JPH11228681A - ポリエステルの製造方法 - Google Patents
ポリエステルの製造方法Info
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Abstract
ル用等の成形体の製造において口金汚れ、濾圧上昇、糸
切れなどの問題が解消されたポリエステルの製造方法を
提供する。 【解決手段】芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形
成性誘導体及びジオールまたはそのエステル形成性誘導
体とのエステル化反応またはエステル交換反応により得
られた生成物を重縮合せしめてポリエステル組成物を製
造する方法において、重縮合触媒としてアルミニウム化
合物を使用し、アルミニウム化合物を添加する時点での
反応系のモル比(芳香族ジカルボン酸またはそのエステ
ル形成性誘導体に対するジオールまたはそのエステル形
成性誘導体のモル比)が1.25〜2.0であることを
特徴とするポリエステルの製造方法。
Description
ポリエステルの製造方法に関する。さらに詳しくは成形
加工性及びポリマ色調に優れるポリエステルの製造方法
に関する。
に、繊維用、フィルム用、ボトル用をはじめ広く種々の
分野で用いられている。なかでもポリエチレンテレフタ
レートは機械的強度、化学特性、寸法安定性などに優
れ、好適に使用されている。
レフタル酸またはそのエステル形成性誘導体とエチレン
グリコールから製造されるが、高分子量のポリマを製造
する商業的なプロセスでは、重縮合触媒としてアンチモ
ン化合物が広く用いられている。しかしながら、アンチ
モン化合物を含有するポリマは以下に述べるような幾つ
かの好ましくない特性を有している。
たポリエステルを溶融紡糸して繊維とするときに、アン
チモン触媒の残査が口金孔周りに堆積することが知られ
ている。この堆積が進行するとフィラメントに欠点が生
じる原因となるため、適時除去する必要が生じる。アン
チモン触媒残査の堆積が生じるのは、アンチモンがポリ
マ中でアンチモングリコラートの形で存在しており、こ
れらが口金近傍で変成を受け、一部が気化、散逸した
後、アンチモンを主体とする成分が口金に残るためであ
ると考えられている。
較的大きな粒子状となりやすく、異物となって成形加工
時のフィルターの濾圧上昇、紡糸の際の糸切れあるいは
製膜時のフィルム破れの原因になるなど好ましくない特
性を有している。
5,512,340、USP5,596,069等で
は、無機アルミニウム化合物である塩化アルミニウムや
水酸化塩化アルミニウムをコバルト化合物と併用して用
いることが提案されている。しかしながら一般にアルミ
ニウム化合物は、エチレングリコールなどのジオールや
ポリエステルの反応系に溶解しにくく、そのまま重縮合
触媒としてポリエステルの反応系に添加すると不溶性異
物を形成し、該異物に起因した紡糸の糸切れやフィルム
破れを発生し、結局、アンチモンの問題を十分に回避で
きない。
アンチモン化合物を含有するポリエステルの欠点を解消
した、アルミニウム化合物を添加してなるポリエステル
の製造方法を提供することにある。
は、芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導
体及びジオールまたはそのエステル形成性誘導体とのエ
ステル化反応またはエステル交換反応により得られた生
成物を重縮合せしめてポリエステル組成物を製造する方
法において、重縮合触媒としてアルミニウム化合物を使
用し、アルミニウム化合物を添加する時点での反応系の
モル比(芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性
誘導体に対するジオール芳香族またはそのエステル形成
性誘導体のモル比)が1.25〜2.0であることを特
徴とするポリエステルの製造方法により達成される。
ン酸またはそのエステル形成性誘導体及びジオールまた
はそのエステル形成性誘導体から合成されるポリマであ
って、繊維、フィルム、ボトル等の成形品として用いる
ことが可能なものであれば特に限定はない。
は、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメ
チレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレ
ンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレン
ジカルボキシレ−ト、ポリエチレン−1,2−ビス(2
−クロロフェノキシ)エタン−4,4’−ジカルボキシ
レート、ポリプロピレンテレフタレートなどが挙げられ
る。本発明は、なかでも最も汎用的に用いられているポ
リエチレンテレフタレートまたは主としてポリエチレン
テレフタレートからなるポリエステル共重合体において
好適である。
成分としてアジピン酸、イソフタル酸、セバシン酸、フ
タル酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸などのジカ
ルボン酸およびそのエステル形成性誘導体、ポリエチレ
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、ネオペンチルグリコール、ポリプロピレン
グリコールなどのジオキシ化合物、p−(β−オキシエ
トキシ)安息香酸などのオキシカルボン酸およびそのエ
ステル形成性誘導体などを共重合してもよい。
ニウム化合物を用い、重縮合を開始する時点での反応系
のモル比(芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成
性誘導体に対するジオール芳香族またはそのエステル形
成性誘導体のモル比)が1.25〜2.0にすることで
ある。モル比が1.25未満ではアルミニウム化合物の
分散性が悪く異物抑制の効果が得られない。また、モル
比が2.0を越えるとジオールの2量体の副生、軟化点
の低下など得られるポリエステルの物性を低下させるの
で好ましくない。より好ましくは1.4〜2.0、さら
に好ましくは1.6〜1.8である。
ステル形成性誘導体に対するジオール芳香族またはその
エステル形成性誘導体のモル比)を1.25〜2.0に
するための具体的な方法としては、アルミニウム化合物
を添加するまでの間に芳香族ジカルボン酸またはそのエ
ステル形成性誘導体に対して0.1〜0.8倍モルのジ
オールを添加するとジオールの2量体の副生物抑制の点
で好ましい。モル比を1.25〜2.0にする方法には
他にジカルボン酸とジオールのモル比を1.25〜2.
0に設定してエステル化反応またはエステル交換反応を
行い得られた生成物のモル比を1.25〜2.0にする
方法があるが、この方法ではジオールの2量体の副成、
軟化点の低下など得られるポリエステルの物性を低下さ
せるので好ましくない。添加するジオールの量は、芳香
族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体に対し
て0.1〜0.5倍モルがより好ましく、0.2〜0.
4が特に好ましい。
同時に添加してもよいし、ジオール単体で添加してもか
まわないがアルミニウム化合物の添加するまでの間また
はアルミニウム化合物と同時に添加することが必要であ
る。
されない。具体的には、水酸化アルミニウム、塩化アル
ミニウム、水酸化塩化アルミニウムなどの無機アルミニ
ウム化合物、酢酸アルミニウム、安息香酸アルミニウ
ム、乳酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウムステア
リン酸アルミニウムなどのカルボン酸塩、アルミニウム
エチレート、アルミニウムイソプロピレート、アルミニ
ウムトリ−n−ブチレート、アルミニウム−sec−ブ
チレート、アルミニウム−tert−ブチレート、モノ
−sec−ブトキシアルミニウムイソプロピレートなど
のアルコールの水酸基をアルミニウム元素で置き換えた
構造の化合物であるアルミニウムアルコレート、エチル
アセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、ア
ルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルキ
ルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、
アルミニウムモノアセチルアセテートビス(エチルアセ
トアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセテ
ート)、アルミニウムモノイソプロポキシモノオレオキ
シエチルアセトアセテート、アルミニウムアセチルアセ
トネート等のアルミニウムアルコレートのアルコキシ基
の一部または全部をアルキルアセト酢酸エステルやアセ
チルアセトン等のキレート化剤で置換した化合物である
アルミニウムキレートが挙げられる。
ニウム原子の含有比率の高い水酸化アルミニウム、塩化
アルミニウム、水酸化塩化アルミニウム、酢酸アルミニ
ウムが好ましく用いられる。
アルミニウムを用いると、ハロゲンを含有しないため得
られるポリマの耐熱性や色調がより良好となり特に好ま
しい。尚、本発明の酢酸アルミニウムは、一般に市販さ
れている、いわゆる塩基性酢酸アルミニウムであっても
良い。
ウム原子換算で得られるポリエステルに対して重量で5
〜500ppmとなるよう添加することが好ましい。添
加量が5ppmより少ないと触媒活性が不十分で、結果
として得られるポリマの分子量が低く成形物の強度が不
十分となる。また500ppmを越える量を添加する
と、異物が生成しやすくなり、成形時の濾圧上昇が顕著
になったり、ポリマ色調が悪化する場合がある。より好
ましくは10〜200ppm、さらに好ましくは100
〜200ppmである。
って、例えば理化学辞典(第3版増補版、岩波書店、1
982)等で示されるように、アルカリ金属、アルカリ
土類金属の水酸化物とそれ以外にアルカリ金属炭酸塩、
アンモニア、アミン及びその誘導体からなる群の全体の
ことをいう。
リエステルに対して50〜5000ppmであることが
好ましい。50ppm未満では異物生成抑制の効果が得
られにくく、また5000ppmを越えて添加すると得
られるポリエステルの色調を悪化させたりする場合があ
る。添加量としては、70〜3000ppmがより好ま
しく、特に好ましくは80〜1000ppmである。
ち、含窒素化合物を用いると、得られるポリエステルの
色調が特に良好となり好ましい。
いが、例えば次の式1または式2で表される化合物を挙
げることができる。
や、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルア
ミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等が挙げ
られる。式2の化合物としては、水酸化テトラメチルア
ンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化
テトラプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアン
モニウム、水酸化トリメチルベンジルアンモニウム等を
挙げることができる。
式1または式2の化合物の誘導体や、エチレンジアミ
ン、テトラエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミ
ン、ピリジン、キノリン、ピロリン、ピロリドン、ピペ
リジン等を用いても良い。
合物のなかでも、第3アミン化合物または第4アンモニ
ウム化合物が、得られるポリエステル中での異物生成が
特に少なくなり好ましい。さらに好ましくは、280℃
以下の温度で揮発する化合物であると、最終的に得られ
るポリエステル中の残留量が少なくなり、該ポリエステ
ルの色調がより良好となり好ましい。このような化合物
としてはトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプ
ロピルアミン、トリブチルアミン等の第3アミン化合物
や、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエ
チルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウ
ム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化トリメチ
ルベンジルアンモニウム、等の第4アンモニウム化合物
が挙げられる。
るポリエステルに対して窒素原子換算で10〜1000
ppmであることが好ましい。10ppm未満では異物
生成抑制の効果が得られにくく、また1000ppmを
越えて添加すると得られるポリエステルの色調を悪化さ
せたりする場合がある。添加量としては、30〜800
ppmがより好ましく、特に好ましくは50〜500p
pmである。
テルの反応系にそのまま添加してもよいが、あらかじめ
アルカリを含有する水、有機溶媒または水及び有機溶媒
の混合物に混合した後、反応系へ添加するとアルミニウ
ム化合物のポリエステル組成物中での異物生成がより抑
制されるため好ましい。特に、アルカリを水と混合し、
水溶液とした後、該水溶液にアルミニウム化合物を混合
すると、アルミニウム化合物が水溶液に均一分散あるい
は溶解し、ポリエステル中での異物生成がより抑制され
るため好ましい。また、このアルミニウム化合物を添加
した水溶液をエチレングリコール等のポリエステルを形
成するジオール成分で希釈したのち反応系に添加する
と、急激な温度変化による局部的な濃縮等が起こりにく
くなるため、好ましい。
めアルカリを含有する水、有機溶媒または水及び有機溶
媒の混合物と混合する場合には、水、有機溶媒または水
及び有機溶媒の混合物に対してアルカリの濃度が0.5
〜50重量%、より好ましくは1〜40重量%である
と、その後に添加するアルミニウム化合物が分散あるい
は溶解がより容易に進行するため好ましい。
液としては、アルミニウム化合物をアルミニウム原子換
算で0.05〜20重量%、アルカリを0.05〜30
重量%の濃度とすると、得られるポリエステル中の異物
が特に少なく好ましい。また、アルカリが含窒素化合物
の場合には窒素原子換算で0.05〜20重量%の濃度
とすると、得られるポリエステル組成物中の異物が特に
少なく好ましい。
と併せてコバルト化合物を用いると、重縮合反応がより
速やかに進行し、また得られるポリエステルの色調がよ
り改善されるため好ましい。
はないが、具体的には例えば、酢酸コバルト4水塩、硝
酸コバルト、塩化コバルト、コバルトアセチルアセトネ
ート、ナフテン酸コバルト等が挙げられる。
ム原子とコバルト原子のモル比(Al/Co)で0.5
〜20とすることが好ましい。該モル比範囲であると、
重合活性の向上効果が高く、ポリマ色調の向上効果が大
きく、また耐熱性も良好に維持できる。より好ましくは
1〜15、さらに好ましくは2〜10である。
おいては、アンチモン化合物を併用しても良いがアンチ
モン原子として添加量がポリマに対して50ppm以下
であると、繊維の紡糸時の糸切れや、フィルム製膜時の
破れが抑制され、ボトル等では透明性が良好となり好ま
しい。より好ましくは30ppm以下、さらに好ましく
は10ppm以下である。
物等の公知の着色防止剤を含んでもよい。
て、ポリエチレンテレフタレートの例で説明する。
エチレンテレフタレートは通常、次のいずれかのプロセ
スで製造される。すなわち、(1)テレフタル酸とエチ
レングリコールを原料とし、直接エステル化反応によっ
て低分子量のポリエチレンテレフタレートまたはオリゴ
マーを得、さらにその後の重縮合反応によって高分子量
ポリマを得るプロセス、(2)ジメチルテレフタレート
(DMT)とエチレングリコールを原料とし、エステル
交換反応によって低分子量体を得、さらにその後の重縮
合反応によって高分子量ポリマを得るプロセスである。
ここでエステル化は無触媒でも反応は進行するが、エス
テル交換反応においては、通常、マンガン、カルシウ
ム、マグネシウム、亜鉛、リチウム等の化合物を触媒に
用いて進行させ、またエステル交換反応が実質的に完結
した後に、該反応に用いた触媒を不活性化する目的で、
リン化合物を添加することが行われる。
の一連の反応の前半で得られた低重合体のモル比を特定
の範囲とした後、本発明の特定のアルミニウム化合物を
添加し、しかる後に、後半の重縮合反応を進行させ、高
分子量のポリエチレンテレフタレートを得るというもの
である。
は連続式等の形式で実施されるが、本発明の製造方法は
そのいずれの形式にも適用し得る。
する。なお、実施例中の物性値は以下に述べる方法で測
定した。
た。
ター型式SM−3)を用いて、ハンター値(L,a,b
値)として測定した。
a,22,p363(1960)]によった。
により、試長250mm、引張り速度300mm/分で
S−S曲線を求め強伸度を算出した。
%含有する水200部に水酸化アルミニウムを10部添
加、攪拌し均一な水溶液を得た。さらに該水溶液をエチ
レングリコール90部で希釈し水酸化テトラエチルアン
モニウム、水及び水酸化アルミニウムを含有する均一な
エチレングリコール溶液を調整した。
から常法に従って製造した、モル比が1.15で触媒を
含有しないオリゴマーを250℃で溶融し、該溶融物に
モル比が1.6となるようにエチレングリコールを添加
し、その後、先に調整した水酸化テトラエチルアンモニ
ウム、水及び水酸化アルミニウムを含有する均一なエチ
レングリコール溶液を最終的に得られるポリエステル中
でのアルミニウム原子の含有率が200ppmとなるよ
うに添加し、更に酢酸コバルト4水塩をコバルト含有量
が20ppmになるように添加した。その後、低重合体
を30rpmで攪拌しながら反応系の温度を250℃か
ら290℃まで徐々に昇温するとともに圧力を40Pa
まで下げた。最終温度、最終圧力到達までの時間はとも
に60分とした。所定の攪拌トルクとなった時点で反応
系を窒素パージし常圧に戻し重縮合反応を停止し、冷水
にストランド状に吐出、直ちにカッティングしポリエス
テルのペレットを得た。
ルボキシル末端基量24当量/ton、ポリマ色調はL
=54、a=0.5、b=4.7であった。また、蛍光
X線で分析し、アルミニウム原子成分含有量が200p
pmであることを確認した。
好なポリエステルのペレットを得た。
ダ型紡糸機に供給し、紡糸温度295℃で溶融紡糸し
た。このときフィルターとして絶対濾過精度10μmの
金属不織布を使用し、口金は0.6mmφの丸孔を用い
た。口金から吐出した糸を長さ30cm、内径25cm
φ、温度300℃の加熱筒で徐冷後、チムニー冷却風を
当てて冷却固化し、給油した後、引き取り速度550m
/分で引き取った。この未延伸糸を延伸温度95℃で延
伸糸の伸度が14〜15%となるように適宜延伸倍率を
変更しながら延伸した後、熱処理温度220℃、リラッ
クス率2.0%で熱処理し延伸糸を得た。
昇はほとんど認められず、また延伸時の糸切れもほとん
どなく成形加工性の良好なポリマであった。
造した、モル比が2.0で触媒を含有しないオリゴマー
を250℃で溶融し、エチレングリコールを添加せず、
以下実施例1と同様にしてポリマを重合し溶融紡糸を行
った。
施例1と同様にしてポリマを重合し、溶融紡糸を行っ
た。
物性及び溶融紡糸工程ともに良好に推移したが、三酸化
アンチモン単独で重合したものや本発明の特許請求の範
囲外のものは溶融紡糸工程において濾圧上昇が顕著とな
ったり、糸切れが多く多発し成形加工性に劣るものであ
った。
の要因によって引き起こされるが、ポリマ中の異物もそ
の主要因の一つである。実施例において製糸工程で濾圧
上昇がないか、ほとんど認められないものを良好とし
た。実施例3〜5および実施例7〜9においては若干の
濾圧上昇が認められるが、通常の濾過フィルター交換周
期に影響を与えない程度であり許容範囲内とした。ま
た、糸切れについても実施例において糸切れが発生しな
いか、ほとんど発生しないものを良好とした。実施例3
〜5および実施例7〜9においては良好なレベルの水準
のバラツキ上限で推移したものであり、操業性の観点か
らは許容範囲内と判断された。
れるポリエステルは成形加工性およびポリマ色調に優
れ、繊維用、フィルム用、ボトル用等の成形体の製造に
おいて口金汚れ、濾圧上昇、糸切れなどの問題が解決さ
れる。
Claims (12)
- 【請求項1】芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形
成性誘導体及びジオールまたはそのエステル形成性誘導
体とのエステル化反応またはエステル交換反応により得
られた生成物を重縮合せしめてポリエステルを製造する
方法において、重縮合触媒としてアルミニウム化合物を
使用し、アルミニウム化合物を添加する時点での反応系
のモル比(芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成
性誘導体に対するジオールまたはそのエステル形成性誘
導体のモル比)が1.25〜2.0であることを特徴と
するポリエステルの製造方法。 - 【請求項2】アルミニウム化合物を反応系へ添加するま
での間に、芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成
性誘導体に対して0.1〜0.8倍モルのジオールを添
加して重縮合反応を行うことを特徴とする請求項1記載
のポリエステルの製造方法。 - 【請求項3】ポリエステルを製造する方法において得ら
れるポリエステルに対して、アルミニウム化合物をアル
ミニウム原子換算で5〜500ppm添加することを特
徴とする請求項1または2記載のポリエステルの製造方
法。 - 【請求項4】アルミニウム化合物がアルミニウムの水酸
化物、塩化物、水酸化塩化物及び酢酸塩からなる群から
選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とす
る請求項1〜3のいずれか1項記載のポリエステルの製
造方法。 - 【請求項5】得られるポリエステルに対して、アルカリ
を50〜5000ppm添加することを特徴とする請求
項1〜4のいずれか1項記載のポリエステルの製造方
法。 - 【請求項6】アルカリが含窒素化合物であることを特徴
とする請求項5記載のポリエステルの製造方法。 - 【請求項7】含窒素化合物が第3アミン化合物または第
4アンモニウム化合物であることを特徴とする請求項6
のポリエステルの製造方法。 - 【請求項8】アルミニウム化合物をあらかじめ、アルカ
リを含有する水または有機溶媒に混合した後、該混合物
として添加することを特徴とする請求項5〜7のいずれ
か1項記載のポリエステルの製造方法。 - 【請求項9】アンチモン化合物をアンチモン原子として
ポリエステルに対して50ppm以下となるように添加
することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載
のポリエステルの製造方法。 - 【請求項10】コバルト化合物を、アルミニウム原子と
コバルト原子のモル比が0.5〜20(Al/Co)と
なるように添加してなることを特徴とする請求項1〜9
のいずれか1項記載のポリエステルの製造方法。 - 【請求項11】ポリエステルが主としてポリエチレンテ
レフタレートからなるポリマであることを特徴とする請
求項1〜10のいずれか1項記載のポリエステルの製造
方法。 - 【請求項12】繊維用途に用いることを特徴とする請求
項1〜11のいずれか1項記載のポリエステルの製造方
法。
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---|---|---|---|
JP03467398A JP3740823B2 (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | ポリエステルの製造方法 |
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JP03467398A JP3740823B2 (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | ポリエステルの製造方法 |
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JPH11228681A true JPH11228681A (ja) | 1999-08-24 |
JP3740823B2 JP3740823B2 (ja) | 2006-02-01 |
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JP03467398A Expired - Fee Related JP3740823B2 (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | ポリエステルの製造方法 |
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