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特表2023-546948リサイクル単量体を含むポリエステル共重合体の製造方法
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(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】2023-11-08
(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の製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08G 63/78 20060101AFI20231031BHJP
   C08G 63/183 20060101ALI20231031BHJP
   C08G 63/199 20060101ALI20231031BHJP
   C08G 63/672 20060101ALI20231031BHJP
【FI】
C08G63/78
C08G63/183
C08G63/199
C08G63/672
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023524879
(86)(22)【出願日】2021-09-14
(85)【翻訳文提出日】2023-04-24
(86)【国際出願番号】 KR2021012491
(87)【国際公開番号】W WO2022092558
(87)【国際公開日】2022-05-05
(31)【優先権主張番号】10-2020-0139421
(32)【優先日】2020-10-26
(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)】
4J029AA02
4J029AB04
4J029AC02
4J029AD01
4J029AE02
4J029AE03
4J029BA03
4J029BD06A
4J029BD07A
4J029BF30
4J029CB06A
4J029HA01
4J029HB01
4J029HB02
4J029HB09
4J029HD03
4J029KA02
4J029KA04
4J029KD02
4J029KD07
4J029KE02
4J029KE05
(57)【要約】
本発明による製造方法は、リサイクル単量体を使用しながらも優れた品質のポリエステル共重合体を製造することができ、特に優れた色相品質を有するポリエステル共重合体を製造することができる特徴がある。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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を、水またはエチレングリコールに溶解させてリサイクル(recycled)ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート溶液を製造する段階(段階1);
2)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溶液、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てオリゴマーを製造する段階(段階2);および
3)前記オリゴマーを縮重合してポリエステル共重合体を製造する段階(段階3)を含み、
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の製造方法。
【請求項2】
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溶液の濃度は25~99wt%である、請求項1に記載の製造方法。
【請求項3】
前記段階1で、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水に溶解して25~100℃で溶解する、請求項1に記載の製造方法。
【請求項4】
前記段階1で、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エチレングリコールに溶解して25~197℃で溶解する、請求項1に記載の製造方法。
【請求項5】
前記ジカルボン酸またはその誘導体は、テレフタル酸、ジメチルテレフタル酸、イソフタル酸、2,6-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、または2,5-チオフェンジカルボン酸である、請求項1に記載の製造方法。
【請求項6】
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に記載の製造方法。
【請求項7】
前記段階2で、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に記載の製造方法。
【請求項8】
前記段階2は、0.1~3.0kg/cmの圧力および200~300℃の温度で行う、請求項1に記載の製造方法。
【請求項9】
前記段階2は、2時間~10時間の間行う、請求項1に記載の製造方法。
【請求項10】
前記段階3は、240~300℃の温度および400~0.01mmHgの圧力条件で行う、請求項1に記載の製造方法。
【請求項11】
前記段階3は、1~10時間の間行う、請求項1に記載の製造方法。
【請求項12】
前記製造される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1~80重量%を含む、請求項1に記載の製造方法。
【請求項13】
前記製造されるポリエステル共重合体は、固有粘度が0.50~1.0dl/gである、請求項1に記載の製造方法。
【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の製造方法に関し、リサイクル単量体を使用しながらも優れた品質のポリエステル共重合体を製造する方法に関する。
【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るので、飲料充填用容器や、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するため大量で使用されている。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で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かつ機械的強度に優れ、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ング、建築材料、インテリア内外装材などの材料として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最近深刻な社会問題として台頭したため、各国で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。廃プラスチックをリサイクルする方法は、大きく二つに分類できるが、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があり、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、廃プラスチックのうちPETやPETGから解重合するとビス-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、廃プラスチック内の異物などによって良好な物質を得るのが難しく、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多くの場合品質低下が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前記の背景下に、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の製造方法に関するものであり、リサイクル単量体を使用しながらも優れた品質のポリエステル共重合体を製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決するために、本発明は、下記の段階を含むポリエステル共重合体の製造方法を提供する:
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を、水またはエチレングリコールに溶解させてリサイクル(recycled)ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート溶液を製造する段階(段階1);
2)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溶液、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てオリゴマーを製造する段階(段階2);および
3)前記オリゴマーを縮重合してポリエステル共重合体を製造する段階(段階3)を含み、
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の製造方法。
【0007】
以下、本発明を各段階別に詳細に説明する。
【0008】
(段階1)
本発明の段階1は、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、水またはエチレングリコールに溶解させてリサイクル(recycled)ビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート溶液を製造する段階である。
【0009】
本発明で使用する用語の「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、使用された後に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を得ることができ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、使用された後に回収された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業界に広く知られている。
【0010】
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る過程で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、必然的に製品品質の低下が発生する。特に、ポリエステル共重合体の製造のための単量体として使用する場合、色相品質の低下が発生する問題がある。
【0011】
そこで、本発明で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、本発明によるポリエステル共重合体を構成する主な単量体として使用するが、水またはエチレングリコールに溶解させて均一な溶液を製造した後、これをポリエステル共重合体の製造に使用することを特徴とする。これにより、後述するエステル化反応の反応効率を上げ、また均一な反応を誘導してポリエステル共重合体の色相品質の低下を抑制することができる。
【0012】
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溶液の濃度((リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート)/(リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレート溶液+水またはエチレングリコール))は25~99wt%が好ましい。前記濃度が25wt%未満である場合は、リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートの含有量が低いので、反応効率が低くなり、前記濃度が99wt%を超える場合は、リサイクルビス-2-ヒドロキシエチルテレフタレートの濃度が高くて均一なエステル化反応を誘導し難い。
【0013】
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水に溶解する場合には、前記段階1は25~100℃で行うことが好ましい。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をエチレングリコールに溶解する場合には、前記段階1は25~197℃で行うことが好ましい。
【0014】
(段階2)
本発明の段階2は、前記段階1で製造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溶液、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てオリゴマーを製造する段階である。
【0015】
本発明で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よるポリエステル共重合体の耐熱性、耐化学性、耐候性などの物性が向上することができる。また、前記テレフタル酸誘導体は、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である。
【0016】
前記ジカルボン酸は、テレフタル酸の他に芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、またはこれらの混合物を追加で含むことができる。この場合、テレフタル酸以外のジカルボン酸は全体ジカルボン酸成分の総重量に対して1~30重量%で含まれることが好ましい。
【0017】
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、分岐状または環状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に限定されるものではない。
【0018】
本発明で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ともにポリエステル共重合体を構成する主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。
【0019】
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は前記全体ジオール成分100モルに対して5~100モルで使用する。
【0020】
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は前記全体ジオール成分残基100モルに対して5~90モルで使用する。
【0021】
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、加工性のために剪断流動化特性を改善し、結晶化速度を遅延させなければならない。しかし、シクロヘキサンジメタノールとエチレングリコールだけではその効果を達成し難い。そのため、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ながらも剪断流動化特性が改善されて結晶化速度が遅延されることによって、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、前記イソソルビドは前記全体ジオール成分100モルに対して0.1~50モルで使用する。
【0022】
一方、本発明では、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に、前記段階2のエステル化反応で、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エステル化反応時に使用される物質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てジオール成分から由来する副産物が多くなる問題があり、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って、ポリエステル共重合体の色相品質および透明性が低下する問題がある。
【0023】
また、前記段階2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が好ましい。この時「モル比」とは、前記ポリエステル共重合体のエステル化反応時に使用される物質に対するモル比を意味する。前記モル比が0.1未満の場合はポリエステル共重合体の透明性と耐衝撃強度が劣る問題があり、前記モル比が20超の場合は副産物が多くなってポリエステル共重合体の品質低下の一つの要因となる。
【0024】
一方、後述するように、本発明により製造される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1~80重量%を含む。このため、前述したように前記段階1で製造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溶液の濃度を調節する。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1重量%未満の場合は、上述したジオールの含有量が相対的に高くなるが、そのためジオール成分から由来する副産物、特にエチレングリコールから由来する副産物が多くなってポリエステル共重合体の品質低下の一つの要因になる。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%超の場合は、ポリエステル共重合体の色相品質および透明性が低下する問題がある。
【0025】
前記エステル化反応は0.1~3.0kg/cmの圧力および200~300℃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応じて適宜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好ましい例として、240~295℃、より好ましくは245~275℃の温度が挙げられる。
【0026】
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ることができ、それぞれの原料は別に投入できるが、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溶液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、常温で固形分である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させた後、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にすることができる。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ジオール成分を混合してスラリーにすることができる。また、前記混合されたスラリーに水を追加で投入してスラリーの流動性増大を助けることもできる。
【0027】
好ましくは、前記段階2のエステル化反応は2時間~10時間の間行う。前記反応時間は最終生成されるポリエステル共重合体の品質に影響を及ぼし、前記反応時間が2時間未満であるかまたは10時間超である場合は最終生成されるポリエステル共重合体の色相品質の低下が生じる。
【0028】
一方、前記エステル化反応は、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、アセチルアセトナートチタネート、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、チタン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キシド、ゲルマニウムアセテート、これらを利用した共重合体、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を両方とも使用することができ、グリコール可溶性も使用することができる。
【0030】
(段階3)
本発明の段階3は、前記オリゴマーを縮重合してポリエステル共重合体を製造する段階である。
【0031】
前記重縮合反応は、前記エステル化反応生成物を240~300℃の温度および400~0.01mmHgの圧力条件で行うことが好ましい。また、前記重縮合反応は1~10時間の間行うことが好ましい。
【0032】
前記重縮合反応の温度および圧力条件を適用することにより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る。また、前記重縮合反応時間を適用したとき、最終生成物の固有粘度が適切な水準に達することができる。
【0033】
ポリエステル共重合体
また、本発明は上述した本発明の製造方法により製造されるポリエステル共重合体を提供する。
【0034】
本発明によ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する。
【0035】
また、好ましくは、本発明によるポリエステル共重合体はPellet color L-bが60~70である。前記Pellet color L-bの測定方法は後述する実施例で具体化する。
【発明の効果】
【0036】
前述したように、本発明による製造方法は、リサイクル単量体を使用しながらも優れた品質のポリエステル共重合体を製造することができ、特に優れた色相品質を有するポリエステル共重合体を製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【0037】
以下、本発明の理解を深め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であり、本発明の内容はこれによって限定されるものではない。
【0038】
実施例1
段階1)r-BHET溶液の製造
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)および水(200g)を70℃で均一に混合してr-BHET溶液(86.39wt%)を製造した。
【0039】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、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GeO(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。
【0040】
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/cmだけ高い加圧状態にした(絶対圧力:1495.6mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持してエステル化反応を245分間行った。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。
【0041】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を280℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0042】
前記粒子を150℃で1時間の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になるまで行い、ポリエステル共重合体を製造した。
【0043】
実施例2
段階1)r-BHET溶液の製造
r-BHET(3461.1g)および水(3000g)を45℃で均一に混合してr-BHET溶液(53.57wt%)を製造した。
【0044】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、TPA(969.4g)、EG(12.1g)、CHDM(140.2g)、ISB(113.7g)を投入し、触媒としてGeO(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。
【0045】
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/cmだけ高い加圧状態にした(絶対圧力:2231.1mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持してエステル化反応を203分間行った。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。
【0046】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を280℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0047】
前記粒子を150℃で1時間の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になるまで行い、ポリエステル共重合体を製造した。
【0048】
実施例3
段階1)r-BHET溶液の製造
r-BHET(4019.2g)および水(1500g)を100℃で均一に混合してr-BHET溶液(72.82wt%)を製造した。
【0049】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、TPA(875.6g)、EG(39.2g)、CHDM(121.5g)を投入し、触媒としてTiO/SiO copolymer(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、0.016g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社、0.004g)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0.5kgf/cmだけ高い加圧状態にした(絶対圧力:1127.8mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持してエステル化反応を143分間行った。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】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を275℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、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時間の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になるまで行い、ポリエステル共重合体を製造した。
【0053】
実施例4
段階1)r-BHET溶液の製造
r-BHET(795.8g)および水(1900g)を30℃で均一に混合してr-BHET溶液(29.52wt%)を製造した。
【0054】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、TPA(3814.0g)、EG(1554.0g)、CHDM(188.0g)を投入し、触媒としてTiO/SiO copolymer(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。
【0055】
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/cmだけ高い加圧状態にした(絶対圧力:1495.6mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、250℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持してエステル化反応を387分間行った。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。
【0056】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を265℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0057】
前記粒子を150℃で1時間の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になるまで行い、ポリエステル共重合体を製造した。
【0058】
実施例5
段階1)r-BHET溶液の製造
r-BHET(2439.2g)および水(300g)を55℃で均一に混合してr-BHET溶液(89.05wt%)を製造した。
【0059】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、TPA(1471.5g)、EG(68.7g)、CHDM(797.8g)を投入し、触媒としてTiO/SiO copolymer(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。
【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2.0kgf/cmだけ高い加圧状態にした(絶対圧力:2231.1mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、255℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持してエステル化反応を360分間行った。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】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を285℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、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6
段階1)r-BHET溶液の製造
r-BHET(1852.6g)およびEG(60g)を195℃で均一に混合してr-BHET溶液(96.86wt%)を製造した。
【0063】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、TPA(1816.1g)、EG(279.2g)、CHDM(525.1g)を投入し、触媒としてGeO(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。
【0064】
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/cmだけ高い加圧状態にした(絶対圧力:1715.5mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、250℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持してエステル化反応を139分間行った。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。
【0065】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を270℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、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。
【0066】
実施例7
段階1)r-BHET溶液の製造
r-BHET(1132.4g)および水(1200g)を40℃で均一に混合してr-BHET溶液(48.55wt%)を製造した。
【0067】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、TPA(2220.2g)、EG(265.4g)、CHDM(1284.0g)、ISB(156.2g)を投入し、触媒としてGeO(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、0.013g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社、0.004g)を投入した。
【0068】
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/cmだけ高い加圧状態にした(絶対圧力:1495.6mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、265℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持してエステル化反応を468分間行った。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。
【0069】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を275℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、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。
【0070】
実施例8
段階1)r-BHET溶液の製造
r-BHET(40.9g)およびEG(80g)を25℃で均一に混合してr-BHET溶液(33.80wt%)を製造した。
【0071】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、TPA(2643.1g)、EG(249.1g)、CHDM(1158.0g)、ISB(587.0g)を投入し、触媒としてGeO(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、0.020g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社、0.008g)を投入した。
【0072】
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/cmだけ高い加圧状態にした(絶対圧力:1127.8mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持してエステル化反応を594分間行った。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。
【0073】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を275℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、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。
【0074】
実施例9
段階1)r-BHET溶液の製造
r-BHET(3418.5g)およびEG(200g)を150℃で均一に混合してr-BHET溶液(94.47wt%)を製造した。
【0075】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、TPA(957.5g)、DMT(dimethyl terephthalate;1119.0g)、EG(145.7g)、CHDM(221.5g)、ISB(84.2g)を投入し、触媒としてMn(II)acetate tetrahydrate(1.5g)およびSb(1.8g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、0.7g)を投入した。
【0076】
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分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、240℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持して126分間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。
【0077】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を265℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0078】
前記粒子を150℃で1時間の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になるまで行い、ポリエステル共重合体を製造した。
【0079】
実施例10
段階1)r-BHET溶液の製造
r-BHET(3461.1g)および水(1500g)を95℃で均一に混合してr-BHET溶液(69.76wt%)を製造した。
【0080】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、TPA(969.4g)、IPA(isophthalic acid;2262.0g)、EG(12.1g)、CHDM(140.2g)、ISB(113.7g)を投入し、触媒としてGeO(1.0g)、呈色剤として酢酸コバルト(cobalt acetate、0.7g)を投入した。
【0081】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より3.0kgf/cmだけ高い加圧状態にした(絶対圧力:2966.7mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持してエステル化反応を203分間行った。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。
【0082】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を280℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0083】
前記粒子を150℃で1時間の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になるまで行い、ポリエステル共重合体を製造した。
【0084】
比較例1
段階1)r-BHET溶液の製造
r-BHET(390.7g)および水(2500g)を100℃で均一に混合してr-BHET溶液(13.52wt%)を製造した。
【0085】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、TPA(2936.3g)、EG(1400.7g)、CHDM(221.5g)、ISB(98.2g)を投入し、触媒としてGeO(1.0g)、安定剤としてリン酸(phosphoric acid、1.46g)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0.5kgf/cmだけ高い加圧状態にした(絶対圧力:1127.8mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持してエステル化反応を720時間の間行った。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】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を280℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、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時間の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になるまで行い、ポリエステル共重合体を製造した。
【0089】
比較例2
段階1)r-BHET溶液の製造
r-BHET(1587.3g)およびEG(1500g)を50℃で均一に混合してr-BHET溶液(51.41wt%)を製造した。
【0090】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、TPA(2420.6g)、EG(198.4g)、CHDM(150.0g)、ISB(106.4g)を投入し、触媒としてGeO(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。
【0091】
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/cmだけ高い加圧状態にした(絶対圧力:1495.6mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持してエステル化反応を920分間行った。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。
【0092】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を280℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0093】
前記粒子を150℃で1時間の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になるまで行い、ポリエステル共重合体を製造した。
【0094】
比較例3
段階1)r-BHET溶液の製造
r-BHET(304.1g)および水(1000g)を70℃で均一に混合してr-BHET溶液(23.32wt%)を製造した。
【0095】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、TPA(2640.8g)、EG(583.3g)、CHDM(1231.6g)、ISB(25.0g)を投入し、触媒としてGeO(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、0.012g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社、0.004g)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0.5kgf/cmだけ高い加圧状態にした(絶対圧力:1127.8mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、255℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持してエステル化反応を850分間行った。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】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を280℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0098】
比較例4
段階1)r-BHET溶液の製造
r-BHET(3193.6g)および水(6000g)を85℃で均一に混合してr-BHET溶液(34.74wt%)を製造した。
【0099】
段階2)エステル化反応
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、前記製造したr-BHET溶液、TPA(623.4g)、ISB(95.4g)を投入し、触媒としてGeO(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、0.010g)、およびレッドトナーとしてSolvaperm Red BB(Clarient社、0.003g)を投入した。
【0100】
次に、反応器に窒素を注入して反応器の圧力が常圧より0.1kgf/cmだけ高い加圧状態にした(絶対圧力:833.5mmHg)。そして、反応器の温度を220℃まで90分かけて上げ、220℃で2時間維持した後、260℃まで2時間かけて上げた。その次に、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℃に維持してエステル化反応を650分間行った。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。
【0101】
段階3)重縮合反応
前記7L容積の反応器の圧力を常圧状態から5Torr(絶対圧力:5mmHg)まで30分かけて下げ、同時に反応器の温度を270℃まで1時間かけて上げ、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実施した。重縮合反応の初期には攪拌速度を速く設定するが、重縮合反応が進行するにつれて反応物の粘度上昇により攪拌力が弱くなるかまたは反応物の温度が設定した温度以上に上がる場合、攪拌速度を適宜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になるまで行った。反応器内の混合物の固有粘度が所望の水準に到達すれば、混合物を反応器の外部に吐出してストランド(strand)化し、これを冷却液で固化した後、平均重量が12~14mg程度になるように粒子化した。
【0102】
前記粒子を150℃で1時間の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になるまで行い、ポリエステル共重合体を製造した。
【0103】
実験例
前記実施例および比較例で製造したポリエステル共重合体について、以下のとおり物性を評価した。
【0104】
1)残基組成
ポリエステル樹脂内の酸およびジオール由来の残基組成(mol%)は、試料をCDCl溶媒に3mg/mLの濃度で溶解した後核磁気共鳴装置(JEOL、600MHz FT-NMR)を用いて25℃で得た1H-NMRスペクトルにより確認した。また、TMA残基は、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、全体ポリエステル樹脂重量に対して含有量(wt%)で確認した。
【0105】
2)固有粘度
150℃オルソクロロフェノール(OCP)に0.12%濃度でポリエステル共重合体を溶解させた後、35℃の恒温槽でウベローデ型粘度計を用いて固有粘度を測定した。具体的には、粘度管の温度を35℃に維持して、粘度管の特定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)を算出して、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。
【0106】
【数1】
【0107】
【数2】
【0108】
(3)Pellet color L-b
サンプルの色度および明度を拡散反射付属品を取り付けたバリアンケアリー(Cary)5 UV/Vis/NIR分光光度計を用いて測定した。ポリエステル樹脂ペレットを準備して、観測者の角度2°でイルミナント(Illuminant)D65で反射データを得て、これをグラムズ/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、以下の表ではL値からb値を引いた結果(L-b)を記載した。
【0109】
前記結果を下記表1に示した。
【0110】
【表1】
【手続補正書】
【提出日】2023-05-09
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0021】
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、加工性のために剪断流動化特性を改善し、結晶化速度を遅延させなければならない。しかし、シクロヘキサンジメタノールとエチレングリコールだけではその効果を達成し難い。そのため、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ながらも剪断流動化特性が改善されて結晶化速度が遅延されることによって、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、前記イソソルビドは前記全体ジオール成分100モルに対して0.1~50モルで使用する。
【国際調査報告】