JPH05155994A - 増強された熱酸化安定性を有するポリエステルの製造方法 - Google Patents

増強された熱酸化安定性を有するポリエステルの製造方法

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JPH05155994A
JPH05155994A JP4079028A JP7902892A JPH05155994A JP H05155994 A JPH05155994 A JP H05155994A JP 4079028 A JP4079028 A JP 4079028A JP 7902892 A JP7902892 A JP 7902892A JP H05155994 A JPH05155994 A JP H05155994A
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petp
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ethylene glycol
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polyester
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JP4079028A
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Johannes M Verheijen
ジョアンヌ・マリア・ヴェルエイアン
August M Marien
オーギュス・マルセル・マリエン
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 ビス(β−ヒドロキシエチル)−テレフタレ
ート又はそのオリゴマーに主としてテレフタル酸及びエ
チレングリコールのスラリーを供給し、エステル化を行
い、それに続いて重縮合を行って、これによって形成す
るオリゴマーを漸増する減圧下に保ち、主反復単位とし
てエチレンテレフタレートの単位を含むポリエステルを
製造するための連続直接エステル化及び重縮合法であ
り、ヒンダードフエノール系ホスホネート及びジエチル
もしくはトリブチルホスフアイトを含有する脂肪族ジオ
ールの安定化溶液を、重縮合の開始前に反応混合物に加
える。 【効果】 熱酸化安定性の改良されたポリエステルが得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明はポリエステルの製造方法に関す
る。特に本発明は、主反復単位としてエチレンテレフタ
レートの単位を含有するポリエステルを製造するための
連続的ないわゆる直接エステル化及び重合法に関し、前
記ポリエステルはその熱酸化安定性について特に実質的
に改良されている。
【0002】ポリエチレンテレフタレート(以後PETPと
称する)の如き飽和線状ポリエステルは、機械的強度、
熱及び化学的抵抗、透明性等の如きそれらのすぐれた物
理的−化学的性質により、現在各種の用途例えば包装材
料、電子絶縁材料、繊維及びフイラメント、及び磁気テ
ープ用支持体材料及び写真フイルムに使用されている。
【0003】それらの広い用途からみて、PETP粒子を製
造し、前記PETP粒子をフイルムに変える方法は等業者に
良く知られている。
【0004】PETPフイルムは一般に押出機を通してポリ
エステルを溶融押出しし、溶融押出ししたシートを冷却
ドラムの表面上で急速に冷却し、次いで固化した材料を
長手方向及び横方向に二軸配向することによって得られ
る。
【0005】溶融押出しされるポリエステルは主たる二
つの方法で製造することができる。
【0006】第一の方法においては、ジメチルテレフタ
レート(DMT )とエチレングリコール(EG)の間のエ
ステル交換反応でビス−(1−ヒドロキシエチル)−テ
レフタレート(BHET)を形成し、次いで重縮合を生起さ
せるものである。エステル交換反応及び重縮合反応の両
方において、触媒が使用され、例えばエステル交換反応
触媒として亜鉛、マグネシウム、マンガン又はコバルト
塩又はそれらの混合物特に酢酸マンガンが、そして、重
縮合触媒としてアンチモン化合物及び/又はゲルマニウ
ム化合物(例えば二酸化アンチモン及び/又はゲルマニ
ウム)が使用され、そして例えばリン化合物の如き安定
剤が使用される。
【0007】第二の方法においては、テレフタル酸(PT
A )とエチレングリコール(EG)の直接エステル化に
よってBHETが得られる。重縮合触媒として三酸化アンチ
モン及び/又は二酸化ゲルマニウムも加えられ、安定剤
としてリン化合物を加えることができる。
【0008】上記方法はバッチ又は連続反応系で実施さ
れる。直接エステル化法についての詳細は例えばEU−
A0105522及びEU−A0159817に記載さ
れている。第一PETP製造法(エステル交換反応法)につ
いての詳細は例えばGB−A1221788、GB−A
1274858、GB−A1108096,GB−A1
185984及びGB−A1091234に見出すこと
ができる。
【0009】PETP粒子から出発するPETPのフイルム形成
法についての詳細はGB−A1269127、GB−A
1312263及びEU−A0022278に見出すこ
とができる。
【0010】フイルム形成法中、PETP重合体は実質的な
時間の間、高温でかつ周囲空気と接触した状態で維持さ
れる。従来の方法によれば、例えば連続直接エステル化
及び重縮合法により製造されるPETP重合体は完了重合反
応器を出た後冷却浴中で急冷され、粒子に切断され、そ
してPETPフイルム押出プラントの供給サイロに空気圧で
搬送される。これらの供給サイロからPETP粒子は次に前
述した乾燥機に空気で搬送され、次いで更に押出装置中
で加熱され、濾過後溶融押出しに好適なPETP溶融物にさ
れる。例えば連続直接エステル化及び重縮合法において
作られた如きPETP溶融物を加工するより好都合でかつ好
ましい方法によれば、溶融した形でPETPフイルム押出装
置に直接供給する。
【0011】前述したことから、作られるPETPの熱酸化
安定性は、高い品質基準に合致するPETPフイルムの製造
のため必須でかつ厳密な要件があることは明らかであ
る。後者は写真フイルム用支持体として好適なPETPフイ
ルムの製造のため溶融押出しされるべきPETP重合体に特
に適用される。写真材料用支持体として使用されるPETP
フイルムに設定された必須の要件の一つは、作られたPE
TPフイルムの明澄性及び透明性である。作られるPETPフ
イルムの透明性は、溶融押出し中、フイルムの結晶度を
制御することによって大きく決定される。特に溶融押出
し中、押出されるPETPフイルムと可動冷却ドラムの間の
良好な熱伝達を実現すべきである。US−P43102
94に記載されている如く、急冷ドラムに対し溶融押出
しされたフイルムを静電的に接着する方法は、長手方向
延伸を含む以後の加工に好適な実質的にアモルフアスな
フイルムになるように適用できる。
【0012】しかしながら明澄透明ポリエステルフイル
ム支持体を得るための別の必須の要件はPETP重合体自体
の熱酸化安定性である。ポリエステルフイルムシートの
明澄性及び透明性はPETP重合体の熱酸化安定性を増大さ
せることによって増強されることが知られており、PETP
フイルムの製造のため使用されるポリエステルを変性す
ることによって前記PETP熱安定性を増大させるため種々
の努力がなされて来た。特に前記努力は、押出し又はPE
TP製造工程中にPETP重合体に安定化化合物を導入するこ
とを目的としている。
【0013】ドイツ公開特許1152259には例えば
PETPを安定化するためリン酸又はそのアルキルもしくは
アリールエステル誘導体の混入を記載している。かかる
化合物の例としてトリフエニルホスフエートの如きトリ
アリールホスフエート、トリエチルホスフエート、トリ
ブチルホスフエートの如きトリアルキルホスフエート、
及び部分的にエステル化されたリン酸誘導体例えばジブ
チルもしくはジフエニルホスフエートが挙げられてい
る。
【0014】ベルギー特許851082には、PETPを含
む種々の重合体を熱安定化するためトリアリールホスフ
アイト及びフエノール系化合物の混合物の使用が記載さ
れている。
【0015】ベルギー特許641074にはポリエステ
ルの酸化安定性に好適なホスホネート化合物の使用が記
載されている。
【0016】US−P4385145には、ビス−(ア
ルキルフエニル)−ペンタエリスリトールジホスフアイ
トエステルの混入によるポリ(アルキレンテレフタレー
ト)組成物の安定化が記載されている。特に好適な安定
剤は、米国ウエストバージニア州パーカースバーグの B
org Warner Chemicals Inc.から商標 Ultranox 62
6で市場で入手しうるビス−(2,4−ジ−t−ブチル
フエニル)−ペンタエリスリトールジホスホナイトであ
る。
【0017】1976年4月発行、Research Disclosu
re No. 14434には、一定のポリエステルの着色形
成を減じ、他の物理的性質を改良するため、少なくとも
一種のリン酸エステル及び少なくとも一種のフエノール
系化合物を含む架橋抑制剤化合物の相乗混合物が記載さ
れている。
【0018】挙げられているヒンダードフエノール系化
合物の特に好ましい例には例えばスイス国Ciba−Geigy
AG から商標Irganox 1010で市場で入手しうるテト
ラキス−〔メチレン−3−(4′−ヒドロキシ−3′,
5′−ジ−t−ブチルフエニル)−プロピオネート〕−
メタンがある。好ましいリン酸エステルの例は、トリア
ルキル、フエニル及びアルキルフエニルエステル型の如
き完全にエステル化されたエステルの形である。EU−
A0238140には、リン含有酸化防止剤及び硫黄含
有酸化防止剤から選択した少なくとも一種の酸化防止剤
及びヒンダードフエノール系酸化防止剤の混合物を混入
した結晶質ポリエステル樹脂を含む特に耐熱性にすぐれ
たポリエステル樹脂組成物が記載されている。
【0019】かかる混合物の例には例えば米国のBorg
Warner Corp. から商標Weston 618で市場で入手し
うるジステアリルペンタエリスリトールジホスフアイト
と前述したテトラキス−〔メチレン−3−(4′−ヒド
ロキシ−3′,5′−ジ−t−ブチルフエニル)−プロ
ピオネート〕−メタンがある。
【0020】WO88/01285には、前述した商標
Irganox 1010でCiba−Geigy によって市販されてい
る化合物の如きヒンダードフエノール系化合物と、リン
化合物例えばホスフアイト及びホスホナイト例えばジフ
エニルホスフアイト、トリステアリルホスフアイト及び
前述した商標Ultranox 626及びWeston 618で市
販されている化合物の組合せを用いて熱形成性ポリエス
テル組成物の安定化が記載されている。
【0021】特開昭51−111858号には、Ciba−
Geigy AG から商標Irganox 1222で市場で入手し
うるジ−エチル−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒド
ロキシベンジル)−ホスホネートとトリメチルホスフエ
ートの混合物を使用して、耐熱及び耐火性ポリエステル
成形物の安定化が記載されている。
【0022】Khim Volokna 1978年発行、3巻、1
9〜20頁に、A. Angelova等による論文、Effect of
certain stabilizers on the thermal oxidatio
n of poly (ethylene terephthalate )には、前述
したIrganox 1222の如きフエノール−及びホスフ
アイト−系化合物及びジグリコールホスフエート、トリ
フエニルホスフアイト、又はジフエニル−イソデシルホ
スフアイトを含有する混合物の使用により増大した酸化
熱安定性を有するPETP繊維の製造が記載されている。
【0023】God. Vissh. Khim. Tekhnol.Inst.ソフ
イヤ1983年(1984年刊行)29巻2号、123
〜126頁には、A. Angelova等の論文、Oxidative t
hermal stabilization of PETPには、例えば前述し
たIrganox 1222とトリフエニルホスフアイトの混
合物を使用したときのPETPの酸化熱安定性が記載されて
いる。
【0024】J. Polym. Sci. , Polym. Chem 198
2年発行、20巻8号、2053〜2061頁にChang
、 Shuya等の論文、Effect of stabilizers on the
preparation of PETPには、前述したIrganox 12
22と、トリフエニルもしくはトリメチルホスフエート
の混合物のPETP製造時の安定化効果が記載されている。
【0025】PETP重合体の安定化及び特定の安定化添加
剤の選択それらの反応混合物への添加時期、及び選択し
た安定化化合物間のモル比についての種々の教示につい
ての広範な先行文献にも拘らず、連続直接エステル化及
び重縮合法によって作られるPETP重合体の安定化は、写
真フイルム用の明澄透明支持体として使用するのに好適
なPETPフイルムに欠陥なく前記PETPを溶融押出しするた
めにはなお不充分である。
【0026】連続直接エステル化及び重縮合法による高
熱酸化安定性を特長とするPETP重合体製造における困難
は、この方法がPETP重合体製造のための現状になって来
たので特に厳重である。
【0027】実際に安定化化合物の種々の組合せが先行
文献に記載されているが、これらの組合せには連続直接
エステル化及び重縮合法により、写真材料用支持体とし
て使用するのに好適なPETP重合体を製造するのに好適な
のはない。一方写真材料用支持体として使用するのに好
適なPETPフイルムシートに設定された高い品質基準は、
包装材料、絶縁材料、射出成形材料又は繊維にそれ以上
加工することを目的としたPETP重合体のための対応する
規格とは異なりかつ/又はそれより厳密である。これら
の規格は、特に写真乳剤のための支持体として作用する
シートに更に処理することを目的としたPETP重合体の明
澄性及び透明性、及び色に関係する。
【0028】他方で安定化化合物の組合せは、連続直接
エステル化及び重縮合法の明細によって設定された規格
に合致しなければならない。かかる規格には例えば、使
用する重縮合触媒及び選択した導電率増強添加剤と選択
した安定化化合物との相溶性がある。選択した安定化化
合物は更に、連続法で使用する反応器又はフイルターの
何れにも蓄積されてはならず、そして一般にかかる方法
の温度及び圧力による処理条件と両立しなければならな
い。製造されるPETP重合体の導電性は、かかるPETPを写
真材料用支持体として好適なフイルムに溶融押出しによ
って更に加工する点からみて重要な規格であるので、選
択した安定化化合物は形成されるPETPの導電性に悪影響
を与えてはならない。
【0029】最後に選択した安定化化合物は環境/生態
学的要件に合致しなければならない、特にそれらは有害
な臭気を生ぜしめてはならず、かつ毒性であってはなら
ない。しかも選択した安定化化合物は合理的な条件で市
場で入手できなければならない。
【0030】写真材料用支持体として使用するためのPE
TPシートに溶融押出しするのに好適なPETP重合体の明澄
性及び色価(color value)についての規格は次の通り
である:後述する方法により測定したPETP重合体の色価
は1.0以下でなければならない。
【0031】写真材料用支持体として使用するためのPE
TPシートに溶融押出しするのに好適なPETP重合体の熱酸
化安定性についての規格は次の通りである:後述する方
法に従って重量損失として測定したPETP重合体の熱酸化
安定性は0.35%以下でなければならない。
【0032】従って本発明の目的はPETP重合体の製造の
ための連続直接エステル化及び重縮合法を提供すること
にあり、これにより形成されるPETP重合体は、それが無
傷で溶融押出しでき、そして更に写真フイルム用の明澄
かつ透明な支持体として使用するのに好適なPETPフイル
ムに加工できるよう適切な程度の熱酸化安定性及び良好
な色価を有する。
【0033】本発明の別の目的は、形成される重合体が
後述する如く1.0以下の色価を有し、かつ後述する如
き試験における重量損失が0.35%以下であるよう充
分に高い熱酸化安定性を有するようなPETP重合体製造法
を提供することにある。
【0034】本発明の別の目的は、形成されたPETP重合
体が、従来より作られたPETP重合体と比較したとき、後
述する方法により測定した増強された熱酸化安定性を有
するPETP重合体製造法を提供することにある。
【0035】更に別の目的及び利点は以下の説明から明
らかになるであろう。
【0036】本発明によれば、上記目的は、主としてテ
レフタル酸及びエチレングリコールのスラリーをビス−
(β−ヒドロキシエチル)−テレフタレート又はそのオ
リゴマーに供給し、エステル化及びそれに続く重縮合を
行い、これによって形成されるオリゴマーを漸増する減
圧下に保つことによって主反復単位としてエチレンテレ
フタレートの単位を含むポリエステルを製造するための
連続直接エステル化及び重縮合法において、重縮合の開
始前に、ヒンダードフエノール系ホスホネート及びジエ
チルもしくはトリブチルホスフアイトを含有する脂肪族
ジオールの安定化溶液を反応混合物を加える方法によっ
て達成できることをここに見出した。
【0037】好ましい実施態様によれば、前記方法は安
定化溶液をテレフタル酸及びエチレングリコールのスラ
リーに加えることを更に特長としている。
【0038】更に別の好ましい実施態様は以下の説明か
ら明らかになるであろう。
【0039】安定化化合物の組合せ 多くの実験の後、脂肪族ジオール、好ましくはエチレン
グリコール中の両化合物の溶液として、ジエチルもしく
はトリブチルホスフアイト及びヒンダードフエノール系
ホスホネート酸化防止剤の組合わせが、本発明の目的と
して設定した基準に合致するPETP重合体を生成すること
が判った。前記溶液は好ましくは連続直接エステル化及
び重縮合法中テレフタル酸及びエチレングリコールのス
ラリーに又はオリゴマー反応混合物に加えるべきであ
る。高導電性を有するPETP重合体を得るという観点にお
いて、かかる安定剤の組合せは、好ましくはスラリー混
合物に加えるべきである、一方導電性増強添加剤はエス
テル化反応の終了近くで、即ちエステル化割合が少なき
くとも80%に達したとき加えるべきである。
【0040】好ましいヒンダードフエノール系ホスホネ
ートの例には3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒロキシベ
ンジルホスホン酸の完全にエステル化された誘導体の形
である。
【0041】特に好ましホスホネートは3,5−ジ−t
−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホン酸のジエチ
ルエステルである。後者の化合物はスイス国、バーゼル
のCiba−Geigy AG より市場で入手できる(商標Irgano
x 1222)。ヒンダードフエノール系ホスホネート
とジエチルもしくはトリブチルホスフアイトの間のモル
比は好ましくは3:1〜1:3からなるべきである。生
成される最終PETP中でのこれら各化合物の濃度は好まし
くはPETP1モルについて0.05〜0.3ミリモルにあ
るべきである。
【0042】ポリエステル ポリエステルは本発明によれば、一種以上のジカルボン
酸、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、
2,5−、2,6−及び2,7−ナフタレンジカルボン
酸、コハク酸、セバチン酸、アジピン酸、アゼライン
酸、ジフエニルジカルボン酸、所望によってモノカルボ
ン酸例えばピバリン酸を、一種以上のグリコール、例え
ばエチレングリコール、1,2−もしくは1,3−プロ
パンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチル
グリコール、及び1,4−シクロヘキサンジメタノール
と縮合することによって得ることができる。しかしなが
らポリエステルは主たる反復単位としてエチレンテレフ
タレートの単位からなるべきである。
【0043】本発明の方法におけるエステル化及び重縮
合工程は、或る段階で反応系中に選択した安定化化合物
の或る量を混入すること以外は、それ自体従来の方法に
よって行なうことができる。本発明者等は以後テレフタ
ル酸及びエチレングリコールの使用及びPETP(ポリエチ
レンテレフタレート重合体)の製造を参照して示すが、
前述した如き他の酸及び/又はグリコールを別のエステ
ル単位を有するエステルの製造に同様に加えることがで
き、単位主部分がエチレンテレフタレート単位であるこ
とを理解すべきである。
【0044】連続直接エステル化法は、例えば2〜4個
の反応容器を使用する、これによってテレフタル酸及び
エチレングリコールはスラリーの形で、ビス(β−ヒド
ロキシエチル)−テレフタレート又はそのオリゴマーに
供給する。
【0045】エステル化は大気圧より上約1バール以下
の圧力の下で行うとよい。大気圧より上約1バールを越
える圧力はジエチレングリコールの副生成物を増大して
不利である。
【0046】テレフタル酸及びエチレングリコールは通
常スラリーとして反応系に導入する、何故なら取り扱い
が容易で正確に測定できるからである。スラリーの形
で、エチレングリコールとテレフタル酸のモル比は約
1.05〜1.5、特に約1.05〜1.30であるの
が好ましい。モル比が約1.0より小さくなると、スラ
リーの取り扱いが困難である。約1.5より大となる
と、ジエチレングリコールの副生成物が増大する。スラ
リーは任意の通常の混合装置を使用して作ることがで
き、反応系に供給ポンプによって供給することができ
る。
【0047】エステル化は240℃〜280℃の温度で
行う。温度が240℃より低いとき、反応時間が長くな
り、製造が非経済的になる。温度が280℃を越えると
き、ジエチレングリコールの副生成物及び生成物の着色
が増大する。
【0048】エステル化は触媒の使用を要件としない。
【0049】重縮合も連続的に行うべきである。重縮合
のために好適な温度は285℃未満、好ましくは270
〜280℃である。より高い温度は生成物の着色を増大
するであろう。重縮合は漸増する減圧下に行う。
【0050】重縮合のための触媒は限定されないが、好
ましくはアンチモン化合物、ゲルマニウム化合物、及び
チタン化合物から選択する。
【0051】繊維製品用のヤーンに溶融紡糸するのに好
適なポリエステルを作るため、テレフタル酸とエチレン
グリコールの連続直接エステル化、これに続く連続重合
機及び完成重合機中での低圧重合のための装置はUS−
P4110316に完全に記載されている。
【0052】かかる装置は本発明によるポリエステルの
製造のためにも好適であり、これは次に後述する如き工
程条件を設けて、溶融押出しして写真フイルム用の熱可
塑性樹脂支持体を形成する、そして後述する如き好適な
触媒/安定剤組合せを使用する。
【0053】或いは、直接エステル化及び重縮合法によ
りそして本発明により使用するのに好適なポリエステル
の製造のために僅かに改変した方法及び装置は、GB−
A1296242に記載されている。
【0054】本発明によるPETP重合体の製造のため、好
ましい方法は、例えばHitachi Review 27巻(197
8年)、1号、13〜16頁に記載されている如きいわ
ゆる「日立連続ポリエステル法」であり、好ましいプラ
ント及び装置はHitachi Review 28巻(1979
年)、2号、83〜88頁に記載されている如き「日立
連続プラント」である。
【0055】図1は日立の基本工程図の略示である。
【0056】図1から明らかなように、この連続法は三
つの基本段階を含む: (A)はテレフタン酸及びエチレングリコールの供給段
階である、(B)はエステル化段階である、そして
(C)は重縮合段階である。
【0057】これらの段階の本質的特長は次の通りであ
る:
【0058】(A)供給段階の特長 図1に示す如く、純粋のテレフタル酸(PTA)(図1
にDで示す)及びエチレングリコール(EG)(図1に
Eで示す)をスラリー混合タンクに直接供給する。PT
Aは特別の粉末秤量装置によって連続的にかつ一定に供
給する。
【0059】(B)エステル化段階の特長 スラリーは直接エステル化段階に供給する。この段階で
二つの反応器が直列に配置されている。蒸発するEGは
全体を各反応器に還流する、かくしてEG還流速度の応
答は早く、エステル化の変換は容易かつ確実に制御され
る。図示する如く、第二反応器はカスケード型のもので
ある。
【0060】(C)重縮合(PC)段階の特長 図1に示す如く、この段階で三つの反応器を使用する。
反応器中の圧力は、各反応器の真空度が重合度に対して
おだやかなように、下流に向かって漸増する減圧にす
る。第二反応器は特別な型の水平単一シャフト処理機で
あり、最後の仕上げ機は眼鏡型ブレードを有する日立二
軸処理機である。
【0061】スラリー混合タンク、第二エステル化反応
基及び仕上機反応器とも称される第三重縮合反応器の後
にギャーポンプを設け、第二エステル化反応器及び第一
重縮合反応器の後に不純物を除くため濾過装置を設け
る。
【0062】図1における区域Fは急冷及び作られたPE
TPをPETP粒子に変える切断区域を示す、又は作られたPE
TPを溶融した形でPETPフイルム押出し装置に直接運ぶ区
域を表す。
【0063】触媒及び導電性増強添加剤 本発明のPETP重合体製造法における通常の重縮合触媒は
三酸化アンチモン及び/又は二酸化ゲルマニウムであ
る、しかしながら重縮合のため使用される任意の他の既
知の触媒を本発明の方法において用いることができる。
【0064】作られるPETPの導電性を増強するための通
常の添加剤が本発明に使用でき、アルカリ金属、アルカ
リ土類金属、又はクロム、銅、マンガン又はコバルト塩
から選択した金属の如き金属化合物及びそれらの混合物
を含む。
【0065】これらの金属化合物は、前記金属の酸化
物、カルボン酸塩例えば酢酸塩、安息香酸塩、炭酸塩、
修酸塩等の形でPETPの導電性を増強するために使用でき
る。特に例えば酢酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酢
酸カルシウム、酢酸リチウム、酢酸ストロンチウム、酢
酸バリウム、安息香酸ストロンチウム、安息香酸バリウ
ム、フタル酸ナトリウム、フタル酸カルシウム、テレフ
タルウ酸カルシウム、テレフタル酸バリウム、酢酸マン
ガン、酢酸コバルト、酢酸鉛等がある。これらの化合物
は通常脂肪族ジオール中の溶液から、最も好ましくはエ
チレングリコール中の溶液から加える。
【0066】適切な触媒/添加剤組合せの選択とは別
に、反応混合物中への選択した化合物の添加時期及び方
法も重要である。
【0067】重縮合触媒について見ると、それは重縮合
が生起する前に反応混合物に時が来たらこれらの化合物
を加えると充分である、即ちエステル化開始からエステ
ル化中適宜加えることができる。一般にこれらの化合物
はエステル化の終りに、例えば日立連続法の第二エステ
ル化反応器に加える。
【0068】ここで導電性増強添加剤の添加方法及び時
期について見ると、連続直接エステル化及び重縮合法に
より作られるPETPの導電性は、導電性増強金属化合物の
エチレングリコールの如き脂肪族ジオール中の溶液を、
エステル化が実質的に完了したとき、即ちエステル化割
合が少なくとも80%に達したときのエステル化反応の
終りに加えると、著しく増強しうることが従来より知ら
れている。連続日立PETP製造法の場合、かかる溶液はカ
スケード型第二エステル化反応器に適宜加える。
【0069】本発明を実施例によって以下に説明する。
【0070】比較実施例 1 ポリエチレンテレフタレートを、不連続直接エステル化
及び重縮合反応法により、特にUS−P4008048
に記載された方法により研究室反応器中で作った。
【0071】一つのバッチの製造能力は、原材料として
ビス−(β−ヒドロキシエチル)−テレフタレートの
0.1モルに加えた0.1モルのテレフタル酸と0.0
6モルのエチレングリコールから出発した0.2モルの
PETP重合体であった。
【0072】導電性増強添加剤として、ドイツ国のRied
el de Haen AGから入手したMg(OAc)2・4H2O の溶液を
PETP 1モルについてMg(OAc)2の3.5×10-4モルの
濃度で加えた。この添加剤はエチレングリコール中のMg
(OAc)2の溶液として加えた。前記添加はエステル化反応
の開始に加えた。
【0073】触媒としてGeO2/Sb2O3の混合物を用いた、
濃度はそれぞれPETP 1モルについてGeO2 1×10-4
モル及びSb2S3 1×10-4モルであった。この触媒混
合物はエチレングリコール中のGeO2/Sb2O3の溶液として
加えた、前記溶液はエステル化反応の終りに加えた。
【0074】安定剤化合物として前述したIrganox 1
222のエチレングリコール中の溶液を用い、テレフタ
ル酸及びエチレングリコールの混合物に加えた、その濃
度は形成するPETP中で、PETP 1モルについてIrganox
1222の2.0×10-4モルになる量とした。
【0075】固有粘度は、ISO 1628/1及びISO
1628/5基準に記載されている如き方法で、40
重量部のフエノール及び60重量部の1,2−ジクロロ
ベンゼンの混合物100ml中0.5gのPETPの溶液で
測定した。
【0076】かくして作ったPETP重合体の色価は2.0
になった;前記PETP重合体の熱酸化安定性は重量損失と
して表して、0.31%になった。
【0077】作られたPETPの色価を測定する方法は次の
通りであった:PETP重合体試料の色を、標準着色溶液と
溶融したPETP粒子について目視比較によって測定する。
従って20gのPETP重合体を毛細管を備えたガラス試験
管に入れ、乾燥窒素でフラッシュし、0.1mmHgの減圧
下に157℃で2時間乾燥する。PETP重合体を含有する
試験管を次いで約6分後重合体が完全に溶融するまで沸
とうジメチルフタレート(282℃)の蒸気浴中で加熱
する:この方法の間中、乾燥窒素の連続流を毛細管を介
して試験管中に導入する。重合体が完全に溶融したら直
ちに蒸気浴を除き、溶融ポリエステルの色を測定する。
色数値の決定は、白色背景に対して比較色により溶融ポ
リエステルの色の目視比較によって行う。比較色は、米
国のTRICON COLORによって供給されたポリアゾ染料で
あり、Color Index No. 36300であるダイレクト
・ブラウン74染料の封止試験管中の水溶液によって与
えられる。色スケールとして下記溶液を使用する:
【0078】0=水 1=溶液100mlについて前記染料0.00025g 2=1の同じ染料の2倍量 3=1の同じ染料の3倍量 4=その他
【0079】PETPの熱酸化安定性を測定する方法は次の
通りである:PETP重合体の熱酸化安定性の測定は、空気
の一定流の下、245℃で熱処理後、PETP重合体の重量
損失の重量分析によって行う。実際の方法は次の通りで
ある:10gのPETP重合体を固体二酸化炭素(冷却媒体
と作用する)と共に粉砕し、粉砕した粒子を篩分しこれ
によって500〜1500μの画分を集める。この画分
2gを試験管中に入れ、乾燥窒素でフラッシュし、15
0℃の温度で乾燥室中で0.1mmHgの減圧下2時間乾燥
する。
【0080】この間にガラス皿を15分間245℃で乾
燥オーブン中に入れ、それをデシケーター中で冷却し、
0.0001gの精度で秤量する。乾燥した重合体の約
1g(0.0001gの重量精度)をガラス皿中に置
き、試料を正確に1時間空気循環乾燥オーブン中で24
5℃に加熱する。
【0081】次にガラス皿を室温までデシケーター中で
冷却する。重量損失百分率を重量分析で測定し、これが
熱酸化安定性を測定する。この測定を2回行い、平均値
を計算する。この平均値がPETP試料の熱酸化安定性に対
する測度であり、重量損失百分率として表わす。
【0082】比較実施例 2 比較実施例1に記載した如くPETP重合体の製造法を繰り
返した、但し、Irganox 1222安定化化合物と共
に、東大阪市の第一化学工業社から入手しうるトリメチ
ロールホスフエートをエチレングリコール溶液の形の第
二安定化化合物として加えたことのみを変えた。かくし
て作られたPETP重合体中のトリメチロールホスフエート
の量は、PETP 1モルについてトリメチロールホスフエ
ート1.6×10-4モル量であった。
【0083】この方法により作ってPETP粒子の色価は
1.5になった、そして前記PETPの熱酸化安定性は重量
損失として表わして、0.35%になった。
【0084】比較実施例 3 比較実施例1に記載した如くPETP重合体の製造法を繰返
した、但しIrganox1222安定化化合物と共に、ベル
ギー国のJanssen Chimicaから入手しうるトリメチロー
ルホスフアイトをエチレングリコール安定化溶液の形で
第二安定化化合物として加えたことのみを変えた。かく
して作ったPETP重合体中のトリメチロールホスフアイト
の量はポリエステル1モルについてトリメチロールホス
フアイト1.6×10-4モルであった。
【0085】この方法によって作ったPETP粒子の色価は
1.0になった、そして前記PETPの熱酸化安定性は重量
損失として表わして0.41%になった。
【0086】比較実施例 4 比較実施例1に記載した如くPETP重合体の製造法を繰返
した、但しIrganox1222安定化化合物と共に、ドイ
ツ国のBayer AGから入手しうるトリフエニルホスフエ
ートをエチレングリコール安定化溶液の形で第二安定化
化合物として加えたことのみを変えた。かくして作った
PETP重合体中のトリフエニルホスフエートの量はポリエ
ステル1モルについてトリフエニルホスフエート1.6
×10-4モルであった。
【0087】この方法で作ったPETP粒子の色価は1.0
になった、そして前記PETPの熱酸化安定性は重量損失と
して表わして0.40%になった。
【0088】比較実施例 5 比較実施例1に記載した如くPETP重合体の製造法を繰返
した、但しIrganox1222安定化化合物と共に、米国
のBorg Warner Chemicals Inc. より入手しうるジイ
ソデシルペンタエルスリトールジホスフアイトであるWe
ston 600をエチレングリコール安定化溶液の形で第
二安定化化合物として加えた。かくして作ったPETP重合
体中のWeston 600の量はポリエステル1モルについ
てWeston 600の0.8×10-4モルであった。
【0089】この方法で作ったPETP粒子の色価は1.5
になった、そして前記PETPの熱酸化安定性は重量損失と
して表わして0.33%になった。
【0090】比較実施例 6 比較実施例1に記載した如くPETP重合体の製造法を繰返
した、但しIrganox1222安定化化合物と共に、前述
したBorg Warner Chemicals Inc. より入手しうるビ
ス−(2,4−ジ−t−ブチルフエニル−ペンタエリス
リトール)−ジホスホナイトであるUltranox 626エ
チレングリコール安定化溶液の形で第二安定化化合物と
して加えたことのみを変えた。かくして作ったPETP重合
体中のUltranox 626の量はポリエステル1モルにつ
いてUltranox 626の0.8×10-4モルであった。
【0091】この方法により作ったPETP粒子の色価は
1.5になった、そして前記PETPの熱酸化安定性は重量
損失として表わして0.26%になった。
【0092】比較実施例 7 比較実施例1に記載した如くPETP重合体の製造法を繰返
した、但しIrganox1222安定化化合物と共に、スイ
ス国のCiba−Geigy AG より入手しうるトリ−2,4−
ジ−t−ブチルフエニルホスフアイトであるIrgafos
168をエチレングリコール安定化溶液の形で第二安定
化化合物として加えたことのみを変えた。かくして作っ
たPETP重合体中のIrgafos 168の量はポリエステル
1モルについてIrgafos 168の1.6×10-4モル
であった。
【0093】この方法により作ったPETP粒子の色価は
1.0になった、そして前記PETPの熱酸化安定性は重量
損失として表わして0.33%になった。
【0094】比較実施例 8 比較実施例1に記載した如くPETP重合体の製造法を繰返
した、但しIrganox1222安定化化合物と共に、前述
したBayer AG より入手しうるジエチルヘキシルホスフ
エートをエチレングリコール安定化溶液の形で第二安定
化化合物として加えたことのみを変えた。かくして作っ
たPETP重合体中のジエチルヘキスルホスフエートの量は
ポリエステル1モルについてジエチルヘキスルホスフエ
ート1.6×10-4モルであった。
【0095】この方法で作ったPETP粒子の色価は1.2
5になった、そして前記PETPの熱酸化安定性は重量損失
として表わして0.31%になった。
【0096】比較実施例 9 比較実施例1に記載した如くPETP重合体の製造法を繰返
した、但しIrganox1222安定化化合物と共に、ドイ
ツ国のHoechst AG より入手しうるジエチルカルボキシ
メチルホスホネートをエチレングリコール安定化溶液の
形で第二安定化化合物として加えたことのみを変えた。
かくして作ったPETP重合体中のジエチルカルボキシメチ
ルホスホネートの量はPETP1モルについてジエチルカル
ボキシメチルホスホネート1.6×10-4モルであっ
た。
【0097】かくして作ったPETP粒子の色価は1.25
になった、そして前記PETPの熱酸化安定性は重量損失と
して表わして0.35%になった。
【0098】実施例 10 比較実施例1に記載した如くPETP重合体の製造法を繰返
した、但しIrganox1222安定化化合物と共に、ベル
ギー国のJanssen Chimicaより入手しうるトリブチルホ
スフアイトをエチレングリコール安定化溶液の形で第二
安定化化合物として加えたことのみを変えた。かくして
作ったPETP重合体中のトリブチルホスフアイトの量はポ
リエステル1モルについてトリブチルホスフアイト1.
6×10-4モルであった。
【0099】この方法によって作ったPETP粒子の色価は
1.0になった、そして前記PETPの熱酸化安定性は重量
損失として表わして0.30%になった。
【0100】実施例 11 比較実施例1に記載した如くPETP重合体の製造法を繰返
した、但しIrganox1222と共に、前述したBayer AG
より入手しうるジエチルホスフアイトをエチレングリ
コール安定化溶液の形で第二安定化化合物として加え
た。かくして作ったPETP重合体中のジエチルホスフアイ
トの量はポリエステル1モルについてジエチルホスフア
イト1.6×10-4モルであった。
【0101】この方法で作ったPETP粒子の色価は1.0
になった、そして前記PETPの熱酸化安定性は重量損失と
して表わして0.35%になった。
【0102】実施例 12〜15 比較実施例2に記載の如くPETP重合体の製造法を繰返し
た、但し、研究室反応器での前記PETP製造法を行った代
りに、前記方法を下記の明細に従って工業的スケールの
プラントで行ったことのみを変えた:
【0103】原材料として純粋テレフタル酸及びエチレ
ングリコールから出発して、直接エステル化及び重縮合
反応法、更に詳細には前述した連続日立法及び装置によ
りポリエチレンテレフタレートを作った。
【0104】生産能力は104t/日となり、各反応器
における処理条件は次の通りであった:
【0105】 反応器No. 温 度 圧 力 エステル化区域 第一反応器 268℃ 1.7ハ゛ール 第二反応器 268℃ 大気圧 重縮合区域 第一反応器 272℃ 27ミリハ゛ール 第二反応器 272℃ 5ミリハ゛ール 第三反応器 275℃ 1.5ミリハ゛ール
【0106】第一エステル化反応器の後で、エステル化
割合は約85%であった。第二エステル化反応器の後
で、エステル化割合は96〜97%になった、そしてフ
エノール/ジクロロベンゼン混合物中で測定したとき、
作られたPETPの固有粘度は0.57dl/gになった。
【0107】重縮合触媒として、GeO2/Sb2O3 の混合物
を、PETP 1モルについてGeO2 0.4×10-4モル及
びPETP 1モルについてSb2O3 1.4×10-4モルの濃
度でそれぞれ使用した。前記触媒混合物はエチレングリ
コール中の GeO2 /Sb2O3 の溶液として加えた、前記溶
液は第二エステル化反応器の最後の区域で50.3Kg
/時間の割合で加えた。
【0108】導電性増強添加剤として、エチレングリコ
ール中の、前述したRiedel de Haenから入手できるMg
(OAc)2・4H2O の溶液を加えた、前記溶液は次の如く作っ
た:4.784lのエチレングリコールに、78.1K
gのMg(OAc)2・4H2O を加え、前記反応混合物を続いて完
全溶液が得られるまで室温で撹拌した。116.9Kg
/時間の一定供給測度で前記溶液を、第二エステル化反
応容器中に供給ポンプにより連続的供給し、形成される
PETP中の酢酸マグネシウムの濃度がPETP 1モルについ
てMg(OAc)2 3.5×10-4モルになるようにした。
【0109】安定化化合物として、Irganox 1222
及びトリメチルホスフエートのエチレングリコール中の
溶液である比較実施例2に記載した安定剤組合せを用い
た。前記溶液は、完全溶液が得られるまで、70℃まで
加熱しながら一定撹拌下に、3526lのエチレングリ
コールに28.3Kgのトリメチルホスフエート及び9
0Kgの前記Irganox 化合物を加えて作った。次に前記
溶液を、形成されるPETP中の濃度が、PETP 1モルにつ
いて2.0×10-4モルのIrganox 1222及び1.
6モルのトリメチルホスフエートになるように密閉ポン
プにより72.5Kg/時間の速度で加えた。前記溶液
はスラリー容器に加えた。
【0110】かくして作ったPETP重合体の色価及び熱酸
化安定性を測定したとき、比較実施例2で記載した方法
による不連続研究室反応器中で作ったPETP試料について
測定した実験結果が確認された。
【0111】同様な方法で、前述した工業的規模のプラ
ントで、比較実施例5及び6及び実施例11に記載した
PETP製造法を繰返した。研究室規模の反応器で測定した
色価及び熱酸化安定性についての実験結果が前記工業的
規模のプラントで確認された。
【0112】評価 下記表1に、前述したPETP重合体製造法、比較実施例1
〜9及び実施例10及び11の実験結果を集約した。第
一欄に(比較)実施例番号を示し、第二欄にヒンダード
フエノール系ホスホネートと共に使用した安定化化合物
を示し、第三欄にPETP1モルについての安定化化合物1
-4モルでの選択した安定化化合物の濃度を示し、第四
欄に色価を示し、第五欄に製造した各PETP重合体の60
分後の重量損失して表した熱酸化安定性を示す。
【0113】 表 1 実施例 重量損失%で表し 番号 安 定 剤 濃 度 色 価 た熱酸化安定性 1 − − 2.0 0.31 2 トリメチルホスフエート 1.6 1.5 0.35 3 トリメチルホスフアイト 1.6 1.0 0.41 4 トリフエニルホスフエート 1.6 1.0 0.40 5 Weston 600 0.8 1.5 0.33 6 Ultranox 626 0.8 1.5 0.26 7 Irgafos 168 1.6 1.0 0.33 8 シ゛エチルヘキシルホスフエート 1.6 1.25 0.31 9 シ゛エチルカルホ゛キシメチルホスホネート 1.6 1.25 0.35 10 トリフ゛チルホスフアイト 1.6 1.0 0.30 11 シ゛エチルホスフアイト 1.6 1.0 0.35
【0114】色価(1.0以下)及び熱酸化安定性
(0.35以下の重量損失)についての前述した基に基
づいて、実施例7,10及び11の方法により作ったPE
TPのみが、写真材料用支持体として好適なPETPシートに
溶融押出しによって更に加工するのに好適である。
【0115】色価及び熱酸化安定性に対する基準に基づ
いた選択した判定基準とは別に、種々の他の理由のため
連続直接エステル化及び重縮合PETP製造法において、比
較実施例の安定剤組合せの全てが適していない:
【0116】トリメチルホスフエートは毒性及び/又は
発癌性を有することが明らかである。
【0117】トリメチルホスフアイトは実に不快な臭気
を拡散する。
【0118】トリフエニルホスフアイト及びトリフエニ
ルホスフエートはエステル化工程中に前記化合物によっ
てフエノールが放出される欠点を有する;バッチ法にお
いてはかかる放出は実質的な問題を生じないが、これと
は反対に連続PETP製造法においては前記フエノールはオ
リゴマー反応混合物中に蓄積され、これによって不利な
副反応を生ぜしめ、最後には形成されるPETP重合体の品
質に悪影響を及ぼす;又重縮合工程中生成する廃エチレ
ングリコールの回収も困難になる。
【0119】Weston 600も不快な臭気を拡散する;
更にイソデカノールもエステル化中前記化合物によって
放出され、これも不快な臭気を拡散する。
【0120】Ultranox 626及びIrgafos 168は共
にエステル化中2,4−ジ−t−ブチルフエノールを放
出する欠点を有する;この生成物はエステル化反応中形
成される水を放出する目的の蒸留カラムによってエステ
ル化反応器から溜出される;この生成物は水放出パイプ
を狭くし、最後には閉塞を生ぜしめる。
【0121】最後にジエチルヘキシルホスフエートも実
に不快な臭気を拡散する。
【0122】結論として、ジエチル及びジブチルホスフ
アイトである最後の二つの実施例の化合物とヒンダード
フエノール系ホスホネートの組合せのみが前述した種々
の要件に合致すると言うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】日立基本法工程図の略図である。
【符号の説明】
A テレフタル酸及びエチレングリコール供給段階 B エステル化段階 C 重縮合段階 D テレフタル酸(PTA ) E エチレングリコール(EG) F 冷却及び切断区域

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主としてテレフタル酸及びエチレングリ
    コールのスラリーをビス−(β−ヒドロキシエチル)−
    テレフタレート又はそのオリゴマーに供給し、エステル
    化及びそれに続く重縮合を行い、これによって形成され
    るオリゴマーを漸増する減圧下に保つことによって主反
    復単位としてエチレンテレフタレートの単位を含むポリ
    エステルを製造するための連続直接エステル化及び重縮
    合法において、重縮合の開始前に、反応混合物にヒンダ
    ードフエノール系ホスホネート及びジエチルもしくはト
    リブチルホスフアイトを含有する脂肪族ジオールの安定
    化溶液を加えることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 安定化溶液を主としてテレフタル酸及び
    エチレングリコールのスラリーに加えることを特徴とす
    る請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 安定化化合物が溶解される脂肪族ジオー
    ルがエチレングリコールであることを特徴とする請求項
    1又は2の方法。
  4. 【請求項4】 ヒンダードフエノール系ホスホネートが
    3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホス
    ホネートであることを特徴とする請求項1〜3の何れか
    1項の方法。
  5. 【請求項5】 ヒンダードフエノール系ホスホネートが
    3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルリン
    酸のジエチルエステルであることを特徴とする請求項4
    項の方法。
  6. 【請求項6】 ジエチルもしくはトリブチルホスフアイ
    トとヒンダードフエノール系ホスホネート間のモル比が
    1:3〜3:1にあることを特徴とする請求項1〜5の
    何れか1項の方法。
  7. 【請求項7】 ジエチルもしくはトリブチルホスフアイ
    ト及びヒンダードフエノール系ホスホネートの両者を、
    生成されるポリエチレンテレフタレート中のそれらの濃
    度が、ポリエステル1モルについて0.05〜0.3ミ
    リモルにあるとことを特徴とする請求項1〜6の何れか
    1項の方法。
JP4079028A 1991-02-28 1992-02-28 増強された熱酸化安定性を有するポリエステルの製造方法 Pending JPH05155994A (ja)

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