１５０℃以上といった高温での熱処理時にチップ同士が熱融着してしまうために、乾燥機や固相重合より払出せなくなったり、輸送ラインが詰まってチップを輸送できなくなったりしてしまう。結晶化度は好ましくは３５〜７０％であり、より好ましくは、４０〜６０％である。一方微結晶サイズは８〜１７ｎｍがより好ましく、１０〜１６ｎｍが特に好ましい。
【００１９】
なお、ここで結晶化度は一粒のチップ中の平均値であるが、好ましくはチップを切断して表層と中心部に分けた場合、全ての部分において上記結晶化度の範囲となることが好ましい。また、表層と中心部の結晶化度の差は４０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましく、２０％以下が特に好ましくい。
また、２θに対して回折強度をプロットした広角Ｘ線回折チャートにおいて、２θ＝２３．４°付近に観察される（１０２）面のピークと２４．７°付近に観察される
【数１】
両ピークより回折強度の低い部分がない場合は、高温での熱処理により熱融着しやすい。
【００２０】
（ｉｖ）吸熱ピーク
本発明のチップは、ＤＳＣ（入力補償型示差熱量計）にて熱分析を行った際に、１５０℃以上の吸熱ピーク面積が７０〜１２０Ｊ／ｇであることが好ましい。
吸熱ピークは一つの場合以外に、二つの場合、二つのピークが部分的に重なっている場合等あるが、これらの場合は１５０℃以上の吸熱ピーク面積を合計した値が上記範囲に入ることが好ましい。
ここで、ＤＳＣによる熱分析は、窒素雰囲気下にて、２０℃／分の昇温速度にて、３０℃〜２８０℃の温度範囲にて行った際の結果である。
【００２１】
１５０℃以上の吸熱ピーク面積が７０Ｊ／ｇ未満のチップでは、熱融着してしまいやすい非晶部やサイズの小さい結晶を多量有しているため、高温での乾燥や固相重合時に熱融着が発生しやすくなる。一方、１２０Ｊ／ｇを越えるチップでは、結晶化度が高く、且つ、サイズの大きい微結晶が多量に存在しているため、応力がかかった際に割れやすくなってしまう。１５０℃以上での吸熱ピーク面積は７５〜１１０Ｊ／ｇがより好ましくは、８０〜１００Ｊ／ｇが更に好ましい。
また、全ての吸熱ピークが１８０℃以上にあることがより好ましく、２００℃以上にあることが更に好ましくは、２２０℃以上にあることが特に好ましい。
【００２２】
（ｖ）（Ｅ）チップ粒径と（Ｆ）割れチップ
本発明のチップは、ロスが少なく、且つ、押出成型機にて均一に押し出せることが望まれる。このためには適切な大きさのチップとするとともに、割れチップが少ないことが好ましい。好ましいチップの大きさは、一粒の平均重量が５〜１００ｍｇ／個である。この大きさとすることで、成形機にて均一に押出し易くなるとともに、チップの輸送、乾燥、紡糸時の取り扱い性が良好となったり、乾燥速度や固相重合速度が早くなったりする。チップの大きさは、一粒の重量が１０〜７０ｍｇであることがより好ましく、１５〜５０ｍｇであることが特に好ましい。チップの形状は特に限定されるものではないが、球形、直方体、円筒、円錐およびこれらが押しつぶれたように変形したものが好ましい。いずれの場合も、取扱性を考えた際は最長部の長さが１５ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることがより好ましく、５ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【００２３】
一方、本発明のチップは、１２メッシュのフィルターを通過し、３０メッシュのフィルターを通過しない割れチップが０〜５０ｇ／ｋｇチップであることが好ましい。割れチップが５０ｇ／ｋｇチップを越えると、ロスが多くなったり、割れチップは固相重合行った場合、重合速度が速いために重合度が高くなってしまい、紡糸時に糸切れや糸径ムラが起こったり、流動性が異なるために成型むらが起こったりすることがある。割れチップは少なければ少ないほどよいが、０〜３０ｇ／ｋｇチップがより好ましく、０〜１０ｇ／ｋｇチップが特に好ましい。
【００２４】
また、本発明のチップは、チップ表面に付着した３０メッシュのフィルターを通過し３００メッシュのフィルターを通過しない粉状ポリマーが、０〜１０００ｍｇ／ｋｇチップであることが好ましい。粉状ポリマーが１０００ｍｇ／ｋｇチップを越えると、チップを気体で搬送する、いわゆるニューマーラインや、乾燥機に設置してある排風機などのフィルターが詰まりやすくなってしまったり、また紡糸の際に押出機の圧力変動が大きくなって糸斑が発生し易くなったりする。
粉状ポリマーは少なければ少ないほど良いが、実用上は０〜５００ｍｇ／ｋｇチップの範囲が好ましく、さらに好ましくは０〜３００ｍｇ／ｋｇチップの範囲である。
【００２５】
（ＩＩ）ＰＴＴ特性
（ｉ）色調
本発明のチップは、Ｌ＊値が７０〜１１０、ｂ＊値が−５〜１５であることが好ましい。Ｌ＊値が７０未満またはｂ＊値が−５未満では、得られる繊維が黒ずみやすく、該繊維を染色した際に希望の色に発色させることが容易でなくなる。一方、ｂ＊値が１５を越えると、得られる繊維が黄色く着色してしまう。
Ｌ＊値は７５〜１０５がより好ましく、８０〜１００が更に好ましい。また、ｂ＊値は−３〜１０がより好ましく、−２〜５が更に好ましい。
【００２６】
（ｉｉ）添加剤
本発明のチップには、必要に応じて、各種の添加剤、例えば、艶消し剤、熱安定剤、難燃剤、帯電防止剤、消泡剤、整色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、結晶核剤、増白剤などを共重合または混合しても良い。
特に、本発明のチップには熱安定剤を添加することが白度の向上、溶融安定性の向上、アクロレイン、アリルアルコールといった分子量が３００以下の有機物の生成を制御できる観点で好ましい。この場合の安定剤としては、５価及び／又は３価のリン化合物が好ましい。
【００２７】
添加するリン化合物の量としては、ＰＴＴチップ中に含まれるリン元素の重量割合として２〜２５０ｐｐｍであることが好ましく、５〜１５０ｐｐｍが更に好ましく、１０〜１００ｐｐｍが特に好ましい。
添加するリン化合物としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリメチルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリフェニルホスファイト、リン酸、亜リン酸等が挙げられ、特に、トリメチルホスファイトやリン酸が好ましい。
【００２８】
本発明に用いるチップは、平均粒径０．０１〜２μｍの酸化チタンを０．０１〜３重量％含有し、且つ酸化チタン粒子が集まった凝集体であってその最長部長さが５μｍを越える凝集体が２５個／ｍｇポリマー（この単位は、１ｍｇのポリマー中に含まれる凝集体の数を示す。）以下であることが好ましい。このようなチップとすることにより、紡糸時や後加工時の毛羽や糸切れを抑制することが容易となる。このようなＰＴＴを得るためには、一度溶剤に酸化チタンを加えて攪拌した後、遠心分離機、フィルター等を用いて酸化チタンの凝集体を取り除いた酸化チタン分散溶液を、重合の任意の段階で反応物に添加し、重縮合反応を完結させて、得ることが好ましい。
【００２９】
（ｉｉｉ）アリル基濃度
本発明のＰＴＴチップは、アリル基濃度が０〜３０ｍｅｑ／ｋｇポリマーであることが好ましい。
優れた色調や強度の成型品を得るためにはチップの熱分解を抑制することが好ましい。
ＰＴＴの熱分解は、主として、まず、下記の反応で進行すると考えられる。
-φ-CO-O-Ｇ-O-CO-φ- → -φ-CO-OH + CH2=CH-CH2-O-CO- φ-
ここで、φ ： ベンゼン環
Ｇ ： −CH2CH2CH2 −
【００３０】
次いで、上記の反応生成物であるカルボキシル基（-CO-OH）やアリル基（CH2=CH-CH2- ）が熱により解離してラジカルを発生させ、更に熱分解を誘発する。分解反応生成物のうち、カルボキシル基は、末端の水酸基（−ＯＨ）と反応してエステル結合を作り、重合度の増加にも寄与するのに対して、アリル基はその構造からも分かるように不安定であり、熱分解を誘発しやすい。
これらの反応は重縮合中も進行している。従って溶融紡糸時の熱分解を抑制するためには、重縮合中の上記反応を抑制して、アリル基含有量の少ないＰＴＴとすることが好ましい。
【００３１】
ここで、ＰＴＴ中のアリル基濃度は、ＮＭＲ等を用いて直接測定する必要がある。上記反応では、アリル基とカルボキシル基は等量発生するが、カルボキシル基は末端の水酸基との重合反応で消費されたり、加水分解により生成したりするので、アリル基濃度の指標とはならない。
アリル基濃度が３０ｍｅｑ／ｋｇポリマーを越えると、紡糸の際に熱分解が起こりやすくなり、重合度が低下して、得られる繊維の強度が低下したり、着色したりする。また、有害なアクロレインやアリルアルコール等の副生成物が紡糸中に発生したり、得られるＰＴＴ中に該副生成物が残存し、乾燥や紡糸の際に放出されたりする。アリル基濃度は０〜２５ｍｅｑ／ｋｇポリマーが好ましく、０〜２０ｍｅｑ／ｋｇポリマーが更に好ましい。アリル基濃度は低ければ低いほど良く、もちろん０ｍｅｑ／ｋｇポリマーとすることが最も好ましい。
【００３２】
（ｉｖ）環状二量体
本発明のチップは、環状二量体を０．１〜３重量％含んでいることが好ましい。
ここで環状二量体とは、下記構造式で表される、２つのトリメチレンテレフタレート単位が環状につながった二量体である。
【式１】
チップは、上記範囲の環状二量体を含むことにより、紡糸時の毛羽や糸切れが大幅に減少する。この理由としては、環状二量体がＰＴＴの可塑剤あるいは内部潤滑剤として作用して、紡口直下や延伸時のポリマー分子の変形を容易にしているためではないかと考えられる。
環状二量体は、重合中に添加しても良いが、重縮合反応の温度や熱処理条件を適切にすることにより、上記範囲に調整することができる。
環状二量体含有量が０．１重量％未満では、可塑作用や潤滑作用が不足するために、紡糸の際に糸切れや毛羽が多発しやすい。一方、３重量％を越えると、昇華性が高いために、固相重合機や乾燥機の内部、紡糸機の紡口の周り、油剤ノズルや糸道ガイド等に付着し、紡糸の糸切れや毛羽発生要因等の溶融成型ムラとなってしまう。環状二量体は０．２〜２．５重量％がより好ましく、０．３〜２重量％が更に好ましい。
【００３４】
（２）チップの製造方法
本発明のＰＴＴチップは、固有粘度が０．６〜２．０ｄｌ／ｇの溶融ＰＴＴをストランド状、あるいはシート状に押出してから１２０秒以内に５５℃以下に冷却固化した後、チップ状にカットし、実質的に破砕させることなく、１５０〜２２５℃にて１〜６０分間熱処理して結晶化することにより得ることができる。
１）冷却固化
本発明のＰＴＴチップを製造するためには、固有粘度が０．６〜２．０ｄｌ／ｇの溶融ＰＴＴを、ストランド状、あるいはシート状に押出してから１２０秒以内に５５℃以下に冷却固化する必要がある。１２０秒以内に５５℃以下にできないと結晶化が進行してしまい、本発明の割れにくいチップを得ることが困難となる。
【００３５】
冷却温度は、好ましくは５０℃以下、更に好ましくは４５℃以下にするのが良く、冷却時間は８０秒以内が好ましく、４０秒以内がより好ましく、２０秒以内が特に好ましい。なお、ここで冷却とは溶融したＰＴＴ全体すなわち、表面だけではなく中心部までが５５℃以下となるまで冷却させることを示す。中心部の温度は、冷却固化ＰＴＴを切断し、その断面温度を赤外線温度計で測定することにより知ることができる。
このような急速な冷却固化をさせるためには、溶融ＰＴＴを水等の冷媒中に速やかに入れて冷却することが好ましい。冷媒の温度は２０℃以下が好ましく、１５℃以下がより好ましく、１０℃以下が更に好ましい。冷媒としては経済性、取扱性を考えると水が好ましく、このため冷媒温度は０℃以上が好ましい。
【００３６】
２）カット
冷却固化したＰＴＴは、チップ状にカットする必要がある。カットは、溶融ＰＴＴを冷却固化させてから、加温処理するまでの間に行うことができる。
冷却固化ＰＴＴをカットする際はカット時の摩擦発熱を抑え、チップ断面の温度が１８０℃以下となるようにすることが好ましい。カット時のＰＴＴ温度が摩擦発熱等により１８０℃を越えると結晶化が進み、得られるチップが割れやすくなる。カット時のチップ温度を１８０℃以下にするためには切断中冷却することが好ましく、水などの冷却溶媒中で切断するか、あるいは冷却溶媒をかけながら切断することが好ましい。もちろん切断に冷却した刃物を用いてもよい。カット時のチップ断面の温度は、より好ましくは１６０℃以下、更に好ましくは１５０℃以下である。
なお、冷却固化ＰＴＴはカット時に５５℃以下となっていなくても良いが、この場合はカット後、引き続き冷却し、押出してから１２０秒以内に５５℃以下とする必要がある。また、ストランドやシートを巻き取った後カットしてもよいが、工程を簡素化するためには巻き取らずに連続してカットすること望ましい。
【００３７】
３）熱処理（結晶化処理）
本発明のチップは、冷却固化及びカットを行った後に実質的に破砕させることなく、１５０〜２２５℃にて１〜６０分間熱処理して結晶化する必要がある。
ここで実質的に破砕させることなくとは、粉砕器等を用いてチップを意図的に破砕させないことを示す。チップを移送したり攪拌したりする際に衝撃、摩擦、せん断などの力によりチップが削れたり、割れたりすることは、ここで言う破砕にはあたらない。
カットを行った後にチップを破砕すると、チップ粒径が不均一になるため熱のかかり方が変わり、全てのチップを本発明の範囲の結晶化度、微結晶サイズとすることが困難となる。また、破砕の際にチップに大きいせん断力がかかると同時に、摩擦発熱により温度が高くなるため、結晶化度や微結晶サイズが大きくりやすい。
【００３８】
本発明のチップは熱融着と割れを抑制するために結晶化度と微結晶サイズを適正な範囲とする必要がある。このために、前記したように溶融ＰＴＴを十分冷却して得た、低い結晶化度のチップを製造した後、１５０〜２２５℃にて１〜６０分間熱処理して結晶化する必要がある。熱処理温度が１５０℃未満、あるいは熱処理時間が１分未満では、結晶化度または、微結晶サイズが本発明の範囲より小さくなってしまう。一方熱処理温度が２２５℃を越えると、チップが部分的に溶融してしまい、熱処理時に融着してしまう。熱処理時間が６０分を越えると、結晶化が進みすぎてしまうため、本発明の範囲の結晶化度、微結晶サイズを超えてしまう。熱処理温度は１８０〜２２０℃が好ましく、１９０〜２１５℃がより好ましく、２００〜２１０℃が更に好ましい。熱処理時間は２〜４０分が好ましく、５〜３０分がより好ましく、１０〜２０分が特に好ましい。
【００３９】
熱処理はチップが融着しないように攪拌しながら行うことが望ましい。この際、チップに大きいせん断力がかからないようにすることが、割れチップや粉状ポリマーの発生を抑制するという観点より好ましい。
このような熱処理は、図１又は図２に示すような内面を加熱した円筒状の容器及びスクリューあるいはパドル状の攪拌翼を有した装置を用い、容器内にチップを連続的に入れ、攪拌翼を回転することにより容器内壁とチップを接触させて熱処理を行い、連続的に容器より取り出すことにより行うことが好ましい。この際、割れチップや粉状ポリマーの発生を抑制するためには、チップの量を容器容積の５０％以下、より好ましくは２０％以下として、チップに大きなせん断力が加わらないようにすることが好ましい。
もちろん上記と同様な装置を用いてバッチ式で熱処理を行ってもかまわないが、生産性を考慮すると連続式の方が好ましい。
【００４０】
チップは上記したような熱処理を行う前に乾燥気体中あるいは真空中にて８０〜１５０℃にて前熱処理を行い、乾燥と予備結晶化を行うことが好ましい。このような処理を行うことで、熱処理時の加水分解や熱融着を防ぐことが容易となる。前熱処理は１００〜１４０℃がより好ましく、１１０〜１３０℃が更に好ましい。前熱処理時間はチップの水分率や大きさによっても異なるが、通常２０分以上行うことが好ましく、６０分以上行うことがより好ましい。前熱処理時間は、このような温度でも長時間チップを処理すると着色が見られることがあるため２４時間以内とすることが好ましい。
【００４１】
（３）ＰＴＴの製造方法
本発明のチップを作るために用いるＰＴＴの製造方法は特に限定されるものではないが、以下に好ましい方法を示す。
本発明に用いるＰＴＴを、工業的に製造する好ましい方法としては原料の違いにより大きく分けて、テレフタル酸の低級アルコールジエステルとＴＭＧとをエステル交換反応させ、ＰＴＴの中間体であるビス（３−ヒドロキシプロピル）テレフタレート（以下「ＢＨＰＴ」と略す。）を得た後、該ＢＨＰＴを重縮合反応させてＰＴＴを製造する方法（以下「エステル交換法」と略す）と、テレフタル酸とＴＭＧとをエステル化反応させ、ＢＨＰＴを得た後、第一の方法と同様に、該ＢＨＰＴを重縮合反応させてＰＴＴを製造する方法（以下「直接エステル化法」と略す）がある。また、製造方式の違いより大きく分けて、原料等を反応装置に全て投入し、これら同時に反応させて組成物を得るバッチ重合法（回分法とも呼ぶ）と、原料を反応装置に連続して投入し、連続してＰＴＴを得る連続重合法がある。
【００４２】
いずれの方法においてもＢＨＰＴを重縮合させる工程は基本的に同じである。
ここでＢＨＰＴとは、未反応のテレフタル酸、テレフタル酸の低級アルコールエステル、ＴＭＧ及びＰＴＴオリゴマーが含まれていてもよいが、全反応物の７０重量％以上がＢＨＰＴであることが好ましい。
重縮合反応に用いるＢＨＰＴは以下に述べる方法により得ることができる。
まず、エステル交換法にてＢＨＰＴを得る方法について述べる。
エステル交換法ではテレフタル酸ジメチルをエステル交換触媒の存在下１５０〜２４０℃の温度でエステル交換させてＢＨＰＴを得ることができる。
テレフタル酸の低級アルコールジエステルとＴＭＧの仕込み時のモル比は１：１．１〜１：４が好ましく、１：１．２〜１：２．５がより好ましい。１：１．１よりもＴＭＧが少なければ、反応時間が長くなることがある。また、１：４よりもＴＭＧの量が多くなっても、反応時間が長くなったり、ＰＴＴ中にＴＭＧの二量体が多量生成して融点が低下したりすることがある。
【００４３】
エステル交換法ではエステル交換触媒は必ず用いる必要があり、好ましい例としては、例えば、チタンテトラブトキシドやチタンテトライソプロポキシドに代表されるチタンアルコキサイド、酢酸コバルト、酢酸カルシウム、酢酸亜鉛等が挙げられ。なかでもチタンテトラブトキシドが続いて行う重縮合反応触媒としても働くので好ましい。エステル交換触媒量はテレフタル酸ジエステルに対して０．０２〜１重量％が好ましく、０．０５〜０．５重量％がより好ましく、０．０８〜０．２重量％が更に好ましい。
【００４４】
次に、直接エステル化法にてＢＨＰＴを得る方法について述べる。
直接エステル化法ではテレフタル酸とＴＭＧを１５０〜２４０℃の温度でエステル化反応させてＢＨＰＴを得ることができる。
テレフタル酸とＴＭＧの仕込み時のモル比は１：１．０５〜１：３が好ましく、１：１．１〜１：２がより好ましい。１：１．０５よりＴＭＧが少なくなると反応時間が著しく長くなってしまったり、着色したりしてしまうことがある。また、１：３よりもＴＭＧの量が多くなっても、反応時間が長くなったり、ＰＴＴ中にＴＭＧの二量体が多量生成するために融点が低下したりすることがある。
【００４５】
直接エステル化法ではテレフタル酸から遊離するプロトンが触媒として働くためにエステル化触媒は必ずしも必要ないが、反応速度を高めるためにはエステル化触媒を用いることが好ましい。好ましい例としては、例えば、チタンテトラブトキシドやチタンテトライソプロポキシドに代表されるチタンアルコキサイド等が挙げられる。添加量は用いるテレフタル酸に対して０．０２〜１重量％が好ましく、０．０５〜０．５重量％がより好ましく、０．０８〜０．２重量％が更に好ましい。
【００４６】
エステル化反応を円滑に進めるためには反応の開始段階でＢＨＰＴを５〜８０重量％添加して反応させることも好ましい。バッチ法ではＢＨＰＴと原料であるテレフタル酸、ＴＭＧを同時に仕込み反応を開始させることができる。連続重合法では直接エステル化反応を行う反応槽に一定量のテレフタル酸とＴＭＧの混合物を投入しつつ、一定量の反応生成物（ＢＨＰＴ）を払い出すことで反応を行うことができる。
上記した方法で得られたＢＨＰＴは続いて重縮合される。
【００４７】
重縮合反応では、重縮合触媒を用いて、ＢＨＰＴを減圧下あるいは不活性気体雰囲気下にて所定温度で反応させ、副生するＴＭＧを除去しながら重合度を高めて行く。得られるＰＴＴの色調を良好にするためには、重縮合反応物温度が２７５℃以下とすることが好ましい。２７５℃を越えると熱分解が激しくなり、色調の良好なＰＴＴを得ることが困難となる。また、反応物と接触している反応装置が部分的にでも２９０℃を越えないようにすることが好ましく、２８０℃を越えないようにすることが更に好ましい。また、反応物の温度が均一になるように攪拌することが好ましい。
色調の良好なＰＴＴを得るためには、前記したリン系の熱安定剤を用いることも好ましい。
【００４８】
ＢＨＰＴを重縮合反応させるためには重縮合触媒を用いる必要がある。重縮合触媒の好ましい例としては、例えば、チタンテトラブトキシドやチタンテトラプロポキシドに代表されるチタンアルコキサイド、二酸化チタン等が挙げられる。
反応速度が速く、アリル基濃度を下げ、色調を良好にできる点でチタンテトラブトキシドが特に好ましい。重縮合触媒量としては、好ましくは得られるＰＴＴ重量に対して０．０３〜１重量％となるように添加することが好ましい。ＢＨＰＴを得る過程で重縮合触媒としても作用する化合物を用いた場合は、該化合物の量を含めて０．０３〜１重量％となるようにすれば良い。
【００４９】
重縮合反応装置は、バッチ重合法ではＢＨＰＴの重縮合を開始するときから最終ＰＴＴを得るまで同一の装置を用いることができるが、もちろん２つ以上の反応槽に分けても良い。一方、連続重合法では反応を効率的に進めるために２つ以上、できれば３つ以上の反応槽に分け、温度、減圧度等を変えることが好ましい。
重縮合反応は、減圧下あるいは不活性気体雰囲気下で行うことができるが、減圧とする場合はバッチ重合法では最終的に２ｔｏｒｒ以下とすることが好ましく、１ｔｏｒｒ以下とすることが更に好ましい。また、連続重合法の場合は各反応槽毎にＢＨＰＴやオリゴマーの昇華状態により適宜調節することが好ましい、最終反応槽は１０ｔｏｒｒ以下とすることが好ましく、５ｔｏｒｒ以下とすることが更に好ましく、２ｔｏｒｒ以下とすることが特に好ましい。不活性気体雰囲気下で行う場合は、副生するＴＭＧが効率的に除去できるように不活性気体を随時十分置換させることが重要である。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、実施例などを用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例などにより何ら限定されるものではない。
なお、実施例中の主な測定値は以下の方法で測定した。
（１）固有粘度［η］
固有粘度［η］は、オストワルド粘度計を用い、３５℃、ｏ−クロロフェノール中での比粘度ηｓｐと濃度Ｃ（ｇ／１００ミリリットル）の比ηｓｐ／Ｃを濃度ゼロに外挿し、以下の式に従って求めた。
（２）結晶化度
ＪＩＳ−Ｌ−１０１３に基づいて四塩化炭素およびｎ−ヘプタンにより作成した密度勾配管を用いて密度勾配管法にて求めた密度より、下記式に従って求めた。
Ｘｃ＝｛ρｃ×（ρｓ−ρａ）｝／｛ρｓ×（ρｃ−ρａ）｝×１００（％）
ρａ ： 非晶密度（ｇ／ｃｍ3 ）＝１．３０５ｇ／ｃｍ3
（３）結晶性評価（広角Ｘ線回折）
チップの結晶性評価は以下の条件にて広角Ｘ線回折にて行った。
測定装置 ： ロータフレックス ＲＵ−２００ 理学社製
試料形態 ： チップ
測定方法 ： 反射法
Ｘ線強度 ： ４０ｋｖ、１２０ｍＡ
Ｘ線源 ： ＣｕＫα線
スリット間隔 ： ＤＳ＝０．６、ＲＳ＝０．３、ＳＳ＝１
微結晶サイズ ： ピーク分離法により求めた回折ピークｎ半値幅より下記式を用いて求めた。
微結晶サイズ（ｎｍ）＝Ｋλ／（β×ｃｏｓθ）
Ｋ ： 定数（＝１）
λ ： Ｘ線の波長（＝０．１５４ｎｍ）
β ： ピークの半値幅（°）
θ ： 回折が観察される角度（２θ）より求めた値（°）
【００５３】
（４）吸熱ピーク面積
ＤＳＣ（入力補償型示差熱量計）を用いて下記の条件にて測定した結果より、１５０℃以上の吸熱ピーク面積を求めた。
装置 ： Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製Ｐｙｒｉｓ １
測定温度 ： ３０〜２８０℃
昇温速度 ： ２０℃／分
（５）チップサイズ
約２ｇのチップをサンプリングし、正確な重量とチップ数を数え、チップ１個当たりの重量を求めた。
【００５４】
（６）割れチップ、粉状ポリマー
チップ表面に付着した粉状ポリマーの量の測定は次の手順に従って行った。
１、水の入ったビーカーにチップ１ｋｇを入れる。
２、５分間攪拌し表面に付着した粉状ポリマーを洗い落とす。
３、２を１２メッシュのフィルターで濾過し、フィルター上のチップに割れチップや粉状ポリマーが残らないよう繰り返し水で洗浄する。
４、３の濾液を３０メッシュのフィルターでもう一度濾過する。フィルター上の濾過残を８０℃にて減圧乾燥し、重量を測定し割れチップ重量とする。
５、４の濾過を３００メッシュのフィルターでもう一度濾過する。フィルター上の濾過残を８０℃にて減圧乾燥し、重量を測定し粉状ポリマー重量とする。
（７）色調（Ｌ＊値、ｂ＊値）
スガ試験機（株）のカラーコンピューターを用いて測定した。
【００５５】
（８）アリル基濃度
ＰＴＴペレットを重水素化ヘキサフルオロイソプロパノール／重水素化クロロホルム＝１／１（体積比）に溶解し、核磁気共鳴スペクトル法により下記条件にて測定を行い、ケミカルシフト５．９〜６．２ｐｐｍ付近に観測される二重結合基由来の 1Ｈ１個分の多重線の積分値ＳＡと７．７〜８．４ｐｐｍ付近に観測される芳香環由来の 1Ｈ４個分の多重線の積分値Ｓ０より以下の式に従って求めた。
アリル基濃度（ｍｅｑ／ｋｇ）＝ＳＡ／Ｓ０×４０００
装置 ：ＦＴ−ＮＭＲ ＤＰＸ−４００
観測核 ：１Ｈ
観測周波数 ：４００ＭＨｚ
化学シフト基準：テトラメチルシランを０ｐｐｍとした
積算回数 ：２５６回
待ち時間 ：３秒
溶媒 ：重水素化ヘキサフルオロイソプロパノール／重水素化クロロホルム＝１／１（体積比）
試料濃度 ：５ｗｔ％
測定温度 ：室温
【００５６】
（９）環状二量体
ヘキサイソプロパノール５ミリリットルとクロロホルム５ミリリットルの混合液にＰＴＴ０．３ｇを加え室温で溶解した。完全に溶解した後、クロロホルム５ミリリットルを加え、更に約８０ミリリットルのアセトニトリルを加えた。この時、不溶物が析出するが、これをろ別し、そのろ液を全て３００ミリリットルのフラスコに移してアセトニトリルを追加し、総量２００ミリリットルの透明な溶液を得た。
この溶液を高速液体クロマトグラフィーを用いて分析し、環状二量体を測定した。カラムはμＢｏｎｄａｓ ｐｈｅｒｅ １５μ Ｃ−１８−１００Ａ ３．９×１９０ｍｍ（ウォーターズ社製を用い、移動相としては、水／アセトニトリル（容量比３０／７０）を用い、検出には紫外線２４２ｎｍの波長を用いた。温度は４５℃、流量は１．５ミリリットル／分であった。
【００５７】
（１０）熱融着テスト
直径５ｃｍの円筒形容器内にチップを５００ｇ入れ、１９０℃の温度にてチップに０．５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力が加わるように上部より直径４．８ｃｍの円形の金属板で力を加えたまま保持した。２時間後チップを取り出し融着の有無を目視にて判断した。
（１１）割れチップ発生テスト
直径５ｃｍの円筒形容器内にチップを５００ｇ入れ、直径４．８ｃｍ、重さ２．５ｋｇの円筒状の金属片を最上部チップより１０ｃｍの高さより落下させてチップに衝撃を与えた。この操作を５０回繰り返した後、全てのチップを取り出し、前期した（６）割れチップ測定法と同様にして割れチップの発生割合を求めた。
【００５８】
【実施例１】
図３に示した装置を用いて重合を行った。まず、縦型攪拌反応装置にテレフタル酸ジメチル（以下「ＤＭＴ」と略す）２５０００ｇ、ＴＭＧ２１５００ｇ、チタンテトラブトキシド０．０５重量％／ＤＭＴを仕込み、常圧下、ヒーター温度２４０℃の加熱下、４時間のエステル交換反応を行い、ＢＨＰＴを得た。ここで重量％／ＤＭＴとは、ＤＭＴ重量に対する重量％を示した単位である。
次に得られたＢＨＰＴにチタンテトラブトキシド０．０５重量％／ＤＭＴ、次いでトリメチルフォスフェート１００ｐｐｍ／ポリマー、酸化チタン０．０５重量％／ＤＭＴを添加し、縦型攪拌反応装置を用いて２６０℃にて減圧下で３時間重縮合反応を行い固有粘度が０．６０ｄｌ／ｇのＰＴＴを得た。減圧度は時間とともに下げていき、重縮合反応開始より１．５時間以降は０．５ｔｏｒｒ以下とした。
【００５９】
反応により得たＰＴＴは、直ちに重合装置の下部に設けた直径１０ｍｍの吐出孔より５℃に温度調整した冷水中に直径３ｍｍのストランド状に押出して冷却固化した後にチップ状に切断した。切断は溶融ＰＴＴを押し出してから３０秒後に行い、この時の冷却固化ＰＴＴは４０℃あり、切断によりＰＴＴ温度が５０℃を越えることはなかった。次に切断したチップを低速で回転する棒状の攪拌羽根を有した縦型乾燥機に移送して、乾燥空気中１３０℃にて４時間加温処理して乾燥を行いチップを得た。
【００６０】
次いで、図１に示した装置を用いて、チップを２１０℃とした内壁面と接触させることにより２０分間熱処理して結晶化させた。この時円筒状容器は内径が０．５ｍ、長さが２．５ｍ、スクリュー軸径が０．２５ｍであり、８０ｋｇ／ｈｒで装置にチップを投入−払出を行った。
得られたチップの平均重量は２５ｍｇ／個であり、最長部の長さは５ｍｍ以下であった。表１にチップ物性を示す。得られたチップは本発明の範囲内の結晶化度、結晶サイズを有しており、割れチップ、粉状ポリマーの含有量も少なかった。また、熱融着及び、割れチップが発生しにくい、固相重合に適したチップであった。
【００６１】
【実施例２〜４】
実施例１と同様にして、表１に示したポリマーの固有粘度、熱処理温度、熱処理時間にてチップを得た。チップ物性を表１に示す。得られたチップはいずれの場合も本発明の範囲内の結晶化度、結晶サイズを有しており、割れチップ、粉状ポリマーの含有量も少なかった。また、熱融着及び、割れチップが発生しにくい、固相重合に適したチップであった。
【実施例５】
図２に示した装置を用いて、実施例１と同様にしてチップを得た。表１に熱処理条件、チップ物性を示す。得られたチップは本発明の範囲内の結晶化度、結晶サイズを有しており、割れチップ、粉状ポリマーの含有量も少なかった。また、熱融着及び、割れチップが発生しにくい、固相重合に適したチップであった。
【００６２】
【比較例１〜４】
実施例１と同様にして、表１に示したポリマーの固有粘度、熱処理温度、熱処理時間にてチップを得た。チップ物性を表１に示す。
比較例１、２は結晶化度が低すぎ、熱融着テストにて融着が見られた。
比較例３、４は固有粘度が低すぎるために、熱処理温度を変えても割れチップが多く且つ発生しやすいチップであった。
【比較例５】
熱処理温度を２３０℃とした以外は、実施例１と同様にしてチップを得ようとした。しかしながら、結晶化装置内でチップ同士やチップ内壁との融着が見られ、連続してチップを処理することができなかった。
【００６３】
【比較例６】
固有粘度０．５０ｄｌ／ｇの溶融ＰＴＴをストランド状にて押出し、１００℃の金属板上に落として冷却固化させた後チップ状に切断する以外は比較例１と同様にしてチップを得た。チップ状にカットする際に割れチップが多量発生し、また、熱処理においても多量の割れチップや粉状ポリマーが発生した。得られたチップは微結晶サイズが大きく、割れチップの発生しやすいものであった。
【００６４】
【表１】
【発明の効果】
本発明のチップは高温での熱処理を行っても熱融着しにくいので、高温での乾燥や固相重合が安定して行え、且つ、これらの熱処理時や熱処理装置への移送の際に割れチップが発生しにくいので、ポリマーのロスが少なく、品質の良い成型品を工業的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スクリュー状の攪拌翼を有したチップの熱処理を行う装置の概略を示す模式図である。
【図２】パドル状の攪拌翼を有したチップの熱処理を行う装置の概略を示す模式図である。
【図３】本発明をバッチ重合法にて実施する重合機の概略を示す模式図である。
Claims (6)
- 下記（Ａ）〜（Ｃ）を満足することを特徴とする結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップ。
（Ａ） 固有粘度 ： ０．４〜２．０ｄｌ／ｇ
（Ｂ） 結晶化度（Ｘｃ） ： ３０〜８０％
ここで結晶化度Ｘｃは密度法にて下記式を用いて求めた値である。
Ｘｃ＝｛ρｃ×（ρｓ−ρａ）｝／｛ρｓ×（ρｃ−ρａ）｝×１００（％）
ρａ ： 非晶密度 ＝ １．３０５ｇ／ｃｍ3
ρｃ ： 結晶密度 ＝ １．４３１ｇ／ｃｍ3
ρｓ ： チップの密度（ｇ／ｃｍ3）
（Ｃ） 微結晶サイズ ： ５〜１６ｎｍ
ここで微結晶サイズは広角Ｘ線回析にてチップを評価した際に、２θ＝１５．５°付近に観察される（０１０）面に由来する回析ピークより計算した値である。 - 下記（Ｄ）を満足することを特徴とする請求項１記載の結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップ。
（Ｄ）ＤＳＣ（入力補償型示差熱量計）によるチップの熱分析にて、１５０℃以上の吸熱ピーク面積が７０〜１２０Ｊ／ｇ
測定条件：３０℃より２８０℃までを昇温速度２０℃／分で測定。 - 下記（Ｅ）、（Ｆ）をを満足することを特徴とする請求項１または２記載の結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップ。
（Ｅ）チップの平均重量 ： ５〜１００ｍｇ／個
（Ｆ）１２メッシュのフィルターを通過し、３０メッシュのフィルターを通過しない割れチップが０〜５０ｇ／ｋｇチップ - 固有粘度が０．４〜２．０ｄｌ／ｇの溶融ポリトリメチレンテレフタレートをストランド状、あるいはシート状に押出してから１２０秒以内に５５℃以下に冷却固化した後、チップ状にカットし、実質的に破砕させることなく、１９０〜２１５℃にて２〜４０分間熱処理して結晶化することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップの製造方法。
- 壁面を１９０〜２１５℃とした容器内にて、チップと容器内壁とを接触させることによりチップを熱処理して結晶化することを特徴とする請求項４記載の結晶化ポリトリメチレンテレフタレートチップの製造方法。
- 請求項４又は５の製造方法で得られたことを特徴とするポリトリメチレンテレフタレートチップ。
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