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JP4000867B2 - Method for producing polyester composition - Google Patents

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JP4000867B2
JP4000867B2 JP2002051076A JP2002051076A JP4000867B2 JP 4000867 B2 JP4000867 B2 JP 4000867B2 JP 2002051076 A JP2002051076 A JP 2002051076A JP 2002051076 A JP2002051076 A JP 2002051076A JP 4000867 B2 JP4000867 B2 JP 4000867B2
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JP
Japan
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compound
polyester composition
titanium
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oxide particles
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賢一 堤
雅俊 青山
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリエステル組成物の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ポリエステルは、その優れた性質のゆえに、繊維用、フイルム用、ボトル用をはじめ広く種々の分野で用いられている。なかでもポリエチレンテレフタレ−トは機械的強度、化学特性、寸法安定性などに優れ、好適に使用されている。
【0003】
一般にポリエチレンテレフタレートは、テレフタル酸またはそのエステル形成性誘導体とエチレングリコールから製造されるが、高分子量のポリマーを製造する商業的なプロセスでは、重縮合触媒としてアンチモン化合物が広く用いられている。しかしながら、アンチモン化合物を含有するポリマーは以下に述べるような幾つかの好ましくない特性を有している。
【0004】
例えば、アンチモン触媒を使用して得られたポリエステルを溶融紡糸して繊維とするときに、アンチモン触媒の残渣が口金孔周りに堆積することが知られている。この堆積が進行するとフィラメントに欠点が生じる原因となるため、適時除去する必要が生じる。アンチモン触媒残渣の堆積が生じるのは、ポリマー中のアンチモン化合物が口金近傍で変成し、一部が気化、散逸した後、アンチモンを主体とする成分が口金に残るためであると考えられている。
【0005】
また、ポリマー中のアンチモン触媒残渣は比較的大きな粒子状となりやすく、異物となって成形加工時のフィルターの濾圧上昇、紡糸の際の糸切れあるいは製膜時のフイルム破れの原因になるなどの好ましくない特性を有している。
【0006】
上記のような背景からアンチモン含有量が少ないか、あるいは含有しないポリエステルが求められている。
【0007】
このような背景から重縮合触媒の役割をアンチモン系化合物以外の化合物に求める場合、チタン系化合物やゲルマニウム化合物が知られているが、ゲルマニウム化合物は非常に高価であり汎用的に用いることは難しい。一方、比較的安価で活性の高いチタン系化合物の利用も検討されているが、この化合物はポリマーの色調や耐熱性を低下させるという問題があった。
【0008】
さらに、このようなチタン系化合物の色調、耐熱性を改善する方法として例えばWO95/18839号公報にはチタンとケイ素からなる複合酸化物を触媒として用いる方法が提案されているが、十分な触媒活性を維持したままでは依然として色調、耐熱性の改善効果が不十分であった。
【0009】
またチタン系重合触媒に共通する問題として衣料用繊維等で艶消し剤として用いられる酸化チタン粒子を添加すると重合反応速度が著しく低下し生産性を低下させるという問題があった。酸化チタン粒子による失活の機構については明確ではないが、例えば、重合反応速度が著しく低下しないように、チタン系重合触媒を多量添加するだけでは、再溶融時にポリマーの熱分解が著しく進行し、結局、色調や耐熱性の良好なポリマーは得られない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、アンチモン及びゲルマニウム化合物の含有量が少なく、色調や耐熱性が良好な、粒子を含有するポリエステル組成物及びその製造方法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記した本発明の目的は、マンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも一つの化合物、及び酸化チタン粒子を添加した後、重縮合触媒としてチタン錯体を添加して重縮合反応を行うことを特徴とし、この際マンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物、及び酸化チタン粒子の含有量が式1または式2を満たすように添加し、チタン錯体を得られるポリエステル組成物に対してチタン原子換算で0.5〜150ppmとなるように添加することを特徴としたアンチモン化合物及びゲルマニウム化合物の含有量が金属原子換算でそれぞれ20ppm以下であるポリエステル組成物の製造方法により達成される。
【0012】
20 ≦ TI/MN ≦ 3000 (式1)
20 ≦ TI/(MN+MG+CA) ≦ 3000 (式2)
[TIはポリエステル組成物における酸化チタン粒子の含有量(ppm)、MN、MG、CAはそれぞれポリエステル組成物におけるマンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物の各金属原子換算での含有量(ppm)を表す。]
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明のポリエステルはジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体及びジオールまたはそのエステル形成性誘導体から合成されるポリマーであって、繊維、フイルム、ボトルなどの成形品として用いることが可能なものであれば特に限定はない。
【0014】
このようなポリエステルとして具体的には、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレ−ト、ポリエチレン−1,2−ビス(2−クロロフェノキシ)エタン−4,4’−ジカルボキシレート、ポリプロピレンテレフタレートなどが挙げられる。本発明は、なかでも最も汎用的に用いられているポリエチレンテレフタレートまたは主としてポリエチレンテレフタレートからなるポリエステル共重合体において好適である。
【0015】
また、これらのポリエステルには、ジエチレングリコール以外に共重合成分としてアジピン酸、イソフタル酸、セバシン酸、フタル酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸などのジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体、ポリエチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリプロピレングリコールなどのジオキシ化合物、p−(β−オキシエトキシ)安息香酸などのオキシカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体などが共重合されていてもよい。
【0016】
本発明のポリエステル組成物は酸化チタン粒子を含有し、さらにマンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物が式1または式2を満たす範囲で含有する。この関係を満たす範囲でポリエステル組成物を重合すると、用いる重合触媒の活性低下を招くことなく良好な重合活性が得られ、色調の良好なポリマーが得られる。また、得られたポリマーは耐熱性が良好で、成形工程などにおいて高温下で溶融保持された場合にも熱劣化が少ない。
【0017】
20 ≦ TI/MN ≦ 3000 (式1)
20 ≦ TI/(MN+MG+CA) ≦ 3000 (式2)
[TIはポリエステル組成物における酸化チタン粒子の含有量(ppm)、MN、MG、CAはそれぞれポリエステル組成物におけるマンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物の各金属原子換算での含有量(ppm)を表す。]
さらには、ポリマーの耐熱性の点からTI/(MN+MG+CA)の値は、50〜2000が好ましく、特には80〜1000が好ましい。
【0018】
ここで酸化チタン粒子の含有量は0.01〜10重量%であると成形加工時の工程通過性が良好となるので好ましく、さらに好ましくは0.05〜7重量%である。また、平均粒子径は0.1〜3μmであることが好ましい。なお、ここでいう酸化チタン粒子とは、製糸工程や製膜工程における工程通過性を向上させたり、製品の色調を調整するために一般的に用いられている粒子であって、ポリエステルの重合触媒の機能は実質的に有していないものである。
【0019】
また、マンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物のそれぞれの含有量は各金属原子換算で1〜100ppmであると、得られるポリマーの色調やポリマーの耐熱性が特に良好となり好ましい。より好ましくは3〜50ppmである。とくに、マンガン化合物を用いると異物の生成が少なくなり好ましい。
【0020】
本発明のマンガン化合物は具体的に酢酸マンガン、安息香酸マンガン、塩化マンガンなど、マグネシウム化合物は具体的に酢酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムなど、カルシウム化合物は具体的には酢酸カルシウム、水酸化カルシウムなどがあげられる。
【0021】
また本発明のポリエステル組成物においてはアンチモン化合物及びゲルマニウム化合物の含有量が金属原子換算でそれぞれ20ppm以下であることが必要である。この範囲とすることで、成形加工時の口金汚れの発生などが少なく、かつ比較的安価なポリマーを得ることができる。より好ましくは、各化合物の含有量はそれぞれ10ppm以下、特には実質的に含有しないことが好ましい。
【0022】
本発明のポリエステル組成物は、ポリエステルを製造する一連の反応における任意の段階で、粒子としての酸化チタンと、マンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物を添加した後、重縮合触媒としてチタン錯体を添加し重縮合を行う。酸化チタン粒子を添加後、重縮合触媒としてのチタン錯体を添加すると、チタン錯体の触媒活性が低下し重縮合反応速度が小さくなり生産性の低下、ポリマーの色調不良となる。しかし、重縮合触媒としてのチタン錯体を添加する前に、酸化チタン粒子と、マンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物を添加することにより、その後、重縮合触媒であるチタン錯体を添加しても、触媒活性の低下が起こりにくく、十分な重縮合反応速度が得られる。特に、酸化チタン粒子を添加した後、マンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物を添加すると、触媒活性の低下が起こりにくく好ましい。
【0023】
即ち、本発明は、酸化チタン粒子を含有するポリエステル組成物をチタン系重縮合触媒を用いて製造する際に、従来のアンチモン系重合触媒では見られなかったような、触媒活性低下が起こるという問題に対し、その回避方法を新たに見出したものである。
【0024】
本発明においては重合反応の途中でポリマーの色調を向上させたり、得られるポリマーの耐熱性を向上させる目的でリン化合物を用いてもよいが、重縮合触媒としてのチタン錯体が失活しやすいため、得られるポリマーに対してリン原子換算で10ppm以下となるように添加しても良いが、好ましくは実質的に添加しない方が良い。また添加する場合には、リン化合物を添加した後に重縮合触媒としてチタン錯体を添加すると重合時間の遅延が少なくなり好ましい。ここでリン化合物としては、リン酸、亜リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸あるいはこれらのエステルなど、特に限定されない。
【0026】
本発明の重縮合触媒としてのチタン錯体とは、チタン原子に配位する能力を持ったキレート剤を含有するチタン錯体であって、特に限定されないが、中でも多価カルボン酸のチタンキレート錯体を用いると、得られるポリマーの色調が良好となり、異物生成も少なく好ましい。特にはヒドロキシ多価カルボン酸や含窒素多価カルボン酸のチタンキレートが好ましい。このようなチタン錯体を形成するキレート剤としては、フタル酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ヘミメリット酸、ピロメリット酸などの多価カルボン酸、リンゴ酸、クエン酸などのヒドロキシ多価カルボン酸、エチレンジアミン4酢酸、ヒドロキシエチルイミノ2酢酸、ジエチレントリアミン5酢酸、トリエチレンテトラミン6酢酸などの含窒素多価カルボン酸があげられる。
【0029】
本発明における重縮合触媒としてのチタン錯体は得られるポリエステルに対してTi原子換算で0.5〜150ppm添加すると重合活性が高く、得られるポリマーの色調及び耐熱性も良好となり好ましい。より好ましくは1〜100ppm、更に好ましくは3〜50ppmである。
【0030】
本発明の製造方法をポリエチレンテレフタレートを例にして説明する。
【0031】
繊維やフィルムなどに使用する高分子量ポリエチレンテレフタレートは通常、次のいずれかのプロセスで製造される。すなわち、(1)テレフタル酸とエチレングリコールを原料とし、直接エステル化反応によって低分子量のポリエチレンテレフタレートまたはオリゴマーを得、さらにその後の重縮合反応によって高分子量ポリマーを得るプロセス、(2)ジメチルテレフタレートとエチレングリコールを原料とし、エステル交換反応によって低分子量体を得、さらにその後の重縮合反応によって高分子量ポリマーを得るプロセスである。ここでエステル化は無触媒でも反応は進行するが、エステル交換反応においては、通常、マンガン、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、リチウムなどの化合物を触媒に用いて進行させ、またエステル交換反応が実質的に完結した後に、該反応に用いた触媒を不活性化する目的で、リン化合物を添加することが行われる。
【0032】
本発明の製造方法は、(1)または(2)の一連の反応の任意の段階、好ましくは(1)または(2)の一連の反応の前半で得られた低重合体に、粒子として酸化チタン、マンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物を添加した後、重縮合触媒としてチタン錯体を添加し重縮合を行い、高分子量のポリエチレンテレフタレートを得るというものである。但し、エステル交換反応開始前にエステル交換触媒としてマンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物をエステル交換反応触媒として添加する場合には、エステル化反応終了後に、再度、マンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物を添加することはかならずしも必要でない。
【0033】
また、上記の反応は回分式、半回分式あるいは連続式などの形式で実施されるが、本発明の製造方法はそのいずれの形式にも適応し得る。
【0034】
【実施例】
以下実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例中の物性値は以下に述べる方法で測定した。
(1)ポリマーの固有粘度[η]
オルソクロロフェノールを溶媒として25℃で測定した。
(2)ポリマーの色調
スガ試験機(株)社製の色差計(SMカラーコンピュータ型式SM−3)を 用いて、ハンター値(L、a、b値)として測定した。
(3)ポリエステル組成物中のチタン、マンガン、マグネシム、カルシウム、ケイ素、リンの各元素の含有量
蛍光X線((株)リガク社製蛍光X線分析装置3270型)またはICP(誘導結合型プラズマ)発光分析(セイコーインスツルメンツ製SPS4000)により求めた。なお、必要に応じて、対象となるポリエステル組成物中の二酸化チタン粒子や酸化ケイ素粒子などの影響を除去するために次の前処理をした上で蛍光X線またはICP発光分析を行った。すなわち、ポリエステル組成物をオルソクロロフェノールに溶解し、必要に応じてクロロホルムで該ポリマー溶液の粘性を調製した後、遠心分離器で粒子を沈降させる。その後、傾斜法で上澄み液のみを回収し、アセトン添加によりポリマーを再析出、濾過、洗浄して粒子を除去したポリマーとする。以上の前処理を施して得られた粒子を除去したポリマーについて金属分析を行った。
【0035】
比較例1
高純度テレフタル酸とエチレングリコールから常法に従って製造した触媒を含有しないオリゴマーを250℃で溶融、撹拌し、該溶融物に酸化チタン粒子を得られるポリエステルに対して0.3重量%添加した。5分間撹拌した後、酢酸マンガンを得られるポリエステルに対してマンガン原子換算で30ppmとなるように加えた。更に5分間撹拌した後、チタンテトライソプロポキシド(TPT)(和光純薬工業社製)を得られるポリエステルに対してチタン原子換算で10ppmとなるように添加し、その後、低重合体を30rpmで攪拌しながら、反応系を250℃から285℃まで徐々に昇温するとともに、圧力を40Paまで下げた。最終温度、最終圧力到達までの時間はともに60分とした。所定の攪拌トルクとなった時点で反応系を窒素パージし常圧に戻し重縮合反応を停止し、冷水にストランド状に吐出、直ちにカッティングしてポリエステルのペレットを得た。なお、減圧開始から所定の撹拌トルク到達までの時間は3時間であった。
【0036】
得られたポリマーの固有粘度は0.66、ポリマーの色調はL=75、b=3.0であった。また、ポリマーから測定したチタン触媒由来のチタン原子、及びマンガン原子の含有量がそれぞれ10ppm、30ppmであることを確認した。
【0037】
このペレットを乾燥した後、エクストルーダ型紡糸機に供給し、紡糸温度295℃で溶融紡糸した。このときフィルターとして絶対濾過精度10μmの金属不織布を使用し、口金は0.6mmφの丸孔を用いた。口金から吐出した糸を長さ30cm、内径25cmφ、温度300℃の加熱筒で徐冷後、チムニー冷却風を当てて冷却固化し、給油した後、引き取り速度550m/分で引き取った。この未延伸糸を延伸温度95℃で延伸糸の伸度が14〜15%となるように適宜延伸倍率を変更しながら延伸した後、熱処理温度220℃、リラックス率2.0%で熱処理し延伸糸を得た。
【0038】
溶融紡糸工程においては、紡糸時の濾圧上昇は少ないがあった。延伸時の糸切れほとんどなった。
【0041】
実施例1、2
チタンテトライソプロポキシド(TPT)をチタンニトリロ3酢酸、チタンリンゴ酸にそれぞれ変更したこと以外は比較例1と同様にしてポリマーを重合し、溶融紡糸を行った。
【0043】
比較例
酢酸マンガンを添加しなかったこと以外は実施例1と同様にして重合したが、反応が進まずポリマーが得られなかった。
【0044】
比較例
触媒に三酸化アンチモンを使用した以外は実施例1と同様にしてポリマーを重合し、溶融紡糸を行った。
【0045】
実施例1、2及び比較例1〜3の結果を表1に示した。本発明の範囲内にあるものは重合反応性が良好であり、かつポリマー物性及び製糸性が良好に推移した。しかし、本発明の特許請求の範囲外のものは重合反応性や色調に劣るものであった。また、三酸化アンチモンを使用したものは重合反応性や色調は良好に推移するが、紡糸時に口金汚れが発生し糸切れが多発した。
【0046】
【表1】

Figure 0004000867
【0048】
【発明の効果】
本発明のポリエステル組成物は色調に優れ、かつ繊維用、フィルム用、ボトル用などの成形体の製造において口金汚れなどの問題を解消される。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a polyester composition.
[0002]
[Prior art]
Polyesters are widely used in various fields including fibers, films and bottles because of their excellent properties. Among these, polyethylene terephthalate is excellent in mechanical strength, chemical characteristics, dimensional stability and the like and is preferably used.
[0003]
In general, polyethylene terephthalate is produced from terephthalic acid or an ester-forming derivative thereof and ethylene glycol. In a commercial process for producing a high molecular weight polymer, an antimony compound is widely used as a polycondensation catalyst. However, polymers containing antimony compounds have some undesirable properties as described below.
[0004]
For example, it is known that when a polyester obtained using an antimony catalyst is melt-spun into a fiber, a residue of the antimony catalyst is deposited around the die hole. As this deposition progresses, it becomes a cause of defects in the filament, so that it needs to be removed in a timely manner. The deposition of the antimony catalyst residue is considered to be due to the antimony compound in the polymer being transformed in the vicinity of the die and partially vaporizing and dissipating, and then a component mainly composed of antimony remains in the die.
[0005]
In addition, the antimony catalyst residue in the polymer tends to be relatively large particles, and it becomes a foreign substance, causing an increase in the filtration pressure of the filter during molding, causing yarn breakage during spinning or film tearing during film formation, etc. It has undesirable properties.
[0006]
In view of the above background, there is a demand for polyesters that contain little or no antimony.
[0007]
From this background, titanium compounds and germanium compounds are known when the role of the polycondensation catalyst is required for compounds other than antimony compounds, but germanium compounds are very expensive and difficult to use for general purposes. On the other hand, the use of a titanium compound having a relatively low cost and high activity has been studied, but this compound has a problem of lowering the color tone and heat resistance of the polymer.
[0008]
Furthermore, as a method for improving the color tone and heat resistance of such a titanium compound, for example, WO95 / 18839 proposes a method using a composite oxide composed of titanium and silicon as a catalyst. However, the effect of improving the color tone and heat resistance was still insufficient.
[0009]
Further, as a problem common to titanium-based polymerization catalysts, there has been a problem that the addition of titanium oxide particles used as a matting agent in clothing fibers or the like significantly reduces the polymerization reaction rate and decreases productivity. Although the mechanism of deactivation by the titanium oxide particles is not clear, for example, in order not to significantly reduce the polymerization reaction rate, just adding a large amount of titanium-based polymerization catalyst, the thermal decomposition of the polymer proceeds remarkably during remelting, Eventually, a polymer having good color tone and heat resistance cannot be obtained.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a polyester composition containing particles having a low content of antimony and germanium compounds, good color tone and heat resistance, and a method for producing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is to add at least one compound selected from the group consisting of a manganese compound, a magnesium compound, and a calcium compound, and titanium oxide particles, and then add a titanium complex as a polycondensation catalyst to perform a polycondensation reaction. it features a performing, by adding this time manganese compound, magnesium compound, at least one compound selected from the group consisting of calcium compound, and the content of the titanium oxide particles in Suyo satisfy formula 1 or formula 2, titanium complexes der below 20ppm each content of the antimony compound was characterized by adding so as to 0.5~150ppm in terms of titanium atom and germanium compounds in terms of metal atom relative to the polyester composition obtained by Lupo Riesuteru This is achieved by a method for producing the composition.
[0012]
20 ≦ TI / MN ≦ 3000 (Formula 1)
20 ≦ TI / (MN + MG + CA) ≦ 3000 (Formula 2)
[TI is the content (ppm) of titanium oxide particles in the polyester composition, and MN, MG, and CA are the contents (ppm) in terms of each metal atom of the manganese compound, magnesium compound, and calcium compound in the polyester composition, respectively. . ]
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The polyester of the present invention is a polymer synthesized from a dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof and a diol or an ester-forming derivative thereof, and particularly if it can be used as a molded article such as a fiber, a film, or a bottle. There is no limitation.
[0014]
Specific examples of such polyesters include polyethylene terephthalate, polytetramethylene terephthalate, polycyclohexylene dimethylene terephthalate, polyethylene-2,6-naphthalenedicarboxylate, polyethylene-1,2-bis (2-chloro Phenoxy) ethane-4,4′-dicarboxylate, polypropylene terephthalate and the like. The present invention is particularly suitable for the most commonly used polyethylene terephthalate or polyester copolymers mainly composed of polyethylene terephthalate.
[0015]
In addition to diethylene glycol, these polyesters include dicarboxylic acids such as adipic acid, isophthalic acid, sebacic acid, phthalic acid, and 4,4′-diphenyldicarboxylic acid and ester-forming derivatives thereof, polyethylene glycol, Dioxy compounds such as methylene glycol, neopentyl glycol and polypropylene glycol, oxycarboxylic acids such as p- (β-oxyethoxy) benzoic acid and ester-forming derivatives thereof may be copolymerized.
[0016]
The polyester composition of the present invention contains titanium oxide particles, and further contains at least one compound selected from the group consisting of a manganese compound, a magnesium compound and a calcium compound in a range satisfying Formula 1 or Formula 2. When the polyester composition is polymerized within a range satisfying this relationship, a good polymerization activity is obtained without causing a decrease in the activity of the polymerization catalyst used, and a polymer having a good color tone is obtained. Further, the obtained polymer has good heat resistance, and there is little thermal deterioration even when melted and held at a high temperature in a molding process or the like.
[0017]
20 ≦ TI / MN ≦ 3000 (Formula 1)
20 ≦ TI / (MN + MG + CA) ≦ 3000 (Formula 2)
[TI is the content (ppm) of titanium oxide particles in the polyester composition, and MN, MG, and CA are the contents (ppm) in terms of each metal atom of the manganese compound, magnesium compound, and calcium compound in the polyester composition, respectively. . ]
Furthermore, the value of TI / (MN + MG + CA) is preferably 50 to 2000, and particularly preferably 80 to 1000 from the viewpoint of the heat resistance of the polymer.
[0018]
Here, the content of the titanium oxide particles is preferably 0.01 to 10% by weight because the process passability during the molding process is improved, and more preferably 0.05 to 7% by weight. Moreover, it is preferable that an average particle diameter is 0.1-3 micrometers. The titanium oxide particles referred to here are particles generally used for improving process passability in the yarn-making process or film-forming process or adjusting the color tone of the product, and are polyester polymerization catalysts. This function is substantially not provided.
[0019]
Further, it is preferable that the content of each of the manganese compound, the magnesium compound, and the calcium compound is 1 to 100 ppm in terms of each metal atom, since the color tone of the obtained polymer and the heat resistance of the polymer are particularly good. More preferably, it is 3 to 50 ppm. In particular, it is preferable to use a manganese compound because the generation of foreign matter is reduced.
[0020]
The manganese compound of the present invention is specifically manganese acetate, manganese benzoate, manganese chloride, etc., the magnesium compound is specifically magnesium acetate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, etc., and the calcium compound is specifically calcium acetate, calcium hydroxide. Etc.
[0021]
In the polyester composition of the present invention, the content of the antimony compound and the germanium compound must be 20 ppm or less in terms of metal atoms. By setting the amount within this range, it is possible to obtain a relatively inexpensive polymer with little occurrence of base stains during molding. More preferably, the content of each compound is 10 ppm or less, and it is particularly preferable that the content is not substantially contained.
[0022]
The polyester composition of the present invention is obtained by adding titanium oxide as particles and at least one compound selected from the group consisting of a manganese compound, a magnesium compound, and a calcium compound at any stage in a series of reactions for producing a polyester. Then, a titanium complex is added as a polycondensation catalyst to perform polycondensation. When a titanium complex as a polycondensation catalyst is added after adding the titanium oxide particles, the catalytic activity of the titanium complex decreases, the polycondensation reaction rate decreases, the productivity decreases, and the color tone of the polymer deteriorates. However, before adding the titanium complex as the polycondensation catalyst, by adding at least one compound selected from the group consisting of titanium oxide particles and manganese compounds, magnesium compounds, calcium compounds, Even if a certain titanium complex is added, the catalytic activity is hardly lowered and a sufficient polycondensation reaction rate can be obtained. In particular, it is preferable to add at least one compound selected from the group consisting of a manganese compound, a magnesium compound, and a calcium compound after adding titanium oxide particles so that the catalytic activity is hardly lowered.
[0023]
That is, the present invention has a problem in that when a polyester composition containing titanium oxide particles is produced using a titanium-based polycondensation catalyst, the catalytic activity is lowered, which has not been observed with conventional antimony-based polymerization catalysts. On the other hand, a new method for avoiding this problem has been found.
[0024]
In the present invention, a phosphorus compound may be used for the purpose of improving the color tone of the polymer during the polymerization reaction or improving the heat resistance of the resulting polymer, but the titanium complex as the polycondensation catalyst is easily deactivated. Further, it may be added so as to be 10 ppm or less in terms of phosphorus atom with respect to the obtained polymer, but preferably it is not substantially added. In addition, it is preferable to add a titanium complex as a polycondensation catalyst after adding a phosphorus compound because the delay in polymerization time is reduced. Here, the phosphorus compound is not particularly limited, such as phosphoric acid, phosphorous acid, phosphonic acid, phosphinic acid or esters thereof.
[0026]
The titanium complex as the polycondensation catalyst of the present invention is a titanium complex containing a chelating agent capable of coordinating with a titanium atom, and is not particularly limited. Among them, a titanium chelate complex of a polyvalent carboxylic acid is used. And the resulting polymer has a good color tone and is less likely to produce foreign matter. In particular, a titanium chelate of hydroxy polyvalent carboxylic acid or nitrogen-containing polyvalent carboxylic acid is preferable. Examples of chelating agents that form such titanium complexes include polyvalent carboxylic acids such as phthalic acid, trimellitic acid, trimesic acid, hemimellitic acid and pyromellitic acid, hydroxy polyvalent carboxylic acids such as malic acid and citric acid, Examples thereof include nitrogen-containing polyvalent carboxylic acids such as ethylenediaminetetraacetic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, and triethylenetetraminehexaacetic acid.
[0029]
When the titanium complex as a polycondensation catalyst in the present invention is added in an amount of 0.5 to 150 ppm in terms of Ti atom to the obtained polyester, the polymerization activity is high, and the color tone and heat resistance of the resulting polymer are also preferable. More preferably, it is 1-100 ppm, More preferably, it is 3-50 ppm.
[0030]
The production method of the present invention will be described using polyethylene terephthalate as an example.
[0031]
High molecular weight polyethylene terephthalate used for fibers, films and the like is usually produced by one of the following processes. (1) A process of obtaining low molecular weight polyethylene terephthalate or oligomer by direct esterification reaction using terephthalic acid and ethylene glycol as raw materials, and further obtaining a high molecular weight polymer by subsequent polycondensation reaction, (2) dimethyl terephthalate and ethylene In this process, a glycol is used as a raw material, a low molecular weight product is obtained by an ester exchange reaction, and a high molecular weight polymer is obtained by a subsequent polycondensation reaction. Here, the reaction proceeds even without a catalyst, but the transesterification usually proceeds using a compound such as manganese, calcium, magnesium, zinc, or lithium as a catalyst, and the transesterification is substantially carried out. After completion, a phosphorus compound is added for the purpose of inactivating the catalyst used in the reaction.
[0032]
In the production method of the present invention, the low polymer obtained in any stage of the series of reactions (1) or (2), preferably in the first half of the series of reactions (1) or (2), is oxidized as particles. After adding at least one compound selected from the group consisting of titanium, manganese compounds, magnesium compounds and calcium compounds, a titanium complex is added as a polycondensation catalyst and polycondensation is performed to obtain a high molecular weight polyethylene terephthalate. . However, when adding a manganese compound, magnesium compound, or calcium compound as a transesterification catalyst before the transesterification reaction starts, add the manganese compound, magnesium compound, or calcium compound again after the esterification reaction is completed. It is not always necessary to do.
[0033]
Moreover, although said reaction is implemented by formats, such as a batch type, a semibatch type, or a continuous type, the manufacturing method of this invention can be applied to all the formats.
[0034]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, the physical-property value in an Example was measured by the method described below.
(1) Intrinsic viscosity of polymer [η]
Measurement was performed at 25 ° C. using orthochlorophenol as a solvent.
(2) Color tone of polymer Suga Test Instruments Co., Ltd. color difference meter (SM color computer model SM-3) was used to measure as a Hunter value (L, a, b value).
(3) Content of each element of titanium, manganese, magnesium, calcium, silicon and phosphorus in the polyester composition X-ray fluorescence (X-ray fluorescence analyzer 3270 manufactured by Rigaku Corporation) or ICP (inductively coupled plasma) ) Determination by luminescence analysis (SPS4000 manufactured by Seiko Instruments Inc.). In addition, in order to remove the influence of the titanium dioxide particle, the silicon oxide particle, etc. in the polyester composition used as needed, after carrying out the following pretreatment, the fluorescent X ray or ICP emission analysis was performed as needed. That is, the polyester composition is dissolved in orthochlorophenol, the viscosity of the polymer solution is adjusted with chloroform as necessary, and then the particles are precipitated with a centrifuge. Thereafter, only the supernatant liquid is collected by a gradient method, and the polymer is reprecipitated by adding acetone, filtered and washed to obtain a polymer from which particles are removed. Metal analysis was performed on the polymer from which the particles obtained by the above pretreatment were removed.
[0035]
Comparative Example 1
A catalyst-free oligomer produced from high-purity terephthalic acid and ethylene glycol according to a conventional method was melted and stirred at 250 ° C., and 0.3% by weight was added to the melt with respect to the polyester capable of obtaining titanium oxide particles. After stirring for 5 minutes, it was added so as to be 30 ppm in terms of manganese atom with respect to the polyester from which manganese acetate was obtained. Further, after stirring for 5 minutes, titanium tetraisopropoxide (TPT) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is added to the polyester to obtain 10 ppm in terms of titanium atom, and then the low polymer is added at 30 rpm. While stirring, the reaction system was gradually heated from 250 ° C. to 285 ° C. and the pressure was reduced to 40 Pa. The time to reach the final temperature and final pressure was both 60 minutes. When the predetermined stirring torque was reached, the reaction system was purged with nitrogen, returned to normal pressure, the polycondensation reaction was stopped, discharged into cold water in a strand form, and immediately cut to obtain polyester pellets. The time from the start of decompression to the arrival of the predetermined stirring torque was 3 hours.
[0036]
The intrinsic viscosity of the obtained polymer was 0.66, and the color tone of the polymer was L = 75 and b = 3.0. Moreover, it confirmed that content of the titanium atom derived from the titanium catalyst measured from the polymer, and manganese atom was 10 ppm and 30 ppm, respectively.
[0037]
After drying this pellet, it was supplied to an extruder type spinning machine and melt-spun at a spinning temperature of 295 ° C. At this time, a metal nonwoven fabric having an absolute filtration accuracy of 10 μm was used as a filter, and a 0.6 mmφ round hole was used as the base. The yarn discharged from the die was gradually cooled with a heating cylinder having a length of 30 cm, an inner diameter of 25 cmφ and a temperature of 300 ° C., then cooled and solidified by applying chimney cooling air, and then taken up at a take-up speed of 550 m / min. The undrawn yarn was drawn at a drawing temperature of 95 ° C. while appropriately changing the draw ratio so that the drawn yarn has an elongation of 14 to 15%, and then heat-treated at a heat treatment temperature of 220 ° C. and a relaxation rate of 2.0%. I got a thread.
[0038]
In the melt spinning process, filtering pressure rise during spinning had little physician. Yarn breakage during the stretching was Tsu or almost.
[0041]
Examples 1 and 2
Titanium tetraisopropoxide (TPT) a Chitan'nitoriro 3 acetate, except for changing the respective switch Tanringo acid in the same manner as in Comparative Example 1 by polymerizing a polymer were melt-spun.
[0043]
Comparative Example 2
Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that manganese acetate was not added, but the reaction did not proceed and no polymer was obtained.
[0044]
Comparative Example 3
A polymer was polymerized and melt-spun in the same manner as in Example 1 except that antimony trioxide was used as the catalyst.
[0045]
The results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 1. Those within the scope of the present invention had good polymerization reactivity, and polymer properties and yarn-making properties were good. However, those outside the scope of claims of the present invention were inferior in polymerization reactivity and color tone. In addition, those using antimony trioxide showed good polymerization reactivity and color tone, but the base was soiled during spinning, resulting in frequent yarn breakage.
[0046]
[Table 1]
Figure 0004000867
[0048]
【The invention's effect】
The polyester composition of the present invention is excellent in color tone, and solves problems such as die contamination in the production of molded articles for fibers, films and bottles.

Claims (7)

芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体及びジオールまたはそのエステル形成性誘導体とのエステル化反応またはエステル交換反応により得られた生成物を重縮合せしめて、粒子を含有するポリエステルを製造する方法において、マンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも一つの化合物、及び酸化チタン粒子を添加した後、重縮合触媒としてチタン錯体を添加して重縮合反応を行うことを特徴とし、この際マンガン化合物及び酸化チタン粒子の含有量が式1を満たすように添加し、チタン錯体を得られるポリエステル組成物に対してチタン原子換算で0.5〜150ppmとなるように添加することを特徴としたアンチモン化合物及びゲルマニウム化合物の含有量が金属原子換算でそれぞれ20ppm以下であるポリエステル組成物の製造方法
20 ≦ TI/MN ≦ 3000 (式1)
[TIはポリエステル組成物における酸化チタン粒子の含有量(ppm)、MNはポリエステル組成物におけるマンガン化合物の金属原子換算での含有量(ppm)を表す。]
In a method for producing a polyester containing particles by polycondensing a product obtained by an esterification reaction or an ester exchange reaction with an aromatic dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof and a diol or an ester-forming derivative thereof, After adding at least one compound selected from the group consisting of a manganese compound, a magnesium compound, and a calcium compound, and titanium oxide particles, a polycondensation reaction is performed by adding a titanium complex as a polycondensation catalyst. and wherein the content of the manganese compound and titanium oxide particles are added to Suyo satisfy equation 1, it is added to a 0.5~150ppm in terms of titanium atom relative to the polyester composition obtained titanium complex metal atom conversion content of the antimony compound and germanium compound In the manufacturing method of each 20ppm or less der Lupo Riesuteru composition.
20 ≦ TI / MN ≦ 3000 (Formula 1)
[TI represents the content (ppm) of titanium oxide particles in the polyester composition, and MN represents the content (ppm) of the manganese compound in terms of metal atoms in the polyester composition. ]
芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体及びジオールまたはそのエステル形成性誘導体とのエステル化反応またはエステル交換反応により得られた生成物を重縮合せしめて、粒子を含有するポリエステルを製造する方法において、マンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも一つの化合物、及び酸化チタン粒子を添加した後、重縮合触媒としてチタン錯体を添加して重縮合反応を行うことを特徴とし、この際マンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物、及び酸化チタン粒子の含有量が式2を満たすように添加し、チタン錯体を得られるポリエステル組成物に対してチタン原子換算で0.5〜150ppmとなるように添加することを特徴としたアンチモン化合物及びゲルマニウム化合物の含有量が金属原子換算でそれぞれ20ppm以下であるポリエステル組成物の製造方法
20 ≦ TI/(MN+MG+CA) ≦ 3000 (式2)
[TIはポリエステル組成物における酸化チタン粒子の含有量(ppm)、MN、MG、CAはそれぞれポリエステル組成物におけるマンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物の各金属原子換算での含有量(ppm)を表す。]
In a method for producing a polyester containing particles by polycondensing a product obtained by an esterification reaction or an ester exchange reaction with an aromatic dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof and a diol or an ester-forming derivative thereof, After adding at least one compound selected from the group consisting of a manganese compound, a magnesium compound, and a calcium compound, and titanium oxide particles, a polycondensation reaction is performed by adding a titanium complex as a polycondensation catalyst. manganese compound, magnesium compound, at least one compound selected from the group consisting of calcium compound, and the content of the titanium oxide particles are added to Suyo satisfy equation 2, a titanium atom relative to the polyester composition obtained titanium complex so as to be 0.5~150ppm in terms of Method for producing antimony compound was characterized and germanium compound, and 20ppm or less der Lupo Riesuteru composition content of metal atoms in terms of adding.
20 ≦ TI / (MN + MG + CA) ≦ 3000 (Formula 2)
[TI is the content (ppm) of titanium oxide particles in the polyester composition, and MN, MG, and CA are the contents (ppm) in terms of each metal atom of the manganese compound, magnesium compound, and calcium compound in the polyester composition, respectively. . ]
リン化合物の含有量がリン原子換算で10ppm以下である請求項1または2記載のポリエステル組成物の製造方法 Method for producing a content polyester composition of 10ppm der Ru請 Motomeko 1 or 2, wherein less in terms of phosphorus atom of the phosphorus compound. 酸化チタン粒子を添加した後、マンガン化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物を添加することを特徴とする請求項1〜3項のいずれか1項記載のポリエステル組成物の製造方法。The polyester composition according to any one of claims 1 to 3 , wherein after adding the titanium oxide particles, at least one compound selected from the group consisting of a manganese compound, a magnesium compound and a calcium compound is added. Manufacturing method. さらにリン化合物を添加した後、重縮合触媒としてチタン錯体を添加することを特徴とする請求項1〜4項のいずれか1項記載のポリエステル組成物の製造方法。Furthermore, after adding a phosphorus compound, a titanium complex is added as a polycondensation catalyst, The manufacturing method of the polyester composition of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. チタン錯体のキレート剤が多価カルボン酸であることを特徴とする請求項1〜5項のいずれか1項記載のポリエステル組成物の製造方法。The method for producing a polyester composition according to any one of claims 1 to 5 , wherein the chelating agent for the titanium complex is a polyvalent carboxylic acid. チタン錯体のキレート剤がヒドロキシ多価カルボン酸または含窒素多価カルボン酸であることを特徴とする請求項記載のポリエステル組成物の製造方法。The method for producing a polyester composition according to claim 6 , wherein the chelating agent of the titanium complex is a hydroxy polyvalent carboxylic acid or a nitrogen-containing polyvalent carboxylic acid.
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