(57)【要約】【課題】  結晶性を有しているもののガラス転移温度が低く、融点も比較的低い共重合ポリエステルのペレットを、操業性よく生産することができる共重合ポリエステルペレットの製造方法と、この製造方法で使用するのに好適な製造装置を提供する。【解決手段】  テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，６−ヘキサンジオール５０モル％以上のジオール成分とからなり、結晶核剤を０．３〜５．０質量％含有し、融点（Ｔｍ）が１００〜１５０℃の共重合ポリエステルからなる溶融ポリマーをストランド９状に押し出し、冷却、固化した後、切断してペレット11を製造する。その際、溶融ポリマーを温度が３０℃以下の冷却水中にストランド９状に押し出し、冷却した後に切断し、連続的に５０〜１００℃の温水中で１〜６０秒間熱処理する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，６−ヘキサンジオール５０モル％以上のジオール成分とからなり、結晶核剤を０．３〜５．０質量％含有し、融点（Ｔｍ）が１００〜１５０℃の共重合ポリエステルからなる溶融ポリマーをストランド状に押し出し、冷却、固化した後、切断してペレットを製造するに際し、溶融ポリマーを温度が３０℃以下の冷却水中にストランド状に押し出し、冷却した後に切断し、連続的に５０〜１００℃の温水中で１〜６０秒間熱処理することを特徴とする共重合ポリエステルペレットの製造方法。
【請求項２】
重縮合缶から吐出されるストランドを冷却水で冷しながらペレットに切断して冷却するためのペレタイザーと、ペレタイザーで冷却されたペレットを温水で熱処理するための熱処理装置とを具備することを特徴とする共重合ポリエステルペレットの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低融点でありながら結晶性に優れた共重合ポリエステルペレットの製造方法と製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成繊維、特にポリエチレンテレフタレート等のポリエステル繊維は、その優れた寸法安定性、耐候性、機械的特性、耐久性、さらにはリサイクル性等から、衣料、産業資材として不可欠のものとなっており、様々な分野において、ポリエステル繊維が多く使用されている。
【０００３】
近年、自動車用内装材において、繊維を接着して形成した不織構造物が提案されており、さらにこれを補強する目的で不織構造物同士を接着させて用いることがある。このように不織構造物同士を接着させる際には、不織構造物と不織布構造物の間に熱接着性を有するポリマーからなる不織布を介在させて、熱処理を施すことにより両不織構造物を接着させる。このような接着性を有する不織布としては、不織構造物が主としてポリエステル系繊維からなるため、リサイクルの観点よりポリエステル系重合体からなるものが好適である。
【０００４】
そして、このような接着性を有する不織布を形成する繊維に用いる共重合ポリエステルとしては、例えば、イソフタル酸を共重合した非晶性のポリエステルが主に用いられている。
しかし、この非晶性の共重合ポリエステル繊維からなる不織布は、高温に保持すると強力が低下したり、負荷がかかった状態では不織布が変形するという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決し、耐熱性の要求される用途に使用する不織布等に用いられる好適な共重合ポリエステルとして、特許文献１には結晶性の共重合ポリエステルが提案されている。
しかし、この共重合ポリエステルは、ガラス転移温度が低いので、溶融重合後に重縮合缶からストランド状に押し出し、冷却した後に切断してペレットにする際、ストランドの冷却が不十分であると、カッター刃に接着して切断不能になったり、切断後にペレット同士が融着し、いわゆる連ペレットが発生しやすいという問題がある。
また、逆にストランドを冷却しすぎると、ストランドが固くなりすぎて切断が困難になったり、切断時に粉末が発生したり、ペレットが割れるという問題がある。
【０００６】
上記の問題を解決するものとして、特許文献２には、共重合ポリエステルのガラス転移温度に応じてストランドの冷却条件を調節し、次いで切断する共重合ポリエステルペレットの製造法が記載されている。
しかしながら、この方法では、共重合ポリエステルのガラス転移温度が２０℃以下の場合、ペレット状に切断はできても、その後工程で、ペレット内部の温度がペレット表面に伝わり、熱による連ペレット化が促進され、最悪の場合、ブロック状の塊となるという問題がある。
【０００７】
また、上述したように特許文献２に記載の方法では、共重合ポリエステルのストランドを冷却し、切断してペレットを得るため、この方法に用いるペレタイザーには熱処理装置がなく、冷却した後のペレットを熱処理することができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１２６９３号公報
【特許文献２】特開平１１−１３８５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の問題を解決し、結晶性を有しているもののガラス転移温度が低く、融点も比較的低い共重合ポリエステルのペレットを、操業性よく生産することができる共重合ポリエステルペレットの製造方法と、この製造方法で使用するのに好適な製造装置を提供することを技術的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、次の構成を要旨とするものである。
（１）テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，６−ヘキサンジオール５０モル％以上のジオール成分とからなり、結晶核剤を０．３〜５．０質量％含有し、融点（Ｔｍ）が１００〜１５０℃の共重合ポリエステルからなる溶融ポリマーをストランド状に押し出し、冷却、固化した後、切断してペレットを製造するに際し、溶融ポリマーを温度が３０℃以下の冷却水中にストランド状に押し出し、冷却した後に切断し、連続的に５０〜１００℃の温水中で１〜６０秒間熱処理することを特徴とする共重合ポリエステルペレットの製造方法。
（２）重縮合缶から吐出されるストランドを冷却水で冷しながらペレットに切断して冷却するためのペレタイザーと、ペレタイザーで冷却されたペレットを温水で熱処理するための熱処理装置とを具備することを特徴とする共重合ポリエステルペレットの製造装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の共重合ポリエステルペレットの製造方法によれば、低融点でありながら結晶性に優れ、かつ、降温時の結晶化速度が速い共重合ポリエステルのペレットを、カッター刃への接着による切断不能や、ペレット同士の融着、連ペレット発生等の問題を生じることなく、操業性よく安定的に得ることができる。そして、このペレットを繊維化した不織布を、不織構造物同士を接着させる際に介在させれば、不織構造物同士の熱接着を低温化、高速化することが可能となる。
また、本発明の共重合ポリエステルペレットの製造装置を使用すれば、上記の利点を有するペレットを安定して製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の共重合ポリエステルペレットの製造方法において使用する共重合ポリエステルは、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分とジオール成分からなり、ジオール成分は１，６−ヘキサンジオール５０モル％以上と他のジオール成分とからなるものである。
【００１３】
共重合ポリエステルの融点（Ｔｍ）は、１００〜１５０℃であり、中でも１１０〜１４０℃であることが好ましい。Ｔｍが１００℃未満であると、繊維化して得られる不織布を、高温雰囲気下で使用した場合の熱安定性（耐熱性）が劣るものとなる。一方、１５０℃を超えると、熱接着加工温度を高くする必要があり、加工性、経済性に劣る。また、熱処理により得られる製品の品質や風合い等を損ねるため好ましくない。
【００１４】
共重合ポリエステルは、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を主成分とするものであり、テレフタル酸（以下、ＴＰＡとする。）は６０モル％以上、中でも８０モル％以上であることが好ましい。ＴＰＡが６０モル％未満であると、ポリマーの融点が本発明の範囲外のものとなったり、結晶性が低下しやすくなるため好ましくない。
【００１５】
なお、ＴＰＡ以外の（共重合）酸成分としては、本発明の効果を損なわない範囲であれば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、１,３−シクロブタンジカルボン酸、１,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ダイマー酸等に例示される飽和脂肪族ジカルボン酸又はこれらのエステル形成性誘導体、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸等に例示される不飽和脂肪族ジカルボン酸又はこれらのエステル形成性誘導体、フタル酸、イソフタル酸、５−（アルカリ金属）スルホイソフタル酸、２,６−ナフタレンジカルボン酸、４、４’−ビフェニルジカルボン酸等に例示される芳香族ジカルボン酸又はこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
【００１６】
次に、共重合ポリエステルのジオール成分としては、１，６−ヘキサンジオール（以下、ＨＤとする。）が５０モル％以上であり、他の成分としてはエチレングリコール(以下、ＥＧとする。)や１，４−ブタンジオール（以下、ＢＤとする。）を用いることが好ましい。ジオール成分において、ＨＤは５０モル％以上であり、中でも６０〜９５モル％であることが好ましい。ＨＤが５０モル％未満の場合、融点が１５０℃を超えるものとなる。
【００１７】
ジオール成分として、ＨＤとともにＥＧやＢＤを用いる際には、ＥＧやＢＤをジオール成分において、５〜５０モル％とすることが好ましく、中でも５〜４０モル％とすることが好ましい。
【００１８】
さらに、ジオール成分には、ＨＤ、ＥＧやＢＤ以外の他の共重合成分として、その特性を損なわない範囲で、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、１,４−ブチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１,４−シクロヘキサンジオール、１,４−シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリトリメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等に例示される脂肪族グリコール、ヒドロキノン、４,４’−ジヒドロキシビスフェノール、１,４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、ビスフェノールＡ、２,５−ナフタレンジオール、これらのグリコールにエチレンオキシドが付加したグリコール等に例示される芳香族グリコールを用いることができる。
【００１９】
上記した共重合ポリエステルは組成的に結晶性を有しているが、さらに結晶核剤を含有することにより、降温時の結晶化速度を向上させることができる。
結晶核剤の種類は特に限定されるものではないが、無機系粒子が好ましく、中でもタルクやシリカといった珪素酸化物を主成分としたものが効果的である。また、その他の結晶核剤としてはポリエチレンワックスやポリエチレングリコール等を挙げられる。そして、共重合ポリエステルは、上記のような結晶核剤を０．３〜５．０質量％、好ましくは０．５〜４．０質量％含有するものである。
【００２０】
共重合ポリエステルは、結晶核剤を含有することによってさらに結晶性に優れたものとなる。結晶核剤の含有量が０．３質量％未満であると、ポリマーの結晶性向上の効果が不十分となり、５．０質量％を超えると、結晶核剤の含有量が多くなりすぎ、重縮合反応を阻害するばかりか、紡糸、延伸時の操業性を悪化させる。
【００２１】
また、共重合ポリエステル中には、本発明の効果を損なわない範囲で、リン酸エステル化合物やヒンダードフェノール化合物のような安定剤、コバルト化合物、蛍光増白剤、染料のような色調改良剤、二酸化チタンのような艶消し剤、可塑剤、顔料、制電剤、難燃剤、易染化剤等の各種添加剤を１種類又は２種類以上添加してもよい。
【００２２】
本発明においては、上記した共重合ポリエステルからなる溶融ポリマーを冷却水中にストランド状に押し出し、冷却しながらペレット状に切断する必要がある。ここで使用する冷却水の温度は３０℃以下、好ましくは２０℃以下、より好ましくは１５℃以下であることが必要である。冷却水の温度が３０℃を超えるとストランドの冷却が不十分となり、カッター刃に接着して切断不能になる。
【００２３】
上記で得られるペレットに対して連続的に温水での熱処理を実施し、次いで必要に応じて脱水処理を施して目的とするペレットを得る。前記熱処理で使用する温水の温度は５０〜１００℃、特に６０〜９０℃が好ましい。温水の温度が５０℃未満では結晶化が不十分で連ペレットの発生があり、１００℃を超えると、ペレットの融点に近づきペレット同士の融着が懸念され、エネルギー的にも不利である。
また、温水での熱処理時間は１〜６０秒、好ましくは  〜  秒であることが必要である。熱処理時間が１秒未満では熱処理の効果がなく、６０秒を超えるとペレット表面の融解が徐々に発現し、連ペレットになりやすい。
【００２４】
本発明において、得られるペレットの大きさは特に限定されるものではないが、平均粒径は０．５ｍｍ以上が好ましく、後工程での操業性等を考慮すると、０．６〜８．０ｍｍ程度の大きさが特に好ましい。この際の平均粒径の測定は、ＪＩＳ  Ｋ００６９記載の乾式ふるい分け試験法に準じて行うものである。
【００２５】
本発明によれば、カッター刃への接着による切断不能や、ペレット同士の融着、連ペレット発生等の問題を生じることなく、共重合ポリエステルペレットを操業性よく安定的に得ることができる。
【００２６】
次に、本発明の共重合ポリエステルペレットの製造装置について説明する。本発明の製造装置は、重縮合缶から吐出されるストランドを冷却水で冷しながらペレットに切断して冷却するためのペレタイザーと、ペレタイザーで冷却されたペレットを温水で熱処理するための熱処理装置とを具備するものである。
【００２７】
図１は、本発明の製造装置の一実施態様を示す概略図である。図１においては、３はペレタイザー、12は熱処理装置である。ペレタイザー３には、その上部に冷却水入りバルブ５が、下部に冷却水戻りバルブ６が設けてある。また、熱処理装置12には、その上流側に温水入りバルブ７が、下流側に脱水機４、脱水機４の下方に温水戻りバルブ８が設けてある。また、図中、１は重縮合缶、２は払出弁、９はストランド、10は冷却後のペレット、11は熱処理及び脱水後のペレットを示す。
【００２８】
重縮合缶１からの溶融ポリマーは、窒素ガス等の不活性ガスで加圧され、払出弁２を開放して、任意のノズル等を介して、ストランド９の状態でペレタイザー３に供給される。ペレタイザー３には、冷却水入りバルブ５から所定の温度に調整された冷却水が供給され、回転刃等により所定の長さに切断してペレット10となる。供給された冷却水は、冷却水戻りバルブ６を経由してペレタイザー３より排出される。
【００２９】
次いで、ペレット10は、熱処理装置12に供給される。熱処理装置12は、温水入りバルブ７から所定の温度の温水が供給され、温水戻りバルブ８から排出される。熱処理装置12での熱処理時間は、温水入りバルブ７の開度や供給圧力などで任意に制御可能である。温水による熱処理と脱水機４による脱水処理が施されたペレット11は次工程に払い出される。
【００３０】
本発明の共重合ポリエステルペレットの製造装置を使用すれば、カッター刃への接着による切断不能や、ペレット同士の融着、連ペレット発生等の問題を生じることなく、共重合ポリエステルペレットを操業性よく安定的に得ることができるという本発明の製造方法を容易に実施することが可能となる。
【実施例】
【００３１】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において、各種の特性値等の測定、評価は、次に示す方法で行なった。
（１）極限粘度〔η〕
フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒として、試料濃度０．５質量％、温度２０℃の条件下で測定した。
（２）融点
パーキンエルマー社製示差走査型熱量計（Diamond DSC）を用いて、窒素気流中、温度範囲−２０℃〜２５０℃、昇温（降温）速度２０℃／分で測定するものである。
（３）カッターの操業性
ストランドを連続して  時間ペレット化する際の操業性、すなわち、カッターの電流値上昇による自動停止回数によって次の２段階で評価した。
○：自動停止回数が０回、×：自動停止回数が１回以上又は融着により切断不良
（４）連ペレットの有無
目視にて連ペレットの有無を判断した。
【００３２】
実施例１
エステル化反応缶に、ＴＰＡとＥＧのスラリーを連続的に供給し、温度２５０℃、圧力０．２ＭＰａの条件で反応させ、滞留時間を８時間として、エステル化反応率９５％の反応物を得た。この反応物を重縮合反応缶に移送し、ＨＤを重縮合反応缶に投入し、温度２４０℃、常圧下で１時間攪拌した。次に、重縮合触媒として、テトラブチルチタネート、結晶核剤として平均粒径１．０μｍ、比表面積３５ｍ２／ｇのタルクを含有するＥＧスラリーを重縮合缶１に投入した後、缶内の圧力を徐々に減じ、撹拌しながら重縮合反応を約３時間行い、極限粘度０．９５、融点１２８℃の酸成分としてＴＰＡ、グリコール成分としてＥＧ１５モル％、ＨＤ８５モル％からなり、結晶核剤として０．５質量％のタルクを含有する共重合ポリエステルを得た。
【００３３】
次いで、重縮合缶１を窒素ガスで０．８ＭＰａに加圧し、払出弁２を介し、直径４ｍｍの吐出孔を２０個有するノズルから押し出し、ストランド９の状態で、ペレタイザー３（オートマティック社製ＵＳＧ−３００）を用い、冷却水入りバルブ５から、温度４℃の冷却水を供給し、ストランド９を冷却しながら所定の長さに切断してペレット１０とした後、熱処理装置１２で、温水入りバルブ７から温度８２℃の温水（熱水）を供給し、熱処理時間５秒の条件で熱処理した後、脱水機４でペレット表面の水分等を脱水して、熱処理及び脱水後のペレット１１を得た。
【００３４】
実施例２〜３、比較例１〜３
ペレット化の条件を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にしてペレットを得た。
【００３５】
実施例４
酸成分としてＴＰＡ１００モル％、グリコール成分としてＢＤ２０モル％、ＨＤ８０モル％からなり、結晶核剤として０．５質量％のタルクを含有する共重合ポリエステル（極限粘度０．９８、融点１３０℃）を用いた以外は、実施例１と同様にしてペレットを得た。
【００３６】
実施例５〜６、比較例４〜６
ペレット化の条件を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にしてペレットを得た。
【００３７】
実施例１〜６、比較例１〜６における共重合ポリエステルの特性値とペレット化条件及び評価結果を併せて表１に示す。
【００３８】
【表１】
2011001459.tif 000003
【００３９】
表１から明らかなように、実施例１〜６では、操業性よく共重合ポリエステルのペレットを得ることができ、連ペレットの発生もなかった。
一方、比較例１、４は、冷却水の温度が高かったため、操業性が悪く、連ペレットも発生した。また、比較例２、５は、熱処理を実施しなかったため操業性が悪く、連ペレットが多かった。次に、比較例３、６は、熱処理時間が長かったため熱処理中にペレットが融着し、装置内から払い出しができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の共重合ポリエステルペレットの製造装置の一実施態様を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  重縮合缶
２  払出弁
３  ペレタイザー
４  脱水機
５  冷却水入りバルブ
６  冷却水戻りバルブ
７  温水入りバルブ
８  温水戻りバルブ
９  ストランド
10  ペレット
11  熱処理及び脱水後のペレット
12  熱処理装置
【図１】
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