(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024050436
(43)【公開日】2024-04-10
(54)【発明の名称】ポリエステル組成物の製造方法
(51)【国際特許分類】
C08G 63/88 20060101AFI20240403BHJP
【FI】
C08G63/88
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023141017
(22)【出願日】2023-08-31
(31)【優先権主張番号】P 2022156192
(32)【優先日】2022-09-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000003159
【氏名又は名称】東レ株式会社
(72)【発明者】
【氏名】大畑 俊亮
(72)【発明者】
【氏名】齋 浩光
【テーマコード(参考)】
4J029
【Fターム(参考)】
4J029AA03
4J029AB07
4J029AE03
4J029BA03
4J029BA04
4J029BA08
4J029BA09
4J029BD06A
4J029BF26
4J029CB05A
4J029CB05B
4J029CB06A
4J029CB10A
4J029CC05A
4J029CH02
4J029DB02
4J029JA091
4J029JA251
4J029JA261
4J029JB171
4J029JC531
4J029JF032
4J029JF131
4J029JF471
4J029KD02
4J029KD07
4J029KE02
4J029KE05
4J029KH03
4J029KH08
4J029KJ06
4J029LB10
(57)【要約】 (修正有)
【課題】金属異物および粉を低減し、特定フィルター使用による水循環使用による経済負荷低減出来る、ポリエステル組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分とエチレングリコールを主成分とするジオールとのエステル化反応ならびに重縮合反応によって、ポリエステルを製造するに際し、ペレット化工程において、ストランドカッターでストランドを式(1)を満たす水で冷却して、カッティングを行い、式(2)を満たす水をペレットに接触させ、前記式(2)を満たす水を循環使用し、前記循環水の循環ラインにバネ式フィルターを設置して、0.7μm以上の粉の含有量を10ppm以下で水循環することを特徴とするポリエステル組成物の製造方法で達成される。
式(1)
20ppm<Si<60ppm
10ppm<Mg<40ppm
20ppm<Ca<60ppm
式(2)
Si<1ppm
Mg<1ppm
Ca<1ppm
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分とエチレングリコールを主成分とするジオールとのエステル化反応ならびに重縮合反応によって、ポリエステルを製造するに際し、ペレット化工程において、ストランドカッターでストランドを式(1)を満たす水で冷却して、カッティングを行い、式(2)を満たす水をペレットに接触させ、前記式(2)を満たす水を循環使用し、前記循環使用する水の循環ラインにバネ式フィルターを設置して、0.7μm以上の粉の含有量を10ppm以下で水循環することを特徴とするポリエステル組成物の製造方法。
式(1)
20ppm<Si<60ppm
10ppm<Mg<40ppm
20ppm<Ca<60ppm
式(2)
Si<1ppm
Mg<1ppm
Ca<1ppm
ここでppmは水中の上記原子又は粉の質量比を表す。
【請求項2】
バネ式フィルター目開きが5~50μmであることを特徴とする請求項1に記載のポリエステル組成物の製造方法。
【請求項3】
上記式(1)の水でポリエステルをカッティング後、脱水し、50<水分<100wt%/対ポリエステルの状態で式(2)の水を接触させることを特徴とする請求項1に記載のポリエステル組成物の製造方法。
【請求項4】
循環水中の残留塩素濃度が、0.2~1.9ppmであることを特徴とする請求項1に記載のポリエステル組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はポリエステル組成物の製造方法に関する。詳しくは、ペレット表面付着異物の少ないエステル組成物の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、異物低減効果を有し、かつフィルム用途において欠点数が少なく生産性に優れたポリエステル組成物の製造方法に関する物である。
【背景技術】
【0002】
ポリエステルはジカルボン酸成分とジオール成分の重合によって得られ、特に、テ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ポリエチレンテレフタレートは汎用性、実用性の点で優れており、ポリエステルフィルム等に好適に使用されている。
【0003】
ポリエチレンテレフタレートを製造する商業的なプロセスとして、ジメチルテレフタレートとエチレングリコールとのエステル交換反応ならびに重縮合反応、または、テレフタル酸とエチレングリコールとのエステル化反応ならびに重縮合反応によって製造する方法が知られている。中でもテレフタル酸とエチレングリコールとのエステル化反応は、経済的に有利である点、環境負荷が少ない点から、汎用的な製造方法として利用されている。
【0004】
一方、ポリエステルフィルムを成形する際には、ポリエステル組成物の表面付着異物は、フィルム中で欠点となり製品の特性を損ねるだけでなく、欠点を起点とした製造中の破れにより生産性が著しく低下する結果となり、製造方法を改善する必要があった。このため各種の方法が開示されている。
【0005】
例えば、特許文献1には、ポリエステル冷却工程にイオン交換水を使用し、ペレット表面を洗浄する、ポリエステルの製造方法が記載されている。
【0006】
特許文献2には、ペレットを沸騰水での抽出を行う、ポリエステルの製造方法が記載されている。
【0007】
特許文献3には、イオン交換水を使用しペレット化を行う、ポリエステルの製造方法が記載されている。
【0008】
特許文献4には、ペレット化で使用する、イオン交換水を循環使用する、ポリエステルの製造方法が記載されている。
【0009】
特許文献5には、水中の微生物対策で、塩素を添加する、ポリカーボネートの製造方法が記載されている。
【0010】
特許文献6には、水中の微生物対策で、冷却水中に酸化物質を含有させる、樹脂のカッティング方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2003-301089号公報
【特許文献2】特開2007-185950号公報
【特許文献3】特開2005-281705号公報
【特許文献4】特開2009-52041号公報
【特許文献5】特開2003-261669号公報
【特許文献6】特開2001-315118号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
特許文献1記載のポリエステル樹脂製造方法は、ペレット化工程において、冷却工程と洗浄工程を設けて、洗浄工程でイオン交換樹脂フィルターを設けて、イオン交換水を循環使用しているが、規定フィルターでの循環寿命は短く、経済的負荷が大きい、また、カッティング後の水接触がないため、切り粉がペレット表面に付着し、異物となる。
【0013】
特許文献2記載のポリエステル樹脂製造方は、ペレット後に沸騰水での抽出を行い、未反応モノマー、オリゴマーの低減を行っているが、金属異物や粉の低減が不十分である。
【0014】
特許文献3記載のポリエステル樹脂製造方法は、ペレット化工程でイオン交換水を使用し、経済負荷が大きく、また、イオン交換水の循環使用のための、フィルター設置記載がないため、粉低減が不十分である。
【0015】
特許文献4記載のポリエステル樹脂製造方法は、ペレット化工程でイオン交換水を使用し、経済負荷が大きく、また、イオン交換水の循環使用のための、濾過装置の記載があるが、濾過能力が低く、異物及び、粉低減が不十分である。
【0016】
特許文献5記載のポリカーボネート樹脂製造方法は、ペレット化工程で純水を使用し、経済負荷が大きい、また、微生物対策で原水に塩素を添加しているが、原水から製造された純水中の塩素濃度は低く、
微生物の削減には不十分である。
【0017】
特許文献6記載の樹脂のカッティング方法は、冷却水の品質が低いため、異物低減が不十分である。また、残留塩素濃度が高く、ペレットに付着する塩素が、欠点となる。
【0018】
本発明の目的は、これら従来の課題を解決し、金属異物および粉を低減し、特定フィルター使用による水循環使用による経済負荷低減出来る、ポリエステル組成物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0019】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の構成を有する。すなわち、
テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分とエチレングリコールを主成分とするジオールとのエステル化反応ならびに重縮合反応によって、ポリエステルを製造するに際し、ペレット化工程において、ストランドカッターでストランドを式(1)を満たす水で冷却して、カッティングを行い、式(2)を満たす水をペレットに接触させ、前記式(2)の水を循環使用し、前記循環使用する水の循環ラインにバネ式フィルターを設置して、0.7μm以上の粉(以下、単に粉と呼ぶ場合もある)の含有量を10ppm以下で水循環することを特徴とするポリエステル組成物の製造方法である。
式(1)
20ppm<Si<60ppm
10ppm<Mg<40ppm
20ppm<Ca<60ppm
式(2)
Si<1ppm
Mg<1ppm
Ca<1ppm
【発明の効果】
【0020】
本発明のポリエステル組成物の製造方法は、特定フィルター設置による水循環により、ペレット化で発生する粉が金属異物を巻き込むことを防止し、かつ経済負荷低減を可能にするものである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本発明におけるポリエステルは、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分とエチレングリコールを主成分とするジオール成分とのエステル化反応ならびに重縮合反応によって製造されるポリエチレンテレフタレート系のポリエステルである。
【0022】
本発明のポリエステルとしては、テレフタル酸やエチレングリコール以外に、他のジカルボン酸成分あるいはジオール成分を併用することができる。ジカルボン酸成分として、例えば、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、4,4‘-ジフェニルジカルボン酸、5-ソジウムスルホイソフタル酸等の脂環式ジカルボン酸等をあげることができ、ジオール成分としては、例えば、プロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。上記したジカルボン酸成分、ジオール成分は、一種のみ用いてもよく、二種以上を併用してもよい。また、これらの共重合成分は、ポリエステルを製造する際に副生するものであってもよい。
【0023】
本発明におけるストランド冷却に使用する水は、20ppm<Si<60ppm、10ppm<Mg<40ppm、20ppm<Ca<60ppmであることが好ましい。より好ましくは、30ppm<Si<50ppm、20ppm<Mg<30ppm、30ppm<Ca<50ppmである。既定値より低い場合は、費用負荷が大きくなり、既定値より高い場合はペレット表面付着異物量が増加する。
【0024】
本発明におけるカッティング後に接触させる水は、Si<1ppm、Mg<1ppm、Ca<1ppmであることが好ましい。より好ましくは、Si<0.5ppm、Mg<0.5ppm<Ca<0.5ppmである。既定値より高い場合は、ペレット表面付着異物量が増加する。また、この水は循環使用することが経済負荷低減の観点から良い。
本発明における循環水中の下記測定方法で捕捉される0.7μm以上の粉を除去するため、循環水の循環ラインにバネ式フィルターを設置する。循環水中の粉濃度は10ppm以下が好ましい。粉濃度が10ppmより高いと、金属を吸着した粉がペレットに付着し、金属異物の欠点となる。
【0025】
本発明におけるバネ式フィルターの目開きは5~50μmが好ましく、さらに好ましくは10~40μmである。目開きが5μmより小さい場合は目詰まりを起こし、フィルター交換頻度が高くなる。また、目開きが50μmより大きいと濾過能力が低下する。
【0026】
ここで、上記ppmは水中の当該原子の質量の比を表す。
【0027】
本発明における(2)式の水を接触させるタイミングは、式(1)の水でポリエステルをカッティング後、脱水し、50<水分<100wt%/対ポリエステルの状態である。より好ましくは、60<水分<90wt%/対ポリエステルである。水分が50wt%より低いと、ペレットが乾燥することにより洗浄効果が低く、水分が100wt%より高い場合は、式(1)の水が多量で式(2)の接触効果がない。
【0028】
本発明における循環水中の残留塩素は0.2~1.9ppmが好ましく。さらに好ましくは0.5~1.6ppmである。残留塩素が0.2ppmより少ないと微生物を削減することは出来ず、また、残留塩素が1.9ppmより多いと、ペレットに付着する塩素が多くなり、欠点となる。
【0029】
塩素を循環水中に含ませる手段としては、特に制限はないが、簡便な方法として塩素ガスを注入する方法、塩素を除放する錠剤、例えば、クロロイソシアヌル酸塩を含有する錠剤を冷却水に浸漬する方法、次亜塩素酸塩を含有する錠剤を冷却水に浸漬する方法、塩化マグネシウム、塩化ナトリウムなどを電気分解する方法がある。
【0030】
このうち、取り扱い性、および効果の持続性の観点から、塩素ガス、次亜塩素酸化合物(更に好ましくは、次亜塩素酸ナトリウムまたは次亜塩素酸カリウムまたは次亜塩素酸カルシウム)、イソシアヌル酸またはイソシアヌル酸塩またはそれらの化合物(更に好ましくは、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、トリクロロイソシアヌル酸)、ヒダントイン誘導体の塩化物(更に好ましくは、ジクロロジメチルヒダントイン、ブロムクロルジメチルヒダントイン)を用いることが望ましい。
本発明のポリエステル組成物は、例えば、テレフタル酸とエチレングリコールでエステル化反応を開始し、反応終了後、重合槽に移し、アンチモン化合物、マグネシウム化合物、リン化合物を添加し、高真空になるまで減圧するとともに290℃程度まで加熱、昇温して重縮合反応を行い、目標とする固有粘度に到達するまで、重縮合反応する。その後、得られたポリエステル組成物は重合槽の吐出口金よりストランド状に吐出し、式(1)の水で冷却したのちカッターによりペレット化し、式(1)の水でペレットを搬送し、次いで脱水し、循環ラインに目開き5~50μmのバネ式フィルターを設置し、粉濃度が10ppm以下の式(2)の水と接触することでポリエステル樹脂組成物を製造できる。
【0031】
アンチモン化合物としては、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酢酸アンチモン、脂肪族カルボン酸のアンチモン塩などが挙げられるが、これらの中でも重縮合反応性、得られるポリマーの色調、および安価に入手できる点から三酸化アンチモンが好ましく用いられる。
【0032】
マグネシウム化合物としては、酢酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、などが挙げられるが、特に酢酸マグネシウムが好ましく用いられる。
【0033】
リン化合物としては、リン酸トリメチル、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、亜リン酸、ホスホン酸などが挙げられるが、リン酸トリメチルが好ましく用いられる。
【実施例0034】
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。なお、物性の測定方法、効果の評価方法は以下の方法で行った。
【0035】
(1)表面付着異物
チップ100gをイオン交換水300ccで洗浄し、その洗浄液を40μmの金属で濾過後、濾液を孔径0.8μm、直径47mmのメンブレンフィルターで濾過し、濾上物を倍率5倍顕微鏡で観察し、黒色物を目視でカウントを行った。230個/100g以下を合格とした。
【0036】
(2)水中のMg、Ca濃度測定
サンプルを日立製ZA3300原子吸光光度計で、特定波長の吸光度を検出し、吸光度から濃度を算出した。
【0037】
(3)水中のSi濃度測定
サンプルを日立製U-3310分光光度計で、サンプルに発色剤(モリブデン酸アンモニウム)を加え、発色させて特定波長の吸光度を検出し、吸光度から濃度を算出した。
【0038】
(4)粉濃度測定
循環水1Lを、目開き0.7μm、直径47mmのグラスフィルターにサンプルを通過させ、捕捉した0.7μm以上の粉をオーブンを使用して、105℃で90分乾燥後、捕集量を秤量し、濃度を算出した。
【0039】
(5)チップ水分測定
サンプル20gをオーブンで80℃、30分乾燥させ、水分を飛ばした後の重量を測定し、水分量を算出した。
【0040】
(6)経済負荷の評価
ストランドカッターに使用する冷却水について、工業用水を使用した場合は○、追加コストのかかるイオン交換水を使用した場合は×とした。
【0041】
(7)水中の残留塩素濃度測定
サンプル10mlに、DPD試薬1袋、ヨウ化カリウム薬さじ1杯を添加し、柴田科学株式会社製残留塩素測定器(DPD法)で測定し、残留塩素濃度を算出した。
【0042】
[実施例1]
テレフタル酸とエチレングリコールを250℃でエステル化反応を行う。エステル化反応終了後、三酸化アンチモン、酢酸マグネシウム、リン酸トリメチルを添加し、反応系を100Paまで徐々に下げ、290℃に昇温して重縮合反応を終了させ、窒素でリークして吐出し、ストランドカッターにより水質Si=40ppm、Mg=25ppm、Ca=40ppmの水でチップ化し、脱水し、水分75wt%/対ポリエステルのペレットを水質Si=0.3ppm、Mg=0.3ppm、Ca=0.3ppm、粉濃度5ppm、バネ式フィルター目開き30μmを循環ラインに設置した循環水と接触させ、ポリエステル組成物を得た。
得られたポリエステル組成物の表面異物は、180個/100gであった。
【0043】
[実施例2~5]
式(1)の値が表1となるように変更した以外は実施例1と同様の方法で、ポリエステル組成物を得た。いずれも良好な結果であった。
【0044】
[実施例6~7]
式(2)の値が表1となるように変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリエステル組成物を得た。いずれも良好な結果であった。
【0045】
[実施例8]
循環水中の粉量が表1となるように変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリエステル組成物を得た。いずれも良好な結果であった。
【0046】
[実施例9~12]
バネ式フィルター目開きが表1となるように変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリエステル樹脂組成物を得た。いずれも良好な結果であった。
【0047】
[実施例13~16]
式(2)水接触時のペレット水分が表1となるように変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリエステル組成物を得た。いずれも良好な結果であった。
【0048】
[実施例17~20]
循環水中の残留塩素濃度が表1となるように変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリエステル組成物を得た。いずれも良好な結果であった。
【0049】
[比較例1、2]
式(1)の値が表1となるように変更した以外は実施例1と同様の方法で、ポリエステル組成物を得た。表面付着異物は低減したが、経済負荷が悪化した。
【0050】
[比較例3]
式(2)の値が表1となるように変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリエステル組成物を得た。表面付着異物が悪化した。
【0051】
[比較例4]
循環水中の粉量が表1となるように変更した以外は、実施例1と同様の方法で、ポリエステル組成物を得た。表面付着異物が悪化した。
【0052】