(57)【要約】【課題】本発明の解決するべき課題は、固相重合中に粉末の発生がなく、且つ、原料に混入している粉末の除去も可能な少量多品種生産に適した回分式固相重合装置及び製造方法を提供することにある。【解決手段】下部が円錐状をなしている筒型ホッパと、該ホッパの下部に設けられた不活性ガス吹込口、該ホッパ内部中央に設けられた噴出管、該噴出管の上部に設けられた反射板から構成されることを特徴とする熱可塑性樹脂の回分式固相重合装置。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部が円錐状をなしている筒型ホッパと、該ホッパの下部に設けられた不活性ガス吹込口、該ホッパ内部中央に設けられる噴出管、該噴出管の上部に設けられる反射板から構成されることを特徴とする熱可塑性樹脂の回分式固相重合装置。
【請求項２】
前記不活性ガス吹込口が２以上あり、前記噴出管に対し、水平方向を向くものと垂直方向を向くものの２種類を有する請求項１記載の熱可塑性樹脂の回分式固相重合装置。
【請求項３】
請求項１記載の回分式固相重合装置を用いることを特徴とする熱可塑性樹脂の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂の回分式固相重合装置に関するものである。更に詳しくは、固相重合中に原料に混入している粉末の除去が可能であり、且つ固相重合中に粉末の発生がなく、少量多品種生産に適した固相重合装置、及び当該固相重合装置を用いた熱可塑性樹脂の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、熱可塑性樹脂の固相重合は、一般にペレットと言われる小粒の樹脂塊を固相重合槽に充填し、回分式または連続式の装置で減圧または不活性ガス流通下において、高温で行なわれることが知られている。
このような熱可塑性樹脂の固相重合装置は従来から使用されており、例えば、特許文献１および２にその例を見ることができる。
回分式固相重合装置は、少量多品種生産に適しているが、回分式固相重合装置の周囲に張り巡らせたジャケット内の熱媒によって熱可塑性樹脂ペレットを加熱しているので、ペレットの均一加熱、及びペレット同士の融着防止のため、固相重合槽を常時回転させており、しかも真空下で行なうので、多くの動力を必要とする。更に、固相重合槽が常時回転していることから、固相重合中に熱可塑性樹脂の粉末が生じ、生じた粉末が真空発生装置に入り込んで不具合を引き起こしたり、粉末が固相重合により高結晶化し、この高結晶化粉末が製品に混入して異物となる問題がある。
一方、連続式固相重合装置は、連続式固相重合装置の下方から吹き込まれる加熱不活性ガスと連続式固相重合装置の周囲に張り巡らせたジャケット内の熱媒によってペレットを加熱しているが、回分式固相重合装置とは異なり、ペレットが装置上部から下部へ常時流動することでペレット同士の融着防止を図っており、その流下速度は非常に低速であることから、粉末は発生しない。
しかし、固相重合に用いられる樹脂粒状体は、通常、液相重合により得られた前重合体をペレタイザーで細断したペレット状物であり、このペレット状物を風送などの手段で連続固相重合装置に送るようにしているため、これらの工程を経る間に粉末が発生し、原料に混入してしまう。
この原料を用いると、固相重合中に粉末が発生した場合と同様に、粉末が高結晶化し、この高結晶化粉末が製品に混入して異物となる問題がある。
また、連続式固相重合装置は、単一品種大量生産に適しているため、昨今のユーザー要求に対応し、複数品種の生産を行なうと、製品が得られるまでに、所望粘度外品が発生するので、生産性の面で望ましくない。
【特許文献１】特開昭４９−１６７９４号公報
【特許文献２】特開昭５６−８４７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、固相重合中に粉末の発生がなく、且つ、原料に混入している粉末の除去も可能な少量多品種生産に適した回分式固相重合装置及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の熱可塑性樹脂の回分式固相重合装置は、
（１）下部が円錐状をなしている筒型ホッパと、該ホッパの下部に設けられた不活性ガス吹込口、該ホッパ内部中央に設けられた噴出管、該噴出管の上部に設けられた反射板から構成されることを特徴とする熱可塑性樹脂の回分式固相重合装置であり、好ましくは
（２）前記不活性ガス吹込口が２以上あり、前記噴出管に対し、水平方向を向くものと垂直方向を向くものの２種類を有する（１）記載の熱可塑性樹脂の回分式固相重合装置である。
【０００５】
また、本発明の固相重合方法は、
（３）回分式固相重合装置を用いることを特徴とする熱可塑性樹脂の製造方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の回分式固相重合装置は、固相重合中に粉末の発生がなく、且つ、原料に混入している粉末の除去も可能であり品質を向上できる。また、少量多品種生産にも適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施例である装置と方法を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の回分式固相重合装置の正面概略図である。本装置は下方が円錐状をなしている筒型ホッパ１に、筒型ホッパ１の保温用ジャケット２、原料熱可塑性樹脂ペレット投入口３、及び不活性ガス吹込口４、５、排気口６、原料ペレットを筒型ホッパ１内で循環させるための噴出管７、噴出管７で吹き上げられたペレットを落下させると共に粉末分離機構を兼ねた反射板８、噴出管７および反射板８の高さ調整機９、固相重合終了ペレット排出口１０が設けられている。また、筒型ホッパ１には、下部と上部に循環パイプ１１が接続され、この循環パイプ１１に集塵器１２、循環ブロワ１３、ガス加熱器１４、ガス冷却器１５、三方弁１６、１７、酸素濃度計１８、不活性ガス放気口１９、不活性ガス供給口２０等が連結されている。
【０００８】
本発明の固相重合方法は、下部が円錐状をなしている筒型ホッパに充填された熱可塑性樹脂ペレットが、該ホッパ下部から吹き込まれた加熱不活性ガスによって加熱され、更に加熱されたペレットは、加熱不活性ガスと共に、該ホッパ内部中央に設けられた噴出管に流れ込み、上方へ吹き上げられるので、ホッパ内で循環を起こす。この循環により筒型ホッパ内でのペレット同士の融着を防止する。吹き上げられたペレットは、該噴出管の上部に設けられた反射板に衝突することで、ホッパ内での飛散を抑制されると共に、ペレットに付着していた粉末を分離する。ここで、本発明で言う反射板とは、噴出管を通って上方に吹き上げられたペレットの流れを下方に反転させる機能、および粉末分離機能を有する部材を言い、これらの機能を満たす物であれば、その形状に特に制限はない。例えば、円錐状、三角錐状、四角錐状、半球状の物を好ましく用いることができる。また、その大きさにも特に制限はないが、噴出管の断面より大きいことが好ましい。分離された粉末は、不活性ガスと共に排気口から筒型ホッパ外へ排出される。分離された粉末が筒型ホッパ外へ排出されるため、従来では得られなかった程ペレットへの粉末の混入を少なく抑えることができる。
【０００９】
本発明の熱可塑性樹脂の製造方法における固相重合に際しては、図１においてまず、ペレット投入口３から原料ペレットを規定量投入し、投入終了後、高さ調節機９で噴出管７の高さを規定値に設定する。不活性ガス放気口１９、供給口２０を開放し、循環ブロワ１３により不活性ガスを循環パイプ１１内へ強制循環させる。この際、筒型ホッパ１内部では、不活性ガス吹込口４，５から吹き込まれた不活性ガスによる噴出管７への流れが生じるので、原料ペレットもその流れによって、噴出管７内を通って、筒型ホッパ１上方へ吹き上げられ、循環が行なわれる。循環量が一定となるよう、高さ調節機９で微調整を行なう。
【００１０】
吹き上げられたペレットは、噴出管７上部にある反射板８に衝突し、落下する。
また、ペレットが反射板８に衝突した衝撃で、ペレットに付着していた粉末が分離し、分離した粉末は、不活性ガスと共に排気口６より筒型ホッパ１から排出され、集塵器１２で捕集される。
【００１１】
ペレットの循環開始後、酸素濃度計１８の示す値が既定値以下となったら、保温用ジャケット２による保温を開始し、ガス加熱器１４により不活性ガスの温度を徐々に所定の温度まで上げていく。ペレットが所定の温度に到達後、ペレットが所定の重合度に達するまで最終温度で加熱を続ける。所定の重合度に到達後、直ちに保温用ジャケット２、およびガス加熱器１４による加熱を停止し、三方弁１６、１７をガス冷却器１５側に切り替え、ペレットを規定の温度まで冷却する。冷却終了後、固相重合後の熱可塑性樹脂ペレットはペレット排出口１０より全量排出する。不活性ガスは入手のしやすさ、コストの点で窒素ガスが好ましい。
【００１２】
本発明の回分式固相重合装置に適用する熱可塑性樹脂としては、ポリカプラミドやポリヘキサメチレンアジパミドなどに代表されるポリアミドおよび、その共重合体、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどに代表されるポリエステルおよび、その共重合体などに有効であるが、それ以外の熱可塑性樹脂についても適用することができる。
【００１３】
ここで筒型ホッパ１と不活性ガス吹込口４と５の接続の様子を、図２の本発明の回分式固相重合装置の正面下部拡大図および、断面図に示す。
【００１４】
本発明では不活性ガス吹込口が２以上あり、前記噴出管７に対し、水平方向を向くものと垂直方向を向くものの２種類を有することが望ましい。このような構造とすることで、垂直方向を向く不活性ガス吹込口５により不活性ガスの垂直流が発生するので、不活性ガスが噴出管７へ流れやすくなり、水平方向を向く不活性ガス吹込口４のみの場合より、ペレット循環を安定させる効果が得られるからである。
【００１５】
ガス加熱器１４の熱源としては、電気ヒータが好ましく用いられる。
【００１６】
保温用ジャケット２の熱源としては、固相重合に用いようとする熱可塑性樹脂に応じて、蒸気や加熱空気、電気ヒータ等が好ましく用いられる。
【００１７】
ガス冷却器１５の冷媒としては、水、ブライン等が好ましく用いられる。
【実施例】
【００１８】
以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお、実施例中で用いた物性は次の方法により求めた。また、本発明は実施例の態様に限定されるものではない。
【００１９】
（１）融点（Ｔｍ）
示差走査熱量計（パーキン・エルマー社製Ｐｙｒｉｓ１型）により、２０℃／分の昇温速度で測定した。
【００２０】
（２）粘度（ＭＦＲ）
メルトインデクサー（東洋精機社製Ｓ−１０１型）により、２５０℃、１０００ｇ荷重において測定した。
【００２１】
（３）粉末含有量
固相重合実施前後の熱可塑性樹脂ペレット各１ｋｇをポリ袋に取り、石鹸水で洗浄する。その洗浄水を精秤した濾紙を敷いたブフナー漏斗で濾過し、乾燥後、濾紙上に残った粉末量を測定する。
【００２２】
実施例１
融点（Ｔｍ）２２５℃、ＭＦＲ３０ｇ／１０ｍｉｎ、粉末含有量６５ｐｐｍのポリブチレンテレフタレートペレット２５ｋｇを図１に示す構造の回分式固相重合装置に投入した。投入終了後、循環ブロワ１３を起動し、筒型ホッパ１内でペレットを循環させながら窒素ガスを供給し、系内の窒素置換を行なった。次にジャケット２で保温を行ないながら、ヒーター１４で窒素ガスを加熱し、ポリブチレンテレフタレートペレットが１８５℃となるように昇温し、そのままの温度を保ち固相重合を行なった。所定の重合度に到達した後、ヒーター１４を節電し、三方弁１６、１７をガス冷却器１５へ切り替えて冷却を行なった。ペレットが６０℃になったら冷却を終了し、ペレット排出口１０から払い出した。この結果、得られたペレットのＭＦＲは８．０ｇ／１０ｍｉｎ、含まれる粉末量は２５ｐｐｍであった。
【００２３】
実施例２
テレフタル酸９０ｍｏｌ％、イソフタル酸１０ｍｏｌ％、Ｔｍ２０５℃、ＭＦＲ２８ｇ／１０ｍｉｎ、粉末含有量４０ｐｐｍの共重合ポリエステルペレットを使用し、ペレットが１６５℃となるように昇温し、そのままの温度を保って固相重合を行なった以外は実施例１と同様に固相重合を行なった。ＭＦＲは３．８ｇ／１０ｍｉｎ、粉末量は１８ｐｐｍであった。
【００２４】
比較例１
実施例１に用いたポリブチレンテレフタレートペレット２０ｋｇを真空回転型回分式固相重合装置に投入した。固相重合装置を回転させながら、真空ポンプで機内を減圧した後、ポリブチレンテレフタレートペレットが１８５℃となるように昇温し、そのままの温度を保ち固相重合を行なった。所定の重合度に到達した後、冷却しペレットを払い出した。この結果、得られたペレットのＭＦＲは８．４ｇ／１０ｍｉｎ、含まれる粉末量は２７５ｐｐｍであった。
【００２５】
比較例２
実施例２に用いた共重合ポリエステルペレットを１６５℃となるように昇温し、そのままの温度を保って固相重合を行なった以外は比較例１と同様に固相重合を行なった。ＭＦＲは４．０ｇ／１０ｍｉｎ、粉末量は２２０ｐｐｍであった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明で好ましく用いることのできる、回分式固相重合装置の正面概略図である。
【図２】本発明で好ましく用いることのできる、回分式固相重合装置の正面下部拡大図および、断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１：筒型ホッパ
２：保温用ジャケット
３：ペレット投入口
４：不活性ガス吹込口
５：不活性ガス吹込口
６：排気口
７：噴出管
８：反射板
９：高さ調整機
１０：ペレット排出口
１１：循環パイプ
１２：集塵器
１３：循環ブロワ
１４：ガス加熱器
１５：ガス冷却器
１６：三方弁
１７：三方弁
１８：酸素濃度計
１９：不活性ガス放気口
２０：不活性ガス供給口
【図１】
2005281481.tif 000002
【図２】
2005281481.tif 000003