(57)【要約】【課題】生産性良く、ばらつきのない良好な形状のポリエステル樹脂ペレットを製造する。【解決手段】重合槽１０内でポリエステル樹脂を製造する樹脂製造工程と、ポリエステル樹脂を重合槽１０からストランド状に吐出する吐出工程と、吐出されたストランド状物４０を切断してペレット化する切断工程とを有するポリエステル樹脂ペレットの製造方法であって、吐出工程中に、重合槽１０内を撹拌する。好ましくは吐出工程を、重合槽１０内に加熱された不活性ガスを導入して重合槽１０内を加圧することにより行う。【選択図】  図１
2004224931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合槽内でポリエステル樹脂を製造する樹脂製造工程と、前記ポリエステル樹脂を前記重合槽からストランド状に吐出する吐出工程と、吐出されたストランド状物を切断してペレット化する切断工程とを有するポリエステル樹脂ペレットの製造方法であって、
前記吐出工程中に、前記重合槽内を撹拌することを特徴とするポリエステル樹脂ペレットの製造方法。
【請求項２】
前記吐出工程は、前記重合槽内に加熱された不活性ガスを導入して該重合槽内を加圧することにより行われることを特徴とする請求項１に記載のポリエステル樹脂ペレットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重合反応により製造されたポリエステル樹脂をペレット化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステル樹脂は、溶融重縮合により製造された後、円柱状、球状、角柱状などのペレット状にされて取り扱われることが多い。
図２はポリエステル樹脂ペレットの製造装置の一例であって、槽内を撹拌する撹拌手段５１を備えたバッチ式の重合槽５０と、重合槽５０の底部に接続され、重合槽５０内で溶融重縮合により製造されたポリエステル樹脂を吐出する吐出手段５２と、吐出されたストランド状物５３を切断する切断具５４を備えた切断手段とから概略構成されている。
【０００３】
この製造装置でポリエステル樹脂ペレットを製造する際には、原料である酸成分およびジオール成分と、必要に応じて添加される共重合成分、触媒などを重合槽５０に投入し、高温減圧条件下において撹拌手段５１で撹拌しつつ溶融重縮合させる。重縮合反応終了後、撹拌を停止し、重合槽５０内に不活性ガスを導入して槽内を常圧に戻す。そして、さらに不活性ガスを導入して槽内を加圧状態とするか、あるいは、ギアポンプなどを使用することにより、重合槽５０内のポリエステル樹脂を、吐出手段５２に形成された多数の吐出口から連続的に押し出し、下方に吐出させる。吐出されたストランド状物５３は、図示略のシュート板における傾斜したシュート面に沿って冷却水とともに下方に流れ、張力が付与されつつ冷却固化される。冷却固化された多数本のストランド状物５３は、切断手段の具備する切断具５４により適宜切断され、ペレット化される。
このようなポリエステル樹脂の製造工程において、ばらつきのない良好な形状のペレットを得るために、例えば特許文献１には、重合槽内の圧力と、吐出されたストランド状物を切断するカッタースピードとを適切に制御する方法が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−３１０００９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、安定な切断が行われにくい切断工程の初期や後期においても最適条件でストランド状樹脂を切断でき、その結果、良好な形状のペレットが得られる可能性はあるものの、切断の前の段階、すなわち、ストランド状に樹脂を吐出させる段階におけるストランド同士の融着を防止することはできなかった。ストランド同士が融着してしまうと、これらを放す分線作業が必要となったり、複数の柱状物がくっついた形状の不良ペレットが発生したりする。
不良ペレットが発生すると、後にこれらを篩分する工程が必要となり工程数が増加するとともに、篩分装置の設置コスト、設置スペースの問題も生じ、生産性の低下、歩留まりの低下が顕著となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記事情に鑑み鋭意検討した結果、溶融状態にあるポリエステル樹脂が温度分布を有していると、吐出直後の各ストランド状物が屈曲し、互いに融着しやすくなることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明のポリエステル樹脂ペレットの製造方法は、重合槽内でポリエステル樹脂を製造する樹脂製造工程と、前記ポリエステル樹脂を前記重合槽からストランド状に吐出する吐出工程と、吐出されたストランド状物を切断してペレット化する切断工程とを有するポリエステル樹脂ペレットの製造方法であって、前記吐出工程中に、前記重合槽内を撹拌することを特徴とする。
前記吐出工程は、前記重合槽内に加熱された不活性ガスを導入して該重合槽内を加圧することにより行われることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の製造方法に好適に使用されるポリエステル樹脂ペレットの製造装置であって、ポリエステル樹脂を溶融縮重合により製造するバッチ式の重合槽１０と、重合槽１０内で製造されたポリエステル樹脂を吐出する吐出手段２０と、吐出されたストランド状物４０を切断してペレット化する切断具３０を備えた切断手段とを具備している。
【０００８】
バッチ式の重合槽１０には、槽内を撹拌する撹拌手段として錨型撹拌翼１１が設けられ、また、槽内の温度を測定する熱電対１２などの温度測定手段が備えられている。さらに、この重合槽１０には、不活性ガスを加熱する熱交換器１３と、加熱された不活性ガスを重合槽１０内に導入する配管１４とを具備した不活性ガス導入手段１５が接続されていて、配管１４の途中に設けられた開閉弁１６を開くことにより、所定の温度に加熱された不活性ガスを重合槽１０内に導入できるようになっている。また、配管１４の途中には、不活性ガスの温度を測定する図示略の温度測定手段が備えられている。
【０００９】
吐出手段２０は、下方に図示略の多数の吐出口を備えた吐出部２１と、この吐出部２１と重合槽１０の底部とを接続するための配管２２とからなり、配管２２の途中に設けられた開閉弁２３を開くことにより、重合槽１０内で製造された溶融状態にあるポリエステル樹脂が各吐出口からストランド状に吐出されるようになっている。吐出口の形状、大きさには制限はないが、通常、円形、多角形、スリット状などで、その最大長さは２〜１５ｍｍ程度である。
【００１０】
切断手段は、吐出口から吐出されたストランド状物４０が冷却水とともに流下する際にガイドとして作用する、傾斜したシュート面が形成された図示略のシュート板と、シュート面に沿って流れ落ち、冷却固化されたストランド状物４０を切断する切断具３０とを備えて構成されている。
【００１１】
このような製造装置でポリエステル樹脂ペレットを製造する際には、まず、原料の酸成分およびジオール成分と、必要に応じて添加される共重合成分や、ポリエステル樹脂の製造に一般的に使用される触媒などを重合槽１０に投入し、２２０〜３１０℃の減圧条件下において錨型撹拌翼１１で撹拌しつつ、溶融重縮合する樹脂製造工程を行う。
ここで撹拌条件としては特に制限はないが、通常５〜４０回転／分である。こうして製造されるポリエステル樹脂の固有粘度は、その主たる繰り返し単位がエチレンテレフタレートである場合には、通常０．５５〜１．３０ｄｌ／ｇである。
重縮合が完結し、樹脂製造工程が終了した後、錨型撹拌翼１１で槽内を撹拌したまま、不活性ガス導入手段１５の開閉弁１６を開き、熱交換器１３で熱媒体により所定温度に加熱された不活性ガスを重合槽１０内に導入して槽内を常圧に戻し、さらに５０〜４００ｋＰａ程度まで加圧する。そして、吐出手段２０の配管２２に設けられた開閉弁２３を開いて、吐出部２１に形成された多数の吐出口から、重合槽１０内のポリエステル樹脂をストランド状に吐出する吐出工程を行う。
【００１２】
このように吐出工程中、重合槽１０内を撹拌することによって、ポリエステル樹脂の重合槽１０内における温度分布を最小限に抑えることができる。すなわち、重合槽１０は図示略の重合槽加熱用のヒータを備え、また、重合槽１０の外側には図示略のジャケットが設けられて保温性が高められている場合が多く、その場合、ヒータやジャケットの近傍にあるポリエステル樹脂は、他の部分に比べて高温に維持されやすい。しかしながら、このように撹拌することによって、重合槽１０内におけるポリエステル樹脂の温度分布が小さくなる。その結果、吐出直後の各ストランド状物４０も温度分布がほとんどなく、溶融粘度ムラがないものとなり、吐出口から吐出された直後に、各ストランド状物４０が溶融粘度ムラに起因して屈曲することがなくなり、ストランド状物４０が互いに融着しにくくなる。
【００１３】
ここで重合槽１０内の撹拌は、吐出工程中、全体を通じて連続的に行っても良いが、吐出工程の初期にのみ行う方法、断続的に繰り返し行う方法など、ポリエステル樹脂の種類、重縮合の条件（温度、反応スケールなど）などに応じて適宜選択することができる。好ましくは、重縮合反応終点に引き続いて撹拌を継続させ、吐出工程の初期にのみ行う。これは、吐出工程終盤に重合槽１０中の樹脂表層部分を吐出部２１から押し出す際に、巻き込まれた不活性ガスが一部のストランド状物４０を切断する形となり、切断具３０との間の張力が失われ、良好なペレット形状が得られなくなるばかりか、工程の安定性を欠く結果となってしまうからである。なお、撹拌時間および回転数については、樹脂溶融粘度に応じて、適宜調整が必要である。
【００１４】
また、この例のように、重合槽１０内を常圧に戻し、さらに加圧するために導入する不活性ガスをあらかじめ加熱しておくことにより、導入される不活性ガスと、重合槽１０内のポリエステル樹脂との温度差が小さくなるため、重合槽１０内のポリエステル樹脂の表層のみが不活性ガスにより冷却されて、温度分布、溶融粘度ムラが発生することを防止できる。好ましくは、不活性ガスを１００℃以上、好ましくは２００℃以上であって、重合槽１０内のポリエステル樹脂の温度までの範囲に加熱することにより、溶融粘度ムラがより抑えられ、ストランド状物４０同士の融着を防ぐことができる。また、不活性ガスを減圧状態の重合槽１０内に導入すると、断熱膨張により不活性ガスの温度が低下するので、あらかじめ不活性ガスを加熱しておく場合には、この点に留意して加熱温度を設定しておくことが好ましい。
なお、この例においては、加熱された不活性ガスを重合槽１０内に導入して加圧することにより、吐出口からポリエステル樹脂を押し出しているが、このように不活性ガスを使用する代わりに、ギアポンプなどを使用して、ポリエステル樹脂を押し出し、吐出させてもよい。しかしながら、あらかじめ加熱した不活性ガスを使用する方法が、ストランド状物４０同士の融着をより抑制できる点から好ましい。
【００１５】
また、重縮合が完結した直後においては、ポリエステル樹脂温度と重合槽１０温度に差がある場合があり、その場合には、重合槽加熱用のヒータを切ったりつけたりして、重合槽１０内のポリエステル樹脂とヒータとの界面で発生する温度差をより小さくし、溶融粘度ムラの発生を一層抑制するようにしてもよい。
なお、吐出工程においては、重合槽１０内のポリエステル樹脂の温度（吐出温度）をポリエステル樹脂の融点よりも１０〜８０℃高い温度とすることが好ましい。例えば、ポリエステル樹脂の主たる繰り返し単位がエチレンテレフタレートである場合には、吐出温度は２６５〜３０５℃の範囲が好ましい。
【００１６】
このようにして吐出されたストランド状物４０は、冷却水とともにシュート面に沿って流れ落ち、冷却固化され、切断具３１により切断される切断工程がなされるが、上述したように吐出工程において重合槽１０内が撹拌されているので、吐出されたストランド状物４０が屈曲するなどして、互いに融着することがない。
【００１７】
以上説明したポリエステル樹脂ペレットの製造方法は、酸成分とジオール成分とから得られる通常のポリエステル樹脂であれば、いかなる種類のものであっても適用可能である。
具体的には、テレフタル酸またはその低級アルコールエステルを主成分とする酸成分と、エチレングリコールやブタンジオールなどを主成分とするジオール成分を溶融重縮合して得られる、エチレンテレフタレートまたはブチレンテレフタレートが主たる繰返し単位であるポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、さらにはこれらの共重合ポリエステルなどが挙げられる。
【００１８】
共重合ポリエステルの酸成分を構成するコモノマーとしては、イソフタル酸、オルソフタル酸、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、ジフェン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、およびこれらのジメチルエステルなどの従来公知の二官能性カルボン酸、またはその低級アルコールエステルが挙げられ、これらを一種または二種以上使用できる。
ジオール成分を構成するコモノマーとしては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロパンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，１０−デカンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジオール、ｐ−キシリデングリコール、ハイドロキノンのエチレンオキサイド付加体、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンのエチレンオキシド付加体、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホンのエチレンオキシド付加体、２，２−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）プロパンのエチレンオキシド付加体、２，６−ジヒドロキシナフタレンのエチレンオキシド付加体などの従来公知の二官能性ジオールが挙げられ、これらを一種または二種以上を使用できる。
これら二官能性の共重合成分は、任意の共重合範囲で使用できる。
【００１９】
共重合成分としては、以上例示した二官能性のものの他に、ポリエステルが実質的に線状である範囲で、ポリエステル樹脂の分子量を容易に高めるために、また、機械的特性を改良するために、三つ以上の官能基を有する多官能性のものを使用してもよい。
そのような酸成分を構成するコモノマーとしては、トリメリット酸およびその無水物などが挙げられ、アルコールを構成するコモノマーとしては、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。
【００２０】
また、樹脂製造工程においては、ポリエステル樹脂の製造で一般的に使用される安定剤などの添加剤、酸化チタンなどの無機粒子を必要に応じて添加でき、また、吐出されるストランド状物４０の形状を悪化させない範囲で、制電性能付与剤などの各種機能性付与剤を用いることもできる。
【００２１】
以上説明したようにこのようなポリエステル樹脂ペレットの製造方法では、樹脂製造工程で製造されたポリエステル樹脂を重合槽１０からストランド状に吐出する吐出工程において重合槽１０内を撹拌するので、重合槽１０内のポリエステル樹脂の温度分布を抑制でき、その結果、吐出される各ストランド状物４０は溶融粘度ムラのないものとなり、溶融粘度ムラに起因するストランド状物４０の屈曲がなく、ストランド状物４０同士の融着も起こらない。
よって、引き続き行われる切断工程により得られたペレットは、複数の柱状物がくっついたような不良ペレットの割合が非常に低く、ばらつきのない良好な形状なものとなる。
したがって、このような製造方法によれば  不良ペレットを篩分する工程が必要なく工程数が減少するとともに、篩分装置の設置コスト、設置スペースも不要となるので、高い生産性でポリエステル樹脂ペレットを製造することができる。また、吐出工程を、重合槽１０内に加熱された不活性ガスを導入して重合槽１０内を加圧することにより行うと、よりストランド状物４０同士の融着を防ぐことができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を詳細に説明する。
［実施例１］
２トンのポリエステル樹脂を製造可能な図１のバッチ式の重合槽１０を使用し、繰り返し単位がエチレンテレフタレートからなり、固有粘度が０．６７ｄｌ／ｇ、ガラス転移温度Ｔｇが７５℃、融点Ｔｍが２５６℃のポリエチレンテレフタレートを溶融重縮合により製造した。なお、重合槽の内圧は０．１ｋＰａ．ａｂｓ、内温は２８８℃、錨型撹拌翼の撹拌条件は１３回転／分とした。
反応終了後、撹拌を同じ回転数で継続したまま、重合槽１０内に３０℃の窒素ガスを導入して重合槽１０内を２００ｋＰａの加圧状態とし、吐出部２１に形成された直径１０ｍｍの円形のダイノズル（全５８ホール）から温度２８８℃のポリエチレンテレフタレートをストランド状に吐出した。
なお、錨型撹拌翼１１による撹拌は、反応中と同じ撹拌条件で、吐出工程初期の約４分の１程度吐出する間行った。
また、重合槽加熱用ヒータは、樹脂温度と同等温度に制御した。
吐出されたポリエチレンテレフタレートのストランド状物４０を冷却水により固化し、処理能力４トン／ｈｒの切断具３０で切断し、ペレット化した。
【００２３】
［評価］
（１）吐出口から吐出された５８本のストランド状物４０を分線した後、それらのうち他のストランド状物４０と融着したストランド状物４０の本数を測定し、表１に百分率で示した。
（２）融着したストランドを可能な限り分線を実施し、得られたペレットをφ１０ｍｍ穴振動篩を使用して篩分した際に、穴を通過せず排出されたペレット（柱状物が複数くっついた形状のもの）の、篩分１バッチ当たりの質量を測定した。結果を表１に示す。なお、表１中の略号は以下の内容を示す。
◎：０ｇ以上５０ｇ未満
○：５０ｇ以上１００ｇ未満
△：１００ｇ以上２００ｇ未満
×：２００ｇ以上
【００２４】
［実施例２］
窒素ガスを熱交換器１３により２４０℃まで加熱してから重合槽１０内に導入した以外は、実施例１と同様にしてペレットを得た。また、ストランド状物４０、ペレットについて、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００２５】
［比較例１］
反応終了後、直ちに撹拌を停止させた以外は、実施例１と同様にして、ペレットを得た。また、ストランド状物４０、ペレットについて、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００２６】
［比較例２］
反応終了後、直ちに撹拌を停止させた以外は、実施例２と同様にして、ペレットを得た。また、ストランド状物４０、ペレットについて、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
2004224931.tif 000003
表１中、重合槽界面樹脂温度とは、重合槽１０に備えられた重合槽加熱用のヒータの近傍のポリエステル樹脂の温度である。また、樹脂温度とは、ヒータやジャケットから離れた箇所の樹脂の温度である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の製造方法によれば、吐出されたストランド状物の溶融粘度ムラが抑制されるので、ストランド状物は屈曲せず、互いに融着しない。よって、生産性良く、ばらつきのない良好な形状のペレットを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリエステル樹脂ペレットの製造装置の一例である。
【図２】ポリエステル樹脂ペレットの製造装置の他の一例である。
【符号の説明】
１０  重合槽
４０  ストランド状物
【図１】
2004224931.tif 000004
【図２】
2004224931.tif 000005