JPH09316182A - ポリブチレンテレフタレートの製造方法 - Google Patents

ポリブチレンテレフタレートの製造方法

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JPH09316182A
JPH09316182A JP13998996A JP13998996A JPH09316182A JP H09316182 A JPH09316182 A JP H09316182A JP 13998996 A JP13998996 A JP 13998996A JP 13998996 A JP13998996 A JP 13998996A JP H09316182 A JPH09316182 A JP H09316182A
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Japan
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polybutylene terephthalate
polycondensation reaction
reaction tank
pbt
producing polybutylene
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Kazumoto Miyajima
一元 宮嶋
Hideyori Kurihara
英資 栗原
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Teijin Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回分式又は連続式溶融重合法によりポリブチ
レンテレフタレート(PBT)を製造するに際し、重合
体のカルボキシル末端基濃度が低くかつ色相(無色透明
性)のよいものを得ること。 【解決手段】 固有粘度0.5以上のPBTを溶融重合
で製造するにあたり、回分式又は連続式重縮合反応槽内
の反応物の自由比表面積を一定の範囲にすることで、カ
ルボキシル末端基濃度30eq/106 g以下の重合体
を製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カルボキシル末端
基濃度(以下「酸価」ということがある)の低いポリブ
チレンテレフタレート(以下「PBT」と略記すること
がある)を回分式又は連続式に製造する技術に関する。
【0002】
【従来技術とその課題】熱可塑性ポリエステル樹脂、と
りわけPBTは耐薬品性、機械的性質に優れ、工業用樹
脂として広く用いられている。
【0003】PBTは、一般に、直接重合法又はエステ
ル交換法によって製造される。直接重合法は、テレフタ
ル酸と1,4―ブタンジオールとの直接エステル化反応
によってPBT先駆体を形成し、次いで該PBT先駆体
を減圧下で重縮合させてPBTを製造する方法である。
一方、エステル交換法は、テレフタル酸の低級アルキル
エステルと1,4―ブタンジオールとをエステル交換反
応させてPBT先駆体を形成し、次いでこのPBT先駆
体を減圧下で重縮合させてPBTを製造する方法であ
る。
【0004】しかし、いずれの方法で製造されたPBT
とも、耐加水分解性に問題がある。例えば高温多湿雰囲
気下で使用する場合耐久性が問題とされ、用途が限定さ
れることが多く、耐加水分解性の優れたPBT樹脂が要
求されている。この耐加水分解性を向上せしめるには、
カルボキシル末端基濃度を低くすること(低カルボキシ
ル化)が有効である。また、カルボキシル末端基濃度が
低いと重縮合反応におけるテトラヒドロフランの副生が
抑えられ、1,4―ブタンジオールの損失及び副生物の
回収の点からも有利である。
【0005】カルボキシル末端基濃度を低くする方法と
しては、一般的には固相重合法があり、PBTの固相重
合法についても多くの方法が提案されている。例えば、
特公昭57―2728号公報には、PBTを予め固相重
合温度以下で4時間以上加熱処理して結晶化度を46%
以上とし、引き続き固相重合する方法が開示されてい
る。更に、特開平6―172503号公報には、固有粘
度0.1〜0.55dl/gの段階で溶融重合を停止
し、一旦冷却固化させた後固相重合する方法が開示され
ているが、このような方法では、固相重合に要するエネ
ルギー使用量が多く、設備コストも嵩ばることから経済
的な点でも好ましくない。
【0006】また、溶融重合法に関し、特公昭50―1
4278号公報には、薄膜形成を有する2軸スクリュー
又は2軸ロール面上で反応物を薄膜状にして1,4―ブ
タンジオールの拡散除去を容易にすることが開示されて
いる。更に、特開平3―239727号公報ではまゆ形板状部
材を有した連続攪拌装置により薄膜状にして良好な表面
更新を行うことが開示されているが、カルボキシル末端
基濃度と生産効率(重合反応速度)との相関については
全く検討されていない。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる従
来技術の課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に
到達した。即ち加水分解性に優れたPBT重合体を製造
するにあたり、重縮合反応槽内の自由比表面積Svとポ
リマーのカルボキシル末端基濃度と密接な関係があるこ
と、自由比表面積Svを一定の範囲にすることで、カル
ボキシル末端基濃度の低いPBT重合体を得られること
を見出し本発明を完成するに至った。
【0008】上記の知見に基いて研究を進めたところ、
重縮合反応槽内の自由比表面積Svを下記(2)式で表
わされる所定の条件で反応せしめると、溶融重合で得ら
れるPBTの酸価が30当量/106 g以下となること
が再現性よく確認できた。
【0009】即ち、本発明は、テレフタル酸及び/又は
テレフタル酸の低級アルコールエステルと1,4―ブタ
ンジオールをエステル化及び/又はエステル交換反応さ
せてPBT先駆体及び/又はPBT重合体を製造し、次
いで該PBT先駆体及び/又はPBT重合体を減圧下で
重縮合反応させる際に、重縮合反応槽内の自由比表面積
Svが次式で示された一定の範囲で反応させることでカ
ルボキシル末端基濃度が30eq/106 gのPBT重
合体を溶融重合で製造する方法である。
【0010】
【数2】 Sv=S/V (1) [(7.1×[η]−3.1)/([η]×[COOH])]1/ 0. 49≦Sv ≦[(7.1×[η]−3.1)/([η]×0.7)]1/ 0. 49 (2) [式中、Sは重縮合反応槽の反応物の総自由表面積(c
2 )を示し、Vは重縮合反応槽内で反応物の占める総
容積(cm3 )を示す。また、[η]は該重縮合反応槽
出口のポリマーの固有粘度(dl/g、但し無次元とし
て扱う)を、[COOH]は反応槽出口のポリマーのカ
ルボキシル末端基濃度(eq/106 g、但し無次元と
して扱う)を示す。] 本発明を詳しく説明する。
【0011】本発明の作用を述べると、重縮合反応槽内
の自由比表面積Svを大きくするとカルボキシル末端基
濃度は指数的に低下する。従って、自由比表面積Svを
大きくすることで、カルボキシル末端基濃度が低い耐加
水分解性に優れたPBT重合体が製造できる。
【0012】上式よりも自由比表面積Svが小さい範囲
では、カルボキシル末端基濃度が高く、耐加水分解性に
優れたPBTは製造できない。さらに、テトラヒドロフ
ランの副生が著しい。また、上式よりも自由比表面積S
vが大きい範囲では、カルボキシル末端基濃度は低い
が、反応槽サイズの点から、実際の製造には適さない。
また、テトラヒドロフランの副生が著しいことから、
1,4―ブタンジオールの損失が多量となり好ましくな
い。
【0013】自由比表面積Svの好ましい範囲は(3)
式で示される。
【0014】
【数3】 1.1×[(7.1×[η]−3.1)/([η]×[COOH])1/ 0. 49 ≦Sv≦[(7.1×[η]−3.1)/(0.7×[η])1/ 0. 49/2.0 (3) 固有粘度0.5より小さいPBT重合体については、本
発明の方法で製造しなくても、一般にカルボキシル末端
基濃度は低く、耐加水分解性もよい。
【0015】本発明の重縮合反応槽における反応条件
は、通常のPBT重縮合条件である220〜270℃の
温度範囲が望ましい。真空度については、特に限定され
ないが200〜0.1Torrが望ましい。また、本発
明において重縮合反応槽の数は、特に限定されず、複数
個連結して連続製造することも可能である。なお、重縮
合反応により発生した1,4―ブタンジオール、テトラ
ヒドロフランなどの揮発物は系外に排出される。
【0016】本発明の重縮合反応槽内に不活性ガスを連
続的に流すことができる。不活性ガスの温度は特に限定
されないが、好ましくは150〜270℃である。ま
た、流量については特に限定されない。さらに、この不
活性ガスは経済性の点から循環使用することができる。
【0017】本発明の重縮合反応槽に供給するPBT先
駆体、PBT重合体の固有粘度については特に限定され
ない。
【0018】本発明において、PBT先駆体、重合体を
製造する際、触媒の存在下又は不存在下で行われる。触
媒を用いて反応する場合、通常用いられている触媒のい
ずれを用いてもよい。例えば、チタン化合物、スズ化合
物、酢酸マンガン、酢酸鉛などが例示され、そのなかで
も有機チタネート化合物、四塩化チタン化合物及びこれ
らの加水分解物あるいは加アルコール分解物、有機スズ
化合物等が好適である。
【0019】また、本発明のPBT重合体を製造するに
当り、任意の段階で必要に応じてアルカリ金属、アルカ
リ土類金属の水酸化物、無機酸塩、有機酸塩、例えば、
酢酸塩、炭酸塩又はこれらの水和物、錯塩、アンモニウ
ム塩等を少なくとも1種、望むならば数種を併用でき
る。化合物の具体例として、水酸化リチウム、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化
セシウム、水酸化フランシウム、水酸化ベリリウム、水
酸化マグネシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリ
ウム、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、
酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、炭酸リチウム、炭
酸ナトリウム、炭酸カリウム等が例示される。これらの
うち、アルカリ金属化合物が特に好ましい。
【0020】一般に使用されているPBT以外の他の熱
可塑性樹脂、顔料、添加剤、無機充填剤及び有機充填剤
のうちの1種又は2種以上を、本発明の重縮合反応槽の
出側で直接、混練機などで練り込むことができる。他の
熱可塑性樹脂としては、ポリエステル系樹脂、ポリアミ
ド系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート、ポ
リアセタールなどが例示される。また、添加剤として
は、公知の酸化防止剤、帯電防止剤、臭素化ポリカーボ
ネート、臭素化エポキシ化合物等の難燃剤、三酸化アン
チモン、五酸化アンチモンなどの難燃助剤、可塑剤、潤
滑剤、離型剤、着色剤、結晶核剤などが例示される。ま
た、無機充填剤としては、ガラス繊維、タルク、マイ
カ、ガラスフレークス、カーボン繊維、シリカ、アルミ
ナ繊維、ミルドガラスファイバー、クレー、カーボンブ
ラック、カオリン、酸化チタン、酸化鉄、酸化アンチモ
ン、アルミナ等の金属化合物、カリウム、ナトリウムな
どのアルカリ金属化合物等が例示される。有機充填剤と
しては、芳香族ポリエステル繊維、液晶性ポリエステル
繊維等が例示される。
【0021】
【実施例】以下に本発明の実施例などを示すが、本発明
はそれに限定されない。
【0022】請求項及び以下の実施例などにおいて、P
BTの固有粘度[η]は、オルソクロロフェノール中2
5℃で測定した溶融粘度から算出した値である。
【0023】カルボキシル末端基濃度([COOH])
は、エイ・コニックス(A.Conix)の方法{(M
akromol.Chem,26,226(195
8)}によって測定したポリマー106 gあたりの当量
数である。
【0024】以下の実施例、比較例において、部は重量
部を示す。
【0025】[実施例1]攪拌器を備えた完全混合槽型
の回分式反応器を反応物の温度が245℃となるようコ
ントロールし、別途テレフタル酸ジメチル100部と
1,4―ブタンジオール65部とチタニウムテトラブト
キシド0.08部とを用いて製造した平均重合度4のP
BTオリゴマーをSv=0.15cm2 /cm3 、真空
度0.5Torr、攪拌回転数20rpmの条件下で7
0分間反応せしめた。PBT重合体は窒素で加圧して吐
出して、チップ化を行った。
【0026】得られたPBT重合体の[η]は0.73
でカルボキシル末端基濃度は11当量/106 gであ
り、色相についても良好であった。
【0027】[実施例2]回転軸を有する掻き上げ式の
連続横型反応器を246℃に保ち、別途テレフタル酸ジ
メチル100部と、1,4―ブタンジオール65部とチ
タニウムテトラブトキシド0.08部とを用いて得られ
た平均重合度41のPBT重合体を連続的に供給し、真
空度0.1Torr、攪拌回転数5rpmの条件下で5
5分間反応せしめた。このとき反応器内のSvは0.3
cm2 /cm3 で安定していた。PBT重合体はギアポ
ンプにより連続的に取出してチップ化を行った。
【0028】得られたPBT重合体の[η]は0.98
で、カルボキシル末端基濃度は17当量/106 gであ
り色相も良好であった。
【0029】[実施例3]回転軸を有する連続縦型反応
器を245℃に保ち、別途テレフタル酸100部と1,
4―ブタンジオール100部とチタニウムテトラブトキ
シド0.05部とを用い、水酸化カリウム0.003部
を添加して得られた平均重合度105のPBT重合体を
連続的に供給し、真空度0.1Torr、攪拌回転数7
rpmの条件下で25分間反応せしめた。このとき反応
器内のSvは1.7cm2 /cm3で安定していた。P
BT重合体はギアポンプにより連続的に取出しチップ化
を行った。
【0030】得られたPBT重合体の[η]は1.1
で、カルボキシル末端基濃度は19当量/106 gであ
り色相も良好であった。
【0031】[比較例1]回転軸を有する掻き上げ式の
連続横型反応器を246℃に保ち、別途テレフタル酸ジ
メチル100部と1,4―ブタンジオール65部とチタ
ニウムテトラブトキシド0.08部とを用いて得られた
平均重合度41のPBT重合体を連続的に供給し、真空
度0.1Torr、攪拌回転数2rpmの条件下で15
5分間反応せしめた。このとき反応器内のSvは0.0
06cm2 /cm3 で安定していた。PBT重合体はギ
アポンプにより連続的に取出してチップ化を行った。
【0032】得られたPBT重合体の[η]は0.85
で、カルボキシル末端基濃度は36当量/106 gであ
り色相もやや悪かった。
【0033】[比較例2]攪拌器を備えた完全混合槽方
の回分式反応器を反応物の温度が245℃となるようコ
ントロールし、別途テレフタル酸100部と1,4―ブ
タンジオール80部とチタニウムテトラブトキシド0.
08部とを用い、酢酸カリウム0.006部を添加して
製造した平均重合度18のPBT重合体をSv=30c
2 /cm3 、真空度0.1Torrの条件下で25分
間反応せしめた。
【0034】得られたPBT重合体の[η]は0.83
で、カルボキシル末端基濃度は4当量/106 gと低
く、色相も良好であったが、安定した反応(運転)がで
きなかった。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、カルボキシル末端基濃
度が低く、耐加水分解性に優れ、色相が良好なPBT重
合体を短時間の反応で得ることができる。また、テトラ
ヒドロフランの副生も少ないため、1,4―ブタンジオ
ールの損失が少なく、副生物の回収が容易で経済的な運
転が可能となる。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも0.5の固有粘度を有するポ
    リブチレンテレフタレートを溶融重合法により製造する
    にあたり、下記(1)式で表わされる自由比表面積Sv
    (cm2 /cm3 )が下記(2)式の関係を満足する回
    分式又は連続式の重縮合反応槽を用いて、カルボキシル
    末端基濃度が30当量/106 g以下のポリブチレンテ
    レフタレートを製造する方法。 【数1】 Sv=S/V (1) [(7.1×[η]−3.1)/([η]×[COOH])]1/ 0. 49≦Sv ≦[(7.1×[η]−3.1)/([η]×0.7)]1/ 0. 49 (2) [式中、Sは重縮合反応槽の反応物の総自由表面積(c
    2 )を示し、Vは重縮合反応槽内で反応物の占める総
    容積(cm3 )を示す。また、[η]は該重縮合反応槽
    出口のポリマーの固有粘度(dl/g、但し無次元とし
    て扱う)を、[COOH]は反応槽出口のポリマーのカ
    ルボキシル末端基濃度(eq/106 g、但し無次元と
    して扱う)を示す。]
  2. 【請求項2】 2軸スクリュー又は2軸ロールを備えた
    重縮合反応槽を用いる請求項1に記載のポリブチレンテ
    レフタレートの製造方法。
  3. 【請求項3】 棚段を有する自然流下式の薄膜蒸発器で
    ある重縮合反応槽を用いる請求項1に記載のポリブチレ
    ンテレフタレートの製造方法。
  4. 【請求項4】 管型の薄膜蒸発器である重縮合反応槽を
    用いる請求項1に記載のポリブチレンテレフタレートの
    製造方法。
  5. 【請求項5】 回転自在のスクリューを備えた薄膜蒸発
    器を用いる請求項1、2、3又は4に記載のポリブチレ
    ンテレフタレートの製造方法。
  6. 【請求項6】 回転する掻き上げ翼を備えた重縮合反応
    槽を用いる請求項1に記載のポリブチレンテレフタレー
    トの製造方法。
  7. 【請求項7】 重縮合反応槽内に不活性ガスを連続的又
    は断続的に流すことを特徴とする請求項1に記載のポリ
    ブチレンテレフタレートの製造方法。
  8. 【請求項8】 実施例1乃至3のいずれかの方法による
    ポリブチレンテレフタレートの製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001114879A (ja) * 1999-10-15 2001-04-24 Toray Ind Inc ポリエステルの製造法
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JP2007105890A (ja) * 2005-10-11 2007-04-26 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 不織布ラミネート用ポリエステル樹脂及びポリエステルラミネート不織布

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