JP2001192443A - ポリエステルの製造方法 - Google Patents

ポリエステルの製造方法

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JP2001192443A
JP2001192443A JP2000326476A JP2000326476A JP2001192443A JP 2001192443 A JP2001192443 A JP 2001192443A JP 2000326476 A JP2000326476 A JP 2000326476A JP 2000326476 A JP2000326476 A JP 2000326476A JP 2001192443 A JP2001192443 A JP 2001192443A
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Yuji Terado
雄二 寺戸
Hiroshi Minazu
宏 水津
Masatoshi Takagi
正利 高木
Masanobu Ajioka
正伸 味岡
Shoji Hiraoka
章二 平岡
Katsuyuki Sakai
勝幸 酒井
Hiroyuki Suzuki
博之 鈴木
Akira Shinagawa
亮 品川
Shinji Ogawa
伸二 小川
Yasushi Kotaki
泰 小瀧
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Mitsui Chemicals Inc
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Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、乳酸、グリコール酸などの脂肪族ヒ
ドロキシカルボン酸やブタンジオールのような脂肪族多
価アルコールとコハク酸のような脂肪族多塩基酸といっ
た安価な原料を重縮合し、容易に得られる低分子量の脂
肪族ポリエステルであるプレポリマーを出発原料とし、
プレポリマーを結晶化した後、触媒存在下に固相で重縮
合反応し、強靭さが要求される汎用樹脂の代替となるよ
うな分子量の高い脂肪族ポリエステルを、高い容積効率
で、簡便に製造する方法を提供する。 【解決手段】重量平均分子量2,000〜100,00
0を有する結晶化した、脂肪族ヒドロキシカルボン酸ユ
ニット50%以上を含む脂肪族ポリエステルプレポリマ
ーを、触媒存在下で固相重合する事からなる、重量平均
分子量50,000〜1,000,000の脂肪族ヒド
ロキシカルボン酸ユニット50%以上を含む脂肪族ポリ
エステルの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療用材料や汎用
樹脂の代替として有用な生分解性ポリマーである脂肪族
ヒドロキシカルボン酸ユニットを50%以上含有する脂
肪族ポリエステルの製造方法に関する。更に詳しくは、
結晶化した、脂肪族ヒドロキシカルボン酸ユニットを5
0%以上含有する低分子量の脂肪族ポリエステルプレポ
リマーを触媒の存在下、固相重合することからなる脂肪
族ヒドロキシカルボン酸ユニットを50%以上含有する
高分子量の脂肪族ポリエステルの製造方法に関する。
【0002】本発明は、例えば、脂肪族ヒドロキシカル
ボン酸を、特定の揮発性触媒の存在下又は非存在下、無
溶媒又は溶媒の存在下、重合し、比較的低分子量の脂肪
族ヒドロキシカルボン酸プレポリマーを製造し、該脂肪
族ヒドロキシカルボン酸プレポリマーを効果的に結晶化
し、ついで、特定の揮発性触媒の存在下に、融点以下の
温度で固相重合することからなる、触媒残存量の減少さ
れた高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造
方法を包含する。
【0003】
【従来の技術】近年、廃棄物処理が環境保護と関連して
問題となっている。特に、一般的な汎用の高分子材料の
成形品や加工品は、廃棄物として埋め立てた場合、微生
物等による分解性・崩壊性がないため、異物として半永
久的に残存すること、さらに、可塑剤等の添加剤が溶出
して環境を汚染すること等が問題となっている。また、
廃棄物として焼却する場合には、燃焼により発生する高
い熱量により、炉を損傷すること、燃焼により発生する
排煙・排ガスが、大気汚染、オゾン層破壊、地球温暖
化、酸性雨等の原因となり得ること等がクローズアップ
されてきた。このような背景から、強靱でありながら使
用後、廃棄物として埋め立てた場合に分解したり、焼却
しなければならない場合でも、燃焼熱が低く炉を損傷し
ない高分子材料への需要が高まってきたにもかかわら
ず、必ずしも、このような需要に応え得る高分子材料が
供給されているとはいえない。
【0004】脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の一種で
あるポリ乳酸は、透明性が高く、強靱で、水の存在下で
は容易に加水分解する特性を有する。従って、それを汎
用樹脂として使用する場合には、廃棄後に環境を汚染す
ることなく分解するので環境にやさしく、また医療用材
料として生体内に留置された場合には、医療用材料とし
ての目的達成後に生体に毒性を及ぼすことなく生体内で
分解・吸収されるので生体にやさしいという優れた性質
が、本出願前に既に注目されていた。
【0005】従来、高分子量の脂肪族ポリヒドロキシカ
ルボン酸は、グリコリド、ラクチド等の脂肪族ヒドロキ
シカルボン酸の環状二量体を開環重合する方法、乳酸や
グリコール酸のような脂肪族ヒドロキシカルボン酸を直
接脱水重縮合反応する方法(米国特許第5,310,8
65)等により製造することが知られている。脂肪族ヒ
ドロキシカルボン酸の環状二量体を開環重合する場合は
通常、溶融状態で重合が行われ、脂肪族ヒドロキシカル
ボン酸を直接脱水重縮合反応する場合は通常、有機溶媒
中で行われる。開環重合する方法は面倒な製法により得
られる高価なラクチド等を使用しなければならず、直接
脱水重縮合反応する方法は、有機溶媒中での反応である
ため容積効率が悪い。
【0006】特開平5−255488号公報(欧州特許
公報 EP−A−500098号)には、粉末又は粒子
であり、X線回折で測定した結晶化度が10%以上であ
る低分子量L−及び/又はD−乳酸のホモポリマー又は
コポリマーを不活性ガス雰囲気中又は真空下でポリマー
のガラス転移温度より高く、かつポリマーの融解温度よ
り低い温度で加熱することにより、分子量を増加させる
技術が開示されている。この発明の特徴として、触媒の
非存在下に重合を行うため、触媒残渣を全く含まないポ
リマーを得ることが出来、医薬の制御的放出、及び生体
吸収性人工器官の製造において重要である高い安全性ポ
リマーを得ることができる。しかしながら、触媒を用い
ないため、強靭さが要求される汎用樹脂の代替となるよ
うな分子量の高いポリマーを得ることができない。ま
た、本発明者等により、EP−953589A2には、
重量平均分子量2,000〜100,000の結晶化し
た脂肪族ヒドロキシカルボン酸ユニット50%以上を含
む、脂肪族ポリエステルプレポリマーを触媒の存在下で
固相重合する事からなる、重量平均分子量50,000
〜1,000,000の脂肪族ヒドロキシカルボン酸ユ
ニット50%以上を含む脂肪族ポリエステルの製造方法
が開示されている。しかしながらこの発明には、重合活
性の高い2,5−ジクロロベンゼンスルホン酸について
記載されていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、乳酸、グリコール酸等の脂肪族ヒドロキシカルボン
酸や1,4−ブタンジオールのような脂肪族多価アルコ
−ルとこはく酸のような脂肪族多価カルボン酸のような
安価な原料を重縮合し、容易に得られる低分子量の脂肪
族ポリエステルであるプレポリマーを出発原料とし、プ
レポリマーを結晶化した後、触媒存在下に固相で重縮合
反応し、強靭さが要求される汎用樹脂の代替となるよう
な分子量の高い脂肪族ポリエステルを、高い容積効率
で、簡便に製造する方法を提供することにある。
【0008】また、本発明の課題の一つは、重縮合反応
に、特定の触媒を用い、触媒を反応中に除去しながら反
応を行うことにより、触媒残渣が少なく、無触媒反応で
得られる脂肪族ポリエステルと同程度に安全で、かつ高
分子量の脂肪族ポリエステルを製造する方法を提供する
ことにある。 さらに本発明の課題の一つは、プレポリ
マーの結晶化を特殊な方法で行うことにより、低分子量
の脂肪族ポリエステルであるプレポリマーを融着、破
損、粉末化等の問題を生ずることなく結晶化を容易に行
うことができ、その後の重縮合反応を効果的に行うこと
ができ、着色の少ない高分子量の脂肪族ポリエステルを
製造する方法を提供することにある。
【0009】またさらに本発明の課題の一つは、不斉炭
素原子を有する脂肪族ヒドロキシカルボン酸を原料とし
て用いた場合、特定の条件で重縮合反応を行うことによ
り、光学純度の高いプレポリマーを得、それを用いて固
相重合を行うことによる、光学純度の高い高分子量脂肪
族ポリエステルを製造する方法を提供することにある。
光学純度の高い脂肪族ポリエステルは、成形に要する時
間が短縮され、優れた成形性加工性を有する。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、以
下の[1]〜[27]に記載した事項により特定され
る。
【0011】[1] 数式(1)で示される数値範囲に
ある重量平均分子量(Mw1)を有する結晶化した脂肪
族ヒドロキシカルボン酸ユニット50%以上を含む脂肪
族ポリエステルプレポリマーを、触媒存在下で固相重合
することからなる、数式(2)と数式(3)で示される
数値範囲を同時に満足する重量平均分子量(Mw2)を
有する脂肪族ヒドロキシカルボン酸ユニット50%以上
を含む脂肪族ポリエステルの製造方法。 2,000 ≦ Mw1 ≦ 100,000 (1) 50,000 ≦ Mw2 ≦ 1,000,000 (2) Mw1 < Mw2 (3)
【0012】[2] 結晶化した脂肪族ポリエステルプ
レポリマーが、固体状態の脂肪族ポリエステルプレポリ
マーを、脂肪族ポリエステルプレポリマーを溶解しない
液体と接触させることにより、結晶化させて得られたも
のである、[1]に記載した脂肪族ポリエステルの製造
方法。
【0013】[3] 結晶化した脂肪族ポリエステルプ
レポリマーが、溶融状態の脂肪族ポリエステルプレポリ
マーを、脂肪族ポリエステルプレポリマーを溶解しない
液体と接触させることにより、固化、結晶化させて得ら
れたものである、[1]に記載した脂肪族ポリエステル
の製造方法。
【0014】[4] 結晶化した脂肪族ポリエステルプ
レポリマーが、脂肪族ポリエステルプレポリマーを溶媒
に溶解した溶液を、脂肪族ポリエステルプレポリマーを
溶解しない液体と接触させることにより、固化、結晶化
させて得られたものである、[1]に記載した脂肪族ポ
リエステルの製造方法。
【0015】[5] 液体が、少なくとも一部に水を含
むものである、[2]乃至[4]の何れかに記載した脂
肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
【0016】[6] 触媒が、揮発性触媒である、
[1]乃至[5]の何れかに記載した脂肪族ポリエステ
ルの製造方法。
【0017】[7] 触媒が、揮発性触媒であり、か
つ、数式(10)に示される、触媒残留率Rが、50%
以下であることを特徴とする、[6]に記載した脂肪族
ポリエステルの製造方法。 R[%] = CA[ppm] ÷ CB[ppm] × 100 (10) (数式(10)において、Rは、固相重合反応前後にお
ける触媒濃度の変化の尺度である触媒残留率[%]であ
り、CB[ppm]は、数式(11)により算出され
る、固相重合前、及び/又は固相重合反応中に反応系に
仕込まれた触媒が全て脂肪族ポリエステル中に残留する
場合の理論触媒濃度であり、CA[ppm]は、数式
(12)により算出される、固相重合反応終了後、最終
的に得られた脂肪族ポリエステル中の触媒濃度である) CB[ppm] = WB[g] ÷ WP[g] × 106 (11) (数式(11)において、WB[g]は、固相重合前、
及び/又は固相重合反応中に反応系に仕込まれた触媒の
合計重量であり、WP[g]は、固相重合反応終了後、
最終的に得られた脂肪族ポリエステルの重量である) CA[ppm] = WA[g] ÷ WP[g] × 106 (12) (数式(12)において、WA[g]は、固相重合反応
終了後、最終的に得られた脂肪族ポリエステル中に含有
される触媒重量であり、WP[g]は、固相重合反応終
了後、最終的に得られた脂肪族ポリエステルの重量であ
る)
【0018】[8] 揮発性触媒が、有機スルホン酸系
化合物である、[6]又は[7]に記載した脂肪族ポリ
エステルの製造方法。
【0019】[9] 有機スルホン酸系化合物が、メタ
ンスルホン酸、エタンスルホン酸、1−プロパンスルホ
ン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、
m−キシレン−4−スルホン酸、p−クロロベンゼンス
ルホン酸2,5−ジクロロベンゼンスルホン酸からなる
群から選択された少なくとも一種である、[8]に記載
した脂肪族ポリエステルの製造方法。
【0020】[10] 最終的に得られた脂肪族ポリエ
ステル中の触媒濃度が、硫黄分に換算して0〜300p
pmである、[8]又は[9]に記載した脂肪族ポリエ
ステルの製造方法。
【0021】[11] 触媒が、不揮発性触媒である、
[1]乃至[5]の何れかに記載した脂肪族ポリエステ
ルの製造方法。
【0022】[12] 不揮発性触媒が、金属錫又は酸
化錫(II)である、[11]に記載した脂肪族ポリエステ
ルの製造方法。
【0023】[13](A)工程として、脂肪族ヒドロ
キシカルボン酸、又は脂肪族ヒドロキシカルボン酸と3
個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールと2個以
上のカルボキシル基を有する脂肪族多塩基酸又はその無
水物、又は脂肪族ヒドロキシカルボン酸と3個以上のカ
ルボキシル基を有する脂肪族多塩基酸又はその無水物と
2個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールを、触
媒の存在下又は非存在下、溶媒の存在下又は非存在下、
脱水重縮合反応して、数式(1)で示される数値範囲に
ある重量平均分子量(Mw1)を有する脂肪族ヒドロキ
シカルボン酸プレポリマーを製造する工程(この場合、
3個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールと3個
以上のカルボキシル基を有する脂肪族多塩基酸又はその
無水物の量は、脂肪族ヒドロキシカルボン酸が単独で完
全に重合したと仮定した場合の重合物の重量を基準とし
て、0.005〜10%である) 2,000 ≦ Mw1 ≦ 100,000 (1) (B)工程として、(A)工程で得られた脂肪族ヒドロ
キシカルボン酸プレポリマーを結晶化する工程、(C)
工程として、(B)工程で得られた結晶化した脂肪族ヒ
ドロキシカルボン酸プレポリマーを、触媒の存在下、固
相状態で脱水重縮合反応する工程、からなる工程で構成
される、数式(2)と数式(3)で示される数値範囲に
ある重量平均分子量(Mw2)を有する脂肪族ポリヒド
ロキシカルボン酸の製造方法。 50,000 ≦ Mw2 ≦ 1,000,000 (2) Mw1 < Mw2 (3)
【0024】[14](A)工程が、(A−1)工程と
して、不斉炭素原子を有する脂肪族ヒドロキシカルボン
酸50%以上を含む脂肪族ヒドロキシカルボン酸を、数
式(4)で表される反応温度RT1で脱水重縮合反応し
て、数式(7)で表される重量平均分子量MwAを有す
る脂肪族ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを製造する工
程、(A−2)工程として、(A−1)工程で製造され
た脂肪族ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを、数式
(5)及び数式(6)で表される数値範囲を同時に満足
する反応温度RT2において脱水重縮合反応し、数式
(8)及び数式(9)で表される数値範囲を同時に満足
する重量平均分子量MwBを有する脂肪族ヒドロキシカ
ルボン酸プレポリマーを製造する工程、からなる、[1
3]に記載した脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造
方法。 50℃ ≦ RT1 ≦ 140℃ (4) 130℃ ≦ RT2 ≦ 170℃ (5) RT1 < RT2 (6) 750 ≦ MwA ≦ 5,000 (7) 2,000 ≦ MwB ≦ 20,000 (8) MwA < MwB (9)
【0025】[15] (A)工程が、触媒存在下にお
いて行なわれるものである、[13]又は[14]に記
載した脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
【0026】[16] (A)工程が、減圧下において
行なわれるものである、[13]又は[14]に記載し
た脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
【0027】[17] (B)工程が、固体状態の脂肪
族ヒドロキシカルボン酸プレポリマーを、脂肪族ヒドロ
キシカルボン酸プレポリマーを溶解しない液体と接触さ
せることにより、結晶化させる結晶化工程である、[1
3]又は[14]に記載した脂肪族ポリヒドロキシカル
ボン酸の製造方法。
【0028】[18] (B)工程が、溶融状態の脂肪
族ヒドロキシカルボン酸プレポリマーを、脂肪族ヒドロ
キシカルボン酸プレポリマーを溶解しない液体と接触さ
せることにより、固化させて結晶化させる結晶化工程で
ある、[13]又は[14]に記載した脂肪族ポリヒド
ロキシカルボンの製造方法。
【0029】[19] (B)工程が、脂肪族ヒドロキ
シカルボン酸プレポリマーを溶媒に溶解した溶液を、脂
肪族ヒドロキシカルボン酸プレポリマーを溶解しない液
体と接触させることにより、固化させて結晶化させる結
晶化工程である、[13]又は[14]に記載した脂肪
族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
【0030】[20] 液体が、少なくとも一部に水を
含むものである、[17]乃至[19]の何れかに記載
した脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
【0031】[21] 触媒が、揮発性触媒である[1
3]乃至[20]の何れかに記載した脂肪族ヒドロキシ
カルボン酸の製造方法。
【0032】[22] 触媒が、不揮発性触媒である
[13]乃至[20]の何れかに記載した脂肪族ヒドロ
キシカルボン酸の製造方法。
【0033】[23] 触媒が、揮発性触媒であり、か
つ、数式(10)に示される、触媒残留率Rが、50%
以下であることを特徴とする、[21]に記載した脂肪
族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。 R[%] = CA[ppm] ÷ CB[ppm] × 100 (13) (数式(13)において、Rは、脱水重縮合反応前後に
おける触媒濃度の変化の尺度である触媒残留率[%]で
あり、CB[ppm]は、数式(14)により算出され
る、脱水重縮合反応において反応系に仕込まれた触媒が
全て脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸中に残留する場合
の理論触媒濃度であり、CA[ppm]は、数式(1
5)により算出される、脱水重縮合反応終了後、最終的
に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸中の触媒濃
度である) CB[ppm] = WB[g] ÷ WP[g] × 106 (14) (数式(14)において、WB[g]は、脱水重縮合反
応開始前、及び/又は、脱水重縮合反応中に反応系に仕
込まれた触媒の合計重量であり、WP[g]は、脱水重
縮合反応終了後、最終的に得られた脂肪族ポリヒドロキ
シカルボン酸の重量である。) CA[ppm] = WA[g] ÷ WP[g] × 106 (15) (数式(15)において、WA[g]は、脱水重縮合反
応終了後、最終的に得られた脂肪族ポリヒドロキシカル
ボン酸中に含有される触媒重量であり、WP[g]は、
脱水重縮合反応終了後、最終的に得られた脂肪族ポリヒ
ドロキシカルボン酸の重量である。)
【0034】[24] 脂肪族ポリエステルプレポリマ
ーがポリ乳酸である、[1]又は[10]に記載した脂
肪族ポリエステルの製造方法。
【0035】[25] 脂肪族ヒドロキシカルボン酸が
L−乳酸である、[13]又は[14]に記載した脂肪
族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
【0036】[26] 脂肪族ポリエステルプレポリマ
ーが、L−乳酸とペンタエリスリトールとこはく酸を含
むものからなるスターポリマー、又はL−乳酸とトリメ
チロールプロパンとコハク酸を含むものからなるスター
ポリマーである、[1]又は[10]に記載した脂肪族
ポリエステルの製造方法。
【0037】[27] 脂肪族ヒドロキシカルボン酸が
L−乳酸であり、3個以上の水酸基を有する脂肪族多価
アルコールがペンタエリスリトール又はトリメチルプロ
パンであり、2個以上のカルボキシル基を有する脂肪族
多塩基酸又はその無水物がコハク酸又は無水コハク酸で
ある、[13]又は[14]に記載した脂肪族ポリヒド
ロキシカルボン酸の製造方法。
【0038】
【発明の実施の形態】本発明は、数式(1)で示される
数値範囲にある重量平均分子量(Mw1)を有する結晶
化した脂肪族ヒドロキシカルボン酸ユニットを50%以
上含む脂肪族ポリエステルプレポリマーを、触媒存在下
で固相重合することからなる、数式(2)と数式(3)
で示される数値範囲にある重量平均分子量(Mw2)と
脂肪族ヒドロキシカルボン酸ユニットを50%以上有す
る脂肪族ポリエステルの製造方法である。
【0039】 2,000 ≦ Mw1 ≦ 100,000 (1) 50,000 ≦ Mw2 ≦ 1,000,000 (2) Mw1 < Mw2 (3)
【0040】[固相重合]本発明の固相重合による脂肪
族ポリエステルの製造方法は、触媒の存在下、結晶化し
た脂肪族ポリエステルプレポリマー(以下、プレポリマ
ーという)を固相状態で、好ましくは流通ガス雰囲気下
で脱水重縮合(固相重合)することを特徴とする。本発
明の固相重合方法は、反応系に存在するポリマー(プレ
ポリマー及び反応生成物である脂肪族ポリエステル)が
実質的に固体状態を維持し、固相重合終了後の脂肪族ポ
リエステルの重量平均分子量(Mw)が、固相重合開始
前のプレポリマーの重量平均分子量(Mw)の数値以上
であれば特に制限されない。
【0041】すなわち、本発明の固相重合方法は、反応
系に存在するポリマー(プレポリマー及び反応生成物で
ある脂肪族ポリエステル)が実質的に固体状態を維持
し、固相重合開始前のプレポリマーの重量平均分子量
(Mw1)が、数式(1)で示される数値範囲にあり、
固相重合終了後の脂肪族ポリエステルの重量平均分子量
(Mw2)が、数式(2)と数式(3)で示される数値
範囲であれば特に制限されない。
【0042】 2,000 ≦ Mw1 ≦ 100,000 (1) 50,000 ≦ Mw2 ≦ 1,000,000 (2) Mw1 < Mw2 (3)
【0043】1) 固相重合における触媒 本発明の固相重合において、触媒として、揮発性触媒及
び不揮発性触媒の何れもが使用できる。しかしながら、
生成した脂肪族ポリエステル中の触媒の残存量が少ない
ことから反応中に反応系から揮散する揮発性触媒を用い
ることが好ましい。
【0044】1−1) 揮発性触媒 本発明において使用する揮発性触媒は、プレポリマーの
脱水重縮合反応の進行を実質的に促進すると共に、揮発
性を有するものであれば特に制限されない。ここで、触
媒の揮発性とは、固相重合において、反応条件群、すな
わち、反応圧力、反応温度、反応時間、流通ガスの流量
及びプレポリマーの粒子直径からなる反応条件群の少な
くとも一つの反応条件に相関して、数式(10)により
計算される触媒残留率R[%]を、数式(16)により
示される数値範囲内の任意の数値に制御することができ
る機能を意味する。
【0045】 0[%] ≦ R[%] < 100[%] (16) (数式(13)において、R[%]は、数式(10)に
より算出される、固相重合反応前後における触媒濃度の
変化の尺度である触媒残留率[%]である)
【0046】 R[%] = CA[ppm] ÷ CB[ppm] × 100 (10) (数式(10)において、Rは、固相重合反応前後にお
ける触媒濃度の変化の尺度である触媒残留率[%]であ
り、CB[ppm]は、数式(11)により算出され
る、固相重合前、及び/又は固相重合反応中に反応系に
仕込まれた触媒が全て脂肪族ポリエステル中に残留する
場合の理論触媒濃度であり、CA[ppm]は、数式
(12)により算出される、固相重合反応終了後、最終
的に得られた脂肪族ポリエステル中の触媒濃度であ
る。)
【0047】 CB[ppm] = WB[g] ÷ WP[g] × 106 (11) (数式(11)において、WB[g]は、固相重合前、
及び/又は固相重合反応中に反応系に仕込まれた触媒の
合計重量であり、WP[g]は、固相重合反応終了後、
最終的に得られた脂肪族ポリエステルの重量である。)
【0048】 CA[ppm] = WA[g] ÷ WP[g] × 106 (12) (数式(12)において、WA[g]は、固相重合反応
終了後、最終的に得られた脂肪族ポリエステル中に含有
される触媒重量であり、WP[g]は、固相重合反応終
了後、最終的に得られた脂肪族ポリエステルの重量であ
る。)
【0049】すなわち、本発明の方法で揮発性触媒を使
用することにより、固相重合反応終了後、最終的に得ら
れた脂肪族ポリエステル中の触媒濃度CA[ppm]
は、数式(11)で表される固相重合反応開始前に反応
系に仕込まれた触媒重量から算出される触媒濃度C
B[ppm]よりも小さくなる。触媒残留率R[%]の
値は小さいほど、揮発性触媒としての特性が優れている
と言え、安定性の高い脂肪族脂肪族ポリエステルが得ら
れ易い。触媒残留率R[%]の値は、揮発性触媒の種
類、使用量、反応方式、反応条件によって変化する。本
発明で使用する揮発性触媒の触媒残留率R[%]の値
は、、特に制限されないが、一般的に触媒残留率R
[%]の値は、50%以下であることが好ましく、20
%以下であることがさらに好ましい。
【0050】本発明において使用する揮発性触媒の具体
例としては、例えば、有機スルホン酸系化合物が挙げら
れる。有機スルホン酸系化合物の具体例としては、例え
ば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、1−プロパ
ンスルホン酸、1−ブタンスルホン酸、1−ペンタンス
ルホン酸、1−ヘキサンスルホン酸、1−ヘプタンスル
ホン、1−オクタンスルホン酸、1−ノナンスルホン
酸、1ーデカンスルホン酸等の炭素数1〜10のアルカ
ンスルホン酸、エタンジスルホン酸、トリフルオロメタ
ンスルホン酸、3−ヒドロキシプロパンスルホン酸、ス
ルホ酢酸、タウリン、アミノメタンスルホン酸等の置換
アルカンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエ
ンスルホン酸、p−キシレン−2−スルホン酸、m−キ
シレン−4−スルホン酸、メシチレンスルホン酸、p−
クロロベンゼンスルホン酸、2,5−ジクロロベンゼン
スルホン酸、o−ニトロベンゼンスルホン酸、m−ニト
ロベンゼンスルホン酸、p−ニトロベンゼンスルホン
酸、p−アミノベンゼンスルホン酸、o−ヒドロキシベ
ンゼンスルホン酸、p−ヒドロキシベンゼンスルホン
酸、o−スルホ安息香酸等のベンゼンスルホン酸及びベ
ンゼンスルホン酸誘導体、ナフタレン−1−スルホン
酸、ナフタレン−2−スルホン酸、1,5−ナフタレン
ジスルホン酸、2,5−ナフタレンジスルホン酸等のナ
フタレンスルホン酸及びナフタレンスルホン酸誘導体、
カンファースルホン酸、4−ヒドロキシピリジン−3−
スルホン酸等が挙げられる。又、これら有機スルホン酸
の酸無水物も使用することができる。これらの中では、
メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、1−プロパンス
ルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン
酸、m−キシレン−4−スルホン酸、p−クロロベンゼ
ンスルホン酸、2,5−ジクロロベンゼンスルホン酸が
特に好ましい。これらは、単独で又は2種類以上組み合
わせて使用することができる。
【0051】上記有機スルホン酸の種類によっては結晶
水を有するものもあり、この場合、触媒を添加する際
に、結晶水による得られる脂肪族ポリエステルの重量平
均分子量の低下を考慮しなければならない場合もある。
プレポリマーの重量平均分子量(Mw)が1,000以
下の時は結晶水を有したまま触媒を添加しても構わない
が、プレポリマーの重量平均分子量(Mw)が1,00
0を越える場合は、重量平均分子量(Mw)が高くなる
ほど、触媒が有する結晶水により、得られる脂肪族ポリ
エステルの重量平均分子量が低下しやすくなるので予め
触媒が有する結晶水を除去してから触媒添加する方が、
反応の進行を阻害しないので好ましい。
【0052】1−2) 揮発性触媒の使用量 本発明において揮発性触媒の使用量は、触媒の揮発性や
酸強度等の触媒自身の性質、反応条件を考慮して、実質
的に、反応を促進させることができれば特に制限されな
い。揮発性触媒の好ましい使用量は、使用する触媒の種
類によって異なるが、一般的には、得られる脂肪族ポリ
エステルの0.05〜10重量%の範囲が好ましく、
0.10〜5重量%の範囲がより好ましい。
【0053】1−3) 不揮発性触媒 本発明において使用する不揮発性触媒は、固相重合反応
の進行を実質的に促進する限り、特に制限されない。触
媒の具体例としては、例えば、周期表II、III、IV、V族
の金属、その酸化物あるいはその塩等が挙げられる。よ
り具体的には、亜鉛末、錫末、アルミニウム、マグネシ
ウム、ゲルマニウム等の金属、酸化錫(II)、酸化アン
チモン(III)、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マ
グネシウム、酸化チタン(IV)、酸化ゲルマニウム(I
V)等の金属酸化物、塩化錫(II)、塩化錫(IV)、臭
化錫(II)、臭化錫(IV)、フッ化アンチモン(II
I)、フッ化アンチモン(V)、塩化亜鉛、塩化マグネシ
ウム、塩化アルミニウム等の金属ハロゲン化物、硫酸錫
(II)、硫酸亜鉛、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸
マグネシウム、炭酸亜鉛等の炭酸塩、ホウ酸亜鉛等のホ
ウ酸塩、酢酸錫(II)、オクタン酸錫(II)、乳酸錫
(II)、酢酸亜鉛、酢酸アルミニウム等の有機カルボン
酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸錫(II)、トリフ
ルオロメタンスルホン酸亜鉛、トリフルオロメタンスル
ホン酸マグネシウム、メタンスルホン酸錫(II)、p−
トルエンスルホン酸錫(II)等の有機スルホン酸塩等類
が挙げられる。その他の例としては、ジブチルチンオキ
サイド等の上記金属の有機金属酸化物、又は、チタニウ
ムイソプロポキシド等の上記金属の金属アルコキサイ
ド、又は、ジエチル亜鉛等の上記金属のアルキル金属等
が挙げられる。これらの中でも錫末(金属錫)、酸化錫
(II)等が好ましい。これらは、単独で又は2種類以上
組み合わせて使用することができる。
【0054】1−4) 不揮発性触媒の使用量 不揮発性触媒の使用量は、実質的に、反応速度を促進す
る程度のものであれば、特に制限されない。不揮発性触
媒の使用量は、使用する触媒の種類によって異なるが、
一般的には、得られる脂肪族ポリエステルの0.000
05〜5重量%の範囲が好ましく、経済性を考慮する
と、0.0001〜1重量%の範囲がより好ましい。
【0055】2) 固相重合における反応温度 固相重合における反応温度は、反応系に存在するポリマ
ー(プレポリマー及び反応生成物である脂肪族ポリエス
テル)が実質的に固体状態を維持していれば特に制限さ
れないが、重合速度及び触媒として前述した揮発性触媒
を用いる場合その揮発性を考慮して、100℃以上、融
点(Tm)未満であることが好ましい。揮発性触媒を用
いる場合、一般的には、反応温度が高い程、重合速度が
速く、触媒が揮散しやすくなる。このため、揮発性触媒
を用いる場合、高分子量の脂肪族ポリエステルを得るに
は、ポリマー(プレポリマー及び反応生成物である脂肪
族ポリエステル)の融点(Tm)以下の温度範囲の中
で、触媒の揮散速度を考慮して、反応温度を設定する。
【0056】3) 流通ガス雰囲気下で固相重合を行う
場合 本発明の固相重合は、重合により生成した水を除去する
ため、流通ガス雰囲気下で行うことが好ましい。本発明
の固相重合で使用する流通ガス、すなわち、反応系に流
通させるガスの具体例としては、例えば、窒素ガス、ヘ
リウムガス、アルゴンガス、キセノンガス、クリプトン
ガス等の不活性ガスや、乾燥空気等が挙げられる。中で
も不活性ガスが好ましい。
【0057】流通ガスの含水量については、できるだけ
低く、実質的に無水状態のガスであることが好ましい。
含水量が多いと固相重合反応で生成した水が効率よく除
去できないため重合速度が遅くなり好ましくない。この
場合、ガスをモレキュラーシーブ類やイオン交換樹脂類
等を充填した層に通すことにより脱水して使用すること
ができる。流通ガスの含水量を、露点で示すと、ガスの
露点が、−20℃以下であることが好ましく、−50℃
以下であることがより好ましい。
【0058】流通ガスの流量は、重合速度、及び、触媒
として揮発性触媒を用いる場合、揮発性触媒の種類及び
使用量、反応系から揮発性触媒の揮散速度を考慮して、
十分に重量平均分子量が高い脂肪族ポリエステルを得る
ことができる程度に、生成した水を除去することができ
れば特に制限されない。流通ガスを反応系内に流通させ
る効果は、固相重合反応で生成した水を効率よく系外へ
除去することができ、それにより十分に高い重量平均分
子量の脂肪族ポリエステルを効率よく得ることができる
ことにある。
【0059】流通ガスの流量は、重合速度や、触媒とし
て揮発性触媒を用いる場合、揮発性触媒の種類及び使用
量、脱水重縮合反応の過程において脂肪族ポリエステル
から揮発性触媒が揮散していく速度や効率、固相重合反
応により生成した水を除去する速度や効率、到達重量平
均分子量(Mw)等を考慮して設定される。一般的に、
流通ガスの流量が多いほど、固相重合反応において生成
した水を効率よく除去することができるが、一方で、触
媒として揮発性触媒を用いる場合、固相重合反応におけ
る脂肪族ポリエステルから揮発性触媒の揮散速度も速く
なるので、高い重量平均分子量(例えば、Mw=5×1
4〜1×106)を有する脂肪族ポリエステルを期待す
る場合には、固相重合反応の過程の少なくとも一部にお
いて、流通ガスの流量を一定水準に抑制する必要があ
る。
【0060】通常、高い重量平均分子量(例えば、Mw
=5×104〜1×106)を有する脂肪族ポリエステル
を期待する場合には、プレポリマー1g当たりの流通ガ
スの流量は、0.02〜200[ml/分]が好まし
く、0.5〜150[ml/分]がより好ましく、1.
0〜100[ml/分]がさらに好ましい。一般的に
は、プレポリマー1g当たりの流通ガスの流量が、0.
02[ml/分]未満では、固相重合反応において、生
成した水を除去する効率が顕著に悪くなり、高い重量平
均分子量(例えば、Mw=5×104〜1×106)を有
する脂肪族ポリエステルを得られない。線速で表すと、
0.01〜500[cm/秒]であることが好ましい。
【0061】4) 減圧下で固相重合を行う場合 減圧下で固相重合を行う場合、反応系内の減圧度は、実
質的に固相重合反応の進行を維持して、充分に高い重量
平均分子量(例えば、Mw=5×104〜1×106)を
有する脂肪族ポリエステルが得られれば、特に制限され
ない。減圧下で固相重合を行う場合、反応系内の減圧度
は、重合速度や、揮発性触媒の種類及び使用量、固相重
合反応の過程において脂肪族ポリエステルから揮発性触
媒が揮散していく速度や効率、脱水重縮合反応により生
成した水を除去する速度や効率、到達重量平均分子量
(Mw)等を考慮して設定される。
【0062】5) 加圧下で固相重合を行う場合 加圧下で固相重合を行う場合、反応系内の圧力は、実質
的に固相重合反応の進行を維持して、充分に高い重量平
均分子量(例えば、Mw=5×104〜1×106)を有
する脂肪族ポリエステルが得られれば、特に制限されな
い。加圧下で固相重合を行う場合、反応系内の圧力は、
重合速度や、揮発性触媒の種類及び使用量、固相重合反
応の過程において脂肪族ポリエステルから揮発性触媒が
揮散していく速度や効率、脱水重縮合反応により生成し
た水を除去する速度や効率、到達重量平均分子量(M
w)等を考慮して設定される。一般的に、加圧下で固相
重合を行うと、常圧下に比較して、使用された揮発性触
媒は反応系から揮散しにくくなる。
【0063】[プレポリマーを製造する工程]本発明の
固相重合に用いる、脂肪族ヒドロキシカルボン酸ユニッ
トを50%以上含有する、重量平均分子量(Mw1)が
式(1)で示されるプレポリマーには以下の種類のもが
ある。 2000 ≦ Mw1 ≦ 100,000 (1)
【0064】 脂肪族ヒドロキシカルボン酸から得ら
れる脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸のホモポリマー又
はコポリマー又はそれらの混合物。 脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸と脂肪族二価アル
コールと脂肪族二塩基酸からなる脂肪族ポリエステルと
のコポリマー又はその混合物。 脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸と多糖類のコポリ
マー又は混合物。 脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸と多糖類と脂肪族
二価アルコールと脂肪族二塩基酸からなる脂肪族ポリエ
ステルとのコポリマー又はそれらの混合物。 脂肪族ヒドロキシカルボン酸と3個以上の水酸基を
有する脂肪族多価アルコールと2個以上のカルボキシル
基を有する脂肪族多塩基酸及び/又はその無水物からな
るスターポリマー。 脂肪族ヒドロキシカルボン酸と3個以上のカルボキ
シル基を有する脂肪族多塩基酸及び/又はその無水物と
2個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールからな
るスターポリマー。
【0065】〜のプレポリマーを製造するための脂
肪族ヒドロキシカルボン酸については特に制限はない。
好適な具体例としては、乳酸の他に例えばグリコール
酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、4−ヒ
ドロキシ吉草酸、5−ヒドロキシ吉草酸、6−ヒドロキ
シカプロン酸等が挙げられる。また、これらのヒドロキ
シカルボン酸は単独で、または2種類以上組み合わせて
使用してもよい。また、乳酸のように分子内に不斉炭素
原子を有する場合には、D体、L体、及びそれらの等量
混合物(ラセミ体)が存在するが、得られるプレポリマ
ー重合体が結晶性を有していれば、それらの何れも使用
することができる。なかでも光学純度が95%以上、好
ましくは98%以上の発酵法で製造されるL-乳酸が特
に好ましい。
【0066】及びのプレポリマーを製造するための
脂肪族二価アルコールは、特に制限されない。好適な具
体例は、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリ
コール、トリエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオー
ル、1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,5−ペ
ンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−
ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9
−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−
シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。これら
は、単独、又は、2種類以上を組み合わせて使用でき
る。また、分子内に不斉炭素を有する場合には、D体、
L体及びそれらの等量混合物(ラセミ体)が存在する
が、それらの何れも使用することができる。
【0067】及びのプレポリマーを製造するための
脂肪族二塩基酸は、特に制限されない。脂肪族二塩基酸
の具体例としては、例えば、コハク酸、シュウ酸、マロ
ン酸、グルタン酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン
酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデ
カン二酸、3,3−ジメチルペンタン二酸等の脂肪族ジ
カルボン酸や、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式
ジカルボン酸が挙げられる。これらは、単独で、又は、
2種類以上組み合わせて使用することができる。また、
分子内に不斉炭素原子を有する場合には、D体、L体及
びそれらの等量混合物(ラセミ体)が存在するが、それ
らの何れも使用することができる。
【0068】のプレポリマーを製造するための多糖類
は、特に制限されない。多糖類の具体例は、例えば、セ
ルロース、硝酸セルロース、酢酸セルロース、メチルセ
ルロース、エチルセルロース、CMC(カルボキシメチ
ルセルロース)、ニトロセルロース、セロハン、ビスコ
ースレーヨン、キュプラ等の再生セルロース、ヘミセル
ロース、デンプン、アミロペクチン、デキストリン、デ
キストラン、グリコーゲン、ペクチン、キチン、キトサ
ン等及びこれらの混合物及びこれらの誘導体が挙げられ
る。これらの内で特にエステル化セルロースである酢酸
セルロース、エーテル化セルロースであるエチルセルロ
ースが好ましい。 多糖類の重量平均分子量は、3,0
00以上が好ましく、10,000以上がより好まし
い。エステル化セルロース及びエーテル化セルロースの
置換度は0.3〜3.0であることが好ましく、1.0
〜2.8であることが好ましい。
【0069】及びのプレポリマーを製造するための
2個乃至3個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコー
ルについては特に制限されない。2個乃至3個以上の水
酸基を有する脂肪族多価アルコールの具体例としては、
上記の脂肪族二価アルコールのほか、例えば、グリセリ
ン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、
トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、イノ
シトール等の3個以上の水酸基を有する脂肪族多価アル
コールが挙げられる。これらは、単独で、又は、2種類
以上組み合わせて使用することができる。また、分子内
に不斉炭素原子を有する場合には、D体、L体及びそれ
らの等量混合物(ラセミ体)が存在するが、それらの何
れも使用することができる。
【0070】及びのプレポリマーを製造するための
2個乃至3個以上のカルボキシル基を有する脂肪族多塩
基酸は、特に制限されない。2個乃至3個以上のカルボ
キシル基を有する脂肪族多塩基酸の具体例としては、上
記の脂肪族二塩基酸のほか、例えば、1,2,3,4,
5,6−シクロヘキサンヘキサカルボン酸、1,2,
3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸、テトラヒド
ロフラン2R,3T,4T,5C−テトラカルボン酸、
1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸、4−
カルボキシ−1,1−シクロヘキサンジ酢酸、1,3,
5−シクロヘキサントリカルボン酸、(1α,3α,5
β)−1,3,5−トリメチル−1,3,5−シクロヘ
キサントリカルボン酸、2,3,4,5−フランテトラ
カルボン酸等の環状化合物及びその無水物、ブタン−
1,2,3,4−テトラカルボン酸、meso−ブタン
−1,2,3,4−テトラカルボン酸、1,3,5−ペ
ンタントリカルボン酸、2−メチルプロパントリカルボ
ン酸、1,2,3−プロパントリカルボン酸、1,1,
2−エタントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカ
ルボン酸等の線状化合物及びその無水物等の3個以上の
カルボキシル基を有する脂肪族多塩基酸が挙げられる。
3個以上のカルボキシル基を有する脂肪族多塩基酸の中
では線状化合物及びその無水物が好ましい。これらは、
単独で、又は、2種類以上組み合わせて使用することが
できる。また、分子内に不斉炭素原子を有する場合に
は、D体、L体及びそれらの等量混合物(ラセミ体)が
存在するが、それらの何れも使用することができる。
【0071】、及びのプレポリマーは、脂肪族ヒ
ドロキシカルボン酸、又は、脂肪族ヒドロキシカルボン
酸と3個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールと
2個以上のカルボキシル基を有する脂肪族多塩基酸、又
は脂肪族ヒドロキシカルボン酸と3個以上のカルボキシ
ル基を有する脂肪族多塩基酸と2個以上の水酸基を有す
る脂肪族多価アルコールを脱水重縮合反応して得られ
る。また、、、及びのプレポリマーは、脂肪族
ヒドロキシカルボン酸を脱水重縮合反応して脂肪族ポリ
ヒドロキシカルボン酸を製造する過程で、他の脂肪族ヒ
ドロキシカルボン酸、又は、脂肪族二価アルコールと脂
肪族二塩基酸からなる脂肪族ポリエステル、又は多糖類
を混合又は共重合することにより得られる。
【0072】本発明の固相重合に用いるプレポリマーと
して、、及びのプレポリマーが好ましい。のプ
レポリマーとして、乳酸を原料としたポリ乳酸がより好
ましく、ポリL−乳酸が特に好ましい。のプレポリマ
ーとして、L−乳酸とペンタエリスリトールとコハク酸
からなるスターポリマー又はL−乳酸とトリメチロール
プロパンとコハク酸からなるスターポリマーが特に好ま
しい。
【0073】及びのプレポリマーにおいて、3個以
上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールと2個以上の
カルボキシル基を有する脂肪族多塩基酸及び/又はその
酸無水物、及び3個以上のカルボキシル基を有する脂肪
族多塩基酸及び/又はその酸無水物と2個以上の水酸基
を有する脂肪族多価アルコールの組成は次のとおりであ
る。すなわち、3個以上の水酸基を有する脂肪族多価ア
ルコール、及び3個以上のカルボキシル基を有する脂肪
族多塩基酸及び/又はその酸無水物の重量は、脂肪族ヒ
ドロキシカルボン酸が単独で完全に重合したと仮定した
場合の重合物の重量を基準として、0.005〜10
%、好ましくは0.01〜5%に相当するものであり、
かつ、3個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコール
の水酸基と2個以上のカルボキシル基を有する脂肪族多
塩基酸及び/又はその酸無水物のカルボキシル基の当量
比、及び3個以上のカルボキシル基を有する脂肪族多塩
基酸及び/又はその酸無水物のカルボキシル基と2個以
上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールの水酸基の当
量比が、100:50〜200、好ましくは100:8
0〜120、より好ましくは100:90〜110に相
当するものである。
【0074】脱水重縮合反応によりプレポリマーを製造
する方法には、溶融重合方法、有機溶媒を使用する溶液
重合方法があり、所望の重量平均分子量(Mw)や操作
の簡便性に応じて、適宜、公知の反応方法を選択して用
いられる。例えば、特開昭59−96123号公報記載
の溶融重合方法、米国特許第5,310865号、同
5,401,796号、同5,817,728号及び欧
州特許公報 EP 0829503−A号記載の溶液重
合方法に準じた方法が用いられる。また、プレポリマー
の製造に触媒を用いる場合、前記の固相重合において用
いた揮発性触媒、不揮発性触媒をそのまま用いることが
できる。
【0075】一般的に有機溶媒を使用する溶液重合方法
は、15,000以上の重量平均分子量を有するプレポ
リマーが効率的に得られる。また、乳酸を脱水重縮合す
る場合、溶液重合方法を用いると、副生するラクタイド
の結晶化による凝縮器部分の閉塞を防止できるという特
徴を有する。一方、有機溶媒を用いない溶融重合方法で
は、有機溶媒を留去する手間が省けるので、操作的に簡
便であるという特徴を有する。
【0076】しかしながら、特開昭59−96123号
公報記載の溶融重合方法のように、220〜260℃と
高い反応温度で乳酸のような不斉炭素原子を有する脂肪
族ヒドロキシカルボン酸の脱水重縮合反応を行うと、得
られたプレポリマーの光学純度が低下し、固相重合して
得られる脂肪族ポリエステルの成形性を悪くする。その
ために、乳酸等の不斉炭素原子を有する脂肪族ヒドロキ
シカルボン酸は、以下の反応条件で脱水重縮合すること
が好ましい。
【0077】すなわち、第1工程として、不斉炭素原子
を有する脂肪族ヒドロキシカルボン酸50重量%以上を
含有する脂肪族ヒドロキシカルボン酸又はそのオリゴマ
ーを、触媒の存在下又は非存在下、有機溶媒の存在下又
は非存在下、数式(4)で表される反応温度RT1で脱
水縮合して、数式(7)で表される重量平均分子量Mw
Aを有する脂肪族ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを製
造する工程、第2工程として、第1工程で製造された脂
肪族ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを、数式(5)及
び数式(6)で表される反応温度RT2において脱水縮
合し、数式(8)及び数式(9)で表される重量平均分
子量MwBを有する脂肪族ヒドロキシカルボン酸プレポ
リマーを製造する工程、からなる脂肪族ポリヒドロキシ
カルボン酸プレポリマーの製造方法である。
【0078】 50℃ ≦ RT1 ≦ 140℃ (4) 130℃ ≦ RT2 ≦ 170℃ (5) RT1 < RT2 (6) 750 ≦ MwA ≦ 5×103 (7) 2×103 ≦ MwB ≦ 2×104 (8) MwA < MwB (9)
【0079】不斉炭素原子を有する脂肪族ヒドロキシカ
ルボン酸50重量%以上を含有する脂肪族ヒドロキシカ
ルボン酸又はそのオリゴマーは、3個以上の水酸基を有
する脂肪族多価アルコールと2個以上のカルボキシル基
を有する脂肪族多塩基酸又はその無水物、又は3個以上
のカルボキシル基を有する脂肪族多塩基酸又はその無水
物と2個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールを
含むことができる。その結果、溶融張力の高い脂肪族ポ
リエステルスターポリマーを得ることができる。特に、
脂肪族ヒドロキシカルボン酸がL−乳酸であり、3個以
上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールがペンタエリ
スリトール又はトリメチロールプロパンであり、2個以
上のカルボキシル基を有する脂肪族多塩基酸又はその無
水物がコハク酸又はコハク酸無水物であることが好まし
い。
【0080】3個以上の水酸基を有する脂肪族多価アル
コールと2個以上のカルボキシル基を有する脂肪族多塩
基酸及び/又はその酸無水物、及び3個以上のカルボキ
シル基を有する脂肪族多塩基酸及び/又はその酸無水物
と2個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールの組
成は次のとおりである。すなわち、3個以上の水酸基を
有する脂肪族多価アルコール、及び3個以上のカルボキ
シル基を有する脂肪族多塩基酸及び/又はその酸無水物
の重量は、脂肪族ヒドロキシカルボン酸が単独で完全に
重合したと仮定した場合の重合物の重量を基準として、
0.005〜10%、好ましくは0.01〜5%に相当
するものであり、かつ、3個以上の水酸基を有する脂肪
族多価アルコールの水酸基と2個以上のカルボキシル基
を有する脂肪族多塩基酸及び/又はその酸無水物のカル
ボキシル基の当量比、及び3個以上のカルボキシル基を
有する脂肪族多塩基酸及び/又はその酸無水物のカルボ
キシル基と2個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコ
ールの水酸基の当量比が、100:50〜200、好ま
しくは100:80〜120、より好ましくは100:
90〜110に相当するものである。
【0081】3個以上の水酸基を有する脂肪族多価アル
コール、及び3個以上のカルボキシル基を有する脂肪族
多塩基酸及び/又はその酸無水物の重量が0.005%
未満の場合は、固相重合後の脂肪族ポリエステルの溶融
張力が十分ではなくなる傾向がみられ、10%を越える
場合は、固相重合後の脂肪族ポリエステルが脆くなる傾
向がみられる。また、3個以上の水酸基を有する脂肪族
多価アルコールと2個以上のカルボキシル基を有する脂
肪族多塩基酸及び/又はその酸無水物のカルボキシル基
の当量比、及び3個以上のカルボキシル基を有する脂肪
族多塩基酸及び/又はその酸無水物のカルボキシル基と
2個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールの水酸
基の当量比が上記範囲から外れる場合は、固相重合後の
脂肪族ポリエステルの溶融張力が十分でなくなったり、
固相重合時に脂肪族ポリエステルの分子量が上がらなく
なり、実用的強度を持った脂肪族ポリエステルが選られ
にくくなる傾向がみられる。
【0082】(1) 第1工程 この工程は、式(4)に示した比較的低い温度範囲で脱
水重縮合反応を行う以外、その反応条件は特に制限され
ない。この工程で触媒を用いる場合、固相重合で用いら
れるものがそのまま用いられる。また、有機溶媒が使用
される場合、米国特許第5,310,865号に記載の
溶媒がそのまま使用できる。反応は不活性ガス雰囲気下
及び/又は減圧下で行うことが好ましい。また、所望の
分子量や操作の簡便性に応じて有機溶媒を使用するな
ど、適宜反応条件を選択できる。例えば、不斉炭素原子
を有する脂肪族ヒドロキシカルボン酸として、乳酸を脱
水重縮合反応する場合、有機溶媒を用いると、得られる
オリゴマーとの平衡反応で生成する乳酸の環状二量体で
あるラクタイドの凝縮、結晶化による反応装置内の凝縮
器等に接続する管の閉塞を容易に防止できる点で有効で
ある。逆に、有機溶媒を用いない場合、反応後に得られ
るオリゴマーを有機溶媒から分離する手間が省けるの
で、操作的に簡便である。
【0083】この工程で得られるオリゴマーの分子量
は、重量平均分子量で750〜2,000 であり、よ
り好ましくは、1,000〜2,000であり、1,5
00〜2,000が最も好ましい。重量平均分子量(M
w)が750未満では、続く第2工程で温度を上げて重
縮合反応を進めなければならず、不斉炭素原子を有する
脂肪族ヒドロキシカルボン酸のラセミ化を抑制すること
が困難となる結果、第2工程で得られるプレポリマーと
しての脂肪族ヒドロキシカルボン酸オリゴマーの光学純
度が低下し好ましくない。また、重量平均分子量が2,
000を超えるものを第1工程で得ようとする場合は、
得られるオリゴマーの光学純度低下は抑制されるものの
重合時間が長くなるという問題点が生じ好ましくない。
この温度範囲で重合を継続して分子量を上げるために
は、触媒添加量を増加したり、反応系を高真空下(例え
ば、5mmHg以下の高真空下)のような厳しい条件に
設定しなければならないため、プレポリマーからの触媒
除去操作が煩雑になったり、高真空を維持するために特
殊な装置が必要となることから、工業的には不利不便で
あり、通常、好ましくない。
【0084】(2) 第2工程 第2工程は、第1工程で得られたオリゴマーから短時間
で分子量を上げ所望の分子量の脂肪族ヒドロキシカルボ
ン酸プレポリマーを得る工程である。縮合条件について
は、温度範囲が式(5)及び式(6)に示される範囲で
ある他は、第1工程同様の方法で重縮合反応を行えばよ
く、特に制限されるものではない。温度条件に関して
は、130℃の温度よりも低い場合は反応速度が遅くな
るため好ましくない。また、反応温度が170℃を上回
る場合は速度は速くなるが得られるプレポリマーの不斉
炭素原子を有する脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分のラ
セミ化による光学純度低下が大きくなったり、プレポリ
マーが着色する傾向があるため好ましくない。
【0085】(3) 脂肪族ヒドロキシカルボン酸プレ
ポリマーの分子量 脂肪族ヒドロキシカルボン酸プレポリマーの重量平均分
子量(Mw)及び分子量分布は、触媒の種類及び量、反
応温度、反応時間等の反応条件を適宜選択することによ
り、所望のものに制御することができる。この方法によ
り、重量平均分子量(Mw)20,000以下の脂肪族
ヒドロキシカルボン酸プレポリマーを好適に製造するこ
とが可能であり、第2工程終了時で重量平均分子量(M
B)2,000〜20,000の範囲のものを好適に
得ることが可能である。重量平均分子量(Mw)が2
0,000を超えるものを得ることは、本発明の方法で
可能であるが、得られる脂肪族ヒドロキシカルボン酸プ
レポリマーや、それを用いて固相重合して得られる脂肪
族ポリヒドロキシカルボン酸が着色する傾向にあり好ま
しくない。
【0086】[プレポリマーの結晶化方法]脱水重縮合
反応により得られた反応混合物(プレポリマー)を固体
化し、固体状のプレポリマーを結晶化する。
【0087】1) プレポリマーの固体化 固体状のプレポリマーを得る方法について、特に制限さ
れないが、脱水重縮合反応によるプレポリマー製造工程
での有機溶媒の使用の有無、プレポリマーの結晶性、プ
レポリマーの量に応じて適宜選択される。プレポリマー
の固体化の方法は、例えば、プレポリマーの製造工程で
有機溶媒を使用した場合には有機溶媒を留去すればよ
い。特に有機溶媒の使用量が少ない場合(例えば、プレ
ポリマーの濃度が90%以上の場合)には、そのまま水
等の液体に接触させて固化することができる。また、プ
レポリマーの製造工程で有機溶媒を使用しない場合は、
単に冷却する方法や、水等の液体に接触させて固化させ
ることができる。さらに、所望の形状(例えば、粉末
状、粒状、顆粒状、ペレット状等)、粒子径を有する固
体状のプレポリマーを得るために、以下の適当な処理を
行う場合がある。
【0088】(1)粉末状の固体状プレポリマーを得る
方法 粉末状の固体状プレポリマーを得る方法は、特に制限さ
れないが、例えば、脱水重縮合反応で溶媒を用いた場
合、溶液からプレポリマーを晶析することにより、粉末
状のプレポリマーを得ることができる。
【0089】(2) 粒子状、ペレット状の固体状プレ
ポリマーを得る方法 粒子状、ペレット状の固体状プレポリマーを得る方法
は、特に制限されないが、例えば、塊状のプレポリマー
を粉砕したり、プレポリマーの溶液や溶融液を水等の液
体と接触させることにより、粒子状、ペレット状の固体
状プレポリマーを得ることができる。溶融状態又は溶液
状態のプレポリマーを水等の液体と接触させる方法は、
何ら限定されるものではない。例えば、プレポリマー溶
融液を水に滴下して固化させると球状のペレットが得ら
れる。この場合、水等の液体と接触させてプレポリマー
を固化した後、そのまま後述の結晶化工程で結晶化させ
ることもできる。
【0090】また、脱水重縮合反応で得られたプレポリ
マーを押出機に移し、ペレット化したり、押出機内で有
機溶媒を留去しながらペレット化することもできる。ペ
レット製造装置は、特に限定されるものではないが、例
えば、サンドビック社製ストリップフォーマー、ロート
フォーマー、ダブルロールフィーダー、カイザー社製ロ
ータリー式ドロップフォーマー、及び、ピストン式ドロ
ップフォーマー、三菱化成エンジニアリング社製ドラム
クーラー、日本ベルディング社製スチールベルトクーラ
ーおよびハイブリッドフォーマー等が挙げられる。 ポ
リ乳酸等のプレポリマー溶融液滴発生装置及び溶液液滴
発生装置は、特に限定されるものではないが、それらの
具体例としては、カイザー社製パスチレータ等が挙げら
れる。ペレット形状や粒形状は、特に限定されるもので
はない。ペレット形状や粒形状は、粉砕状、チップ状、
球状、円柱状、マーブル状、タブレット状など特定の形
状の必要はないが、一般には、球状、円柱状、又は、マ
ーブル状が好ましい。
【0091】(3) 固体状プレポリマーの粒子径 固体状のプレポリマーの粒子径は特に制限されない。固
体状のプレポリマーの粒子径は、固相重合工程等の工程
における操作容易性や、固相重合工程において、揮発性
触媒が揮散していく速度や効率を考慮して設定される。
特に、揮発性触媒が有する揮発性が十分に発現されるよ
う、粒子径は設定される。このように。触媒の揮発性が
十分に発揮されるように固体状のプレポリマーの単位重
量あたりの表面積を考慮すると、一般的には、固体状の
プレポリマーの粒子径は、10μm〜10mmであるこ
とが好ましく、0.1mm〜10mmがより好ましく、
1mm〜5mmが更に好ましい。
【0092】(4) 固体状プレポリマー製造工程にお
ける重合触媒の添加 固体状プレポリマーを製造する工程で、固相重合工程で
用いる触媒を添加してもよい。この触媒の添加方法は特
に制限されない。触媒をプレポリマー中に均一に分散さ
せることが好ましいので、その具体例は、例えば、塊状
のプレポリマーを粉砕する際に触媒を添加したり、ペレ
ット化する際に触媒を添加したりすることができる。
【0093】2) プレポリマーの結晶化方法 上記方法により、固体化されたプレポリマーを結晶化さ
せる。本発明において、結晶化とは、示差走査熱量計
(DSC)測定(測定条件;試料重量=5mg、温度条
件=20℃〜200℃、昇温速度=10℃/分)を行
い、測定された結晶化熱が30[J/g]以下の固体を
得ることを意味する。プレポリマーを結晶化する方法は
特に制限されない。固体状のプレポリマーを気相中で加
熱する等の従来公知の様々な方法を用いることができる
が、本発明に係わる液体と接触する方法が好ましい。特
開平8−34843号公報には、低分子量の脂肪族ポリ
エステルは脆いので、溶融ペレタイズ時にペレットの破
損、粉末の発生等の問題があることが記載されている。
従って、以下に述べる、本発明に係わる固体状のプレポ
リマーを液体と接触させて結晶化する方法は、このよう
な問題点を解決し、プレポリマーの融着も防止でき、か
つ低温、短時間で結晶化が可能であるので、優れた方法
といえる。
【0094】(1) 結晶化方法 本発明において、プレポリマーと液体を接触させる方法
は特に制限されない。例えば、プレポリマーが固体であ
る場合、固体状のプレポリマーを液体中に装入して接触
させたり、逆に、液体を固体状のプレポリマーに注いで
液体と接触させればよい。固体状のプレポリマーを液体
中に装入する方法としては、例えば、槽を用いる方法、
塔を用いる方法などがある。槽を用いる場合、攪拌はし
てもしなくてもよいが、プレポリマー同士が接触しない
ようにするために、攪拌した方が好ましい。塔を用いる
場合は、固体状のプレポリマーと液体とを向流で接触さ
せることも並流で接触させることもできる。また、流れ
ている液体中に固体状のプレポリマーを装入することも
できる。液体を固体状プレポリマーに注いで接触させる
方法は、固体状プレポリマーに液体を散布したり、固体
状プレポリマーの充填された塔に液体を流通させるなど
の方法でもよい。
【0095】(2) 結晶化に使用する液体 結晶化に使用する液体としては、結晶化させる液温で固
体状のプレポリマーが溶解しないものであればよく、
水、アルコール、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ケ
トン類、エーテル類、エステル類等の一般的に使用され
る汎用溶媒を使用することができる。これらは単一で使
用してもよく、混合して用いてもよい。また必要に応じ
て、有機酸を添加してもよい。
【0096】具体的には、アルコールとしては例えば、
メタノール、エタノール、プロパノール、iso−プロ
パノール、ブタノール、iso−ブタノール、sec−
ブタノール、tert−ブタノール、ペンタノール、i
so−ペンタノール、tert−ペンタノール、ヘキサ
ノール、iso−ヘキサノール、tert−ヘキサノー
ル、シクロヘキサノールが挙げられる。脂肪族炭化水素
としては、ヘキサン、シクロヘキサン、n−ヘプタン、
n−オクタン、n−ノナン、n−デカン、n−ウンデカ
ン、n−ドデカン、n−トリデカン、n−テトラデカン
が挙げられる。芳香族炭化水素としては、ベンゼン、ト
ルエン、キシレン、メシチレン、クメン、シメン、スチ
レン、エチルベンゼンが挙げられる。ケトンとしては、
アセトン、メチルエチルケトンが挙げられ、エーテルと
しては、メチル−t−ブチルエーテル、ジブチルエーテ
ル、アニソールが挙げられ、エステル類としては、酢酸
エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブ
チルが挙げられる。これらの液体の中で、水が好まし
い。プレポリマーがポリ乳酸の場合、水と接触させて結
晶化すると、通常の気相中で加熱して結晶化する方法と
比較して、固相重合時のポリマーの着色を押さえる効果
がある。
【0097】(3) 結晶化におけるプレポリマーの濃
度 結晶化に供する固体状のプレポリマーの量は、単位時間
当たり処理する、液体とプレポリマーの合計重量を基準
として、0.1重量%以上100重量%未満であればよ
いが、好ましくは1重量%以上80重量%以下がよい。
固体状のプレポリマーの量が80重量%を超える範囲で
は、液の温度がプレポリマーのガラス転移温度以上の場
合、融着し易くなるので好ましくない。
【0098】(4) 結晶化温度 接触温度は使用する液体の凝固点以上プレポリマーの融
点未満であればよいが、効率よく結晶化させる事ができ
る点では、プレポリマーのガラス転移温度以上、融点以
下であることが好ましい。結晶化温度が、プレポリマー
のガラス転移温度以上の場合、プレポリマー同士が接触
すると融着する現象が見られるので、液体を介すること
で融着が防止できる。結晶化温度がプレポリマーのガラ
ス転移温度以下でもプレポリマーは結晶化するが、結晶
化時間は長くなり、効率が悪い。また、液体の温度は、
範囲内であれば徐々に昇温してもよく、また徐冷しても
よい。プレポリマーのガラス転移温度以下の液温でプレ
ポリマーの表面を結晶化させた後、結晶化効率を上げる
ために昇温することができる。徐々に昇温する場合の昇
温速度、徐冷する場合の冷却速度は特に制限されるもの
ではないが、好ましくは0.1〜20[℃/分]であ
る。 また、連続的に結晶化を行う場合には、液体の温
度を一定温度に保持することが好ましい。
【0099】(5) 結晶化時間 液体と接触させる時間は、プレポリマーが結晶化すれば
よく、特に制限されないが、結晶化の間にプレポリマー
中の不純物を除去することが可能なので、精製度合いや
結晶化後の乾燥のし易さ等を勘案して設定する。一般的
には、1〜180分が好ましく、10〜120分が更に
好ましい。プレポリマーの分子量(Mw)が1万以下の
場合、180分以上液と接触させると、プレポリマーの
強度が低下する場合があるので好ましくない。例えば、
分子量が1万のポリ乳酸は、液体が水の場合、温度が5
0℃で30分で結晶化する。
【0100】(6) 結晶化したプレポリマーの乾燥 液体と接触させることによりプレポリマーを結晶化した
後、結晶化したプレポリマーと液体とを公知の方法で分
離する。液体と分離後、公知の方法により乾燥させ、結
晶化したプレポリマーを得ることができる。なお、この
結晶化工程のどこかで、固相重合反応に用いる触媒、す
なわち、揮発性触媒又は不揮発性触媒を添加してもよ
い。
【0101】[本発明に係る脂肪族ポリエステルの成形
加工法と用途]本発明の固相重合法により得られる脂肪
族ポリエステルの分子量(Mw)は、50,000〜
1,000,000の範囲内であれば特に制限されない
が、触媒量、触媒の種類、反応温度、流通ガス流量、プ
レポリマーの粒子径等により変化する。より好ましくは
100,000〜500,000、更に好ましくは、1
20,000〜300,000である。また、プレポリ
マー(3)〜(6)を固相重合して得られる、脂肪族ポ
リエステルは、溶融張力を向上させる事が目的であり、
十分な溶融張力を発現するためには、分子量が、10
0,000〜500,000であることが好ましく、2
00,000〜500,000であることがより好まし
い。 [脂肪族ポリエステルの用途]本発明に係る脂肪族ポリ
エステルは、本出願前に公知・公用であった医療用途、
食料品包装用途や汎用に使用されている樹脂の代替物と
して好適に使用することができる。 本発明に係る脂肪
族ポリエステルの用途は、特に制限されるものではない
が、重量平均分子量が顕著に高く、機械的物性(引張強
度、弾性率、破断強度等)に優れるので、食品容器、工
業繊維、タイヤコード、磁気テープベースフィルムへの
応用も好適である。
【0102】[本発明に係る脂肪族ポリエステルの成形
加工法と用途]本発明により得られる脂肪族ポリエステ
ルの成形加工法は、特に制限されないが、具体的には、
射出成形、押出成形、インフレーション成形、押出中空
成形、発泡成形、カレンダー成形、ブロー成形、バルー
ン成形、真空成形、紡糸等の成型加工法が挙げられる。
また、該ポリエステルは、適当な成形加工法により、
例えば、ボールペン・シャープペン・鉛筆等の筆記用具
の部材、ステーショナリーの部材、ゴルフ用ティー、始
球式用発煙ゴルフボール用部材、経口医薬品用カプセ
ル、肛門・膣用座薬用担体、皮膚・粘膜用張付剤用担
体、農薬用カプセル、肥料用カプセル、種苗用カプセ
ル、コンポスト、釣り糸用糸巻き、釣り用浮き、漁業用
擬餌、ルアー、漁業用ブイ、狩猟用デコイ、狩猟用散弾
カプセル、食器等のキャンプ用品、釘、杭、結束材、ぬ
かるみ・雪道用滑り止め材、ブロック、弁当箱、食器、
コンビニエンスストアで販売されるような弁当や惣菜の
容器、箸、割り箸、フォーク、スプーン、串、つまよう
じ、カップラーメンのカップ、飲料の自動販売機で使用
されるようなカップ、鮮魚、精肉、青果、豆腐、惣菜等
の食料品用の容器やトレイ、鮮魚市場で使用されるよう
なトロバコ、牛乳・ヨーグルト・乳酸菌飲料等の乳製品
用のボトル、炭酸飲料・清涼飲料等のソフトドリンク用
のボトル、ビール・ウイスキー等の酒類ドリンク用のボ
トル、シャンプーや液状石鹸用のポンプ付き、又は、ポ
ンプなしのボトル、歯磨き粉用チューブ、化粧品容器、
洗剤容器、漂白剤容器、保冷箱、植木鉢、浄水器カート
リッジのケーシング、人工腎臓や人工肝臓等のケーシン
グ、注射筒の部材、テレビやステレオ等の家庭電化製品
の輸送時に使用するための緩衝材、コンピューター・プ
リンター・時計等の精密機械の輸送時に使用するための
緩衝材、ガラス・陶磁器等の窯業製品の輸送時に使用す
るための緩衝材等に使用することができる。
【0103】
【実施例】以下に実施例をあげて本発明を詳述する。な
お、本出願の明細書における実施例の記載は、本発明の
内容の理解を支援するための説明であって、その記載は
本発明の技術的範囲を狭く解釈する根拠となる性格のも
のではない。この実施例で用いた評価方法は、以下のと
おりである。
【0104】(1) 重量平均分子量 得られた脂肪族ポリエステル重合体の重量平均分子量
(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー
(カラム温度40℃、クロロホルム溶媒)により、ポリ
スチレン標準サンプルとの比較で求めた。
【0105】(2) 乳酸成分の光学純度試料調製 サンプル1g(固体状のサンプルは乳鉢で粉状に粉砕)
を50mlの三角フラスコに秤とり、イソプロピルアル
コール2.5mlおよび5N−NaOH5mlを添加
し、40℃のホットプレート上で攪拌をしながら加水分
解を行う。ポリマーが分解して完全に溶解した後、室温
まで冷却して1N−HClを20ml添加して中和を行
う。分解中和液1mlを25mlメスフラスコに採取し
て、下記組成のHPLC移動相液でメスアップした後、
以下条件に設定されたHPLC法により測定を行い乳酸
のD/L体ピークの面積比を算出した。 測定条件:カラム:SUMICHIRAL OA−5000(住化分析センター) 移動相:1mM CuSO4水溶液/イソプロピルアル
コール=98/2 流量:1ml/min 検出波長:254nm 温度:室温(25℃) 注入量:5μl
【0106】(3) 溶媒中の水分測定 カールフィッシャー水分計(MKC−210、京都電子
工業株式会社製)を用いて行なった。
【0107】(4) 示差熱分析 示差走査熱量計(DSC−3100、マックサイエンス
社製)で、−20℃〜230℃の温度範囲で分析した。
【0108】(5) 引張強度 引張強度は、日本工業規格 JIS K−6732に従
って、180℃で熱プレスして作製したフィルムサンプ
ルを用いて測定した。
【0109】(6) Haze(曇度) 180℃で熱プレスした、厚さ100μmのフィルムサ
ンプルについて、日本工業規格 JIS K−6714
に従って、HazeメーターTC−HIII(東京電色
(株))を用いて測定した。
【0110】(7) 黄色度(YI値) 2mm厚のプレートサンプルを作成し、これについて、
黄色度を日本工業規格JIS K−7103に従って、
SMカラーコンピューター(型式:SM−6−IS−2
B、スガ試験機(株))にて測定した。
【0111】(8) 脂肪族ポリエステル中の触媒濃度(硫
黄濃度) 脂肪族ポリエステル中の触媒濃度(硫黄濃度)は、イオ
ンクロマトグラフィーにより定量した。すなわち、試料
を密閉系の中、900℃に加熱し(Ar/O2)灰化し
た際に発生するガスを、定容した吸収液(1%−H22
溶液)に吸収させ、イオンクロマトグラフィーにより定
量した。イオンクロマトグラフィーの測定には、ダイオ
ネクス社製イオンクロマトDX−300型を使用した。
【0112】(9) 触媒残留率(R) 触媒残留率(R)は、本発明の詳細な説明の中で示した
数式に従って計算した。但し、脱水重縮合反応終了後、
最終的に得られた脂肪族ポリエステル中の触媒濃度CA
については(8)で定量した硫黄分析値を、実施例で使
用した各種有機スルホン酸系化合物に換算した。以下の
実施例中では、脱水重縮合反応終了後、最終的に得られ
た脂肪族ポリエステル中の触媒濃度CA、及び脱水重縮
合反応で反応系に仕込まれた触媒が全て脂肪族ポリエス
テル中に残留する場合の理論触媒濃度CBは、それぞ
れ、単に触媒濃度CA、触媒濃度CBと記した。
【0113】(10)プレス時重量分子量保持率 プレス時重量分子量保持率は、190℃で加熱プレスフ
ィルムを作成する前の重量平均分子量と熱プレスフィル
ムを作成した後の重量平均分子量の比より算出した。プ
レスフィルムは脱水重縮合反応で得られた脂肪族ポリエ
ステルを60℃で5時間真空乾燥処理を行った後、プレ
ス温度190℃で、保持時間3分、プレス圧力10MP
aで1分の計4分間加熱して、厚さ100μmのフィル
ムを作製した。
【0114】(11)曲げ強度 曲げ強度は、日本工業規格 JIS K−7113に従
って、180〜200℃で射出成形した所定の形状の成
形物を用いて測定した。
【0115】(12)溶融張力(MT値) 荷重2160gを用いて、適当な2つの温度でメルトフ
ローインデックスを測定した後、温度−メルトフローイ
ンデックス−プロットより、メルトフローインデックス
が10g/10分となる温度を求め、その温度におい
て、溶融張力を測定した。
【0116】(13)分解性 180℃で熱プレスしたフィルムを堆肥中に、室温で、
30日間、埋設し、埋設の前後で、引張強度を測定し、
分解性を評価した。
【0117】A部:脂肪族ヒドロキシカルボン酸プレポ
リマーの製造方法
【0118】[実施例A−1]500mlガラス製4つ
口フラスコに90%L−乳酸400g(D体含有量0.
40%)、金属錫末0.28gを仕込み窒素置換を行っ
た後、減圧度80mmHgで室温から120℃まで昇温
した。約60℃で水が留出しはじめ、この時点を0時間
として1時間かけて120℃まで昇温し温度が120℃
に達してから減圧度80mmHgのままさらに1時間保
持した。この後120℃で80mmHgから10mmH
gまで30分で減圧度を変化させ、そのまま3時間保持
した。ここまでの計5時間30分の重量平均分子量(M
w)は1500、D体含有量は0.41%であった。次
に、減圧度10mmHgのまま120℃から160℃ま
で1時間で昇温し、10mmHg、160℃の条件で脱
水縮合を継続した。10mmHg、160℃、10時間
(合計16時間30分)で反応を停止し、273gのポ
リマーを得た(収率95%)。得られたポリ乳酸はMw
13000、D体含有量0.65%であった。
【0119】[実施例A−2]触媒としてメタンスルホ
ン酸1.16gを使用する以外は実施例1と同様に反応
を行った。5時間30分後の分析では、Mw:140
0、D体含有量:0.41%であった。また、反応16
時間30分後に得られたポリ乳酸は、収量:272g
(収率:94%)、Mw:14000、D体含有量:
0.67%であった。
【0120】[実施例A−3]触媒としてp−トルエン
スルホン酸・1水和物1.74gを使用する以外は実施
例1と同様に反応を行った。5時間30分後の分析で
は、Mw:1800、D体含有量:0.41%であっ
た。反応16時間30分後に得られたポリ乳酸は、収
量:273g(収率95%)、Mw:15000、D体
含有量:0.65%であった。
【0121】[比較例A−1]500mlガラス製4つ
口フラスコに90%L−乳酸400g(D体含有量0.
40%)、金属錫末0.28gを仕込み窒素置換を行っ
た後、減圧度80mmHgで室温から160℃まで昇温
した。約60℃で水が留出しはじめ、この時点を0時間
として1時間かけて160℃まで昇温した。この時の重
量平均分子量は500以下であった。温度が160℃に
達してから減圧度80mmHgのままさらに1時間保持
した。この後160℃で80mmHgから10mmHg
まで30分で減圧度を変化させ、そのまま8時間保持し
た。ここまでの計10時間30分で得られたポリマーは
264g(収率92%)、重量平均分子量(Mw)は1
5000であったがD体含有量は1.21%と、実施例
1と比較してほぼ同じ分子量のポリマーは短時間に得ら
れるが、D体の変化の割合は実施例1が0.21%の増
加に対して0.81%と3倍以上変化していた。
【0122】[比較例A−2]触媒としてメタンスルホ
ン酸1.16gを使用する以外は比較例1と同様に反応
を行った。反応温度が160℃に達した時点でのMwは
500以下であった。反応10時間30分後に得られた
ポリ乳酸は、収量:265g(収率:92%)、Mw:
15000、D体含有量:1.29%であった。
【0123】[比較例A−3]触媒としてp−トルエン
スルホン酸・1水和物1.74gを使用する以外は比較
例1と同様に反応を行った。反応温度が160℃に達し
た時点でのMwは500以下であった。反応10時間3
0分後に得られたポリ乳酸は、収量:265g(収率:
92%)、Mw:16000、D体含有量:1.31%
であった。
【0124】B部:脂肪族ヒドロキシカルボン酸プレポ
リマーの結晶化方法
【0125】[実施例B−1]2000mlガラス製丸
底フラスコに90%L−乳酸1070g、錫0.75g
を仕込んだ。窒素置換を行った後、徐々に昇温、減圧し
た。最終的に反応温度160℃、反応圧力10Torr
で15時間反応させた。得られたポリ乳酸の固有粘度η
inhは0.29であった。このポリ乳酸を造粒機で米粒
大のペレットとした。ペレット20gを50℃の水80
gに装入し、60分間放置した。ペレット同士の融着、
破損は全く見られなかった。ペレットを取り出し、室温
下減圧乾燥して示差走査熱量計で測定したところ、結晶
化熱は検出されなかった。
【0126】[実施例B−2]実施例B−1で得たポリ
乳酸20gを溶融液のまま、50℃の水80g中に、撹
拌下滴下した。滴下と同時に固化するのが観察され、そ
の状態を60分間維持した。粒子同士の融着、破損は全
く見られなかった。粒子を取り出し、室温下減圧乾燥し
て示差走査熱量計で測定したところ、結晶化熱は検出さ
れなかった。
【0127】[実施例B−3]実施例B−1で得たポリ
乳酸20gにジクロロベンゼン10gを加え、ポリ乳酸
溶液を調製した。このポリ乳酸溶液を50℃の水270
g中に、撹拌下滴下した。滴下と同時に固化するのが観
察され、その状態を60分間維持した。粒子同士の融
着、破損は全く見られなかった。粒子を取り出し、室温
下減圧乾燥して示差走査熱量計で測定したところ、結晶
化熱は検出されなかった。
【0128】[比較例B−1]実施例B−1で得たポリ
乳酸ペレットを、50℃オーブン中に入れ、結晶化を行
った。60分後でもペレットは透明であり、示差走査熱
量計で測定したところ、結晶化熱は40[J/g]であ
った。 また、実施例B−1で得たポリ乳酸ペレット
を、60℃オーブンに入れ、結晶化を行ったが、30分
後、ペレットは融着していた。
【0129】C部:揮発性触媒を用いる固相重合
【0130】[実施例C−1] プレポリマーの製造 以下の反応条件でプレポリマーを製造した。得られたプ
レポリマーの重量平均分子量(Mw)は、13,000
であった。 〈反応条件〉 単量体 88%L−乳酸400.0g 揮発性触媒 p−トルエンスルホン酸一水和物
3.11g 反応器 500ml・丸底フラスコ 反応温度と反応時間(反応圧力・反応雰囲気) 次の5
段階とした。 第1段階;25〜100℃まで30分かけて昇温(大気
圧・窒素雰囲気下) 第2段階;100〜160℃まで1時間かけて昇温(大
気圧・窒素雰囲気下) 第3段階;160℃で1時間維持(大気圧・窒素雰囲気
下) 第4段階;160℃で2時間維持(大気圧・窒素雰囲気
→10mmHgに減圧) 第5段階;160℃で8時間維持(10mmHgで維
持)
【0131】 プレポリマーの固体化 丸底フラスコの風袋を測定して、プレポリマーの収量を
算出した(収量267.5g、収率95.0%)後、反
応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで冷却してから、
プレポリマーを乳鉢で粉砕し、篩にかけて、粒子直径
が、0.5〜2.0mmの粒状のプレポリマーを得た。
【0132】 プレポリマーの結晶化 プレポリマー5.00gを、SUS(ステンレス・スチ
ール)製縦型反応器に装入し、80℃/窒素雰囲気下で
1時間結晶化させた。
【0133】 固相重合 プレポリマーの結晶化に引き続き、SUS製縦型反応器
で、次の2段階の固相重合を行なった。 第1段階;反応圧力760[mmHg]、反応温度14
0℃、流通ガス(窒素ガス)・流量5[ml/分]、反
応時間40時間で固相重合 第2段階;反応圧力76
0[mmHg]、反応温度160℃、流通ガス(窒素ガ
ス)・流量200[ml/分]、反応時間60時間で固
相重合 脂肪族ポリエステル(ポリ乳酸)4.75g(収率9
5.0%)を得た。使用した窒素ガスの露点は−60℃
であった。固相重合により得られた脂肪族ポリエステル
の特性は、以下のとおりである。 重量平均分子量(Mw) = 146,000 触媒濃度CA=751[ppm](硫黄分析値:140
[ppm]) 触媒濃度CB =11000[ppm] 触媒残留率R=6.8[%] プレス時分子量保持率=94%
【0134】[実施例C−2] プレポリマーの製造 以下の反応条件でプレポリマーを製造した。得られたプ
レポリマーの重量平均分子量(Mw)は、13,000
であった。 〈反応条件〉 単量体 88%L−乳酸400.0g 揮発性触媒 メタンスルホン酸2.82g 反応器 500ml・丸底フラスコ 反応温度と反応時間(反応圧力・反応雰囲気) 以下の5段階とした。 第1段階;25〜100℃まで30分かけて昇温(大気
圧・窒素雰囲気下) 第2段階;100〜160℃まで1時間かけて昇温(大
気圧・窒素雰囲気下) 第3段階;160℃で1時間維持(大気圧・窒素雰囲気
下) 第4段階;160℃で2時間維持(大気圧・窒素雰囲気
→10mmHgに減圧) 第5段階;160℃で8時間維持(10mmHgで維
持)
【0135】 プレポリマーの固体化 丸底フラスコの風袋を測定して、プレポリマーの収量を
算出した(収量268.4g、収率95.3%)後、反
応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで冷却してから、
プレポリマーを乳鉢で粉砕し、篩にかけて、粒子直径
が、0.5〜2.0mmの粒状のプレポリマーを得た。
【0136】 プレポリマーの結晶化 プレポリマー5.00gを、SUS(ステンレス・スチ
ール)製縦型反応器に装入し、80℃/窒素雰囲気下で
1時間結晶化させた。
【0137】 固相重合 プレポリマーの結晶化に引き続き、SUS製縦型反応器
で、次の2段階の固相重合を行なった。 第1段階;反応圧力760[mmHg]、反応温度14
0℃、流通ガス(窒素ガス)・流量5[ml/分]、反
応時間40時間で固相重合 第2段階;反応圧力760[mmHg]、反応温度16
0℃、流通ガス(窒素ガス)・流量200[ml/
分]、反応時間60時間で固相重合 脂肪族ポリエステル(ポリ乳酸)4.75g(収率9
5.0%)を得た。 使用した窒素ガスの露点は−60℃であった。固相重合
により得られた脂肪族ポリエステルの特性は、以下のと
おりである。 重量平均分子量(Mw)=133,000 触媒濃度CA=329[ppm](硫黄分析値:110
[ppm]) 触媒濃度CB=11100[ppm] 触媒残留率R=3.0[%] プレス時分子量保持率=92%
【0138】[実施例C−3] プレポリマーの製造 以下の反応条件でプレポリマーを製造した。得られたプ
レポリマーの重量平均分子量(Mw)は、13,000
であった。 〈反応条件〉 単量体 88%L−乳酸400.0g 揮発性触媒 エタンスルホン酸2.82g 反応器 500ml・丸底フラスコ 反応温度と反応時間(反応圧力・反応雰囲気) 以下の5段階とした。 第1段階;25〜100℃まで30分かけて昇温(大気
圧・窒素雰囲気) 第2段階;100〜160℃まで1時間かけて昇温(大
気圧・窒素雰囲気) 第3段階;160℃で1時間維持(大気圧・窒素雰囲
気) 第4段階;160℃で2時間維持(大気圧・窒素雰囲気
→10mmHgに減圧) 第5段階;160℃で8時間維持(10mmHgで維
持)
【0139】 プレポリマーの固体化 丸底フラスコの風袋を測定して、プレポリマーの収量を
算出した(収量266.7g、収率94.7%)後、反
応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで冷却してから、
プレポリマーを乳鉢で粉砕し、篩にかけて、粒子直径
が、0.5〜2.0mmの粒状のプレポリマーを得た。
【0140】 プレポリマーの結晶化 プレポリマー5.00gを、SUS(ステンレス・スチ
ール)製縦型反応器に装入し、80℃/窒素雰囲気下で
1時間結晶化させた。
【0141】 固相重合 プレポリマーの結晶化に引き続き、SUS製縦型反応器
で、次の2段階の固相重合を行なった。 第1段階;反応圧力760[mmHg]、反応温度14
0℃、流通ガス(窒素ガス)・流量5[ml/分]、反
応時間40時間で固相重合 第2段階;反応圧力76
0[mmHg]、反応温度160℃、流通ガス(窒素ガ
ス)・流量200[ml/分]、反応時間60時間で固
相重合 脂肪族ポリエステル(ポリ乳酸)4.78g(収率9
5.6%)を得た。使用した窒素ガスの露点は−60℃
であった。固相重合により得られた脂肪族ポリエステル
の特性は、以下のとおりである。 重量平均分子量(Mw)=130,000 触媒濃度CA=377[ppm](硫黄分析値:110
[ppm]) 触媒濃度CB=11100[ppm] 触媒残留率R=3.4[%] プレス時分子量保持率=92%
【0142】[実施例C−4] プレポリマーの製造 以下の反応条件でプレポリマーを製造した。得られたプ
レポリマーの重量平均分子量(Mw)は、12,000
であった。 〈反応条件〉 単量体 88%L−乳酸400.0g 揮発性触媒 1−プロパンスルホン2.82g 反応器 500ml・丸底フラスコ 反応温度と反応時間(反応圧力・反応雰囲気) 以下の5段階とした。 第1段階;25〜100℃まで30分かけて昇温(大気
圧・窒素雰囲気) 第2段階;100〜160℃まで1時間かけて昇温(大
気圧・窒素雰囲気) 第3段階;160℃で1時間維持(大気圧・窒素雰囲
気) 第4段階;160℃で2時間維持(大気圧・窒素雰囲気
→10mmHgに減圧) 第5段階;160℃で8時間維持(10mmHgで維
持)
【0143】 プレポリマーの固体化 丸底フラスコの風袋を測定して、プレポリマーの収量を
算出した(収量264.1g、収率93.8%)後、反
応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで冷却してから、
プレポリマーを乳鉢で粉砕し、篩にかけて、粒子直径
が、0.5〜2.0mmの粒状のプレポリマーを得た。
【0144】 プレポリマーの結晶化 プレポリマー5.00gを、SUS(ステンレス・スチ
ール)製縦型反応器に装入し、80℃/窒素雰囲気下で
1時間結晶化させた。
【0145】 固相重合 プレポリマーの結晶化に引き続き、SUS製縦型反応器
で、次の2段階の固相重合を行なった。 第1段階;反応圧力760[mmHg]、反応温度14
0℃、流通ガス(窒素ガス)・流量5[ml/分]、反
応時間40時間で固相重合 第2段階;反応圧力76
0[mmHg]、反応温度160℃、流通ガス(窒素ガ
ス)・流量200[ml/分]、反応時間60時間で固
相重合 脂肪族ポリエステル(ポリ乳酸)4.76g(収率9
5.2%)を得た。使用した窒素ガスの露点は−60℃
であった。固相重合により得られた脂肪族ポリエステル
の特性は、以下のとおりである。 重量平均分子量(Mw)=130,000 触媒濃度CA=387[ppm](硫黄分析値:100
[ppm]) 触媒濃度CB=11200[ppm] 触媒残留率R=3.5[%] プレス時分子量保持率=93%
【0146】[実施例C−5] プレポリマーの製造 以下の反応条件でプレポリマーを製造した。 得られたプレポリマーの重量平均分子量(Mw)は1
2,000であった。〈反応条件〉 単量体 88%L−乳酸400.0g 揮発性触媒 p−クロロベンゼンスルホン酸
1.69g 反応器 500ml・丸底フラスコ 反応温度と反応時間(反応圧力・反応雰囲気)以下の5
段階とした。 第1段階;25〜100℃まで30分かけて昇温(大気
圧・窒素雰囲気) 第2段階;100〜160℃まで1時間かけて昇温(大
気圧・窒素雰囲気) 第3段階;160℃で1時間維持(大気圧・窒素雰囲
気) 第4段階;160℃で2時間維持(大気圧・窒素雰囲気
→10mmHgに減圧) 第5段階;160℃で10時間維持(10mmHgで維
持)
【0147】 プレポリマーの固体化 丸底フラスコの風袋を測定して、プレポリマーの収量を
算出した(収量265.3g、収率94.2%)後、反
応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで冷却してから、
プレポリマーを乳鉢で粉砕し、篩にかけて、粒子直径
が、0.5〜2.0mmの粒状のプレポリマーを得た。
【0148】 プレポリマーの結晶化 プレポリマー5.00gを、SUS(ステンレス・スチ
ール)製縦型反応器に装入し、80℃/窒素雰囲気下で
1時間結晶化させた。
【0149】 固相重合 第3工程に引き続き、SUS製縦型反応器で、次の2段
階の固相重合を行なった。 第1段階;反応圧力
760[mmHg]、反応温度140℃、流通ガス(窒
素ガス)・流量5[ml/分]、反応時間60時間で固
相重合 第2段階;反応圧力760[mmHg]、反
応温度160℃、流通ガス(窒素ガス)・流量200
[ml/分]、反応時間60時間で固相重合脂肪族ポリ
エステル(ポリ乳酸)4.74g(収率94.8%)を
得た。使用した窒素ガスの露点は−60℃であった。
固相重合により得られた脂肪族ポリエステルの特性は、
以下のとおりである。 重量平均分子量(Mw)=138,000 触媒濃度CA=840[ppm](硫黄分析値:140
[ppm]) 触媒濃度CB=6720[ppm] 触媒残留率R=12.5[%] プレス時分子量保持率=90%
【0150】[実施例C−6] プレポリマーの製造 以下の反応条件で、以下の3段階で反応した。得られた
プレポリマーの重量平均分子量(Mw)は、20,00
0であった。 〈反応条件〉 単量体 88%L−乳酸102.3g 揮発性触媒 p−トルエンスルホン酸一水和物0.
80g 〈第1段階〉 反応器 500ml・丸底フラスコ 反応温度 140℃ 反応圧力 100mmHg 反応時間 3時間 反応操作 反応系外に水を留去しながら、加熱撹拌し
た。 〈第2段階〉 反応器 ディーンスタークトラップを装着した50
0ml・丸底フラスコ 反応温度 140℃ 反応圧力 270mmHg 反応時間 4時間 反応操作 ディーンスタークトラップ及び反応マス
に、それぞれ、o−ジクロロベンゼン72gを装入し、
4時間共沸脱水した。 〈第3段階〉 反応器 ディーンスタークトラップを取り外し、還
流する有機溶媒(o−ジクロロベンゼン)がモレキュラ
ーシーブ充填層(モレキュラーシーブ3Aを30g充填
した層)を通過して丸底フラスコに再び戻る、モレキュ
ラーシーブ充填管を装着した500ml・丸底フラスコ 反応温度 140℃ 反応圧力 270mmHg 反応時間 8時間 反応操作 モレキュラーシーブ充填管に、水分量10
[ppm]のo−ジクロロベンゼン54gを、反応マス
に、o−ジクロロベンゼン144gを装入し、還流する
有機溶媒がモレキュラーシーブ充填管を通過して丸底フ
ラスコに再び戻るように加熱撹拌した。
【0151】 プレポリマーの固体化 反応液を30℃まで冷却してポリマーを晶析させた後、
60℃/10mmHgでo−ジクロロベンゼンを留去
し、ポリマーを窒素雰囲気下で乾操させて、粉末状のプ
レポリマー67.6g(収率93.9%)を得た。さら
に、この粉末状のプレポリマーをメルトインデクサーを
使用して、ストランドを引き、篩にかけて、粒子直径
が、0.5〜2.0mmのペレツト状のプレポリマーを
得た。
【0152】 プレポリマーの結晶化 プレポリマー5.00gを、SUS(ステンレス・スチ
ール)製縦型反応器に装入し、80℃/窒素雰囲気下で
1時間結晶化させた。
【0153】 固相重合 プレポリマーの結晶化に引き続き、SUS製縦型反応器
で、次の2段階の固相重合を行なった。 第1段階;反応圧力760[mmHg]、反応温度14
0℃、流通ガス(窒素ガス)・流量5[ml/分]、反
応時間40時間で固相重合 第2段階;反応圧力760[mmHg]、反応温度16
0℃、流通ガス(窒素ガス)・流量200[ml/
分]、反応時間60時間で固相重合 脂肪族ポリエステル(ポリ乳酸)4.77g(収率9
5.4%)を得た。使用した窒素ガスの露点は−60℃
であった。固相重合により得られた脂肪族ポリエステル
の特性は、以下のとおりである。 重量平均分子量(Mw)=143,000 触媒濃度CA=751[ppm](硫黄分析値:140
[ppm]) 触媒濃度CB=11200[ppm] 触媒残留率R=6.7[%] プレス時分子量保持率=94%
【0154】[実施例C−7] プレポリマーの製造 以下の反応条件でプレポリマーを製造した。得られたプ
レポリマーの重量平均分子量(Mw)は12,000で
あった。 〈反応条件〉 単量体 88%L−乳酸400.0g 揮発性触媒 ベンゼンスルホン酸一水和物1.
88g 反応器 500ml・丸底フラスコ 反応温度と反応時間(反応圧力・反応雰囲気)以下の5
段階とした。 第1段階;25〜100℃まで30分かけて昇温(大気
圧・窒素雰囲気) 第2段階;100〜160℃まで1時間かけて昇温(大
気圧・窒素雰囲気) 第3段階;160℃で1時間維持(大気圧・窒素雰囲
気) 第4段階;160℃で2時間維持(大気圧・窒素雰囲気
→10mmHgに減圧) 第5段階;160℃で10時間維持(10mmHgで維
持)
【0155】 プレポリマーの固体化 丸底フラスコの風袋を測定して、プレポリマーの収量を
算出した(収量265.3g、収率94.2%)後、反
応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで冷却してから、
プレポリマーを乳鉢で粉砕し、篩にかけて、粒子直径
が、0.5〜2.0mmの粒状のプレポリマーを得た。
【0156】 プレポリマーの結晶化 プレポリマー5.00gを、SUS(ステンレス・スチ
ール)製縦型反応器に装入し、80℃/窒素雰囲気下で
1時間結晶化させた。
【0157】 固相重合 プレポリマーの結晶化に引き続き、SUS製縦型反応器
で、次の2段階の固相 重合を行なった。第1段階;反応圧力760[mmH
g]、反応温度140℃、流通ガス(窒素ガス)・流量
5[ml/分]、反応時間60時間で固相重合 第2段階;反応圧力760[mmHg]、反応温度16
0℃、流通ガス(窒素ガス)・流量200[ml/
分]、反応時間60時間で固相重合 脂肪族ポリエステ
ル(ポリ乳酸)4.75g(収率95.0%)を得た。 使用した窒素ガスの露点は−60℃であった。 固相重合により得られた脂肪 族ポリエステルの特性は、以下のとおりである。 重量平均分子量(Mw)=129,000 触媒濃度CA=690[ppm](硫黄分析値:140
[ppm]) 触媒濃度CB=6710[ppm] 触媒残留率R=10.3[%] プレス時分子量保持率=91%
【0158】[比較例C−1] プレポリマーの製造 以下の反応条件で、以下の5段階で反応した。触媒はエ
ステル化触媒として活性が高いことが知られている錫を
使用した。得られたプレポリマーの重量平均分子量(M
w)は、12,000であった。 〈反応条件〉 単量体 88%L−乳酸400.0g 揮発性触媒 錫末0.28g 反応器 500ml・丸底フラスコ 反応温度と反応時間(反応圧力・反応雰囲気) 以下の5段階とした。 第1段階;25〜100℃まで30分かけて昇温(大気
圧・窒素雰囲気) 第2段階;100〜160℃まで1時間かけて昇温(大
気圧・窒素雰囲気) 第3段階;160℃で1時間維持(大気圧・窒素雰囲
気) 第4段階;160℃で2時間維持(大気圧・窒素雰囲気
→10mmHgに減圧) 第5段階;160℃で6時間維持(10mmHgで維
持)
【0159】 プレポリマーの固体化 丸底フラスコの風袋を測定して、プレポリマーの収量を
算出した(収量267.5g、収率95.0%)後、こ
の後、反応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで冷却し
てから、プレポリマーを乳鉢で粉砕し、篩にかけて、粒
子直径が、0.5〜2.0mmの粒状のプレポリマーを
得た。
【0160】 プレポリマーの結晶化 プレポリマー5.00gを、SUS(ステンレス・スチ
ール)製縦型反応器に装入し、80℃/窒素雰囲気下で
1時間結晶化させた。
【0161】 固相重合 プレポリマーの結晶化に引き続き、SUS製縦型反応器
で、反応圧力760[mmHg]、反応温度140℃、
流通ガス(窒素ガス)・流量200[ml/分]、反応
時間60時間で固相重合して、脂肪族ポリエステル(ポ
リ乳酸)4.46g(収率89.2%)を得た。使用し
た窒素ガスの露点は−60℃であった。固相重合により
得られた脂肪族ポリエステルの特性は、以下のとおりで
ある。なお、触媒濃度(錫濃度)は蛍光X線分析法によ
り定量した。 重量平均分子量(Mw)=132,000 触媒濃度(錫濃度)CA=1200[ppm] 触媒濃度(錫濃度)CB=1200[ppm] 触媒残留率R=100[%] プレス時分子量保持率=38%
【0162】実施例C−1〜C−7及び比較例C−1の
評価結果を、表−1([表1]、[表2])にまとめ
た。
【0163】
【0164】
【0165】C’部:不揮発性触媒を用いる固相重合
【0166】[実施例C’−1]88%L−乳酸10
2.3g、酸化錫(II)0.41gを500mlの丸底フ
ラスコに装入し、140℃/100mmHgで3時間、
系外に水を留去しながら加熱撹拌した。その後、o−ジ
クロロベンゼン72gが入ったディーンスタークトラッ
プを装着し、さらに反応マスにo−ジクロロベンゼン7
2.0gを加えて140℃/270mmHgで4時間共
沸脱水した。ディーンスタークトラップを取り外し、モ
レキュラーシーブ3Aが30g充填され、水分量が10
ppm以下であるo−ジクロロベンゼン54g入った管
を取り付け、還流により留出する溶媒がモレキュラーシ
ーブを通って再び系内に戻るようにし、さらに反応マス
に144gのo−ジクロロベンゼンを加えて、140℃
/270mmHgで8時間、系内に水を混入させないよ
うにしながら加熱撹拌した。この時の分子量は66,0
00であった。この後、反応液を30℃まで冷却してポ
リマーを晶析させた後、60℃/10mmHgでo−ジ
クロロベンゼンを留去し、ポリマーを窒素雰囲気下で乾
燥させて粉末状のプレポリマーを得た。
【0167】得られたプレポリマーを500mlのナス
型フラスコに装入し、140℃/2mmHgで13時間
加熱した。その後0.7%塩酸/イソプロピルアルコー
ル溶液800mlを加え、1時間攪拌した後、吸引濾過
する操作を2回行い、錫を除去した。続いて、濾塊をイ
ソプロピルアルコール600mlで攪拌した後、吸引濾
過する操作を濾液が中性になるまで行い、60℃熱風乾
燥して脂肪族ポリエステル重合体(ポリ乳酸)67.0
g(収率93.1%)を得た。諸物性を以下に示す。 重量平均分子量:133,000 示差熱分析:ガラス転移温度は58.5℃、融点は16
3.4℃ 引張強度:620kg/cm2(破断) Haze:<1% 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0168】[実施例C’−2]88%L−乳酸10
2.3g、錫末0.36gを500mlの丸底フラスコに
装入し、140℃/100mmHgで3時間、系外に水
を留去しながら加熱攪拌した。その後、o−ジクロロベ
ンゼン72gが入ったディーンスタークトラップを装着
し、さらに反応マスにo−ジクロロベンゼン72.0g
を加えて140℃/270mmHgで4時間共沸脱水し
た。ディーンスタークトラップを取り外し、モレキュラ
ーシーブ3Aが30g充填され、水分量が10ppm以
下であるo−ジクロロベンゼン72g入った管を取り付
け、還流により留出する溶媒がモレキュラーシーブを通
って再び系内に戻るようにし、さらに144gのo−ジ
クロロベンゼンを加えて、140℃/270mmHgで
8時間、系内に水を混入させないようにしながら加熱撹
拌した。このときの分子量は22,000であった。こ
の後、反応液を30℃まで冷却してポリマーを晶析させ
た後、60℃/10mmHgでo−ジクロロベンゼンを
留去し、ポリマーを窒素雰囲気下で乾燥させて粉末状の
プレポリマーを得た。
【0169】得られたプレポリマーを500mlのナス
型フラスコに装入し、140℃/2mmHgで21時間
加熱した。その後0.7%塩酸/イソプロピルアルコー
ル溶液800mlを加え、1時間攪拌した後、吸引濾過
する操作を2回行い、錫末を除去した。続いて、濾塊を
イソプロピルアルコール600mlで攪拌した後、吸引
濾過する操作を濾液が中性になるまで行い、60℃熱風
乾燥して脂肪族ポリエステル重合体(ポリ乳酸)65.
2g(収率90.6%)を得た。諸物性を以下に示す。 重量平均分子量:122,000 示差熱分析:ガラス転移温度は57.9℃、融点は16
2.1℃ 引張強度:600kg/cm2(破断) Haze:<1% 分解性:フィルムは、強度が測定で
きないほど劣化していた。
【0170】[実施例C’−3]88%L−乳酸10
2.3g、パラトルエンスルホン酸一水和物0.80gを
500mlの丸底フラスコに装入し、140℃/100
mmHgで1.5時間、系外に水を留去しながら加熱攪
拌した。その後、o−ジクロロベンゼン72gが入った
ディーンスタークトラップを装着し、さらに反応マスに
o−ジクロロベンゼン72.0gを加えて140℃/2
70mmHgで6時間共沸脱水した。ディーンスターク
トラップを取り外し、モレキュラーシーブ3Aが30g
充填され、水分量が10ppm以下であるo−ジクロロ
ベンゼン54g入った管を取り付け、還流により留出す
る溶媒がモレキュラーシーブを通って再び系内に戻るよ
うにし、さらに反応マスに144gのo−ジクロロベン
ゼンを加えて、140℃/270mmHgで8時間、系
内に水を混入させないようにしながら加熱撹拌した。こ
の時の分子量24,000はであった。この後、反応液
を30℃まで冷却してポリマーを晶析させた後、60℃
/10mmHgでo−ジクロロベンゼンを留去し、ポリ
マーを窒素雰囲気下で乾燥させて粉末状のプレポリマー
を得た。
【0171】得られたプレポリマーを500mlのナス
型フラスコに装入し、140℃/2mmHgで38時間
加熱した。その後ポリマーをクロロホルム430mlに
溶解させて水430mlと接触させることにより触媒を
除き、このポリマーのクロロホルム溶液をイソプロピル
アルコール1500mlに排出してポリマーを沈殿させ
た。吸引濾過して回収したポリマーを60℃で熱風乾燥
して脂肪族ポリエステル重合体(ポリ乳酸)58.3g
(収率81.0%)を得た。諸物性を以下に示す。 重量平均分子量:132,000 示差熱分析:ガラス転移温度は58.2℃、融点は16
3.0℃ 引張強度:620kg/cm2(破断) Haze:<1% 分解性:フィルムは、強度が測定で
きないほど劣化していた。
【0172】[実施例C’−4]88%L−乳酸10
2.3g、メタンスルホン酸1.44gを500mlの丸
底フラスコに装入し、常圧、窒素雰囲気下で、室温から
160℃まで1時間かけて昇温し、160℃で1時間保
持した後、160℃を維持しながら、2時間かけて常圧
から10mmHgまで徐々に減圧し、最終的に、160
℃/10mmHgで6時間反応を行った。この時の分子
量は7,000であった。この後、反応液を琺瑯バット
に排出し、30℃まで冷却してから、プレポリマーを乳
鉢ですりつぶして粒状のプレポリマーを得た。
【0173】得られたプレポリマーをU字型のガラス管
に装入し、140℃/窒素気流下で40時間加熱して脂
肪族ポリエステル重合体(ポリ乳酸)66.5g(収率
92.3%)を得た。諸物性を以下に示す。 重量平均分子量:90,000 示差熱分析:ガラス転移温度は56.5℃、融点は16
0.0℃ 引張強度:580kg/cm2(破断) Haze:<1% 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0174】[実施例C’−5]88%L−乳酸10
2.3g、酸化第一錫0.41gを500mlの丸底フ
ラスコに装入し、140℃/100mmHgで3時間、
系外に水を留去しながら加熱攪拌した。その後、o−ジ
クロロベンゼン72gが入ったディーンスタークトラッ
プを装着し、さらに反応マスにo−ジクロロベンゼン7
2.0gを加えて140℃/270mmHgで4時間共
沸脱水した。ディーンスタークトラップを取り外し、モ
レキュラーシーブ3Aが30g充填され、水分量が10
ppm以下であるo−ジクロロベンゼン54g入った管
を取り付け、還流により留出する溶媒がモレキュラーシ
ーブを通って再び系内に戻るようにし、さらに反応マス
に144gのo−ジクロロベンゼンを加えて、140℃
/270mmHgで8時間、系内に水を混入させないよ
うにしながら加熱撹拌した。この時の分子量は68,0
00であった。この後、反応液を30℃まで冷却してポ
リマーを晶析させた後、60℃/10mmHgでo−ジ
クロロベンゼンを留去し、ポリマーを窒素雰囲気下で乾
燥させて粉末状のプレポリマーを得た。さらに、この粉
末状のプレポリマーをメルトインデクサーを用いてスト
ランドを引き、これからペレット状のプレポリマーを得
た。
【0175】得られたプレポリマーを500mlのナス
型フラスコに装入し、140℃/2mmHgで20時間
加熱した。その後ポリマーをクロロホルム430mlに
溶解させて、1規定塩酸水720mlと接触させた後、
このポリマーのクロロホルム溶液をイソプロピルアルコ
ール1500mlに排出して、ポリマーを沈殿させ、吸
引濾過する操作を2回繰り返した。さらに、濾塊をイソ
プロピルアルコール600ml中で撹拌し、吸引濾過す
る操作を、濾液が中性になるまで繰り返し行ない、60
℃で熱風乾燥して、脂肪族ポリエステル重合体(ポリ乳
酸)59.3g(収率82.4%)を得た。諸物性を以
下に示す。 重量平均分子量:130,000 示差熱分析:ガラス転移温度は57.9℃、融点は15
8.4℃ 引張強度:620kg/cm2(破断) Haze:<1% 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0176】[実施例C’−6]88%L−乳酸10
2.3g、パラトルエンスルホン酸一水和物0.80gを
500mlの丸底フラスコに装入し、常圧、窒素雰囲気
下で、室温から160℃まで1時間かけて昇温し、16
0℃で1時間保持した後、160℃を維持しながら、2
時間かけて常圧から10mmHgまで徐々に減圧し、最
終的に、160℃/10mmHgで6時間反応を行っ
た。この時の分子量は8,200であった。この後、反
応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで冷却してから、
プレポリマーを乳鉢ですりつぶして粒状のプレポリマー
を得た。
【0177】得られたプレポリマーをU字型のガラス管
に装入し、140℃/窒素気流下で40時間加熱した。
その後ポリマーをクロロホルム430mlに溶解させて
水430mlと接触させることにより触媒を除き、この
ポリマーのクロロホルム溶液をイソプロピルアルコール
1500mlに排出してポリマーを沈殿させた。吸引濾
過して回収したポリマーを60℃で熱風乾燥して脂肪族
ポリエステル重合体(ポリ乳酸)56.4g(収率7
8.3%)を得た。諸物性を以下に示す。 重量平均分子量:135,000 示差熱分析:ガラス転移温度は58.8℃、融点は16
3.8℃ 引張強度:620kg/cm2(破断) Haze:<1% 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0178】[比較例C’−1]88%L−乳酸10
2.3gを500mlの丸底フラスコに装入し、窒素雰
囲気下で室温から180℃まで1.5時間で昇温し、1
80℃/窒素雰囲気下で0.5時間、系外に水を留去し
ながら加熱攪拌した。その後、o−ジクロロベンゼン7
2gが入ったディーン・スターク・トラップを装着し、
さらに反応マスにo−ジクロロベンゼン7.2gを加え
て180℃/窒素雰囲気下で6時間共沸脱水した。ディ
ーン・スターク・トラップをを取り外し、モレキュラー
シーブ3Aが30g充填され、水分量が10ppm以下
であるo−ジクロロベンゼン54g入った管を取り付
け、還流により留出する溶媒がモレキュラーシーブを通
って再び系内に戻るようにし、さらに10gのo−ジク
ロロベンゼンを加えて、180℃/窒素雰囲気下で13
時間、系内に水を混入させないようにしながら加熱撹拌
した。このときの分子量(Mw)は9,500であっ
た。この後、反応液を30℃まで冷却してポリマーを晶
析させた後、60℃/10mmHgでo−ジクロロベン
ゼンを留去し、ポリマーを窒素雰囲気下で乾燥させて粉
末状のプレポリマーを得た。
【0179】得られたプレポリマーをU字型のガラス管
に装入し、140℃/窒素気流下で65時間加熱し、脂
肪族ポリエステル重合体(ポリ乳酸)65.2g(収率
90.6%)を得た。諸物性を以下に示す。 重量平均分子量:23,000 示差熱分析:ガラス転移温度は49.0℃、融点は15
4.1℃ 引張強度:脆すぎて測定ができなかった。 Haze:<1% 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0180】実施例D−1〜D−12の固相重合のため
に用いるプレポリマーの製造と結晶化例を以下に記載す
る。
【0181】[プレポリマーの製造例1]500mlガ
ラス製4つ口フラスコに90%L−乳酸400g(D体
含有量0.40%)、金属錫末0.28gを仕込み窒素
置換を行った後、減圧度80mmHgで室温から160
℃まで昇温した。約60℃で水が留出しはじめ、この時
点を0時間として1時間かけて160℃まで昇温した。
この時の重量平均分子量は500以下であった。温度が
160℃に達してから減圧度80mmHgのままさらに
1時間保持した。この後160℃で80mmHgから1
0mmHgまで30分で減圧度を変化させ、そのまま8
時間保持した。ここまでの計10時間30分で得られた
ポリマーは264g(収率91.7%)、重量平均分子
量(Mw)は15000であった。
【0182】[プレポリマーの製造例2]触媒として金
属錫末の代わりにp−トルエンスルホン酸一水和物1.
91gを使用以外はプレポリマー製造例1と同様に反応
を行った。反応10時間30分後に得られたプレポリマ
ーの特性は以下のとおりである。 〈プレポリマーの特性〉 収量:265g(収率92.0%) Mw:16,000 D体含有率:1.33%
【0183】[プレポリマー製造例3]触媒として金属
錫末の代わりにメタンスルホン酸1.58gを使用以外
はプレポリマー製造例1と同様に反応を行った。反応1
0時間30分後に得られたプレポリマーの特性は以下の
とおりであった。 〈プレポリマーの特性〉 収量:265g(収率92.0%) Mw:15,000 D体含有率:1.31%
【0184】[プレポリマー製造例4]500mlガラ
ス製4つ口フラスコに90%L−乳酸400g(D体含
有量0.40%)、金属錫末0.28gを仕込み窒素置
換を行った後、減圧度80mmHgで室温から120℃
まで昇温した。約60℃で水が留出しはじめ、この時点
を0時間として1時間かけて120℃まで昇温し温度が
120℃に達してから減圧度80mmHgのままさらに
1時間保持した。この後120℃で80mmHgから1
0mmHgまで30分で減圧度を変化させ、そのまま3
時間保持した。ここまでの計5時間30分の重量平均分
子量(Mw)は1500、D体含有率は0.41%であ
った。次に、減圧度10mmHgのまま120℃から1
60℃まで1時間で昇温し、10mmHg、160℃の
条件で脱水縮合を継続した。10mmHg、160℃、
10時間(合計16時間30分)で反応を停止し、27
3gのポリマーを得た。(収率94.8%) 得られたポリ乳酸の特性は以下のとおりであった。 〈ポリ乳酸の特性〉 Mw:13000 D体含有量:0.65%
【0185】[プレポリマー製造例5]触媒として金属
錫末の代わりにp−トルエンスルホン酸一水和物1.9
1gを使用以外はプレポリマー製造例4と同様に反応を
行った。反応16時間30分後に得られたプレポリマー
の特性は以下のとおりであった。 〈プレポリマーの特性〉 収量:273g(収率94.8%) Mw:16,000 D体含有率:0.66%
【0186】[プレポリマー製造例6]触媒として金属
錫末の代わりにメタンスルホン酸1.58gを使用以外
はプレポリマー製造例4と同様に反応を行った。反応1
6時間30分後に得られたプレポリマーの特性は以下の
とおりであった。 〈プレポリマーの特性〉 収量:272g(収率94.4%)Mw:15,000
D体含有量:0.69%
【0187】[プレポリマー結晶化例1]プレポリマー
製造例1から6のプレポリマーをそれぞれ乳鉢で粉砕
し、篩にかけて粒子直径が2.36〜2.80(mm)
の粒状プレポリマーを得た。それらの各々のプレポリマ
ーについて、プレポリマー20gを50℃の水80gに
装入し、60分間放置して結晶化させた。プレポリマー
同士の融着、破損は全く見られなかった。これらの結晶
化したプレポリマーを結晶化したプレポリマー1から6
とした。
【0188】[プレポリマー結晶化例2]プレポリマー
製造例1から6のプレポリマーをそれぞれ乳鉢で粉砕
し、篩にかけて粒子径が2.36〜2.80(mm)の
粒状プレポリマーを得た。それらの各々のプレポリマー
について、プレポリマー20gを80℃オーブン中に入
れ、結晶化を行った。プレポリマーの融着が確認され
た。これらの結晶化したプレポリマーを結晶化したプレ
ポリマー7から12とした。
【0189】D部:固相重合
【0190】[実施例D−1]結晶化したプレポリマー
1を5.00g秤量し、SUS製縦型反応器に装入し
て、送風定温乾燥機(オーブン)中、140℃、窒素ガ
ス流通下(窒素流量200ml/min)、60時間固
相重合を行い、ポリ乳酸4.46g(収率:89.2
%)を得た。この時点で、ポリ乳酸中に残存する触媒濃
度(錫濃度)CAは1200[ppm]であった。触媒
濃度(錫濃度)CBは1200[ppm]であるから、
触媒残留率Rは100[%]である。このポリ乳酸を2
7mlのクロロホルムに溶解させて、1規定塩酸水45
mlと接触させた後、このポリ乳酸のクロロホルム溶液
を100mlのイソプロピルアルコールに排出してポリ
マーを沈殿させ、吸引濾過する操作を2回繰り返し、さ
らに濾塊をイソプロピルアルコール40ml中で攪拌し
吸引濾過する操作を濾液が中性になるまで行い、60℃
で熱風乾燥してポリ乳酸3.52g(収率70.4%)
を得た。使用した窒素ガスの露点は−60℃であった。
【0191】固相重合により得られた脂肪族ポリエステ
ルの特性は、以下のとおりである。なお、触媒濃度(錫
濃度)は蛍光X線分析法により定量した。 重量平均分子量(Mw):122,000 示差熱分析:ガラス転移温度は57.7 ℃、融点は1
65.3 ℃ 引張強度:570[kg/cm2](破断) 引張伸度:7[%] Haze:<1[%] 黄色度(YI値):4.2 D体含有率:1.40[%] 触媒除去操作後の触媒濃度:10[ppm] プレス時分子量保持率:95[%] 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0192】[実施例D−2]結晶化したプレポリマー
2を5.00g秤量し、SUS製縦型反応器に装入し
て、送風乾燥機中、 140℃、窒素ガス流通下(窒素流量50ml/m
in)、20時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量25ml/m
in)、40時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量200ml/
min)、20時間、 の反応条件で固相重合を行い、ポリ乳酸4.63g(収
率:92.6%)を得た。使用した窒素ガスの露点は−
60℃であった。固相重合により得られた脂肪族ポリエ
ステルの特性は、以下のとおりである。 重量平均分子量(Mw):130,000 示差熱分析:ガラス転移温度は58.1 ℃、融点は1
66.3 ℃ 引張強度:580[kg/cm2](破断) 引張伸度:7[%] Haze:<1[%] 黄色度(YI値):7.5 D体含有率:1.51[%] 触媒濃度CA:646[ppm](硫黄分析値:120
[ppm]) 触媒濃度CB:7060[ppm] 触媒残留率R:9.2[%] プレス時分子量保持率:94[%] 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0193】[実施例D−3]結晶化したプレポリマー
3を5.00g秤量し、SUS製縦型反応器に装入し
て、送風乾燥機中、 140℃、窒素ガス流通下(窒素流量5ml/mi
n)、20時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量2.5ml/
min)、40時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量50ml/m
in)、20時間、の反応条件で固相重合を行い、ポリ
乳酸4.59g(収率:91.8%)を得た。使用した
窒素ガスの露点は−60℃であった。固相重合により得
られた脂肪族ポリエステルの特性は、以下のとおりであ
る。 重量平均分子量(Mw):132,000 示差熱分析:ガラス転移温度は 58.4℃、融点は 1
66.7℃ 引張強度:580[kg/cm2](破断) 引張伸度:8[%] Haze:<1[%] 黄色度(YI値):5.0 D体含有率:1.49[%] 触媒濃度CA:450[ppm](硫黄分析値:150
[ppm]) 触媒濃度CB:6500[ppm] 触媒残留率R:6.9[%] プレス時分子量保持率:93[%] 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0194】[実施例D−4]結晶化したプレポリマー
4を5.00g秤量し、SUS製縦型反応器に装入し
て、送風定温乾燥機(オーブン)中、140℃、窒素ガ
ス流通下(窒素流量200ml/min)、60時間固
相重合を行い、ポリ乳酸4.50g(収率:90.0
%)を得た。この時点で、ポリ乳酸中に残存する触媒濃
度(錫濃度)CAは1100[ppm]であった。触媒
濃度(錫濃度)CBは1100[ppm]であるから、
触媒残留率Rは100[%]である。このポリ乳酸を2
7mlのクロロホルムに溶解させて、1規定塩酸水45
mlと接触させた後、このポリ乳酸のクロロホルム溶液
を100mlのイソプロピルアルコールに排出してポリ
マーを沈殿させ、吸引濾過する操作を2回繰り返し、さ
らに濾塊をイソプロピルアルコール40ml中で攪拌し
吸引濾過する操作を濾液が中性になるまで行い、60℃
で熱風乾燥してポリ乳酸3.53g(収率70.6%)
を得た。使用した窒素ガスの露点は−60℃であった。
【0195】固相重合により得られた脂肪族ポリエステ
ルの特性は、以下のとおりである。なお、触媒濃度(錫
濃度)は蛍光X線分析法により定量した。 重量平均分子量(Mw):122,000 示差熱分析:ガラス転移温度は57.5 ℃、融点は1
65.3 ℃ 引張強度:570[kg/cm2](破断) 引張伸度:7[%] Haze:<1[%] 黄色度(YI値):4.0 D体含有率: 0.82[%] 触媒除去操作後の触媒濃度(錫濃度):12[ppm] プレス時分子量保持率:95[%] 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0196】[実施例D−5]結晶化したプレポリマー
5を5.00g秤量し、SUS製縦型反応器に装入し
て、送風乾燥機中、 140℃、窒素ガス流通下(窒素流量50ml/m
in)、20時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量25ml/m
in)、40時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量200ml/
min)、20時間、の反応条件で固相重合を行い、ポ
リ乳酸4.61g(収率:92.2%)を得た。 使用した窒素ガスの露点は−60℃であった。固相重合
により得られた脂肪族ポリエステルの特性は、以下のと
おりである。 重量平均分子量(Mw):128,000 示差熱分析:ガラス転移温度は 58.0℃、融点は1
66.0 ℃ 引張強度:570[kg/cm2](破断) 引張伸度:8[%] Haze:<1[%] 黄色度(YI値):7.0 D体含有率:0.82[%] 触媒濃度CA:646[ppm](硫黄分析値:120
[ppm]) 触媒濃度CB:6870[ppm] 触媒残留率R:9.4[%] プレス時分子量保持率:93[%] 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0197】[実施例D−6]プレポリマー6を5.0
0g秤量し、SUS製縦型反応器に装入して、送風乾燥
機中、 140℃、窒素ガス流通下(窒素流量5ml/mi
n)、20時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量2.5ml/
min)、40時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量50ml/m
in)、20時間、の反応条件で固相重合を行い、ポリ
乳酸4.60g(収率:92.0%)を得た。使用した
窒素ガスの露点は−60℃であった。固相重合により得
られた脂肪族ポリエステルの特性は、以下のとおりであ
る。 重量平均分子量(Mw):130,000 示差熱分析:ガラス転移温度は 58.0℃、融点は1
66.3 ℃ 引張強度:580[kg/cm2](破断) 引張伸度:8[%] Haze:<1[%] 黄色度(YI値):4.5 D体含有率:0.87[%] 触媒濃度CA:450[ppm](硫黄分析値:150
[ppm]) 触媒濃度CB:6320[ppm] 触媒残留率R:7.1[%] プレス時分子量保持率:93[%] 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0198】[実施例D−7]結晶化したプレポリマー
7を5.00g秤量し、SUS製縦型反応器に装入し
て、送風定温乾燥機(オーブン)中、140℃、窒素ガ
ス流通下(窒素流量200ml/min)、60時間固
相重合を行い、ポリ乳酸4.47g(収率:89.4
%)を得た。この時点で、ポリ乳酸中に残存する触媒濃
度(錫濃度)CAは1200[ppm]であった。触媒
濃度(錫濃度)CB は1200[ppm]であるから、
触媒残留率Rは100[%]である。このポリ乳酸を2
7mlのクロロホルムに溶解させて、1規定塩酸水45
mlと接触させた後、このポリ乳酸のクロロホルム溶液
を100mlのイソプロピルアルコールに排出してポリ
マーを沈殿させ、吸引濾過する操作を2回繰り返し、さ
らに濾塊をイソプロピルアルコール40ml中で攪拌し
吸引濾過する操作を濾液が中性になるまで行い、60℃
で熱風乾燥してポリ乳酸3.67g(収率73.4%)
を得た。使用した窒素ガスの露点は−60℃であった。
【0199】固相重合により得られた脂肪族ポリエステ
ルの特性は、以下のとおりである。なお、触媒濃度(錫
濃度)は蛍光X線分析法により定量した。 重量平均分子量(Mw):125,000 示差熱分析:ガラス転移温度は57.6 ℃、融点は1
65.8 ℃ 引張強度:570[kg/cm2](破断) 引張伸度:7[%] Haze:<1[%] 黄色度(YI値):6.0 D体含有率:1.40[%] 触媒除去操作後の触媒濃度:10[ppm] プレス時分子量保持率:95[%] 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0200】[実施例D−8]結晶化したプレポリマー
8を5.00g秤量し、SUS製縦型反応器に装入し
て、送風乾燥機中、 140℃、窒素ガス流通下(窒素流量50ml/m
in)、20時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量25ml/m
in)、40時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量200ml/
min)、20時間、の反応条件で固相重合を行い、ポ
リ乳酸4.75g(収率:95.0%)を得た。使用し
た窒素ガスの露点は−60℃であった。固相重合により
得られた脂肪族ポリエステルの特性は、以下のとおりで
ある。 重量平均分子量(Mw):131,000 示差熱分析:ガラス転移温度は 58.1℃、融点は1
66.5 ℃ 引張強度:580[kg/cm2](破断) 引張伸度:7[%] Haze:<1[%] 黄色度(YI値):12 D体含有率:1.50[%] 触媒濃度CA:700[ppm](硫黄分析値:130
[ppm]) 触媒濃度CB:6870[ppm] 触媒残留率R:10.2[%] プレス時分子量保持率:94[%] 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0201】[実施例D−9]プレポリマー9を5.0
0g秤量し、SUS製縦型反応器に装入して、送風乾燥
機中、 140℃、窒素ガス流通下(窒素流量5ml/mi
n)、20時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量2.5ml/
min)、40時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量50ml/m
in)、20時間、の反応条件で固相重合を行い、ポリ
乳酸4.70g(収率:94.0%)を得た。使用した
窒素ガスの露点は−60℃であった。固相重合により得
られた脂肪族ポリエステルの特性は、以下のとおりであ
る。 重量平均分子量(Mw):126,000 示差熱分析:ガラス転移温度は57.7 ℃、融点は1
65.9 ℃ 引張強度:570[kg/cm2](破断) 引張伸度:7[%] Haze:<1[%] 黄色度(YI値):11 D体含有率:1.48[%] 触媒濃度CA:480[ppm](硫黄分析値:160
[ppm]) 触媒濃度CB:6350[ppm] 触媒残留率R:7.6[%] プレス時分子量保持率:93[%] 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0202】[実施例D−10]結晶化したプレポリマ
ー10を5.00g秤量し、SUS製縦型反応器に装入
して、送風定温乾燥機(オーブン)中、140℃、窒素
ガス流通下(窒素流量200ml/min)、60時間
固相重合を行い、ポリ乳酸4.46g(収率:89.2
%)を得た。この時点で、ポリ乳酸中に残存する触媒濃
度(錫濃度)CAは1100[ppm]であった。触媒
濃度(錫濃度)CB は1100[ppm]であるから、
触媒残留率Rは100[%]である。このポリ乳酸を2
7mlのクロロホルムに溶解させて、1規定塩酸水45
mlと接触させた後、このポリ乳酸のクロロホルム溶液
を100mlのイソプロピルアルコールに排出してポリ
マーを沈殿させ、吸引濾過する操作を2回繰り返し、さ
らに濾塊をイソプロピルアルコール40ml中で攪拌し
吸引濾過する操作を濾液が中性になるまで行い、60℃
で熱風乾燥してポリ乳酸3.80g(収率76.0%)
を得た。使用した窒素ガスの露点は−60℃であった。
【0203】固相重合により得られた脂肪族ポリエステ
ルの特性は、以下のとおりである。なお、触媒濃度(錫
濃度)は蛍光X線分析法により定量した。 重量平均分子量(Mw):124,000 示差熱分析:ガラス転移温度は 57.5℃、融点は1
65.7 ℃ 引張強度:570[kg/cm2](破断) 引張伸度:7[%] Haze:<1[%] 黄色度(YI値):5.8 D体含有率:0.82[%] 触媒除去操作後の触媒濃度 :15[ppm] プレス時分子量保持率:94[%] 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0204】[実施例D−11]結晶化したプレポリマ
ー11を5.00g秤量し、SUS製縦型反応器に装入
して、送風乾燥機中、1)140℃、窒素ガス流通下
(窒素流量50ml/min)、20時間、2)160
℃、窒素ガス流通下(窒素流量25ml/min)、4
0時間、3)160℃、窒素ガス流通下(窒素流量20
0ml/min)、20時間、の反応条件で固相重合を
行い、ポリ乳酸4.73g(収率:94.6%)を得
た。使用した窒素ガスの露点は−60℃であった。固相
重合により得られた脂肪族ポリエステルの特性は、以下
のとおりである。 重量平均分子量(Mw):132,000 示差熱分析:ガラス転移温度は 58.2℃、融点は1
66.7 ℃ 引張強度:580[kg/cm2](破断) 引張伸度:8[%] Haze:<1[%] 黄色度(YI値):11 D体含有率:0.83[%] 触媒濃度CA:700[ppm](硫黄分析値:130
[ppm]) 触媒濃度CB:6710[ppm] 触媒残留率R:10.4[%] プレス時分子量保持率:94[%] 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0205】[実施例D−12]結晶化したプレポリマ
ー12を5.00g秤量し、SUS製縦型反応器に装入
して、送風乾燥機中、 140℃、窒素ガス流通下(窒素流量5ml/mi
n)、20時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量2.5ml/
min)、40時間、 160℃、窒素ガス流通下(窒素流量50ml/m
in)、20時間、の反応条件で固相重合を行い、ポリ
乳酸4.72g(収率:94.4%)を得た。使用した
窒素ガスの露点は−60℃であった。固相重合により得
られた脂肪族ポリエステルの特性は、以下のとおりであ
る。 重量平均分子量(Mw):125,000 示差熱分析:ガラス転移温度は57.6 ℃、融点は1
65.8 ℃ 引張強度:570[kg/cm2](破断) 引張伸度:7[%] Haze:<1[%] 黄色度(YI値):10 D体含有率:0.85[%] 触媒濃度CA:420[ppm](硫黄分析値:140
[ppm]) 触媒濃度CB:6150[ppm] 触媒残留率R:6.8[%] プレス時分子量保持率:93[%] 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0206】[比較例D−1]88%L−乳酸102.
3gを500mlの丸底フラスコに装入し、窒素雰囲気
下で室温から180℃まで1.5時間で昇温し、180
℃/窒素雰囲気下で0.5時間、系外に水を留去しなが
ら加熱攪拌した。その後、o−ジクロロベンゼン72g
が入ったディーン・スターク・トラップを装着し、さら
に反応マスにo−ジクロロベンゼン7.2gを加えて1
80℃/窒素雰囲気下で6時間共沸脱水した。ディーン
・スターク・トラップをを取り外し、モレキュラーシー
ブ3Aが30g充填され、水分量が10ppm以下であ
るo−ジクロロベンゼン54g入った管を取り付け、還
流により留出する溶媒がモレキュラーシーブを通って再
び系内に戻るようにし、さらに10gのo−ジクロロベ
ンゼンを加えて、180℃/窒素雰囲気下で13時間、
系内に水を混入させないようにしながら加熱撹拌した。
このときの分子量は9,500であった。この後、反応
液を30℃まで冷却してポリマーを晶析させた後、60
℃/10mmHgでo−ジクロロベンゼンを留去し、ポ
リマーを窒素雰囲気下で乾燥させて粉末状のプレポリマ
ーを得た。 得られたプレポリマーをU字型のガラス管
に装入し、140℃/窒素気流下で65時間加熱し、脂
肪族ポリエステル重合体(ポリ乳酸)65.2g(収率
90.6%)を得た。
【0207】諸物性を以下に示す。 重量平均分子量:23,000 示差熱分析:ガラス転移温度は49.0℃、融点は15
4.1℃ 引張強度:脆すぎて測定ができなかった。 Haze:<1% 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0208】E部:スターポリマー等の固相重合
【0209】[実施例E−1]88%L−乳酸102.
3g、パラトルエンスルホン酸一水和物0.78gを5
00mlの丸底フラスコに装入し、窒素雰囲気した後、
室温から160℃まで1時間かけて昇温し、160℃で
1時間保持した後、160℃を維持しながら、2時間か
けて常圧から10mmHgまで徐々に減圧し、最終的
に、160℃/10mmHgで4時間反応を行った。こ
の時の分子量は、15,000であった。ここで、反応
マスにポリブチレンサクシネート(分子量Mw4万)1
8gを添加し、さらに160℃/10mmHgで3時間
反応を行った。この時の分子量Mwは、1.5万であっ
た。この後、反応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで
冷却してから、プレポリマーを乳鉢ですりつぶして粒状
のプレポリマーを得た。 得られたプレポリマーをU字
型のガラス管に装入し、80℃/1時間 窒素流量50
〔ml/分〕で結晶化を行った後に、120℃/20時
間 窒素流量 50〔ml/分〕で20時間、140℃
/150時間 窒素流量 50〔ml/分〕、150℃
/20時間窒素流量 200[ml/分]で加熱して脂
肪族ポリエステル82.8g(収率92.0%)を得た。
【0210】諸物性を以下に示す。 重量平均分子量:104,000 示差熱分析:ガラス転移温度は25.7℃、融点は14
8.4℃ 引張強度:300kg/cm2(降伏) 320kg/cm2(破断) 引張伸度:260% Haze:<1% 黄色度(YI値):11 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0211】[実施例E−2]88%L−乳酸102.
3g、ペンタエリスリトール0.136g、コハク酸
0.236g、パラトルエンスルホン酸一水和物0.7
8gを500mlの丸底フラスコに装入し、窒素雰囲気
したで、室温から160℃まで1時間かけて昇温し、1
60℃で1時間保持した後、160℃を維持しながら、
2時間かけて常圧から10mmHgまで徐々に減圧し、
最終的に、160℃/10mmHgで8時間反応を行っ
た。この時の分子量は、18,000であった。 この
後、反応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで冷却して
から、プレポリマーを乳鉢ですりつぶして粒状のプレポ
リマーを得た。得られたプレポリマーをU字型のガラス
管に装入し、80℃/1時間 窒素流量60〔ml/
分〕で結晶化を行った後に、140℃/20時間 窒素
流量 60〔ml/分〕で20時間、160℃/40時
間 窒素流量 2400〔ml/分〕加熱して脂肪族ポ
リエステル66.5g(収率92.3%)を得た。
【0212】諸物性を以下に示す。 重量平均分子量:481,000 示差熱分析:ガラス転移温度は59.8℃、融点は17
2.8℃ 引張強度:620kg/cm2(破断) 引張伸度:8% 曲げ強度:830kg/cm2 Haze:3.5% 黄色度(YI値):2.7 また、メルトフローインデックス(MI値)が、10g
/10分となる温度と、その温度における溶融張力(M
T値)、及び分解性の評価を以下に示す。 温度(MI:10g/10分):200(℃) 溶融張力(MT値):3.2(g) 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0213】[実施例E−3]88%L−乳酸102.
3g、ペンタエリスリトール0.0136g、コハク酸
0.0236g、パラトルエンスルホン酸一水和物0.
78gを500mlの丸底フラスコに装入し、窒素雰囲
気したで、室温から160℃まで1時間かけて昇温し、
160℃で1時間保持した後、160℃を維持しなが
ら、2時間かけて常圧から10mmHgまで徐々に減圧
し、最終的に、160℃/10mmHgで8時間反応を
行った。この時の分子量は、14,000であった。こ
の後、反応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで冷却し
てから、プレポリマーを乳鉢ですりつぶして粒状のプレ
ポリマーを得た。得られたプレポリマーをU字型のガラ
ス管に装入し、80℃/1時間 窒素流量60〔ml/
分〕で結晶化を行った後に、140℃/20時間 窒素
流量 60〔ml/分〕で20時間、160℃/40時
間 窒素流量 2400〔ml/分〕加熱して脂肪族ポ
リエステル66.3g(収率92.0%)を得た。
【0214】諸物性を以下に示す。 重量平均分子量:210,000 示差熱分析:ガラス転移温度は59.3℃、融点は16
1.8℃ 引張強度:590kg/cm2(破断) 引張伸度:8% 曲げ強度:790kg/cm2 Haze:3.0% 黄色度(YI値):2.1 また、メルトフローインデックス(MI値)が、10g
/10分となる温度と、その温度における溶融張力(M
T値)、及び分解性の評価を以下に示す。 温度(MI:10g/10分):200(℃) 溶融張力(MT値):2.7(g) 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0215】[実施例E−4]88%L−乳酸102.
3g、ペンタエリスリトール0.136g、コハク酸
0.236g、メタンスルホン酸0.58gを500m
lの丸底フラスコに装入し、窒素雰囲気したで、室温か
ら160℃まで1時間かけて昇温し、160℃で1時間
保持した後、160℃を維持しながら、2時間かけて常
圧から10mmHgまで徐々に減圧し、最終的に、16
0℃/10mmHgで8時間反応を行った。この時の分
子量は、18,000であった。 この後、反応液を琺
瑯バットに排出し、30℃まで冷却してから、プレポリ
マーを乳鉢ですりつぶして粒状のプレポリマーを得た。
得られたプレポリマーをU字型のガラス管に装入し、8
0℃/1時間 窒素流量60〔ml/分〕で結晶化を行
った後に、140℃/20時間 窒素流量 20〔ml
/分〕で20時間、160℃/40時間 窒素流量 1
200〔ml/分〕加熱して脂肪族ポリエステル66.
5g(収率92.3%)を得た。
【0216】諸物性を以下に示す。 重量平均分子量:314,000 示差熱分析:ガラス転移温度は59.8℃、融点は17
2.8℃ 引張強度:620kg/cm2(破断) 引張伸度:8% 曲げ強度:810kg/cm2 Haze:3.5% 黄色度(YI値):2.5 また、メルトフローインデックス(MI値)が、10g
/10分となる温度と、その温度における溶融張力(M
T値)、及び分解性の評価を以下に示す。 温度(MI:10g/10分):195(℃) 溶融張力(MT値):2.7(g) 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0217】[実施例E−5]88%L−乳酸102.
3g、トリメチロールプロパン0.134g、コハク酸
0.178g、パラトルエンスルホン酸一水和物0.7
8gを500mlの丸底フラスコに装入し、窒素雰囲気
したで、室温から160℃まで1時間かけて昇温し、1
60℃で1時間保持した後、160℃を維持しながら、
2時間かけて常圧から10mmHgまで徐々に減圧し、
最終的に、160℃/10mmHgで8時間反応を行っ
た。この時の分子量は、14,000であった。 この
後、反応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで冷却して
から、プレポリマーを乳鉢ですりつぶして粒状のプレポ
リマーを得た。 得られたプレポリマーをU字型のガラ
ス管に装入し、80℃/1時間 窒素流量60〔ml/
分〕で結晶化を行った後に、140℃/20時間 窒素
流量 60〔ml/分〕で20時間、160℃/40時
間 窒素流量 2400〔ml/分〕加熱して脂肪族ポ
リエステル66.5g(収率92.3%)を得た。
【0218】諸物性を以下に示す。 重量平均分子量:261,000 示差熱分析:ガラス転移温度は59.6℃、融点は17
1.8℃ 引張強度:600kg/cm2(破断) 引張伸度:8% 曲げ強度:800kg/cm2 Haze:3.1% 黄色度(YI値):3.2 また、メルトフローインデックス(MI値)が、10g
/10分となる温度と、その温度における溶融張力(M
T値)、及び分解性の評価を以下に示す。 温度(MI:10g/10分):195(℃) 溶融張力(MT値):3.0(g) 分解性:フィルムは、強度が測定できないほど劣化して
いた。
【0219】[実施例F−1] プレポリマーの製造 以下の反応条件でプレポリマーを製造した。得られたプ
レポリマーの重量平均分子量(Mw)は、15,000
であった。 〈反応条件〉 単量体 88%L−乳酸400.0g 揮発性触媒 2,5-ジクロロベンゼンスルホン
酸3.72g 反応器 500ml・丸底フラスコ 反応温度と反応時間(反応圧力・反応雰囲気) 次の5
段階とした。 第1段階;25〜100℃まで30分かけて昇温(大気
圧・窒素雰囲気下) 第2段階;100〜160℃まで1時間かけて昇温(大
気圧・窒素雰囲気下) 第3段階;160℃で1時間維持(大気圧・窒素雰囲気
下) 第4段階;160℃で2時間維持(大気圧・窒素雰囲気
→10mmHgに減圧) 第5段階;160℃で8時間維持(10mmHgで維
持)
【0220】 プレポリマーの固体化 丸底フラスコの風袋を測定して、プレポリマーの収量を
算出した(収量268.0g、収率95.2%)後、反
応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで冷却してから、
プレポリマーを乳鉢で粉砕し、篩にかけて、粒子直径
が、0.5〜2.0mmの粒状のプレポリマーを得た。
【0221】 プレポリマーの結晶化 プレポリマー5.00gを、SUS(ステンレス・スチ
ール)製縦型反応器に装入し、80℃/窒素雰囲気下で
1時間結晶化させた。
【0222】 固相重合 プレポリマーの結晶化に引き続き、SUS製縦型反応器
で、次の2段階の固相重合を行なった。 第1段階;反応圧力760[mmHg]、反応温度14
0℃、流通ガス(窒素ガス)・流量5[ml/分]、反
応時間40時間で固相重合 第2段階;反応圧力760[mmHg]、反応温度16
0℃、流通ガス(窒素ガス)・流量200[ml/
分]、反応時間60時間で固相重合 使用した窒素ガスの露点は−60℃であった。脂肪族ポ
リエステル(ポリ乳酸)4.75g(収率95.0%)
を得た。得られた脂肪族ポリエステルの重量平均分子量
は212,000であった。
【0223】[実施例F−2] プレポリマーの製造 以下の反応条件でプレポリマーを製造した。得られたプ
レポリマーの重量平均分子量(Mw)は、14,000
であった。 〈反応条件〉 単量体 88%L−乳酸400.0g 揮発性触媒 m−キシレン−4−スルホン酸
3.05g 反応器 500ml・丸底フラスコ 反応温度と反応時間(反応圧力・反応雰囲気) 次の5
段階とした。 第1段階;25〜100℃まで30分かけて昇温(大気
圧・窒素雰囲気下) 第2段階;100〜160℃まで1時間かけて昇温(大
気圧・窒素雰囲気下) 第3段階;160℃で1時間維持(大気圧・窒素雰囲気
下) 第4段階;160℃で2時間維持(大気圧・窒素雰囲気
→10mmHgに減圧) 第5段階;160℃で8時間維持(10mmHgで維
持)
【0224】 プレポリマーの固体化 丸底フラスコの風袋を測定して、プレポリマーの収量を
算出した(収量267.8g、収率95.1%)後、反
応液を琺瑯バットに排出し、30℃まで冷却してから、
プレポリマーを乳鉢で粉砕し、篩にかけて、粒子直径
が、0.5〜2.0mmの粒状のプレポリマーを得た。
【0225】 プレポリマーの結晶化 プレポリマー5.00gを、SUS(ステンレス・スチ
ール)製縦型反応器に装入し、80℃/窒素雰囲気下で
1時間結晶化させた。
【0226】 固相重合 プレポリマーの結晶化に引き続き、SUS製縦型反応器
で、次の2段階の固相重合を行なった。 第1段階;反応圧力760[mmHg]、反応温度14
0℃、流通ガス(窒素ガス)・流量5[ml/分]、反
応時間40時間で固相重合 第2段階;反応圧力760[mmHg]、反応温度16
0℃、流通ガス(窒素ガス)・流量200[ml/
分]、反応時間60時間で固相重合 使用した窒素ガスの露点は−60℃であった。脂肪族ポ
リエステル(ポリ乳酸)4.74g(収率94.8%)
を得た。得られた脂肪族ポリエステルの重量平均分子量
は152,000であった。
【0227】
【発明の効果】本発明により、乳酸、グリコール酸等の
脂肪族ヒドロキシカルボン酸やブタンジオールのような
脂肪族多価アルコ−ルとコハク酸のような脂肪族多価カ
ルボン酸といった安価な原料を重縮合し、容易に得られ
る低分子量の脂肪族ポリエステルであるプレポリマーを
出発原料とし、プレポリマーを結晶化した後、触媒存在
下に固相で重縮合反応し、強靭さが要求される汎用樹脂
の代替となるような分子量の高い脂肪族ポリエステル
を、高い容積効率で、簡便に製造する方法を提供するこ
とができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 味岡 正伸 福岡県大牟田市浅牟田町30 三井化学株式 会社内 (72)発明者 平岡 章二 山口県玖珂郡和木町和木6−1−2 三井 化学株式会社内 (72)発明者 酒井 勝幸 山口県玖珂郡和木町和木6−1−2 三井 化学株式会社内 (72)発明者 鈴木 博之 福岡県大牟田市浅牟田町30 三井化学株式 会社内 (72)発明者 品川 亮 福岡県大牟田市浅牟田町30 三井化学株式 会社内 (72)発明者 小川 伸二 福岡県大牟田市浅牟田町30 三井化学株式 会社内 (72)発明者 小瀧 泰 福岡県大牟田市浅牟田町30 三井化学株式 会社内 Fターム(参考) 4J029 AA02 AA05 AB04 AC03 AC05 AD01 AD08 AE01 AE06 CA04 EA05 FC02 FC04 FC05 JC361 KA02 KB02 KB03 KB05 KE12 KE15 KF02 KF07

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 数式(1)で示される数値範囲にある重
    量平均分子量(Mw 1)を有する結晶化した脂肪族ヒド
    ロキシカルボン酸ユニット50%以上を含む脂肪族ポリ
    エステルプレポリマーを、触媒存在下で固相重合するこ
    とからなる、数式(2)及び数式(3)で示される数値
    範囲を同時に満足する重量平均分子量(Mw2)を有す
    る、脂肪族ヒドロキシカルボン酸ユニット50%以上を
    含む脂肪族ポリエステルの製造方法。 2×103 ≦ Mw1 ≦ 1×105 (1) 5×104 ≦ Mw2 ≦ 1×106 (2) Mw1 < Mw2 (3)
  2. 【請求項2】 結晶化した脂肪族ポリエステルプレポリ
    マーが、固体状態の脂肪族ポリエステルプレポリマー
    を、脂肪族ポリエステルプレポリマーを溶解しない液体
    と接触させることにより、結晶化させて得られたもので
    ある、請求項1に記載した脂肪族ポリエステルの製造方
    法。
  3. 【請求項3】 結晶化した脂肪族ポリエステルプレポリ
    マーが、溶融状態の脂肪族ポリエステルプレポリマー
    を、脂肪族ポリエステルプレポリマーを溶解しない液体
    と接触させることにより、固化、結晶化させて得られた
    ものである、請求項1に記載した脂肪族ポリエステルの
    製造方法。
  4. 【請求項4】 結晶化した脂肪族ポリエステルプレポリ
    マーが、脂肪族ポリエステルプレポリマーを溶媒に溶解
    した溶液を、脂肪族ポリエステルプレポリマーを溶解し
    ない液体と接触させることにより、固化、結晶化させて
    得られたものである、請求項1記載の脂肪族ポリエステ
    ルの製造方法。
  5. 【請求項5】 液体が、少なくとも一部に水を含むもの
    である、請求項2乃至4の何れかに記載した脂肪族ポリ
    エステルの製造方法。
  6. 【請求項6】 触媒が、揮発性触媒である、請求項1乃
    至5の何れかに記載の脂肪族ポリエステルの製造方法。
  7. 【請求項7】 触媒が、揮発性触媒であり、かつ、数式
    (10)に示される、触媒残留率Rが、50%以下であ
    ることを特徴とする、請求項6に記載した脂肪族ポリエ
    ステルの製造方法。 R[%] =CA[ppm] ÷ CB[ppm] × 100 (10) (数式(10)において、Rは、固相重合反応前後にお
    ける触媒濃度の変化の尺度である触媒残留率[%]であ
    り、CB[ppm]は、数式(11)により算出され
    る、固相重合前、及び/又は固相重合反応中に反応系に
    仕込まれた触媒が全て脂肪族ポリエステル中に残留する
    場合の理論触媒濃度であり、CA[ppm]は、数式
    (12)により算出される、固相重合反応終了後、最終
    的に得られた脂肪族ポリエステル中の触媒濃度であ
    る。) CB[ppm] = WB[g] ÷ WP[g] × 106 (11) (数式(11)において、WB[g]は、固相重合前、
    及び/又は固相重合反応中に反応系に仕込まれた触媒の
    合計重量であり、WP[g]は、固相重合反応終了後、
    最終的に得られた脂肪族ポリエステルの重量である。) CA[ppm] = WA[g] ÷ WP[g] × 106 (12) (数式(12)において、WA[g]は、固相重合反応
    終了後、最終的に得られた脂肪族ポリエステル中に含有
    される触媒重量であり、WP[g]は、固相重合反応終
    了後、最終的に得られた脂肪族ポリエステルの重量であ
    る。)
  8. 【請求項8】 揮発性触媒が、有機スルホン酸系化合物
    である、請求項6又は7に記載した脂肪族ポリエステル
    の製造方法。
  9. 【請求項9】 有機スルホン酸系化合物が、メタンスル
    ホン酸、エタンスルホン酸、1−プロパンスルホン酸、
    ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、m−キ
    シレン−4−スルホン酸、p−クロロベンゼンスルホン
    酸、2,5−ジクロロベンゼンスルホン酸からなる群か
    ら選択された少なくとも一種である、請求項8に記載し
    た脂肪族ポリエステルの製造方法。
  10. 【請求項10】 最終的に得られた脂肪族ポリエステル
    中の触媒濃度が、硫黄分に換算して0〜300ppmで
    ある、請求項8又は9に記載した脂肪族ポリエステルの
    製造方法。
  11. 【請求項11】 触媒が、不揮発性触媒である、請求項
    1乃至5の何れかに記載した脂肪族ポリエステルの製造
    方法。
  12. 【請求項12】 不揮発性触媒が、金属錫又は酸化錫(I
    I)である、請求項11に記載した脂肪族ポリエステルの
    製造方法。
  13. 【請求項13】 (A)工程として、脂肪族ヒドロキシ
    カルボン酸、又は脂肪族ヒドロキシカルボン酸と3個以
    上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールと2個以上の
    カルボキシル基を有する脂肪族多塩基酸又はその無水
    物、又は脂肪族ヒドロキシカルボン酸と3個以上のカル
    ボキシル基を有する脂肪族多塩基酸又はその無水物と2
    個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールを、触媒
    の存在下又は非存在下、溶媒の存在下又は非存在下、脱
    水重縮合反応して、数式(1)で示される数値範囲にあ
    る重量平均分子量(Mw1)を有する脂肪族ヒドロキシ
    カルボン酸プレポリマーを製造する工程(この場合、3
    個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコールと3個以
    上のカルボキシル基を有する脂肪族多塩基酸又はその無
    水物の量は、脂肪族ヒドロキシカルボン酸が単独で完全
    に重合したと仮定した場合の重合物の重量を基準とし
    て、0.005〜10%である) 2×103 ≦ Mw1 ≦ 1×105 (1) (B)工程として、(A)工程で得られた脂肪族ヒドロ
    キシカルボン酸プレポリマーを結晶化する工程、(C)
    工程として、(B)工程で得られた結晶化した脂肪族ヒ
    ドロキシカルボン酸プレポリマーを、触媒の存在下、固
    相状態で脱水重縮合反応する工程、からなる工程で構成
    される、数式(2)と数式(3)で示される数値範囲に
    ある重量平均分子量(Mw2)を有する脂肪族ポリヒド
    ロキシカルボン酸の製造方法。 5×104 ≦ Mw2 ≦ 1×106 (2) Mw1 < Mw2 (3)
  14. 【請求項14】 (A)工程が、(A−1)工程とし
    て、不斉炭素原子を有する脂肪族ヒドロキシカルボン酸
    50%以上を含む脂肪族ヒドロキシカルボン酸を、数式
    (4)で表される反応温度RT1で脱水重縮合反応し
    て、数式(7)で表される重量平均分子量MwAを有す
    る脂肪族ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを製造する工
    程、(A−2)工程として、(A−1)工程で製造され
    た脂肪族ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを、数式
    (5)及び数式(6)で表される数値範囲を同時に満足
    する反応温度RT2において脱水重縮合反応し、数式
    (8)及び数式(9)で表される数値範囲を同時に満足
    する重量平均分子量MwBを有する脂肪族ヒドロキシカ
    ルボン酸プレポリマーを製造する工程、からなる、請求
    項13に記載した脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製
    造方法。 50℃ ≦ RT1 ≦ 140℃ (4) 130℃ ≦ RT2 ≦ 170℃ (5) RT1 < RT2 (6) 750 ≦ MwA ≦ 5×103 (7) 2×103 ≦ MwB ≦ 2×104 (8) MwA < MwB (9)
  15. 【請求項15】 (A)工程が、触媒存在下において行
    なわれるものである、請求項13又は14に記載した脂
    肪族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
  16. 【請求項16】 (A)工程が、減圧下において行なわ
    れるものである、請求項13又は14に記載した脂肪族
    ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
  17. 【請求項17】 (B)工程が、固体状態の脂肪族ヒド
    ロキシカルボン酸プレポリマーを、脂肪族ヒドロキシカ
    ルボン酸プレポリマーを溶解しない液体と接触させるこ
    とにより、結晶化させる結晶化工程である、請求項13
    又は14に記載した脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸の
    製造方法。
  18. 【請求項18】 (B)工程が、溶融状態の脂肪族ヒド
    ロキシカルボン酸プレポリマーを、脂肪族ヒドロキシカ
    ルボン酸プレポリマーを溶解しない液体と接触させるこ
    とにより、固化させて結晶化させる結晶化工程である、
    請求項13又は14に記載した脂肪族ポリヒドロキシカ
    ルボンの製造方法。
  19. 【請求項19】 (B)工程が、脂肪族ヒドロキシカル
    ボン酸プレポリマーを溶媒に溶解した溶液を、脂肪族ヒ
    ドロキシカルボン酸プレポリマーを溶解しない液体と接
    触させることにより、固化させて結晶化させる結晶化工
    程である、請求項13又は14に記載した脂肪族ポリヒ
    ドロキシカルボン酸の製造方法。
  20. 【請求項20】 液体が、少なくとも一部に水を含むも
    のである、請求項17乃至19の何れかに記載した脂肪
    族ポリヒドロキシカルボン酸の製造方法。
  21. 【請求項21】 触媒が、揮発性触媒である請求項13
    乃至20の何れかに記載した脂肪族ヒドロキシカルボン
    酸の製造方法。
  22. 【請求項22】 触媒が、不揮発性触媒である請求項1
    3乃至20の何れかに記載した脂肪族ヒドロキシカルボ
    ン酸の製造方法。
  23. 【請求項23】 触媒が、揮発性触媒であり、かつ、数
    式(13)に示される、触媒残留率Rが、50%以下で
    あることを特徴とする、請求項21に記載した脂肪族ポ
    リヒドロキシカルボン酸の製造方法。 R[%] = CA[ppm] ÷ CB[ppm] × 100 (13) (数式(13)において、Rは、脱水重縮合反応前後に
    おける触媒濃度の変化の尺度である触媒残留率[%]で
    あり、CB[ppm]は、数式(14)により算出され
    る、脱水重縮合反応において反応系に仕込まれた触媒が
    全て脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸中に残留する場合
    の理論触媒濃度であり、CA[ppm]は、数式(1
    5)により算出される、脱水重縮合反応終了後、最終的
    に得られた脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸中の触媒濃
    度である) CB[ppm] = WB[g] ÷ WP[g] × 106 (14) (数式(14)において、WB[g]は、脱水重縮合反
    応開始前、及び/又は、脱水重縮合反応中に反応系に仕
    込まれた触媒の合計重量であり、WP[g]は、脱水重
    縮合反応終了後、最終的に得られた脂肪族ポリヒドロキ
    シカルボン酸の重量である。) CA[ppm] = WA[g] ÷ WP[g] × 106 (15) (数式(15)において、WA[g]は、脱水重縮合反
    応終了後、最終的に得られた脂肪族ポリヒドロキシカル
    ボン酸中に含有される触媒重量であり、WP[g]は、
    脱水重縮合反応終了後、最終的に得られた脂肪族ポリヒ
    ドロキシカルボン酸の重量である。)
  24. 【請求項24】 脂肪族ポリエステルプレポリマーがポ
    リ乳酸である、請求項1又は10に記載した脂肪族ポリ
    エステルの製造方法。
  25. 【請求項25】 脂肪族ヒドロキシカルボン酸がL−乳
    酸である、請求項13又は14に記載した脂肪族ポリヒ
    ドロキシカルボン酸の製造方法。
  26. 【請求項26】 脂肪族ポリエステルプレポリマーが、
    L−乳酸とペンタエリスリトールとこはく酸を含むもの
    からなるスターポリマー、又はL−乳酸とトリメチロー
    ルプロパンとコハク酸を含むものからなるスターポリマ
    ーである、請求項1又は10に記載した脂肪族ポリエス
    テルの製造方法。
  27. 【請求項27】 脂肪族ヒドロキシカルボン酸がL−乳
    酸であり、3個以上の水酸基を有する脂肪族多価アルコ
    ールがペンタエリスリトール又はトリメチルプロパンで
    あり、2個以上のカルボキシル基を有する脂肪族多塩基
    酸又はその無水物がコハク酸又は無水コハク酸である、
    請求項13又は14に記載した脂肪族ポリヒドロキシカ
    ルボン酸の製造方法。
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