(57)【要約】【課題】ポリエステル製造のポリエステルチップの移送工程において、ポリエステルチップ中の水分率の低減を図りポリエステルチップ乾燥の負荷を低減する方法を提供すること。【解決手段】溶融状態のポリエステルを吐出口金よりストランド状に吐出し、冷却槽中の水で冷却、固化後チップ状に切断して得られるポリエステルチップを空送により貯蔵サイロに移送してポリエステルチップを貯蔵するポリエステルチップの製造方法において、空送を２工程以上に分割して行うポリエステルチップの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融状態のポリエステルを吐出口金よりストランド状に吐出し、冷却槽中の水で冷却、固化後チップ状に切断して得られるポリエステルチップを空送により貯蔵サイロに移送してポリエステルチップを貯蔵するポリエステルチップの製造方法において、空送を２工程以上に分割して行うことを特徴とするポリエステルチップの製造方法。
【請求項２】
上記空送のライン間の接続部分にサイクロン分離機を設けて、固／気分離を行い空送に用いたガスを系外に放出することを特徴とする請求項１に記載のポリエステルチップの製造方法。
【請求項３】
上記空送のラインの少なくとも１工程は、空送に用いるガスの温度を８０〜１６０℃とすることを特徴とする請求項１または２に記載のポリエステルチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリエステルチップの製造方法に関するものである。さらに詳細には、ポリエステルの製造のポリエステルチップの移送工程において、該ポリエステルチップの水分率低減を行いポリエステルチップ乾燥の負荷の低減を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等に代表されるポリエステルは、機械的特性、及び化学的特性に優れており、それぞれのポリエステルの特性に応じて、例えば衣料用や産業資材用の繊維、包装用、磁気テープ用、光学用などのフイルムやシート、中空成形品であるボトル、電気・電子部品のケーシング、その他エンジニアリングプラスチック成形品等の広範な分野において使用されている。
【０００３】
該ポリエステルは、ポリエチレンテレフタレートを例にとれば、原料にテレフタル酸を用いる直接エステル化法または原料にジメチルテレフタル酸を用いるエステル交換法によって生産されている。該製造は溶融重縮合法により行われており、一般には重縮合反応で得られた溶融ポリエチレンテレフタレートは、重縮合反応装置からこれを吐出し、冷水で冷却固化した後、切断してチップ状として、直接または一旦貯蔵サイロに移送した後、乾燥機で乾燥され溶融成型に供給されている。
【０００４】
ポリエステルは、水分により加水分解を受けるために、溶融成型に供給されるポリエステルチップは、水分率を５０ｐｐｍ以下に制御しないと、成型時の操業安定性や得られるポリエステル成型体の特性が低下する。一方、前述のごとく溶融ポリエステルは冷水で冷却固化されるために、切断されたポリエステルチップは１質量％以上の水分を有している。そのために該ポリエステルチップは、乾燥機を用いて常圧または減圧下で乾燥されるが、該乾燥においては乾燥機内部でのチップの融着防止のためにポリエステルの融点より５０〜１５０℃低い温度で乾燥する必要があり、乾燥に長時間を有すると共に、多大なエネルギーが必要である。そのために、製造コスト増大の一要因となっている。
【０００５】
京都議定書の執行に見られるように、地球環境を護る観点より、製造業における省エネルギー対策は重要課題となってきている。上記ポリエステルチップの製造工程においても、該チップの乾燥における省エネルギーが強く嘱望されている。また、国際的な競争激化により製造コスト低減の要求が強くなってきている。
【０００６】
上記背景により、ポリエステルチップの乾燥方法の改善が進められてきている。
【０００７】
例えば、冷却固化装置を出た走行しているポリエステルストランドにノズルより空気を吹き付けることにより、ストランド表面に付着している水の脱水を行う方法が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平５−５４５５７号公報
【０００８】
また、ポリエステルチップの移送途中に予備乾燥機を設置する方法が開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献２】実開平７−２６１０７号公報
【０００９】
さらに、水冷却固化、切断されたポリエステルチップを減圧または加圧状態に保ちつつ輸送して第１の貯槽に滞留させて乾燥を行うポリエステルの製造方法が開示されている（特許文献３参照）。しかしながら、該方法は、単に空送による自然現象による水分率の低下を利用したものであり、該工程において積極的に乾燥を進めるという思想や方法は開示されていない。
【特許文献３】特開平８−２４４０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の従来技術の課題を背景になされたもので、ポリエステル製造のポリエステルチップの移送工程において、ポリエステルチップ中の水分率の低減を図りポリエステルチップ乾燥の負荷を低減する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに到った。即ち本発明は、溶融状態のポリエステルを吐出口金よりストランド状に吐出し、冷却槽中の水で冷却、固化後チップ状に切断して得られるポリエステルチップを空送により貯蔵サイロに移送してポリエステルチップを貯蔵するポリエステルチップの製造方法において、空送を２工程以上に分割して行うことを特徴とするポリエステルの製造方法である。
この場合において、上記空送ライン間の接続部分にサイクロン分離機を設けて、固／気分離を行い空送に用いたガスを系外に放出することが好ましい。
また、この場合において、上記の空送ラインの少なくとも１工程は、空送に用いるガスの温度を８０〜１６０℃とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のポリエステルチップの製造方法は、ポリエステル製造のポリエステルチップの移送工程において、ポリエステルチップの水分率低減を効率良く行うことができるので、ポリエステルチップの製造におけるポリエステルチップの乾燥の負荷が低減できる。また、該方法の実施により、後続の工程であるポリエステルチップの貯蔵工程でポリエステルチップの乾燥を進めて、成型加工が可能な水分率まで低減することが可能となり、乾燥機による乾燥工程省略して乾燥機の設備投資と乾燥のエネルギーの大幅な削減を行うことが実現できるという利点に繋げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に言うポリエステルとは、ジカルボン酸および／またはそのエステル形成性誘導体とジオールおよび／またはそのエステル形成性誘導体とから成るものをいう。
【００１４】
ジカルボン酸としては、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、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、テトラデカンジカルボン酸、ヘキサデカンジカルボン酸、１，３ーシクロブタンジカルボン酸、１，３ーシクロペンタンジカルボン酸、１，２ーシクロヘキサンジカルボン酸、１，３ーシクロヘキサンジカルボン酸、１，４ーシクロヘキサンジカルボン酸、２，５ーノルボルナンジカルボン酸、ダイマー酸などに例示される飽和脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などに例示される不飽和脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、５ー（アルカリ金属）スルホイソフタル酸、ジフェニン酸、１，３ーナフタレンジカルボン酸、１，４ーナフタレンジカルボン酸、１，５ーナフタレンジカルボン酸、２，６ーナフタレンジカルボン酸、２，７ーナフタレンジカルボン酸、４、４’ービフェニルジカルボン酸、４、４’ービフェニルスルホンジカルボン酸、４、４’ービフェニルエーテルジカルボン酸、１，２ービス（フェノキシ）エタンーｐ，ｐ’ージカルボン酸、パモイン酸、アントラセンジカルボン酸などに例示される芳香族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
【００１５】
これらのジカルボン酸のうちテレフタル酸およびナフタレンジカルボン酸とくに２，６ーナフタレンジカルボン酸が、得られるポリエステルの物性等の点で好ましく、必要に応じて他のジカルボン酸を構成成分とする。
【００１６】
これらジカルボン酸以外にも少量であれば多価カルボン酸を併用しても良い。該多価カルボン酸としては、エタントリカルボン酸、プロパントリカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、３、４、３’、４’ービフェニルテトラカルボン酸、およびこれらのエステル形成性誘導体などが挙げられる。
【００１７】
グリコールとしてはエチレングリコール、１、２ープロピレングリコール、１、３ー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、１、２ーブチレングリコール、１、３ーブチレングリコール、２、３ーブチレングリコール、１，４ーブチレングリコール、１、５ーペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６ーヘキサンジオール、１，２ーシクロヘキサンジオール、１，３ーシクロヘキサンジオール、１，４ーシクロヘキサンジオール、１，２ーシクロヘキサンジメタノール、１，３ーシクロヘキサンジメタノール、１，４ーシクロヘキサンジメタノール、１，４ーシクロヘキサンジエタノール、１，１０ーデカメチレングリコール、１、１２ードデカンジオール、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などに例示される脂肪族グリコール、ヒドロキノン、４，４’ージヒドロキシビスフェノール、１，４ービス（βーヒドロキシエトキシ）ベンゼン、１，４ービス（βーヒドロキシエトキシフェニル）スルホン、ビス（ｐ−ヒドロキシフェニル）エーテル、ビス（ｐ−ヒドロキシフェニル）スルホン、ビス（ｐ−ヒドロキシフェニル）メタン、１、２ービス（ｐ−ヒドロキシフェニル）エタン、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＣ、２，５ー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、などに例示される芳香族グリコールが挙げられる。
【００１８】
これらのグリコールのうちエチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノールが好ましい。
【００１９】
これらグリコール以外に少量であれば多価アルコールを併用しても良い。該多価アルコールとしては、トリメチロールメタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセロール、ヘキサントリオールなどが挙げられる。
【００２０】
また、ヒドロキシカルボン酸を併用しても良い。該ヒドロキシカルボン酸としては、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、ヒドロキシ酢酸、３ーヒドロキシ酪酸、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、ｐー（２ーヒドロキシエトキシ）安息香酸、４ーヒドロキシシクロヘキサンカルボン酸、またはこれらのエステル形成性誘導体などが挙げられる。
【００２１】
また、環状エステルの併用も許容される。該環状エステルとしては、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、β−メチル−β−プロピオラクトン、δ−バレロラクトン、グリコリド、ラクチドなどが挙げられる。
【００２２】
多価カルボン酸もしくはヒドロキシカルボン酸のエステル形成性誘導体としては、これらの化合物のアルキルエステルやヒドロキシルアルキルエステル等が挙げられる。
【００２３】
ジオールのエステル形成性誘導体としては、ジオールの酢酸等の低級脂肪族カルボン酸とのエステルが挙げられる。
【００２４】
本発明のポリエステルとしてはポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略称する）、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリ（１，４ーシクロヘキサンジメチレンテレフタレート）、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレートおよびこれらの共重縮合体が好ましく、これらのうちポリエチレンテレフタレートおよびこの共重縮合体が特に好ましい。共重縮合体としてはエチレンテレフタレート単位を５０モル％以上よりなるものが好ましく、７０モル％以上がより好ましい。
【００２５】
本発明においては、溶融状態のポリエステルを吐出口金よりストランド状に吐出し、冷却槽中の水で冷却、固化後チップ状に切断して得られるポリエステルチップを空送により貯蔵サイロに移送してポリエステルチップを貯蔵するポリエステルチップの製造方法において、空送を２工程以上に分割して行うことが好ましい。
【００２６】
上記空送は圧送式または吸引式輸送装置により、減圧または加圧状態に保ちつつ輸送するのが好ましい。該方法で空送することにより、ポリエステルチップの移送と共に、該移送工程においてポリエステルチップの水分率を効果的に減少させることができる。減圧または加圧状態に保ちつつ移送する距離は、ポリエステルチップ中の水分率を効果的に減少させる観点からは３メートル以上さらには、１０メートル以上とするのが好ましい。加圧状態に保ちつつ移送する方法が好ましい。
【００２７】
本発明においては、上記の空送を２工程以上に分割して行うことが好ましい。さらに、該方法において、上記空送ライン間の接続部分にサイクロン分離機を設けて、固／気分離を行い空送に用いた気体を系外に放出することがより好ましい実施対応である。該対応により、空送中にポリエステルチップに付着していた水分を吸湿した空送空気を逃してやり、引き続き行う空送工程の空送用の気体は新規な気体を取り入れて行うのが好ましい。該対応により該空送工程におけるポリエステルチップの水分率の低減効果を増進することができる。
さらに、該空送工程の少なくとも一工程は、空送に用いる気体の温度を８０〜１６０℃とするのが好ましい。該気体の温度は１００〜１４０℃がより好ましい。該温度範囲で実施することで該工程における水分率の低減度を高めることができる。８０℃未満では水分率の低減効果が不十分となる。逆に１６０℃を超えた時は、ポリエステルチップのブロッキングが起こることがあるので好ましくない。
【００２８】
上記の分割回数や加熱した気体を用いた空送工程の位置等は限定されないが、２分割をして第１段目は積極的な気体の加熱をせずに、第２段目の空送ラインの気体を加熱して実施する方法がコストパフォーマンス的に有利である。この場合の空送用気体の加熱方法は限定されない。例えば、空送ラインと送風機の間に加熱装置を設けて実施する方法が好ましい。また、空送ラインの配管の一部に加熱部分を設けて実施するのも好ましい。また、空送ラインの一部において別工程で発生した熱風や液体と熱交換を実施することもエネルギー効率が良く好ましい。また、これらを組み合わせてもよい。該気体の加熱を第１段目で行ってもよいし、２段とも加熱して行ってもよい。また、３段以上に分割して実施してもよい。空送に用いる気体は空気が一般的であるが、脱水空気、窒素、窒素製造工程で発生する廃ガスなどを用いてもよい。
【００２９】
上記方法におけるチップ輸送能力はチップ化設備のチップ化能力と等しいかまたはこれを上回る必要があり、チップ化能力に対し、１．５〜２．５倍の能力があるものが好ましい。
【００３０】
本発明においては、上記した空送工程におけるポリエステルチップの水分率の低減の効果を有効に活用するには、後続の工程であるポリエステルチップの貯蔵工程でポリエステルチップの乾燥を進めて、成型加工が可能な水分率に低減することにより、乾燥機による乾燥工程省略して乾燥機の設備投資と乾燥のエネルギーの大幅な削減を行うことが好ましい実施態様である。
【００３１】
上記のポリエステルチップの貯蔵工程でポリエステルチップの乾燥は、貯蔵サイロ除湿気体を流通させることにより行うのが好ましい実施態様である。該除湿気体は露点が−70℃以下が好ましい。−75℃以下がより好ましい。また、該除湿気体の温度は６０〜１００℃であることが好ましい。６５〜９５℃がより好ましい。該対応により、ポリエステルチップの乾燥をより効率的に実施することができる。６０℃未満では乾燥効率が落ちる。逆に、１００℃を超えた場合はポリエステルチップのブロッキングが発生することがあるので好ましくない。
【００３２】
上記の除湿気体として、窒素ガス製造で発生する廃ガスを用いるのが好ましい。一般に、ポリエステルの製造工程においては、該製造工程で使用する窒素ガスを確保するために、ポリエステルの製造工程には、窒素ガスの製造プラントが併設されている。本発明の方法は、該窒素製造工程で発生する廃品である廃ガスを有効利用しており、この点においても経済的に有利である。さらに環境負荷低減にも繋がる。また、該廃ガスは、一般には除湿された状態で得られるので、上記の露点を満たすための除湿工程が省略されるのでさらなるコスト低減に繋がる。
【００３３】
上記方法においては、該貯蔵サイロより取り出されるポリエステルチップの水分率が５０ｐｐｍ以下であることが好ましい。４０ｐｐｍ以下がより好ましく、３０ｐｐｍ以下がより好ましい。該水分率にすることで、従来技術で実施されてきている乾燥機を用いたポリエステルチップの乾燥工程が省略して直接成型加工が可能となる。水分率の下限は０ｐｐｍが最も好ましいが、コストパフォーマンスより３ｐｐｍ以上が好ましい。
【００３４】
本発明における上記の貯蔵サイロにおける除湿気体の流通方法や流通方法は乾燥上がりのポリエステルチップの水分率が５０ｐｐｍ以下になることを満たせばその内容は限定されないが、例えば、除湿気体は貯蔵サイロの下部より上部へ流通させるのが好ましい。また、該除湿気体の供給は貯蔵サイロ内に均一に流通されるように複数の廃ガス口から流通させる、サイロ下部にインナーパイプを設け廃ガスを流通させる等の工夫をすることが好ましい。また、チップ偏析対策として、偏析が発生しやすいサイロ下傾斜部に複数のチップ抜き出し口を設ける、サイロ内部を多段構造にすることにより上部から空送されたチップが直ぐに下部へ行くことを防ぐ等の工夫をすることが好ましい。
【００３５】
本発明においては、例えば、窒素製造装置の故障等で該廃ガスの供給が停止した場合は、該廃ガスの代わりに除湿された空気や窒素ガス等を用いて行ってもよい。また、廃ガスの供給量が不足した場合は、除湿された空気や窒素ガス等を廃ガスに混合して実施しても構わない。
【００３６】
上記貯蔵サイロは２基以上を設けて、切り替えにより連続生産を対応してもよい。
【実施例】
【００３７】
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。なお、これらの実施例は本発明を例示するものであり、限定されるものではない。また、下記の実施例中のポリエステルチップ中の水分率は下記の方法により測定した。
【００３８】
〔ポリエステルチップ中の含水率の測定方法〕
約２ｇのポリエステルチップを精秤し、測定装置(三菱化学  電量滴定式水分測定装置ＶＡ−０６型、ＣＡ−０６型)に入れ、試料を２３０℃に加熱気化し、２５０ml／分の窒素流量で気化した水分を測定セルに送る、セル内の電解液(アクアミクロンＡＸ及びアクアミクロンＣＸＵ）に吸収された水分を電位差滴定により測定した。
【００３９】
実施例１
重縮合反応で生産された溶融状態のポリエチレンテレフタレートに圧力をかけて２トン/時間の速度でストランド状に口金より押し出し、該ポリエステルを水冷却槽を通過させることにより冷却固化した。該冷却槽出口よりチップカッターに至るまでの間において、走行するストランド状のポリエステルを長さ７５０mm、直径１００mmの円柱状であるポリビニルアセタール系多孔質の弾性ロールの間を通過させ付着水分を除き、チップ化カッターでチップ化した。チップの重さは１００個当たり３．２gであった。チップは楕円柱形であり、切断面の短径が２．５ｍｍ、長径が４．０ｍｍの楕円状、非切断面の長さが３．２ｍｍであった。また、弾性ロールの長期使用による劣化のため、ストランド付着水分を除去する能力が低下した場合、弾性ロールとチップ化カッター間のストランドへエアを吹きつけた。得られたチップの水分率は５００〜３０００ｐｐｍであった。
【００４０】
該チップをカッターから排出後、圧送式輸送設備で２段階に分けて空送した。１段目の空送は風速８ｍ3／分であった。なお、空送の１段階目と２段階目の間に一時的に容量が５ｍ3のチップ溜槽に滞留させることにより、１段階目の空送に用いた空気はサイクロンによりポリエステルチップを分離して外部に放出させた。２段階目の空送はスチーム熱で１００〜１２０℃に加熱した空気により風速１２ｍ3／分で輸送し、容量が６００ｍ3の貯蔵サイロに投入した。該貯蔵サイロに供給するポリエステルチップ中の水分率は１００〜７００ｐｐｍであった。
【００４１】
上記貯蔵サイロの下部より窒素ガス製造の際に発生する露点が−７０〜−９０℃、温度が９０〜１００℃の廃ガス２００ｍ3／時間の流量で導入して貯蔵サイロの塔頂より大気中に放出した。該貯蔵サイロにおけるポリエステルチップの最低滞留時間は９６時間とした。該貯蔵サイロより抜き出したポリエステルチップの水分率は５〜５０ｐｐｍであった。得られたポリエステルチップ中の水分率は低く乾燥をすることなく成型加工に供給することができた。また、該廃ガスの供給は貯蔵サイロ内に均一に流通されるように複数の廃ガス口から流通させ、チップ偏析防止のために偏析が発生しやすいサイロ下傾斜部に複数のチップ抜き出し口を設けた。本実施例で用いたチップ製造装置の概略図を図１に示す。
【００４２】
比較例１
実施例１の方法において、空送工程を２工程に分割することなく、１工程として、かつ空送用空気の加熱を行うことなく実施するように変更する以外は、実施例１と同様の方法でポリエステルチップを製造した。得られたポリエステルチップのポリエステルチップ貯蔵サイロに供給するポリエステルチップ中の水分率は５００〜２０００ｐｐｍであり、貯蔵サイロより取り出されるポリエステルチップの水分率が８０〜２５０ｐｐｍであり、成型に用いるにはポリエステルチップの乾燥が必要であった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のポリエステルチップの製造方法は、ポリエステル製造のポリエステルチップの移送工程において、ポリエステルチップの水分率低減を効率良く行うことができるので、ポリエステルチップの製造におけるポリエステルチップの乾燥の負荷が低減できる。また、該方法の実施により、後続の工程であるポリエステルチップの貯蔵工程でポリエステルチップの乾燥を進めて、成型加工が可能な水分率まで低減することが可能となり、乾燥機による乾燥工程省略して乾燥機の設備投資と乾燥のエネルギーの大幅な削減を行うことが実現できるという利点に繋げることができるので産業界に寄与することが大である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例１における空送工程および貯蔵サイロの該略図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：ポリエステルチップシューター
２、９，１８：ロータリーフィーダー
３、１０：フィルター
４、１１：サイレンサー
５、１２：送風機
６、１４：サイクロン
７、１５：排気管
８：ポリエステルチップ貯槽
１３：ヒーター
１６：ポリエステルチップ貯蔵サイロ
１７：除湿ガス導入配管
【図１】
2007262363.tif 000002