JPH10279677A - ポリエステルの製造方法 - Google Patents

ポリエステルの製造方法

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JPH10279677A
JPH10279677A JP8934897A JP8934897A JPH10279677A JP H10279677 A JPH10279677 A JP H10279677A JP 8934897 A JP8934897 A JP 8934897A JP 8934897 A JP8934897 A JP 8934897A JP H10279677 A JPH10279677 A JP H10279677A
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polyester
glycol
esterification
stage
reaction
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JP8934897A
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Shin Ito
紳 伊藤
Tatsuro Ogawa
龍郎 小川
Katsuma Kamata
勝馬 鎌田
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ポリエステルの連続重合装置から発生する留出
グリコールを原料として再利用するにあたり、工業的に
有利に高品質なポリエステルを製造する方法を提供す
る。 【解決手段】エステル化反応2段階2槽および重縮合反
応装置よりなる連続ポリエステル製造装置を用いて、主
としてテレフタル酸ならびにグリコールを原料としてポ
リエステルを製造する方法において、エステル化反応2
段階目の反応槽から排出されるグリコールを主体とする
留出液の一部または全量を蒸留精製せずに直接、原料の
一部または全量として再利用することを特徴とするポリ
エステルの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は新規な連続ポリエス
テルの製造方法に関する。さらに詳しくは、エステル化
反応2段階2槽および重縮合反応槽を有する連続ポリエ
ステル重合装置を用いて、主としてテレフタル酸(以下
TPAという)とエチレングリコール(以下EGとい
う)、1,4ブタンジオール(以下BGという)などの
グリコールよりポリエステルを製造するに際し、グリコ
ールの使用量を最小限とし、さらにポリエステルの品質
を良好に保ち安定化するポリエステルの連続的製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、ポリエステルは、例えばエチレン
グリコールとテレフタル酸よりポリエステルを製造する
ポリエチレンテレフタレートの工業的製造の場合、酸成
分に対して、反応性を向上させるため、グリコール成分
を過剰に用い、両末端にグリコールが縮合されたオリゴ
マーとし(エステル化反応)、これを高温減圧下のエス
テル交換による脱グリコール重縮合反応により、高分子
量のポリエステルを得る(重合反応)2段階反応(工
程)の方法がとられている。そして、それぞれ別の反応
容器が用いられている。ポリエステルの連続製造方法に
おいてエステル化反応および重合反応を均一に段階的に
進めるため、その装置はそれぞれ複数の反応槽を有して
いる。
【0003】また、近年、大半のメーカが製造コストが
安いことから、TPAとEGを原料とする、いわゆる直
接エステル化法を採用している。直接エステル化法では
TPAが固体でありEGに不溶であることからも、原料
(TPA+EG)のスラリー流動性を確保するため、理
論必要量以上のEGを原料として供給し、過剰部分を回
収する方法が一般的である。
【0004】従来、ポリエステルの製造はテレフタル酸
とEGのスラリーミキサー、スラリー貯槽、精留塔を設
置したエステル化反応装置、および凝縮器を設けた重縮
合装置からなる製造装置を用い、まずTPAと1.02
〜5.0モル倍のEGがスラリーミキサーに送られスラ
リーを調合し、エステル化反応装置に供給される。エス
テル化反応装置でエステル化されたオリゴマーは重縮合
装置に送られるが、その他に生成した水とEGの蒸気は
精留塔により分離され、EG成分はエステル化反応装置
に還流される。
【0005】ここで、この製造法における第1の欠点が
現れる。つまり、エステル化反応装置に供給されるスラ
リーの粘度を下げて取扱い易くするために、エステル化
反応で消費される量以上のEGをミキサーに供給しなけ
ればならない。その結果、精留塔からEGを一部抜き出
さなければならず、このことがEGの原単位を大きくし
てポリエステルのコストアップを惹きおこす。
【0006】また第2の問題として、各反応において配
合される触媒成分や添加物も、大部分は溶媒にEGを使
用しており、結局工程内にはポリエステル中に含まれる
理論EG量に対して過剰のEGが存在することになる。
この結果、EGの原単位が大きくなり、ポリエステルの
コストアップを惹起する。
【0007】これら過剰に存在するEGはエステル化反
応装置や重縮合反応装置から抜き出される。このEG
(以下留出EGという)には、水分や、共沸、飛散同伴
してポリエステルの低重合体が含まれることになる。
【0008】ポリエステルの重合設備は、通常このよう
に工程から発生する留出EGや追加供給するEGを一括
して、純度の高いEGに精製する回収工程を有してお
り、ここで精製した高純度のEGを原料として再利用し
ているが、回収率100%とはいかずトータルでみると
EGの使用量が大きくなり、コストアップの原因の一つ
となっていた。
【0009】また、EG回収で取り除かれる物質は主と
して、水をはじめとする低沸点成分と、ポリエステル低
重合体や触媒・添加物の一部およびポリエステルの高融
点重合体やゲル化物、触媒・添加物の変質重合体などの
ような高融点成分とである。このうち、ポリエステル低
重合体や触媒・添加物の一部が廃棄処分されることは、
同じくトータルにみてTPA・EG・触媒・添加物の使
用量を大幅に増大させコストアップの大きな原因とな
る。
【0010】これまで、コストアップ要因を解決すべく
様々の検討がなされてきた。その解決法の一つが、発生
する留出EGを回収工程を経ずに直接原料として、再度
使用する方法であるが、その方法は、特開昭53−12
6096号公報、特開昭59−48058号公報等に開
示されている。
【0011】しかしながら、この方法では上述のコスト
面の問題を解決することは可能であっても、上述したよ
うな留出EG中には融点がエステル化または重縮合反応
温度以上の固形もしくは半固形の高融点成分(以下高融
点物という)が含まれており、これらの成分がエステル
化反応装置や重縮合反応装置で反応中には溶解せず異物
となり、ポリマー品位ひいては後加工工程を悪化させて
しまう。これらを反応装置に入れる前にフィルターで除
去する方法もあるが、メッシュの大きさ以下の物は除去
されず、またメッシュを小さくしてもフィルター詰まり
が起きやすく、メインテナンスの面で問題がある。この
ため問題をすべて解消するには至っていない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリエステ
ルの連続重合装置から発生する留出グリコールを原料と
して再利用するにあたり、工業的に有利に高品質なポリ
エステルを製造する方法を提供することを目的とするも
のである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、以上述べ
たような従来方法の問題点を解決するために鋭意検討を
続けてきた結果、エステル化反応2段階2槽および重縮
合反応装置よりなる連続ポリエステル製造装置を用いて
ポリエステルを製造する方法において、発生する留出グ
リコールの一部を、蒸留精製工程を通さず直接原料化す
ることにより、ポリエステルポリマーの品位を安定化で
きることを見出し、大幅なコストダウンとの両立が図れ
る本発明を完成するにいたった。すなわち、本発明は、
次の構成を有する。
【0014】[1]エステル化反応2段階2槽および重
縮合反応装置よりなる連続ポリエステル製造装置を用い
て、主としてテレフタル酸ならびにグリコールを原料と
してポリエステルを製造する方法において、エステル化
反応2段階目の反応槽から排出されるグリコールを主体
とする留出液の一部または全量を蒸留精製せずに直接、
原料の一部または全量として再利用することを特徴とす
るポリエステルの製造方法。
【0015】[2]グリコールがエチレングリコールま
たは1,4ブタンジオールである前記1記載のポリエス
テルの製造法。
【0016】[3]エステル化反応2段階目の反応槽よ
り留出されるエチレングリコールの組成が、水分濃度3
0重量パーセント以下、固形分濃度1重量パーセント以
下、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコール
0.7重量パーセント以下である前記1または2記載の
ポリエステルの製造法。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、本発明を詳述する。
【0018】本発明のポリエステルは、TPAをジカル
ボン酸とし、EG、BGなどをグリコール成分とするポ
リエステルを対象とし、好ましくはポリエチレンテレフ
タレートおよびポリブチレンテレフタレートである。
【0019】なお、TPA成分の一部を、例えば、イソ
フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカル
ボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸などの芳香族
ジカルボン酸、ドデカンジオン酸、アジピン酸、セバシ
ン酸、アゼライン酸、デカンジカルボン酸、などの脂肪
族カルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環
族ジカルボン酸、ヒドロキシ安息香酸、グリコール酸、
ヒドロキシエトキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン
酸で置き換えるか、またはグリコール成分の一部をポリ
テトラメチレングリコール、プロピレングリコール、ジ
エチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、p−
キシレングリコール、1,4−シクロヘキサジメタノー
ル、ビスフェノールなどの脂肪族、脂環族、芳香族のシ
オキシ化合物で置き換えでもよい。さらに熱可塑性を損
わない程度であれば三官能以上の多官能製化合物を共重
合したポリエステルでもよい。
【0020】以下、本発明の方法を図面を用いて詳しく
説明する。なお、以下グリコール成分としてEGについ
て説明しているが、本発明はEGのみに限定されるもの
ではない。
【0021】図1は、本発明の製造方法の一例を説明す
るフローチャート図である。図1では重縮合反応3段階
3槽の例が示されているが、重縮合反応装置はこれに限
定されるものではない。
【0022】図1において、TPAとEGとをスラリー
混合槽1に一定モル比として供給し、スラリーとする。
このスラリーを原料として、ポンプ2によって第1段の
エステル化反応装置3に送る。図1の方法では、TPA
とEGとをスラリー化しているが、必ずしもその形状と
せず、第1段のエステル化反応装置3に供給することが
できる。エステル化反応装置3では好ましくは200〜
270℃、25〜400kPaの条件にて反応し、第2
段のエステル化反応装置4に送る。なお、エステル化反
応では、重合触媒および必要に応じて顔料が添加され、
それらはEGに溶解、または分散されて投入されるのが
一般的である。
【0023】第1段のエステル化反応装置3で反応し生
成した水は、低沸点成分とともに精留塔5の塔頂より留
出水として分離され、EGは精留塔5下部より、エステ
ル化反応装置3に戻される。第2段のエステル化反応装
置4で発生した、水や低沸点成分や飛沫同伴したポリエ
ステル低重合体を含む留出EGは、留出EG貯槽6に送
られる。こうして第2段のエステル化反応装置4で、ほ
ぼエステル化が完了し生成したポリエステル低重合体が
次工程の重縮合反応装置に送られる。
【0024】重縮合反応装置7、8、9では好ましくは
200〜300℃、反応圧力は0.05〜30kPaの
範囲で徐々に温度、真空度を上げていくと、ポリエステ
ルのポリマーが合成される。この重縮合反応装置7、
8、9にはそれぞれ湿式凝縮器10、11、12が設置
されており、反応によって発生した留出EGはここで凝
縮され、それぞれ循環EG槽13、14に蓄えられると
ともに、循環EGとして再び湿式凝縮器10、11、1
2に送られ、留出EGを凝縮させるために噴霧液として
使用される。なお、それぞれの湿式凝縮器10、11、
12は、配管により真空源に接続している。
【0025】循環EG貯槽13、14から抜き出された
EGは、留出EG抜き出しポンプ15で蒸留生成工程へ
送られる。
【0026】留出EG貯槽6から抜き出されたEGは留
出EGポンプ16により留出EGフィルター19を通過
して原料として再利用される。この時、原料を安定供給
するため、該液の水分またはEG分含有率を測定器18
で連続的に測定し、制御弁17で流量を調整するのが望
ましい。
【0027】エステル化反応2段階2槽を有する連続ポ
リエステル製造装置でのエステル化反応2段階目の反応
槽から排出されるグリコールを主体とする留出液の成分
は、水分濃度30重量パーセント以下、固形分濃度1重
量パーセント以下、ジエチレングリコール及びトリエチ
レングリコール0.7重量パーセント以下、残りがエチ
レングルコールであることが好ましい。これを外れる場
合はポリマー品位が悪化してくる。
【0028】図2は、従来方法の工程を示すフローチャ
ート図であり、図1から留出EG貯槽6からEGを原料
として再利用する設備を取り外し、反応装置から排出さ
れるグリコールを主体とする留出液は全量、蒸留精製工
程へ送られる。
【0029】図3は、反応装置から排出されるグリコー
ルを主体とする留出液を反応装置毎に区分することなく
全量またはその一部を蒸留精製することなく原料として
再利用する工程のフローチャート図である。図1の循環
EG貯槽13から蒸留精製工程に送られるEGの全量ま
たは一部が留出EG貯槽6に送られ原料として使用され
る。
【0030】
【実施例】以下本発明を実施例により、さらに詳細に説
明する。なお、実施例、比較例においては、図1、図
2、図3に示す形態のポリエステル連続重合装置を用い
た。 [実施例1]図1に示した設備を用いて、エステル化反
応装置4で発生した留出EGと制御弁17を通して供給
される原料EGとの混合物中の純EG分が、常に13.
8kg/hとなるように制御し、TPA31.1kg/
hとともにスラリー混合機1に供給して、スラリー化し
て後、ポンプ2経由でエステル化反応装置3に供給し
た。そして、表1の条件によりエステル化および重合反
応させた。1カ月連続運転において工程は安定してい
た。製造品を使用した製糸試験をおこなった結果、染め
差などの問題はなく、従来品と大差ない品質の糸が得ら
れ、糸切れ回数は製品1tに対して11回であった。
【0031】[比較例1]図2に示した設備を用いて、
留出EGと制御弁17を通して供給される原料EGが、
常に13.8kg/hとなるように制御し、TPA3
1.1kg/hとともにスラリー混合機1に供給して、
スラリー化して後、ポンプ2経由でエステル化反応装置
3に供給した。そして、表1の条件によりエステル化お
よび重合反応させた。1カ月連続運転において工程は安
定していた。製造品を使用した製糸試験をおこなった結
果、染め差などの問題はなく、糸切れ回数は製品1tに
対して9回であった。
【0032】[比較例2]図3に示した設備を用いて、
工程から発生する留出EGと制御弁17を通して供給さ
れる原料EGとの混合物中の純EG分が、常に13.8
kg/hとなるように制御し、TPA31.1kg/h
とともにスラリー混合機1に供給して、スラリー化して
後、ポンプ2経由でエステル化反応装置3に供給した。
そして、表1の条件によりエステル化および重合反応さ
せた。1カ月連続運転において、2回も留出EGフィル
ター19が詰まり、復旧するのに人手がかかった。その
他の工程は安定していた。製造品を使用した製糸試験を
おこなった結果、染め差などの問題はなく、従来品と大
差ない品質の糸が得られ、糸切れ回数は製品1tに対し
て287回であった。
【0033】
【表1】
【0034】
【発明の効果】留出グリコールを蒸留精製工程に回すこ
となく再利用でき、かつ高品位のポリエステルが長期安
定して製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法による一実施工程のフローチャート
図である。
【図2】従来方法の工程を示すフローチャート図であ
る。
【図3】他の従来方法の工程を示すフローチャート図で
ある。
【符号の説明】
1 ・・・・・スラリー混合機 2 ・・・・・スラリー供給ポンプ 3〜4 ・・・・・エステル化反応装置 5 ・・・・・精留塔 6 ・・・・・留出EG貯槽 7〜9 ・・・・・重縮合反応装置 10〜12・・・・・湿式凝縮器 13〜14・・・・・循環EG貯槽 15 ・・・・・留出EG抜き出しポンプ 16 ・・・・・留出EG供給ポンプ 17 ・・・・・制御弁 18 ・・・・・自動濃度計 19 ・・・・・留出EGフィルター

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エステル化反応2段階2槽および重縮合反
    応装置よりなる連続ポリエステル製造装置を用いて、主
    としてテレフタル酸ならびにグリコールを原料としてポ
    リエステルを製造する方法において、エステル化反応2
    段階目の反応槽から排出されるグリコールを主体とする
    留出液の一部または全量を蒸留精製せずに直接、原料の
    一部または全量として再利用することを特徴とするポリ
    エステルの製造方法。
  2. 【請求項2】グリコールがエチレングリコールまたは
    1,4ブタンジオールである請求項第1項記載のポリエ
    ステルの製造法。
  3. 【請求項3】エステル化反応2段階目の反応槽より留出
    されるエチレングリコールの組成が、水分濃度30重量
    パーセント以下、固形分濃度1重量パーセント以下、ジ
    エチレングリコール及びトリエチレングリコール0.7
    重量パーセント以下である請求項第1項または第2項記
    載のポリエステルの製造法。
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