JPS6368630A - ポリエステルの重合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はポリエステル、特にポリエチレンテレフタレー
トの薄膜式重合装置に関する。

［従来技術］ ポリエステルの合成重合体はすぐれた物理的。

化学的性質を有するため種々の用途に広く用いられてい
る。特にポリエチレンテレフタレートはすぐれた耐薬品
性、耐熱性、耐絶縁、高ガス遮断性。

高強力、高弾性率等を有し、衣料用、産業用の繊維、フ
ィルム、容器、一般成型品等として大量に用いられてい
る。

従来スケールメリットを生かし、安価に製造するために
、バッチ式重合方式から連続重合方式への切り替えが進
められてきたが、近年の多様化された用途に応するため
には各用途に適した性状の重合体を少量ずつ多品種生産
することが必要となってきた。この場合、連続重合方式
の長所を生かしかつ多様化された用途のポリマーを製造
するため小容量型の薄膜式重合反応装置を用いることが
検討されている。薄膜式重合反応装置としては例えば昭
４８−１３２４０＠公報に示される反応機が知られてい
る。

一般に薄膜式重合装置は上部より重合物を薄膜上に流下
させて反応を行い下部から取り出すようにされているが
、このような薄膜式重合装置においては、従来槽下部に
重合物の滞留部を設け、重合物の滞留部を一定に保つこ
とで排出口以降の重合物流量変化をおさえ、配管中の重
合物を密な状態で送液していた。

また送液に際しては高粘度重合物に適した送液ポンプを
反応槽の重合物排出口あるいは排出口以降の重合物導管
中に設けていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記の薄膜式重合装置にて重合したポリマーをチップ化
せず溶融ポリマーの状態で送液し、直接紡糸設備あるい
は、フィルム成膜設係にて糸あるいはフィルム等を生産
する場合、重合物の流量変動は、糸径あるいはフィルム
膜厚の変動を引き起こし、重合物の重合度変動は糸ある
いはフィルム強度のバラツキあるいは染着斑等を生じし
める。

薄膜式重合装置においては、ポリエステル等を重合する
際、バッチ式重合等に比較して極めて短時間で反応する
ため、重合反応後半にて多くのエチレングリコール等が
、薄膜中に発生し、気泡を形成する。従来技術では薄膜
状に落下してくる重合物の流量変化を少なくするため、
槽下部に重合物の滞留部を設は密な状態とし、槽の重合
物排出口外部あるいは重合物導管中に高粘度流体用送液
ポンプ等を設は定量送液を行っているが、前）ホのよう
にエチレングリコール等の気泡が存在するため実質の重
合物流量は微小変動する。また、重合度の高い重合物を
生産すると重合物の滞留部分でも重合物が自然流下膜状
で落下するため、流下膜の膜厚が厚くなるにとどまり、
容易には液密の状態にならずより大きい流量変動が確認
される。また、重合度の高い重合物を液密な状態とする
には重合物滞留部の容積を大きくする方法が考えられる
が、薄膜式重合装置の特徴とも言える装置内の滞留時間
が短く温度劣化が少ないと言う効果を内部してしまい好
ましくない。

さらに薄膜式重合装置において槽下部の重合物滞留部へ
は重合物が槽内壁を薄膜状で流下供給されるため、一部
は槽内壁に沿って排出口まで達し、そのまま排出され、
残りは重合物滞留部の対流に巻きこまれ排出口中央部よ
り排出される。そのため滞留部より排出される重合物の
滞留時間は微小のバラツキが有り、滞留部での滞留時間
が長いもの程重合度の低下がみられるため重合物の重合
度は、均一でなく微小のバラツキが生じる。

［発明の目的］ 本発明は、以上の事情を背景としてなされたものであり
、その目的とするところは薄膜重合槽を用い分解を抑え
ながら高い反応速度を得て、かつ重合槽より排出される
重合物の流量を一定とすると共に重合度のバラツキを少
なくした品質良好なポリエステル溶融重合法により効率
よく製造しうる装置を提案することにおる。

［発明の構成］ すなわち本発明は実質的に円筒状の垂直槽壁に沿って近
接して回転する撹拌翼を１以上有する薄膜式のポリエス
テル重合装置であって、槽下部の排出口に独立した駆動
手段に連結された重合物の取出用スクリ・ニーが垂設さ
れ、かつスクリューの上部に槽下部の重合重合物を撹拌
するＮが設けられていることを特徴とするポリエステル
の重合装置である。

本発明においては、加熱、真空状態に保持された縦型の
反応器にポリエステルの単量体および／またはその低重
合物を導入して連続的にポリエステルを重合する際に、
実質的に円筒状の垂直槽壁に沿って近接して回転する撹
拌翼を１以上有する薄膜式のポリエステル重合装置を用
いる。この場合、槽内部の重合物の滞留部および重合物
の排出口内部あるいは槽内部に重合物の重合度を均一化
する目的の撹拌翼と、滞留部にて残留しているエチレン
グリコール等の気泡を昇圧により消滅させかつ高重合度
であり高粘度の重合物を槽内部から強制的に取り出すた
めのスクリューを設けることを特徴としているが、特に
撹拌翼とスクリューを一体化することにより構造を簡易
かつコンパクトにすると共に駆動源を同一化させ省エネ
をはかつている。このため重合物滞留部の滞留物量が変
動しても常に重合物内に液浸され、ゲル状異物等が撹拌
翼あるいはスクリューに発生しない。

また円筒状の垂直槽壁に沿って近接して回転する撹拌翼
下端に滞留部撹拌翼を設置しかつ重合物排出ロスクリユ
ーを垂設して同一駆動させる場合、もしくは滞留部撹拌
翼のみを垂直槽壁に沿って近接して回転する撹拌翼下端
に設置し、スクリューのみ別駆動とした場合も考えられ
るが、垂直槽壁に沿って近接して回転する撹拌翼への負
荷が増大し軸受部分の寿命が短くなり、また滞留部撹拌
翼を駆動するための伝動軸等が重合物のデッドスペース
となり長期間の運転後にはゲル状異物となって好ましく
ない。そして前者の場合反応速度を決定する垂直壁に沿
って近接して回転する撹拌翼の回転と重合物排出用スク
リューの回転数が同期しているため両者の回転数を任意
に設定することができず、反応速度と排出量のバランス
を最適に保つことが困難で、種々の多銘柄重合物の生産
には適当でない。

ここで本発明において言うポリエステルは、テレフタル
酸又はテレフタル酸ジアルキルエステル（アルキル基の
炭素数は通常１〜４個）とエチレングリコールとをエス
テル化又はエステル交換゛及び重縮合反応せしめて得ら
れるポリエチレンテレフタレートを主たる対象とするが
、テレフタル酸又はテレフタル酸ジアルキルエステルの
一部（通常２０モル％以下）を例えばイソフタル酸、フ
タル酸、ナフタリンジカルボン酸の如き芳香族ジカルボ
ン酸、アジピン酸、セパチン酸の如き脂肪酸ジカルボン
酸の如きオキシカルボン酸等のアルキルエステルで置き
換えても良く、またエチレングリコールの一部又は全部
を例えばプロピレングリコール、テトラメチレングリコ
ールの如きＨＯ（ＣＨ２）　ｎ　ＣＨ（ｎは３〜１０）
で表わされるグリコールで置き換えてもよい。

本発明においてエステル交換触媒としてマンガン化合物
、亜鉛化合物及びマグネシウム化合物等が用いられるが
、エステル交換能を有するものであれば特に制限する必
要はなく、例えばハロゲン化ぶつ、酸化物の如き無機化
合物及び有機酸塩等であり、特に好ましいものとして酢
酸塩、プロピオン酸塩、サルチル酸塩、安息香酸等の有
機酸塩があげられる。

［実施例］ 以下本発明を図面に基いて説明する。図は本発明の実施
例を示す要部断面図である。

図において、１は円筒状の槽本体でほぼ外周全面にわた
って外筒２に取囲まれ、槽本体１との間に加熱用のジャ
ケット室３を形成している。４は図示しない駆動手段に
連結されたロータ状の撹拌翼で槽内壁に近接しながら回
転する如くなされている。一方、槽本体１の下端部は重
合物排出用の排出口（排出ノズル）５が設けられると共
に排出口５には重合物取出用のスクリュー６が挿入され
ている。スクリュー６は独立して駆動が可能なように単
独のモータ７と連結されている。スクリュー６の駆動は
減速機付モータ連結型にしてもあるいはベルト等の手段
を介して行うようにしてもよい。スクリュー６は排出口
５を突き抜けて上部が槽内に突出するように垂設される
と共に上端部に重合物を撹拌するための撹拌翼８が設け
られている。撹拌翼８は槽壁に近接し槽壁に付着する重
合物層をかきとるようなものを少なくとも一部分として
組み込むのが好ましい。この場合、重合物は通常撹拌翼
８が液中に沈むように撹拌翼８の上方位置まで保持され
、槽本体１の下方部は重合物の滞留部９を形成する如く
なされている。

１０は排出口５の下部に取付けられた取出口である。こ
のような装置において槽本体下部の滞留部９に流下して
きた重合物はスクリュー６の回転により撹拌翼８が回転
して内外および上下層を撹拌。

混合することによって均一化され、排出口５から強制的
に取出されて取出口１０から次の工程に送液される。

次に本発明の効果を更に具体的に説明するため代表的な
熱可塑性重合体であるポリエチレンテレフタレートにつ
いての例を示すが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。

なお、［η］はオルソクロロフェノールを溶媒とし、３
５°Ｃで測定した粘度から求めた極限粘度である。

［η］＝０．５のポリマーを溶融状態で従来（撹拌翼付
のスクリューを有していない）の薄膜重合槽に連続的に
フィードし、１　ｍｍｈｇ、　３００℃で２０分間反応
させると、平均［η］＝１．０平均流１４００（］／ａ
＋ｉｎのポリマーが１ｑられた。変動中は［η］が±０
．０２．流量が±１０（］／ｍｉｎと大きかった。反応
槽重合物排出口部にスクリューを設けたところ流量変動
中が±１　ｇ／ｍｉｎとなり、ざらに図に示すように重
合物滞留部に撹拌翼をスクリューに固定したところ［η
］変動巾も小さくなり±０．００１以内となった。この
装置で長期間の運転を連続的に行ったが、従来発生して
いたゲル状異物が生じることはなかった。

［発明の効果］ 本発明によれば、従来の薄膜重合槽によるものに比べ排
出重合物の流量変動が小さく、かつ重合度の変動も小さ
いため溶融紡糸設備あるいはフィルム製膜設備と直接連
結することが可能となる。

ざらに撹拌翼とスクリューを一体化したことによりゲル
状異物の発生がなく、品質良好なポリマーを安定して得
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の具体例を示す重合装置を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 実質的に円筒状の垂直槽壁に沿つて近接して回転する撹
   拌翼を１以上有する薄膜式のポリエステル重合装置であ
   つて、槽下部の排出口に独立した駆動手段に連結された
   重合物の取出用スクリューが垂設され、かつスクリュー
   の上部に槽下部の重合物を撹拌する翼が設けられている
   ことを特徴とするポリエステルの重合装置。