JPS5991123A - ポリエステル製造用粒子スラリ−の調製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、不活性無機粒子含有ポリエステル製造時にお
ける不活性無機粒子スラリーの分散法に関するものであ
り１更に詳しくは一不活性無機粒子とエチレングリコー
ルとからなるスラリー中の平均粒径が６μ宵以下となる
ように均一に微分散させる方法に関するものである。

今日１工チレンテレフタレート単位を主成分とするポリ
エステルはその優れた物理的、化学的緒特性の故に１繊
維、フィルム１成形品その他の非常に多種にわたる工業
的用途に利用されている。

しかしこれらの用途においても、ポリエステル中に不活
性粒子を含有せしめて用いられる場合が少なくない。例
えば繊維用途ではその色調および光沢の調節のために、
フィルム−成形品用途ではその表面に適度の凹凸を与え
ることにより表面の滑り性を改善する等の目的のためで
ある。かかるポリエステル中に不活性粒子を含有させる
方法としては、ポリエステル製造過程において使用され
る金属化合物触媒等によってポリエステル中に粒子を生
成せしめる方法もあるが＼一般には酸化チタン、酸化ケ
イ素−酸化アルミニウム、タルク、硫酸カルシウム−硫
酸バリウム、炭酸カルシウム、カオリンなどポリエステ
ルに不活性な無機化合物粒子の中から選ばれたものを、
ポリエステル製造過程の適当な時期に添加する方法が多
く用いられている。ポリエステル中におけるこれらの粒
子は、その用途から見て当然のことながら大きすぎる場
合には糸１フィルム等の製造工程において、目詰まりに
よるフィルター寿命の低下、糸切れ、フィルム破断の発
生等の原因となり生産性低下の大きな要因となる。また
特にフィルムにした場合においては、フィッシュアイと
呼ばれる欠点の発生、あるいは磁気テープ用途における
磁気記録信号の欠落の発生等の原因となり一近年著しく
薄物化への要求が高まりつつある各種用途においても大
きな問題点となっている。かかる状況下においてＮ前者
の粒子生成法は発生粒子の生成量と粒子径のコントロー
ルが非常に困難となるため、後者の不活性無機粒子添加
法が採用されるケースが多い。

しかしながらこの不活性無機粒子添加法においても１原
料とすべき粒子の製法によらずその粒子径は何らかの分
布幅を有しているのが常であり１粒子径の選択には高度
の注意を要しているのが現状である。しかもポリエステ
ル中に微粒子を添加する場合には、粒子の飛散防止その
他の点からスラリー状として添加するのが好ましく、そ
の媒体としては反応系の一成分であるエチレングリコー
ルを用いるのが反応への影響その他の理由から一般的と
なっている。しかるに例えばポリエステルの繊維および
フィルム用途に用いるのに好ましい一次粒径を有する不
活性無機粒子は、エチレングリコール中では水中におけ
る場合等に比し分散性が不充分となり、その本来の一次
粒径よりも大きな二次凝集粒子を形成しやすく、フィッ
シュアイその他の欠点を発生するポリエステル中の粗大
粒子生成の大きな原因となっている。

従来エチレングリコール中への不活性無機粒子の分散に
は、例えばホモミキサーのごとき攪拌機を用いて機械的
攪拌を行う方法が採用されているが１前述の二次凝集粒
子を破壊し原料粒子本来の一次粒子にまで微分散するこ
とは非常に困難であった。この問題点を排除することを
目的として−これまでにも各種の改良法の検討がなされ
て来た。

例えばスラリーの１１″Ｉ調整等による粒子表面荷電コ
ントロールのような物理化学的方法１界面活性剤等の分
散剤添加のような化学的方法および攪拌機の攪拌翼形状
の改良や攪拌速度、時間の最適化のような物理的方法（
例えば特公昭５６−ｘａｌｓａ　）等が挙げられる。本
発明者らは不活性無機粒子とエチレングリコールとから
なるスラリーを１ポリエステル中に添加するのに好適な
高度の微分散性を得る方法について鋭意検討の結果Ｎ前
述のごとき…調節や分散剤の添加または高速撹拌機条件
の改良等のみでは所期の目的に対し充分な効果が得られ
ないという事実にもとづき１従来とはまったく異なる分
散方式を採用することにより非常に好ましい効果が得ら
れることを見出したものである。

即ち本発明は１不活性態機粒子のエチレングリコールス
ラリーを、高圧式均質分散機を用いてスラリー中の平均
粒径が５μ賞以下となるように下記式を満足する条件下
で微分散処理することを特徴とするポリエステル製造用
粒子スラリーの調製法である０ ＰｘＮ≧５０ 〔式中Ｐは処理圧力（ｋｙ／ｃｄ　）、Ｎは処理回数（
回）ｔ″′ｉ″“・）　均 また本発明の高圧式ヤ質分散機による処理において１従
来の高速攪拌機および／または超音波分散機による処理
の併用も可能であり、さらに微分散処理時のスラリ一温
度は５０°０以下であることが好ましい。

本発明におけるポリエステルとしては１繊維−フィルム
その他の成形品等に用い得るエチレンテレフタレート単
位を主体とするものであり、その製造法は従来より公知
の方法を採用し得る。もちろんこのポリエステルは、エ
チレングリコールおよびテレフタル酸以外の種々のジオ
ール成分および／または酸成分を共重合させたものでも
よい。

本発明における不活性無機粒子としては、酸化チタン・
酸化ケイ素、酸化アルミニウムー酸化マグネシウム、酸
化ジルコニウム、酸化亜鉛−硫酸カルシウム、硫酸バリ
ウム、ケイ酸カルシウム、リン酸カルシウム、炭酸カル
シウム、炭酸マグネシウム−水和及び焼成カオリン、タ
ルク、カーボン粉末、水酸化アルミニウム、テレフタル
酸カルシウム、フッ化リチウム等が挙げられる。またそ
れらの製法は、天然鉱物を原料とするもの一化学合成に
よって得られるものいずれであっても良く１その粒度も
所期の目的に合致したものであれば制限はない。一般に
繊維用、フィルム用等に用いられるものは一次粒子の平
均粒径が６μ凱以下であることが好ましく、それ以上の
一次粒子の平均粒径を有するものはスラリーの完全分散
を達成し得たとしても、フィルター詰り〜糸切れ一フィ
ルム破断あるいはフィッシュアイ−磁気記録信号の欠落
等の種々の欠点発生の原因となることが多いので好まし
くない。ここでいう平均粒径とは沈降法等の方法で測定
し得る粒子の等価球径−即ち粒子と等しい体積を有する
球の直径による重量積算分布の５０％点における径を意
味する。また本発明でいう平均粒径がｂμ爾以下の微分
散したスラリーとは１実質的に１０μ禦以上の粗大な粒
子を殆んど含まないことを意味しており、１０μ護以上
の粗大粒子は前述の理由により種々の欠点発生の原因と
なるため好ましくない。従って平均粒径がｂμ寓以下の
場合であっても、微分散が不充分で粒子径の分布が広く
１０μ票以上の粗大粒子を多量に含むようなスラリーで
は問題を起しやすいため、これをなくすような優れた分
散法が必要となってくる。

本発明でいう高圧式均質分散機とは、従来のような攪拌
翼を持った回転式の攪拌方式とはまったく異なり、不活
性無機粒子とエチレングリフールとからなるスラリーに
高度の圧力をかけ−その高圧により極微小な間隙から瞬
時に押し出すことによって生じる極めて大きな剪断力に
よって一不活性無機粒子間の二次凝集を破壊し完全な微
分散を達成しようとするものである。第１図には、本発
明で用いられる高圧式均質分散機の原理を概略図で示し
た。即ちバルブ１により、圧力室２の方向にスプリング
等によって高度の一定圧力を与える。

この圧力室２の中に一分散前の参次凝集粒子を含む不活
性無機粒子とエチレングリコールとからなるスラリー原
液３を一ポンプによって高圧力で送り込む。このスラリ
ー原液供給圧力がパルプ１によって与えられた一定圧力
を越えた場合は、パルプ１が押しもどされることにより
バルブシート１との間に微小間隙５が生じ、スラリー原
液は極めて大きな剪断力を受けつつ微小間１１ｊａを瞬
時に通過する。この時受けた極めて大きな剪断力によっ
てスラリー中の二次凝集粒子は完全に破壊され、微分散
スラリー６を得ることが出来るものである。

着するためこの分散操作は連続的に繰り返えされＮスラ
リーの分散処理は連続的且つ短時間に行なわれる。この
短時間連続処理が可能であるという事実は・従来のタン
ク内で攪拌翼により一定時間しかも長時間の攪拌を要し
た方法に比し＼その分散効果が優れていることと共に工
業的生産においても非常に有利である。

本発明における高圧式均質分散機の処理条件は１処理圧
力（バルブに与える一定圧力）　Ｐ　（＃／ｃｄ）と処
理回数Ｎ（回）との積ＰｘＮが５０以上となるように設
定する必要があり、６０未満では充分な微分散効果は得
られない。更により好ましくはＰＸＨが１００以上とな
るような処理条件が挙げられ１最も好ましくはＰｘＨが
２５０以上となるような処理条件が挙げられる。通常は
このＰｘＮが５０００以下で行なうのが実用的である。

このＰＸＨの条件設定は、処理圧力Ｐの調整あるいは処
理回数Ｎの変更いずれによっても良いが、連続性という
利点を生かすには処理圧力Ｐの増大によるＰＸＮの増加
を行なうのが好ましい。

またこの高圧式均質分散機処理を行なうに際し、その前
または後工程として従来から行われている攪拌あるいは
超音波処理による分散を補助的手段として用いることは
１向にさしつかえなく、むしろ分散効率のアップの点で
好ましい。もちろんスラリーの田調整−分散剤の添加な
どＮ従来からの化学的な手法を併用してもよい。

なおエチレングリフールはその特性として水など他の媒
体に比して粘度が高く、シかもその値は温度によって影
響を受けやすい。このことはスラリ一温度が低温の場合
にはその粘度は非常に高く、高温の場合には逆に低くな
りやすいことを意味している。分散時の剪断力をより高
くして分散の効果をあげようとする場合には、系の粘度
の効果は剪断力との関係式 〔式中、Ｓは剪断応力（＃／　＋ａ　−ｓｅａ”　）、
Ｄは剪断速度（５ｅａ−”　）Ｓｒ）は粘度（＃／＊　
−ｓｅａ　）を示す。〕によれば、剪断速度が一定とし
た場合には粘度が高い程大きな剪断力を得ることが可能
であることがわかる。しかるに従来の攪拌方式による分
散法の場合には、系の粘度が高くなると攪拌軸にかかる
トルクが増大し効率が低下するという問題があり、むし
ろスラリーの温度を上昇せしめる提案がなされているほ
どである。しかし発明者らは、スラリーの温度を高める
という操作は粒子の運動性を高め粒子どうしの衝突確率
を高める結果となり、二次凝集粒子の生成を促進すると
いう事実があることを実験の結果見出した。そこでスラ
リ一温度を低く保ち、系の粘度を高く保持したまま高剪
断力を効率的に与える方法として本発明に到達したもの
であり、その温度は５０℃以下に保持されることが好ま
しい。スラリ一温度が５０℃を越えると、糸の粘度は著
しく低下し二次凝集に起因する多量の粗大粒子を発生す
る結果を招く。

以上説明したごとく、本発明により平均粒径が６戸以下
であり、実質的に１０μ寓以上の二次凝集粗大粒子を含
まない不活性無機粒子とエチレングリコールとからなる
微分散スラリーをポリエステル中に添加することにより
、繊維、フィルムその他の成形品製造工程におけるフィ
ルター目詰まりの減少、糸切れ、フィルム破断の減少、
フィッシュアイ、磁気記録信号の欠落等の種々の問題点
の解消に多大の効果を発揮することが出来る。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

なお、エチレングリコールスラリー中の粒子の平均粒径
は〜高滓製作所製遠心沈降式粒度分布測定器によって得
た等価球径分布における積算５０％点での径を採用した
。また粒子分散性の評価には−得られたスラリーの希釈
したサンプルを少量スライドグラス上に滴下し１カバー
グラスで固定し位相差顕微鏡によって得られた像を画像
解析処理ｉｔルーゼツクスａＯＯ（日本レギ！ｔｚ−＃
−製）を用いて処理し、粒子像内の最大長がｌＯｐｍ以
上の二次凝集粒子の多少によって行なった。またポリマ
ー中の粗大粒子量は１少量のポリマーを２枚のカバーグ
ラス間にはさみ溶融した後１急冷プレスし得られたサン
プルの位相差顕微鏡像をスラリーと同様に処理し％ｌＯ
μ箇以上の魯次凝集粒子の多少によって判定した。

実施例　１−５および比較例１ エチレングリコール１．０ノに対し平均粒径２．５戸の
酸化ケイ累粒子を１００２の割合で添加し、混合した後
高圧式均質分散機（ゴウリンホモジナイザーＭ−１５型
、米国マントンボウリン社製）に供給し１処理圧力ｐ（
＆ｇ／ｃｄ）及び処理回数Ｎ（目を表１にそれぞれ示す
ごとき各種の条件で処理した後、得られたスラリーの平
均粒径および粗大粒子を評価した。また得られたそれぞ
れのスラリーをポリエチレンテレフタレート製造反応系
に添加し、０．２重量％の酸化ケイ素粒子を含有するポ
リエチレンテレフタレートを得た。ポリエチレンテレフ
タレート製造の原料及び製法については常法通り行なっ
た。結果は比較例１のＰＸＮを２０で行なった場合を除
いて、本発明の方法はいずれも概ね良好な粒子分散性が
得られたが曳特にＰＸＮが３００及び５ｏｏの場合にお
いて非常に良好な微分散効果が得られた。

以下余白 表　　１ 注　×：粗大凝集粒子多い、 Δ：：大凝集粒子やや有〜 ○：粗粗大凝集粒子口 比較例　２および３ 高圧式均質分散機の代りにホモミキサー（特殊機化工業
部）を用いる以外は、実施例１〜５とまったく同様にし
てスラリーおよびポリマーを得た。

表２に示すごとく、ホモミキサーの条件は高速で長時間
の過酷な条件を設定したにもかかわらず一充分な粒子微
分散効果を得るには至らなかった。

これはスラリー中における酸化ケイ素粒子の強固な二次
凝集粒子を破壊するのに充分な剪断効果が得られなかっ
たことによるものと思われる。

表　　２ 実施例　６，７および比較例４ エチレングリコール１．０ノに対し平均粒径２．０μ飢
の水和カオリン粒子を２００ｇの割合で添加し混合した
後、ホモミキサーを用いて予備分散を行なった場合とそ
うでない場合について、高圧式均質分散機を用い表３に
示すごとき処理条件で分散処理を行なった。また得られ
たそれぞれのスラリーをポリエチレンテレフタレート製
造反応系に添加し、０．３重世％の水和カオリン粒子を
含有するポリエチレンテレフタレートを得た。ポリエチ
レンテレフタレート製造の原料及び製法については常法
通り行なった。

表３ 表３に示すごとく一水和カオリン粒子とエチレングリコ
ールによるスラリーの分散にも本発明の方法は非常に有
効であり−また従来の攪拌方式を高圧式均質分散機の前
処理として用いることは補助的効果としてやや有効であ
るが、比較例４か″ち高圧式均質分散機の効果が不充分
な条件下では同一の前処理を行なっても好ましい結果が
得られないことがわかる。

る以外は、実施例６および７と同様にしてスラリ条件を
過酷にするのみでは充分な微分散効果を得ることは困難
であった。

表　　４ 実施例　８，９および比較例８ エチレングリコール１．０１に対し平均粒径０．８戸の
水和カオリン粒子を２００ｇの割合で添加し混合した後
％高圧式均質分散機を用いてＰが２００（＃／ｃｊ）％
Ｎが２（回］の条件下で分散処理を行なうに際し一冷却
条件を変えて温度の異なるスラリーを得た。

表　　５ 本発明の方法によれば、その影善は小さいものの二次凝
集粒子による粗大粒子は温度上昇と共に増すことが明ら
かである。

比較例　９〜１１ 高圧式均質分散機の代りにホモミキサーを用いる以外は
１実施例８および９と同様にしてスラリーを得た。

表　　６ 本発明の方法に比し、ホモミキサーによる攪拌が分散効
果として不充分であることと共に１スラリ一温度が高い
場合には二次凝集粒子の生成が多いことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電率発明で用いられる高圧式均質分散機の原理
を示す概略図である。 　１９　− １：加圧バルブ　　２：圧力室 ３：ＰＩｋ分散処理前のスラＩＪ−［９’、１． ４：バルブシート　　５：微１間隙 ６：微分散処理後のスラリー 特許出願人　東洋紡績株式会社 　２０−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）不活性無機粒子のエチレングリコールスラリーを
   、高圧式均質分散機を用いてスラリー中の平均粒径が５
   戸以下となるように下記式を満足する条件下で微分散処
   理することを特徴とするポリエステル製造用粒子スラリ
   ーの調製法。 ＰＸＮ　　≧　５０ 〔式中Ｐは処理圧力（＃／ｃｄ）％Ｎは処理回数（回）
   を示す。〕 （２）高圧式均質分散機による処理の前または後に１回
   転式高速攪拌機および／または超音波分散機による処理
   を併用することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載のポリエステル製造用粒子スラリーの調製法。 （８）微分散処理におけるスラ９〜渇度を５０”Ｑ以下
   に保持することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   および第（２）項記載のポリエステル製造用粒子スラリ
   ーの調製法。