JP4159237B2 - Production method of polyester resin - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエチレンテレフタレート系のポリエステル樹脂の製造方法に関し、更に詳しくは、色調に優れ、副生成物の少ない固相重縮合樹脂を生産性よく製造することができるポリエステル樹脂の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えばポリエチレンテレフタレート系等のポリエステル樹脂は、機械的強度、化学的安定性、ガスバリア性、衛生性等に優れ、又、比較的安価で軽量であるために、ボトルやフィルム等としての各種包装資材、或いは繊維等に広く用いられている。
【0003】
そして、例えばポリエチレンテレフタレート系のポリエステル樹脂は、一般に、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分とエチレングリコールを主成分とするジオール成分とを、エステル化反応させた後、重縮合触媒の存在下に溶融重縮合反応させて、固有粘度を通常0.1〜0.7dl/gとした溶融重縮合樹脂となし、引き続いて、その溶融重縮合樹脂の粒状体を、更に高重合度化させると共に、溶融重縮合時に副生したアセトアルデヒドや環状三量体等のオリゴマー等の含有量を低減化させるために、融点以下の温度の固体状態で固相重縮合反応させて、固有粘度が通常0.5〜1.5dl/gの固相重縮合樹脂となすことにより、製造されている。
【0004】
しかしながら、融点以下の固体状態で行われる固相重縮合反応は、低温度でなされるが故に、重合速度が小さく、従来は、溶融重縮合が通常数時間以内で行われるのに対して、固相重縮合では最大数十時間を要し、その低生産性、及び色調の悪化等が問題となっており、一方、固相重縮合反応温度を上げることは、粒状樹脂同士の粘着、熱分解によるジエチレングリコール等の副生成物の増加、色調の悪化、及び、過度の結晶化による成形性の低下等の問題が生じることから解決手段としては採用できず、その解決が強く望まれているのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の従来技術における前記現状に鑑みてなされたもので、色調に優れ、副生成物の少ない固相重縮合樹脂を、粘着や過度の結晶化等がなく生産性よく製造することができるポリエステル樹脂の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記現状に鑑みて鋭意検討した結果、溶融重縮合樹脂を固相重縮合反応に供したとき、化学反応速度論におけるアレニウスの式、k=A exp(−ΔE/RT)〔ここで、kは速度定数、Aは頻度因子、ΔEは活性化エネルギー、Rは気体定数、Tは絶対温度である。〕の活性化エネルギーΔEと頻度因子Aとが特定の関係を有する溶融重縮合樹脂を固相重縮合反応させることによりその速度定数kを大きくし、前記目的を達成できることを見出し本発明に到達したもので、即ち、本発明は、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分とエチレングリコールを主成分とするジオール成分とを、エステル化反応させた後、重縮合触媒の存在下に溶融重縮合反応させ、引き続いて固相重縮合反応させてポリエステル樹脂を製造するにおいて、重縮合触媒として、ポリエステル樹脂の理論収量1kg当たりのチタン原子の含有量として0.002〜0.2ミリモルとなる量のチタン化合物と、同じく金属原子の含有量としてそれぞれ0.02〜2ミリモルの量となるゲルマニウム化合物及びマグネシウム化合物とを用いるか、もしくは、ポリエステル樹脂の理論収量1kg当たりのチタン原子の含有量として0.002〜0.2ミリモルとなる量のチタン化合物と、同じく金属原子の含有量として0.02〜2ミリモルの量となるゲルマニウム化合物とを用い、重縮合触媒の助剤として、燐化合物を、ポリエステル樹脂の理論収量1kg当たりの原子の含有量として0.02〜4ミリモルとなる量で用い、固有粘度が0.1〜0.7dl/gであって、固相重縮合反応に供したときの活性化エネルギーΔEと頻度因子Aとが下記式を満足する溶融重縮合樹脂を固相重縮合反応させ、固有粘度が0.5〜1.5dl/gの固相重縮合樹脂となすポリエステル樹脂の製造方法、を要旨とする。
【0007】
lnA/ΔE≧0.80〔モル/(kcal・時間)〕
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明のポリエステル樹脂の製造方法は、先ず、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分とエチレングリコールを主成分とするジオール成分とを、必要に応じて用いる他のジカルボン酸及び/又は他のジオール等の共重合成分、及び触媒や助剤等と共に、スラリー槽に投入して攪拌下に混合し、原料スラリーを調製する。
【0009】
ここで、ジカルボン酸成分としてのテレフタル酸以外のジカルボン酸としては、具体的には、例えば、フタル酸、イソフタル酸、ジブロモイソフタル酸、スルホイソフタル酸ナトリウム、フェニレンジオキシジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルケトンジカルボン酸、4,4’−ジフェノキシエタンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸等の脂環式ジカルボン酸、及び、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカジカルボン酸、ドデカジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、並びに、テレフタル酸ジメチル、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル等の、これら芳香族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸、及び脂肪族ジカルボン酸の炭素数1〜4程度のアルキルエステル、又はハロゲン化物等の誘導体が挙げられる。
【0010】
又、ジオール成分としてのエチレングリコール以外のジオールとしては、例えば、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、オクタメチレングリコール、デカメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等の脂肪族ジオール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,5−ノルボルナンジメタノール等の脂環式ジオール、及び、キシリレングリコール、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、2,2−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4’−β−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−β−ヒドロキシエトキシフェニル)スルホン酸等の芳香族ジオール、並びに、2,2−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)プロパンのエチレンオキサイド付加物又はプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。
【0011】
更に、前記ジカルボン酸成分及びジオール成分の他に、本発明の効果を逸脱しない範囲で、例えば、グリコール酸、p−ヒドロキシ安息香酸、p−β−ヒドロキシエトキシ安息香酸等のヒドロキシカルボン酸やアルコキシカルボン酸、及び、ステアリルアルコール、ベンジルアルコール、ステアリン酸、安息香酸、t−ブチル安息香酸、ベンゾイル安息香酸等の単官能成分、トリカルバリル酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、没食子酸、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、テトラキス〔メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン等の三官能以上の多官能成分、等の一種又は二種以上が、共重合成分として用いられてもよい。
【0012】
本発明のポリエステル樹脂の製造方法において、全ジカルボン酸成分に占めるテレフタル酸の割合は、95モル%以上であるのが好ましく、98モル%であるのが更に好ましく、99モル%以上であるのが特に好ましい。又、全ジオール成分に占めるエチレングリコールの割合は、95モル%以上であるのが好ましく、98モル%以上であるのが更に好ましく、99モル%以上であるのが特に好ましい。
【0013】
次いで、調製した原料スラリーを、エステル化反応槽に移送し、通常、240〜280℃の温度、常圧〜大気圧に対する相対圧力3×105 Paの加圧下で、攪拌下に1〜10時間でエステル化反応させることにより、ポリエステル低分子量体となす。
【0014】
ここで、ポリエステル低分子量体のエステル化率(原料ジカルボン酸成分の全カルボキシル基又はカルボン酸誘導体基のうちジオール成分と反応してエステル化したものの割合)は、後述する重縮合反応によって得られる樹脂の色調や副生成物含有量の低減化等の面から、75%以上とし、90%以上とするのが好ましく、95%以上とするのが特に好ましい。又、低分子量体の数平均重合度は、後述する溶融重縮合における反応の安定性や生産性、及び得られる樹脂の色調等の面から、3.0〜10.0とし、4.0〜9.0とするのが好ましく、5.0〜8.0とするのが特に好ましい。
【0015】
次いで、得られたエステル化反応生成物を重縮合反応槽に移送し、重縮合触媒等の存在下に、通常、250〜290℃の温度、常圧から漸次減圧として最終的に絶対圧力1333〜13.3Paの減圧下で、攪拌下に1〜20時間で溶融重縮合反応させることにより、溶融重縮合樹脂となす。
【0016】
ここで、重縮合触媒としては、後述する固相重縮合における本発明の要件を満足させ、本発明の効果を顕著に発現させ得ることから、チタン、ゲルマニウム、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、亜鉛、錫、アンチモン、ジルコニウム、及びハフニウムからなる群から選択された相異なる2種以上の金属の化合物を用る。
【0017】
そのチタン化合物としては、具体的には、例えば、テトラ−n−プロピルチタネート、テトラ−i−プロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネートテトラマー、テトラ−t−ブチルチタネート、テトラシクロヘキシルチタネート、テトラフェニルチタネート、テトラベンジルチタネート、酢酸チタン、蓚酸チタン、蓚酸チタンカリウム、蓚酸チタンナトリウム、チタン酸カリウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸−水酸化アルミニウム混合物、塩化チタン、塩化チタン−塩化アルミニウム混合物、臭化チタン、フッ化チタン、六フッ化チタン酸カリウム、六フッ化チタン酸コバルト、六フッ化チタン酸マンガン、六フッ化チタン酸アンモニウム、チタンアセチルアセトナート等が挙げられ、中で、テトラ−n−プロピルチタネート、テトラ−i−プロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート、蓚酸チタン、蓚酸チタンカリウムが好ましい。
【0018】
又、そのゲルマニウム化合物としては、具体的には、例えば、二酸化ゲルマニウム、四酸化ゲルマニウム、水酸化ゲルマニウム、蓚酸ゲルマニウム、ゲルマニウムテトラエトキシド、ゲルマニウムテトラ−n−ブトキシド等が挙げられ、中で、二酸化ゲルマニウムが好ましい。
【0019】
又、そのアルカリ金属化合物としては、具体的には、例えば、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム等が挙げられ、又、そのアルカリ土類金属化合物としては、具体的には、例えば、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムアルコキシド、酢酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酢酸カルシウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。
【0020】
又、アルミニウム、亜鉛、錫、アンチモン、ジルコニウム、及びハフニウムの化合物としては、それら金属の酸化物、水酸化物、アルコキシド、炭酸塩、燐酸塩、カルボン酸塩、ハロゲン化物等が挙げられる。
【0021】
以上の重縮合触媒の中で、本発明においては、ポリエステル樹脂の理論収量1kg当たりのチタン原子の含有量として0.002〜0.2ミリモルとなる量の前記チタン化合物と、同じく金属原子の含有量としてそれぞれ0.02〜2ミリモルの量となるゲルマニウム、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、亜鉛、錫、アンチモン、ジルコニウム、又はハフニウムの前記化合物の1種以上とを用いる。
【0022】
更に、本発明のポリエステル樹脂の製造方法においては、重縮合反応性、溶融時の熱安定性、及びアセトアルデヒドや環状三量体等の副生成物の低減化、並びに得られる樹脂の透明性、色調等の面から、前記重縮合触媒の助剤として、燐、及び硅素からなる群から選択された1種以上の燐化合物又は硅素化合物を、ポリエステル樹脂の理論収量1kg当たりの原子の含有量として0.02〜4ミリモルとなる量で用いる。
【0023】
ここで、その燐化合物としては、具体的には、例えば、正燐酸、ポリ燐酸、及び、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリ−n−ブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリス(トリエチレングリコール)ホスフェート、エチルジエチルホスホノアセテート、メチルアシッドホスフェート、エチルアシッドホスフェート、イソプロピルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、モノブチルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、トリエチレングリコールアシッドホスフェート等の5価の燐化合物、亜燐酸、次亜燐酸、及び、ジエチルホスファイト、トリスドデシルホスファイト、トリスノニルデシルホスファイト、トリフェニルホスファイト等の3価の燐化合物等が挙げられ、中で、正燐酸、トリス(トリエチレングリコール)ホスフェート、エチルジエチルホスホノアセテート、エチルアシッドホスフェート、トリエチレングリコールアシッドホスフェート、亜燐酸が好ましく、トリス(トリエチレングリコール)ホスフェート、エチルジエチルホスホノアセテート、エチルアシッドホスフェート、トリエチレングリコールアシッドホスフェートが特に好ましい。
【0024】
又、その珪素化合物としては、具体的には、例えば、シリカ、クレー、タルク、マイカ、ゼオライト等が挙げられる。
【0025】
尚、重縮合触媒や助剤としての前記化合物は、個々に、或いは予め相互に反応させる等して、直接に反応系内に添加してもよいし、例えばエチレングリコール等のの溶液として反応系内に添加してもよい。
【0026】
本発明の製造方法において、前記エステル化反応、及び溶融重縮合反応を経て得られる溶融重縮合樹脂の固有粘度は、通常、0.1〜0.7dl/gであり、0.45〜0.65dl/gであるのが好ましく、0.5〜0.6dl/gであるのが特に好ましい。固有粘度が前記範囲未満では、溶融重縮合樹脂を粒状体となす際の重縮合反応槽からの抜き出し性が劣り、一方、前記範囲超過では、溶融重縮合樹脂の色調が悪化したり、副生成物の含有量が増加する等の問題が生じることとなる。
【0027】
又、溶融重縮合樹脂の色調は、ハンターの色差式における色座標b値が、−10〜3であるのが好ましく、−5〜2であるのが更に好ましく、−3〜2であるのが特に好ましい。
【0028】
前記溶融重縮合樹脂は、通常、重縮合反応槽の底部に設けられた抜き出し口からストランド状に抜き出して、水冷しながら若しくは水冷後、カッターで切断する等によりペレット状、チップ状等の粒状体として得られる。その際の粒状体の1粒当たりの平均重量は、工程間における気力移送時等の取扱性、粒状体同士の融着性、結晶化特性、成形時のスクリューへの食い込み性等の面から、好ましくは15〜30mg、特に好ましくは20〜25mgとする。
【0029】
本発明の製造方法において、前記溶融重縮合樹脂粒状体は、後述する固相重縮合反応に供したとき、化学反応速度論におけるアレニウスの式、k=A exp(−ΔE/RT)〔ここで、kは速度定数、Aは頻度因子、ΔEは活性化エネルギー、Rは気体定数、Tは絶対温度である。〕の活性化エネルギーΔEと頻度因子Aとが下記式を満足することが必須であり、下記式を満足しない場合には本発明の目的を達成することができない。
【0030】
lnA/ΔE≧0.80〔モル/(kcal・時間)〕
【0031】
又、溶融重縮合樹脂粒状体を固相重縮合に供したときの活性化エネルギーΔEと頻度因子Aとが下記式を満足するのが好ましい。
【0032】
1.0≧lnA/ΔE≧0.90〔モル/(kcal・時間)〕
【0033】
ここで、活性化エネルギーΔEとしては、10〜100kcal/モルであるのが好ましく、又、頻度因子Aとしては、1×106 〜1×1010/時間であるのが好ましい。活性化エネルギーΔEが前記範囲未満及び前記範囲超過のいずれの場合共、固相重縮合樹脂としての色調が劣り、又、成形時の溶融熱安定性が低下する傾向となる。又、頻度因子Aが前記範囲未満では、十分な固相重縮合反応速度が得られ難い傾向となり、一方前記範囲超過では、固相重縮合樹脂としての色調が劣り、又、成形時の溶融熱安定性が低下する傾向となる。
【0034】
尚、ここで、活性化エネルギーΔE及び頻度因子Aは、前記溶融重縮合樹脂粒状体を210℃及び220℃でそれぞれ10時間固相重縮合反応させたときのそれぞれにおける溶融重縮合樹脂に対する固有粘度の変化量を基にして算出したものである。
【0035】
本発明の製造方法において、前記で得られた溶融重縮合樹脂を、更に高重合度化させると共に、溶融重縮合時に副生したアセトアルデヒドや環状三量体等のオリゴマー等の含有量を低減化させるために、その粒状体を融点以下の温度の固体状態で固相重縮合反応させる。
【0036】
固相重縮合反応は、前記で得られた溶融重縮合樹脂の粒状体を、通常、窒素、二酸化炭素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、又は水蒸気雰囲気下、或いは水蒸気含有不活性ガス雰囲気下で、60〜180℃の温度で加熱して樹脂粒状体表面を結晶化させた後、不活性ガス雰囲気下、又は/及び、絶対圧力13333〜13.3Paの減圧下で、樹脂の粘着温度直下〜80℃低い温度で、粒状体同士が膠着しないように転動或いは流動等させながら加熱することにより行い、固相重縮合樹脂となす。
【0037】
尚、固相重縮合の反応温度は、210〜240℃とするのが好ましく、220〜230℃とするのが特に好ましい。固相重縮合反応温度が前記範囲未満では、十分な重縮合速度が得られない傾向となり、一方、前記範囲超過では、粒状樹脂同士の粘着、色調の悪化、及び、過度の結晶化による成形性の低下等の問題が生じる傾向となる。
【0038】
本発明の製造方法において、前記固相重縮合反応を経て得られる固相重縮合樹脂は、固有粘度が、好ましくは0.6〜1.5dl/g、更に好ましくは0.65〜0.9dl/g、特に好ましくは0.7〜0.8dl/gのものである。
【0039】
又、色調が、ハンターの色差式における色座標b値で、好ましくは−10〜3、更に好ましくは−5〜2、特に好ましくは−3〜2であり、又、アセトアルデヒド含有量が、好ましくは5ppm以下、更に好ましくは3ppm以下、特に好ましくは2ppm以下であり、又、環状三量体含有量が、好ましくは0.50重量%以下、更に好ましくは0.40重量%以下、特に好ましくは0.35重量%以下のものとなる。
【0040】
本発明の製造方法によって得られるポリエステル樹脂は、例えば、射出成形によってプリフォームに成形された後、延伸ブロー成形することによって、或いは、押出成形によって成形されたパリソンをブロー成形することによって、ボトル等に成形され、又、押出成形によってシートに成形された後、熱成形することによってトレイや容器等に成形され、或いは、該シートを二軸延伸してフィルム等とされ、機械的強度、色調に優れ、副生成物が少ないことから、特に飲食品包装分野において有用なものとなる。中で、射出成形によって得られたプリフォームを二軸延伸するブロー成形法よってボトルを成形するのに好適であり、例えば、炭酸飲料、アルコール飲料、醤油、ソース、みりん、ドレッシング等の液体調味料等の容器として、更には、ヒートセットを施して、果汁飲料、茶やミネラルウォーター等の飲料等の耐熱性を要求される容器として、好適に用いられる。
【0041】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【0042】
比較
テレフタル酸43重量部とエチレングリコール19重量部をスラリー槽で窒素ガス下に攪拌して調製したスラリーを、予めエステル化反応物50重量部が仕込まれ、温度250℃、圧力が大気圧に対する相対圧力1.2×105 Paの加圧下に保持されたエステル化反応槽に4時間かけて供給し、供給終了後も更に1時間かけてエステル化反応を行い、このエステル化反応生成物のうち50重量部を、窒素ガス下、温度250℃、常圧に保持された重縮合反応槽に移送した。
【0043】
引き続いて、エステル化反応生成物が移送された重縮合反応槽に、その配管より、エチルアシッドホスフェート、酢酸マグネシウム、及びテトラ−n−ブトキシチタンを、それぞれエチレングリコール溶液として、ポリエステル樹脂の理論収量1kg当たり、燐原子(P)として0.581ミリモル、マグネシウム原子(Mg)として0.617ミリモル、及びチタン原子(Ti)として0.209ミリモルの含有量となるように、順次5分間隔で添加した後、系内を2時間30分かけて250℃から280℃まで昇温して同温度を保持すると共に、1時間で常圧から絶対圧力400Paに減圧して同圧を保持しつつ、得られる樹脂の固有粘度が0.55dl/g近辺となる時間溶融重縮合反応させ、重縮合反応槽の底部に設けられた抜き出し口からストランド状に抜き出して、水冷後、カッターでチップ状とすることにより、1粒当たりの平均重量が24mgの溶融重縮合ポリエチレンテレフタレート樹脂粒状体を製造した。
【0044】
得られた溶融重縮合ポリエチレンテレフタレート樹脂粒状体について、以下に示す方法で、P、Mg、及びTiの金属原子含有量、固有粘度、及び色座標b値を測定し、更に、固相重縮合反応に供したときの活性化エネルギー、及び頻度因子を算出し、結果を表1に示した。
【0045】
金属原子含有量
樹脂粒状体試料2.5gを、硫酸存在下に常法により灰化、完全分解後、蒸留水にて50mlに定容したものについて、プラズマ発光分光分析法により定量した。
【0046】
固有粘度
凍結粉砕した樹脂粒状体試料0.50gを、フェノール/1,1,2,2−テトラクロロエタン(重量比1/1)の混合溶媒に、濃度(c)を1.0g/dlとして、110℃で20分間で溶解させた後、ウベローデ型毛細粘度管を用いて、30℃で、原液との相対粘度(ηrel )を測定し、この相対粘度(ηrel )−1から求めた比粘度(ηsp)と濃度(c)との比(ηsp/c)を求め、同じく濃度(c)を0.5g/dl、0.2g/dl、0.1g/dlとしたときについてもそれぞれの比(ηsp/c)を求め、これらの値より、濃度(c)を0に外挿したときの比(ηsp/c)を固有粘度〔η〕(dl/g)として求めた。
【0047】
色座標b値
樹脂粒状体試料を、内径36mm、深さ15mmの円柱状の粉体測色用セルにすりきりに充填し、測色色差計(日本電色工業社製「ND−300A」)を用いて、JISZ8730の参考1に規定されるハンターの色差式における色座標bを、反射法で、セルを90度ずつ回転させて4箇所測定した値の単純平均値として求めた。
【0048】
活性化エネルギー、頻度因子
溶融重縮合樹脂粒状体試料2g(粒重15〜25mg)を、イナートオーブン(ESPEC社製「IPHH−201型」)中で、40l/分の窒素ガス気流下160℃で2時間乾燥させた後、210℃及び220℃で10時間加熱して固相重縮合反応させ、得られた固相重縮合樹脂試料について、前記の方法で各々の固有粘度〔η〕210 及び〔η〕220 を測定し、その固有粘度〔η〕210 及び〔η〕220
から、以下の式(1)に従って各々の数平均分子量Mn210及びMn220を算出し、その数平均分子量Mn210及びMn220から、以下の式(2)に従って各々の分子末端数Ns210及びNs220を算出し、一方、溶融重縮合樹脂について式(1)に従って数平均分子量Mn を算出し、その値から式(2)に従って分子末端数Nmを算出した。一方、分子量は分子末端数に反比例し、固相重縮合速度は分子末端数の減少速度として表すことができることから、以下の式(3)に従って各々の速度定数k210 及びk220 を算出した。そして、その速度定数k210 及びk220から、以下の式(4)に従って活性化エネルギーΔEを算出した。又、頻度因子Aは、固相重縮合温度220℃のときの、前記で得られた速度定数k220 と活性化エネルギーΔEをアレニウスの式に代入することにより算出した。
【0049】
(1)数平均分子量Mn210又はMn220=(〔η〕210又は〔η〕220 /0.000736)1/0.685
(2)分子末端数Ns210又はNs220(モル/ポリマー1トン)=(1000000/Mn210又はMn220)×2
(3)速度定数k210 又はk220 (/時間)=−(lnNs210又はNs220−lnNm )/10≒−〔ln(Ns210又はNs220/Nm )〕/10
(4)活性化エネルギーΔE(kcal/モル)=−ln(k220 /k210 )/〔{1/(220+273)}−{1/(210+273)}〕×R/1000
【0050】
引き続いて、前記で得られた溶融重縮合ポリエチレンテレフタレート樹脂粒状体を、イナートオーブン(ESPEC社製「IPHH−201型」)中で、40l/分の窒素ガス気流下160℃で2時間乾燥させた後、220℃で、得られる樹脂の固有粘度が0.75dl/g近辺となる時間加熱して固相重縮合反応させることにより、固相重縮合ポリエチレンテレフタレート樹脂を製造した。
【0051】
得られた固相重縮合ポリエチレンテレフタレート樹脂粒状体について、前記式に基づいて速度定数を算出すると共に、前記と同様の方法で、固有粘度、及び色座標b値を、並びに、以下に示す方法で、アセトアルデヒド含有量、及び環状三量体含有量を測定し、結果を表1に示した。
【0052】
アセトアルデヒド含有量
樹脂粒状体試料5.0gを精秤し、純水10mlと共に内容積50mlのミクロボンベに窒素シール下に封入し、160℃で2時間の加熱抽出を行い、その抽出液中のアセトアルデヒド量を、イソブチルアルコールを内部標準としてガスクロマトグラフィー(島津製作所製「GC−14A」)で定量した。
【0053】
環状三量体含有量
樹脂粒状体試料4.0mgを精秤し、クロロホルム/ヘキサフルオロイソプロパノール(容積比3/2)の混合溶媒2mlに溶解させた後、更にクロロホルム20mlを加えて希釈し、これにメタノール10mlを加えて析出させ、引き続いて濾過して得た濾液を蒸発乾固後、ジメチルホルムアミド25mlに溶解し、その溶液中の環状三量体(シクロトリエチレンテレフタレート)量を、液体クロマトグラフィー(島津製作所製「LC−10A」)で定量した。
【0054】
実施例、比較例1〜3
重縮合触媒を表1に示すように変更した(但し、金属原子Geの化合物としては、二酸化ゲルマニウムを用いた。)外は、比較例4におけると同様にして、溶融重縮合樹脂粒状体を製造し、金属原子含有量、固有粘度、及び色座標b値を測定し、更に、固相重縮合反応に供したときの活性化エネルギー、及び頻度因子を算出し、結果を表1に示した。引き続いて、比較例4におけると同様にして、固相重縮合樹脂粒状体を製造し、速度定数を算出すると共に、固有粘度、及び色座標b値、アセトアルデヒド含有量、及び環状三量体含有量を測定し、結果を表1に示した。
【0055】
【表1】

Figure 0004159237
【0056】
【発明の効果】
本発明によれば、色調に優れ、副生成物の少ない固相重縮合樹脂を、粘着や過度の結晶化等がなく生産性よく製造することができるポリエステル樹脂の製造方法を提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a method for producing a polyethylene terephthalate-based polyester resin, and more particularly to a method for producing a polyester resin capable of producing a solid phase polycondensation resin having excellent color tone and few by-products with high productivity.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, for example, polyester resins such as polyethylene terephthalate are excellent in mechanical strength, chemical stability, gas barrier properties, hygiene, etc., and are relatively inexpensive and lightweight. Widely used for packaging materials or fibers.
[0003]
  For example, a polyethylene terephthalate-based polyester resin generally undergoes an esterification reaction between a dicarboxylic acid component mainly composed of terephthalic acid and a diol component mainly composed of ethylene glycol, and then in the presence of a polycondensation catalyst. A melt polycondensation reaction is performed to obtain a melt polycondensation resin having an intrinsic viscosity of usually 0.1 to 0.7 dl / g. Subsequently, the granules of the melt polycondensation resin are further increased in polymerization degree, In order to reduce the content of oligomers such as acetaldehyde and cyclic trimer by-produced during melt polycondensation, a solid phase polycondensation reaction is performed in a solid state at a temperature below the melting point, and the intrinsic viscosity is usually 0.5. It is manufactured by forming a solid phase polycondensation resin of ˜1.5 dl / g.
[0004]
  However, since the solid-phase polycondensation reaction performed in a solid state below the melting point is performed at a low temperature, the polymerization rate is low. Phase polycondensation takes up to several tens of hours, and its low productivity and deterioration in color tone are problems. On the other hand, increasing the solid-phase polycondensation reaction temperature can cause adhesion between resin particles and thermal decomposition. As a result of problems such as increased by-products such as diethylene glycol, deterioration of color tone, and deterioration of moldability due to excessive crystallization, it cannot be adopted as a solution, and its solution is strongly desired. Currently.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  The present invention has been made in view of the above-described present state of the prior art described above, and is capable of producing a solid phase polycondensation resin having excellent color tone and few by-products with high productivity without adhesion or excessive crystallization. It aims at providing the manufacturing method of the polyester resin which can be manufactured.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  As a result of intensive studies in view of the above situation, the present inventors have found that when the melt polycondensation resin is subjected to a solid phase polycondensation reaction, the Arrhenius equation in chemical kinetics, k = A exp (−ΔE / RT) [Where k is the rate constant, A is the frequency factor, ΔE is the activation energy, R is the gas constant, and T is the absolute temperature. The rate constant k can be increased by subjecting the melt polycondensation resin having a specific relationship between the activation energy ΔE and the frequency factor A to a solid phase polycondensation reaction, and the above object can be achieved. That is, in the present invention, a dicarboxylic acid component mainly composed of terephthalic acid and a diol component mainly composed of ethylene glycol are esterified and then subjected to a melt polycondensation reaction in the presence of a polycondensation catalyst. In the case of producing a polyester resin by subsequent solid-phase polycondensation reaction, as a polycondensation catalyst, titanium having an amount of 0.002 to 0.2 mmol as a content of titanium atoms per kg of the theoretical yield of the polyester resin Germanium with a compound and a metal atom content of 0.02 to 2 mmol eachCompound and magnesiumCompoundThings andUsingAlternatively, the amount of titanium compound is 0.002 to 0.2 mmol as the content of titanium atoms per kg of the theoretical yield of the polyester resin, and the amount is 0.02 to 2 mmol as the content of metal atoms. And a germanium compoundAs an aid for polycondensation catalyst,phosphorusCompoundThingsThe theoretical yield of polyester resin was used in an amount of 0.02 to 4 mmol as the content of atoms per kg, and the intrinsic viscosity was 0.1 to 0.7 dl / g, which was subjected to a solid phase polycondensation reaction. Polyester obtained by subjecting a melt polycondensation resin having an activation energy ΔE and a frequency factor A satisfying the following formula to a solid phase polycondensation reaction to form a solid phase polycondensation resin having an intrinsic viscosity of 0.5 to 1.5 dl / g The gist of the resin production method.
[0007]
    lnA / ΔE ≧ 0.80 [mol / (kcal · time)]
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The method for producing a polyester resin according to the present invention is such that other dicarboxylic acids and / or other diols using a dicarboxylic acid component containing terephthalic acid as a main component and a diol component containing ethylene glycol as a main component as needed. A copolymer slurry such as a catalyst, an auxiliary agent and the like are put into a slurry tank and mixed with stirring to prepare a raw material slurry.
[0009]
  Here, as dicarboxylic acid other than terephthalic acid as the dicarboxylic acid component, specifically, for example, phthalic acid, isophthalic acid, dibromoisophthalic acid, sodium sulfoisophthalate, phenylenedioxydicarboxylic acid, 4,4′- Diphenyldicarboxylic acid, 4,4′-diphenylether dicarboxylic acid, 4,4′-diphenylketone dicarboxylic acid, 4,4′-diphenoxyethanedicarboxylic acid, 4,4′-diphenylsulfonedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid Aromatic dicarboxylic acids such as acids, cycloaliphatic dicarboxylic acids such as hexahydroterephthalic acid and hexahydroisophthalic acid, and succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undeca Fats such as dicarboxylic acid and dodecadicarboxylic acid Dicarboxylic acid, and dimethyl terephthalate, dimethyl 2,6-naphthalenedicarboxylate, etc., these aromatic dicarboxylic acids, alicyclic dicarboxylic acids, and alkyl esters having about 1 to 4 carbon atoms of aliphatic dicarboxylic acids, or halogens And derivatives thereof.
[0010]
  Examples of the diol other than ethylene glycol as the diol component include trimethylene glycol, tetramethylene glycol, pentamethylene glycol, hexamethylene glycol, octamethylene glycol, decamethylene glycol, neopentyl glycol, 2-ethyl-2- Aliphatic diols such as butyl-1,3-propanediol, diethylene glycol, polyethylene glycol, polytetramethylene ether glycol, 1,2-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,4 -Cycloaliphatic diols such as cyclohexanedimethanol, 2,5-norbornanedimethanol, xylylene glycol, 4,4'-dihydroxybiphenyl, 2,2-bis ( Aromatic diols such as' -hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (4'-β-hydroxyethoxyphenyl) propane, bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4-β-hydroxyethoxyphenyl) sulfonic acid And 2,2-bis (4′-hydroxyphenyl) propane ethylene oxide adduct or propylene oxide adduct.
[0011]
  Further, in addition to the dicarboxylic acid component and the diol component, hydroxycarboxylic acids such as glycolic acid, p-hydroxybenzoic acid, p-β-hydroxyethoxybenzoic acid, and alkoxycarboxylic acids are used without departing from the effects of the present invention. Acids and monofunctional components such as stearyl alcohol, benzyl alcohol, stearic acid, benzoic acid, t-butylbenzoic acid, benzoylbenzoic acid, tricarballylic acid, trimellitic acid, trimesic acid, pyromellitic acid, gallic acid, trimethyl Trifunctional or more polyfunctional components such as methylolethane, trimethylolpropane, glycerol, pentaerythritol, tetrakis [methylene-3- (3 ′, 5′-di-t-butyl-4′-hydroxyphenyl) propionate] methane, One or more of these are used as copolymerization components It may be.
[0012]
  In the method for producing a polyester resin of the present invention, the proportion of terephthalic acid in the total dicarboxylic acid component is preferably 95 mol% or more, more preferably 98 mol%, and 99 mol% or more. Particularly preferred. The proportion of ethylene glycol in the total diol component is preferably 95 mol% or more, more preferably 98 mol% or more, and particularly preferably 99 mol% or more.
[0013]
  Subsequently, the prepared raw material slurry is transferred to an esterification reaction tank, and is usually at a temperature of 240 to 280 ° C. and a relative pressure of 3 × 10 to normal pressure to atmospheric pressure.FiveA polyester low molecular weight product is obtained by an esterification reaction with stirring under pressure of Pa for 1 to 10 hours.
[0014]
  Here, the esterification rate of the low molecular weight polyester (ratio of the total carboxyl group or carboxylic acid derivative group of the raw material dicarboxylic acid component that is esterified by reacting with the diol component) is a resin obtained by a polycondensation reaction described later. From the viewpoints of color tone and reduction of by-product content, it is 75% or more, preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. The number average degree of polymerization of the low molecular weight material is 3.0 to 10.0 from the viewpoints of the stability and productivity of the reaction in the melt polycondensation described later, the color tone of the obtained resin, and the like. 9.0 is preferable, and 5.0 to 8.0 is particularly preferable.
[0015]
  Subsequently, the obtained esterification reaction product is transferred to a polycondensation reaction tank, and in the presence of a polycondensation catalyst or the like, usually at a temperature of 250 to 290 ° C. and gradually reduced from normal pressure to an absolute pressure of 1333 to A melt polycondensation resin is obtained by performing a melt polycondensation reaction under stirring at 13.3 Pa for 1 to 20 hours with stirring.
[0016]
  Here, as the polycondensation catalyst, titanium, germanium, alkali metal, alkaline earth metal, aluminum can be used because the requirements of the present invention in solid phase polycondensation described later can be satisfied and the effects of the present invention can be remarkably exhibited. Two or more different metal compounds selected from the group consisting of zinc, tin, antimony, zirconium, and hafniumForNoThe
[0017]
  Specific examples of the titanium compound include tetra-n-propyl titanate, tetra-i-propyl titanate, tetra-n-butyl titanate, tetra-n-butyl titanate tetramer, tetra-t-butyl titanate, tetra Cyclohexyl titanate, tetraphenyl titanate, tetrabenzyl titanate, titanium acetate, titanium oxalate, titanium potassium oxalate, sodium titanium oxalate, potassium titanate, sodium titanate, titanate-aluminum hydroxide mixture, titanium chloride, titanium chloride-aluminum chloride mixture , Titanium bromide, titanium fluoride, potassium hexafluorotitanate, cobalt hexafluorotitanate, manganese hexafluorotitanate, ammonium hexafluorotitanate, titanium acetylacetonate, etc. -n- propyl titanate, tetra -i- propyl titanate, tetra -n- butyl titanate, titanium oxalate, titanium oxalate potassium are preferred.
[0018]
  Specific examples of the germanium compound include germanium dioxide, germanium tetroxide, germanium hydroxide, germanium oxalate, germanium tetraethoxide, germanium tetra-n-butoxide, and the like. Is preferred.
[0019]
  Specific examples of the alkali metal compound include lithium acetate, sodium acetate, and potassium acetate. Specific examples of the alkaline earth metal compound include magnesium oxide, Examples thereof include magnesium hydroxide, magnesium alkoxide, magnesium acetate, magnesium carbonate, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium acetate, and calcium carbonate.
[0020]
  Examples of the aluminum, zinc, tin, antimony, zirconium, and hafnium compounds include oxides, hydroxides, alkoxides, carbonates, phosphates, carboxylates, and halides of these metals.
[0021]
  Among the polycondensation catalysts described above, in the present invention, the titanium compound in an amount of 0.002 to 0.2 mmol as the content of titanium atoms per kg of the theoretical yield of the polyester resin, and also the content of metal atoms Using one or more of the above compounds of germanium, alkali metal, alkaline earth metal, aluminum, zinc, tin, antimony, zirconium, or hafnium each in an amount of 0.02 to 2 millimolarThe
[0022]
  Furthermore, in the method for producing a polyester resin of the present invention, polycondensation reactivity, thermal stability during melting, reduction of by-products such as acetaldehyde and cyclic trimer, and transparency and color tone of the resulting resin are obtained. In view of the above, one or more phosphorus compounds or silicon compounds selected from the group consisting of phosphorus and silicon are used as auxiliary agents for the polycondensation catalyst, and the content of atoms per kg of the theoretical yield of the polyester resin is 0. Used in an amount of 02 to 4 mmolThe
[0023]
  Here, specific examples of the phosphorus compound include orthophosphoric acid, polyphosphoric acid, and trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tri-n-butyl phosphate, trioctyl phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, Trivalent (triethylene glycol) phosphate, ethyl diethyl phosphonoacetate, methyl acid phosphate, ethyl acid phosphate, isopropyl acid phosphate, butyl acid phosphate, monobutyl phosphate, dibutyl phosphate, dioctyl phosphate, triethylene glycol acid phosphate, etc. Phosphorus compound, phosphorous acid, hypophosphorous acid, and diethyl phosphite, trisdodecyl phosphite, trisnonyl decyl phosphite, And trivalent phosphorus compounds such as rephenyl phosphite. Among them, orthophosphoric acid, tris (triethylene glycol) phosphate, ethyl diethylphosphonoacetate, ethyl acid phosphate, triethylene glycol acid phosphate, phosphorous acid are preferable. , Tris (triethylene glycol) phosphate, ethyl diethyl phosphonoacetate, ethyl acid phosphate, triethylene glycol acid phosphate are particularly preferred.
[0024]
  Specific examples of the silicon compound include silica, clay, talc, mica, zeolite, and the like.
[0025]
  The polycondensation catalyst and the compound as an auxiliary agent may be added directly into the reaction system individually or in advance by reacting with each other, for example, as a solution such as ethylene glycol. It may be added inside.
[0026]
  In the production method of the present invention, the intrinsic viscosity of the melt polycondensation resin obtained through the esterification reaction and the melt polycondensation reaction is usually 0.1 to 0.7 dl / g, and 0.45 to 0.4. It is preferably 65 dl / g, particularly preferably 0.5 to 0.6 dl / g. If the intrinsic viscosity is less than the above range, the drawability from the polycondensation reaction tank when the molten polycondensation resin is made into granules is inferior, whereas if it exceeds the above range, the color tone of the melt polycondensation resin deteriorates or is a by-product. Problems such as an increase in the content of products will occur.
[0027]
  The color tone of the melt polycondensation resin is preferably such that the color coordinate b value in Hunter's color difference formula is −10 to 3, more preferably −5 to 2, and −3 to 2. Particularly preferred.
[0028]
  The molten polycondensation resin is usually extracted in the form of a strand from an extraction port provided at the bottom of the polycondensation reaction tank, and is granulated in pellets, chips, etc. while being cooled with water or after water cooling and cutting with a cutter, etc. As obtained. In that case, the average weight per one granule is from the viewpoint of handling properties such as aerodynamic transfer between processes, fusing properties between granulates, crystallization characteristics, bite into the screw during molding, etc. Preferably it is 15-30 mg, Most preferably, it is 20-25 mg.
[0029]
  In the production method of the present invention, when the molten polycondensation resin granule is subjected to a solid phase polycondensation reaction described later, the Arrhenius equation in chemical reaction kinetics, k = A exp (−ΔE / RT) [where , K is the rate constant, A is the frequency factor, ΔE is the activation energy, R is the gas constant, and T is the absolute temperature. It is essential that the activation energy ΔE and the frequency factor A satisfy the following formula. If the following formula is not satisfied, the object of the present invention cannot be achieved.
[0030]
    lnA / ΔE ≧ 0.80 [mol / (kcal · time)]
[0031]
  Moreover, it is preferable that the activation energy ΔE and the frequency factor A when the melt polycondensation resin granules are subjected to solid phase polycondensation satisfy the following formula.
[0032]
    1.0 ≧ lnA / ΔE ≧ 0.90 [mol / (kcal · time)]
[0033]
  Here, the activation energy ΔE is preferably 10 to 100 kcal / mol, and the frequency factor A is 1 × 106~ 1x10Ten/ Hour is preferred. In both cases where the activation energy ΔE is less than the above range and over the above range, the color tone of the solid phase polycondensation resin is inferior, and the heat stability at the time of molding tends to decrease. On the other hand, if the frequency factor A is less than the above range, a sufficient solid phase polycondensation reaction rate tends to be difficult to obtain. On the other hand, if the frequency factor A exceeds the above range, the color tone of the solid phase polycondensation resin is inferior. Stability tends to decrease.
[0034]
  Here, the activation energy ΔE and the frequency factor A are the intrinsic viscosities with respect to the melt polycondensation resin when the melt polycondensation resin granules are subjected to solid phase polycondensation reaction at 210 ° C. and 220 ° C. for 10 hours, respectively. It is calculated based on the amount of change.
[0035]
  In the production method of the present invention, the melt polycondensation resin obtained above is further increased in degree of polymerization, and the content of oligomers such as acetaldehyde and cyclic trimer by-produced during melt polycondensation is reduced. For this purpose, the granule is subjected to solid phase polycondensation reaction in a solid state at a temperature below the melting point.
[0036]
  In the solid phase polycondensation reaction, the molten polycondensation resin granules obtained above are usually in an inert gas atmosphere such as nitrogen, carbon dioxide, argon, etc., in a steam atmosphere, or in a steam-containing inert gas atmosphere. Then, after the resin granule surface is crystallized by heating at a temperature of 60 to 180 ° C., immediately below the adhesive temperature of the resin in an inert gas atmosphere or / and under a reduced pressure of 13333 to 13.3 Pa absolute pressure The solid phase polycondensation resin is obtained by heating at a temperature of -80 ° C. while rolling or flowing so that the granular materials do not stick together.
[0037]
  The reaction temperature for solid phase polycondensation is preferably from 210 to 240 ° C, particularly preferably from 220 to 230 ° C. If the solid-phase polycondensation reaction temperature is less than the above range, a sufficient polycondensation rate tends not to be obtained. On the other hand, if it exceeds the above range, adhesion between granular resins, deterioration of color tone, and moldability due to excessive crystallization. It tends to cause problems such as lowering.
[0038]
  In the production method of the present invention, the solid phase polycondensation resin obtained through the solid phase polycondensation reaction preferably has an intrinsic viscosity of 0.6 to 1.5 dl / g, more preferably 0.65 to 0.9 dl. / G, particularly preferably 0.7 to 0.8 dl / g.
[0039]
  The color tone is the color coordinate b value in Hunter's color difference formula, preferably −10 to 3, more preferably −5 to 2, particularly preferably −3 to 2, and the acetaldehyde content is preferably 5 ppm or less, more preferably 3 ppm or less, particularly preferably 2 ppm or less, and the cyclic trimer content is preferably 0.50% by weight or less, more preferably 0.40% by weight or less, particularly preferably 0. .35% by weight or less.
[0040]
  The polyester resin obtained by the production method of the present invention is, for example, formed into a preform by injection molding and then stretch blow molded, or by blow molding a parison molded by extrusion molding, a bottle or the like After being formed into a sheet by extrusion molding, it is molded into a tray or a container by thermoforming, or the sheet is biaxially stretched to form a film or the like, with mechanical strength and color tone. Since it is excellent and has few by-products, it is particularly useful in the food and beverage packaging field. Among them, it is suitable for forming a bottle by a blow molding method in which a preform obtained by injection molding is biaxially stretched. For example, liquid seasonings such as carbonated beverages, alcoholic beverages, soy sauce, sauces, mirin, and dressings Furthermore, it is suitably used as a container that requires heat resistance, such as a fruit juice drink, a drink such as tea or mineral water, etc.
[0041]
【Example】
  EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded.
[0042]
  ComparisonExample4
  A slurry prepared by stirring 43 parts by weight of terephthalic acid and 19 parts by weight of ethylene glycol in a slurry tank under nitrogen gas was previously charged with 50 parts by weight of an esterification reaction product, and the temperature was 250 ° C. and the pressure was a relative pressure to atmospheric pressure. 1.2 × 10FiveThe esterification reaction tank held under pressure of Pa was supplied over 4 hours, and after completion of the supply, the esterification reaction was carried out over another 1 hour, and 50 parts by weight of this esterification reaction product was added to nitrogen gas. Then, it was transferred to a polycondensation reaction tank maintained at a temperature of 250 ° C. and normal pressure.
[0043]
  Subsequently, to the polycondensation reaction tank to which the esterification reaction product was transferred, ethyl acid phosphate, magnesium acetate, and tetra-n-butoxytitanium were each made into an ethylene glycol solution from the piping, and the theoretical yield of polyester resin was 1 kg. In order to achieve a content of 0.581 mmol as a phosphorus atom (P), 0.617 mmol as a magnesium atom (Mg), and 0.209 mmol as a titanium atom (Ti), it was sequentially added at intervals of 5 minutes. Thereafter, the temperature in the system is raised from 250 ° C. to 280 ° C. over 2 hours and 30 minutes, and the same temperature is maintained, and the pressure is reduced from normal pressure to 400 Pa in 1 hour while maintaining the same pressure. Extraction provided at the bottom of the polycondensation reaction tank is allowed to undergo a melt polycondensation reaction for a time when the intrinsic viscosity of the resin is around 0.55 dl / g. Withdrawn from the mouth into strands, cooled with water, by a chip-shaped with a cutter, average weight per grain was produced a melt polycondensation polyethylene terephthalate resin granules of 24 mg.
[0044]
  About the obtained melt polycondensed polyethylene terephthalate resin granules, the metal atom content, intrinsic viscosity, and color coordinate b value of P, Mg, and Ti are measured by the following method, and further, solid phase polycondensation reaction The activation energy and the frequency factor were calculated, and the results are shown in Table 1.
[0045]
Metal atom content
  A resin granule sample (2.5 g) was ashed and completely decomposed in a conventional manner in the presence of sulfuric acid, and then fixed to 50 ml with distilled water, and quantified by plasma emission spectrometry.
[0046]
Intrinsic viscosity
  110 ° C. with 0.50 g of the freeze-pulverized resin granule sample in a mixed solvent of phenol / 1,1,2,2-tetrachloroethane (weight ratio 1/1) and a concentration (c) of 1.0 g / dl For 20 minutes, and then using a Ubbelohde capillary viscosity tube at 30 ° C., the relative viscosity (ηrel) And the relative viscosity (ηrel) -1 specific viscosity (ηsp) And concentration (c) (ηsp/ C), and when the concentration (c) is 0.5 g / dl, 0.2 g / dl, and 0.1 g / dl, the ratio (ηsp/ C), and from these values, the ratio (η) when the concentration (c) is extrapolated to 0sp/ C) was determined as intrinsic viscosity [η] (dl / g).
[0047]
Color coordinate b value
  The resin granular material sample is filled into a cylindrical powder colorimetry cell having an inner diameter of 36 mm and a depth of 15 mm, and JISZ8730 is used with a colorimetric color difference meter (“ND-300A” manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). The color coordinate b in the Hunter's color difference formula defined in Reference 1 was obtained as a simple average value of values measured at four locations by rotating the cell 90 degrees by the reflection method.
[0048]
Activation energy, frequency factor
  After 2 g of molten polycondensation resin granule sample (particle weight 15 to 25 mg) was dried in an inert oven (“IPHH-201 type” manufactured by ESPEC) for 2 hours at 160 ° C. under a nitrogen gas flow of 40 l / min. The solid phase polycondensation resin sample obtained by heating at 210 ° C. and 220 ° C. for 10 hours to obtain the intrinsic viscosity [η]210And [η]220And its intrinsic viscosity [η]210And [η]220
From each of the number average molecular weights M according to the following formula (1)n210And Mn220And the number average molecular weight Mn210And Mn220From the following formula (2), the number of molecular ends Ns210And Ns220On the other hand, the number average molecular weight M according to the formula (1) for the melt polycondensation resinnAnd the number N of molecular ends is calculated from the calculated value according to equation (2)mWas calculated. On the other hand, since the molecular weight is inversely proportional to the number of molecular ends, and the solid-phase polycondensation rate can be expressed as the rate of decrease of the number of molecular ends,210And k220Was calculated. And the speed constant k210And k220From this, the activation energy ΔE was calculated according to the following equation (4). The frequency factor A is the rate constant k obtained above when the solid-phase polycondensation temperature is 220 ° C.220And the activation energy ΔE was substituted into the Arrhenius equation.
[0049]
(1) Number average molecular weight Mn210Or Mn220= ([Η]210Or [η]220/0.000736)1 / 0.685
(2) Number of molecular ends Ns210Or Ns220(Mole / ton of polymer) = (1000000 / Mn210Or Mn220) × 2
(3) Speed constant k210Or k220(/ Hour) =-(lnNs210Or Ns220-LnNm) / 10≈- [ln (Ns210Or Ns220/ Nm)] / 10
(4) Activation energy ΔE (kcal / mol) = − ln (k220/ K210) / [{1 / (220 + 273)}-{1 / (210 + 273)}] × R / 1000
[0050]
  Subsequently, the molten polycondensed polyethylene terephthalate resin granules obtained above were dried in an inert oven (“IPHH-201 type” manufactured by ESPEC) at 160 ° C. for 2 hours under a nitrogen gas stream of 40 l / min. Thereafter, a solid phase polycondensation polyethylene terephthalate resin was produced by heating at 220 ° C. for a time such that the intrinsic viscosity of the obtained resin was around 0.75 dl / g to cause a solid phase polycondensation reaction.
[0051]
  About the obtained solid phase polycondensed polyethylene terephthalate resin granules, a rate constant is calculated based on the above formula, and the intrinsic viscosity and the color coordinate b value are calculated by the same method as described above, and by the method shown below. The acetaldehyde content and the cyclic trimer content were measured, and the results are shown in Table 1.
[0052]
Acetaldehyde content
  Weigh accurately 5.0 g of the resin granular material sample, enclose it in a 50 mL internal volume cylinder with 10 mL of pure water under a nitrogen seal, perform heat extraction at 160 ° C. for 2 hours, and determine the amount of acetaldehyde in the extract, It was quantified by gas chromatography (“GC-14A” manufactured by Shimadzu Corporation) using isobutyl alcohol as an internal standard.
[0053]
Cyclic trimer content
  4.0 mg of a resin particle sample is precisely weighed and dissolved in 2 ml of a mixed solvent of chloroform / hexafluoroisopropanol (volume ratio 3/2), further diluted with 20 ml of chloroform, and 10 ml of methanol is added thereto. The filtrate obtained by precipitation and subsequent filtration was evaporated to dryness and then dissolved in 25 ml of dimethylformamide, and the amount of cyclic trimer (cyclotriethylene terephthalate) in the solution was measured by liquid chromatography (“LC” manufactured by Shimadzu Corporation). -10A ").
[0054]
Example1~3Comparative Examples 1 to 3
  The polycondensation catalyst was changed as shown in Table 1 (however, germanium dioxide was used as the metal atom Ge compound),Comparative Example 4In the same manner as in the above, a melt polycondensation resin granule is produced, the metal atom content, the intrinsic viscosity, and the color coordinate b value are measured, and the activation energy when subjected to a solid phase polycondensation reaction, and The frequency factor was calculated and the results are shown in Table 1. Then,Comparative Example 4The solid phase polycondensation resin granule was produced in the same manner as described above, the rate constant was calculated, the intrinsic viscosity, the color coordinate b value, the acetaldehyde content, and the cyclic trimer content were measured. It is shown in Table 1.
[0055]
[Table 1]
Figure 0004159237
[0056]
【The invention's effect】
  ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the polyester resin which can manufacture the solid phase polycondensation resin which is excellent in color tone, and there are few by-products without adhesiveness, excessive crystallization, etc. with sufficient productivity can be provided. .

Claims (5)

テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分とエチレングリコールを主成分とするジオール成分とを、エステル化反応させた後、重縮合触媒の存在下に溶融重縮合反応させ、引き続いて固相重縮合反応させてポリエステル樹脂を製造するにおいて、
重縮合触媒として、
ポリエステル樹脂の理論収量1kg当たりのチタン原子の含有量として0.002〜0.2ミリモルとなる量のチタン化合物と、同じく金属原子の含有量としてそれぞれ0.02〜2ミリモルの量となるゲルマニウム化合物及びマグネシウム化合物とを用いるか、
もしくは、
ポリエステル樹脂の理論収量1kg当たりのチタン原子の含有量として0.002〜0.2ミリモルとなる量のチタン化合物と、同じく金属原子の含有量として0.02〜2ミリモルの量となるゲルマニウム化合物とを用い、
重縮合触媒の助剤として、燐化合物を、ポリエステル樹脂の理論収量1kg当たりの原子の含有量として0.02〜4ミリモルとなる量で用い、
固有粘度が0.1〜0.7dl/gであって、固相重縮合反応に供したときの活性化エネルギーΔEと頻度因子Aとが下記式を満足する溶融重縮合樹脂を固相重縮合反応させ、固有粘度が0.5〜1.5dl/gの固相重縮合樹脂となすことを特徴とするポリエステル樹脂の製造方法。
lnA/ΔE≧0.80〔モル/(kcal・時間)〕
An esterification reaction between a dicarboxylic acid component containing terephthalic acid as the main component and a diol component containing ethylene glycol as the main component is followed by a melt polycondensation reaction in the presence of a polycondensation catalyst, followed by a solid-phase polycondensation reaction. In producing a polyester resin,
As a polycondensation catalyst,
The theoretical yield of polyester resin The titanium compound in an amount of 0.002 to 0.2 mmol as the content of titanium atoms per kg, and the germanium compound in the same amount of 0.02 to 2 mmol as the content of metal atoms and Luke using a magnesium compound,
Or
The amount of titanium compound in the amount of 0.002 to 0.2 mmol as the content of titanium atoms per kg of the theoretical yield of the polyester resin, and the germanium compound in the amount of 0.02 to 2 mmol as the content of metal atoms Use
As an auxiliary agent for the polycondensation catalyst , a phosphorus compound is used in an amount of 0.02 to 4 mmol as the content of atoms per kg of the theoretical yield of the polyester resin,
Solid state polycondensation is performed on a melt polycondensation resin having an intrinsic viscosity of 0.1 to 0.7 dl / g and an activation energy ΔE and a frequency factor A satisfying the following formula when subjected to a solid phase polycondensation reaction: A method for producing a polyester resin, characterized by reacting to form a solid phase polycondensation resin having an intrinsic viscosity of 0.5 to 1.5 dl / g.
lnA / ΔE ≧ 0.80 [mol / (kcal · time)]
溶融重縮合樹脂を固相重縮合に供したときの活性化エネルギーΔEが10〜100kcal/モルである請求項1に記載のポリエステル樹脂の製造方法。  The method for producing a polyester resin according to claim 1, wherein the activation energy ΔE when the melt polycondensation resin is subjected to solid phase polycondensation is 10 to 100 kcal / mol. 溶融重縮合樹脂が、1粒あたりの平均重量15〜30mgの粒状体である請求項1又は2に記載のポリエステル樹脂の製造方法。  The method for producing a polyester resin according to claim 1 or 2, wherein the melt polycondensation resin is a granule having an average weight of 15 to 30 mg per grain. 固相重縮合反応温度を210〜240℃とする請求項1乃至3のいずれかに記載のポリエステル樹脂の製造方法。  The method for producing a polyester resin according to any one of claims 1 to 3, wherein the solid phase polycondensation reaction temperature is 210 to 240 ° C. 全ジカルボン酸成分に占めるテレフタル酸の割合が95モル%以上、全ジオール成分に占めるエチレングリコールの割合が95モル%以上である請求項1乃至4のいずれかに記載のポリエステル樹脂の製造方法。  The method for producing a polyester resin according to any one of claims 1 to 4, wherein the proportion of terephthalic acid in all dicarboxylic acid components is 95 mol% or more and the proportion of ethylene glycol in all diol components is 95 mol% or more.
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