JPH083309A - ポリアミドの製造方法およびポリアミドの重合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ポリアミド原料を、加熱機構と攪拌翼を具備す
る重合缶に仕込み、該重合缶に加熱媒体を通じ原料を加
熱することにより、バッチ式で液相重合を行いポリアミ
ドを得るに際し、実質的に液相である部分のうち、原料
の流動が不良である部分の加熱のための加熱媒体の温度
と、原料の流動が良好な部分の加熱のための加熱媒体の
温度とを、別温度に制御し重合を行い、かつ攪拌翼の外
周移動速度を５０ｍ／分以上の攪拌を行うことを特徴と
する製糸原料用ポリアミドの製造方法、および原料の仕
込み口、攪拌翼、加熱機構およびポリアミドの排出口を
具備するバッチ式のポリアミドの重合装置であって、ポ
リアミドの重合に必要な熱量を供給するための加熱媒体
を重合缶の原料で満たされる部分の少なくとも２箇所に
供給できかつその加熱媒体の温度をそれぞれ別に制御で
きることを特徴とする重合装置。 【効果】得られたポリマーは熱劣化が少なくなり、異物
が低減される。また製糸工程で使用した場合、糸切れ、
紡糸濾過圧力上昇等の製糸トラブルを減少できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリアミドの製造方法お
よび重合装置に関し、詳しくは、熱劣化が少ないポリア
ミドを得るためのバッチ式製造方法および重合装置に関
する。特に、製糸用のポリアミドの製造方法および重合
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリアミドは機械的強度、耐熱性等の特
性に優れるため、繊維としてポリエステルとともに衣料
用繊維、タイヤコード等の用途に幅広く用いられてい
る。

【０００３】一般にポリアミドは、ポリアミドを形成し
うるモノマーまたはオリゴマーを重合缶に溶融あるいは
溶液状態で仕込み、重合缶を適当な温度で加熱し原料を
重合することにより得られる。重合方法は、原料の供
給、重合、得られたポリマーの排出を連続して行う連続
式と、重合缶への原料の供給を重合により得られたポリ
マーの排出後に行うバッチ式とに大きく分類できる。連
続式はコスト、設備生産性の面で有利であるが、一つの
重合設備系列で多種多様な特性のポリアミドを製造する
場合には設備の融通性が悪く、このような場合にはバッ
チ式が有利である。

【０００４】バッチ式で重合を行う場合、供給する原料
の温度がポリアミドの融点より低いため、前バッチのポ
リアミド排出時にその粘性のために、重合缶壁面あるい
は重合缶下部に残存し、完全に排出されなかった溶融ポ
リマーいわゆる缶残ポリマーが、次のバッチの原料仕込
み時に冷却固化する。

【０００５】固化した缶残ポリマーは次のバッチにおけ
る重合中に原料に溶解あるいは外部からの加熱により溶
融するが、缶残ポリマーは原料系に溶解するまでの時間
高温にさらされることとなり熱劣化が進行する。この熱
劣化した缶残ポリマーを多く含むポリアミドを製糸原料
として用いた場合、製糸工程での糸切れ回数の増大、紡
糸前の溶融ポリマの濾過圧力上昇等のトラブル原因とな
っていた。

【０００６】上記問題点を解決するため、従来から重合
缶内に撹拌翼を設け重合缶内を急速に撹拌混合すること
によって、缶残ポリマーの原料中への溶解を促進し缶残
ポリマーの熱劣化を抑制する方法が採られてきた。

【０００７】一方、特公昭４４−２６４７８には重合缶
の上部の気相部と下部の液相部との温度を別に制御する
ことによって、気相部の重合缶内壁面での熱劣化物生成
を抑制する方法が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の重合技術によって得られたポリマーを製糸原料とし
て用いた場合の製糸工程での糸切れ、紡糸濾過圧力上昇
等のトラブルに対する効果は満足にいくものではなかっ
た。

【０００９】重合缶内の撹拌は必ずしも均一に行われる
ものではなく撹拌の不良な部分の缶残ポリマーは原料に
溶解されるまで長時間を要するかあるいは加熱により溶
融するものの重合時間中に原料系と完全に均一とならな
い場合があり熱劣化が抑制されていないからである。

【００１０】また特公昭４４−２６４７８の方法では気
相部の重合缶内壁面での熱劣化物生成の抑制は可能であ
るが缶残ポリマーの大部分が存在する液相部分の熱劣化
抑制が不十分である。

【００１１】そこで本発明は上記従来技術をさらに向上
し熱劣化が少なく、紡糸糸切れの少ない製糸用原料とし
て好適なポリアミドを得ることを主な目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決するため鋭意検討した結果、製糸用原料として
用いるポリアミドの熱劣化を抑制するため、バッチ式重
合を行う場合のいわゆる缶残ポリマーの次バッチでの原
料中への溶解速度に着目して検討を行い、強い攪拌を行
うことと、重合缶内の温度を別に制御することとを組合
せることによって、顕著な糸切れ紡糸性能を有すること
を見出し本発明に至った。

【００１３】すなわち本発明は （１）「ポリアミド原料を、加熱機構と攪拌翼を具備す
る重合缶に仕込み、該重合缶に加熱媒体を通じ原料を加
熱することにより、バッチ式で液相重合を行いポリアミ
ドを得るに際し、実質的に液相である部分のうち、原料
の流動が不良である部分の加熱のための加熱媒体の温度
と、原料の流動が良好な部分の加熱のための加熱媒体の
温度とを、別温度に制御し重合を行い、かつ攪拌翼の外
周移動速度を５０ｍ／分以上の攪拌を行うことを特徴と
するポリアミドの製造方法。」およびその製造方法に実
施される（２）「原料の仕込み口、攪拌翼、加熱機構お
よびポリアミドの排出口を具備する重合缶を有するバッ
チ式のポリアミドの重合装置であって、ポリアミドの重
合に必要な熱量を供給するための加熱媒体を重合缶の原
料で満たされる部分の少なくとも２箇所に供給でき、か
つその加熱媒体の温度をそれぞれ独立して制御できる機
構としたことを特徴とするポリアミドの重合装置。」か
らなる。

【００１４】以下に本発明を詳細に説明する。

【００１５】ポリアミドとはアミド結合が主鎖に介在し
た重合体であれば任意であり、例えばナイロン６，１
２，６６，６１０，６Ｔ（ヘキサメチレンジアミンとテ
レフタル酸との重合体）、またそれらの共重合体６６／
６，６／１２，６／６Ｔ，６６／６Ｔなどがあげられ
る。またさらに添加剤、例えば末端基量調整剤、重合度
調整剤、重合促進剤、耐熱剤、耐候剤、艶消し剤等を配
合することができる。

【００１６】本発明の重合方法では、まずポリアミド原
料を、加熱装置と攪拌翼を具備する重合缶に仕込む。ポ
リアミド原料としては、任意であるが、ジアミンとジカ
ルボン酸の組合せ、環状ラクタム、アミノカルボン酸、
またそれらのオリゴマーなどが一般的に用いられる。攪
拌翼は、重合缶内を攪拌できるものであれば任意であ
る。

【００１７】次に、原料は加熱、攪拌されて重合が進行
する。ここで、実質的に液相である部分のうち、原料の
流動が不良である部分の加熱のための加熱媒体の温度
と、原料の流動が良好な部分の加熱のための加熱媒体の
温度とを、別温度に制御し重合を行う。重合缶内の液相
の流動が良好であり、缶残ポリマーの溶解時間が短く、
実質上缶残ポリマーがほとんど存在しない部分にはポリ
アミドの重合に必要な熱量を供給する。加熱媒体の温度
としては、目的のポリアミドの融点よりも４０℃〜１０
０℃高くするのが好ましい。

【００１８】一方、缶内の流動が不良であるため缶残ポ
リマーが長時間存在する部分は缶残ポリマーの溶融また
は原料系への溶解に必要な熱量を加熱媒体を通じて供給
する。加熱媒体の温度は伝熱係数、缶残ポリマー量およ
び加熱時間により決定されるが、他の流動が良好な部分
の加熱温度よりも５℃〜２５℃低いことが好ましい。

【００１９】流動不良部分は撹拌翼の形状により異な
る。流動不良箇所が実装置では判別不能である場合に
は、スケールダウンしたモデル装置で確認することがで
きる。この場合、実装置での流動状態を再現するために
一般に流動および撹拌の解析に用いられている相似則に
より撹拌条件、液粘度を決定することができる。

【００２０】一般に用いられる撹拌翼では、重合缶下部
が流動不良となる傾向がある。特に重合の初期段階の内
容物の粘性が小さい場合にその傾向が強い。また、重合
缶の排出口の近傍も流動不良となりやすい。そのため、
このような部分に対して別温度の制御を施すことが好ま
しい。

【００２１】また、本発明の製造方法では、強い攪拌を
与えることが重要であり、その攪拌速度としては、攪拌
翼の外周移動速度を５０ｍ／分以上とすることが必要
で、さらに１００ｍ／分以上とすることが好ましい。攪
拌速度が低い場合には、温度を別に制御することによる
糸切れ防止への相乗効果が発現しないので、好ましくな
い。

【００２２】以上の方法によって異物が少なく、糸切れ
が少ない製糸用ナイロンを製造することができる。次に
本製造方法に用いられる重合装置について、図を用いて
説明する。図１は本発明の重合装置の概要を示したもの
である。図１において重合缶は内部を説明するために切
り開いた形で示してある。

【００２３】重合缶２の加熱部位のうち、内部コイル９
と外部ジャケット６とは攪拌による原料流動が良好な部
分の加熱部位、下部ジャケット１２は原料流動が不良な
部分の加熱部位である。内部コイル９、外部ジャケット
６および下部ジャケット１２には、熱媒体の入口とし
て、それぞれ加熱媒体の内部コイル入口７、加熱媒体の
外部ジャケット入口４，加熱媒体の下部ジャケット入口
１０、出口として、それぞれ加熱媒体の内部コイル出口
８，加熱媒体の外部ジャケット出口５，加熱媒体の下部
ジャケット出口１１を有し、それらを通じて熱媒体が出
入りする。

【００２４】ここで熱交換器１４は重合缶内の原料の流
動が良好な部分の加熱媒体の温度を制御するためのもの
であり、温度制御された加熱媒体は、熱交換器１４を出
て、原料への加熱部位への熱媒体の内部コイル入口７、
外部ジャケット入口４へ供給される。一方、熱交換器１
５は、原料の流動が不良な部分の温度を制御するための
ものであり、温度制御された加熱媒体は、熱交換器１５
を出て、加熱媒体の下部ジャケット入口１０に供給され
る。加熱部位から熱媒体は、熱媒体循環ポンプ１７によ
って押出され、さらに熱媒体加熱装置１６によって加熱
され再度循環使用される。また重合缶２内には攪拌翼１
８が設けてあり、重合中に攪拌を行ない、原料の反応温
度の均一化を図るとともに、重合缶の缶残ポリマーの溶
解を促進する。

【００２５】ポリアミドは、本装置を用いて、次のよう
な工程を経て得られる。ポリアミド形成原料は原料仕込
み口１から重合缶２内に投入され、その他の薬品は添加
剤仕込み口３から重合缶内に仕込まれる。原料は、加
熱、攪拌されて重合反応が進行する。所望の重合度が得
られたポリアミドはポリマー排出口である排出バルブ１
３を開けることにより排出される。

【００２６】

【実施例】以下本発明を実施例によってさらに詳細に説
明する。なお以下の実施例中における評価項目は次のよ
うにして測定したものである。 ポリマー中の熱劣化物量（個／ｇ）：ポリマーを蟻酸に
溶解しフィルム化した後、フィルムを蛍光顕微鏡で観察
し、大きさが５μｍ以上の蛍光発生物の数を数え、ポリ
マー１ｇ当たりに換算して示した。その個数が少なくな
ることによって、糸切れの発生回数が低下することが分
かっている。 紡糸時の糸切れ（回／トン）：紡糸時の糸切れ回数を紡
糸ポリマー１トン当たりに換算して示した。

【００２７】実施例１ ヘキサメチレンジアンモニウムアジペート（以下ＡＨ塩
と略す）の８０％水溶液を、ヘリカル翼を具備する重合
缶に仕込み熱媒温度３２０℃で２時間加熱を行い重合を
行った。その際、ヘリカル翼の外周移動速度を１００ｍ
／分の攪拌を行い、また撹拌効果が小さい重合缶下部の
熱媒温度を３００℃に抑制した。重合終了後、３０分間
でナイロン６６のポリマーを重合缶から排出した。

【００２８】さらに、重合缶にＡＨ塩を仕込み、再度上
記条件でナイロン６６の重合、重合缶からの排出を行
い、さらにポリマーをペレット化した。このポリマーの
排出開始５分後のペレットのポリマー中の熱劣化物量は
２００個／ｇ、また排出開始２０分後ものは１８０個／
ｇであった。

【００２９】得られたナイロン６６ペレットを用いて、
溶融濾過しながら通常の方法で溶融紡糸した結果、紡糸
時の糸切れ回数は０．５回／トンであった。

【００３０】比較例１ 重合中の重合缶下部の加熱熱媒温度を他の部分の加熱熱
媒温度と同じ３２０℃とした他は、実施例１と同様に、
ナイロン６６の重合を２回行い、２回目のポリマーから
なるペレットを作成し、さらに溶融紡糸した。

【００３１】ポリマーの排出開始５分後のペレットのポ
リマー中の熱劣化物量は４００個／ｇ、また排出開始２
０分後ものは２２０個／ｇであった。

【００３２】得られたナイロン６６ペレットから実施例
１と同様の方法で溶融紡糸した結果、紡糸時の糸切れ回
数は０．７回／トンであった。また紡糸時の溶融ポリマ
の濾過圧力は実施例１で行なったものに比較して、０．
６倍の時間で上昇した。

【００３３】比較例２ ヘリカル翼の外周移動速度を３０ｍ／分とした他は、実
施例１と同様に、ナイロン６６の重合を２回行い、２回
目のポリマーからなるペレットを作成し、さらに溶融紡
糸した。

【００３４】ポリマーの排出開始５分後のペレットのポ
リマー中の熱劣化物量は３００個／ｇ、また排出開始２
０分後ものは２８０個／ｇであった。

【００３５】得られたナイロン６６ペレットから実施例
１と同様の方法で溶融紡糸した結果、紡糸時の糸切れ回
数は０．７回／トンであった。また紡糸時の溶融ポリマ
の濾過圧力は実施例１で行なったものに比較して、０．
７倍の時間で上昇した。

【００３６】比較例３ 重合中の重合缶下部の加熱熱媒温度を他の部分の加熱熱
媒温度と同じ３２０℃としたこと、およびヘリカル翼の
外周移動速度を３０ｍ／分としたこと以外は実施例１と
同様に、ナイロン６６の重合を２回行い、２回目のポリ
マーからなるペレットを作成し、さらに溶融紡糸した。

【００３７】ポリマーの排出開始５分後のペレットのポ
リマー中の熱劣化物量は４００個／ｇ、また排出開始２
０分後ものは３００個／ｇであった。紡糸時の糸切れ回
数は０．８回／トンであった。また紡糸時の溶融ポリマ
の濾過圧力は実施例１で行なったものに比較して、０．
６倍の時間で上昇した。

【００３８】以上の結果から明らかなように、強い攪拌
を行うことと、重合缶内への加熱温度を別に制御し、重
合缶下部の加熱温度を抑制することとを組合せた場合
（実施例１）には、各比較例に比べて、著しくポリマー
中の熱劣化物量が少なくなった。また、紡糸の濾過圧力
上昇も遅延した。さらに紡糸時の糸切れ回数も低減し
た。

【００３９】

【発明の効果】本発明のポリアミドの製造方法および重
合装置は次の効果を奏する。得られたポリマーは熱劣化
が少なくなり、異物が低減される。また製糸工程で使用
した場合、糸切れ、紡糸濾過圧力上昇等の製糸トラブル
を減少できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の重合装置の一実施態様である。

【符号の説明】

１………原料仕込み口 ２………重合缶 ３………添加剤仕込み口 ４………加熱媒体外部ジャケット入口 ５………加熱媒体外部ジャケット出口 ６………外部ジャケット ７………加熱媒体内部コイル入口 ８………加熱媒体内部コイル出口 ９………内部コイル １０………加熱媒体下部ジャケット入口 １１………加熱媒体下部ジャケット出口 １２………下部ジャケット １３………ポリマ排出バルブ １４………熱交換器 １５………熱交換器 １６………熱媒加熱装置 １７………加熱媒体循環ポンプ １８………撹拌翼

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリアミド原料を、加熱機構と攪拌翼を具
   備する重合缶に仕込み、該重合缶に加熱媒体を通じ原料
   を加熱することにより、バッチ式で液相重合を行いポリ
   アミドを得るに際し、実質的に液相である部分のうち、
   原料の流動が不良である部分の加熱のための加熱媒体の
   温度と、原料の流動が良好な部分の加熱のための加熱媒
   体の温度とを、別温度に制御し重合を行い、かつ攪拌翼
   の外周移動速度を５０ｍ／分以上として重合缶内の攪拌
   を行うことを特徴とするポリアミドの製造方法。
2. 【請求項２】ポリアミドが製糸原料用ポリアミドである
   ことを特徴とする請求項１記載のポリアミドの製造方
   法。
3. 【請求項３】原料の流動が良好な部分における加熱媒体
   の温度がポリアミドの融点よりも４０℃〜１００℃高い
   ことを特徴とする請求項１記載のポリアミドの製造方
   法。
4. 【請求項４】原料の流動が良好な部分における加熱媒体
   の温度が流動が不良である部分の加熱媒体温度よりも５
   ℃〜２５℃高いことを特徴とする請求項１記載のポリア
   ミドの製造方法。
5. 【請求項５】原料の仕込み口、攪拌翼、加熱部分および
   ポリアミドの排出口を具備する重合缶を有するバッチ式
   のポリアミドの重合装置であって、ポリアミドの重合に
   必要な熱量を供給するための加熱媒体を、重合缶の原料
   で満たされる加熱部分の少なくとも２箇所に供給でき、
   かつその加熱媒体の温度をそれぞれ独立に制御できる機
   構としたことを特徴とするポリアミドの重合装置。
6. 【請求項６】加熱媒体が少なくとも２箇所に供給される
   重合缶の加熱部分が、少なくとも原料の流動が良好な部
   分と原料の流動が不良である部分とであることを特徴と
   する請求項５記載のポリアミドの重合装置。