JPH032373B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 技術分野 本発明は優れた物性を有する繊維、フイルム、
その他の成形品の原料として有用な高分子量ポリ
エステル、特に固有粘度1.0以上の高分子量ポリ
エステルを溶融重合法によつて製造する方法に関
する。

(b) 従来技術 ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリ
エステルは繊維、フイルム、その他の成形品を製
造する原料として使用されることはよく知られて
いる。

これらの成形品の強度等の物性を左右する大き
な要因として分子量があり、これらの物性を改良
するため高分子量化が望まれている。

ところが、通常行なわれる脱グリコール型の重
縮合反応は、(1)平衡反応であるため、グリコール
分圧に対応する分子量までしか分子量を上げられ
ないこと、(2)高温の重縮合反応では分解反応も生
起するため、高分子量ポリエステルを溶融重合法
で得ることは困難と思われていた。

これらの問題を解決するため、低温で重合反応
を行なう固相重合法が一般的に行なわれる。しか
しながら、固相重合法は反応に長時間を要した
り、得られたポリマーが溶解しにくい等の問題点
を有しており、しかも得られるポリマーの固有粘
度も高々1.4程度である。

また、溶融重合法を改良して高分子量ポリエス
テルを製造する検討も種々なされており、その代
表的なものは鎖延長剤を使用するものである。と
ころがこの方法では高価な鎖延長剤が必要である
ばかりか、鎖延長剤で連結した部分が熱的に不安
定であつたり、鎖延長剤から副生する化合物がポ
リマー中に残存したり、副生するエチレングリコ
ール中に混入してエチレングリコールの回収を困
難にしたりする不都合がある。また、この方法を
適用しても固有粘度1.8以上の如き高分子量ポリ
エステルを得ることは困難である。

(c) 発明の目的 本発明の目的は、溶融重合法を用いて容易に高
分子量ポリエステルを製造する方法を提供するに
ある。

(d) 解決手段 本発明者らは固有粘度１以上の如き高重合度ポ
リエステルを溶融重合法を用いて製造する方法を
見出すべく検討を重ねた結果、固有粘度0.6以上
の如く溶融粘度が相当高い状態迄通常の溶融重合
法で重合したポリエステルを1.0〜10mmの厚さに
板上に静置し、減圧下に加熱すると、餅を焼く時
のように脹らみ、この脹らむことによつて実質的
にポリマー層の厚さが薄くなるのと同じ効果とな
つて、短時間で高重合度のポリエステルが得られ
ることを見出し、本発明に至つたものである。

(e) 発明の構成 本発明は芳香族ジカルボン酸成分と脂肪族及
び／又は脂環族ジオール成分とからなる固有粘度
（オルトクロルフエノール中35℃で測定）が0.6以
上のポリエステルを板上に0.1〜10mmの厚さに静
置し、200Pa以下の高真空下該ポリエステルの融
点以上分解温度未満の温度加熱反応させて固有粘
度を１以上にすることを特徴とする高重合度ポリ
エステルの製造法である。

本発明において対象とするポリエステルは、芳
香族ジカルボン酸を主たる酸成分とし、脂肪酸グ
リコール及び／又は脂環族ジオールを主たるグリ
コール成分とするものである。ここに「主たる」
とは、50モル％を超えることをいう。従つて50モ
ル％未満の他の成分が入つていてもよい。

本発明において「芳香族ジカルボン酸」とは、
テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカル
ボン酸、ジフエニルジカルボン酸、ジフエニルエ
ーテルジカルボン酸等、芳香核にカルボン酸が直
結した化合物であり、特にテレフタル酸が好まし
い。本発明において「脂肪族グリコール」とは、
エチレングリコール、トリメチレングリコール、
テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリ
コール、ネオペンチルグリコール等をいい、これ
らの中で特にエチレングリコール、テトラメチレ
ングリコール、ヘキサメチレングリコールが好ま
しく用いられる。

又脂環族ジオールとしてはシクロヘキサンジメ
タノールが好ましい。

本発明において共重合しうる第３成分として
は、該ポリエステルの主構成成分以外の芳香族ジ
カルボン酸；シユウ酸、マロン酸、コハク酸、ア
ジピン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等の
脂肪族ジカルボン酸；ヘキサヒドロテレフタル
酸、デカリンジカルボン酸、テトラリンジカルボ
ン酸等の脂環族ジカルボン酸；グリコール酸、ｐ
−オキシ安息香酸；エチレングリコール、トリメ
チレングリコール、プロピレングリコール、１，
３ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等の
該ポリエステル主構成成分以外の脂肪酸ジオー
ル；シクロヘキサンジメチロール、トリシクロデ
カンジメチロール等の脂肪酸ジオール；ビスフエ
ノールＡ、ビスフエノールＳ、ビスヒドロキシエ
トキシビスフエノールＡ、テトラブロモビスフエ
ノールＡ等の芳香族ジオールなどが例示される。

かかるポリエステルは芳香族ジカルボン酸及
び／又はその低級アルキルエステルとジオールと
を触媒の存在下又は非存在下に加熱して水及び／
又はアルコールを除去して芳香族ジカルボン酸の
ジオールエステルとするいわゆるエステル化反応
及び／又はエステル交換反応を行なわせた後、重
合触媒の存在下減圧下に融点以上の温度に加熱し
てジオールを除去して重縮合する方法で製造され
る。この際得るポリエステルは固有粘度0.6以上
好ましくは0.7〜1.1のものである。0.6に到達しな
いポリエステルを使用したのでは、板上で減圧下
加熱しても脹らみ難く、本発明の目的を達成し得
ない。この程度の重合度のポリエステルは通常の
溶融重合法で製造することが可能である。もし希
望するならば固相重合法を用いてもよいが通常の
溶融重合法で可能な限り高い固有粘度を有するポ
リエステルを製造すれば、本発明に適用できるの
で、この段階で無理してあまり高い固有粘度のも
のとすることは必要はない。また、この段階のポ
リエステルは末端のカルボキシル基が全末端の半
分以下であるのが好ましい。

なお、本発明でいう固有粘度は、常法にしたが
つてオルソクロルフエノール中35℃で測定したも
のである。

本発明の最も好ましい方法は、芳香族ジカルボ
ン酸成分として、テレフタル酸成分とし、ジオー
ル成分をエチレングリコールとし、更に重合条件
下で気体で、かつ実質的にポリエステルの分子量
を低下させない物質を継続的に発生する化合物を
含有させたポリエステルを用いて行なう方法であ
る。ここで含有させる化合物としては例えば炭素
数６〜20の脂肪族ジカルボン酸成分とエチレング
リコール成分とからなるポリエステル、炭素数５
〜12の脂肪酸オキシカルボン酸成分からなるポリ
エステル、ポリスチレン、ポリオキシメチレン等
があげられる。これらの化合物は本願の重合法を
行なう前の段階でポリエステル中に混合又は非重
合させておくことが好ましい。この化合物の添加
量はポリエステルに対して１〜50重量％、好まし
ふは２〜20重量％である。これにより少ない時は
添加の効果が少なく、また多くても効果はそれ程
上らず、他の物性が悪くなる傾向が生じる。

本発明になつては上記ポリエステルを0.1〜10
mmの厚さに加熱板上に静置し、200Pa以下の高真
空下に溶点以上の温度に加熱反応させて固有粘度
を１以上とする。

ここで用いる装置は、例えば次のようなものが
使用される。つまり200Pa以下の高真空にするこ
とが可能な容器内に固定又は移動式の加熱板を設
置した装置である。この加熱板は外部よりの伝
熱、輻射等によつて加熱されるものでもよく、ま
た、ヒーターを内蔵したり、電流を通したり又は
振動磁場内に置くことにより加熱板自体が加熱さ
れるものでもよい。かかる加熱板はポリマーに接
する部分の温度が出来るだけ均一になる様考慮す
るのが好ましい。これは温度により反応速度が変
化するため、温度斑があると得られるポリエステ
ルの重合度にバラツキが生ずるからである。この
加熱板は板状でも、網目状、平行線状いずれでも
よい。特に、加熱板のポリマーに接する面は、ポ
リテトラフルオロエチレン等のポリフルオロエチ
レン系重合体からなるのが好ましい。これは得ら
れた高重合度ポリエステルを加熱板から剥離しや
すくするためである。

かかる加熱板は高真空可能な容器内に１枚又は
複数枚設置される。この際、加熱板間又は加熱板
と壁面との間はポリマー厚さの５倍以上好ましく
は10倍以上とするのが望ましい。これはポリマー
が脹れて他の面に接触するのを防止するためであ
る。

本発明においては、かかる加熱板上に前記ポリ
エステルを0.1〜10mmの厚さに置いて高重合度化
する。このポリエステルを置く操作は溶融状態の
ポリマーを加熱板上に置いても、固体状のものを
置いてもよい。固体状の場合、チツプ状として置
いてもよいが、プレート状のものを置く方が厚み
が均一になるので好ましい。このポリエステルを
置いた際の厚みは0.1〜10mm好ましくは0.5〜５mm
であり、これにより厚い場合は上部と下部の差が
大きく、高分子量化も困難となり、薄い場合は生
産性が悪く、しかも加熱板よりの剥離も困難とな
るので適当でない。また、静置前のポリエステル
を乾燥状態にしておくのが好ましい。

加熱板上に置いたポリエステルは200Pa以下、
好ましくは100Pa以下で融点以上分解温度未満、
好ましくは融点以上であつて220〜300℃に加熱す
ることにより、高分子量化される。この際、反応
時間は厚さ、反応温度、触媒の種類、ポリエステ
ルの種類等により異なるので一義的に定めること
は困難であるが、通常１〜300分、好ましくは５
〜120分である。この反応の少なくとも末期にお
いてはポリエステルは焼き餅が脹らんだ状態の如
くなることが重要である。

ポリエステルの固相重合法では、不活性ガスを
ポリマー表面に流すことにより高分子量化するこ
とができるから、本願の場合、不活性ガスを流し
ながら、例えば常圧下に反応してもそれほど分子
量を上げることができない。これはポリマーが焼
き餅状に脹らむことがないためと思われる。

かくして得られる固有粘度１以上の高分子量ポ
リエステルはそのまま又は冷却して取出して繊
維、フイルム、その他の成形品に成形される。特
に取り出して一旦チツプ状として使用する場合は
圧縮して泡の少ないポリマーとした後、直ちに冷
却してチツプ状に切断するのが好ましい。また、
溶媒に溶解したり、可塑剤を添加して取り出す方
法も一つの方法である。この場合溶融しているポ
リマーを直接溶媒又は可塑剤に添加する方法も好
ましい方法の一つである。特に重合条件下で非反
応性且つ不揮発性の可塑剤を用いる場合は、減圧
状のまま可塑剤と混合する方法が好ましい。

本発明によれば、固有粘度１以上、好ましくは
1.2以上、更に好ましくは1.3以上の高分子量ポリ
エステルを得ることができ、これより例えば高強
力を有する繊維、フイルム、その他の成形品を得
ることができる。また、得られるポリエステルは
安定剤、無機又は有機の添加剤、補強剤等を含ん
でいても何ら差しつかえない。

実施例 １ ジメチルテレフタレート35部、エチレングリコ
ール20部、酢酸カルシウム１水塩0.022部で内温
が240℃になる迄エステル交換反応させた後亜リ
ン酸50％水溶液0.024部及びデカンジカルボン酸
4.6部を添加し、10分撹拌後チタニウムテトラブ
トキサイド0.025部を添加し、240℃で30分間水を
除去しながら反応させた。得られた反応物を275
℃で徐々に減圧にしながら反応させ最終減圧度
70Paで６時間後、オルトクロルフエノール中35
℃で測定した固有粘度1.04のポリエステルを得
た。

このポリエステルを水中に吐出して巾50mm厚さ
２mmのプレート状としたものを140℃で６時間乾
燥し、３mmのステンレス製板上に１mm厚のポリテ
トラフルオロエチレン板を有する表面温度265℃
とした加熱板上に置いた。加熱板を減圧容器内に
入れ、加熱板温度を265℃に保ちながら40Paで90
分間反応させ、窒素で常圧に戻した後水中に取り
出して冷却した。得られたポリマーはオルトクロ
ルフエノールで35℃で測定した固有粘度が2.31で
あつた。また、反応中のぞき窓より観察したとこ
ろ、高さ約２cmに脹れていた。

比較例 １ 実施例１において減圧のかわりに265℃に加熱
した窒素を流通させる方式で重合しようとした
が、90分後に得られたポリマーの固有粘度は1.23
にしかすぎなかつた。また、反応中観察しても脹
れることはなかつた。

実施例 ２ 実施例１においてデカンジカルボン酸を添加せ
ず、又チタニウムテトラブトキサイドの代りに酸
化アンチモン0.015部を添加して、減圧下に３時
間反応させて固有粘度0.71のポリエステルを得、
実施例１と同様の装置で加熱板温度275℃で２時
間40Paで反応させた。得られたポリエステルの
固有粘度は1.35であり、観察の結果約1.6cmに脹
らんでいた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 芳香族ジカルボン酸成分と脂肪族及び／又は
   脂環族ジオール成分とからなる固有粘度（オルト
   クロルフエノール中35℃で測定）が0.6以上のポ
   リエステルを板上に0.1〜10mmの厚さに静置し、
   200Pa以下の高真空下該ポリエステルの融点以上
   分解温度未満の温度に加熱反応させて固有粘度を
   １以上にすることを特徴とする高分子量ポリエス
   テルの製造法。 ２ 板の少なくともポリエステルと接触する面
   が、ポリフルオロエチレン系重合体からなる特許
   請求の範囲第１項記載の高分子量ポリエステルの
   製造法。 ３ 板が移動式である特許請求の範囲第１又は第
   ２項記載の高分子量ポリエステルの製造法。