JPS60226526A - ポリエステルの連続重合方法および装置 - 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】 技術分野 本発明はポリエステル、％Ｔ／ｃｒＩ−′リエチレンテ
レフタレートの重合反応方法およびその装ＲＫ係り、特
に攪拌翼を有する薄膜重合反応装置を用いる連続重合方
法および装置に関するものである。

従来技術 ポリエステルの合成重合体はすぐれた物理的。

化学的性質を有するため１種々の用途に広く用いられて
いる、％にポリエチレンテレフタレートはすぐれた耐薬
品性、耐熱性、耐絶縁、高ガス遮断性、高強力、高弾性
率等を有し、衣料用。

産業用の繊維、フィルム、容器、−膜形成品等として大
ｔＫ用いられている。従来ヌケールメリットを生かし、
安価に製造するために、パッチ式重合方式から連続重合
方式への切シ替えが進められて来たが、近年の多様化さ
れた用途に応するためには各用１ａＫ適した性状の重合
体を少量ずつ多品種生産することが必要となって来た。

この場合、連続重合方式の長所を生かしかつ多様化され
た用途のポリマーを作成するため、小容量型の薄膜重合
反応器が用いられる。例えば特開昭５８−９６６２７号
公報に示されるように最終段の前段の重合器からのプレ
ポリマーを少なくとも２基の並列に接続された最終重合
器にフィードし、汎用品は従来使用されて来た横型反応
器で大量に製造し、特殊銘柄は切替容易な小型の薄膜重
合反応機（槽）で製造する方法、あるいは七ツマ−及び
／又は低重合体までは大量に製造し、これを重合工程で
は数種類のラインに並列にフィードして各ラインを小型
の薄膜重合装置（槽）を１基あるいは数基直列に使用し
、各ラインにて別々の特殊銘柄を製造する方法等がある
。

かかる薄膜重合反応器賃に於いて、その反応方法として
は、 ■　攪拌翼を設けて高速攪拌させる方法■　濡れ壁を用
いて自然流下膜を作る方法あるいは ■　細い多数の糸状体を作成させ揮発性副生物の蒸発表
面積を多くする方法等がある。これらのうち■の方法が
反応物を強制的に攪拌することＫより、反応物表面を更
新して揮発性副生物の取り出しを容易にするため高い反
応速度が得られ最もｗｔしい。しかし本方法に於いては
、 （１）　反応液を入口側より出口側に向って出来るだけ
押し、出し流わに近い様に送ること。（２）反応液に一
定の滞留時間を持たすこと。（３）反応によって発生す
る揮発性物質を効果的に除去すること。（４）攪拌軸及
び／又は攪拌翼に飛散物が極力付着しない様にすること
等が重要である。

ところが、反応が進むＫつわ極限粘度は増太し上記（１
）〜（４）をあらゆる粘度領域で同時に満たすのは多く
の困難を伴う。すなわち粘度の増大匠つれ押し出し流わ
から外れ、滞留時間にムラが生じ製品の極限粘度のバラ
ツキも増大する。一方低い極限粘度に於いては、極めて
流動性が高く、十分に攪拌さねないままショートパスし
、押し出し流ね、滞留時間が乱わるのみならず、反応も
十分に進行しない場合がある。また特に高粘度の場合は
、攪拌軸及び／又は攪拌翼に飛散したポリマーが熱によ
って分解し、これが製品に混入して製品の品質低下を起
し易いのでこの防止は特Ｋｌｉ要である。即ち、ポリエ
ステルの重縮合物を攪拌翼を有する攪拌シャフトを設け
てなる薄膜重縮合装置を用いて連続的に製造するＶＣは
、モノマー又は低重合物を反応に適した温度及び減圧下
に保持された反応装置の一端から送入し、攪拌を行なっ
てポリマーを薄膜状ｔＩ忙（て表面を絶えず更新し、ア
ルキレングリコールが揮発し易い様にすれば一応達し得
られるが、装置内、＠に攪拌シャフト及び攪拌翼等に飛
散付着したポリマーが長時間そのまま滞留し易い構造の
ものは、長期連続運転中に熱分解し、製品に混入して製
品の着色劣化等を生ずる原因となる。

発明の構成 本発明はこのような問題に鑑みなされたもので、加熱、
真空状態に保持された縦型の反応器にポリエステルの単
量体および／またはその低重合体を導入して連続的にポ
リエステルを重合する方法において、内部に軸を有しな
いかご状に形成された枠体からなるロータを反応器内に
設け、該ロータの外周枠に縦方向に蔦びる攪拌翼を器内
壁面とのクリアランスが１０ｍ以下に地付け、ロータの
上部からポリエステルの単量体お・よび／またはその低
重合体を供給するとともに、攪拌翼をｏ、ｓ＠／ｓｅｃ
以上の周速で回転し前記単量体および／またはその低重
合体を器内壁面忙沿つ１薄膜状に流下させることを特徴
とするポリエステルの連続重合方法、および真空発生手
段に連結しかつ加熱手段を有する縦型の反応器にポリエ
ステルの単量体および／またはその低重合体を導入し器
内壁面に沿って薄膜状に流下してポリエステルを連続的
に重合する装置において、反応器内に内部に軸を有しな
いかご状に形成した枠体からなるロータを設け、該−一
タの外周壁に縦方向に延びる攪拌翼な器内壁とのクリア
ランスが１０ｍ以下でかつ放射状に取付けるとともに、
ロータの下端部に支持軸および該支持軸を回転自在に保
持する軸受を配設し、かつｐ−夕上端部にディスク状の
分散体を設は該分散体を介して駆動軸を連結するととも
に分散体の側方位置にポリエステル単量体等の導入口を
設けたことを４？徴とするポリエステルの連続重合装置
である。

以下、本発明を図面に基いて説明する。第１図は本発明
の具体例を示す縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面
矢視図、第３図は第１図の下部−一夕部を示す斜視図で
ある。

図において、１は反応器の本体で周囲に加熱手段として
の熱源に通ずる熱媒体のジャケット２が形成され所定の
温度に加熱されるようにされている。本体ｌの上部には
反応液の供給ノズル３が設けられると共に下部には真空
発生手段に連通ずる吸引ノズル４が取付けられている。

尚、吸引ノスル４は上部或は中間部に設けてもよい。５
は供給ノズル３から導入された反応液を本体壁面に沿っ
て薄膜状に流下されるためのｐ−夕で、複数本（本具体
例では４本）の細長いロンドもしくはプレート状のフレ
ーム７とこれらを固定する補強リング８を有する軸のな
い枠体６から形成されると共に各フレーム７には垂直（
上下）方向に対して幾分傾斜した攪拌翼９が所定間隔で
設けられている。この攪拌翼９は本体１の内壁との間隔
が１０ｗ以下となるように取付けられている。

ロータス６の下端部はフレーム７に固定された複数本（
４本）のアーム１０を介して中心軸線付量に支軸１１が
設けられ、誼支軸１１は本体１のフランジ１ａと１ｂ・
間に固定されたりング１２から突出するアーム１２４を
介して支持されたメタル軸受１３と嵌合しロータ６の横
振れを防止するようになされている。軸受１３は反応液
自体が潤滑油として作用するように油溝１４が刻設され
ている。

一一夕６の上端部は円板状の分散板１５を介して駆動軸
１７と連結し、すなわち分散板１５の下部にフレーム７
、上部に駆動軸１７が固着され、駆動軸１７０回転によ
り所定速度で回転される如くされている。

分散板１５は外周面が反応液の供給ノズル３と対面する
位置に設けられ、その外用面はギア状に凹凸部五６が縦
方向忙形成され対面する位置の供給ノズル３からの反応
液を本体内壁面に放射状に分散するようにしている。こ
の凹凸部１６は反応液分散上から効果的であるが、必ず
しも必要とするものではない。本体１の上方部には軸封
ボックス１８が設けられ、その内部には真空をシールす
るためのメカニカルシール等からなる軸封部１９．ロー
ラベアリング式の軸受、２０．２１が増付けられている
。

第４図は本発明に係る装置の他の具体例を示すロータ部
の正面図で、この場合はフレーム３０自体が螺旋状に上
下端でほぼ９０６に湾曲し、その上に沿って攪拌翼３１
が設けられている以外は第１〜３図と同様である。

又、第５図は更に他の具体例を示す本体下部の要部部分
図である。この場合は真空吸引ノズル４１をロータ５の
下端部まで延設してその開口部４２の近傍位置にアーム
４３を介して軸受４４を配設し、ロータ５の支軸１１を
回転自在に支持している。このようにすれば軸受部によ
る劣化ポリマー或はメタル粉等による汚染ポリマーの混
入が防止できる点が効果的であるが、かかる構成にする
ことは必ずしも必要と干るもので５はない。ここで本発
明にあっては攪拌翼と本体内壁との間隔すなわちクリア
ランスを１０圏以下、好ましくは６玉以下となるように
する必要がある。これは後述する攪拌翼の周速成は反応
液（ポリエステルの単量体および／またはその低重合体
）の粘度等にもよるが、１０ＩＩＩＩを超えると反応液
の分散が良好にいかす均一な薄膜状に形成し難いためで
ある。又、この場合攪拌翼の周速はｏ、５ｍ／ｓｅｅ以
上、好ましくは１　ｍ／　ｓｅｃ以上忙するのがよく、
周速がｏ、ｓ＠／ｓｅｃよシ低いと反応速度の向上が十
分に得ろり、ｓ＜、又反応液がショートバスし℃得られ
る製品の品質も目らつき易い傾向がある。

供給する反応液の極限粘度Ｃｖ）は好ましくは（：、］
〜０．９．特に好呼しくは０．２〜０．７がよく〔η〕
が０．１以下であると攪拌翼の周速をより速（したシ或
は攪拌翼２内壁とのクリアランス、特に本体上部のクリ
アランスを小さくしたりすることが必要となるため運転
上或は工作上面倒となるし、又〔η〕が０．９より大き
くなるとμ−夕等に付着し砕留することが多くなって品
質の良れた製品を安定してつる上から好ましいとは言え
なくなる。

更に攪拌翼の周速は反応液の粘度によっても異なるが、
０．５１ｒＬ／　＆ｅＣ〜７　、Ｏｍ　／　８１ＩＣＧ
Ｃするのが好ましく、７．０＠／ｓｅｃを超えるような
高速では装置自体が大きくかつ特別な部材が必要となっ
て好ましくない場合が生じることがある。

次にこのような反応装置を用いてポリエステルの連続重
縮合を行なうに当っては、例えばポリアルキレンテレフ
タレートの場合には、反応すべきビス−β−ヒトルキシ
フルキルテレフタレートの重合物または、ビス−β−ヒ
ト−キシフルキルテレフタレートと他の二塩基酸、また
はその誘導体及び異種のフルキレングリコールの共重合
物及び触媒、安定剤あるいは艶消剤等を供給ノズル３よ
り連続的に供給する。ロータ５は図示Ｕないモータによ
って駆動軸】７を介して回転され、注入された反応液は
先ず回転する分散板１５により本体内壁面に均一に分散
さｈつつ壁面に沿って落下する。次に落下する反応液は
ｏ、ｓ　＠　／　ｓｅｃ以上の所定周速で回転する攪拌
Ｒ９によって剪断を受け絶えず更新されながら薄膜状と
なって本体下部に流下する。この間にフルキレングリコ
ールの揮発が効果的忙促進され重縮合反応速度が著しく
向上しきわめて短時間に所定の重合度に達し、本体下端
部の排出ノズル２２よりスクリュウポンプ或はギアポン
プ等のポリマーポンプにより減圧を破ることなく系外に
取出される。この場合、周速の低（なるロータ５の中心
軸線近傍には下端部を除いて軸、補強材等の部材がない
ためこれらに反応液が付着し劣化ポリマーを発生するお
それもなく品質の均一な製品を安定して得ることが可能
となる０次に取出されたポリマーは更に重合度を高める
ため次の重合装置に、又冷却切断して粒状細片を得るか
或は直接口金又はダイ等により押出されで繊維もしくは
フィルムとして形成される。尚、攪拌翼は送り機構をも
たせるために通常ある程度の角度をつけるのが好ましい
が、必ずしも角度をつける必要はない。反応液の粘度が
低い入口部では逆にかき上げ効果を有するように逆方向
に角度をつけてもよく、又中間部には角度のない部分と
してもよい。更にこねらな適宜組み合すこともできる。

効　果 本発Ｉｌ！ｌ１ｌＶｃよれば構造が簡単であり、操作が
容易で安定した運転条件下で反応を遂行することが出来
、更に高速の攪拌に、］１．？）良好な剪断を受け絶え
ず新しい液膜が形成せられるから反応が極めて短い滞留
時間で遂行されるばかシでなく、本体内壁面が絶えず新
しい液で洗われるゆえ熱の伝導が良好なること、中間軸
を設けないゆえオリゴマー等の付着物を生じないこと等
ニより熱分解生成物の発生を完全忙防止し、品質の良好
な製品を長期間連続的に得ることが出来る。

本発明の方法で製造された重合体は繊維用途をはじめ、
フィルムや一般成形品等の広い用途で用いることができ
る。

実施例 以下、代表的な熱可塑性重合体であるポリエチレンテレ
フタレートについての実施例で本発明の方法を更に詳し
く説明するが、本発明はこの実施倒産限定されるもので
はない。

なお、〔η〕はオルソクロロフェノールを溶媒とし３５
℃で測定して得た粘度からめた極限粘度である。

又、実施例中の部は重量部を示す。

テレンタル酸ジメチル１０部、エチレングリコール６４
部、酢酸亜鉛０．０３部、および三酸化アンチモン０．
０３部を連続エステル交換装置によシ連続的にエステル
交換せしめ、これを次に連続初期重合装置に流入せしめ
ａ　ｏ　Ｊｇ、　２６５℃に保ち初期重合せしめて〔η
）　Ｏ，ａ　Ｏの初期重合物を得た。これを内径５０　
（ＹＬ　＋長さ２．５　ｒＩＬの大きさを有する第１〜
３図に示すような反応装置に５０ｋｇ／Ｈｒの流速で流
入せしめた。

反応器内部は平均温度２８０℃、真空度１．５−ｇＫ保
持され、攪拌翼の周速は２　ｍ　／　ｓｅｅの速度で攪
拌した。内壁面と攪拌翼のクリアランスは５ｎであった
。重合物はギアポンプによシ連続的に取り出した。得ら
れたポリマーの極限粘　・度は０．６４でありかつ３力
月の連続運転中肉眼で検知し得る様な熱分解生成物の混
入、または重合物の着色は認められなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するに適した装置の具体例を示す
縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視断面図、第３図
は第１図の下部−一タ部を示す斜視図、第４図と第５図
は他の具体例を示す部分図である。 ｌ・・・反応器体、３・・・供給ノズル、４・・・吸引
ノズル、５・・・Ｉ’−タ、６・・・枠体１７・・・フ
レーム。 ８・・・リング、９・・・攪拌翼、１１・・・支軸、１
３・・・軸受、１５・・・分散板、１７・・・駆動軸第
１図 第３図 第２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　加熱、Ａ空状ＩＫ保持された縦型の反応器にポリエ
   ステルの単量体および／またはその低重合体を導入して
   連続的にポリエステルを重合する方法において、内部に
   軸を有しないかご状に形成された枠体からなるロータを
   反応器内Ｗ設け、該−一夕の外周枠に縦方向に延びる攪
   拌翼を器内壁面とのクリアランスが１０間以下に取付け
   、げ−夕の上部からポリエステルの単量体および／−！
   ｆたけその低重合体を供給するとともに、攪拌翼をｏ、
   ｓ＠／ｓｅｃ以上の周速で回転し前記単量体および／ま
   たはその低重合体を器内壁面に沿って薄膜状に流下させ
   ることを特徴とするポリエステルの連続重合方法。 ２　器内壁面と攪拌翼とのクリアランスが０．５〜１０
   ｍである特許請求の範囲第１項記載のポリエステルの連
   続重合方法。 ３　ポリエステルの単量体および／またはその低重合体
   の極限粘度が０．１〜０．９である特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載のホ゛リニルの連続重合方法。 ４　攪拌翼の周速が０．５〜７．０である特許請求の範
   囲第１項、第２項又は第３項記載のポリエステルの連続
   重合方法。 ５　真空発生手段に連結しかつ加熱手段を有する縦型の
   反応器ＶｃｙＩ′リエステルの単量体および／またはそ
   の低重合体を導入し器内壁面に沿って薄膜状に流下して
   ポリエステルを連続的に重合する装置において、反応器
   内に内部に軸を有しないかご状に形成した枠体からなる
   ロータを投砂、該ロータの外周壁に縦方向に延びる攪拌
   翼を器内壁とのクリアランスが１０ｗ以下でかつ放射状
   に取付けるとともに、−一タの下端部に支持軸および該
   支持軸を回転自在に保持する軸受を配設し、かつロータ
   上端部にディスク状の分散体を設は該分散体を介して駆
   動軸を連結するとともに分散体の側方位置にポリエステ
   ル単量体等の導入口を設けたことを特徴とするポリエス
   テルの連続東金装置。