JPH0987374A - 熱可塑性ポリエステル樹脂の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】着色がなく、特に色調の優れた高重合度ポリエ
ステルを短時間で製造する方法を提供する。 【解決手段】本発明はジカルボン酸成分とアルキレング
リコール成分とからなる熱可塑性ポリエステル樹脂を製
造するに際し、重縮合触媒としてアンチモン化合物とチ
タン化合物、及びアルカリ金属化合物とアルカリ土類金
属化合物の中からを選ばれた１種類以上の化合物を用
い、これらの添加量が、生成するポリマーに対する各金
属原子の割合で，以下の式を満たすことを特徴とする熱
可塑性ポリエステル樹脂の製造方法である。 １０ｐｐｍ≦アンチモン≦４００ｐｐｍ ０．１ｐｐｍ≦チタン≦３ｐｐｍ ５ｐｐｍ≦アルカリ金属またはアルカリ土類金属≦４０
０ｐｐｍ

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱可塑性ポリエステ
ル樹脂の製造方法に関するもので、特に色調の優れた高
重合度ポリエステルを短時間で製造するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、熱可塑性ポリエステル樹脂、特に
ポリエチレンテレフタレート樹脂は繊維のみならず、ボ
トル、フィルムといった食品用容器、包装材などに広く
用いられている。これらのポリエステル樹脂は通常二段
階の反応により得られ、第一段階はジカルボン酸のジメ
チルエステルとアルキレングリコールとを触媒の存在下
１５０〜２４０℃に加熱して生成するメタノールを除去
しつつエステル交換反応を行わせるか、またはジカルボ
ン酸をアルキレングリコールによって直接エステル化す
るものである。第二段の反応はこれを重縮合するもので
あり、この場合、重縮合反応はポリエステル樹脂の融点
以上（ポリエチレンテレフタレートの場合通常２６０℃
以上）の温度において減圧下に行われるか、あるいは初
期重合物を一旦冷却し、適当な大きさの粉末または細片
に粉砕した後、ポリエステル樹脂の融点以下の温度にお
いて減圧下または不活性ガス気流中で固相重合される。

【０００３】これらの反応を円滑に進めるためには一般
に触媒が利用されており、使用される触媒の種類によっ
て反応速度が大きく異なる。工業的には重合反応の速度
が早い触媒が製造コストの面では有利であり、これまで
に高重合度ポリエステルの製造に適する幾多の重縮合触
媒が提案されている。

【０００４】例えば、Ｔｉ化合物は触媒活性が高く、高
重合度ポリエステルの製造に適する（湯木和男編、「飽
和ポリエステル樹脂ハンドブック」、日刊工業新聞社
（１９８９））が、ポリマーが黄色く着色するという問
題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】我々は、触媒活性が高
く、且つ着色が少なく、色調の優れたポリエステルを得
ることのできる重合触媒について鋭意研究を重ねた結
果、特定量の、アンチモン化合物とチタン化合物の混合
物、及びアルカリ金属化合物とアルカリ土類金属化合物
の中から選ばれた１種類以上の化合物を併用すること
で、重縮合に要する時間が短く、さらに着色がなく、色
調の優れたポリエステル樹脂が得られることを見い出
し、本発明に到達した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はジカ
ルボン酸成分とアルキレングリコール成分とからなる熱
可塑性ポリエステル樹脂を製造するに際し、重縮合触媒
としてアンチモン化合物とチタン化合物、及びアルカリ
金属化合物とアルカリ土類金属化合物の中からを選ばれ
た１種類以上の化合物を用い、これらの添加量が、生成
するポリマーに対する各金属原子の割合で，以下の式を
満たすことを特徴とする熱可塑性ポリエステル樹脂の製
造方法である。 １０ｐｐｍ≦アンチモン≦４００ｐｐｍ ０．１ｐｐｍ≦チタン≦３ｐｐｍ ５ｐｐｍ≦アルカリ金属またはアルカリ土類金属≦４０
０ｐｐｍ

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のジカルボン酸としては、
テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカ
ルボン酸、２，７−ナフタレンジカルボン酸、１，５−
ナフタレンジカルボン酸、４，４´−ジフェニルジカル
ボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等が挙
げられ、特にテレフタル酸が好ましい。また、アルキレ
ングリコールとしては、エチレングリコール、ブタンジ
オール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリ
コール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキ
サンジメタノール、２，２−ビス（４−β−ヒドロキシ
エトキシジフェニル）プロパン、ビス（４−β−ヒドロ
キシエトキシフェニル）スルホン等が挙げられ、特にエ
チレングリコールが好ましい。

【０００８】重縮合触媒として用いるアンチモン化合物
としては、三酸化アンチモン、酢酸アンチモン、五酸化
アンチモン、アンチモンエトキシド、アンチモングリコ
キシド等の公知のアンチモン化合物が挙げられ、この中
で三酸化アンチモン、酢酸アンチモンは、食品容器用ポ
リエステル樹脂の重合触媒として広く用いられており、
特に好ましい。

【０００９】本発明に用いるチタン化合物は、チタンテ
トラアルコキシドまたはアルキルチタネート等、ポリエ
ステルの重合触媒として一般に用いられているものであ
り、具体的には、チタンテトラブトキシド、テトラメチ
ルチタネート、テトラエチルチタネート、テトライソブ
チルチタネート等が挙げられる。

【００１０】本発明に用いるアルカリ金属化合物、並び
にアルカリ土類金属化合物としては、ポリエステル樹脂
の製造における第一段階のエステル交換触媒として一般
的に用いられている化合物であり、例えば、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、酢酸カルシウム等が挙げられる。

【００１１】本発明における重縮合触媒の添加量は、ア
ンチモン化合物は公知の添加量（最終的に得られるポリ
エステルポリマーに対し、アンチモン原子として、１０
〜４００ｐｐｍ）であり、チタン化合物は、チタン原子
として、０．１〜３ｐｐｍである。チタン化合物の添加
量が、チタン原子として０．１ｐｐｍより少ない場合
は、重縮合に要する時間が短くならず、３ｐｐｍを越え
るとポリマーの着色が避けられない。また、アルカリ金
属化合物とアルカリ土類金属化合物の中から選ばれた１
種類以上の化合物の添加量は、最終的に得られるポリエ
ステルポリマーに対し、金属原子として５〜４００ｐｐ
ｍ、さらに好ましくは２０〜１００ｐｐｍである。５ｐ
ｐｍ以下の場合は、ポリマーの着色を抑えることができ
ず、４００ｐｐｍを越えるとポリマーの熱安定性が低く
なる。

【００１２】そして、本発明において、アンチモン化合
物とチタン化合物は混合された状態で添加される。アン
チモン化合物とチタン化合物を別々に添加するとポリマ
ーの着色を抑えることが難しく、例えば、両化合物をエ
チレングリコール等の分散液として一緒に投入するのが
効果を発揮する。

【００１３】本発明における触媒の添加時期は、通常の
エステル交換またはエステル化反応後、あるいは、重縮
合の途中が好ましい。

【００１４】さらに、本発明では、リン化合物のような
公知の安定剤を共存させてもよく、また酸化チタンなど
の顔料や帯電防止剤を併用しても構わない。

【００１５】

【発明の効果】本発明の製造方法は、従来の方法に比
べ、ポリエステルの重縮合反応時間が著しく短縮され、
しかも、ポリマーの着色がないため、色調の優れた熱可
塑性ポリエステル樹脂を効率よく製造することができ
る。

【００１６】

【実施例】以下、実施例にて本発明を詳述するが、本発
明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

【００１７】本発明で使用した樹脂極限粘度はフェノー
ルと１，１，２，２−テトラクロロエタンの６：４（重
量比）混合溶媒中、２０℃で測定した値である。

【００１８】実施例１ ビス（β−ヒドロキシエチル）テレフタレート２５４重
量部、テレフタル酸８３重量部を精溜塔を有する重合缶
に投入後、微量の窒素を流しながら２５０℃まで撹拌し
ながら加熱した。この間、エチレングリコールを還流さ
せ、生じた水だけを系外に溜去させた。溜出した水の量
より計算して、エステル交換率が８０％に達したところ
で、２重量％の三酸化アンチモンと０．１２重量％のチ
タンテトラブトキシドのエチレングリコール混合溶液
１．７重量部、酢酸マグネシウムの５重量％エチレング
リコール溶液３．３重量部（金属原子として、最終的に
得られるポリマーに対し、アンチモン：１００ｐｐｍ、
チタン：１ｐｐｍ、マグネシウム：６５ｐｐｍ）および
トリメチルリン酸の５重量％エチレグリコール溶液１．
３重量部を投入した。次いで、加熱、撹拌を続けながら
徐々に減圧し、約１時間かけて、缶内を５ｔｏｒｒ以下
の高真空とした。この間、温度は２８５℃まで上昇させ
た。この状態で所定の撹拌トルク（ポリマーの極限粘度
０．６付近になるトルク）に達するまで重合を続けた。
５ｔｏｒｒ以下の高真空としてから所定のトルクに達す
るまでの時間は１８９分であった。その後、常圧に戻
し、内容物をガット状に押し出し、水で冷却後、カッタ
ーを用いてペレット状のポリマーを得た。このポリマー
の極限粘度は０．６２であり、着色はなく色調は良好で
あった。

【００１９】比較例１ 酢酸マグネシウムを添加しなかったこと以外は実施例１
と同様にしてポリマーを重合した。５ｔｏｒｒ以下の高
真空としてから所定のトルクに達するまでの時間は１７
０分であり、ポリマーの極限粘度は０．６４であった。
しかしながらポリマーが黄色く着色し、色調は不良であ
った。

【００２０】比較例２ ２重量％の三酸化アンチモンと０．１２重量％のチタン
テトラブトキシドのエチレングリコール混合溶液にかえ
て、２重量％の三酸化アンチモンと０．６重量％のチタ
ンテトラブトキシドのエチレングリコール混合溶液１．
７重量部（金属原子として、最終的に得られるポリマー
に対し、アンチモン：１００ｐｐｍ、チタン：５ｐｐ
ｍ）を投入したこと以外は実施例１と同様にしてポリマ
ーを重合した。５ｔｏｒｒ以下の高真空としてから所定
のトルクに達するまでの時間は１１５分であり、ポリマ
ーの極限粘度は０．６５であったが、ポリマーが黄色く
着色し、色調は不良であった。

【００２１】比較例３ ２重量％の三酸化アンチモンと０．１２重量％のチタン
テトラブトキシドのエチレングリコール混合溶液にかえ
て、三酸化アンチモンの２重量％エチレングリコール溶
液１．７重量部を添加し、且つ酢酸マグネシウムを添加
しなかったこと以外は実施例１と同様にしてポリマーを
重合した。５ｔｏｒｒ以下の高真空としてから所定のト
ルクに達するまでに要した時間は２２０分と長かった。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ジカルボン酸成分とアルキレングリコー
   ル成分とからなる熱可塑性ポリエステル樹脂を製造する
   に際し、重縮合触媒としてアンチモン化合物とチタン化
   合物の混合物、及びアルカリ金属化合物とアルカリ土類
   金属化合物の中からを選ばれた１種類以上の化合物を用
   いることを特徴とする熱可塑性ポリエステル樹脂の製造
   方法。
2. 【請求項２】 ジカルボン酸成分がテレフタル酸である
   請求項１記載の熱可塑性ポリエステル樹脂の製造方法。
3. 【請求項３】 アルキレングリコール成分がエチレング
   リコールである請求項１記載の熱可塑性ポリエステル樹
   脂の製造方法。
4. 【請求項４】 アンチモン化合物、チタン化合物、及び
   アルカリ金属化合物とアルカリ土類金属化合物の中から
   を選ばれた１種類以上の化合物の添加量が、生成するポ
   リマーに対する各金属原子の割合で，以下の式を満たす
   ことを特徴とする請求項１記載の熱可塑性ポリエステル
   樹脂の製造方法。 １０ｐｐｍ≦アンチモン≦４００ｐｐｍ ０．１ｐｐｍ≦チタン≦３ｐｐｍ ５ｐｐｍ≦アルカリ金属またはアルカリ土類金属≦４０
   ０ｐｐｍ
5. 【請求項５】 アンチモン化合物が三酸化アンチモンま
   たは酢酸アンチモンである請求項１記載の熱可塑性ポリ
   エステル樹脂の製造方法。
6. 【請求項６】 チタン化合物がチタンテトラアルコキシ
   ドまたはアルキルチタネートである請求項１記載の熱可
   塑性ポリエステル樹脂の製造方法。
7. 【請求項７】 アルカリ金属化合物中に含まれる金属原
   子がリチウム、ナトリウム、カリウムである請求項１記
   載の熱可塑性ポリエステル樹脂の製造方法。
8. 【請求項８】 アルカリ土類金属化合物中に含まれる金
   属原子がマグネシウム、カルシウムである請求項１記載
   の熱可塑性ポリエステル樹脂の製造方法。