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JP3536609B2 - ポリエステルの製造方法 - Google Patents
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JP3536609B2 - 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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JP3536609B2 JP22811497A JP22811497A JP3536609B2 JP 3536609 B2 JP3536609 B2 JP 3536609B2 JP 22811497 A JP22811497 A JP 22811497A JP 22811497 A JP22811497 A JP 22811497A JP 3536609 B2 JP3536609 B2 JP 3536609B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は着色の少ない安定し
た色調(b値)のポリエステルを製造するためのポリエ
ステルの製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリエチレンテレフタレート(以下、P
ETという)やその共重合体に代表されるポリエステル
は優れた特性を有し、衣料用繊維、産業資材用繊維、お
よびフィルム、ボトル、その他のプラスチック製品とし
て広く使用されている。ポリエステルの工業的製造法と
しては、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)とを直接エステル化
させた後、重縮合をおこなう直接重合法が広く採用され
ている。直接重合法において、繊維、フィルム、その他
のプラスチック製品において良好な品質を得るため、製
品ポリマーの着色を少なくし、色調を安定な状態に管理
し、バラツキを少なくすることは重要な課題である。
【0003】ポリマーの着色を少なくし色調を制御する
手段として、TPAの純度を上げて、不純物混入による
ポリエステルの着色を防ぐ方法が知られているが、純度
を上げるためには、その製造において精製工程を何回も
繰り返す必要があり、工業的、経済的には不利益が大き
い。そこで、従来、工業的には、反応温度を調節した
り、触媒としての金属化合物の添加量を変更するなどし
て、ポリエステル製造条件の最適化により、着色を少な
くし、色調を安定化する方法が採用されている。しか
し、反応温度を調節する方法では、温度変更によって反
応速度が変動し、重合度が不安定となるため重合制御が
難しくなるという問題がある。また、金属化合物の添加
量を変更する方法では、添加量が増えると金属の析出に
よりポリマー中に異物が発生する。
【0004】このような問題を解決するため、特開平7
−173268号公報のような提案がなされている。し
かし、エステル化率の調節もまた、重縮合反応速度の変
化をもたらし、重合制御が難しくなるという問題があ
る。
【0005】一方、工業的、経済的に不利にならない範
囲内で、使用する原料を限定することによりポリマーの
着色を少なくし、色調を安定化する方法が、特開平3−
56529号公報に見られる。これは、ポリマー色調に
影響するといわれるTPA中の不純物として、TPA合
成時の副生物である4−カルボキシベンズアルデヒド
(以下、4−CBAという)が知られており、この4−
CBA量を一定量以下にするというものである。しかし
ながら、TPAの4−CBA量の管理だけではポリマー
色調を十分に安定化することはできなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ポリ
エステルの製造において、反応速度変動による重合度の
変動や、金属の析出による異物の発生の問題を解消し、
着色の少ない安定した色調のポリマーを製造するポリエ
ステルの製造方法を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を解決するために鋭意検討の結果、ポリマーと色調と
三酸化アンチモン中の鉛元素(以下、Pbという)量と
の間に一定の関係があり、Pbを微量含有した三酸化ア
ンチモン重合触媒として用いることによりポリマーの着
色を抑え、色調を制御できることを見いだした。
【0008】本発明は、この知見に基づいてなされたも
ので、前記した本発明の目的は、主としてテレフタル酸
および/またはテレフタル酸のエステル誘導体とエチレ
ングリコールからなるポリエステルの製造において、純
度が99.0%以上であり、かつ不純物として含まれる
鉛元素が30ppm以上60ppm以下、ビスマス元素
(以下、Biという)が5ppm以下である三酸化アン
チモンを重合触媒として用いることを特徴とするポリエ
ステルの製造法によって達成できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0010】一般に、ポリエステルの重合触媒として用
いられる三酸化アンチモン中には、不純物として、ヒ
素、Pb、鉄、Biなどの金属元素が含まれている。本
発明者らは、これら不純物として含まれる種々の金属元
素の内、Pbがポリマー色調と強い相関をもつことを見
出だした。重合触媒として使用される三酸化アンチモン
中のPbがポリエステルの色調、特にb値に及ぼす影響
はポリエステルの種類により異なるが、通常、10pp
m当り−0.1〜−0.5の範囲である。また、ポリエ
ステルのb値は、ポリエステルの種類により異なるが、
−10〜10程度である。そこで、ポリマー色調(b
値)へのPbの影響が過度にならない範囲で着色を抑え
るため、三酸化アンチモン中のPb量を30ppm以上
とするものである。また、40ppm以上であれば、さ
らに着色を抑えたポリマーを得ることができ、好まし
い。しかし、三酸化アンチモン中のPb量を60ppm
より多くすることは、不純物による触媒活性の低下や、
色調のバラツキを招き、好ましくない。すなわちPb量
の範囲として、30ppm以上60ppm以下が、工業
的に好ましい。
【0011】一方、繊維、フィルム、ボトル、その他成
型材料など工業的に利用されるポリエステルに要求され
るポリマー色調(b値)の変動幅は、用途やポリエステ
ルの種類により異なるが、通常、±0.5〜±2.5の
範囲である。そこで、ポリマー色調(b値)を安定する
ためには、三酸化アンチモン中のPb量の変動幅を、3
0(±15)ppm以下にするのが好ましい。さらにP
b量の変動幅が、20(±10)ppm以下であれば、
製品色調の変動が小さいことを要求される、繊維、透明
フィルム、ボトル用途などには好適である。
【0012】以上の点から、本発明に用いる三酸化アン
チモンは、Pb量が30ppm以上60ppm以下であ
る三酸化アンチモンである。
【0013】ポリマーの着色と色調の安定化には、三酸
化アンチモンに含まれるBi量を組み合わせて管理する
ことにより、さらに良好な結果を得ることができる。B
i量が、5ppmより多くなると、著しくポリマーの青
みが増え、b値の低下を引き起こす。そこで、ポリマー
の色調の変動がなく安定した品質を得るためには、5p
pm以下とするものであり、3ppm以下であればさら
に好ましい。
【0014】三酸化アンチモンの純度が99.0%より
低下すると、触媒活性が低下し、重合反応が遅延したり
して好ましくない。また、重合反応時間が長くなった結
果、ポリマー色調を悪化させる。また、不純物による影
響でもポリマー色調が悪化し、好ましくない。
【0015】本発明における三酸化アンチモン中のP
b、Bi量は、蛍光X線法、原子吸光度法、ICP発光
分光分析法などにより測定される。
【0016】本発明のポリエステルの製造法は、テレフ
タル酸を直接の出発原料とし、工業的製造法として広く
採用されている、TPAとEGとを直接エステル化させ
た後、重縮合をおこなう直接重合法にかかわるものであ
る。なお、回分式重合または連続式重合のいずれの方法
でもよい。
【0017】本発明のポリエステルは特に限定されない
が、ジカルボン酸単位の主体はTPA単位であり、グリ
コール単位の主体はエチレングリコール(以下、EGと
いう)単位であり、TPA単位がジカルボン酸単位の4
5〜100モル%を占め、かつEG単位がグリコール単
位の45〜100モル%を占める場合に好適である。本
発明におけるポリエステルは、全構造単位の45モル%
以下程度であれば、テレフタル酸単位以外のジカルボン
酸単位の1種または2種以上を含むことができ、また同
様にEG単位以外のグリコール単位の1種または2種以
上を含むことができる。TPA以外のジカルボン酸単位
として、たとえば、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の単位が上げられる。また、
EG単位以外のグリコール単位としては、プロピレング
リコール、ブタンジオール、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
どが挙げられる。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。
【0018】本発明ポリエステルの製造においては、エ
ステル化反応および重縮合反応は従来からの公知の条件
を用いることができる。例えば、公知のリン化合物など
の安定剤、シリカ、二酸化チタンなどの滑剤などを使用
することができる。
【0019】
【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。
【0020】[実施例1〜3、比較例1〜3]図1のフ
ローシートに示す連続重合設備を用いてPETを重合し
た。
【0021】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および循環EG貯槽14に追
添加したEGとの混合物中の純EG分が、常に13.8
重量部/時となるように制御し、TPA31.1重量部
/時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反応および重
合反応させた。なお、表2に示す品質の三酸化アンチモ
ン0.01重量部/時とリン酸0.005重量部/時、
二酸化チタン0.15重量部/時をエステル化反応装置
4に連続的に供給した。この結果、得られたPET品質
を表2に示す。
【0022】
【表1】
【表2】 [実施例4、5、比較例4] 表3に示す品質のTPA1730重量部およびEG77
5重量部を用いてエステル化反応、ついで重合反応をお
こなった。
【0023】まずTPAとEG全所要量を精留塔のつい
た反応容器に仕込み、200℃、150kPaの加圧下
にエステル化反応を開始した。その後、徐々に昇温する
とともに、反応途中から反応圧力を常圧に変更した。ま
た、反応の進行に伴い、生成する水を精留塔を経由して
留去した。エステル化反応を開始してから3時間56分
後(この時の温度:250℃)にエステル化反応を終了
した。この時の反応率は98.3%であった。
【0024】この反応生成物であるビス(ω−ヒドロキ
シエチル)テレフタレートおよびその低重合体(BHE
T)(温度:240℃)を重合反応槽に移し、三酸化ア
ンチモン0.7重量部、酢酸カルシウム1.4重量部、
リン酸0.3重量部をEG10重量部に溶解、添加し
た。その後、常圧から30分かけて高真空まで減圧し、
同時に290℃まで加熱、昇温して重縮合反応をおこな
った。反応を開始してから3時間12分後に溶融粘度2
000psまで重縮合反応をおこない、反応を終了し
た。
【0025】得られたポリマーを200kPaに加圧し
た重合反応槽底部にある直径9mmの円状の小孔58個
をもつ口金より吐出し、冷水シャワー、および水浴にて
急冷しつつニップローラにより引き取り速度75m/秒
で引取り、吐出されたストランド状物を切断しチップ化
をおこなった。得られたPET品質を表3に示す。
【0026】
【表3】
【0027】
【発明の効果】本発明のポリエステルの製造法を採用す
ることにより、過度なTPAの精製や、反応温度や金属
化合物の添加量の変更をすることなく、着色の少ない安
定した色調(b値)のポリエステルを得ることが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で使用したポリエステルの製造装置を
示す概念図である。
【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 20:留出EG分離処理機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 63/00 - 63/91

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主としてテレフタル酸ならびにエチレング
    リコールをエステル化反応の後、重縮合して、ポリエス
    テルを製造する方法において、純度が99.0%以上で
    あり、かつ不純物として含まれる鉛元素が30ppm以
    上60ppm以下、ビスマス元素が5ppm以下である
    三酸化アンチモンを重合触媒として用いることを特徴と
    するポリエステルの製造法。
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