技术领域 本发明涉及用碱水极容易溶解的改性聚酯及其连续制造方法。特 别涉及极限粘度稳定、纺丝操作性和丝物理性能稳定的碱易溶解聚酯, 以及可以效率高、生产成本低的碱易溶解聚酯的直接连续聚制造方法。 背景技术 碱易溶解聚酯作为具有一个成分A将另一个成分B分割为多个的 形态的分割型复合纤维的构成成分被使用。就复合纤维来说,例如在 特公昭63-20939号公报和特公平8-14042号公报中公开的,它是通过 碱处理将分割成分的至少一部分溶解出来,作为分割丝,以得到极细 纤度的极细丝的目的而制造的复合纤维,该复合纤维被用于制造具有 挺括风格的高密度编织物或具有优雅的光泽和柔软手感的绢类编织 物。 并且,复合纤维作为适合所谓漂白加工的聚酯类布帛、例如在特 开平4-91894号公报中记载的布帛的构成成分被使用。 过去,对碱易溶解聚酯进行了各种研究,例如在特公昭47-47532 号公报中,提出了添加5~16重量%的聚亚烷基二醇类的聚对苯二甲酸 乙二醇酯,并且,在特公昭63-20939号公报中,提出了将与3摩尔% 以上的5-磺酸钠基-间苯二甲酸酯共聚的聚对苯二甲酸乙二醇酯。 但是,就前者的情况来说,如果聚亚烷基二醇类的含有率较多, 就会产生聚合物的耐热性、耐空气氧化性恶化,溶融纺丝时的粘度下 降,着色、加捻工序的粉化等问题。并且,就后者的情况来说,如果 5-磺酸钠基-间苯二甲酸酯的共聚率较多,就存在因5-磺酸钠基-间苯二 甲酸酯持有电荷造成的凝聚、凝胶化增粘,而使纺丝困难,并因产生 微细凝胶而使纺丝过滤压急剧上升,纺丝操作性恶化的缺点。 于是,在特公昭61-1551号公报和特开平1-162825号公报中提出 了对两种成分进行适宜调整后再使用的方案,但现状是上述问题不能 完全解决。 现在,制造改性聚酯的方法的主流是特开昭62-89725号公报中记 载的使用对苯二甲酸二甲酯的酯交换法(以下称为DMT法),在DMT 法中,一般是分批法。并且,作为涉及使用对苯二甲酸的直接聚合法 (以下称为直聚法)的制造方法,在特公昭58-45971号公报有记载, 但这也是分批法。如果使用分批法,就会存在以下问题:由于聚合物 挤出的时效变化,产生开始挤出时的聚合物粘度和挤出结束时的聚合 物粘度的不同,并且,若增加批数,釜内残存的聚合物混入劣化异物, 增大各批量之间的聚合物物理性能的差别。为了改善这些问题的对策 就是减少批量数,调合聚合物颗粒,但生产效率低下,不能进行低成 本的生产。 作为上述对策,例如在特开昭62-146921号公报中提出了使用直接 连续聚合法、酯化结束后抽出低聚物、导入另外的聚合槽中以分批聚 合法进行制造的方法,但因聚合反应变为分批方式,也存在聚合物物 理性能不均、不能满足需要、设备复杂的问题。 发明内容 为了解决现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种具有充分 的碱水溶解性、并且在溶融纺丝时粘度降低和着色少、纺织操作性优 良、生产性能优良的改性聚酯。 为了达到上述目的,本发明提供一种主要重复单元是对苯二甲酸 乙二醇酯,在酸成分中含有2.0~3.0摩尔%的含磺酸金属盐基的间苯二 甲酸成分,在聚合物中含有9.0~13.0重量%的平均分子量为1000~10000 的聚亚烷基二醇的聚酯,其特征在于:在乙二醇成分中,所含的DEG 的摩尔百分比是4.7~5.7摩尔%,极限粘度的最大值[η]max和最小值 [η]min之比是:1.0≤[η]max/[η]min≤1.02。 并且,本发明的聚酯的制造方法的特征在于:以对苯二甲酸,乙 二醇、含磺酸金属盐基的间苯二甲酸成分、聚亚烷基二醇为原料,进 行直接酯化反应、缩合反应而制造聚酯时,使二羧酸成分和乙二醇淤 浆化,调整PH为4.5~5.5,在总摩尔比为1.1~1.2的条件下,使该淤浆 进行连续的酯化反应,在所生成的低聚物中加入聚亚烷基二醇之后, 依次导入聚合槽,在减压条件下进行聚合反应等的连续进行一连串的 反应。 本发明的碱易溶解改性聚酯因为对于碱性溶剂的溶解速度很快, 在接近通常的聚对苯二甲酸乙二醇酯的条件下,操作性优良,能够进 行溶融纺丝、后处理,所以能够效率优良地使用于极细丝制造用复合 纤维和漂白加工用布帛的制造中。 附图说明 图1是表示本发明的制造方法的步骤示意图。 符号说明:1 淤浆化槽;2 第1酯化槽;3 第2酯化槽;4 聚合 槽;a、b 改性剂等投入口。 具体实施方式 下面详细说明本发明。在本发明中使用的含磺酸金属盐基的间苯 二甲酸成分采用5-磺酸金属基-间苯二甲酸二甲酯(以下称为SIPM) 或用乙二醇与二甲酯进行酯交换的化合物(以下称为SIPE)。如果向淤 浆槽中投入的SIPM过量,就会使淤浆物理性能恶化,所以优选采用 SIPE。SIPM或SIPE中的金属,可以使用钠、钾、锂等,但最优选的 是钠。 SIPE的共聚率需要设定为聚合物的酸成分中2.0~3.0摩尔%。如果 SIPE的共聚率比这少,就不能得到充分的碱溶解性。另一方面,如果 共聚率比这多,就会因溶融纺丝工序中的SIPE的电荷作用而产生增粘、 凝胶化,操作性显著下降。 并且,聚亚烷基二醇可以用一般式HO(CnH2nO)mH(其中n、m 为正的整数)表示,n=2时的聚乙二醇(以下称为PEG)是应用广泛 并且是最理想的。 本发明所使用的PEG的分子量需要是1000~10000。如果分子量不 足1000,就会在溶融纺丝时容易引起改性聚酯的水解反应,聚酯的耐 热性不充分,在聚酯颗粒之间发生粘连,在加捻工序发生粉化。并且, 如果分子量超过10000,就会缺乏聚合反应性,因为难以将PEG共聚 到聚酯的分子链中,所以聚酯的耐氧化性恶化。 PEG的共聚量需要为聚合物的9.0~13.0重量%。如果共聚量不足 9.0重量%,碱水溶解性能就不充分,另一方面,如果超过13.0重量%, 聚合物的耐热性、耐氧化性就恶化。 本发明的聚酯的极限粘度的最大值[η]max和最小值[η]min之比是: 1.0≤[η]max/[η]min≤1.02。如果[η]max/[η]min在上述范围之外,在 纺丝时就会经常发生断线,因纺丝过滤性恶化而缩短纺丝模嘴的寿命 等,操作性恶化。 并且,就本发明的聚酯来说,在乙二醇成分中含有4.7~5.7摩尔% 的二甘醇(DEG)。该DEG是因聚合中的副反应而生成的。如果不足 4.7摩尔%,碱水溶解性能就恶化。并且,如果超过5.7摩尔%,聚合 物的耐热性、耐氧化性就恶化,溶融纺丝时的操作性显著恶化。 下面用附图详细说明本发明的权利要求2的改性聚酯的制造方法。 (图1)是表示本发明的一个实施例的步骤示意图。在淤浆化槽1中将 对苯二甲酸和乙二醇淤浆化后,向1从投入口a投入含磺酸金属盐基 的间苯二甲酸化合物并使之淤浆化。然后,将该淤浆连续供给到第1 酯化槽2中并进行酯化反应形成低聚物。而且将生成的低聚物依次供 给到第2酯化槽3中,在投入口b添加聚亚烷基二醇。然后,将该低 聚物依次连续地供给到聚合槽4中,并在真空状态下连续地进行聚合 反应至给定的聚合度。从聚合槽4的聚合物排出口(未图示)通过细 孔将已达到给定聚合度的聚合物挤出至冷却水浴中,通过截断装置将 挤出的条状物进行造粒。 在此,将含磺酸金属盐基的间苯二甲酸成分均匀地添加到已事先 调制的对苯二甲酸和乙二醇的淤浆中是重要的。就现有的技术思想来 说,为了抑制因SIPE具有电荷所引起的凝胶,一般是将SIPE投入到 酸值低的低聚物中。但是,存在因为酯化结束的低聚物的粘度高,所 以SIPE的分散性恶化、产生凝聚的问题。并且,将乙二醇投入到酯化 结束的低聚物中并降低聚合度的解聚法只适用于分批式的制造方法。 如本发明,通过将SIPE均匀地投入并分散到对苯二甲酸和乙二醇的淤 浆中,可以解决上述问题,能够采用效率良好的连续聚合方法。 这样,还需要向已调制的淤浆中添加钠、钾、锂、镁、钙等的氢 氧化物、乙酸盐、碳酸盐那样的碱金属或碱土金属的氢氧化物和弱酸 盐等,将淤浆的PH值调整至4.5~5.5的范围内。具体地说,用于调制 PH值而添加的化合物可以举出乙酸钠、乙酸钾、乙酸锂、氢氧化钠、 氢氧化钾等,但乙酸钠、乙酸锂等是特别好用的。添加这些化合物不 拘泥于特别的方法,但例如将其溶解在少量的乙二醇中的添加方法是 适宜的。 如果淤浆的PH值不足4.5,DEG的副反应就极多。另一方面,如 果PH值超过5.5,聚合物的颜色加重,并且在聚合物中产生很多不溶 物,所以得不到适合实用的聚合物。PH值最好是在4.7~5.3的范围内。 在本发明中,需要将酯化时的总摩尔比设定为1.1~1.2。如果该摩 尔比超过1.2,就会大量生成DEG、损害聚合物的物理性能。并且,如 果不足1.1,因为乙二醇的量不充分,就不能正常地进行酯化反应、聚 合反应。 PEG的投入最好在图1的b进行,在第1酯化槽2进行。投入的 标准是低聚物的酯化率在80%以上。如果酯化率在80%以上,即使因 PEG的投入产生沸腾现象,但是因为游离的乙二醇的量很少,所以能 够抑制系统内的发泡现象。 作为改善各种物理性能的目的,可以在本发明的聚酯中添加耐光 剂、耐热剂、消光剂等。这些添加剂的投入可以在制造工序中的任意 工序中进行。 实施例 下面,通过实施例更详细地说明本发明。另外,通过以下所示的 方法测定下面的实施例的特性值。 (1)极限粘度[η] 聚合粒的极限粘度[η]测定用的样品采集按如下进行。就使用连续 聚合法生产的聚合物来说,以适当的时间间隔采集聚合粒并将其作为 样品,就使用分批式聚合法生产的聚合物来说,对于每一批量聚合物 开始挤出和挤出刚结束的聚合粒,以及在挤出途中采集适宜的聚合粒 并将其作为样品。在苯酚/四氯乙烷=6/4(重量比)的混合溶剂中,在 20℃条件下,通过乌伯类德法测定样品。另外,样品数均为5个,在5 个试样中,将最大的极限粘度作为[η]max,将最小的极限粘度作为 [η]min分别由测定结果计算出[η]max/[η]min,并作为聚合物的极限粘 度不均的指标。 (2)二甘醇(DEG)量 就二甘醇量来说,将聚酯颗粒粉碎后,用氢氧化钾-甲醇溶液进行 碱化,用纯水水解后,用对苯二甲酸中和处理之后,进行气相色谱分 析,用内标法求得DEG含量,聚合物中的DEG的摩尔百分比由下式 算出: DEG摩尔%=DEG摩尔数/(DEG摩尔数+EG摩尔数)。 (3)纺丝操作性 使用该改性聚酯和普通PET(聚酯)进行极细分割型复合纤维的 纺丝,从纺丝过滤上升的程度,断丝次数进行评价,用○、△、×表 示。 (4)耐热性 将上述极细分割型复合纤维进行加捻加工,由工序通过时的粉化 状态和未解捻状态进行评价,用○、△、×表示。 (5)碱溶解性 使用上述加捻丝制成筒状编织试料,用1%的氢氧化钠水溶液(浴 比50,98℃)进行碱溶解试验,由其重量的减少速度进行评价,用○、 △、×表示。 实施例1 将对苯二甲酸、乙二醇、SIPE(在酸成分中占2.3摩尔%)投入到 淤浆槽中,向其中添加相对于聚合物为45ppm的三甲基磷酸酯和 600ppm的三水合乙酸钠,并调整淤浆的PH值为5.2,然后将淤浆连续 地供给到第1酯化槽中进行270℃、68.6kpa的加压反应,连续地供给 到第2酯化槽中,向该低聚物中添加10重量%的平均分子量为8000 的聚乙二醇、0.3重量%的作为位阻酚类抗氧剂的IRGANOX245 (Ciba-Geigy公司制)、400ppm的溶解于乙二醇的三氧化锑,将第2 酯化槽内摩尔比设定为1.14并在常压下进行酯化反应,然后,连续地 向初期聚合槽、后期聚合槽中传输淤浆,并在280℃下连续地进行聚合 反应,得到(表1)记载的改性聚酯聚合物。另外,从酯化到聚合反应 结束的滞留时间是6.2小时,生产速率为35t/D。 实施例2、比较例1~9 除(表1)记载的共聚量、添加量、总摩尔比以外,进行与实施例 1相同的聚合反应,得到(表1)记载的改性聚酯聚合物。另一方面, 除了将总摩尔设为1.09以外,在与实施例1相同的条件下进行聚合反 应,就不能进行聚合物聚合反应,不能得到改性聚酯聚合物。 然后,将该改性聚酯聚合物和普通聚对苯二甲酸乙二醇酯之比为 1∶3的复合纤维以3200米/分的纺丝速度进行纺丝,得到128分特/25 丝的部分配向复合纤维。各自的纺丝操作性记载于表1。另一方面,使 用该复合纤维在线速200米/分、拉伸1.5条件下,加热器变更到180 ℃~210℃并进行加捻,由加热器温度造成的起毛发生状态进行耐热性 的评价,得到(表1)记载的结果。而且,用1%氢氧化钠水溶液(浴 比50、98℃)对该加捻丝进行碱减量处理,由减量速度评价碱溶解性。 作为本发明的范围的实施例1和2是适合于纺丝操作性、加捻时 的耐热性、碱减量性任何一方面的。但是,比较例1~9不在本发明的 范围内,缺乏纺丝操作性、耐热性、碱溶解性的任何一方面。 比较例10 将对苯二甲酸、乙二醇、SIPE(相对于酸成分为2.3%[摩尔])投 入到淤浆槽中,向其中添加相对于聚合物为45ppm的三甲基磷酸酯和 600ppm的三水合乙酸钠,并调整淤浆的PH值为5.2,以总摩尔比为 1.0投入到分批式加压酯化反应器中,在270℃、68.6kpa的加压条件 下,进行2.5小时的酯化反应,得到酯化率为84%的低聚物。然后,向 该聚合物中添加相对于聚合物为0.3重量%的作为位阻酚类抗氧剂 的IRGANOX245(Ciba-Geigy公司制)和10重量%的平均分子量为8000 的聚乙二醇,并使酯化反应进行完了。然后,添加400ppm的溶解于乙 二醇的三氧化锑,合计的酸成分和乙二醇的摩尔比设为1.2之后,移 到聚合反应器中。一边将反应温度升至280℃,一边将压力从101.3kpa 降至0.13kpa以下,并保持1小时,在280℃下进行2.5小时的缩聚反 应,得到(表1)记载的改性聚酯聚合物。其后的评价与实施例1相同。 比较例11 将对苯二甲酸二甲酯、2.3摩尔%的SIPE、乙二醇、相对于聚合物 为600ppm的三水合乙酸钠、以摩尔比为1.9投入到分批式酯化反应器 中,添加作为酯交换反应催化剂的、相对于聚合物为175ppm的四水合 乙酸锰,按着通常的方法,在氮气流下,常压下一边搅拌、一边用4 个小时将温度从140℃升至235℃,完成酯交换反应。接着,添加8.0 重量%的平均分子量为3000的聚乙二醇、0.3重量%的作为位阻酚类抗 氧剂的IRGANOX245(Ciba-Geigy公司制)、350ppm的三甲基磷酸酯、 400ppm的溶解于乙二醇的三氧化锑,搅拌混合之后,移送至分批式聚 合反应器中。然后,在反应温度280℃下,用1个小时将压力从101.3kpa 降至0.13kpa以下,并保持该状态,进行2.5小时的缩聚反应,得到(表 1)记载的改性聚酯。其后的评价与实施例1相同。 比较例10、11采用的是本发明的制造方法以外的分批式聚合方法, 产生了极限粘度大、纺丝断线多、纺丝过滤压高的问题。 【表1】 聚合方法 SIPE (摩尔%) PEG(重量% /分子量) 极限粘度 平均值[η]m [η]max/ [η]min 乙酸钠添 加量(ppm) 淤浆pH 总摩尔比 DEG (摩尔%) 实 施 例 1 直接连续法 2.3 10.0/8000 0.770 1.007 600 5.2 1.14 5.50 2 直接连续法 2.3 10.0/3000 0.700 1.013 600 5.2 1.20 5.30 比 较 例 1 直接连续法 2.3 10.0/12000 0.822 1.014 600 5.2 1.14 5.25 2 直接连续法 2.3 10.0/600 0.654 1.003 600 5.2 1.14 5.32 3 直接连续法 2.3 10.0/8000 0.771 1.009 600 5.2 1.22 6.14 4 直接连续法 2.3 10.0/8000 0.773 1.016 800 5.8 1.14 4.50 5 直接连续法 2.3 10.0/8000 0.782 1.011 - 4.4 1.14 7.56 6 直接连续法 1.8 12.0/3000 0.746 1.004 500 5.5 1.10 4.76 7 直接连续法 2.3 13.5/8000 0.840 1.015 600 5.2 1.14 5.47 8 直接连续法 3.5 10.0/8000 0.615 1.017 800 5.4 1.14 5.63 9 直接连续法 2.3 8.0/3000 0.668 1.008 600 5.2 1.14 5.42 10 直接批量法 2.3 10.0/8000 0.822 1.055 600 5.2 1.20 5.70 11 DMT批量法 2.3 10.0/3000 0.815 1.028 - - - 3.10 【表2】 纺丝操作件 耐热性 碱溶解性 实 施 例 1 ○ ○ ○ 2 ○ ○ ○ 比 较 例 1 ○ × ○ 2 × × ○ 3 × × ○ 4 × ○ △ 5 × × ○ 6 ○ ○ × 7 △ × ○ 8 × ○ ○ 9 ○ ○ × 10 × ○ ○ 11 × ○ ○