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JP2004075955A - ポリエチレンテレフタレートの製造方法 - Google Patents

ポリエチレンテレフタレートの製造方法 Download PDF

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JP2004075955A
JP2004075955A JP2002242057A JP2002242057A JP2004075955A JP 2004075955 A JP2004075955 A JP 2004075955A JP 2002242057 A JP2002242057 A JP 2002242057A JP 2002242057 A JP2002242057 A JP 2002242057A JP 2004075955 A JP2004075955 A JP 2004075955A
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JP
Japan
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pet
polyethylene terephthalate
color tone
measured
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JP2002242057A
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English (en)
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Toshio Uchida
内田 登志夫
Yoshiyuki Miyatsu
宮津 與志之
Masuo Murai
村井 益夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Ester Co Ltd
Original Assignee
Nippon Ester Co Ltd
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Abstract

【課題】PETの直接重合法において、重合度の変動や触媒に由来する異物の発生という問題を生じることなく、色調が安定すると同時にカルボキシル末端基量においても安定したPETを連続的に製造する方法を提供する。
【解決手段】テレフタル酸とエチレングリコールとから得られたエステル化反応物を多段階で重縮合させてポリエチレンテレフタレートを連続的に製造する方法において、ポリエチレンテレフタレートの色調(b値)を測定し、その測定値の目標値に対する偏差に応じて第1段重縮合反応缶2の滞留時間を調節することにより、ポリエチレンテレフタレートの色調(b値)を安定させることを特徴とするポリエチレンテレフタレートの製造方法。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエチレンテレフタレートの製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、安定した色調を有すると同時にカルボキシル末端基量の変動が少ないポリエチレンテレフタレートの製造方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、PETと略記することがある)は、その優れた特性により、衣料用繊維、産業資材用繊維、フィルム、ボトル等のプラスチック製品に幅広く利用されている。
PETの工業的製造方法としては、テレフタル酸(以下、TPAと略記することがある)とエチレングリコール(以下、EGと略記することがある)とを直接エステル化させた後、得られたエステル化反応物を重縮合させるという直接重合法が広く採用されており、通常その重縮合は多段階かつ連続的に行われる。
【0003】
PETの直接重合法において、製品であるPETの色調のバラツキを抑えて安定な状態に保つことは、品質管理上の重要課題である。そのための従来の方法としては、重縮合反応の反応温度を調節する方法や、反応触媒として添加する金属化合物の添加量を調節する方法等が採用されている。
しかしながら、上記のうちの反応温度を調節する方法では、温度によって反応速度が変動し、重合度が不安定となるため、品質管理上のもうひとつの重要課題である重合度の制御が十分に行なえなくなるという問題があった。また、反応触媒として添加する金属化合物の添加量を調節する方法では、添加量が増えると金属の析出によりPET中に異物が発生するという問題があった。
【0004】
これらの問題を解決する方法として、特開平 7−173268 号公報には、エステル化工程でのエステル化率を調節することにより、安定した色調のポリエステルを製造する方法が開示されている。この方法は、安定した色調のポリエステルを製造するためには非常に有効な手段であるが、エステル化率を調節することの弊害として、ポリエステルのカルボキシル末端基量が変動するという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであり、PETの直接重合法において、重合度の変動や触媒に由来する異物の発生という問題を生じることなく、色調が安定すると同時にカルボキシル末端基量においても安定したPETを連続的に製造する方法を提供することを課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、エステル化反応物を多段階で重縮合してPETとするに際し、初期重縮合反応段階である第1段重縮合反応時の滞留時間を調節することにより、カルボキシル末端基の変動という弊害を伴うことなくPETの色調を安定させ得ることを見出し、本発明に到達した。
【0007】
すなわち、本発明は、テレフタル酸とエチレングリコールとから得られたエステル化反応物を多段階で重縮合させてポリエチレンテレフタレートを連続的に製造する方法において、ポリエチレンテレフタレートの色調(b値)を測定し、その測定値の目標値に対する偏差に応じて第1段重縮合反応時の滞留時間を調節することにより、ポリエチレンテレフタレートの色調(b値)を安定させることを特徴とするポリエチレンテレフタレートの製造方法を要旨とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、色調(b値)の安定したPETを製造するための製造方法であって、通常のTPAとEGとの連続エステル化反応により得られるビス(β−ヒドキシエチル)テレフタレート及び/又はその低重合体からなるエステル化反応物(以下、BHETと略記する)を、加熱減圧下で連続重縮合する方法を応用することにより行なうことができる。
【0009】
本発明により製造されるPETの色調(b値)の平均値としては、0.5〜9.0が好ましい。b値の平均値が0.5未満の場合には、第1段重縮合反応時の滞留時間(以下、単に、滞留時間と略記することがある)を調節してもb値に反映され難く、本発明を適用する利点が少ないので好ましくない。一方、9.0を超えると、b値の変動幅も大きくなり、滞留時間を大きく増減させて調節せねばならず、重縮合反応工程の制御が難しくなるので好ましくない。
また、本発明により製造されるPETの色調(b値)の標準偏差としては、0.3以内、さらには0.2以内に保たれることが好ましい。色調(b値)の標準偏差が0.3を超えると、色調の安定性が不十分であり、繊維やフィルムの成形材料として適さないことがあるので好ましくない。
【0010】
本発明においては、PETの色調(b値)を安定させる方法として、第1段重縮合反応時の滞留時間を調節する。このことを以下に詳細に説明する。
まず、予めPETの色調(b値)の目標値を設定しておき、PETを連続的に製造してゆく課程で、製造物であるPETを適当な時間間隔で、好ましくは1〜4時間おき程度に適宜サンプリングし、その色調(b値)を測定する。そして、その測定値の目標値に対する偏差に応じて、第1段重縮合反応時の滞留時間を調節する。滞留時間を調節する方法としては、特に限定されないが、第1段重縮合反応缶の液位を上下することにより調節する方法が、操作の容易さ等の点で好ましい。すなわち、PETの色調の測定値が目標値より大きくなると第1段重縮合反応缶の液位を下げて滞留時間を短くし、逆に色調の測定値が小さくなると第1段重縮合反応缶の液位を上げて滞留時間を長くするという操作を行なうことによって、得られるPETの色調(b値)を容易に安定させることができる。
なお、上記において、滞留時間を調節する程度としては、色調(b値)の測定値と目標値との偏差にもよるが、概ねプラスマイナス10%以内の範囲で滞留時間を増減させて調節することが好ましい。
【0011】
本発明においては、上記のようにして第1段重縮合反応缶の滞留時間を調節することによりPETの色調(b価)を安定させるものであって、前段のエステル化工程でのエステル化率を調節するものではないので、PETのカルボキシル末端基量が変動するという弊害を伴うものではない。したがって、本発明により得られるPETのカルボキシル末端基量は変動が小さく安定したものとなる。具体的には、製造されるPETのカルボキシル末端基量について、標準偏差が1(グラム当量/トン)であることが好ましい。
【0012】
また、本発明により製造されるPETの重合度の尺度となる極限粘度であるが、極限粘度の平均値としては、PETの用途にもよるが、0.500〜0.800が好ましい。極限粘度の平均値がこの範囲外のPETを得ようとすると、各反応器における重合条件の組合わせとして特殊なものが要求され、本発明を適用できない場合があるので好ましくない。ここで、本発明においては、PETの色調(b価)を安定させるのに、重縮合反応の温度を調節することによるものでもないので、温度変化に伴う重合度の変動という弊害が生じるものでもない。したがって、本発明により製造されるPETの極限粘度の標準偏差としては、0.004以下が好ましい。極限粘度の標準偏差が0.004を超えると、重合度の安定性が不十分なため、繊維やフィルムの成形材料として用いた際に、得られる繊維やフィルムの品質がバラついたりすることがあるので好ましくない。
なお、極限粘度としては、フェノールとテトラクロールエタンとを1:1の質量比で混合したものを溶媒とし、温度20℃で測定した値を採用する。
【0013】
次に、図1に基づいて本発明の一実施態様について詳細に説明する。
エステル化反応によって生成したBHETをその供給配管1より第1段重縮合反応缶2に供給する。このとき、第1段重縮合反応缶2へ入る直前で重縮合触媒を加える。これらを265〜280℃の高温、15〜40hPaの減圧下にある第1段重縮合反応缶2、そして265〜285℃の高温、1〜10hPaの減圧下にある第2段重縮合反応缶3、そして265〜285℃の高温、0.9〜5hPaの減圧下にある第3段重縮合反応缶4を順次通過させ、所定の重合度まで重縮合させる。得られたPETはカッター5でペレット状に造粒し、製品とされる。
【0014】
この際、造粒したPETのペレットを適宜サンプリングし、色差計で色調(b値)を測定し、測定値が目標値より大となれば、第1段重縮合反応缶2の液位を下げて滞留時間を短くし、逆に測定値が目標値より小さくなると第1段重縮合反応缶2の液位を上げて滞留時間を長くするのである。
なお、PETのサンプリング、色調b値の測定、偏差の計算及びそれに応じた液位の上下等による滞留時間の調節という一連の操作については、その全てを人間が行なってもよいが、各種の機械、計器、コンピュータ等の装置を用いることにより、それらの操作の全てもしくは一部を自動化してもよい。
【0015】
また、重縮合触媒としては、従来一般に用いられているアンチモン、ゲルマニウム、スズ、チタン、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、マンガン、コバルト等の金属化合物が好ましく用いられるが、それら金属化合物の添加量の合計としては、得られるPETの全酸成分1molに対して5×10−4mol以下とすることが好ましく、4×10−4mol以下とすることがより好ましい。金属化合物の添加量の合計がPETの全酸成分1molに対して5×10−4molを超えると、PET中に金属が析出して異物となることがあるので好ましくない。
【0016】
以上説明した通り、本発明によれば、直接重合法によりPETを連続的に製造するにあたり、色調を安定させるにあたり従来問題となっていたカルボキシル末端基量の変動、重合度の変動、及び異物発生のいずれの弊害をも生じることなく、高品質のPETが連続的に製造される。
【0017】
【実施例】
次に、実施例をあげて本発明を具体的に説明する。
なお、実施例においてポリエステルの特性値は次のようにして測定した。
(1)色調(b値)
日本電色工業社製の 300A型色差計を用いて測定した。
(2)極限粘度
フェノールとテトラクロールエタンとを1:1の質量比で混合したものを溶媒とし、温度20℃で測定した値から求めた。
(3)カルボキシル末端基量
質量0.2gのPETを10mlのベンジルアルコールに加熱溶解し、これに10mlのクロロホルムを加えて希釈した後、フェノールレッドを指示薬として、0.1規定濃度の水酸化カリウム/ベンジルアルコール溶液で滴定することにより、質量1トンのPETあたりに存在するカルボキシル末端基(COOH)のグラム当量数に換算して求めた。
【0018】
実施例1〜3
図1の装置を用い、エステル化反応によって生成したエステル化率95%のBHETに下記表1に示す重縮合触媒を加え、供給配管1を通して第1段重縮合反応缶2に2500〜4000kg/hrで供給し、下記表2に示す条件で30日間連続運転を行った。このとき、エステル化率及び反応温度は一定とした。
上記連続運転の間、製造されたPETを2時間毎に採取して色調(b値)及びカルボキシル末端基量を測定し、色調(b値)の測定値の目標値からの偏差に応じて、第1段重縮合反応缶2へのBHET供給量を増減させて同反応缶の液位を上下させることにより滞留時間を調節した。
なお、滞留時間の調節の様子を下記表3に示す。ここで表3中の経過時間は、製品取り開始からの時間を示した。また、滞留時間の初期設定値は、実施例1では1.6hr、実施例2では1.2hr、実施例3では0.9hrとした。
【0019】
【表1】
Figure 2004075955
【0020】
【表2】
Figure 2004075955
【0021】
【表3】
Figure 2004075955
【0022】
比較例1〜3
第1重縮合反応缶2の滞留時間を1.2時間として一定に保ち、色調制御のためにエステル化率を調節する以外は、実施例と同様にして、下記表4に示す条件で30日間連続運転を行った。この連続運転の間、製造されたPETを2時間毎に採取して色調(b値)及びカルボキシル末端基量を測定した。
【0023】
【表4】
Figure 2004075955
【0024】
上記実施例及び比較例で得られたポリマーの色調(b値)及びカルボキシル末端基の平均値と標準偏差σn−1を求めた。結果を下記表5に示す。
【0025】
【表5】
Figure 2004075955
【0026】
実施例と比較例の結果から明らかなように、本発明の要件を満たす実施例1〜3においては、色調(b値)、カルボキシル末端基量ともに安定し、極限粘度も安定したPETを連続的に製造することができた。これに対して比較例1〜3では、エステル化率を変動させたため、得られたPETの色調(b値)は安定していたが、カルボキシル末端基量が安定しなかった。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、安定した色調のPETを製造するに際して、反応速度変動による重合度の変動や反応触媒由来の金属の析出による異物の発生の問題を生じることなく、かつカルボキシル末端基量の変動が少ないという、色調以外の品質においても安定したPETを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施態様を例示する工程説明図である。
【符号の説明】
1 エステル化反応によって生成したBHETの供給配管
2 第1段重縮合反応缶
3 第2段重縮合反応缶
4 第3段重縮合反応缶
5 カッター

Claims (2)

  1. テレフタル酸とエチレングリコールとから得られたエステル化反応物を多段階で重縮合させてポリエチレンテレフタレートを連続的に製造する方法において、ポリエチレンテレフタレートの色調(b値)を測定し、その測定値の目標値に対する偏差に応じて第1段重縮合反応時の滞留時間を調節することにより、ポリエチレンテレフタレートの色調(b値)を安定させることを特徴とするポリエチレンテレフタレートの製造方法。
  2. 製造されるポリエチレンテレフタレートのカルボキシル末端基量の標準偏差が1(グラム当量/トン)以下に保たれることを特徴とする請求項1記載のポリエチレンテレフタレートの製造方法。
JP2002242057A 2002-08-22 2002-08-22 ポリエチレンテレフタレートの製造方法 Pending JP2004075955A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006160881A (ja) * 2004-12-07 2006-06-22 Nippon Ester Co Ltd ポリエチレンテレフタレートの製造方法
US7709595B2 (en) 2006-07-28 2010-05-04 Eastman Chemical Company Non-precipitating alkali/alkaline earth metal and aluminum solutions made with polyhydroxyl ether solvents
US7709593B2 (en) 2006-07-28 2010-05-04 Eastman Chemical Company Multiple feeds of catalyst metals to a polyester production process
US7745368B2 (en) 2006-07-28 2010-06-29 Eastman Chemical Company Non-precipitating alkali/alkaline earth metal and aluminum compositions made with organic hydroxyacids

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