JPH0142288B2 - - Google Patents

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JPH0142288B2
JPH0142288B2 JP56144020A JP14402081A JPH0142288B2 JP H0142288 B2 JPH0142288 B2 JP H0142288B2 JP 56144020 A JP56144020 A JP 56144020A JP 14402081 A JP14402081 A JP 14402081A JP H0142288 B2 JPH0142288 B2 JP H0142288B2
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JP
Japan
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transesterification
polymerization
polyester
reaction
fine particles
Prior art date
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Expired
Application number
JP56144020A
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Japanese (ja)
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JPS5845227A (en
Inventor
Hideo Ishibashi
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
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Publication of JPS5845227A publication Critical patent/JPS5845227A/en
Publication of JPH0142288B2 publication Critical patent/JPH0142288B2/ja
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  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はすぐれた粒子分散性を有するポリエス
テルの製造方法に関するものである。更に詳しく
はポリエステル製造の際に特定の条件で特定の不
活性無機微粒子を添加した後重合を完結せしめる
ことを特徴とする粒子分散性のすぐれたポリエス
テルの製造方法に関するものである。 一般にポリエステルは優れた物理的特性、化学
的特性を有するが故に衣料用、産業用の繊維とし
て、また磁気テープ用、写真用などのフイルム用
として広く使用されている。 しかしながら、ポリエステルの用途によつては
艷消し剤、着色剤、摩擦係数低下剤などとして酸
化チタン、カーボンブラツク、酸化ケイ素、酸化
アルミニウムなどの不活性無機微粒子を添加する
ことが多い。 従来ポリエステルに不活性無機微粒子を添加し
て重合せしめる場合、該不活性無機微粒子がポリ
エステルの重合反応中に凝集し粗大化するため、
紡糸時の砂の目詰りによる圧上昇、紡糸時お
よび延伸時の糸切れ等の問題があつた。 従来かかる不活性無機微粒子の凝集を防止する
方法として数多くの技術が提案され、実施されて
いるが、大略次のようである。 (1) 一次粒子の平均粒径が20mμ〜100mμで、
かつPHが3.5〜4.5の酸化ケイ素を、第四級アン
モニウム化合物からなる群から選ばれた少なく
とも一種以上の塩基性化合物で処理し、PHを
7.0〜10.5に調製した後、ポリエステルの重合
が完結するまでの任意の段階で添加する方法
(特開昭53−45396号公報)。 (2) 顔料のエチレングリコールスラリーを製造す
る際に、分散剤としてリグニンとアルカリ性無
機化合物を添加する方法(特公昭45−32152号
公報)。 (3) 酸化チタンのエチレングリコールスラリーに
分散剤としてアルミナゾル、シリカゾルなどを
添加する方法(米国特許3402141号明細書)。 (4) ポリエチレンテレフタレートを重合する際
に、エステル交換反応重合反応を開始し、圧力
が0.3〜1mmHgに到達するまで温度を250℃以
下に保ち、しかる後昇温する方法(英国特許
1069761号明細書)。 (5) ポリエステルを重合する際に、不活性微粒子
のエチレングリコールスラリーの温度を反応混
合物の温度近くまで加熱した後添加する方法
(特公昭55−33468号公報)。 これらのうち(1)〜(3)は不活性無機微粒子の分散
剤に関するものであり、分散剤を使用しないもの
に比べれば確かに効果は認められるものの十分で
はなかつた。また(4)は粒子の凝集が反応液の温度
と粘度の影響を受けることに着目し、低温領域で
なるべく粘度を上げておこうとするものである
が、重合反応速度が低下するため、生産性の減少
がさけられなかつた。 さらに、(5)は添加時の急激な温度変化による凝
集を防止しようとするものであるが、まだ十分で
はなかつた。このように従来技術では不活性無機
微粒子の凝集防止について一応の効果をあげてい
るものの、紡糸時、製膜時などの砂の目詰り防
止などに対してはまだ十分とはいえなかつた。 エステル交換法によるポリエステルの製造方法
としてはバツチ重合法と連続重合法が行なわれて
いることは広く知られていることである。また、
エステル交換法にはテレフタル酸ジメチルとアル
キレングリコールを反応せしめてビス―(2―ヒ
ドロキシアルキル)テレフタレートまたはその低
重合体を製造するエステル交換反応工程と高重合
度ポリマを得る重合工程があることもよく知られ
ている。バツチ重合法の場合はエステル交換反応
と重合反応を別の反応缶を用いて実施し、エステ
ル交換反応を完結した後反応液を重合缶に移行
し、重合せしめるのが普通である。また、エステ
ル交換反応は140℃ないし230℃で徐々に昇温させ
ながら反応するが、加熱ヒーターはコイル状にし
て反応液を加熱せしめるのが普通である。 本発明者らは不活性無機微粒子を含有するポリ
マを製造する際、該不活性無機微粒子が凝集する
原因について鋭意検討した結果、エステル交換缶
の加熱コイルの一部が液面より上部に存在する
と、反応液面より上部に存在する加熱コイルにか
かつた際、反応液中の不活性無機微粒子が加熱コ
イルに付着凝集し、それが成長してある程度以上
大きくなつた後脱落することにより粗大粒子とな
ることを見出し、本発明に到達したものである。 すなわち本発明はテレフタル酸ジメチルおよび
アルキレングリコールからエステル交換法でポリ
エステルを製造するに際し、エステル交換缶の加
熱コイルが反応液中に埋没するように原料を仕込
み、コイルが埋没している任意の間に平均の一次
粒子径が100mμ以下の不活性無機微粒子を添加
した後重合を完結せしめることを特徴とする粒子
分散性のすぐれたポリエステルの製造方法に関す
るものである。 本発明におけるポリエステルとはテレフタル酸
ジメチルをジカルボン酸成分とし、エチレングリ
コールまたは1,4―ブタンジオールから選ばれ
るグリコールをグリコール成分とするポリエステ
ルを対象とするがポリエチレンテレフタレートが
汎用性の面で特に好ましい。 なお、テレフタル酸ジメチルの一部を例えば5
―ナトリウムスルホイソフタル酸、5―カリウム
スルホイソフタル酸、p―β―ヒドロキシエトキ
シ安息香酸、p―ヒドロキシ安息香酸、イソフタ
ル酸、4,4′―ジフエニルスルホンジカルボン
酸、4,4′―ジフエニルメタンジカルボン酸、
4,4′―ジフエニルエーテルジカルボン酸、4,
4′―ジフエニルジカルボン酸、1,2′―ジフエノ
キシエタン―p,p′―ジカルボン酸、2,6―ナ
フタリンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸
などの二官能性カルボン酸の低級アルキルエステ
ルで置換えるか、またはグリコール成分の一部を
エチレングリコール、トリメチレングリコール、
テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリ
コール、ジエチレングリコール、トリエチレング
リコール、ポリエチレングリコール、1,4―シ
クロヘキサンジオール、1,4―シクロヘキサン
ジメタノール、1,4―ビス―β―ヒドロキシエ
トキシベンゼン、ビスフエノールAなどの脂肪
族、脂環族、芳香族のジオキシ化合物またはその
エステル形成性誘導体で置換えた主鎖の繰返し単
位の70モル%以上がエチレンテレフタレート単位
およびテトラメチレンテレフタレート単位から選
ばれるエステル単位である共重合ポリエステルで
あつてもよい。 さらにペンタエリスリトール、トリメチロール
プロパン、トリメリツト酸、トリメシン酸等の鎖
分岐剤やモノハイドリツクポリアルキレンオキサ
イド、フエニル酢酸等の重合停止剤を少割合使用
することも可能である。 かかる原料から本発明のポリエステルを製造す
るには、例えばテレフタル酸ジメチル、エチレン
グリコールまたは1,4―ブタンジオール、平均
の一次粒子径が100mμ以下の不活性無機微粒子
およびエステル交換触媒を加熱コイルが完全に反
応液中に埋没するようにエステル交換缶に仕込み
エステル交換反応を進行させながら徐々に昇温せ
しめ、エステル交換反応終了後220〜240℃で重合
触媒および安定剤を添加し、次いで重合缶に移行
し、常法により重合せしめる方法が採用される。 さらに本発明を実施するポリエステルの合成に
当つては当業界周知の触媒、着色防止剤、エーテ
ル結合副生防止剤、抗酸化剤、難燃剤等を適宜使
用することができる。 本発明における不活性無機微粒子としては乾式
法シリカ、湿式法シリカ、酸化アルミニウム含有
乾式法シリカあるいは粒子表面にアルキル基を有
し、かつ粒子表面のシラノール基を封鎖した乾式
法シリカのような特殊な乾式法シリカ、カオリナ
イトなどの含ケイ素無機微粒子、酸化チタン、炭
酸カルシウム、酸化アルミニウム、カーボンブラ
ツクなどがある。これらの中では重合中に凝集し
やすい酸化ケイ素、カーボンブラツクに対し本発
明は特に有効である。 本発明における酸化アルミニウム含有乾式法シ
リカとは乾式法で酸化ケイ素を製造する際にハロ
ゲン化ケイ素中にハロゲン化アルミニウムを存在
させて製造した酸化アルミニウム含有率が0.1〜
5重量%、好ましくは0.3〜2重量%である酸化
ケイ素である。 また、本発明における粒子表面にアルキル基を
有し、かつ粒子表面のシラノール基を封鎖した乾
式法シリカとは、たとえば乾式法二酸化ケイ素と
ジアルキルジクロルシランを反応させることによ
つて得られる粒子表面のシラノール基を封鎖した
酸化ケイ素である。 なお、本発明における乾式法シリカの製造法と
は、たとえば「プラスチツク用およびゴム用添加
剤実用便覧」(化学工業社、昭和45年8月10日発
行)の524ページに記載されているような一般に
ハロゲン化ケイ素を水素および酸素とともに気相
で熱分解させる方法である。本発明における粒子
表面にアルキル基を有し、かつ粒子表面のシラノ
ール基を封鎖した乾式法シリカの粒子表面のシラ
ノール基封鎖率は50%以上が好ましい。 また、本発明における粒子表面にアルキル基を
有し、かつ粒子表面のシラノール基を封鎖したシ
リカのアルキル基は特に限定しないがメチル基お
よびエチル基が好ましい。 本発明における不活性無機微粒子の平均の一次
粒子径は100mμ以下である必要がある。100mμ
を越える径では不活性無機微粒子中の粗大粒子減
少効果が小さくポリマー中の粗大粒子が増加す
る。 本発明における不活性無機微粒子の添加量は特
に限定しないが4%以下が好ましい。4%を越え
る量では粗大粒子が増加する傾向がある。 本発明における不活性無機微粒子は脂肪族グリ
コール、脂肪族アルコールあるいは水等に公知の
方法で分散させ分散スラリーとしてエステル交換
反応液を重合缶へ移行するまでの加熱コイルが埋
没している任意の段階で添加することができるが
特に該ポリエステルの原料となるグリコールに分
散させて添加することが好ましい。また、該グリ
コールスラリーの濃度は得られるポリエステルチ
ツプの粗大粒子数および軟化点の点から1〜20重
量%が好ましく、5〜15重量%が特に好ましい。 本発明における不活性無機微粒子の分散スラリ
ーは従来公知の方法で調整できるが、不活性無機
微粒子とエチレングリコールを特開昭53−125495
号公報に開示された撹拌翼の回転方向と平行した
複数個のせん断翼をもつ高速撹拌機中で分散させ
る方法および該分散方法に超音波分散方法を併用
する方法が好ましい。調整したスラリーはスラリ
ー中の粗大粒子を除去する目的で60メツシユ以上
のフイルターで過することが望ましい。 また不活性無機微粒子の凝集を防ぐ目的で分散
剤を使用することが好ましい。特に含ケイ素無機
微粒子、酸化アルミニウムなどの分散剤としては
テトラアルキルアンモニウムが凝集防止効果が大
きく好適である。 またカーボンブラツクの分散剤としては5―ナ
トリウムスルホイソフタル酸または5―カリウム
スルホイソフタル酸を10モル%以上共重合した共
重合ポリエステルが好ましい。 本発明におけるエステル交換缶の加熱方式は加
熱コイルを直接反応液に接触させる方法である。
これ以外の方法では本発明の効果が発現しない。 本発明における反応液の仕込み量はエステル交
換缶の加熱コイルが反応液中に完全に埋没する量
以上である。ここで加熱コイルが反応液中に完全
に埋没するとはエステル交換反応のスタート時お
よびエステル交換反応中にメチルアルコールが留
出し反応液の液面が低下するのでエステル交換反
応後も加熱コイルが反応液中に完全に埋没してい
る状態をいう。加熱コイルが反応液より上部に露
出していると不活性無機微粒子を添加する際ある
いはエステル交換反応中に露出部に不活性無機微
粒子が付着凝集し、それが脱落することによりポ
リマ中の粗大粒子数が増加する。 一般にポリエステルの重合装置は特定の極限粘
度を得る場合にエステル交換時間および重合時間
がほぼ同じになるように設計されている。しかし
ポリエステルは今や繊維やフイルムをはじめ非常
に多くの銘柄があり各種用途に使用されている。
したがつて、それぞれの用途によつて極限粘度、
触媒等を変更して生産しているのが実情である。
しかるにエステル交換反応時間は仕込み量依存性
はさほど大きくないが、重合反応時間は仕込み量
依存性が非常に大きい。したがつて極限粘度の高
い品種や重合反応速度の遅い品種を生産する場合
は、仕込み量を減らしてエステル交換反応時間と
重合反応時間がほぼ均合うようにするのが普通で
ある。なかには同じ重合装置で重合しても、仕込
み量を仕込み量が比較的多い品種の半分程度に下
げなければならない品種もある。このように少な
い量をエステル交換缶で反応させる場合にはエス
テル交換缶の加熱コイルの一部は反応液から露出
してしまうため本発明を実施することができな
い。そのため、得られたポリマ中の粗大粒子数は
大幅に増加する。本発明者らはかかる問題につい
て鋭意検討した結果、エステル交換反応は加熱コ
イルが完全に反応液中に埋没するように仕込み加
熱コイルが埋没している任意の間で不活性無機微
粒子を添加し、次いで重合缶に移行する際重合反
応時間が所定の時間になるような量だけ移行して
重合を完結せしめることによつて反応時間、ポリ
マ中の粗大粒子数とも非常に良好になることを見
出した。なお、エステル交換缶に残した反応液は
次のエステル交換反応の際に原料として使用す
る。この場合反応缶内での滞留時間が長くなるた
め得られるポリマの着色およびジエチレングリコ
ールの増加による融点の低下が懸念されたがほと
んど問題ないレベルであつた。 以下実施例をあげて本発明を具体的に説明す
る。なお、本発明における各種の測定方法は次の
とおりである。 (平均の一次粒子径) 不活性無機微粒子の粉末を電子顕微鏡で3000〜
10万倍に拡大した写真を撮影し、得られた像から
各一次粒子の最長径を測定し、200個の平均とし
て求めた値をいう。 (極限粘度〔η〕) ポリマをO―クロロフエノールに溶解し、25℃
で測定した値である。 (b値) ポリマを直径2.5〜3.5mm、高さ4.5〜5.5mmの円
柱状に成形し、スガ試験機株式会社製直読式色差
コンピユーターで測定する。b値が大きい程ポリ
マの黄味傾向が増大する。 (粗大粒子数) ポリエステルチツプを常法で厚さ25μの二軸延
伸フイルムに製膜し、このフイルム25cm2を実体顕
微鏡(60倍)で観察、最大長さ30μ以上の粗大粒
子を測定して試料1gあたりの粗大粒子数を算出
した。 なお、粗大粒子数は1水準あたり10回測定し、
その平均値で表示した。 (融点) Perkin―Elmer社製DSC―1Bを使用し、試料
ポリマ10mgを用いて窒素ガス雰囲気下、常温から
16℃/minの速度で昇温し、融点ピークの極小点
(Tm)を測定した。 実施例 1 テレフタル酸ジメチル250部、エチレングリコ
ール113.8部、酢酸カルシウム1水塩0.25部、粒
子表面にメチル基を有し、かつ粒子表面のシラノ
ール基を75%封鎖した、平均の一次粒子径が16m
μの乾式法酸化ケイ素、水酸化テトラエチルアン
モニウムの20%水溶液およびエチレングリコール
を重量比が5:2.5:92.5の混合物をJanke &
Kunkel社製Ultra Turrax T45DX(10000rpm)
で30分間分散せしめたスラリーを粒子表面にメチ
ル基を有し、かつ粒子表面のシラノール基を封鎖
した酸化ケイ素として2.50部エステル交換缶に仕
込み、窒素雰囲気下で150〜230℃に昇温して生成
するメタノールを連続的に系外に留去しながら、
エステル交換反応を行ない、反応開始後3時間で
反応を終了した。得られた生成物にリン酸トリメ
チルを0.25部、三酸化アンチモンを0.1部添加し
た。次いで反応混合物を重合缶に移行し、重合反
応系を徐々に減圧にして1時間30分かけて760mm
Hgから1mmHgまで減圧し、同時に1時間30分か
けて230℃から285℃まで昇温した。1mmHg以下
の減圧下、重合温度285℃でさらに3時間、合計
4時間30分重合した。反応終了後ポリマを直径3
mmの棒状で水中に吐出し、長さ5mmに切断してポ
リエステルチツプを得た。得られたポリエステル
チツプのポリマ特性を第1表に示した。 なお実施例に用いた重合装置の加熱は加熱コイ
ル方式であり、本実施例のような原料を本実施例
のような比で仕込んだ場合、テレフタル酸ジメチ
ル250部仕込むと加熱コイルはエステル交換反応
の間中完全に反応液中に埋没し、テレフタル酸ジ
メチルを210部仕込むと反応の初期は加熱コイル
は反応液中に完全に埋没するが反応の後半になる
とメチルアルコールが留出し液面が下るため加熱
コイルの一部が液面の上部に留出する。さらにテ
レフタル酸ジメチルの仕込み量が210部未満の場
合は反応の初期から加熱コイルの一部が液面の上
部に露出する。 実施例 2 実施例1においてテレフタル酸ジメチルを第1
表のように変更し、さらに他の原料も得られるポ
リエステルの組成が実施例1と同じになるように
それぞれ変更した以外は実施例1と同様にしてポ
リエステルチツプを得た。ただし、反応時間は目
的とする極限粘度のポリマを得るため適宜変更し
た。各ポリエステルの特性を第1表に示した。な
お、実験No.3は本発明の効果を明確にするための
比較実験である。第1表から反応液の仕込み量が
本発明を満足している場合は粗大粒子数が特に良
好であることは明らかである。
The present invention relates to a method for producing polyester having excellent particle dispersibility. More specifically, the present invention relates to a method for producing polyester with excellent particle dispersibility, which comprises adding specific inert inorganic fine particles under specific conditions during polyester production, and then completing the polymerization. In general, polyester has excellent physical and chemical properties and is therefore widely used as textiles for clothing and industrial use, as well as for magnetic tapes, photographic films, and the like. However, depending on the use of polyester, inert inorganic fine particles such as titanium oxide, carbon black, silicon oxide, aluminum oxide, etc. are often added as erasers, colorants, friction coefficient lowering agents, etc. Conventionally, when inert inorganic fine particles are added to polyester and polymerized, the inert inorganic fine particles aggregate and become coarse during the polymerization reaction of the polyester.
There were problems such as increased pressure due to sand clogging during spinning and yarn breakage during spinning and drawing. Many techniques have been proposed and implemented as methods for preventing the agglomeration of such inert inorganic fine particles, and they are generally as follows. (1) The average particle size of the primary particles is 20 mμ to 100 mμ,
Silicon oxide with a pH of 3.5 to 4.5 is treated with at least one basic compound selected from the group consisting of quaternary ammonium compounds to lower the pH.
7.0 to 10.5, and then added at any stage until the polymerization of polyester is completed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-45396). (2) A method of adding lignin and an alkaline inorganic compound as a dispersant when producing an ethylene glycol slurry of a pigment (Japanese Patent Publication No. 32152/1983). (3) A method of adding alumina sol, silica sol, etc. as a dispersant to an ethylene glycol slurry of titanium oxide (US Pat. No. 3,402,141). (4) When polymerizing polyethylene terephthalate, start the transesterification polymerization reaction, keep the temperature below 250℃ until the pressure reaches 0.3 to 1 mmHg, and then raise the temperature (British patent
1069761 specification). (5) A method in which when polymerizing polyester, an ethylene glycol slurry of inert fine particles is heated to a temperature close to that of the reaction mixture and then added (Japanese Patent Publication No. 33468/1983). Among these, (1) to (3) relate to dispersants for inert inorganic fine particles, and although they were certainly effective compared to those that did not use a dispersant, they were not sufficient. In addition, (4) focuses on the fact that the aggregation of particles is affected by the temperature and viscosity of the reaction solution, and attempts to increase the viscosity as much as possible in the low temperature range, but this reduces the polymerization reaction rate and reduces production. The decline in sexuality was inevitable. Furthermore, although (5) attempts to prevent aggregation due to sudden temperature changes during addition, it is still not sufficient. As described above, although the conventional techniques have some effect in preventing agglomeration of inert inorganic fine particles, they are still not sufficient in preventing clogging of sand during spinning, film forming, etc. It is widely known that batch polymerization and continuous polymerization are used as methods for producing polyester by transesterification. Also,
The transesterification process often includes a transesterification step in which dimethyl terephthalate and alkylene glycol are reacted to produce bis-(2-hydroxyalkyl) terephthalate or its low polymer, and a polymerization step to obtain a highly polymerized polymer. Are known. In the case of the batch polymerization method, the transesterification reaction and the polymerization reaction are usually carried out using separate reaction vessels, and after the transesterification reaction is completed, the reaction solution is transferred to the polymerization vessel and polymerized. In addition, the transesterification reaction is carried out while gradually raising the temperature at 140°C to 230°C, and the heater is usually coiled to heat the reaction liquid. The present inventors conducted extensive studies on the causes of agglomeration of inert inorganic fine particles when producing a polymer containing inert inorganic fine particles, and found that a part of the heating coil of the transesterification tank is located above the liquid level. When applied to a heating coil located above the reaction liquid surface, inert inorganic fine particles in the reaction liquid adhere to the heating coil and aggregate, grow to a certain size and then fall off, resulting in coarse particles. The present invention was achieved by discovering that. That is, in the present invention, when producing polyester from dimethyl terephthalate and alkylene glycol by the transesterification method, the raw materials are charged so that the heating coil of the transesterification can is buried in the reaction liquid, and the heating coil is buried in the reaction solution. The present invention relates to a method for producing polyester with excellent particle dispersibility, characterized in that polymerization is completed after adding inert inorganic fine particles having an average primary particle diameter of 100 mμ or less. The polyester in the present invention refers to a polyester containing dimethyl terephthalate as a dicarboxylic acid component and a glycol selected from ethylene glycol or 1,4-butanediol as a glycol component, but polyethylene terephthalate is particularly preferred in terms of versatility. In addition, a part of dimethyl terephthalate is, for example, 5
-Sodium sulfoisophthalic acid, 5-potassium sulfoisophthalic acid, p-β-hydroxyethoxybenzoic acid, p-hydroxybenzoic acid, isophthalic acid, 4,4'-diphenylsulfonedicarboxylic acid, 4,4'-diphenylmethane dicarboxylic acid,
4,4'-diphenyl ether dicarboxylic acid, 4,
Lower alkyl esters of difunctional carboxylic acids such as 4'-diphenyldicarboxylic acid, 1,2'-diphenoxyethane-p,p'-dicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, adipic acid, and sebacic acid. or replace part of the glycol component with ethylene glycol, trimethylene glycol,
Fats such as tetramethylene glycol, hexamethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,4-bis-β-hydroxyethoxybenzene, bisphenol A, etc. A copolymerized polyester in which 70 mol% or more of the repeating units in the main chain are ester units selected from ethylene terephthalate units and tetramethylene terephthalate units, which are substituted with group, alicyclic, or aromatic dioxy compounds or their ester-forming derivatives. It may be hot. Furthermore, it is also possible to use a small proportion of a chain branching agent such as pentaerythritol, trimethylolpropane, trimellitic acid, trimesic acid, etc., or a polymerization terminator such as monohydric polyalkylene oxide, phenylacetic acid, etc. In order to produce the polyester of the present invention from such raw materials, for example, dimethyl terephthalate, ethylene glycol or 1,4-butanediol, inert inorganic fine particles with an average primary particle size of 100 mμ or less, and a transesterification catalyst must be completely heated by a heating coil. The mixture was placed in a transesterification can so as to be submerged in the reaction solution, and the temperature was gradually raised while the transesterification reaction proceeded. After the transesterification reaction was completed, a polymerization catalyst and a stabilizer were added at 220 to 240°C, and then the mixture was placed in the polymerization can. A method is adopted in which the mixture is transferred and polymerized by a conventional method. Further, in synthesizing the polyester according to the present invention, catalysts, color inhibitors, ether bond by-product inhibitors, antioxidants, flame retardants, etc., which are well known in the art, can be appropriately used. In the present invention, inert inorganic fine particles include dry process silica, wet process silica, aluminum oxide-containing dry process silica, or special dry process silica having an alkyl group on the particle surface and blocking silanol groups on the particle surface. Examples include dry process silica, silicon-containing inorganic fine particles such as kaolinite, titanium oxide, calcium carbonate, aluminum oxide, and carbon black. Among these, the present invention is particularly effective against silicon oxide and carbon black, which tend to aggregate during polymerization. In the present invention, the aluminum oxide-containing dry process silica is produced by making aluminum halide exist in silicon halide when silicon oxide is produced by a dry process, and the aluminum oxide content is 0.1 to 1.
5% by weight of silicon oxide, preferably 0.3-2% by weight. Further, in the present invention, the dry process silica having an alkyl group on the particle surface and blocking the silanol groups on the particle surface is, for example, a particle surface obtained by reacting dry process silicon dioxide with dialkyldichlorosilane. It is silicon oxide with blocked silanol groups. The method for producing silica using the dry process in the present invention is, for example, the method described on page 524 of "Practical Handbook of Additives for Plastics and Rubber" (Kagaku Kogyosha, published on August 10, 1970). Generally, this is a method in which silicon halide is thermally decomposed together with hydrogen and oxygen in the gas phase. In the present invention, the silanol group blocking rate on the particle surface of the dry process silica having an alkyl group on the particle surface and blocking the silanol groups on the particle surface is preferably 50% or more. Further, the alkyl group of the silica having an alkyl group on the particle surface and blocking the silanol group on the particle surface in the present invention is not particularly limited, but methyl groups and ethyl groups are preferable. The average primary particle diameter of the inert inorganic fine particles in the present invention must be 100 mμ or less. 100mμ
If the diameter exceeds 1, the effect of reducing coarse particles in the inert inorganic fine particles is small and the coarse particles in the polymer increase. The amount of inert inorganic fine particles added in the present invention is not particularly limited, but is preferably 4% or less. If the amount exceeds 4%, coarse particles tend to increase. In the present invention, the inert inorganic fine particles are dispersed in aliphatic glycol, aliphatic alcohol, water, etc. by a known method to form a dispersion slurry at any stage where the heating coil is buried until the transesterification reaction liquid is transferred to the polymerization vessel. However, it is particularly preferable to add it by dispersing it in glycol, which is a raw material for the polyester. Further, the concentration of the glycol slurry is preferably 1 to 20% by weight, particularly preferably 5 to 15% by weight, from the viewpoint of the number of coarse particles and the softening point of the resulting polyester chips. The dispersion slurry of inert inorganic fine particles in the present invention can be prepared by a conventionally known method.
Preferred are the method of dispersing in a high-speed stirrer having a plurality of shearing blades parallel to the rotating direction of the stirring blades and the method of using an ultrasonic dispersion method in combination with the dispersion method, as disclosed in the above publication. The prepared slurry is preferably passed through a filter with 60 meshes or more in order to remove coarse particles in the slurry. Further, it is preferable to use a dispersant for the purpose of preventing agglomeration of inert inorganic fine particles. In particular, as a dispersant for silicon-containing inorganic fine particles, aluminum oxide, etc., tetraalkylammonium is suitable because it has a large aggregation prevention effect. Further, as a dispersant for carbon black, a copolymerized polyester obtained by copolymerizing 10 mol% or more of 5-sodium sulfoisophthalic acid or 5-potassium sulfoisophthalic acid is preferable. The method of heating the transesterification vessel in the present invention is to bring a heating coil into direct contact with the reaction liquid.
Any other method will not bring out the effects of the present invention. In the present invention, the amount of reaction solution charged is at least the amount that allows the heating coil of the transesterification can to be completely submerged in the reaction solution. The fact that the heating coil is completely submerged in the reaction solution means that the heating coil is completely submerged in the reaction solution because methyl alcohol distills out at the start of the transesterification reaction and during the transesterification reaction, and the liquid level of the reaction solution decreases. The state of being completely buried inside. If the heating coil is exposed above the reaction liquid, when adding inert inorganic particles or during transesterification, the inert inorganic particles will adhere to the exposed part and aggregate and fall off, causing coarse particles in the polymer. The number increases. Polyester polymerization equipment is generally designed so that transesterification time and polymerization time are approximately the same when obtaining a specific intrinsic viscosity. However, polyester now comes in many different brands, including fibers and films, and is used for a variety of purposes.
Therefore, the intrinsic viscosity,
The reality is that they are produced by changing catalysts, etc.
However, while the transesterification reaction time does not depend so much on the amount charged, the polymerization reaction time has a very large dependence on the amount charged. Therefore, when producing a product with a high intrinsic viscosity or a product with a slow polymerization reaction rate, it is common to reduce the amount of feed so that the transesterification reaction time and the polymerization reaction time are approximately equal. For some varieties, even if they are polymerized using the same polymerization equipment, the amount charged must be reduced to about half that of varieties that require a relatively large amount. When such a small amount is reacted in the transesterification can, a part of the heating coil of the transesterification can is exposed from the reaction liquid, making it impossible to carry out the present invention. Therefore, the number of coarse particles in the obtained polymer increases significantly. As a result of intensive studies by the present inventors on this problem, the transesterification reaction is carried out so that the heating coil is completely submerged in the reaction liquid, and inert inorganic fine particles are added between the heating coil and the reaction solution. It was then discovered that by transferring an amount to the polymerization reactor in such an amount that the polymerization reaction time would reach a predetermined time to complete the polymerization, both the reaction time and the number of coarse particles in the polymer could be made very good. . The reaction solution left in the transesterification tank is used as a raw material in the next transesterification reaction. In this case, there were concerns that the residence time in the reactor would be longer, resulting in coloring of the resulting polymer and lowering of the melting point due to an increase in diethylene glycol, but this was at a level that caused almost no problems. The present invention will be specifically described below with reference to Examples. In addition, various measurement methods in the present invention are as follows. (Average primary particle size) 3000~
A photograph is taken at a magnification of 100,000 times, the longest diameter of each primary particle is measured from the resulting image, and the value is determined as the average of 200 particles. (Intrinsic viscosity [η]) Dissolve the polymer in O-chlorophenol and heat at 25°C.
This is the value measured at (b value) The polymer is molded into a cylindrical shape with a diameter of 2.5 to 3.5 mm and a height of 4.5 to 5.5 mm, and measured using a direct-reading color difference computer manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. The larger the b value, the greater the yellowing tendency of the polymer. (Number of coarse particles) A polyester chip was formed into a biaxially stretched film with a thickness of 25μ by a conventional method, and this 25cm2 film was observed with a stereomicroscope (60x magnification) to measure coarse particles with a maximum length of 30μ or more. The number of coarse particles per gram of sample was calculated. The number of coarse particles was measured 10 times per level.
It was expressed as the average value. (Melting point) Using Perkin-Elmer's DSC-1B, using 10 mg of sample polymer, under nitrogen gas atmosphere, from room temperature to
The temperature was raised at a rate of 16°C/min, and the minimum point (Tm) of the melting point peak was measured. Example 1 250 parts of dimethyl terephthalate, 113.8 parts of ethylene glycol, 0.25 parts of calcium acetate monohydrate, having methyl groups on the particle surface and blocking 75% of the silanol groups on the particle surface, with an average primary particle size of 16 m
Janke&
Kunkel Ultra Turrax T45DX (10000rpm)
2.50 parts of the slurry dispersed for 30 minutes as silicon oxide having methyl groups on the particle surface and blocking the silanol groups on the particle surface was charged into a transesterification tank, and the temperature was raised to 150 to 230°C under a nitrogen atmosphere. While continuously distilling the generated methanol out of the system,
A transesterification reaction was carried out, and the reaction was completed 3 hours after the start of the reaction. 0.25 part of trimethyl phosphate and 0.1 part of antimony trioxide were added to the obtained product. Next, the reaction mixture was transferred to a polymerization tank, and the pressure of the polymerization reaction system was gradually reduced to 760 mm over 1 hour and 30 minutes.
The pressure was reduced from Hg to 1 mmHg, and at the same time the temperature was raised from 230°C to 285°C over 1 hour and 30 minutes. Polymerization was carried out for an additional 3 hours at a polymerization temperature of 285° C. for a total of 4 hours and 30 minutes under reduced pressure of 1 mmHg or less. After the reaction is completed, the polymer has a diameter of 3
It was discharged into water in the form of a mm rod and cut into 5 mm lengths to obtain polyester chips. The polymer properties of the obtained polyester chips are shown in Table 1. Note that the heating of the polymerization apparatus used in this example is by a heating coil method, and when the raw materials as in this example are charged in the ratio as in this example, when 250 parts of dimethyl terephthalate is charged, the heating coil starts the transesterification reaction. When 210 parts of dimethyl terephthalate is charged, the heating coil will be completely submerged in the reaction solution at the beginning of the reaction, but in the latter half of the reaction, methyl alcohol will be distilled out and the liquid level will drop. Therefore, part of the heating coil is distilled out above the liquid level. Furthermore, if the amount of dimethyl terephthalate charged is less than 210 parts, part of the heating coil will be exposed above the liquid level from the beginning of the reaction. Example 2 In Example 1, dimethyl terephthalate was used as the first
Polyester chips were obtained in the same manner as in Example 1, except that the changes were made as shown in the table and other raw materials were also changed so that the composition of the obtained polyester was the same as in Example 1. However, the reaction time was changed as appropriate to obtain a polymer with the desired intrinsic viscosity. The properties of each polyester are shown in Table 1. Note that Experiment No. 3 is a comparative experiment for clarifying the effects of the present invention. It is clear from Table 1 that the number of coarse particles is particularly good when the amount of reaction solution charged satisfies the present invention.

【表】 実施例 3 実施例1と同じ方法でエステル交換反応を実施
した。次いでテレフタル酸ジメチル150部に相当
するエステル交換反応液を重合缶に移行した後、
実施例1と同様にして重合しポリエステルチツプ
を得た。得られたポリエステルチツプのポリマ特
性を第2表に示した。また、エステル交換缶に残
した反応液にさらに、テレフタル酸ジメチルの仕
込み量を150部に変更し、かつ他の原料もそれに
見合うように変更した以外は実施例1と同様に原
料を仕込んだ。次いで実施例1と同様にしてエス
テル交換反応を実施した。次いで、テレフタル酸
ジメチル150部相当の反応液を重合缶に移行して
重合し、ポリエステルチツプを得た。得られたポ
リエステルチツプのポリマ特性を第2表に示し
た。 また比較のため実施例1と同様の方法でエステ
ル交換反応および重合を実施し、エステル交換反
応液全部を重合缶に移行した場合のポリエステル
チツプを得た。得られたポリエステルチツプのポ
リマ特性を第2表に示した。この表からも明らか
なようにエステル交換反応液の一部をエステル交
換缶に残す場合は重合時間が非常に短かく良好で
ある。またエステル交換反応液の一部を残した場
合でも次の重合バツチで、得られたポリエステル
チツプのポリマ特性も良好である。
[Table] Example 3 A transesterification reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Next, after transferring the transesterification reaction solution equivalent to 150 parts of dimethyl terephthalate to the polymerization can,
Polyester chips were obtained by polymerization in the same manner as in Example 1. The polymer properties of the obtained polyester chips are shown in Table 2. In addition, raw materials were added to the reaction solution left in the transesterifier in the same manner as in Example 1, except that the amount of dimethyl terephthalate was changed to 150 parts, and the other raw materials were changed accordingly. Then, a transesterification reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Next, a reaction solution equivalent to 150 parts of dimethyl terephthalate was transferred to a polymerization vessel and polymerized to obtain polyester chips. The polymer properties of the obtained polyester chips are shown in Table 2. For comparison, transesterification and polymerization were carried out in the same manner as in Example 1, and polyester chips were obtained by transferring the entire transesterification reaction solution to a polymerization can. The polymer properties of the obtained polyester chips are shown in Table 2. As is clear from this table, when a portion of the transesterification reaction solution is left in the transesterification tank, the polymerization time is very short and favorable. Further, even when a portion of the transesterification reaction solution remains, the polymer properties of the obtained polyester chips in the next polymerization batch are also good.

【表】 実施例 4 実施例1において粒子表面にメチル基を有し、
かつ粒子表面のシラノール基を封鎖した乾式法酸
化ケイ素の添加量を第3表のように変更した以外
は実施例1と同様にしてエステル交換反応および
重合反応を実施しポリエステルチツプを得た。得
られたポリエステルチツプのポリマ特性を第3表
に示した。 この表からも明らかなように酸化ケイ素の添加
量が本発明の範囲の場合は得られたポリマ中の粗
大粒子数も少なく良好である。なお比較のためテ
レフタル酸ジメチルの仕込み量が150部の場合に
ついても実施した。
[Table] Example 4 In Example 1, particles having methyl groups on the surface,
Polyester chips were obtained by carrying out transesterification and polymerization reactions in the same manner as in Example 1, except that the amount of dry process silicon oxide used to block the silanol groups on the particle surface was changed as shown in Table 3. The polymer properties of the obtained polyester chips are shown in Table 3. As is clear from this table, when the amount of silicon oxide added is within the range of the present invention, the number of coarse particles in the obtained polymer is small and good. For comparison, the test was also carried out using 150 parts of dimethyl terephthalate.

【表】 実施例 5 実施例1において不活性無機微粒子の種類を第
4表のように変更した以外は実施例1と同様にし
てエステル交換および重合を実施し、ポリエステ
ルチツプを得た。得られたポリエステルチツプの
ポリマ特性を第4表に示した。この表からも明ら
かなように不活性無機微粒子の粒径が1μ以下の
場合には粗大粒子数も少なく良好である。なお比
較のためテレフタル酸ジメチルの仕込量が150部
の場合についても実施した。
[Table] Example 5 Polyester chips were obtained by carrying out transesterification and polymerization in the same manner as in Example 1 except that the type of inert inorganic fine particles was changed as shown in Table 4. Table 4 shows the polymer properties of the polyester chips obtained. As is clear from this table, when the particle size of the inert inorganic fine particles is 1 μm or less, the number of coarse particles is small and good. For comparison, the test was also carried out using 150 parts of dimethyl terephthalate.

【表】【table】

【表】 実施例 6 実施例1において不活性無機微粒子の分散剤の
種類および量を第5表のように変更した以外は実
施例1と同様にしてエステル交換および重合を実
施しポリエステルチツプを得た。得られたポリエ
ステルチツプのポリマ特性を第4表に示した。こ
の表からもわかるように分散剤を添加した本発明
の実施例は効果が良好である。なお比較のためテ
レフタル酸ジメチルの仕込み量が150部の場合に
ついても実施した。
[Table] Example 6 Transesterification and polymerization were carried out in the same manner as in Example 1, except that the type and amount of the dispersant for inert inorganic fine particles were changed as shown in Table 5, and polyester chips were obtained. Ta. Table 4 shows the polymer properties of the polyester chips obtained. As can be seen from this table, the Examples of the present invention in which a dispersant was added had good effects. For comparison, the test was also carried out using 150 parts of dimethyl terephthalate.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 テレフタル酸ジメチルおよびエチレングリコ
ールまたは1,4―ブタンジオールからエステル
法でポリエステルを製造するに際し、エステル交
換缶の加熱コイルが反応液中に埋没するように原
料を仕込み、コイルが埋没している任意の間に平
均の一次粒子径が100mμ以下の不活性無機微粒
子を添加した後、重合を完結せしめることを特徴
とする粒子分散性のすぐれたポリエステルの製造
方法。 2 エステル交換反応液を重合缶へ移行する際
に、反応液の一部をエステル交換缶に残すことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の粒子分散
性のすぐれたポリエステルの製造方法。 3 不活性無機微粒子が酸化ケイ素またはカーボ
ンブラツクであることを特徴とする特許請求の範
囲第1項又は2項のいずれか1項記載の粒子分散
性のすぐれたポリエステルの製造方法。
[Scope of Claims] 1. When producing polyester from dimethyl terephthalate and ethylene glycol or 1,4-butanediol by the ester method, the raw materials are charged so that the heating coil of the transesterification can is submerged in the reaction liquid, and the coil 1. A method for producing polyester with excellent particle dispersibility, which comprises adding inert inorganic fine particles having an average primary particle diameter of 100 mμ or less between the particles embedded therein, and then completing polymerization. 2. The method for producing polyester with excellent particle dispersibility according to claim 1, characterized in that a part of the transesterification reaction liquid is left in the transesterification can when the transesterification reaction liquid is transferred to the polymerization can. 3. The method for producing a polyester with excellent particle dispersibility according to claim 1 or 2, wherein the inert inorganic fine particles are silicon oxide or carbon black.
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