(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-24
(54)【発明の名称】リサイクル単量体を含むポリエステル共重合体
(51)【国際特許分類】
C08G 63/183 20060101AFI20230714BHJP
C08G 63/00 20060101ALI20230714BHJP
C08G 63/78 20060101ALI20230714BHJP
C08G 63/83 20060101ALI20230714BHJP
C08G 63/82 20060101ALI20230714BHJP
【FI】
C08G63/183
C08G63/00
C08G63/78
C08G63/83
C08G63/82
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022579711
(86)(22)【出願日】2021-04-19
(85)【翻訳文提出日】2022-12-22
(86)【国際出願番号】 KR2021004845
(87)【国際公開番号】W WO2022004995
(87)【国際公開日】2022-01-06
(31)【優先権主張番号】10-2020-0079641
(32)【優先日】2020-06-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】513193923
【氏名又は名称】エスケー ケミカルズ カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110002527
【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ウォン ダヨン
(72)【発明者】
【氏名】イ ヨジン
【テーマコード(参考)】
4J029
【Fターム(参考)】
4J029AA03
4J029AB01
4J029AB05
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4J029AE01
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4J029JA061
4J029JA091
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4J029JF181
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4J029JF361
4J029JF371
4J029JF471
4J029KB02
4J029KB03
4J029KE03
4J029KE05
(57)【要約】
本発明は、リサイクル単量体を含むポリエステル共重合体、その製造方法およびこれを含む物品に関し、リサイクル単量体を使用し、かつ各種物性に優れたポリエステル共重合体を提供することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
リサイクル(recycled)ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート、ジカルボン酸またはその誘導体、およびエチレングリコールおよび共単量体を含むジオールが共重合され、前記ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートから誘導される部分、前記ジカルボン酸またはその誘導体から誘導された酸部分、および前記ジオールから誘導されたジオール部分が繰り返される構造を有するポリエステル樹脂において、
前記ポリエステル共重合体は、前記リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートから誘導される部分を10~80重量%で含み、
前記ジオールと、前記ジカルボン酸またはその誘導体のモル比が0.2:1~1.35:1である、ポリエステル共重合体。
【請求項2】
前記共単量体は、シクロヘキサンジメタノールまたはイソソルビドである、請求項1に記載のポリエステル共重合体。
【請求項3】
前記共単量体とエチレングリコールのモル比が0.1:1~20:1である、請求項1に記載のポリエステル共重合体。
【請求項4】
前記ジオールと、前記ジカルボン酸またはその誘導体のモル比が0.2:1~1.35:1である、請求項1に記載のポリエステル共重合体。
【請求項5】
前記ポリエステル共重合体の固有粘度が0.50~1.0dl/gである、請求項1に記載のポリエステル共重合体。
【請求項6】
前記ポリエステル共重合体の副産物が2.0wt%以下である、請求項1に記載のポリエステル共重合体。
【請求項7】
前記ポリエステル共重合体のヘイズが4以下である、請求項1に記載のポリエステル共重合体。
【請求項8】
前記ポリエステル共重合体の厚さ6mmの試験片に対する(ハンターのL値)-(ハンターのb値)が85以上である、請求項1に記載のポリエステル共重合体。
【請求項9】
リサイクル(recycled)ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート、ジカルボン酸またはその誘導体、およびエチレングリコールおよび共単量体を含むジオールをエステル化反応させる段階(段階1)と、
前記段階1の生成物を重縮合反応させる段階(段階2)とを含む、ポリエステル共重合体の製造方法。
【請求項10】
前記エステル化反応は、酢酸亜鉛、酢酸亜鉛二水和物、塩化亜鉛、硫酸亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、クエン酸亜鉛、グルコン酸亜鉛、またはその混合物のエステル化反応触媒の存在下で行う、請求項9に記載の製造方法。
【請求項11】
前記重縮合反応は、チタン系化合物、ゲルマニウム系化合物、アンチモン系化合物、アルミニウム系化合物、スズ系化合物またはこれらの混合物の重縮合触媒の存在下で行う、請求項9に記載の製造方法。
【請求項12】
請求項1~8のいずれか一項に記載のポリエステル共重合体を含む、物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リサイクル単量体を含むポリエステル共重合体、その製造方法およびこれを含む物品に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリエステルは機械的強度、耐熱性、透明性およびガスバリア性に優れているため、飲み物充填用容器や包装用フィルム、オーディオ/ビデオ用フィルムなどの素材として最も適しているので大量に使用されている。また、医療用繊維やタイヤコードなどの産業資材としても全世界的に幅広く生産されている。ポリエステルシート(sheet)や板材は透明性が良好で機械的強度に優れ、ケース、ボックス、パーティション、店舗棚、保護パネル、ブリスターパッケージ、建築材料、インテリア内外装材などの材料に広く使用されている。
【0003】
一方、海洋汚染の約70%を占める廃プラスチックは近来、深刻な社会問題として台頭し、そのため、各国は使い捨てプラスチックの使用を規制すると同時に廃プラスチックのリサイクルを図っている。廃プラスチックのリサイクル方法は大きく2種類に分類することができるが、一つは廃プラスチックを回収、粉砕および洗浄した後、溶融押出して再ペレット化した後、これを原料として使用する方法であり、他の一つは廃プラスチックを解重合(depolymerization)して得られた物質をプラスチック合成のための単量体として使用する方法である。後者の場合、廃プラスチック中のPETやPETGで解重合するとビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートを得ることができ、これをポリエステル共重合体の単量体として使用するための研究が進められている。
【0004】
しかし、廃プラスチック中の異物などによって良好な品質を得ることが難しくなり、特に廃プラスチックを解重合して得られた物質で製造されたプラスチックは品質の低下が発生する場合が多い。
【0005】
そこで本発明者らは、リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートをポリエステル共重合体の単量体として使用するが、後述のように他の単量体の使用量を調節して、廃プラスチックを解重合して得られた物質で製造されたポリエステル共重合体の品質を改善することを確認して本発明を完成した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、リサイクル単量体を含むポリエステル共重合体、その製造方法およびこれを含む物品を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明は、下記のポリエステル共重合体を提供する:
リサイクル(recycled)ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート、ジカルボン酸またはその誘導体、およびエチレングリコールおよび共単量体を含むジオールが重合され、前記ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートから誘導される部分、前記ジカルボン酸またはその誘導体から誘導された酸部分、および前記ジオールから誘導されたジオール部分が繰り返される構造を有するポリエステル樹脂において、
前記ポリエステル共重合体は、前記リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートから誘導される部分を10~80重量%含み、
前記ジオールと前記ジカルボン酸またはその誘導体のモル比が0.2:1~1.35:1である、ポリエステル共重合体。
【0008】
用語の定義
本発明に係る共重合体は、ジカルボン酸またはその誘導体と、エチレングリコールおよび共単量体を含むジオールが共重合されて製造される共重合体に関し、前記共重合過程においてリサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートが反応に参加して製造されるポリエステル共重合体に関する。
【0009】
本明細書において使用される用語「誘導」は、特定の化合物が化学反応に参加したとき、その化学反応の結果物に含まれる前記特定の化合物に由来する一定の部分または単位を意味する。具体的には、前記ジカルボン酸またはその誘導体から誘導された酸部分、および前記ジオールから誘導されたジオール部分それぞれは、エステル化反応または縮重合反応で形成されるポリエステル共重合体中の繰り返し単位を意味する。また、前記ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートから誘導される部分は、前記共重合反応においてエステル化反応で形成されるポリエステル共重合体中の繰り返し単位を意味する。
【0010】
ジカルボン酸またはその誘導体
本発明において使用されるジカルボン酸またはその誘導体は、ジオール成分と共にポリエステル共重合体を構成する主要な単量体を意味する。特に、前記ジカルボン酸はテレフタル酸を含み、テレフタル酸によって本発明に係るポリエステル共重合体の耐熱性、耐薬品性、耐候性などの物性が向上する。また、前記テレフタル酸残基は、テレフタル酸アルキルエステル、好ましくは、ジメチルテレフタル酸から形成することもできる。
【0011】
前記ジカルボン酸成分は、テレフタル酸以外に芳香族ジカルボン酸成分、脂肪族ジカルボン酸成分、またはこれらの混合物をさらに含み得る。この場合、テレフタル酸以外のジカルボン酸成分は、ジカルボン酸成分全体の総重量に対して1~30重量%で含まれることが好ましい。
【0012】
前記芳香族ジカルボン酸成分は、炭素数8~20、好ましくは、炭素数8~14の芳香族ジカルボン酸またはこれらの混合物などであり得る。前記芳香族ジカルボン酸の例として、イソフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸などのナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、4,4’-スチルベンジカルボン酸、2,5-フランジカルボン酸、2,5-チオフェンジカルボン酸などがあるが、前記芳香族ジカルボン酸の具体的な例はこれらに限定されるものではない。前記脂肪族ジカルボン酸成分は、炭素数4~20、好ましくは、炭素数4~12の脂肪族ジカルボン酸成分またはこれらの混合物などであり得る。前記脂肪族ジカルボン酸の例として、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸などのシクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸、セバシン酸、コハク酸、イソデシルコハク酸、マレイン酸、フマル酸、アジピン酸、グルタル酸、アゼライン酸などの線状、分枝状または環状の脂肪族ジカルボン酸成分などがあるが、前記脂肪族ジカルボン酸の具体的な例はこれらに限定されるものではない。
【0013】
ジオール
本発明において使用されるジオール成分は、上述したジカルボン酸またはその誘導体と共にポリエステル共重合体を構成する主要な単量体を意味する。特に、前記ジオール成分はエチレングリコールおよび共単量体を含み、前記共単量体はシクロヘキサンジメタノールまたはイソソルビドを含む。
【0014】
前記エチレングリコールは、ポリエステル共重合体の透明性と耐衝撃強度の向上に寄与する成分である。好ましくは、前記エチレングリコール残基は、前記全体ジオール成分の残基100モルに対して5~100モルで含まれる。
【0015】
前記シクロヘキサンジメタノール(例えば、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノールまたは1,4-シクロヘキサンジメタノール)は、製造されるポリエステル共重合体の透明性と耐衝撃強度の向上に寄与する成分である。好ましくは、前記シクロヘキサンジメタノール残基は、前記全体ジオール成分の残基100モルに対して5~90モルで含まれる。
【0016】
前記イソソルビド(isosorbide)は、製造されるポリエステル共重合体の加工性を向上させるために使用される。上述したシクロヘキサンジメタノールとエチレングリコールのジオール成分によってポリエステル共重合体の透明性と耐衝撃強度が向上するが、加工性のためにはせん断流動化の特性を改善しなければならないし、結晶化速度が遅延しなければならないが、シクロヘキサンジメタノールとエチレングリコールのみではその効果を達成しにくい。そこでジオール成分としてイソソルビドを含む場合、透明性と耐衝撃強度を維持し、かつせん断流動化の特性が改善され、結晶化速度が遅くなることによって、製造されるポリエステル共重合体の加工性が改善される。好ましくは、前記イソソルビド残基は、前記全体ジオール成分の残基100モルに対して0.1~50モルで含まれる。
【0017】
一方、本発明に係るポリエステル共重合体の共重合で使用されるジオール成分中で、前記共単量体とエチレングリコールのモル比(共単量体:エチレングリコール)は0.1:1~20:1であることが好ましい。このとき、「モル比」とは、前記ポリエステル共重合体の共重合時に投入される成分に対するモル比を意味する。前記モル比が0.1未満である場合、ポリエステル共重合体の透明性と耐衝撃強度が低下する問題があり、前記モル比が20超である場合には副産物が多くなり、ポリエステル共重合体の品質低下の一つの要因となる。
【0018】
リサイクル(recycled)ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート
本発明において使用される用語「リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート」とは、使用後回収された廃プラスチックから得られた物質を意味する。前記ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートから得られる廃プラスチックとしてはPETおよびPETGなどがある。例えば、使用後回収されたPEGからglycolysis、hydrolysis、methanolysisなどの方法でビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートを得ることができ、このような方法は、当該技術分野において広く知られている。
【0019】
前記リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートは、廃プラスチックから得られる過程においていくつかの化学的な段階を経るので、これを共重合体の単量体として使用する場合、必ず製品の品質の低下が発生することになる。特に、ポリエステル共重合体の単量体として使用する場合、色相の品質低下が発生し、また、後述のように副産物が多量発生する問題がある。
【0020】
そこで本発明においては、前記リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートを本発明に係るポリエステル共重合体を構成する主要な単量体として使用するが、前記ポリエステル共重合体は、前記リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートの残基を10~80重量%で含むように調節する。前記リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートの残基が10重量%未満の場合、上述したジオールの含有量が相対的に高くなるが、これによってジオール成分に由来する副産物、特にエチレングリコールに由来する副産物が多くなり、ポリエステル共重合体の品質低下の一つの要因となる。また、前記リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートの残基が80重量%超である場合、ポリエステル共重合体の色品質および透明性が低下する問題がある。
【0021】
また、リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートの使用によるポリエステル共重合体の品質低下を抑制するため、本発明に係るポリエステル共重合体の共重合反応において、前記ジオールと前記ジカルボン酸またはその誘導体のモル比を0.2:1~1.35:1に調節する。この時、「モル比」とは、前記ポリエステル共重合体の共重合時に投入される成分に対するモル比を意味する。前記モル比が1.35を超える場合、ジオールのモル比が高くなり、ジオール成分に由来する副産物、特にエチレングリコールに由来する副産物が2重量%を超えるという問題があり、前記モル比が0.2未満の場合、相対的にリサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート残基の含有量が高くなり、ポリエステル共重合体の色品質および透明性が低下する問題がある。
【0022】
ポリエステル共重合体
本発明に係るポリエステル共重合体は、上述したリサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート、ジカルボン酸またはその誘導体、およびエチレングリコールおよび共単量体を共重合して製造することができる。この時、前記共重合は、エステル化反応(段階1)および重縮合反応(段階2)を順次行うことができる。
【0023】
前記エステル化反応は、エステル化反応触媒の存在下で行い、亜鉛系化合物を含むエステル化反応触媒を使用することができる。このような亜鉛系触媒の具体的な例としては、酢酸亜鉛、酢酸亜鉛二水和物、塩化亜鉛、硫酸亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、クエン酸亜鉛、グルコン酸亜鉛、またはその混合物が挙げられる。また、各出発物質の使用量は先に説明した通りである。
【0024】
前記エステル化反応は0~10.0kg/cm2の圧力および150~300℃の温度で行うことができる。前記エステル化反応条件は、製造されるポリエステルの具体的な特性、各成分の比率、または工程条件などにより適切に調節することができる。具体的には、前記エステル化反応条件の例としては、好ましくは0~5.0kg/cm2、より好ましくは0.1~3.0kg/cm2の圧力;200~270℃、より好ましくは240~260℃の温度が挙げられる。
【0025】
そして、前記エステル化反応は、バッチ(batch)式または連続式で行われ得、それぞれの原料は別途投入してもよいが、ジオール成分にジカルボン酸成分およびリサイクル(recycled)ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートを混合したスラリー形態で投入することが好ましい。そして、常温で固形分のイソソルビドなどのジオール成分は水またはエチレングリコールに溶解した後、テレフタル酸などのジカルボン酸成分に混合してスラリーが作られる。または、60℃以上でイソソルビドが溶融した後、テレフタル酸などのジカルボン酸成分とその他のジオール成分を混合してスラリーを作ることもできる。また、前記混合したスラリーに水をさらに投入してスラリーの流動性を増大させることもできる。
【0026】
前記重縮合反応は、前記エステル化反応生成物を150~300℃の温度および600~0.01mmHgの減圧条件で1~24時間反応させることによって行うことができる。
【0027】
このような重縮合反応は、150~300℃、好ましくは200~290℃、より好ましくは260~280℃の反応温度;および600~0.01mmHg、好ましくは200~0.05mmHg、より好ましくは100~0.1mmHgの減圧条件で行うことができる。前記重縮合反応の減圧条件を適用することで重縮合反応の副産物であるグリコールを系外に除去することができ、これにより、前記重縮合反応が400~0.01mmHgの減圧条件の範囲を外れる場合、副産物の除去が不十分であり得る。また、前記重縮合反応が150~300℃の温度範囲外で起こる場合、縮重合反応が150℃以下で行われると重縮合反応の副産物であるグリコールを効果的に系外に除去できず、最終反応生成物の固有粘度が低くて製造されるポリエステル樹脂の物性が低下することがあり、300℃以上で反応が行われる場合、製造されるポリエステル樹脂の外観が黄変(yellow)する可能性が高くなる。そして、前記重縮合反応は、最終反応生成物の固有粘度が適切な水準に達するまで必要な時間、例えば、平均滞留時間1~24時間行われる。
【0028】
また、前記重縮合反応は、チタン系化合物、ゲルマニウム系化合物、アンチモン系化合物、アルミニウム系化合物、スズ系化合物またはこれらの混合物を含む重縮合触媒を使用することができる。
【0029】
前記チタン系化合物の例としては、テトラエチルチタネート、アセチルトリプロピルチタネート、テトラプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、2-エチルヘキシルチタネート、オクチレングリコールチタネート、ラクテートチタネート、トリエタノールアミンチタネート、アセチルアセトネートチタネート、エチルアセトアセチックエステルチタネート、イソステアリルチタネート、チタニウムジオキシドなどが挙げられる。前記ゲルマニウム系化合物の例としては、ゲルマニウムジオキシド、ゲルマニウムテトラクロリド、ゲルマニウムエチレングリコシド、ゲルマニウムアセテート、これらを用いた共重合体、またはこれらの混合物などが挙げられる。好ましくは、ゲルマニウムジオキシドを使用することができ、このようなゲルマニウムジオキシドとしては結晶性または非結晶性いずれも使用することができ、グリコール可溶性を使用することもできる。
【0030】
一方、本発明に係るポリエステル共重合体は、固有粘度が0.50~1.0dl/gであり、好ましくは0.50~0.85dl/gであり、より好ましくは0.55~0.80dl/gである。前記固有粘度の測定方法は、後述する実施例で具体化される。
【0031】
また、好ましくは、本発明に係るポリエステル共重合体は、副産物が、前記ポリエステル共重合体の重量に対して2.0wt%以下であり、より好ましくは1.5wt%以下、1.0wt%以下である。前記副産物は、ポリエステル共重合体から検出されるEG(エチレングリコール)を除いた残りのジオール成分を意味する。前記副産物の測定方法は、後述する実施例で具体化される。
【0032】
また、好ましくは、本発明に係るポリエステル共重合体のヘイズが4以下であり、より好ましくは、3.5以下、3.0以下、2.5以下、2.0以下、1.5以下、または1.0以下である。また、前記ヘイズの理論的な下限は0であり、本発明においては0.1以上、0.2以上、0.3以上、0.4以上、または0.5以上であり得る。前記ヘイズの測定方法は、後述する実施例で具体化される。
【0033】
また、好ましくは、本発明に係るポリエステル共重合体の厚さ6mmの試験片に対する「(ハンターのL値)-(ハンターのb値)」(以下、Plaque Color L-bという)が85以上であり、より好ましくは、86以上、87以上、88以上、89以上、または90以上である。また、前記Plaque Color L-bの上限は100であり、本発明においては99以下、98以下、97以下、96以下、または95以下であり得る。前記Plaque Color L-bの測定方法は、後述する実施例で具体化される。
【0034】
また、本発明は、前記ポリエステル共重合体を含む物品を提供する。
【発明の効果】
【0035】
上述した本発明に係るポリエステル共重合体は、リサイクル単量体を使用し、かつ各種物性に優れたポリエステル共重合体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0036】
以下、本発明の理解を助けるために好ましい実施例を提示する。しかし、下記の実施例は本発明をより容易に理解するために提供されるものに過ぎず、これによって本発明の内容が限定されるものではない。
【0037】
実施例1
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート(1269.7g;以下、「r-BHET」という)、TPA(terephthalic acid;2361.8g)、EG(ethylene glycol;673.5g)、CHDM(1,4-cyclohexanedimethanol;221.5g)、ISB(isosorbide;98.2g)を投入し、触媒としてGeO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、0.7g)を投入した。
【0038】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1495.6mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を260℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0039】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を280℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.55dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0040】
前記粒子を150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を常温から140℃まで40℃/時間の速度で上げ、140℃で3時間維持した後、200℃まで40℃/時間の速度で昇温して200℃を維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(IV)が0.70dl/gとなるまで進行して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0041】
実施例2
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(3461.1g)、TPA(969.4g)、EG(12.1g)、CHDM(140.2g)、ISB(113.7g)を投入し、触媒としてGeO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、0.7g)を投入した。
【0042】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1495.6mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を260℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0043】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を280℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.60dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0044】
前記粒子を150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を常温から140℃まで40℃/時間の速度で上げ、140℃で3時間維持した後、200℃まで40℃/時間の速度で昇温して200℃を維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(IV)が0.95dl/gとなるまで進行して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0045】
実施例3
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(4019.2g)、TPA(875.6g)、EG(39.2g)、CHDM(121.5g)を投入し、触媒としてTiO2(0.5g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、ブルートナーとしてPolysynthren Blue RLS(Clarient社製、0.016g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社製、0.004g)を投入した。
【0046】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より0.5kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1127.8mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を260℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0047】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を275℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.60dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0048】
前記粒子を150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を常温から140℃まで40℃/時間の速度で上げ、140℃で3時間維持した後、210℃まで40℃/時間の速度で昇温して210℃を維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(IV)が0.80dl/gとなるまで進行して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0049】
実施例4
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(795.8g)、TPA(3814.0g)、EG(1554.0g)、CHDM(188.0g)を投入し、触媒としてTiO2(0.5g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、1.1g)を投入した。
【0050】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1495.6mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、250℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を250℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0051】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を265℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.55dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0052】
前記粒子を150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を常温から140℃まで40℃/時間の速度で上げ、140℃で3時間維持した後、220℃まで40℃/時間の速度で昇温して220℃を維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(IV)が0.85dl/gとなるまで進行して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0053】
実施例5
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(2439.2g)、TPA(1471.5g)、EG(68.7g)、CHDM(797.8g)を投入し、触媒としてTiO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、0.8g)を投入した。
【0054】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より2.0kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:2231.1mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、255℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を255℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0055】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を285℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.70dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0056】
実施例6
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(1320.0g)、TPA(2164.2g)、EG(599.2g)、CHDM(525.1g)を投入し、触媒としてTiO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、1.0g)を投入した。
【0057】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.5kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1715.5mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、250℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を250℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0058】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を270℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.80dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0059】
実施例7
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(1132.4g)、TPA(2220.2g)、EG(265.4g)、CHDM(1284.0g)、ISB(156.2g)を投入し、触媒としてGeO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、ブルートナーとしてPolysynthren Blue RLS(Clarient社製、0.013g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社製、0.004g)を投入した。
【0060】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1495.6mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、265℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を265℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0061】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を275℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.65dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0062】
実施例8
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(612.8g)、TPA(2269.3g)、EG(49.9g)、CHDM(1158.0g)、ISB(587.0g)を投入し、触媒としてGeO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、ブルートナーとしてPolysynthren Blue RLS(Clarient社製、0.020g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社製、0.008g)を投入した。
【0063】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より0.5kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1127.8mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を260℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0064】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を275℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.80dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0065】
実施例9
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(3418.5g)、TPA(957.5g)、DMT(dimethyl terephthalate;1119.0g)、EG(346g)、CHDM(221.5g)、ISB(84.2g)を投入し、触媒としてMn(II)acetate tetrahydrate(1.5g)およびSb2O3(1.8g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、0.7g)を投入した。
【0066】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力を常圧にした。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、240℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を240℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0067】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を265℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.60dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0068】
前記粒子を150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を常温から140℃まで40℃/時間の速度で上げ、140℃で3時間維持した後、200℃まで40℃/時間の速度で昇温して200℃を維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(IV)が0.95dl/gとなるまで進行して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0069】
実施例10
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(3461.1g)、TPA(969.4g)、IPA(isopropyl alcohol;2262.0g)、EG(12.1g)、CHDM(140.2g)、ISB(113.7g)を投入し、触媒としてGeO2(1.0g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、0.7g)を投入した。
【0070】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1495.6mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を260℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0071】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を280℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.60dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0072】
前記粒子を150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を常温から140℃まで40℃/時間の速度で上げ、140℃で3時間維持した後、190℃まで40℃/時間の速度で昇温して190℃を維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(IV)が1.0dl/gとなるまで進行して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0073】
比較例1
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(390.7g)、TPA(2936.3g)、EG(1400.7g)、CHDM(221.5g)、ISB(98.2g)を投入し、触媒としてGeO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)を投入した。
【0074】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より0.5kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1127.8mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を260℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0075】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を280℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.60dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0076】
前記粒子を150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。100mmHgで1時間維持した後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を常温から140℃まで40℃/時間の速度で上げ、140℃で3時間維持した後、200℃まで40℃/時間の速度で昇温して200℃を維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(IV)が0.7dl/gとなるまで進行して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0077】
比較例2
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(2645.6g)、TPA(1729.0g)、EG(6.5g)、CHDM(150.0g)、ISB(106.4g)を投入し、触媒としてGeO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、0.7g)を投入した。
【0078】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.0kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1495.6mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を260℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0079】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を280℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.60dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0080】
前記粒子を150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を常温から140℃まで40℃/時間の速度で上げ、140℃で3時間維持した後、200℃まで40℃/時間の速度で昇温して200℃を維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(IV)が0.95dl/gとなるまで進行して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0081】
比較例3
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(364.2g)、TPA(3162.2g)、EG(1295.4g)、CHDM(118.0g)を投入し、触媒としてGeO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、ブルートナーとしてPolysynthren Blue RLS(Clarient社製、0.012g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社製、0.004g)を投入した。
【0082】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より0.5kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1127.8mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、255℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を255℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0083】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を280℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.75dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0084】
前記粒子を150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を常温から140℃まで40℃/時間の速度で上げ、140℃で3時間維持した後、210℃まで40℃/時間の速度で昇温して210℃を維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(IV)が0.80dl/gとなるまで進行して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0085】
比較例4
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(3194.9g)、TPA(623.7g)、CHDM(94.1g)を投入し、触媒としてGeO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、ブルートナーとしてPolysynthren Blue RLS(Clarient社製、0.010g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社製、0.003g)を投入した。
【0086】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.5kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1715.5mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を260℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0087】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を270℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.65dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0088】
前記粒子を150℃で1時間放置して結晶化した後、20L容積の固相重合反応器に投入した。その後、前記反応器に窒素を50L/minの速度で流した。この時、反応器の温度を常温から140℃まで40℃/時間の速度で上げ、140℃で3時間維持した後、220℃まで40℃/時間の速度で昇温して220℃を維持した。前記固相重合反応は、反応器内の粒子の固有粘度(IV)が0.85dl/gとなるまで進行して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0089】
比較例5
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(320.1g)、TPA(3009.6g)、EG(1166.1g)、CHDM(837.7g)を投入し、触媒としてGeO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.5g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、0.7g)を投入した。
【0090】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より2.0kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:2231.1mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、265℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を265℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0091】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を270℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.60dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0092】
比較例6
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(4278.0g)、TPA(310.7g)、CHDM(539.0g)を投入し、触媒としてGeO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、0.8g)を投入した。
【0093】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.5kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1715.5mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、270℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を270℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0094】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を275℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.65dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0095】
比較例7
カラムと、水によって冷却が可能なコンデンサが連結されている10L容積の反応器に、r-BHET(420.6g)、TPA(2473.9g)、EG(657.1g)、CHDM(1192.3g)、ISB(145.1g)を投入し、触媒としてGeO2(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、0.8g)を投入した。
【0096】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より1.5kgf/cm2ほど高い加圧状態を作った(絶対圧力:1715.5mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分にわたって上げ、220℃で2時間維持した後、270℃まで2時間にわたって上げた。その後、反応器内の混合物を肉眼で観察して混合物が透明になるまで反応器の温度を270℃に維持しながらエステル化反応を行った。この過程でカラムとコンデンサを経て副産物が流出した。エステル化反応が完了すると、加圧状態の反応器内の窒素を外部に排出して反応器の圧力を常圧に下げた後、反応器内の混合物を真空反応が可能な7L容積の反応器に移送させた。
【0097】
そして、反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分にわたって下げ、かつ反応器の温度を275℃まで1時間にわたって上げ、反応器の圧力を1Torr(絶対圧力:1mmHg)以下に維持しながら重縮合反応を行った。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応の進行に伴う反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかあるいは反応物の温度が設定した温度以上に高くなる場合、攪拌速度を適切に調節することができる。前記重縮合反応は、反応器内の混合物(溶融物)の固有粘度(IV)が0.70dl/gとなるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すると、混合物を反応器外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化して、ポリエステル共重合体を製造した。
【0098】
前記実施例および比較例において、ポリエステル共重合体の製造のために投入した成分の含有量を以下の表1に示す。
【0099】
【0100】
実験例
前記実施例および比較例で製造した共重合体について、以下のように物性を評価した。
【0101】
(1)残基の組成
ポリエステル樹脂中の酸およびジオール由来の残基の組成(mol%)は、試料をCDCl3溶媒に3mg/mLの濃度に溶解した後、核磁気共鳴装置(JEOL、600MHz FT-NMR)を用いて25℃で得られた1H-NMRスペクトルにより確認した。
【0102】
また、TMA残基は、エタノリシス(Ethanolysis)によりエタノールがTMAと反応して生成されたベンゼン-1,2,4-トリエチルカルボキシレートの含有量をガスクロマトグラフィー(Agilent Technologies、7890B)を用いて250℃で測定したスペクトルにより定量分析して確認し、ポリエステル樹脂全体重量に対する含有量(wt%)で確認した。
【0103】
(2)固有粘度
150℃のオルトクロロフェノール(OCP)に0.12%の濃度にポリエステル共重合体を溶解した後、35℃の恒温槽でウベローデ粘度計を用いて固有粘度を測定した。具体的には、粘度計の温度を35℃に維持し、粘度計の特定の内部区間の間を溶媒(solvent)が通過するのにかかる時間(efflux time)t0と溶液(solution)が通過するのにかかる時間tを求めた。その後、t0値とt値を式1に代入して比粘度(specific viscosity)を算出し、算出された比粘度値を式2に代入して固有粘度を算出した。
【0104】
【0105】
(3)ヘイズ(Haze)
厚さ6mmのポリエステル樹脂試験片を用意し、ASTM D1003-97測定法でMinolta社製のCM-3600A測定装置を用いて前記試験片のヘイズを測定した。
【0106】
(4)plaque color L-b
サンプルの色度および明度を拡散反射機構付きのバリアンキャリー(Cary)5UV/Vis/NIR分光計を用いて測定した。厚さ6mmのポリエステル樹脂試験片を用意し、観測者の2度視野からイルミナント(Illuminant)D65で透過データを得て、これをクレムス/32(Grams/32)ソフトウェア内の色分析装置を用いて処理してハンター(Hunter)L*a*b*値を計算し、下表においてはL値からb値を引いた結果(L-b)を記載した。
【0107】
(5)副産物
ポリエステル樹脂をGC定量分析で副産物を測定し、具体的には、以下の条件で測定した。
イ)試料前処理:サンプル0.1gを5mL MeOHに溶かした。
ロ)GC条件
a)Model:Agilent 7890
b)Column:DB-WAX(30m×0.25mm×0.25μm)
c)Oven Temperature:50℃(2min)-10℃/min-250℃(5min)
d)Injector Temp.:250℃
e)Detector Temp.:250℃
f)Flow:1.5mL/min(N2)、Split ratio:1/30
EG(エチレングリコール)を除いた残りのジオールに対して定量分析を行い、総副産物を測定した。
【0108】
前記結果を下記表2に示す。
【0109】
【手続補正書】
【提出日】2023-01-10
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0027】
このような重縮合反応は、150~300℃、好ましくは200~290℃、より好ましくは260~280℃の反応温度;および600~0.01mmHg、好ましくは200~0.05mmHg、より好ましくは100~0.1mmHgの減圧条件で行うことができる。前記重縮合反応の減圧条件を適用することで重縮合反応の副産物であるグリコールを系外に除去することができ、これにより、前記重縮合反応が600~0.01mmHgの減圧条件の範囲を外れる場合、副産物の除去が不十分であり得る。また、前記重縮合反応が150~300℃の温度範囲外で起こる場合、縮重合反応が150℃未満で行われると重縮合反応の副産物であるグリコールを効果的に系外に除去できず、最終反応生成物の固有粘度が低くて製造されるポリエステル樹脂の物性が低下することがあり、300℃超で反応が行われる場合、製造されるポリエステル樹脂の外観が黄変(yellow)する可能性が高くなる。そして、前記重縮合反応は、最終反応生成物の固有粘度が適切な水準に達するまで必要な時間、例えば、平均滞留時間1~24時間行われる。
【国際調査報告】