JPH11228682A - 成形加工性に優れたポリエステルの製造方法 - Google Patents
成形加工性に優れたポリエステルの製造方法Info
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- JPH11228682A JPH11228682A JP3606598A JP3606598A JPH11228682A JP H11228682 A JPH11228682 A JP H11228682A JP 3606598 A JP3606598 A JP 3606598A JP 3606598 A JP3606598 A JP 3606598A JP H11228682 A JPH11228682 A JP H11228682A
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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。 【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及
びチタン化合物を使用す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−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
チモン触媒の残渣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
チモン触媒残渣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の好ましくない
特性を有している。
極めて少ないか、あるいは含有しないポリエステルが求
められている。このような課題に対して、例えばUSP
5,512,340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
ールなどのグリコ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する。また、可溶性
アルミニウム化合物を用いた場合にも、反応性を上げる
ために相当量のアルミニウム化合物を添加すると異物発
生を生じ、結局、アンチモンの問題点を十分に回避でき
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及びチタン化合物を添加して
なるポリエステルの製造方法を提供するものである。
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及びチタン
化合物を使用す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。
に限定されない。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等のカルボン酸塩、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、アルミニウムトリ−s
ec−ブチレート、アルミニウムトリ−tert−ブチ
レート、モノ−sec−ブトキシアルミニウムジイソプ
ロピレート等のアルコールの水酸基の水素をアルミニウ
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。なお、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。
特に限定されない。具体的には、チタンメチネート、チ
タンエチレート、チタン−n−プロピレート、チタンイ
ソプロピレート、チタンテトラ−n−ブチレート、チタ
ンテトラ−sec−ブチレート、チタンテトラ−ter
t−ブチレート、チタンテトラエチレングリコレート等
のアルコールの水酸基の水素をチタン元素で置き換えた
構造の化合物であるチタンアルコレート、蓚酸チタン、
オキシ蓚酸チタン等の脂肪族カルボン酸塩、フタル酸、
トリメリット酸、ヘミトリメリット酸、ピロトリメリッ
ト酸等の芳香族多価カルボン酸又はこれらの無水物と上
記チタンのアルコレートとを予め反応させて得られる反
応生成物、チタンサリチレート、チタンサリチルアセト
ネート、チタンアセチルアセトネート等のチタンアルコ
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チタンキレート、四塩化チタン、
四臭化チタン等の無機チタン化合物が挙げられる。ま
た、これらのチタン化合物の複数の混合物や一部重合体
を含有していても良い。中でも比較的安価で、分子量が
低くアルミニウム原子の含有比率の高いチタンアルコレ
ート、脂肪族カルボン酸塩、芳香族多価カルボン酸また
はその無水物とチタンのアルコキシドとの生成物が好ま
しく用いられる。
合物は、アルミニウム原子及びチタン原子換算で得られ
るポリエステル化合物に対して重量でそれぞれ1〜50
0ppmとなるよう添加することが好ましい。より好ま
しくは1〜200ppm、さらに好ましくは1〜100
ppmである。
タン化合物は、アルミニウム原子及びチタン原子換算の
合計量で得られるポリエステル化合物に対して重量で2
〜500ppmとなるよう添加することが好ましい。添
加量が2ppm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2〜200ppm、さらに好ましくは2〜100p
pmである。
及びチタン化合物と併せてコバルト化合物を用いると、
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、塩化コバルト、硝酸コバ
ルト、炭酸コバルト、コバルトアセチルアセトネート、
ナフテン酸コバルト、酢酸コバルト4水塩等が挙げられ
る。
ム原子及びチタン原子の合計量とコバルト原子のモル比
((Al+Ti)/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。
物がさらに抑制され好ましい。
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化合物の濃度が
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%、アルカリ化合物の濃度を
0.05〜30重量%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中の異物が特
に少なく好ましい。
応系にそのまま添加してもよいが、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。
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。
の化合物、例えば各種のリン化合物等の着色防止剤や粒
子等を添加、含有しても良い。
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
ポリマーを得るプロセス、(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。
の一連の反応の初期または前半で得られた低重合体に、
本発明の特定のアルミニウム化合物及びチタン化合物を
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100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液を調製した。また、チタンテト
ラ−n−ブチレートをエチレングリコール90部に添加
し、チタンテトラ−n−ブチレートを含有する均一なエ
チレングリコール液を調製した。
コールから常法に従って製造した、触媒を含有しないオ
リゴマーを250℃で溶融し、該溶融物に、先に調製し
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エチレングリコール液を最終的に得
られるポリエステル中でのアルミニウム原子の含有量が
50ppmとなるように添加し、さらにチタンテトラ−
n−ブチレートを含有するエチレングリコール液を最終
的に得られるポリエステル中でのチタン化合物原子の含
有量が50ppmとなるように添加し、最後に酢酸コバ
ルト4水塩をコバルト原子の含有量が20ppmとなる
ように添加した。その後、低重合体を30rpmで攪拌
しながら、反応系を250℃から285℃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てポリエステルのペレットを
得た。
ルボキシル末端基量29当量/ton、ポリマの色調は
L=59、a=0.6、b=5.0であった。また蛍光
X線で分析し、アルミニウム原子及びチタン原子成分含
有量がそれぞれ50ppm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。
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。結果を表1及び表2に示した。
マ物性及び溶融紡糸工程とも良好に推移したが、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、糸切れが多く発生し成形加工性に劣るものであ
った。
要因によって引き起こされるが、ポリマ中の異物もその
主原因の一つである。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かったものを良好とし
た。実施例6や7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、許容範囲内と判断された。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
ど発生しなかったものを良好とした。実施例6や7にお
いては良好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。
液で得られるポリエステルは成形加工性に優れ、繊維
用、フイルム用、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消される。
Claims (13)
- 【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及
びチタン化合物を使用することを特徴とするポリエステ
ルの製造方法。 - 【請求項2】得られるポリエステル組成物に対して、ア
ルミニウム化合物及びチタン化合物をアルミニウム原子
及びチタン原子換算でそれぞれ1〜500ppm添加す
る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】得られるポリエステル組成物に対して、ア
ルミニウム化合物及びチタン化合物をアルミニウム原子
及びチタン原子換算の合計量で2〜500ppm添加す
ることを特徴とする請求項1または2のいずれか1項記
載のポリエステルの製造方法。 - 【請求項4】重縮合触媒としてコバルト化合物を、アル
ミニウム原子及びチタン原子の合計量とコバルト原子の
モル比が0.5〜20((Al+Ti)/Co)となる
ように添加す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】ポリエステルの製造方法において、得られ
るポリエステルに対して、アルカリを50〜5000p
pm触媒に対し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1〜5のいずれか1項記載のポリエステルの製
造方法。 - 【請求項7】チタン化合物がチタンのアルコキシド、脂
肪族カルボン酸塩、芳香族多価カルボン酸またはその無
水物とチタンのアルコキシドとの生成物からなる群から
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1〜5のいずれか1項記載のポリエステルの製
造方法。 - 【請求項8】コバルト化合物がコバルトの塩化物、硝酸
塩、炭酸塩、カルボン酸塩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4〜7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5〜8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】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
9記載のポリエステルの製造方法。 - 【請求項11】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】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ーであ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。 - 【請求項13】繊維用途に用いることを特徴とする請求
項1〜12のいずれか1項記載のポリエステルの製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03606598A JP3651228B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 成形加工性に優れたポリエステルの製造方法 |
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JP03606598A JP3651228B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 成形加工性に優れたポリエステルの製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11228682A true JPH11228682A (ja) | 1999-08-24 |
JP3651228B2 JP3651228B2 (ja) | 2005-05-25 |
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ID=12459327
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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