(57)【要約】  ポリトリメチレンテレフタレートのペレットの自己付着性を低減する方法が開示される。この方法は連続またはバッチ方式で実行することができ、ａ）少なくとも０．４ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリトリメチレンテレフタレートのペレットを、導管中を移動する液体を含む導管中に導入し、それによって、前記ペレットを前記液体と共に導管中を移動させるステップと、ｂ）前記ペレット中に少なくとも３５％の結晶化度を誘発するのに十分な時間、ペレットおよび液体を５０〜９５℃の温度に調節するステップと、ｃ）前記ペレットを前記液体から分離するステップとを含む。
2005510604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）少なくとも０．４ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリトリメチレンテレフタレートを、導管中を移動する液体を含む導管中に導入し、それによって、ペレットを前記液体と共に導管中を移動させること
ｂ）前記ペレット中に少なくとも３５％の結晶化度を誘発するのに十分な時間、ペレットおよび液体を５０から９５℃の温度に調節すること、および
ｃ）前記ペレットを前記液体から分離することを含む、
ポリトリメチレンテレフタレートのペレットの自己付着性を低減する方法。
【請求項２】
前記液体の前記ペレットに対する重量比が、５：１から２００：１である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記導管中の前記液体の流速が、前記ＰＴＴペレットの沈降を防止するのに十分な大きさである請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
液体のペレットに対する前記重量比が６．６７：１より大きく、前記液体の前記流速ＵＭが次式によって求めらる、
【数１】
2005510604.tif 000011
［上式で、ＵＭはペレットが沈降しない最小の流体速度であり、Ｄｐは前記管の内径であり、ｄｐはペレットの直径であり、ρｐはペレットの密度であり、ρＦは流体の密度である。］請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ポリトリメチレンテレフタレートのペレットが、３秒から５分の範囲の時間、前記液体と接触され続ける請求項１から４に記載の方法。
【請求項６】
前記ペレットが、少なくとも５５℃のガラス転移温度を有するポリトリメチレンテレフタレートのペレットを製造するのに十分な時間、液体と接触される請求項１から５に記載の方法。
【請求項７】
冷間結晶化ピークが存在しないことを特徴とする示差走査熱量測定自記温度記録図を有する、請求項１から６に記載の方法によって作製されるポリトリメチレンテレフタレートのペレット。
【請求項８】
ａ）前記分離されたペレットを分級機に送ること、
ｂ）前記ペレットを分級機内の篩を通すことにより、ペレットの微粉、ダスト、および過小寸法品を除去すること、
ｃ）前記ペレットを、空気が流通してペレットを冷却している、分級機内の薄板部分を通過させること、
ｄ）前記ペレットを、過大寸法のペレットを保持する、分級機内の穴あき板を通過させること、および
ｅ）分級機から前記ペレットを移動させることをさらに含む請求項１から７に記載の方法。
【請求項９】
ａ）前記ペレットを篩を通過することにより、ペレットの微粉、ダスト、および過小寸法品を除去すること、
ｂ）前記ペレットを、空気が流通してペレットを冷却している薄板部分を通過させること、
ｃ）前記ペレットを、過大寸法のペレットを保持する穴あき板を通過させること、および
ｄ）前記ペレットを移動させること
を含む、ポリマーペレットを分級し、そのガラス転移温度以下に冷却する方法。
【請求項１０】
ａ）液体を含んでいる導管中にポリマーペレットを導入する手段と、
ｂ）前記液体を導管内を移動させる手段と、
ｃ）前記液体の温度を制御する手段と、
ｄ）前記液体から前記ペレットを分離する手段と、
ｅ）ｉ）ペレットの微粉、ダスト、および過小寸法品を除去するための篩、
ｉｉ）空気が流通して前記ペレットを冷却している薄板部分、および
ｉｉｉ）過大寸法のペレットを保持する穴あき底板を含む、ペレットの微粉およびダストおよび過大寸法ペレットを除去するための分級／冷却複合手段と、
ｆ）前記液体を再利用する手段とを含む、ポリマーペレットの自己付着性を低減するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリトリメチレンテレフタレート（以後、ＰＴＴ）などのポリエステルに基づく１，３−プロパンジオールの調製に関する。さらに詳しくは、本発明は、ペレットのブロッキングおよび凝集を防止する、ＰＴＴの結晶化度を実現する方法に関する。一態様では、本発明は、バッチ方式はもちろん、連続方式でも実施できる方法に関する。他の態様では、本発明は、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）の連続結晶化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリトリメチレンテレフタレートは、絨毯および織物産業界の繊維分野で有用なポリエステルである。ポリトリメチレンテレフタレートの製造は、１，３−ポロパンジオールとテレフタレン酸との、約０．４〜１．０ｄｌ／ｇの固有粘度（以後、ＩＶと呼ぶ）を有するポリマーへの縮合重合を含む。ポリマー融液は、融液反応器から排出され、押出しダイを通って押し出されてストランドになる。ストランドは、冷水中で急冷され、切断されて貯蔵または輸送用のペレットになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ポリトリメチレンテレフタレートのペレットは、ポリマーのガラス転移温度Ｔｇ（約４５℃）より高い温度で貯蔵または輸送される間に、互いに付着する、つまりブロッキングする傾向があることが分かっているが、この温度には、サイロ、列車、またはホッパーに貯蔵されている間に、容易に到達しうる。ペレットの凝集は乾燥中にも起こりうる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述のごとく、本発明は、ブロッキングを防ぐために、ポリトリメチレンテレフタレートのペレットを結晶化するための連続プロセスおよび装置であり、
ａ）少なくとも０．４ｄｌ／ｇの固有粘度を、導管中を移動する液体を含む導管中に有し、それによって、前記ペレットを前記液体と共に導管中を移動させること、
ｂ）前記ペレット中に少なくとも３５％の結晶化度を引き起こすのに十分な時間、ペレットおよび液体を５０〜９５℃の温度に調節すること、および
ｃ）前記ペレットを前記液体から分離すること、
を含む。
【０００５】
この方法は、好ましくは、たとえば、熱水結晶化（ＨＷＣ）パイプを備えた連続した液体ペレット懸濁液装置内で、ペレットの沈降を遅らせるのに十分な流速で実行される。一般に、３秒から５分の範囲内で導管に滞在する間に所望のペレット特性に到達する。液体のペレットに対する比は、５：１〜２００：１であることが好ましく、最も好ましくは１０：１〜１００：１である。
【０００６】
本発明の一実施態様では、結晶化ペレットは、微粉および過大寸法ペレットを除去するための分級中に、ガラス転移温度以下の温度に冷却される。分級−冷却複合機は、ペレットの微粉、ダストおよび過小寸法ペレットを除去する篩と、ペレットを冷却するために、好ましくは下方から、空気を流通させる薄板セクションと、所望の大きさのペレットは通り抜け、過大寸法のペレットは保持される穴あき板とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、高温におけるブロッキングに対する安定性が改良されることを特徴とするポリトリメチレンテレフタレートペレットを調製するものである。本発明の方法を用いると、暑い天候下で貯蔵または輸送中に、ポリトリメチレンテレフタレートのペレットが互いに付着するという問題を克服し、溶融加工または固相重合の前にホッパー型の乾燥機中でペレットを乾燥することができる。本方法はまた、ポリトリメチレンテレフタレートの製造および加工中に発生する微粉を低減するのにも役立つ。得られた部分結晶化ポリトリメチレンテレフタレートペレットは、繊維に紡糸すること、または、膜または熱可塑性加工用プラスチックにすることができる。
【０００８】
一般に、ポリトリメチレンテレフタレートは、副生成物である水の除去を含む多段階（エステル化／重縮合）プロセスで、モル過剰量の１，３−プロパンジオールをテレフタル酸と、高温で、ポリトリメチレンテレフタレートが生成するのに有効な時間、反応させることによって調製される。重合条件は、少なくとも０．４ｄｌ／ｇ、好ましくは０．４〜１．０ｄｌ／ｇの目標固有粘度を有する溶融ポリエステルが生成するように選択する。ポリトリメチレンテレフタレートは、１，３−プロパンジオールとテレフタル酸ジメチルとの反応によっても、生産することができる。
【０００９】
たとえば、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）は、融液反応器から排出され、押出しダイを通ってポリマー融液ストランドを形成し、ストランドは、ストランドガイド上の冷水に接触して冷却され部分的に固化される。ペレット化／結晶化の順序は決定的ではない。ペレット化前の結晶化では、ストランドを切断する前に、好ましくは押出し機からペレット製造機へ向かう途中で、ポリマー溶融ストランドを熱水に浸漬する。しかし、プロセスの効率およびペレット品質のための、および本発明に関連して実施するための、より好ましい方法は、ペレット化の後で結晶化を実施することである。
【００１０】
本発明において、凝集を防止するのに十分な結晶化度を示すＰＴＴペレット製造用のプロセス設計を発見した。このプロセスは、類似のどのプロセスにおいても従来は利用されていなかった、いくつかの利点を有する。このプロセスは、結晶化前の通常の乾燥ステップを場合により省略できること、ペレットが輸送中に結晶化されること、およびより普通のバッチ式運転はもちろん、連続運転ができることなどの点で効率がよい。さらに、液体の温度を制御することにより、ペレットの結晶化度を制御できる。このペレットは、軟らかすぎない方が望ましく、さもなければ凝集するだろうし、もしあまりに脆いと許容できないほど大量の微粉が発生することになる。さらに、羽根などの物理的な攪拌機を備えた攪拌槽が不要であり、ペレットの損傷（磨耗）が大幅に減少する。このプロセスは、比較的費用のかからない材料を使用しているという以下の記述から当業者には明らかであるように、経済的でもある。
【００１１】
ポリマーストランドは、たとえば、１／８インチ×１／８インチ（０．３ｃｍ×０．３ｃｍ）のペレットに切断される。ペレット化は、ストランドカット造粒機またはアンダーウォータ造粒機または他の手段によって行うことができる。本明細書における好ましい実施形態では、ストランドカット造粒機を使用した。造粒直後に、ペレットの表面は固体となるが、一方で中心部はまだ部分的に溶融状態であり、結晶化度は低い。
【００１２】
本発明のＰＴＴ結晶化は５０〜９５℃までの熱水媒質中で行われるので、ペレットが熱水結晶化装置（以後、ＨＷＣと呼ぶ）に到達するまでは、ペレット化に使用される冷水は、好ましくはポリマーペレットから分離する。以下の記述では、ペレットは乾燥切断されるが、湿潤ペレットに対応できるようにこのプロセスを動作させることができる。
【００１３】
ペレットは、造粒機から洗い流し（ｗａｓｈ−ｄｏｗｎ）ホッパーを経由してＨＷＣに供給される。図１を参照すると、本発明においてペレット１は、液圧（好ましくは水）で駆動されるエダクタ４の洗い流しホッパー２で受け取られる。エダクタは、通常、漏斗の形をしており、それ自体が吸入力を備えていて、エダクタの入口５からエダクタの先端６に向けてエダクタを通る水流により、真空を作りだしてエダクタの上側３にペレットを引っぱりこむ。
【００１４】
次いで、ペレットはエダクタ４の先端６に引き寄せられ、液圧媒質、再び好ましくは水、によって熱水結晶化パイプ７の内部に運ばれる。前記パイプは、温度の必要条件を満たすことのできるどの材料から作製してもよく、たとえば、塩素化ポリ塩化ビニル（ＣＰＶＣ）などの材料がある。結晶化パイプ７中の水温は５０℃〜９５℃に調節され、ＰＴＴの結晶化は、ポリマーペレットに接触する熱水を媒介して達成される。熱水結晶化の滞留時間は、パイプの長さおよび水の流量によって制御される。水温は、導管１７内に装備されたヒータ温度制御器１８によって制御できる。
【００１５】
ペレットと熱水の分離は、ベント９を備え、分級機１０に連結されている遠心乾燥機８中で実施される。ペレットは、乾燥機８中で冷却してもよくまた以下で記述するように分級機１０中で冷却してもよくまた他の手段によって冷却してもよい。
【００１６】
ＨＷＣを通る水の流れは、ペレットを淀みなく進ませる。水は、貯蔵タンク１６から導管１９を通ってウォータポンプ２０に流れ、次いで、場合によりフィルタ２１を通りエダクタ４の入口５に流れる。前記水は、乾燥機８から導管１１を経由してウォータサージタンク１２へ循環され、導管１３を通って、好ましくは１５で濾過されてペレットダストおよび微粉を水流から除去した後、熱水貯蔵タンク１６に戻されて再使用される。導管１３のウォータポンプ１４は、水を移動させるのに役立つ。
【００１７】
結晶化は、結晶化導管内を流れている熱水流内で達成されるが、結晶化導管は細長いどんな導管でもよく、造粒機とペレット乾燥機の間に設置される。導管は、他の装置と釣り合う適切な直径を有する。前記直径は、適切には２（５．１）インチ〜１０（２５．４）インチ（センチメートル）またはそれ以上の範囲であるが、好ましくは４（１０．２）〜６（１５．２）インチ（センチメートル）の範囲である。
【００１８】
非常に広範囲の組成物が、熱水結晶化導管を製造するのに適している。所望する運転の温度および圧力の必要条件を、材料が満足することが必要なだけである。適当な材料の例としては、それだけに限らないが、ＣＰＶＣ、ステンレス鋼、真鍮、および銅がある。ＣＰＶＣを使用すれば、断熱材を用いなくても、よい結果が得られる。
【００１９】
本発明で例示される液体ペレット懸濁液またはスラリは、均一な結晶化および不透明度を有するペレットを生産するために、ペレットを均一な時間滞留させ、かつ均一に加熱するので、好ましい。ペレットの熱水懸濁液またはスラリは、所望の熱水接触時間をもたらす速度で導管中を移動される。水の流速は、ＰＴＴペレットの沈降を防止するのに十分な大きさでなければならない。導管は、必要な滞留時間を提供するのに十分な長さでなければならない。適切な滞留時間は、３秒〜５分の範囲であり、好ましくは３０秒〜３分、さらに好ましくは１．５〜２分の範囲である。範囲の下限の温度では、滞留時間は長くなる。本発明の付加的な利点は、ペレットが、攪拌槽プロセス設計のように攪拌によるのではなくて乱流によって移動しており、磨耗による損傷を被ることが少ないことである。
【００２０】
流体系は、結晶化導管中の流速を制御し、調節し、さらにまた、所望するならペレットに対する水の比率を調節するために、十分な柔軟性を備えるべきである。ペレットに対する水の重量比は、好ましくは５：１〜２００：１、最も好ましくは１０：１〜１００：１である。
【００２１】
熱水乱流中で、ＰＴＴペレットを周囲温度から目標温度まで加熱するのに必要な滞留時間は、以下の式を用いて計算できる。
【００２２】
【数１】
2005510604.tif 000003
［上式で、θはペレットの断面が温度Ｔになるのに要する時間であり、ＴｉはＰＴＴペレット表面の初期温度であり、Ｔｆｉは周囲の流体温度であり、Ｔは時刻θにおける均一なペレット温度であり、ｃはＰＴＴペレットの平均熱容量（２０℃〜８０℃まで、ｃ＝０．１３１ＢＴＵ／ＬＢ・゜Ｆ［０．５４８ｋＪ／ｋｇ・゜Ｋ］）であり、ｗは１つのＰＴＴペレットの体積、＝５．９１８×１０−７ｆｔ３［０．１６８×１０−７ｍ３］（１／８インチ［０．３ｃｍ］×１／８インチ［０．３ｃｍ］ペレットに対して）であり、Ａは１つのＰＴＴペレットの表面積、＝０．００１３６３ｆｔ２［０．０００１２６６ｍ２］（これも１／８インチ［０．３ｃｍ］×１／８インチ［０．３ｃｍ］ペレットに対して）であり、ｈは表面熱伝導係数の均一な値、すなわち水とＰＴＴペレット間の熱伝達係数である。表面熱伝導係数ｈは、式２から計算できる。
【００２３】
【数２】
2005510604.tif 000004
（上式で、ｄｐはＰＴＴペレットの直径、＝１／８インチ（０．３ｃｍ）であり、ｈＦは流体（水）の熱伝導率、７０℃で＝０．３７９５ＢＴＵ／ｈｒ・ｆｔ・゜Ｆ（０．６５６８ｗ／ｍ・゜Ｋであり、ＮＲｅはレイノルズ数であり、ｖＲはフィート／秒で表したポリマーペレットと水との相対速度であり、ηＦは流体の粘度であり、ＮＰｒはプラントル数であり、ＣＰ、Ｆは流体の熱容量である。）］
【００２４】
これらの計算では、熱伝達に関するペレット内部の抵抗は無視でき、ペレットは細長い球形であると仮定している。
【００２５】
水流中でペレットの沈降を防ぐための、ＰＴＴペレット／水スラリの最小線速度（流速）に関する見積もりは、ペレット含有量が水中で約１５ｗｔ％（約６．６７：１の水：ペレットの重量比）より小さい場合は、以下の式を用いて得られる。
【００２６】
【数３】
2005510604.tif 000005
［上式で、ＵＭはペレットが沈降しない最小流速であり、Ｄｐは導管の内径であり、ｄｐはペレットの直径であり、ρｐはペレットの密度であり、およびρＦは流体の密度である。］
【００２７】
ペレットが十分に結晶化してブロッキングを防止するためには、生成物が示差走査熱量測定温度記録で明確な冷間結晶化ピークを示さない程度にまで、ペレットを結晶化することが望ましい。付与される結晶化の程度は、出発ポリマー密度およびＩＶ、水温、およびポリマーが浸漬される時間の長さに関連する。以下の表が、（艶消しされていないポリトリメチレンテレフタレートについて）６０〜１００℃の温度範囲で３５％またはそれより大きい結晶化度を達成するのに必要な浸漬時間の一般的な指針を与える。
【００２８】
【表１】
2005510604.tif 000006
【００２９】
商業的に運転する場合は、より速い結晶化が望ましいにしても、結晶化速度は、水温を高く維持するコストと釣り合っていなければならない。また温度の上限は、ポリトリメチレンテレフタレートの、９５℃より高い温度での（固有粘度の減少として検出される）加水分解の受けやすさにより制限される。好ましくは、水温は６５℃〜８５℃の範囲内であり、ポリマーは３分以内、好ましくは３０秒から３分の範囲内で浸漬されるが、一般に、艶消しポリマーは非艶消しポリマーよりも長時間の浸漬を必要とする。
【００３０】
本発明の方法で処理されるポリトリメチレンテレフタレートのペレットは、通常、不透明な外観を有し、一般に以下の物理的性質を示す：
少なくとも１．３３ｇ／ｃｍ３の密度
少なくとも３５％の結晶化度
少なくとも５５℃、好ましくは少なくとも６０℃のＴｇ
少なくとも１０ｎｍの見掛けの微結晶寸法。
ここで用いられているように、結晶化度は、ポリマーの結晶部分の増加およびアモルファス部分の減少を指す。一般に、３５％より大きい、好ましくは３６〜４５％の範囲内の結晶化度が望ましい。ここにおける結晶化度の計算は、試料の体積分率結晶化度（Ｘｃ）とその試料の密度（Ｄｓ）の関係に基づく：
Ｘｃ＝（Ｄｓ−Ｄａ）／（Ｄｃ−Ｄａ）
［上式で、Ｄｓは試料の密度であり、Ｄａはアモルファスポリトリメチレンテレフタレートの密度（＝１．２９５ｇ／ｃｍ３）であり、Ｄｃはポリトリメチレンテレフタレート結晶の密度（＝１．３８７ｇ／ｃｍ３）である。重量分率結晶化度は、（Ｄｃ・Ｄｓ）＊Ｘｃである。］
【００３１】
熱水結晶化導管中で選択した滞留時間を経過した後、ペレット／水スラリはペレット乾燥機に排出することができる。ＨＷＣ後のＰＴＴペレットの温度は、７０〜８０℃でよい。貯蔵中にＰＴＴペレットが付着する傾向を抑えるために、ＰＴＴペレットをガラス転移温度未満に冷却することができる。ペレットを、乾燥機への途上で冷水急冷によって、または乾燥機の環境が十分冷えている場合は乾燥機自体中で、６０℃未満の温度にまで冷却する。約３６重量％の結晶化度を有するＰＴＴペレットのガラス転移温度は、約５０℃である。したがって、ＰＴＴペレットを５０℃以下に冷却すべきであり、さもなければ、凝集が再び生じることになる。
【００３２】
ペレット乾燥機は、遠心力による水の除去機構を含む。ペレットは、乾燥機またはその他の場所で冷却してよい。脱水および乾燥操作が終了した後、ペレットを分級機に送る。分級機の目的は、微粉および過大寸法ペレットを除去することである。ペレットを篩にかけて、ペレット微粉、ダストおよび過小寸法品を最初に除去する。次いで、ペレットに、穴あき板を通過させるが、そこでは過大寸法ペレットは板上に保持されて除去され、所望寸法のペレットは板を通り抜ける。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態では、分級および結晶化ＰＴＴペレットを５０℃未満に冷却する２つのステップを１台の分級装置で実施する。冷却部分は、２つの分級部分の間に挿入されている。分級しながらペレットを冷却する装置のブロック線図を図２に示す。この装置は、図１に示す分級機１０に組み込まれている。乾燥操作の後、ＰＴＴペレットを分級機１０に導入する。ペレットを篩２２にかけることにより、ペレット微粉、ダスト、および過小寸法品を最初に除去する。篩２２は、通常、それだけに限らないが、ステンレス鋼製の、８メッシュ、線径０．０２５インチの網篩である。次いで、ペレットは薄板部分２３を通過するが、そこでは空気が下方から通り抜けており、薄板を通ってペレットを冷却している。空気の温度は、ペレットの温度以下であれば、何度でもよい。空気は、いくつかの方法で取り込むことができる。１つの効果的な方法は、たとえば、遠心送風機からの２５〜３０℃の空気を使用することである。冷却空気を、分級機から吸引して作ることもできる。次いで、ペレットを穴あき板２４へ移動させると、ここでは過大寸法ペレットは板上に保持されて除去されるが、所望寸法のペレットは板を通り抜ける。過大寸法品を除去するのに使用する、この穴あき板２４は、通常、それだけに限らないが、７／３２インチの丸い穴をあけた１６ゲージのステンレス鋼である。当業者は、本発明の範囲内で変形形態が可能であることを理解されるであろう。
【００３４】
たとえば、８０℃から４０℃までペレットを冷却するのに必要な滞留時間を計算するときは、熱伝達に関するペレット内部の抵抗は無視でき、ペレットは細長い球形であると、再び仮定している。１／８インチ×１／８インチのＰＴＴペレット（ここでは１／８インチの球とみなす）が、温度Ｔｆの空気流のなかで、ある均一な温度Ｔｉの初期状態から冷却されると仮定すると、ペレットの熱伝導方程式は以下のようになる。
【００３５】
【数４】
2005510604.tif 000007
［上式で、θはペレットの断面が温度Ｔになるのに要する時間であり、ＴｉはＰＴＴペレット表面の初期温度であり、Ｔｆは周囲の流体（空気）温度であり、Ｔは時刻θにおける均一なペレット温度であり、ｃはＰＴＴペレットの平均熱容量（４０℃〜８０℃まで、ｃ＝０．２９９８ＢＴＵ／ＬＢ・゜Ｆ［１．２５５ｋＪ／ｋｇ・゜Ｋ］）であり、ｗは１つのＰＴＴペレットの比重量であり、Ｖは１つのＰＴＴペレットの体積であり、Ａは１つのＰＴＴペレットの表面積、＝０．００１３６３ｆｔ２（０．０００１２６６ｍ２）であり、ｈは表面熱伝導係数の均一な値、すなわち空気とＰＴＴペレット間の熱伝達係数である。表面熱伝導係数ｈは、次式から計算できる。
【００３６】
【数５】
2005510604.tif 000008
（上式で、ｄｐはＰＴＴペレットの直径、＝１／８インチ（０．３ｃｍ）であり、ｈＦは２７℃における流体（空気）の熱伝導率、＝０．０１５ＢＴＵ／ｈｒ・ｆｔ・゜Ｆ（０．０２６ｗ／ｍ・゜Ｋ）であり、ＮＲｅはレイノルズ数であり、ｖＲはポリマーペレットと空気との相対速度であり、ηＦは空気の粘度であり、ＮＰｒはプラントル数であり、ＣＰ、Ｆは空気の熱容量である。）］
【００３７】
ペレットと接触するのに必要な、冷却薄板の表面積および必要な流量を計算するために、以下の仮定をした：
１．ペレットと接触している表面積は、ペレットの１つの単層を、冷却プロセスの間ずっと薄板上に留めておくのに十分な大きさでなければならない。
【００３８】
２．単一ペレットは（長さが１／８インチ［０．３ｃｍ］で直径が１／８インチ［０．３ｃｍ］の）円筒形であるとみなすことができる。
【００３９】
１つの単一ペレットの体積は、５．９１８×１０−７ｆｔ３（０．１６８×１０−７ｍ３）であり、ＰＴＴペレットの密度は、８０．７ｌｂ／ｆｔ３（１２９３ｋｇ／ｍ３）である。滞留時間が２秒で、スループットが５２０ｌｂ／ｈｒ（２３６ｋｇ／ｈｒ）のときは、ある瞬間の、図２の冷却薄板２３上にあるペレットの数は、６０４８（この場合、各ペレットの表面積は、１．０８５×１０−４ｆｔ２［０．１×１０−４ｍ２］である）である。これから、０．６５６ｆｔ２（０．０６ｍ２）という薄板の表面積の数値が得られる。薄板面積のほんの僅かの部分が、空気を通す開口部であることを考慮すると、１．５ｆｔ２（０．１４ｍ２）の面積を有する細長い穴の篩を用いれば、好結果が得られる。
【００４０】
空気の流速は、空気がペレットの隙間を通り抜け、薄板の支援を受けてペレットを流動化することができるように十分大きくなければならない。隣接するどの薄板間の隙間でも、空気が流通できる十分な大きさでなければならいが、一方でその隙間はペレットが通り抜けて落下しないように十分小さくなければならない。実際上は、薄板の幅は、約４ミリメートルが適当である。ペレットを完全には流動化しないことが好ましい。
【００４１】
本発明の方法は、好ましくは連続的に実行するが、バッチプロセスとして運転してもよい。この方法は、効率を上げるために好ましくは連続して実行される。結晶化を連続重合プロセスに統合するには、濾過、温度制御、などの付加的手段の他に、上流および下流の工程処理の調整、ペレットを均一に結晶化させるための、結晶化装置内のペレット滞留時間の綿密な制御、再使用するための水のリサイクルが必要となる。バッチモードでは、ＨＷＣのループは絶えず循環しているのに対し、エダクタへのペレットの供給は別個負荷として実施される。
【００４２】
連続結晶化でもバッチ式結晶化でも、ポリトリメチレンテレフタレートのペレットを、５０〜９５℃、好ましくは６５〜９５℃、最も好ましくは６５〜８５℃の温度範囲の熱水中に、所望の結晶化度を達成するのに十分な時間、浸漬する。これにより、自動結晶化に潜熱を使用できるようになる。造粒直後には、ペレットは、５０〜９５℃で結晶化を開始させるのに十分な大きさの潜在エネルギーを持っている。ここで用いるように、結晶化度は、結晶化の程度を示す。一般に、上述のように測定して３５％以上、好ましくは３６〜４５％の範囲の結晶化度が望ましい。
【００４３】
以下の実施例は、本明細書で開示した本発明をさらに説明するのに役立つ。実施例は、説明の手段としてのみ意図されており、本発明の範囲を限定すると解釈すべきではない。当業者は、開示された本発明の精神から逸脱することなく、多くの変形形態が可能であることを理解されよう。
【実施例１】
【００４４】
熱水結晶化（ＨＷＣ）方法および装置の試験を実施した。４回の試験の、水温、水の流速、水流中のペレットの滞留時間、およびエダクタの水圧を、表１に示す。水中のペレット含有量は２重量％より若干少なく―水：ペレットの重量比は５０：１より若干小さかった。４回の独立した実験で、乾燥切断したペレットを、３５〜４０ｇｐｍ（１３２．５〜１５１．４リットル／分）の流速を有するＨＷＣエダクタ中に供給した。水温、ＨＷＣ前後の結晶化度、および分級による冷却効果を表２に示した。ＨＷＣ後のペレットの結晶化度はすべて３５％より大きく、その時のＨＷＣ水温は、７０℃付近またはそれより高かった。それらの熱水結晶化ペレットのガラス転移温度は、すべて５５℃以上であり、したがって、すべての通常の貯蔵条件および輸送過程で凝集は生じなかった。６０℃以下の熱水温度を使用する場合は、より長い滞留時間、すなわち、より長いＨＷＣパイプが必要となる。
【００４５】
最後の３回の実験では、上述した分級−冷却複合プロセスでペレットを冷却した。この３回の実験では、熱電対をペレットの山に挿入してペレットの温度を測定した。冷却部分では、成功裏にペレットを５０℃以下の温度に冷却した。これらの熱水結晶化ペレットのガラス転移温度は、すべてペレットの温度より高く、したがって、これらのペレットを貯蔵したときに、凝集の問題は発生しなかった。
【００４６】
【表２】
2005510604.tif 000009
【００４７】
【表３】
2005510604.tif 000010
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】熱水結晶化（ＨＷＣ）装置の概略の工程流れ図である。
【図２】分級および冷却複合部の構成図である。
【図１】
2005510604.tif 000012
【図２】
2005510604.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月5日(2003.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）少なくとも０．４ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリトリメチレンテレフタレートを、導管中を移動する液体を含む導管中に導入し、それによって、ペレットを前記液体と共に導管中を移動させること、ここにおいて前記液体のペレットに対する重量比は６．６７：１より大きく、前記導管中の液体の流量、ＵＭ、は、前記ペレットの沈降を防止するのに十分な大きさであり、次式によって求められ、
【数１】
2005510604.tif 000014
［上式で、ＵＭはペレットが沈降しない最小の流体速度であり、Ｄｐは前記管の内径であり、ｄｐはペレットの直径であり、ρｐはペレットの密度であり、ρＦは流体の密度である。］
ｂ）ペレットおよび液体を、前記ペレット中に少なくとも３５％の結晶化度を引き起こすのに十分な時間、５０〜９５℃の温度に調節すること、
ｃ）前記ペレットを前記液体から分離すること
を含む、ポリトリメチレンテレフタレートのペレットの自己付着性を低減する方法。
【請求項２】
前記液体と前記ペレットの重量比が、１０：１から１００：１である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリトリメチレンテレフタレートのペレットが、３秒から５分の範囲の時間、前記液体と接触され続ける請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ペレットが、少なくとも５５℃のガラス転移温度を有するポリトリメチレンテレフタレートのペレットを製造するのに十分な時間、液体と接触される請求項１、２または３に記載の方法。
【請求項５】
冷間結晶化ピークが存在しないことを特徴とする示差走査熱量測定温度記録を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法によって作製されるポリトリメチレンテレフタレートのペレット。
【請求項６】
ａ）前記分離されたペレットを分級機に送ること、
ｂ）前記ペレットを分級機内の篩を通すことにより、ペレットの微粉、ダスト、および過小寸法品を除去すること、
ｃ）前記ペレットを、空気が流通してペレットを冷却している、分級機内の薄板部分を通過させること、
ｄ）前記ペレットを、過大寸法のペレットを保持する、分級機内の穴あき板を通過させること、および
ｅ）分級機から前記ペレットを移動させることをさらに含む請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ａ）前記ペレットを篩を通過することにより、ペレットの微粉、ダスト、および過小寸法品を除去すること、
ｂ）前記ペレットを、空気が流通してペレットを冷却している薄板部分を通過させること、
ｃ）前記ペレットを、過大寸法のペレットを保持する穴あき板を通過させること、および
ｄ）前記ペレットを移動させること
を含む、ポリマーペレットを分級し、そのガラス転移温度以下に冷却する方法。
【請求項８】
ａ）液体を含んでいる導管中にポリマーペレットを導入する手段と、
ｂ）前記液体を導管内を移動させる手段と、
ｃ）前記液体の温度を制御する手段と、
ｄ）前記液体から前記ペレットを分離する手段と、
ｅ）ｉ）ペレットの微粉、ダスト、および過小寸法品を除去するための篩、
ｉｉ）空気が流通して前記ペレットを冷却している薄板部分、および
ｉｉｉ）過大寸法のペレットを保持する穴あき底板を含む、ペレットの微粉およびダストおよび過大寸法ペレットを除去するための分級／冷却複合手段と、
ｆ）前記液体を再利用する手段と
を含む、ポリマーペレットの自己付着性を低減するための装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本発明によれば、
ａ）少なくとも０．４ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリトリメチレンテレフタレートを、導管中を移動する液体を含む導管中に導入し、それによって、ペレットを前記液体と共に導管中を移動させること、ここにおいて前記液体のペレットに対する重量比は６．６７：１より大きく、前記導管中の液体の流量、ＵＭ、は、前記ペレットの沈降を防止するのに十分な大きさであり、次式によって求められ、
【数１】
2005510604.tif 000015
［上式で、ＵＭはペレットが沈降しない最小流体速度であり、Ｄｐは前記管の内径であり、ｄｐはペレットの直径であり、ρｐはペレットの密度であり、ρＦは流体の密度である。］
ｂ）ペレットおよび液体を前記ペレット中に少なくとも３５％の結晶化度を引き起こすのに十分な時間、５０〜９５℃の温度に調節すること、および
ｃ）前記ペレットを前記液体から分離すること
を含む、ポリトリメチレンテレフタレートのペレットの自己付着性を低減する方法が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
流体系は、結晶化導管中の流速を制御し、調節し、さらにまた、所望するならペレットに対する水の比率を調節するために、十分な柔軟性を備えるべきである。ペレットに対する水の重量比は、好ましくは１０：１〜１００：１である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
本発明の方法は、好ましくは連続的に実行するが、バッチプロセスとして運転してもよい。この方法は、効率を上げるために好ましくは連続して実行される。結晶化を連続重合プロセスに統合するには、濾過、温度制御、などの付加的手段の他に、上流および下流の工程処理の調整、ペレットを均一に結晶化させるための、結晶化装置内のペレット滞留時間の綿密な制御、再使用するための水のリサイクルが必要となる。バッチモードでは、ＨＷＣのループは絶えず循環しているのに対し、エダクタへのペレットの供給は別個の負荷として実施される。


【国際調査報告】
2005510604.tif 000016
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2005510604.tif 000018