JP2008045117A - Method for producing aliphatic polyester - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an industrially advantageous and efficient method for producing an aliphatic polyester having a high degree of polymerization and excellent in thermal stability. <P>SOLUTION: This method for producing the polyester having an aliphatic diol unit and an aliphatic dicarboxylic acid unit is provided by using a catalyst prepared in advance by mixing a titanium compound, an alkaline earth metal compound and a phosphorus compound, as the catalyst. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、脂肪族ポリエステルの製造方法に関する。詳しくは、射出成形、中空成形および押出し成形などによる成形性、熱安定性及び引張特性に優れ、色調も良く、優れた生分解性を有する環境に優しい高重合度の脂肪族ポリエステルの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing an aliphatic polyester. Specifically, the present invention relates to a method for producing an environmentally-friendly high-polymerization aliphatic polyester having excellent moldability, thermal stability and tensile properties by injection molding, hollow molding and extrusion molding, good color tone, and excellent biodegradability. Is.

生分解性を有する脂肪族ポリエステルは、環境問題に対する意識の高まりから、より環境負荷を回避する樹脂として、繊維、成形品、フィルムやシート等への応用がはかられている。例えば、生分解性を有するポリブチレンサクシネート及び/又はポリブチレンアジピネートは、ポリエチレンと似た力学特性を持つことからポリエチレンの代替ポリマーとして開発されている。   The aliphatic polyester having biodegradability has been applied to fibers, molded articles, films, sheets, and the like as a resin that avoids environmental burdens more than ever because of increasing awareness of environmental problems. For example, polybutylene succinate and / or polybutylene adipinate having biodegradability has been developed as an alternative polymer for polyethylene because it has similar mechanical properties to polyethylene.

経済的に有利なポリエステルの製造方法としては、触媒の存在下でのジカルボン酸とジオールとの直接エステル化反応、或いは、ジカルボン酸のアルキルエステルとジオールとのエステル交換反応によりエステル低重合体を製造後、これを加熱減圧下でエステル交換反応を行いながら生成するジオールを反応系から留去して高重合度のポリエステルを製造する方法が古くから知られ、採用されている。   As an economically advantageous polyester production method, a low ester ester polymer is produced by a direct esterification reaction between a dicarboxylic acid and a diol in the presence of a catalyst or an ester exchange reaction between an alkyl ester of a dicarboxylic acid and a diol. Thereafter, a method for producing a polyester having a high degree of polymerization by distilling off a diol produced while performing a transesterification reaction under heating and reduced pressure from a reaction system has been known for a long time.

しかしながら、一般に脂肪族ポリエステルの熱安定性が低く、重合反応中に熱分解による分子量の低下が引き起こされる為、従来のポリエステルの製造方法では実用上十分な強度を有する高重合度のポリエステルが得られなかった。ポリマーの熱安定性には、ポリマー末端(水酸基やカルボキシル基)濃度、特にカルボキシル基の残存が著しく悪影響を及ぼすと提案されている(例えば、特許文献1参照)。そのような背景から、その製造方法には種々の工夫がなされている。   However, since the thermal stability of aliphatic polyesters is generally low and the molecular weight is lowered due to thermal decomposition during the polymerization reaction, polyesters with a high degree of polymerization having practically sufficient strength can be obtained by conventional polyester production methods. There wasn't. It has been proposed that the polymer terminal (hydroxyl group or carboxyl group) concentration, particularly the residual carboxyl group, has a significant adverse effect on the thermal stability of the polymer (see, for example, Patent Document 1). From such a background, various devices have been devised in the manufacturing method.

例えば、テトラブチルチタネート等の有機アルコキシ金属化合物を触媒として溶融重合を行い、鎖延長剤としてジイソシアネートやジフェニルカーボネートを添加してポリマー鎖長を延ばすことによりポリマーの溶融粘度を高める方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。これらの鎖延長剤を添加する方法は、ポリエステルの分子量を容易に増大させることができるため、一見、脂肪族ポリエステルの有効な製造方法と考えられるが、通常、反応工程が2段階になり工程が煩雑になること、また、得られるポリエステルについては、その結晶性や融点が若干低下することに加えて、分子中にウレタン結合が含まれているので生分解性が低下する傾向にあること、などの問題がある。また、生分解性樹脂として使用する観点からは、ジイソシアネートは分解過程で毒性の強いジアミンが生成され土中に蓄積する恐れがある問題点が残され、ジフェニルカーボネート系についてもやはり毒性の高い副生フェノールならびに未反応ジフェニルカーボネートがポリエステル中に残存する問題点が残されている。   For example, a method has been proposed in which melt polymerization is performed using an organoalkoxy metal compound such as tetrabutyl titanate as a catalyst, and a polymer chain length is increased by adding diisocyanate or diphenyl carbonate as a chain extender to increase the melt viscosity of the polymer. (For example, refer to Patent Document 2). Since the method of adding these chain extenders can easily increase the molecular weight of the polyester, it is considered to be an effective method for producing an aliphatic polyester at first glance. In addition to the fact that the resulting polyester is slightly reduced in crystallinity and melting point, the biodegradability tends to decrease because the molecule contains a urethane bond. There is a problem. In addition, from the viewpoint of use as a biodegradable resin, diisocyanate has a problem in that a highly toxic diamine is produced during the decomposition process and may accumulate in the soil, and diphenyl carbonate is also a highly toxic byproduct. The problem remains that phenol and unreacted diphenyl carbonate remain in the polyester.

有機系チタン触媒を用いて重合反応を改良する手法としては、マグネシウム化合物をチタン系触媒に共存させる手法が提案されているが、依然実用上充分な重合度のポリエステルが得られないばかりか、触媒濃度を上げるとポリエステルの熱分解が助長される傾向がある(例えば、特許文献3参照)。
チタン化合物は、安価で、安全衛生性等への懸念もないことから注目される触媒系であるが、チタン化合物を触媒としたポリエステルの製造方法は、特有の黄味を有し、更に、熱安定性が劣る、重合速度が十分ではない等の欠点がある。また、重合速度を高めようと原料のジカルボン酸成分に対するジオール成分の仕込みモル比を上げると、色調の悪化が起こりやすいので、原料仕込みモル比の制約を受けたプロセスとなりやすい。色調改良の手法としては、着色防止剤としてリン化合物をチタン系触媒に共存させる方法が提案されている(例えば、特許文献4参照)。しかしながら、添加するリン化合物は添加量が多いと重合に要する時間が長くなるとの記載から明らかなようにリン化合物はチタン触媒の触媒活性を抑制する欠点を有する。
As a technique for improving the polymerization reaction using an organic titanium catalyst, a technique in which a magnesium compound coexists with a titanium catalyst has been proposed, but not only a polyester having a practically sufficient degree of polymerization cannot be obtained. Increasing the concentration tends to promote thermal decomposition of the polyester (see, for example, Patent Document 3).
Titanium compounds are a catalyst system that attracts attention because they are inexpensive and have no concerns about safety and hygiene. However, the method for producing polyester using a titanium compound as a catalyst has a characteristic yellowish color, There are drawbacks such as poor stability and insufficient polymerization rate. Further, if the charge molar ratio of the diol component to the dicarboxylic acid component of the raw material is increased to increase the polymerization rate, the color tone tends to deteriorate, so that the process tends to be restricted by the raw material charge molar ratio. As a method for improving the color tone, a method in which a phosphorus compound is allowed to coexist in a titanium-based catalyst as a coloring inhibitor has been proposed (for example, see Patent Document 4). However, as is apparent from the description that the amount of the phosphorus compound to be added increases the time required for polymerization when the addition amount is large, the phosphorus compound has a drawback of suppressing the catalytic activity of the titanium catalyst.

更には、重合活性を向上させる手法として、チタン触媒と含水素リン酸マグネシウム塩とを組み合わせた触媒系が提案されている(例えば、特許文献5参照)。
しかしながら、上記のチタン系触媒にマグネシウム化合物やリン化合物を共存させる系はいずれも複数の独立した触媒添加装置が必要となり、触媒の導入操作が煩雑になりその制御が難しい欠点を有する。また、特にチタン化合物として有機系チタン触媒を使用する場合には、有機系チタン触媒は通常加水分解されやすい性質を有するため、高温時の触媒の保管方法や重合時の触媒の導入方法に制約を受けたり、或いは、縮重合反応で発生する水により触媒の一部が失活する為、触媒活性の制御が難しく、製造の再現性が取りにくいという問題がある。例えば、代表的な触媒であるテトラブチルチタネートは、53℃の引火点を有する危険物であるばかりでなく、高温で熱重合したり、光で変色するような熱安定性、加水分解性、光安定性に乏しい化合物として知られている。従って、一般の有機系のチタン触媒を使用する際には、その貯蔵中に触媒成分の一部が沈殿物として析出しないように触媒貯蔵方法に工夫を要する。
特開平7−53700号公報 特開平4−189822号公報 特開2001−98065号公報 特開平7−242742号公報 特開2002−356548号公報
Furthermore, as a technique for improving the polymerization activity, a catalyst system combining a titanium catalyst and a hydrogen-containing magnesium phosphate has been proposed (see, for example, Patent Document 5).
However, any system in which a magnesium compound or a phosphorus compound coexists with the above titanium-based catalyst requires a plurality of independent catalyst addition apparatuses, and the introduction of the catalyst becomes complicated and has a drawback that it is difficult to control. In particular, when an organic titanium catalyst is used as the titanium compound, the organic titanium catalyst usually has a property of being easily hydrolyzed, so there are restrictions on the storage method of the catalyst at high temperatures and the introduction method of the catalyst at the time of polymerization. Part of the catalyst is deactivated by water that is received or generated by the condensation polymerization reaction, so that there is a problem that control of the catalyst activity is difficult and reproducibility of production is difficult to take. For example, tetrabutyl titanate, which is a typical catalyst, is not only a dangerous substance having a flash point of 53 ° C., but also heat stability, hydrolyzability, Known as a compound with poor stability. Therefore, when using a general organic titanium catalyst, it is necessary to devise a catalyst storage method so that a part of the catalyst component does not precipitate as a precipitate during the storage.
JP-A-7-53700 JP-A-4-189822 JP 2001-98065 A JP-A-7-242742 JP 2002-356548 A

本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、触媒の活性ならびに保存安定性を向上させることにより、原料モル比の厳しい制約もなく、重合における反応速度が速く、且つ、鎖延長剤等を使用することなく工業的に有利な方法で、充分な引張特性を有し、色調に優れた高重合度のポリエステルを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to improve the activity and storage stability of the catalyst, so that there is no severe restriction on the molar ratio of raw materials, the reaction rate in polymerization is high, and chain extension. Another object of the present invention is to provide a polyester having a high degree of polymerization having sufficient tensile properties and excellent color tone by an industrially advantageous method without using an agent or the like.

本発明者等は、上記目的を達成するために重縮合触媒につき検討を行った結果、チタン化合物、アルカリ土類金属化合物及びリン化合物を予め混合させた触媒は、触媒活性成分濃度が高く、かつ長期保存安定性に優れる為、工業的に有利なポリエステル重合触媒となることを見出した。
すなわち、本発明の要旨は、脂肪族ジオール単位及び脂肪族ジカルボン酸単位を有するポリエステルを製造するに際し、触媒として、チタン化合物、アルカリ土類金属化合物及びリン化合物を予め混合させた触媒を用いることを特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法、に存する。
As a result of examining the polycondensation catalyst in order to achieve the above object, the present inventors have found that a catalyst in which a titanium compound, an alkaline earth metal compound and a phosphorus compound are mixed in advance has a high concentration of catalytic active components, and It has been found that the polyester polymerization catalyst is industrially advantageous because of its excellent long-term storage stability.
That is, the gist of the present invention is that a catalyst in which a titanium compound, an alkaline earth metal compound and a phosphorus compound are mixed in advance is used as a catalyst when producing a polyester having an aliphatic diol unit and an aliphatic dicarboxylic acid unit. A method for producing an aliphatic polyester.

本発明の製造方法によれば、重合反応の速度が速く、鎖延長剤等を使用せずとも、充分な引張特性を有し、色調に優れた高重合度の脂肪族ポリエステルを容易に製造できる。また、本発明の製造方法によれば、原料仕込みモル比の厳しい制約を受けなくても高重合度の脂肪族ポリエステルを製造できる。更に、本発明の製造方法により得られるポリエステルは、ポリエステル中の残留触媒によるポリエステルの熱分解ならびに熱劣化が低減される為、射出成形、中空成形および押出し成形などによる成形性、熱安定性及び引張特性等の機械物性に優れる。   According to the production method of the present invention, it is possible to easily produce an aliphatic polyester having a high polymerization degree, which has a high polymerization reaction rate and has sufficient tensile properties and excellent color tone without using a chain extender or the like. . Further, according to the production method of the present invention, an aliphatic polyester having a high degree of polymerization can be produced without being severely restricted by the raw material charge molar ratio. Further, the polyester obtained by the production method of the present invention reduces the thermal decomposition and thermal degradation of the polyester due to the residual catalyst in the polyester, so that the moldability, thermal stability and tension by injection molding, hollow molding and extrusion molding are reduced. Excellent mechanical properties such as properties.

以下、本発明につき詳細に説明する。
<触媒>
本発明においては、脂肪族ポリエステルの製造触媒として、チタン化合物、アルカリ土類金属化合物及びリン化合物を予め混合させた触媒を用いる。
以下に、本発明のポリエステル重縮合用触媒の製造方法を説明するが、本発明において使用される触媒中のチタン原子、アルカリ土類金属原子ならびにリン原子の含有量は、チタン原子の含有量をT(モル基準)、アルカリ土類金属の含有量をM(モル基準)ならびにリン原子の含有量をP(モル基準)とした場合、T/P(モル比)の下限は、通常、0.1、好ましくは0.3、より好ましくは0.5、特に好ましくは0.7であり、上限は、通常、5.5, 好ましくは4.0、より好ましくは3.0、特に好ましくは1.5、最も好ましくは1.0である。上記上限以下であると、製造されるポリエステル樹脂の着色が少なく、触媒の安定性が良好で、触媒の失活が起き難く、触媒失活物が製品中に混入して製品の品質を損ねる危険性が低くなりやすい。一方、上記下限以上であると、触媒活性が高くなりやすい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<Catalyst>
In the present invention, a catalyst in which a titanium compound, an alkaline earth metal compound and a phosphorus compound are mixed in advance is used as a production catalyst for the aliphatic polyester.
The production method of the polyester polycondensation catalyst of the present invention will be described below. The content of titanium atoms, alkaline earth metal atoms and phosphorus atoms in the catalyst used in the present invention is the same as the content of titanium atoms. When T (molar basis), the alkaline earth metal content is M (molar basis), and the phosphorus atom content is P (molar basis), the lower limit of T / P (molar ratio) is usually 0. 1, preferably 0.3, more preferably 0.5, particularly preferably 0.7, and the upper limit is usually 5.5, preferably 4.0, more preferably 3.0, particularly preferably 1. .5, most preferably 1.0. If it is below the above upper limit, the polyester resin produced is less colored, the catalyst stability is good, the catalyst is not easily deactivated, and the risk of deteriorating the quality of the product due to the catalyst deactivation being mixed into the product Tend to be low. On the other hand, if it is at least the above lower limit, the catalytic activity tends to be high.

一方、M/P(モル比)の下限は通常、0.1、好ましくは、0.5、より好ましくは0.7、特に好ましくは0.9であり、上限は、通常5.5、好ましくは3.0、より好ましくは2.0、特に好ましくは1.5、更に特に好ましくは1.2、最も好ましくは1.1である。上記上限以下であると、この触媒を用いて得られるポリエステル樹脂の熱安定性が良好になりやすい。また、アルカリ土類金属が析出が起こりにくい。一方、上記下限以上であると、高触媒活性で、末端COOH量の増加も起こりにくい。   On the other hand, the lower limit of M / P (molar ratio) is usually 0.1, preferably 0.5, more preferably 0.7, particularly preferably 0.9, and the upper limit is usually 5.5, preferably Is 3.0, more preferably 2.0, particularly preferably 1.5, still more preferably 1.2, and most preferably 1.1. If it is not more than the above upper limit, the thermal stability of the polyester resin obtained using this catalyst tends to be good. In addition, alkaline earth metals are less likely to precipitate. On the other hand, if it is at least the above lower limit, the catalytic activity is high and the amount of terminal COOH hardly increases.

本発明における触媒は、チタン化合物、アルカリ土類金属化合物、及び酸性リン酸エステル化合物を混合することによって製造する。触媒成分を混合する際は、通常、溶媒を使用する。溶媒は、チタン化合物、アルカリ土類金属化合物、及び酸性リン酸エステル化合物を均一溶液とできればよいが、通常、アルコールを用いる。
すなわち、本発明における触媒はアルコール、チタン化合物、アルカリ土類金属化合物、及び酸性リン酸エステル化合物を混合することによって製造することが好ましい。また、本発明における触媒はアルコール、チタン化合物、アルカリ土類金属化合物、及び酸性リン酸エステル化合物を混合し、該混合物を濃縮することによって製造することが特に好ましい。この特に好ましい製造方法を詳述すると、
(i) アルコール、チタン化合物、アルカリ金属化合物及び酸性リン酸エステル化合物を
混合、溶解、反応させる工程
(ii) 工程(i)で得た反応溶液からアルコールなどを留去することにより濃縮を行うと同
時に更に反応を進め、粘稠な液体状触媒、又は固体状触媒、あるいはこれらの混合物を得る工程により製造される。この時、用いられるアルコールは反応には関与せず、単に溶媒としてのみ働くものと考えられる。
The catalyst in the present invention is produced by mixing a titanium compound, an alkaline earth metal compound, and an acidic phosphate ester compound. When mixing the catalyst components, a solvent is usually used. As the solvent, a titanium compound, an alkaline earth metal compound, and an acidic phosphate compound may be used as a uniform solution, but alcohol is usually used.
That is, the catalyst in the present invention is preferably produced by mixing an alcohol, a titanium compound, an alkaline earth metal compound, and an acidic phosphate ester compound. The catalyst in the present invention is particularly preferably produced by mixing an alcohol, a titanium compound, an alkaline earth metal compound, and an acidic phosphate compound and concentrating the mixture. To elaborate on this particularly preferred production method,
(i) Step of mixing, dissolving, and reacting alcohol, titanium compound, alkali metal compound and acidic phosphate compound
(ii) A step of concentrating by distilling off alcohol etc. from the reaction solution obtained in step (i) and further proceeding with the reaction to obtain a viscous liquid catalyst, solid catalyst, or a mixture thereof. Manufactured by. At this time, it is considered that the alcohol used does not participate in the reaction but only serves as a solvent.

ここで粘稠な液体状触媒、又は固体状触媒、あるいはこれらの混合物と、得られる触媒の形態が異なるのは、濃縮の度合いによるものである。工程(ii)で得られる触媒はそのままか、あるいは1,4−ブタンジオール又はエチレングリコールなどのグリコールなどに溶解させてから容易に回収することができる。なお、濃縮時に留去されるものは溶媒として用いられるアルコールと、チタン化合物、アルカリ土類金属化合物、及び酸性リン酸エステル化合物の反応によって副生するアルコール、有機酸などである。   The difference between the viscous liquid catalyst, the solid catalyst, or a mixture thereof and the resulting catalyst is due to the degree of concentration. The catalyst obtained in step (ii) can be easily recovered after it is dissolved or dissolved in glycol such as 1,4-butanediol or ethylene glycol. In addition, what is distilled off at the time of concentration is an alcohol, an organic acid, or the like by-produced by a reaction between an alcohol used as a solvent, a titanium compound, an alkaline earth metal compound, and an acidic phosphate compound.

このようにして得られる触媒は、溶媒として用いられたアルコールを除く原料の総重量よりも必ず重量が減少している。得られる触媒の重量Wと、混合に用いた、即ち、上記(i)の工程でアルコールと混合したチタン化合物、アルカリ土類金属化合物、及び酸性リ
ン酸エステル化合物の重量の和Wとの比W/Wは、通常0.45以上0.85以下である。この比は用いられる原料化合物の種類、組成比によって変化する。
The weight of the catalyst thus obtained is always less than the total weight of the raw materials excluding the alcohol used as the solvent. The weight W 1 of the resulting catalyst and the sum W 0 of the weights of the titanium compound, alkaline earth metal compound, and acidic phosphate compound used for mixing, that is, mixed with alcohol in the step (i) above. The ratio W 1 / W 0 is usually 0.45 or more and 0.85 or less. This ratio varies depending on the type of raw material compound used and the composition ratio.

本発明において、触媒の製造に使用されるアルコールは、チタン化合物、アルカリ土類金属化合物、及び酸性リン酸エステル化合物を混合して均一溶液になるアルコールであれば何でもよく、中でも、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、2−エチルヘキサノール等の1価アルコール及びグリコール等の2価のアルコールがあげられ、このうち、化合物の溶解性や取り扱いの容易さから、1価のアルコールが好ましく用いられる。これらのアルコールは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。特にチタン化合物、アルカリ土類金属化合物、酸性リン酸エステル化合物の溶解性が高く、反応溶液を濃縮するときに、沸点が低く、除去しやすいことから、エタノールが好ましい。   In the present invention, the alcohol used for the production of the catalyst may be any alcohol as long as it becomes a homogeneous solution by mixing a titanium compound, an alkaline earth metal compound, and an acidic phosphate ester compound. Among them, methanol, ethanol, Examples thereof include monohydric alcohols such as butanol, propanol and 2-ethylhexanol, and dihydric alcohols such as glycol. Among these, monohydric alcohols are preferably used from the viewpoint of solubility of the compound and ease of handling. These alcohols may be used alone or in combination of two or more. In particular, ethanol is preferred because the titanium compound, alkaline earth metal compound, and acidic phosphate compound have high solubility and have a low boiling point when the reaction solution is concentrated and are easy to remove.

また、チタン化合物としては、テトラ−n−プロピルチタネート、テトラ−i−プロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネートテトラマー、テトラ−t−ブチルチタネートなどのテトラアルコキシチタネート;アセチル−トリ−i−プロピルチタネート;酢酸チタン等が挙げられ、中でも、入手し易く、取り扱いが容易なテトラ−i−プロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネートが好ましく、テトラ−n−ブチルチタネートが特に好ましい。これらのチタン化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Examples of titanium compounds include tetraalkoxy titanates such as tetra-n-propyl titanate, tetra-i-propyl titanate, tetra-n-butyl titanate, tetra-n-butyl titanate tetramer, tetra-t-butyl titanate; acetyl- Examples include tri-i-propyl titanate; titanium acetate and the like, among which tetra-i-propyl titanate and tetra-n-butyl titanate, which are easily available and easy to handle, are preferable, and tetra-n-butyl titanate is particularly preferable. These titanium compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

アルカリ土類金属化合物としては、アルカリ土類金属の有機酸塩及び/又はその水和物が好ましく用いられる。中でも好ましい化合物としてはマグネシウム、カルシウム等の有機酸塩、及び/又はその水和物が挙げられるが、マグネシウム化合物が触媒活性の点で好ましい。マグネシウム化合物としては、例えば、酢酸マグネシウム、酪酸マグネシウムなどの有機酸塩等が挙げられるが、特に酢酸マグネシウム及び/又はその水和物が、アルコールに対する溶解度が高く、触媒の調製がし易いため好ましい。これらのアルカリ土類金属化合物は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。またマグネシウム化合物とカルシウム化合物のような、異なった金属の化合物を併用することもできる。   As the alkaline earth metal compound, an organic acid salt of alkaline earth metal and / or a hydrate thereof is preferably used. Among them, preferred compounds include organic acid salts such as magnesium and calcium, and / or hydrates thereof. Magnesium compounds are preferred from the viewpoint of catalytic activity. Examples of the magnesium compound include organic acid salts such as magnesium acetate and magnesium butyrate. In particular, magnesium acetate and / or a hydrate thereof are preferable because of high solubility in alcohol and easy preparation of a catalyst. These alkaline earth metal compounds may be used alone or in combination of two or more. Also, different metal compounds such as magnesium compounds and calcium compounds can be used in combination.

酸性リン酸エステル化合物としては、下記一般式(I)及び/又は(II)で表される少なくとも1個の水酸基を有するリン酸のエステル構造を有するものが好ましく用いられる。   As the acidic phosphate compound, those having an ester structure of phosphoric acid having at least one hydroxyl group represented by the following general formula (I) and / or (II) are preferably used.

Figure 2008045117
Figure 2008045117

(式中、R、R’、R”は各々炭素数1以上6以下のアルキル基、シクロヘキシル基、アリール基又は2−ヒドロキシエチル基を表し、式(I)において、RとR’は同一であっても異なっていてもよい。) (Wherein R, R ′ and R ″ each represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cyclohexyl group, an aryl group or a 2-hydroxyethyl group. In formula (I), R and R ′ are the same. It may or may not be.)

このような酸性リン酸エステル化合物の具体例としては、メチルアシッドホスフェート、エチルアシッドホスフェート、イソプロピルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、オクチルアシッドホスフェートなどが挙げられ、エチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェートが好ましい。これらの酸性リン酸エステル化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Specific examples of such acidic phosphoric acid ester compounds include methyl acid phosphate, ethyl acid phosphate, isopropyl acid phosphate, butyl acid phosphate, octyl acid phosphate and the like, and ethyl acid phosphate and butyl acid phosphate are preferred. These acidic phosphate ester compounds may be used alone or in combination of two or more.

なお、酸性リン酸エステル化合物にはモノエステル体(II)とジエステル体(I)があるが、高い触媒活性を示す触媒が得られる理由から、モノエステル体、又は、モノエステル体とジエステル体の混合物を用いるのが好ましい。モノエステル体とジエステル体の混合重量比(モノエステル体:ジエステル体)は、80以下:20以上が好ましく、更に好ましくは、70以下:30以上、特に好ましくは、60以下:40以上であり、また、20以上:80以下が好ましく、更に好ましくは、30以上:70以下、特に好ましくは、40以上:60以下である。   In addition, although there exist monoester body (II) and diester body (I) in an acidic phosphoric ester compound, since the catalyst which shows high catalyst activity is obtained, a monoester body or a monoester body and a diester body It is preferable to use a mixture. The mixing weight ratio of monoester and diester (monoester: diester) is preferably 80 or less: 20 or more, more preferably 70 or less: 30 or more, and particularly preferably 60 or less: 40 or more. Also, it is preferably 20 or more and 80 or less, more preferably 30 or more and 70 or less, and particularly preferably 40 or more and 60 or less.

ポリエステル製造において、触媒として、複数の触媒成分を使用する際は、従来、それぞれの触媒成分を複数の導入箇所から別々に反応器に導入する手法が取られていた。それに対し、本発明では、触媒原料であるチタン化合物、アルカリ土類金属化合物及びリン化合物を反応器へ導入する前に混合させて調製したものを反応器へ導入して使用する。これにより、製造プロセスにおいては複数の独立した触媒添加装置が不要となるため、反応器への触媒の導入箇所を集約することができ、且つ触媒導入時の煩雑な触媒成分比の制御も不要となるため工業的に有利なプロセスとなる。   In the production of polyester, when a plurality of catalyst components are used as a catalyst, conventionally, a method of separately introducing each catalyst component into a reactor from a plurality of introduction locations has been taken. On the other hand, in the present invention, a catalyst compound prepared by mixing a titanium compound, an alkaline earth metal compound, and a phosphorus compound before being introduced into the reactor is introduced into the reactor for use. This eliminates the need for a plurality of independent catalyst addition apparatuses in the production process, which can consolidate the introduction points of the catalyst into the reactor, and does not require complicated control of the catalyst component ratio during catalyst introduction. Therefore, it becomes an industrially advantageous process.

本発明においては、チタン化合物、アルカリ土類金属ならびにリン化合物の混合、溶解、反応させる工程は従来公知の装置を用いることができ、単一の反応槽で行っても良いし、複数の反応槽を用いてもよい。反応槽は均一に反応させるために撹拌混合装置が付帯していることが好ましい。
反応温度は通常0℃以上、好ましくは10℃以上、より好ましくは20℃以上で、通常100℃以下、好ましくは80℃以下、より好ましくは50℃以下で行う。反応後は必要に応じて従来公知の濃縮装置にて150℃以下で調製溶媒などを留去させ、液体状あるいは固体状の均一触媒を得る。
In the present invention, a conventionally known apparatus can be used for mixing, dissolving, and reacting the titanium compound, alkaline earth metal, and phosphorus compound, and the process may be performed in a single reaction tank or a plurality of reaction tanks. May be used. The reaction vessel is preferably provided with a stirring and mixing device in order to cause a uniform reaction.
The reaction temperature is usually 0 ° C. or higher, preferably 10 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, and usually 100 ° C. or lower, preferably 80 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower. After the reaction, the prepared solvent and the like are distilled off at 150 ° C. or lower with a conventionally known concentrating device as necessary to obtain a liquid or solid homogeneous catalyst.

本発明の触媒は密閉した容器中で保存することが好ましく、触媒の劣化が抑制される理由から、特に、室温で窒素等の不活性ガスで容器内を置換後、密閉した状態での保存が好ましい。このような不活性ガス雰囲気の条件であれば1年間以上の保存も可能である。
また、本発明の触媒は、固体状の触媒として単離する前の粘稠な液体状としての取り扱いも可能であり、そのまま触媒として用いることが可能である。このような粘稠な液体の粘性を低下させ、より取り扱いを容易にするために、本発明の触媒は、1,4−ブタンジオールやエチレングリコールなどのようなポリエステル樹脂原料となるグリコールで溶解希釈して触媒溶液として保存することもできる。
The catalyst of the present invention is preferably stored in a closed container, and for the reason that deterioration of the catalyst is suppressed, in particular, after replacement inside the container with an inert gas such as nitrogen at room temperature, storage in a sealed state is possible. preferable. Under such an inert gas atmosphere, storage for one year or more is possible.
The catalyst of the present invention can be handled as a viscous liquid before being isolated as a solid catalyst, and can be used as it is. In order to reduce the viscosity of such a viscous liquid and make it easier to handle, the catalyst of the present invention is dissolved and diluted with glycol which is a polyester resin raw material such as 1,4-butanediol or ethylene glycol. And can be stored as a catalyst solution.

このような粘稠液状触媒を1,4−ブタンジオール、エチレングリコール等のポリエステル樹脂原料グリコールで希釈した後のチタン原子濃度は、下限が、通常10,000ppm、好ましくは20,000ppm、上限が、通常50,000ppm、好ましくは40,000ppmである。保存時のチタン原子濃度が上記上限以下であると触媒の劣化物や凝集物の析出が起こりにくくなり、一方、上記下限以上と希釈剤の使用量が少なく、また保存設備が小さくてよいなど経済的に有利である
本発明の液状の触媒ないし触媒溶液についても、空気中での取り扱いが可能であるが、2,3ヶ月以上の長期保存の場合は、触媒の劣化が抑制できる理由から不活性ガス雰囲気下で保存することが好ましい。
The titanium atom concentration after diluting such a viscous liquid catalyst with a polyester resin raw material glycol such as 1,4-butanediol and ethylene glycol has a lower limit of usually 10,000 ppm, preferably 20,000 ppm, and an upper limit of Usually, it is 50,000 ppm, preferably 40,000 ppm. If the concentration of titanium atoms during storage is below the above upper limit, it will be difficult for the catalyst to deteriorate and aggregates, while on the other hand, more than the above lower limit and the amount of diluent used will be small, and the storage equipment may be small. The liquid catalyst or catalyst solution of the present invention can also be handled in the air, but in the case of long-term storage for a few months or more, it is inactive because the deterioration of the catalyst can be suppressed. It is preferable to store in a gas atmosphere.

本発明において、触媒を含有する1,4−ブタンジオール又はエチレングリコール溶液のpHは、上限が、通常7、好ましくは6.7、更に好ましくは6.5で、下限が、通常
3、好ましくは4、更に好ましくは5.0である。pHがpHが上記上限以下であると金属が析出し難く、pHが上記下限以上であると時間が経っても触媒がゲル状態に変質する可能性が低く、また装置の腐食も招きにくい。従って、このようなpH範囲となるように、必要に応じて1,4−ブタンジオールやエチレングリコール溶液中で、酸性を示すリン化合物、特に上記酸性リン酸エステル化合物や、アルカリ土類金属化合物等を用いて調製することが好ましい。
In the present invention, the pH of the 1,4-butanediol or ethylene glycol solution containing the catalyst has an upper limit of usually 7, preferably 6.7, more preferably 6.5, and a lower limit of usually 3, preferably 4, more preferably 5.0. When the pH is below the above upper limit, the metal is difficult to precipitate, and when the pH is above the above lower limit, the catalyst is unlikely to change into a gel state over time, and the apparatus is less likely to corrode. Therefore, a phosphorous compound that exhibits acidity in a 1,4-butanediol or ethylene glycol solution as necessary so as to be in such a pH range, particularly the above-mentioned acidic phosphate compound, alkaline earth metal compound, etc. It is preferable to prepare using

また、本発明の触媒は、1,4−ブタンジオール又はエチレングリコールに溶解させて保存が必要な場合、触媒の劣化が抑えられ、保存安定性が向上する理由から、少量の水を含んでいることが好ましい。この場合、好ましい水分含量としては、触媒を含有するエチレングリコール又は1,4−ブタンジオール溶液全体に対する重量濃度として、10重量%以下が好ましく、更に好ましくは5重量%以下、特には2.5重量%以下が好ましい。また、0.01重量%以上が好ましく、更に好ましくは0.1重量%以上、特には0.5重量%以上が好ましい。このようにして、長期間安定な均一触媒溶液が得られる理由については、酸性リン酸エステル化合物とアルカリ土類金属化合物、チタン化合物を混合することで、チタン/アルカリ土類金属/リンの3元系複合錯体が形成され、これがグリコール溶液中で安定であると考えられる。   In addition, the catalyst of the present invention contains a small amount of water for the reason that the deterioration of the catalyst is suppressed and the storage stability is improved when it needs to be dissolved in 1,4-butanediol or ethylene glycol and stored. It is preferable. In this case, the preferred water content is preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, particularly 2.5% by weight as the weight concentration with respect to the total ethylene glycol or 1,4-butanediol solution containing the catalyst. % Or less is preferable. Moreover, 0.01 weight% or more is preferable, More preferably, it is 0.1 weight% or more, Especially 0.5 weight% or more is preferable. The reason why a homogeneous catalyst solution that is stable for a long period of time is obtained in this manner is that a ternary of titanium / alkaline earth metal / phosphorus is obtained by mixing an acidic phosphate ester compound, an alkaline earth metal compound, and a titanium compound. A system complex is formed, which is considered stable in the glycol solution.

本発明において、触媒を重合系内の触媒タンク内で保管するに際しては、固体状で保管することもできるが、上記のように触媒溶液のチタン原子濃度が下限が、通常10,000ppm、好ましくは20,000ppm、上限が、通常50,000ppm、好ましくは40,000ppmとなるように、1,4−ブタンジオールやエチレングリコールに溶解させて保管してもよい。触媒使用時には、更に1,4−ブタンジオール、エチレングリコール等のポリエステル樹脂原料グリコールで希釈して使用してもよい。触媒使用時の触媒溶液のチタン原子濃度は、下限が、通常300ppm、好ましくは400ppm、更に好ましくは500ppm、上限が、通常17,000ppm、好ましくは15,000ppm、更に好ましくは12,000ppm、特に好ましくは10,000ppmである。チタン原子濃度が上記上限以下であると触媒の劣化物や凝集物の析出が起こりにくく、製造が安定になり、析出物が製品に異物として混入し品質を損ねる危険性が低くなる傾向にあり、一方上記下限以上であると希釈剤の使用量が少なくてすみ、経済的に有利である上に、重合反応の遅延化が起こりにくい。   In the present invention, when the catalyst is stored in the catalyst tank in the polymerization system, it can be stored in a solid state. However, as described above, the lower limit of the titanium atom concentration of the catalyst solution is usually 10,000 ppm, preferably It may be dissolved and stored in 1,4-butanediol or ethylene glycol so that the upper limit is 20,000 ppm, usually 50,000 ppm, preferably 40,000 ppm. When the catalyst is used, it may be further diluted with a polyester resin raw material glycol such as 1,4-butanediol and ethylene glycol. The lower limit of the titanium atom concentration in the catalyst solution when using the catalyst is usually 300 ppm, preferably 400 ppm, more preferably 500 ppm, and the upper limit is usually 17,000 ppm, preferably 15,000 ppm, more preferably 12,000 ppm, particularly preferably. Is 10,000 ppm. When the titanium atom concentration is less than the above upper limit, precipitation of catalyst degradation products and agglomerates is difficult to occur, the production becomes stable, and the risk that the precipitates are mixed as foreign substances in the product tends to be low, On the other hand, if the amount is not less than the above lower limit, the amount of the diluent used is small, which is economically advantageous and the polymerization reaction is hardly delayed.

本発明の固体状触媒ないし触媒溶液は、触媒タンク内で、空気中での取り扱いが可能であるが、不活性ガス雰囲気下で保管することが好ましい。また、本発明の重縮合用触媒は、触媒タンク内で、1,4−ブタンジオールやエチレングリコール溶液のpHは通常、上限が7、好ましくは6.7、更に好ましくは6.5で、下限が3、好ましくは4、更に好ましくは5.0で保管される。pHが上記上限以下であると金属が析出し難く、pHが上記下限以上であると時間が経っても触媒がゲル状態に変質する可能性が低く、また装置の腐食も招きにくく、触媒を長時間重合設備内の反応槽で使用した場合でも、製品中に異物が発生し品質を損ねてしまう危険性が低い。従って、このようなpH範囲となるように、必要に応じて触媒タンク内の1,4−ブタンジオールやエチレングリコール溶液中で、酸性を示すリン化合物、特に上記酸性リン酸エステル化合物や、アルカリ土類金属化合物等を用いて調製することが好ましい。
また、好ましい水分含量としては、重縮合用触媒の1,4−ブタンジオールやエチレングリコール溶液全体に対する重量濃度として、10重量%以下が好ましく、更に好ましくは5重量%以下、特には2.5重量%以下が好ましい。また、0.01重量%以上が好ましく、更に好ましくは0.1重量%以上、特には0.5重量%以上が好ましい。
The solid catalyst or catalyst solution of the present invention can be handled in air in the catalyst tank, but is preferably stored in an inert gas atmosphere. In the catalyst for polycondensation of the present invention, the pH of 1,4-butanediol or ethylene glycol solution is usually 7, preferably 6.7, more preferably 6.5, Is stored at 3, preferably 4, and more preferably 5.0. If the pH is below the above upper limit, the metal is difficult to precipitate, and if the pH is above the above lower limit, the catalyst is unlikely to change to a gel state over time, and the corrosion of the apparatus is less likely to occur, resulting in a longer catalyst. Even when used in a reaction vessel in a time polymerization facility, there is a low risk that foreign matter will be generated in the product and quality will be impaired. Therefore, in order to be in such a pH range, in the 1,4-butanediol or ethylene glycol solution in the catalyst tank, if necessary, a phosphorous compound exhibiting acidity, particularly the above acidic phosphate compound or alkaline earth. It is preferable to prepare using a similar metal compound.
Further, the preferred water content is preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, particularly 2.5% by weight as the weight concentration of the polycondensation catalyst with respect to the total 1,4-butanediol or ethylene glycol solution. % Or less is preferable. Moreover, 0.01 weight% or more is preferable, More preferably, it is 0.1 weight% or more, Especially 0.5 weight% or more is preferable.

本発明においては、更に、白水春雄著「粘土鉱物学」朝倉書店(1995年)等に記載される公知の層状珪酸塩を上記触媒と組み合わせた触媒を使用すると、重合速度が向上す
る場合があるため、このような触媒系もまた好んで使用される。
層状珪酸塩としては、具体的には、ディッカイト、ナクライト、カオリナイト、アノーキサイト、メタハロイサイト、ハロイサイト等のカオリン族;クリソタイル、リザルダイト、アンチゴライト等の蛇紋石族;モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等のスメクタイト族;バーミキュライト等のバーミキュライト族;雲母、イライト、セリサイト、海緑石等の雲母族;アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイト、ベントナイト、パイロフィライト、タルク及び緑泥石群等が挙げられる。
In the present invention, when a catalyst obtained by combining a known layered silicate described in “Clay Mineralogy” Asakura Shoten (1995) by Haruo Shiramizu with the above catalyst may be used, the polymerization rate may be improved. Therefore, such a catalyst system is also preferably used.
Specific examples of layered silicates include kaolin groups such as dickite, nacrite, kaolinite, anorokite, metahalloysite, halloysite; serpentine groups such as chrysotile, lizardite, antigolite; montmorillonite, zauconite, beidellite, Smectites such as nontronite, saponite, hectorite, stevensite, etc .; vermiculites such as vermiculite; mica such as mica, illite, sericite, marine stone; attapulgite, sepiolite, palygorskite, bentonite, pyrophyllite, talc And chlorite group.

また、塩酸や硫酸等の鉱酸或いはそれらの塩、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、エチル硫酸等の硫酸エステル、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸、燐酸、次亜燐酸、ピロ亜燐酸、亜燐酸、次燐酸、ピロ燐酸、三燐酸、メタ燐酸、ペルオクソリン酸、ポリ燐酸等の無機燐酸、リン酸水素アンモニウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸水素カルシウム、ポリリン酸水素アンモニウム、ポリリン酸水素マグネシウム、ポリリン酸水素カルシウム等の無機リン酸水素塩、フェニルホスフィン酸、ベンジルホスフィン酸、メチルホスフィン酸、n−ブチルホスフィン酸、シクロヘキシルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸等の有機ホスフィン酸、およびフェニルホスホン酸、ベンジルホスホン酸、メチルホスホン酸、n−ブチルホスホン酸、シクロヘキシルホスホン酸等の有機ホスホン酸を助触媒として用いる触媒系も使用できる。   Also, mineral acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid or salts thereof, sulfuric acid esters such as dimethyl sulfate, diethyl sulfate, and ethyl sulfate, organic sulfonic acids such as methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, phosphoric acid, Phosphorous acid, pyrophosphorous acid, phosphorous acid, hypophosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, metaphosphoric acid, peroxophosphoric acid, polyphosphoric acid and other inorganic phosphoric acid, ammonium hydrogen phosphate, magnesium hydrogen phosphate, calcium hydrogen phosphate, hydrogen polyphosphate Inorganic hydrogen phosphates such as ammonium, magnesium hydrogen phosphate, calcium hydrogen phosphate, etc., organic phosphinic acids such as phenylphosphinic acid, benzylphosphinic acid, methylphosphinic acid, n-butylphosphinic acid, cyclohexylphosphinic acid, diphenylphosphinic acid, And phenylphosphonic acid, benzyl Suhon acid, methylphosphonic acid, n- butylphosphonic acid, also catalyst systems using organic phosphonic acids such as cyclohexyl phosphonic acid as co-catalyst can be used.

以下に、触媒調製用の溶媒として働くアルコールとしてエタノール、触媒製造用の原料化合物として、チタン化合物であるテトラ−n−ブチルチタネート、マグネシウム化合物である酢酸マグネシウム・4水和物、酸性リン酸エステル化合物であるエチルアシッドホスフェート(モノエステル体とジエステル体の混合重量比は45:55)を用いる場合を例にして、本発明の触媒の製造方法をより具体的に説明する。   Below, ethanol as an alcohol that works as a solvent for catalyst preparation, raw material compound for catalyst production, tetra-n-butyl titanate as a titanium compound, magnesium acetate tetrahydrate as a magnesium compound, acidic phosphate compound The method for producing the catalyst of the present invention will be described more specifically by taking as an example the case of using ethyl acid phosphate (mixing weight ratio of monoester and diester is 45:55).

工程(i)では原料投入口、撹拌機、などを付設した反応槽にエタノール、原料化合物を
仕込み、撹拌混合して反応させる。反応は穏和な条件で行われ、例えば常圧下においては、通常10℃以上、好ましくは20℃以上、通常80℃以下、好ましくは50℃以下であり、5〜60分の反応時間で均一透明な液にする(工程(i))。反応液が透明になったことを目視で確認後、減圧下で溶媒などの留去を行い、反応液の濃縮を行う(工程(ii))。濃縮は通常150℃以下の温度で一般の蒸留装置、エバポレーター、コニカルドライヤー、スプレードライヤー、遠心薄膜濃縮装置、クラックスドライヤー等を用いて好ましくは120℃以下、特に好ましくは100℃以下の温度で実施される。また、高度な濃縮を行わず、粘稠な液体を得る程度であれば工程(i)の反応器に留出管を備えた減圧設備を附加したもので行うこともでき、この場合には製造装置が簡略化できる。
In step (i), ethanol and a raw material compound are charged into a reaction vessel equipped with a raw material inlet, a stirrer, and the like, and are stirred and mixed for reaction. The reaction is carried out under mild conditions. For example, under normal pressure, it is usually 10 ° C. or higher, preferably 20 ° C. or higher, usually 80 ° C. or lower, preferably 50 ° C. or lower. (Step (i)). After visually confirming that the reaction solution has become transparent, the solvent is distilled off under reduced pressure to concentrate the reaction solution (step (ii)). Concentration is usually carried out at a temperature of 150 ° C. or less, preferably 120 ° C. or less, particularly preferably 100 ° C. or less, using a general distillation apparatus, evaporator, conical dryer, spray dryer, centrifugal thin film concentrator, cracks dryer or the like. The In addition, it can be carried out by adding a decompression equipment equipped with a distillation pipe to the reactor of step (i) as long as a viscous liquid is obtained without performing high concentration. The device can be simplified.

濃縮工程(ii)の初期においては、主に溶媒として働いたアルコールが留出する。濃縮の後期においては、酢酸マグネシウムに由来する酢酸、水、及びテトラ−n−ブチルチタネートに由来するブタノールが留出する。このようにして、溶媒として働いたアルコールが90重量%以上留去された状態においては、粘稠な液体を生じ、この粘稠な液体状触媒は濃縮が進むと徐々に稠密な液体状物とその表面に生成する固体(粉体)状触媒との混合物となり、更に濃縮が進むと固体状触媒となる。   In the initial stage of the concentration step (ii), the alcohol that mainly functions as a solvent is distilled off. In the latter stage of concentration, acetic acid derived from magnesium acetate, water, and butanol derived from tetra-n-butyl titanate are distilled. In this way, in the state where 90% by weight or more of the alcohol that worked as a solvent has been distilled off, a viscous liquid is formed, and this viscous liquid catalyst gradually becomes a dense liquid as the concentration proceeds. It becomes a mixture with the solid (powder) catalyst produced on the surface, and becomes a solid catalyst as the concentration further proceeds.

このような濃縮工程で得られた固体状触媒は、通常、混合した原料化合物の総重量に対して、30〜50重量%の質量減少が認められる(即ち、前記W/W=0.5〜0.7以下、この混合した原料化合物の総重量に対する得られた触媒の重量の減少割合を、「製造時重量減少率」と称す場合がある)。
この固体状触媒は主として1〜20重量%のブタノールを含み、またマグネシウムに配
位した酢酸(アセタート)をマグネシウム金属のモル数に対して0.8〜1.5モル含有している場合がある。このように、高度に濃縮された固体状触媒は輸送性、保存性に対して極めて有利な特性を有している。また、得られた固体状触媒は、空気中で取り扱いが可能であり、反応器、ガラス製品への付着性も見られず、水に可溶であることから、反応器の水洗浄も極めて簡便である。
In the solid catalyst obtained in such a concentration step, a mass reduction of 30 to 50% by weight is usually observed with respect to the total weight of the mixed raw material compounds (that is, W 1 / W 0 = 0. The reduction ratio of the weight of the obtained catalyst with respect to the total weight of the mixed raw material compounds of 5 to 0.7 or less is sometimes referred to as “weight reduction ratio during production”.
This solid catalyst mainly contains 1 to 20% by weight of butanol and may contain 0.8 to 1.5 moles of acetic acid (acetate) coordinated to magnesium with respect to the number of moles of magnesium metal. . Thus, the highly concentrated solid catalyst has extremely advantageous characteristics with respect to transportability and storage stability. In addition, the obtained solid catalyst can be handled in the air, does not show adhesion to the reactor and glass products, and is soluble in water. It is.

<脂肪族ジカルボン酸単位>
ジカルボン酸単位を構成するジカルボン酸としては、脂肪族ジカルボン酸又は芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカルボン酸との混合物が挙げられる。これらのジカルボン酸は1種
類の脂肪族ジカルボン酸でも、2種以上の脂肪族ジカルボン酸でも、1種以上の脂肪族ジカルボン酸と1種以上の芳香族ジカルボン酸との混合物でもよい。これらの中でも脂肪族ジカルボン酸を主成分とするものが好ましい。本発明でいう主成分とは、全ジカルボン酸単位に対して、通常50モル%以上、好ましくは60モル%以上、より好ましくは70モル%以上、特に好ましくは80モル%以上、最も好ましくは90モル%以上を示す。
<Aliphatic dicarboxylic acid unit>
Examples of the dicarboxylic acid constituting the dicarboxylic acid unit include an aliphatic dicarboxylic acid or a mixture of an aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic dicarboxylic acid. These dicarboxylic acids may be one type of aliphatic dicarboxylic acid, two or more types of aliphatic dicarboxylic acids, or a mixture of one or more types of aliphatic dicarboxylic acids and one or more types of aromatic dicarboxylic acids. Among these, those containing an aliphatic dicarboxylic acid as a main component are preferable. The main component referred to in the present invention is usually 50 mol% or more, preferably 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, particularly preferably 80 mol% or more, and most preferably 90 mol%, based on all dicarboxylic acid units. More than mol% is shown.

芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸及びイソフタル酸等が挙げられ、芳香族ジカルボン酸の誘導体としては、芳香族ジカルボン酸の低級アルキルエステル、具体的には、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル及びブチルエステル等が挙げられる。この内、芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸が好ましく、芳香族ジカルボン酸の誘導体としては、ジメチルテレフタレートが好ましい。   Examples of the aromatic dicarboxylic acid include terephthalic acid and isophthalic acid, and examples of the aromatic dicarboxylic acid derivative include lower alkyl esters of aromatic dicarboxylic acid, specifically methyl ester, ethyl ester, propyl ester, and butyl. Examples include esters. Among these, terephthalic acid is preferable as the aromatic dicarboxylic acid, and dimethyl terephthalate is preferable as the derivative of the aromatic dicarboxylic acid.

脂肪族ジカルボン酸成分としては、脂肪族ジカルボン酸又はその誘導体が使用される。脂肪族ジカルボン酸としては、具体的には、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸ならびにシクロヘキサンジカルボン酸等の、炭素数が2以上40以下の鎖状或いは脂環式ジカルボン酸が挙げられる。また、脂肪族ジカルボン酸の誘導体として、上記脂肪族ジカルボン酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル及びブチルエステル等の低級アルキルエステルや例えば無水コハク酸等の上記脂肪族ジカルボン酸の環状酸無水物も使用できる。これらの内、脂肪族ジカルボン酸としては、得られる重合体の物性の面から、アジピン酸、コハク酸、ダイマー酸またはこれらの混合物が好ましく、コハク酸を主成分とするものが特に好ましい。脂肪族ジカルボン酸の誘導体としては、アジピン酸及びコハク酸のメチルエステル、またはこれらの混合物がより好ましい。これらのジカルボン酸は単独でも2種以上混合して使用することもできる。   As the aliphatic dicarboxylic acid component, an aliphatic dicarboxylic acid or a derivative thereof is used. Specific examples of the aliphatic dicarboxylic acid include oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, dimer acid, and cyclohexanedicarboxylic acid in a chain shape having 2 to 40 carbon atoms. Or alicyclic dicarboxylic acid is mentioned. Examples of the aliphatic dicarboxylic acid derivative include lower alkyl esters such as methyl ester, ethyl ester, propyl ester, and butyl ester of the aliphatic dicarboxylic acid, and cyclic acid anhydrides of the aliphatic dicarboxylic acid such as succinic anhydride. Can be used. Among these, as the aliphatic dicarboxylic acid, adipic acid, succinic acid, dimer acid or a mixture thereof is preferable from the viewpoint of physical properties of the obtained polymer, and those having succinic acid as a main component are particularly preferable. As the derivative of the aliphatic dicarboxylic acid, methyl esters of adipic acid and succinic acid, or a mixture thereof are more preferable. These dicarboxylic acids can be used alone or in combination of two or more.

本発明において、これらのジカルボン酸は、バイオマス資源から誘導されるものであっても良い。 バイオマス資源としては、例えば、木材、稲わら、籾殻、米ぬか、古米、と
うもろこし、サトウキビ、キャッサバ、サゴヤシ、おから、コーンコブ、タピオカカス、バガス、植物油カス、芋、そば、大豆、油脂、古紙、製紙残渣、水産物残渣、家畜排泄物、下水汚泥、食品廃棄物等が挙げられる。この中でも木材、稲わら、籾殻、米ぬか、古米、とうもろこし、サトウキビ、キャッサバ、サゴヤシ、おから、コーンコブ、タピオカカス、バガス、植物油カス、芋、そば、大豆、油脂、古紙、製紙残渣等の植物資源が好ましく、より好ましくは、木材、稲わら、籾殻、古米、とうもろこし、サトウキビ、キャッサバ、サゴヤシ、芋、油脂、古紙、製紙残渣であり、最も好ましくはとうもろこし、さとうきび、キャッサバ、サゴヤシである。これらのバイオマス資源は、一般に、窒素元素やNa、K、Mg、Ca等の多くのアルカリ金属、アルカリ土類金属を含有する。
In the present invention, these dicarboxylic acids may be derived from biomass resources. Biomass resources include, for example, wood, rice straw, rice husk, rice bran, old rice, corn, sugar cane, cassava, sago palm, okara, corn cob, tapioca cass, bagasse, vegetable oil scum, persimmon, buckwheat, soybean, fat, waste paper, papermaking residue , Marine product residue, livestock excrement, sewage sludge, food waste and the like. Among them, plant resources such as wood, rice straw, rice husk, rice bran, old rice, corn, sugar cane, cassava, sago palm, okara, corn cob, tapioca cass, bagasse, vegetable oil residue, buckwheat, soy, oil, waste paper, paper residue Wood, rice straw, rice husk, old rice, corn, sugar cane, cassava, sago palm, straw, oil and fat, waste paper, papermaking residue, most preferably corn, sugar cane, cassava, sago palm. These biomass resources generally contain a large amount of alkali metals and alkaline earth metals such as nitrogen element, Na, K, Mg, and Ca.

そしてこれらのバイオマス資源は、特に限定はされないが、例えば酸やアルカリ等の化学処理、微生物を用いた生物学的処理、物理的処理等の公知の前処理・糖化の工程を経て炭素源へ誘導される。その工程には、例えば、通常、特に限定はされないが、バイオマス資源をチップ化する、削る、擦り潰す等の前処理による微細化工程が含まれる。必要に応
じて、更にグラインダーやミルで粉砕工程が含まれる。こうして微細化されたバイオマス資源は、更に前処理・糖化の工程を経て炭素源へ誘導されるが、その具体的な方法としては、硫酸、硝酸、塩酸、燐酸等の強酸で酸処理、アルカリ処理、アンモニア凍結蒸煮爆砕法、溶媒抽出、超臨界流体処理、酸化剤処理等の化学的方法や、微粉砕、蒸煮爆砕法、マイクロ波処理、電子線照射等の物理的方法、微生物や酵素処理による加水分解等生物学的処理が挙げられる。
These biomass resources are not particularly limited, but are induced to carbon sources through known pretreatment and saccharification processes such as chemical treatment with acids and alkalis, biological treatment with microorganisms, physical treatment, and the like. Is done. The process usually includes, for example, a micronization process by pretreatment such as chipping, scraping, or crushing biomass resources, although it is not particularly limited. If necessary, a grinding process is further included with a grinder or a mill. The biomass resources refined in this way are further guided to a carbon source through pretreatment and saccharification processes, and specific methods include acid treatment and alkali treatment with strong acids such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, and phosphoric acid. , Chemical methods such as ammonia freezing steam explosion method, solvent extraction, supercritical fluid treatment, oxidant treatment, etc., physical methods such as fine grinding, steam explosion method, microwave treatment, electron beam irradiation, microorganisms and enzyme treatment Biological treatment such as hydrolysis may be mentioned.

上記のバイオマス資源から誘導される炭素源としては、通常、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、タガトース等のヘキソース;アラビノース、キシロース、リボース、キシルロース、リブロース等のペントース;ペントサン、サッカロース、澱粉、セルロース等の2糖・多糖類;酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、モノクチン酸、アラキジン酸、エイコセン酸、アラキドン酸、ベヘニン酸、エルカ酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、リグノセリン酸、セラコレン酸等の油脂;グリセリン、マンニトール、キシリトール、リビトール等のポリアルコール類等の発酵性糖質が用いられ、このうちグルコース、フルクトース、キシロースが好ましく、特にグルコースが好ましい。より広義の植物資源由来の炭素源としては、紙の主成分であるセルロースが好ましい。   Carbon sources derived from the above biomass resources usually include hexoses such as glucose, mannose, galactose, fructose, sorbose, tagatose; pentoses such as arabinose, xylose, ribose, xylulose, ribulose; pentose, saccharose, starch, cellulose Disaccharides and polysaccharides such as butyric acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, monoctinic acid, arachidic acid, eicosene Fats and oils such as acid, arachidonic acid, behenic acid, erucic acid, docosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, lignoceric acid, ceracolonic acid; fermentation of polyalcohols such as glycerin, mannitol, xylitol, ribitol Carbohydrate are used, these glucose, fructose, xylose are preferred, and glucose is particularly preferred. As a carbon source derived from a broader plant resource, cellulose which is a main component of paper is preferable.

これらの炭素源を用いて、微生物変換による発酵法や加水分解・脱水反応・水和反応・酸化反応等の反応工程を含む化学変換法ならびにこれらの発酵法と化学変換法の組み合わせによりジカルボン酸が合成される。これらの中でも微生物変換による発酵法が好ましい。
本発明で使用されるジカルボン酸は、通常、着色の少ないものであることが好ましい。本発明で使用されるジカルボン酸の黄色度(YI値)は、その上限が、通常、50以下、好ましくは20以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは6以下、特に好ましくは4以下であり、一方、その下限は、特には限定されないが、通常−20以上、好ましくは、−10以上、より好ましくは、−5以上、特に好ましくは−3以上、最も好ましくは−1以上である。低いYI値を示すジカルボン酸の使用は、製造するポリマーの着色が少なくて好ましい。一方、高いYI値を示すジカルボン酸は、その製造に要する設備投資が定額ですむ他、製造時間が短くてよいなど経済的に有利な点である。本発明において、YI値は、JIS K7105に基づく方法で測定される値である
Using these carbon sources, dicarboxylic acids can be produced by microbial conversion fermentation methods, chemical conversion methods including hydrolysis, dehydration reaction, hydration reaction, oxidation reaction, etc., and combinations of these fermentation methods and chemical conversion methods. Synthesized. Among these, the fermentation method by microbial conversion is preferable.
In general, the dicarboxylic acid used in the present invention is preferably less colored. The upper limit of the yellowness (YI value) of the dicarboxylic acid used in the present invention is usually 50 or less, preferably 20 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 6 or less, and particularly preferably 4 or less. On the other hand, the lower limit thereof is not particularly limited, but is usually −20 or more, preferably −10 or more, more preferably −5 or more, particularly preferably −3 or more, and most preferably −1 or more. The use of a dicarboxylic acid exhibiting a low YI value is preferable because the produced polymer is less colored. On the other hand, a dicarboxylic acid exhibiting a high YI value is economically advantageous in that the capital investment required for its production is fixed and the production time may be short. In the present invention, the YI value is a value measured by a method based on JIS K7105.

<脂肪族ジオール単位>
本発明において脂肪族ジオール単位とは、2個のOH基を有する脂肪族化合物を用いることができる。
脂肪族ジオール化合物とは、2個のOH基を有していれば、鎖式化合物でも環式化合物でも特に制限はされないが、炭素数の下限値が2以上であり、上限値が通常10以下、好ましくは6以下の脂肪族ジオールが挙げられる。これらの中では、より融点の高いポリマーが得られる理由から偶数のジオール又はそれらの混合物が好ましい。
脂肪族ジオールの具体例としては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコ−ル、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、1,4−ブタンジオール及び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、単独でも2種以上の混合物として使用してもよい。
<Aliphatic diol unit>
In the present invention, an aliphatic compound having two OH groups can be used as the aliphatic diol unit.
The aliphatic diol compound is not particularly limited as long as it has two OH groups, either a chain compound or a cyclic compound, but the lower limit of the number of carbons is 2 or more, and the upper limit is usually 10 or less. Preferably, an aliphatic diol of 6 or less is used. Among these, an even number of diols or a mixture thereof is preferable because a polymer having a higher melting point can be obtained.
Specific examples of the aliphatic diol include, for example, ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, neopentyl glycol, 1,6-hexamethylene glycol, decamethylene glycol, 1,4-butanediol, and 1,4- And cyclohexanedimethanol. These may be used alone or as a mixture of two or more.

この内、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−プロピレングリコ−ル及び1,4−シクロヘキサンジメタノ−ルが好ましく、その中でも、エチレングリコール及び1,4−ブタンジオ−ル、及びこれらの混合物が好ましく、更には、1,4−ブタンジオ−ルが主成分とするもの、または、1,4−ブタンジオ−ルが特に好ましい。ここでいう主成分とは、全ジオール単位に対して、通常50モル%以上、好ましくは60モル
%以上、より好ましくは70モル%以上、特に好ましくは80モル%以上、最も好ましくは90モル%以上を示す。
Among these, ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-propylene glycol and 1,4-cyclohexanedimethanol are preferable, and among them, ethylene glycol and 1,4-butanediol, and these In particular, a mixture mainly composed of 1,4-butanediol or 1,4-butanediol is particularly preferable. The main component here is usually 50 mol% or more, preferably 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, particularly preferably 80 mol% or more, and most preferably 90 mol%, based on all diol units. The above is shown.

また、両末端ヒドロキシポリエーテルを上記の脂肪族ジオールと混合して使用してもよい。両末端ヒドロキシポリエーテルとしては、炭素数は通常4以上、好ましくは10以上であり、通常1000以下、好ましくは200以下、更に好ましくは100以下である。
両末端ヒドロキシポリエーテルの具体例としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリ1,3−プロパンジオール及びポリ1,6−ヘキサメチレングリコール等が挙げられる。また、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとの共重合ポリエーテル等を使用することもできる。これらの両末端ヒドロキシポリエーテルの使用量は、ポリエステル中の含量として、通常90重量%以下、好ましくは50重量%以下、より好ましくは30重量%以下に計算される量である。
Further, both terminal hydroxy polyethers may be used by mixing with the above aliphatic diol. As both-terminal hydroxy polyether, the carbon number is usually 4 or more, preferably 10 or more, and usually 1000 or less, preferably 200 or less, more preferably 100 or less.
Specific examples of both terminal hydroxy polyethers include diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, poly 1,3-propanediol, and poly 1,6-hexamethylene glycol. . In addition, a copolymerized polyether of polyethylene glycol and polypropylene glycol can be used. The use amount of these both terminal hydroxy polyethers is an amount calculated as a content in the polyester of usually 90% by weight or less, preferably 50% by weight or less, more preferably 30% by weight or less.

本発明において、これらのジオールは、バイオマス資源から誘導されたものを用いてもよい。具体的には、ジオール化合物はグルコース等の炭素源から発酵法により直接製造してもよいし、発酵法により得られたジカルボン酸、ジカルボン酸無水物、環状エーテルを化学反応によりジオール化合物に変換しても良い。
例えば発酵法により得られたコハク酸、コハク酸無水物、コハク酸エステル、マレイン酸、マレイン酸無水物、マレイン酸エステル、テトラヒドロフラン、γ−ブチロラクトン等から化学合成により1,4−ブタンジオールを製造しても良いし、発酵法により得られた1,3−ブタジエンから1,4−ブタンジオールを製造してもよい。この中でもコハク酸を還元触媒により水添して1,4−ブタンジオールを得る方法が効率的で好ましい。
In the present invention, these diols may be derived from biomass resources. Specifically, the diol compound may be produced directly from a carbon source such as glucose by a fermentation method, or the dicarboxylic acid, dicarboxylic acid anhydride, or cyclic ether obtained by the fermentation method is converted into a diol compound by a chemical reaction. May be.
For example, 1,4-butanediol is produced by chemical synthesis from succinic acid, succinic anhydride, succinic acid ester, maleic acid, maleic anhydride, maleic acid ester, tetrahydrofuran, γ-butyrolactone, etc. obtained by fermentation. Alternatively, 1,4-butanediol may be produced from 1,3-butadiene obtained by a fermentation method. Among these, a method of hydrogenating succinic acid with a reduction catalyst to obtain 1,4-butanediol is efficient and preferable.

更に、バイオマス資源から公知の有機化学触媒反応の組み合わせによりジオール化合物を製造する方法も積極的に用いられる。例えば、バイオマス資源としてペントースを利用する場合には公知の脱水反応、触媒反応の組み合わせで容易にブタンジオール等のジオールを製造できる。
本発明において、色相の良いポリマー製造に用いられる2−(4-ヒドロキシブチルオ
キシ)テトラヒドロフラン等のジオールの酸化生成物の含有量の上限は、通常、ジオール中、10000ppm、好ましくは、5000ppm、より好ましくは3000ppm、最も好ましくは2000ppmである。一方、下限は特に制限されないが、通常、1ppm、好ましくは、精製工程の経済性の理由から10ppm、より好ましくは100ppmである。
本発明においては、通常、ジオールは蒸留による精製工程を経てポリエステル原料として使用される。
Furthermore, a method of producing a diol compound from biomass resources by a combination of known organic chemical catalytic reactions is also actively used. For example, when pentose is used as a biomass resource, a diol such as butanediol can be easily produced by a combination of a known dehydration reaction and catalytic reaction.
In the present invention, the upper limit of the content of an oxidation product of a diol such as 2- (4-hydroxybutyloxy) tetrahydrofuran used for producing a polymer having a good hue is usually 10,000 ppm, preferably 5000 ppm, more preferably in the diol. Is 3000 ppm, most preferably 2000 ppm. On the other hand, the lower limit is not particularly limited, but is usually 1 ppm, preferably 10 ppm, more preferably 100 ppm for reasons of economic efficiency of the purification process.
In the present invention, the diol is usually used as a polyester raw material after a purification step by distillation.

<その他の共重合成分>
本発明においては、上記のジオール成分とジカルボン酸成分に加えて、共重合成分を加えてもよい。
共重合成分の具体的な例としては、2官能のオキシカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、(架橋構造を形成するために)3官能以上の多価アルコール及び3官能以上の多価カルボン酸またはその無水物および3官能以上のオキシカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種の多官能化合物が挙げられる。これらの共重合成分の中では、高重合度のポリエステルが容易に製造できる傾向があるためオキシカルボン酸が好適に使用される。
<Other copolymer components>
In the present invention, a copolymer component may be added in addition to the diol component and the dicarboxylic acid component.
Specific examples of the copolymer component include a bifunctional oxycarboxylic acid, an unsaturated dicarboxylic acid, a trifunctional or higher polyhydric alcohol and a trifunctional or higher polyvalent carboxylic acid (to form a crosslinked structure) Examples thereof include at least one polyfunctional compound selected from the group consisting of an anhydride and a tri- or higher functional oxycarboxylic acid. Among these copolymer components, oxycarboxylic acids are preferably used because polyesters having a high degree of polymerization tend to be easily produced.

2官能のオキシカルボン酸としては、具体的には、乳酸、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシカプロン酸、2−ヒドロキシ3,3−ジメチル酪酸、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸、2−ヒドロキシイソカプロン酸等が挙げられるが、これらはオキシカルボン酸のエステルやラクトン、或いはオキシカルボン酸重合体等の誘導体であっても良い。
また、これらオキシカルボン酸は単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。これらに光学異性体が存在する場合には、D体、L体、またはラセミ体のいずれでもよく、形態としては固体、液体、または水溶液であってもよい。これらの中では、入手の容易な乳酸またはグリコール酸が特に好ましい。形態は、30〜95重量%の水溶液のものが容易に入手することができるので好ましい。この場合、オキシカルボン酸の使用量は、通常、原料モノマーに対して下限が通常、0.02モル%、好ましくは0.5モル%、より好ましくは1.0モル%であり、上限が、通常30モル%、好ましくは20モル%、より好ましくは10モル%である。
不飽和ジカルボン酸としては、イタコン酸、アコニット酸、フマル酸やマレイン酸等が挙げられ、単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。不飽和ジカルボン酸の使用量は、ゲルの発生原因となるため通常、ポリエステルを構成する全単量体単位に対して、通常、5モル%以下、好ましくは、0.5モル%以下、より好ましくは0.05モル%以下である。
Specific examples of the bifunctional oxycarboxylic acid include lactic acid, glycolic acid, hydroxybutyric acid, hydroxycaproic acid, 2-hydroxy3,3-dimethylbutyric acid, 2-hydroxy-3-methylbutyric acid, and 2-hydroxyisocaprone. Examples of the acid include esters of oxycarboxylic acids, lactones, and derivatives of oxycarboxylic acid polymers.
These oxycarboxylic acids can be used alone or as a mixture of two or more. When optical isomers exist in these, any of D-form, L-form, and racemic form may be sufficient, and a form may be a solid, a liquid, or aqueous solution. Of these, readily available lactic acid or glycolic acid is particularly preferable. The form is preferably 30 to 95% by weight because an aqueous solution can be easily obtained. In this case, the use amount of the oxycarboxylic acid is usually 0.02 mol%, preferably 0.5 mol%, more preferably 1.0 mol%, and the upper limit is usually 0.02 mol% with respect to the raw material monomer. Usually, it is 30 mol%, preferably 20 mol%, more preferably 10 mol%.
Examples of the unsaturated dicarboxylic acid include itaconic acid, aconitic acid, fumaric acid, maleic acid and the like, and they can be used alone or as a mixture of two or more. Since the amount of unsaturated dicarboxylic acid used is a cause of gel generation, it is usually 5 mol% or less, preferably 0.5 mol% or less, more preferably based on all monomer units constituting the polyester. Is 0.05 mol% or less.

3官能以上の多価アルコールとしては、具体的には、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられ、単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。
3官能以上の多価カルボン酸またはその無水物としては、具体的には、プロパントリカルボン酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、シクロペンタテトラカルボン酸無水物等が挙げられ、単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。
Specific examples of the trifunctional or higher polyhydric alcohol include glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol and the like, and they can be used alone or as a mixture of two or more.
Specific examples of the tri- or higher functional polycarboxylic acid or anhydride thereof include propanetricarboxylic acid, pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic anhydride, cyclopentatetracarboxylic anhydride, and the like. It can also be used as a mixture of two or more.

3官能以上のオキシカルボン酸としては、具体的には、リンゴ酸、ヒドロキシグルタル酸、ヒドロキシメチルグルタル酸、酒石酸、クエン酸、ヒドロキシイソフタル酸、ヒドロキシテレフタル酸等が挙げられ、単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。特に、入手のし易さから、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸が好ましい。
上記の3官能以上の化合物の使用量は、ゲルの発生原因となるため通常、ポリエステルを構成する全単量体単位に対して、通常、5モル%以下、好ましくは、0.5モル%以下、より好ましくは0.2モル%以下である。
Specific examples of the tri- or higher functional oxycarboxylic acid include malic acid, hydroxyglutaric acid, hydroxymethylglutaric acid, tartaric acid, citric acid, hydroxyisophthalic acid, hydroxyterephthalic acid, and the like. It can also be used as a mixture of In particular, malic acid, tartaric acid, and citric acid are preferable because of easy availability.
Since the amount of the above trifunctional or higher compound is a cause of gel generation, it is usually 5 mol% or less, preferably 0.5 mol% or less, based on all monomer units constituting the polyester. More preferably, it is 0.2 mol% or less.

<鎖延長剤>
本発明の方法においては、本発明のポリエステルは、カーボネート化合物やジイソシアネート化合物等の鎖延長剤を使用することもできるが、その量は、通常、ポリエステルを構成する全単量体単位に対し、カーボネート結合ならびにウレタン結合が10モル%以下である。しかしながら、本発明のポリエステルを生分解性樹脂として使用する観点からは、ジイソシアネートは分解過程で毒性の強いジアミンが生成され土中に蓄積する恐れがある問題点があり、カーボネート化合物として一般に用いられるジフェニルカーボネート系についてもやはり毒性の高い副生フェノールならびに未反応ジフェニルカーボネートがポリエステル中に残存する問題点があるため、その使用量は、ポリエステルを構成する全単量体単位に対し、カーボネート結合が好ましくは1モル%未満、より好ましくは、0.5モル%以下、特に好ましくは、0.1モル%であり、ウレタン結合が、好ましくは0.06モル%未満、より好ましくは0.01モル%以下、特に好ましくは0.001モル%以下である。
<Chain extender>
In the method of the present invention, a chain extender such as a carbonate compound or a diisocyanate compound can be used for the polyester of the present invention, but the amount thereof is usually carbonate based on the total monomer units constituting the polyester. Bonds and urethane bonds are 10 mol% or less. However, from the viewpoint of using the polyester of the present invention as a biodegradable resin, diisocyanate has a problem in that a highly toxic diamine is generated in the decomposition process and accumulates in the soil, and diphenyl is generally used as a carbonate compound. The carbonate system also has a problem that highly toxic by-product phenol and unreacted diphenyl carbonate remain in the polyester, so the amount used is preferably a carbonate bond with respect to all monomer units constituting the polyester. Less than 1 mol%, more preferably 0.5 mol% or less, particularly preferably 0.1 mol%, and urethane bonds are preferably less than 0.06 mol%, more preferably 0.01 mol% or less. Especially preferably, it is 0.001 mol% or less.

カーボネート化合物としては、具体的には、ジフェニルカーボネート、ジトリールカーボネート、ビス(クロロフェニル)カーボネート、m-クレジルカーボネート、ジナフチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチレンカーボネート、ジアミルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネートなどが例示される。その他、フェノール類、アルコール類のようなヒドロキシ化合物から誘導される、同種、または異種のヒドロキシ化合物からなるカーボネート化合物が使用可能である。   Specific examples of the carbonate compound include diphenyl carbonate, ditolyl carbonate, bis (chlorophenyl) carbonate, m-cresyl carbonate, dinaphthyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, ethylene carbonate, diamyl carbonate, and dicyclohexyl. Examples include carbonate. In addition, carbonate compounds composed of the same or different hydroxy compounds derived from hydroxy compounds such as phenols and alcohols can be used.

ジイソシアネート化合物としては、具体的には、2,4−トリレンジイソシアネート、
2,4−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネートとの混合体、ジ
フェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の公知のジイソシアネートなどが例示される。
また、その他の鎖延長剤として、ジオキサゾリン、珪酸エステルなどを使用してもよい。珪酸エステルとしては、具体的には、テトラメトキシシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジフェニルジヒドロキシラン等が例示される。更に、溶融テンションを高めるために、少量のパーオキサイドを添加してもよい。
Specifically, as the diisocyanate compound, 2,4-tolylene diisocyanate,
Known mixtures of 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, etc. Examples of the diisocyanate are as follows.
Moreover, you may use a dioxazoline, a silicate ester, etc. as another chain extender. Specific examples of the silicate ester include tetramethoxysilane, dimethoxydiphenylsilane, dimethoxydimethylsilane, and diphenyldihydroxylane. Furthermore, a small amount of peroxide may be added to increase the melt tension.

<ポリエステルの製造方法>
本発明におけるポリエステルの製造方法としては、従来の公知の方法が使用でき、例えば、上記の脂肪族ジカルボン酸成分とジオール成分とのエステル化反応及び/又はエステル交換反応を行った後、減圧下での重縮合反応を行うといった溶融重合の一般的な方法や、有機溶媒を用いた公知の溶液加熱脱水縮合方法によっても製造することができるが、経済性ならびに製造工程の簡略性の観点から、無溶媒下で行う溶融重合でポリエステルを製造する方法が好ましい。
<Production method of polyester>
As a method for producing the polyester in the present invention, a conventionally known method can be used. For example, after performing the esterification reaction and / or transesterification reaction between the aliphatic dicarboxylic acid component and the diol component, the pressure is reduced. It can also be produced by a general method of melt polymerization, such as a polycondensation reaction, or a known solution heating dehydration condensation method using an organic solvent. A method of producing a polyester by melt polymerization performed in a solvent is preferred.

触媒を反応原料と接触させる時期は、重縮合反応以前であれば特に限定されず、原料仕込み時に添加しておいてもよいが、水が多く存在、もしくは発生している状況下で触媒が共存すると触媒が失活し、異物が析出する原因となり製品の品質を損なう恐れがあるため、エステル化反応及び/又はエステル交換反応終了後に添加するほうが好ましい。
生成するポリエステルに対する触媒中のチタン原子量は、下限値が、通常1ppm、好ましくは10ppm、より好ましくは15ppm、特に好ましくは20ppmであり、上限値が、通常30000ppm、好ましくは150ppm、より好ましくは100ppm、特に好ましくは70ppmである。チタン量が上記上限以下であると、経済的に有利である上に、ポリマーの熱安定性が良好となる。また、上記下限以上であると、重合活性の点で好ましく、ポリマー製造中のポリマーの分解が起こりにくい。また、チタン量が少ないほど生成するポリエステルのカルボキシル基末端濃度が低減される点では、触媒量は少ない方が好ましい。
生成するポリエステルに対する触媒中のマグネシウム原子量は、下限値が、通常1ppm、好ましくは5ppm、より好ましくは10ppm、特に好ましくは20ppmであり、上限値が、通常200ppm、好ましくは100ppm、より好ましくは70ppm、特に好ましくは50ppmである。マグネシウム量が上記上限以下であると、経済的に有利である上に、ポリマーの色調が良好になりやすい。また、逆に上記下限以上であると、重合活性の点で好ましく、ポリマー製造中のポリマーの分解が起こりにくい。
生成するポリエステルに対する触媒中のリン原子量は、下限値が、通常1ppm、好ましくは10ppm、より好ましくは20ppm、特に好ましくは30ppmであり、上限値が、通常200ppm、好ましくは100ppm、より好ましくは70ppm、特に好ましくは50ppmである。リン量が上記上限以下であると、経済的に有利である上に、重合活性が高いためにポリマー製造中のポリマーの分解が起こりにくい。また、リン量が上記下限以上であると、ポリマーの色調の点で好ましい。
反応温度、時間、圧力などの条件は、従来公知の範囲を採用できる。
The timing of bringing the catalyst into contact with the reaction raw material is not particularly limited as long as it is before the polycondensation reaction, and it may be added at the time of charging the raw material, but the catalyst coexists in a situation where a lot of water is present or generated. Then, the catalyst is deactivated and foreign matter may be precipitated, which may impair the quality of the product. Therefore, it is preferable to add after the esterification reaction and / or transesterification reaction.
The lower limit of the amount of titanium atoms in the catalyst relative to the polyester to be produced is usually 1 ppm, preferably 10 ppm, more preferably 15 ppm, particularly preferably 20 ppm, and the upper limit is usually 30000 ppm, preferably 150 ppm, more preferably 100 ppm, Particularly preferred is 70 ppm. When the amount of titanium is not more than the above upper limit, it is economically advantageous and the thermal stability of the polymer becomes good. Moreover, it is preferable at the point of polymerization activity as it is more than the said minimum, and decomposition | disassembly of the polymer during polymer manufacture does not occur easily. Further, the smaller the amount of titanium, the smaller the amount of catalyst is preferred in that the carboxyl group terminal concentration of the produced polyester is reduced.
The lower limit of the amount of magnesium atoms in the catalyst with respect to the produced polyester is usually 1 ppm, preferably 5 ppm, more preferably 10 ppm, particularly preferably 20 ppm, and the upper limit is usually 200 ppm, preferably 100 ppm, more preferably 70 ppm, Particularly preferred is 50 ppm. If the amount of magnesium is not more than the above upper limit, it is economically advantageous and the color tone of the polymer tends to be good. On the other hand, if it is at least the above lower limit, it is preferable from the viewpoint of polymerization activity, and the polymer is hardly decomposed during the production of the polymer.
The lower limit of the amount of phosphorus atoms in the catalyst with respect to the produced polyester is usually 1 ppm, preferably 10 ppm, more preferably 20 ppm, particularly preferably 30 ppm, and the upper limit is usually 200 ppm, preferably 100 ppm, more preferably 70 ppm, Particularly preferred is 50 ppm. When the amount of phosphorus is not more than the above upper limit, it is economically advantageous and the polymerization activity is high, so that the polymer is hardly decomposed during the production of the polymer. Moreover, it is preferable at the point of the color tone of a polymer that the amount of phosphorus is more than the said minimum.
Conventionally known ranges can be adopted as conditions such as reaction temperature, time, and pressure.

ジカルボン酸成分とジオール成分とのエステル化反応及び/又はエステル交換反応の反応温度は、下限が通常150℃、好ましくは180℃以上、更に好ましくは200℃であり、上限が通常260℃以下、好ましくは250℃以下、更に好ましくは235℃である。反応雰囲気は、通常、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下である。反応圧力は、通常、下限が10kPa、好ましくは30kPa、より好ましくは50kPaであり、上限が133kPa、好ましくは120kPa、特に好ましくは110kPaであるが、このうち、常圧(101.3kPa)が好ましい。
反応時間は、通常1時間以上であり、上限が通常10時間、好ましくは、4時間である。
The lower limit of the reaction temperature of the esterification reaction and / or transesterification reaction of the dicarboxylic acid component and the diol component is usually 150 ° C., preferably 180 ° C. or higher, more preferably 200 ° C., and the upper limit is usually 260 ° C. or lower, preferably Is 250 ° C. or lower, more preferably 235 ° C. The reaction atmosphere is usually an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. The lower limit of the reaction pressure is usually 10 kPa, preferably 30 kPa, more preferably 50 kPa, and the upper limit is 133 kPa, preferably 120 kPa, particularly preferably 110 kPa. Among these, normal pressure (101.3 kPa) is preferable.
The reaction time is usually 1 hour or longer, and the upper limit is usually 10 hours, preferably 4 hours.

その後の重縮合反応は、圧力を、下限が通常0.01×103Pa、好ましくは0.0
3×103Pa、より好ましくは0.06×103Paであり、上限が通常1.4×103
Pa、好ましくは1.0×103Pa、より好ましくは0.4×103Paの真空度下として行う。重合製造時の圧力が上記上限以下であると、ポリエステルの重合速度が速く、それに伴いポリエステルの熱分解による分子量低下や着色が起こりにくく、実用上充分な特性を示すポリエステルの製造が得られやすい。一方、上記下限以上であると、超高真空装置等の高額な設備投資が不要である上、ポリエステルの重合製造時間が長くなることに伴うポリエステルの熱分解による分子量低下や着色が起こりにくい。
In the subsequent polycondensation reaction, the pressure is set at a lower limit of usually 0.01 × 10 3 Pa, preferably 0.0.
3 × 10 3 Pa, more preferably 0.06 × 10 3 Pa, and the upper limit is usually 1.4 × 10 3 Pa.
It is performed under a vacuum degree of Pa, preferably 1.0 × 10 3 Pa, more preferably 0.4 × 10 3 Pa. When the pressure during the production of the polymerization is not more than the above upper limit, the polymerization rate of the polyester is high, and accordingly, a decrease in molecular weight or coloration due to thermal decomposition of the polyester hardly occurs, and it is easy to obtain a polyester having practically sufficient characteristics. On the other hand, if it is above the above lower limit, an expensive equipment investment such as an ultra-high vacuum apparatus is not required, and molecular weight reduction and coloration due to thermal decomposition of polyester due to longer polymerization production time of polyester are less likely to occur.

反応温度は、下限が通常150℃、好ましくは180℃、より好ましくは200℃、特に好ましくは220℃であり、上限が通常280℃、好ましくは270℃、より好ましくは265℃、特に好ましくは260℃の範囲である。この温度が上記下限以上であると、重合反応速度が速く、短時間で高重合度のポリエステルを製造可能な上、高動力の撹拌機も必須ではないため、経済的に有利である。一方、反応温度が上記上限以下であると、重合速度の点で好ましく、製造時のポリマーの熱分解が引き起こされにくく、高重合度のポリエステルの製造が容易になる。本発明においては、この反応温度の制御が重要である。   The lower limit of the reaction temperature is usually 150 ° C., preferably 180 ° C., more preferably 200 ° C., particularly preferably 220 ° C., and the upper limit is usually 280 ° C., preferably 270 ° C., more preferably 265 ° C., particularly preferably 260 It is in the range of ° C. If the temperature is equal to or higher than the above lower limit, the polymerization reaction rate is high, a polyester having a high degree of polymerization can be produced in a short time, and a high power agitator is not essential, which is economically advantageous. On the other hand, when the reaction temperature is not more than the above upper limit, it is preferable from the viewpoint of polymerization rate, and it is difficult to cause thermal decomposition of the polymer at the time of production, and it becomes easy to produce polyester having a high degree of polymerization. In the present invention, control of the reaction temperature is important.

反応時間は、下限が通常2時間であり、上限が通常15時間、好ましくは8時間、より好ましくは6時間である。反応時間が上記下限以上であると反応が充分に進行し、高重合度のポリエステルが得られ、引張り破断伸び率が高く、また、そのカルボキシル基末端量が少なくなりやすく、引張り破断伸び率の劣化も起こりにくい。一方、反応時間が上記上限以下であると、ポリエステルの熱分解による分子量低下が起こりにくく、引張り破断伸び率の低下も起こりにくく、ポリマーの耐久性に影響を与えるカルボキシル基末端量の熱分解により増加が起こりにくい。   The lower limit of the reaction time is usually 2 hours, and the upper limit is usually 15 hours, preferably 8 hours, more preferably 6 hours. If the reaction time is not less than the above lower limit, the reaction proceeds sufficiently, a polyester having a high degree of polymerization is obtained, the tensile elongation at break is high, and the terminal amount of the carboxyl group tends to decrease, and the tensile elongation at break is deteriorated. Is less likely to occur. On the other hand, if the reaction time is less than the above upper limit, the molecular weight is less likely to decrease due to the thermal decomposition of the polyester, the tensile elongation at break is less likely to decrease, and increases due to the thermal decomposition of the carboxyl group end amount that affects the durability of the polymer. Is unlikely to occur.

本発明においては、ポリエステルの製造方法として、従来の、上記の脂肪族ジカルボン酸を含むジカルボン酸成分と脂肪族ジオール成分とのエステル化反応及び/又はエステル交換反応を行った後、減圧下で、ポリエステルのアルコール末端のエステル交換反応により生成するジオールを留去しながらポリエステルの重合度を高める方法、或いは、ポリエステルの脂肪族カルボン酸末端から脂肪族ジカルボン酸及び/又はその酸無水物を留去させながらポリエステルの重合度を高める方法が用いられる。
本発明においては、原料仕込み比が高くても、重合速度が速く、鎖延長剤などを用いずとも高重合度で色調に優れたポリエステルが容易に得やすいこと等の理由により、前者のポリエステルのアルコール末端のエステル交換反応により生成するジオールを留去させながらポリエステルの重合度を高める方法を用いるのが好ましい。この場合、ジオール成分の除去は、通常、上記溶融重合工程における後段での減圧下での重縮合反応中にジオール成分を加熱留出させる方法が採られるが、重縮合反応条件下では、ジオール成分は環状エーテルになりやすいため、環状エーテルの形態で加熱留出させてもよい。また、その際に、脂肪族カルボン酸及び/又はその酸無水物と共に除去されてもよい。更に、ジオール成分又は環状エーテルとジカルボン酸成分の酸無水物を共に留去させる方法は、重合速度が向上する点から好ましい。
ここで、ポリエステルのアルコール末端のエステル交換反応により生成するジオールを留去させながらポリエステルの重合度を高める方法を用いてポリエステルを製造する場合には、留去されるジオール及び/又は環状エーテルと脂肪族ジカルボン酸及び/又はその
無水物との合計量中のジオール及び/又は環状エーテルの量は、高重合度のポリエステルが容易に製造しやすい点から、通常、30モル%以上、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、特に好ましくは80モル%以上、最も好ましくは90モル%以上が好適である。
In the present invention, as a method for producing a polyester, after performing an esterification reaction and / or transesterification reaction of a conventional dicarboxylic acid component containing an aliphatic dicarboxylic acid and an aliphatic diol component, under reduced pressure, A method of increasing the degree of polymerization of the polyester while distilling off the diol produced by the ester exchange reaction at the alcohol terminal of the polyester, or distilling off the aliphatic dicarboxylic acid and / or its acid anhydride from the aliphatic carboxylic acid terminal of the polyester. However, a method for increasing the degree of polymerization of the polyester is used.
In the present invention, even if the raw material charge ratio is high, the polymerization rate is high, and a polyester having a high polymerization degree and excellent color tone can be easily obtained without using a chain extender, etc. It is preferable to use a method of increasing the degree of polymerization of the polyester while distilling off the diol produced by the transesterification reaction at the alcohol end. In this case, the diol component is usually removed by heating and distilling the diol component during the polycondensation reaction under reduced pressure in the latter stage of the melt polymerization step. Since it is easy to become a cyclic ether, it may be distilled by heating in the form of a cyclic ether. Moreover, in that case, you may remove with aliphatic carboxylic acid and / or its acid anhydride. Furthermore, the method of distilling off both the diol component or cyclic ether and the acid anhydride of the dicarboxylic acid component is preferable from the viewpoint of improving the polymerization rate.
Here, when a polyester is produced using a method for increasing the degree of polymerization of the polyester while distilling off the diol produced by the transesterification reaction at the alcohol end of the polyester, the diol and / or cyclic ether and fat to be distilled off are used. The amount of diol and / or cyclic ether in the total amount of the aliphatic dicarboxylic acid and / or anhydride thereof is usually 30 mol% or more, preferably 50 mol, from the viewpoint of easy production of a polyester having a high degree of polymerization. % Or more, more preferably 70 mol% or more, particularly preferably 80 mol% or more, and most preferably 90 mol% or more.

本発明においては、より低温でも重合速度が高く、鎖延長剤などを用いずとも高重合度のポリエステルが容易に得られる理由から、後者の脂肪族ジカルボン酸及び/又はその酸無水物を留去する方法を用いてもよい。この場合、脂肪族カルボン酸及び/又はその無水物の除去は、通常、上記溶融重合工程における後段の減圧下での重縮合反応中に脂肪族ジカルボン酸及び/又はその酸無水物を加熱留出させる方法が採られるが、重縮合反応条件下では、脂肪族ジカルボン酸は容易に酸無水物になりやすいため、酸無水物の形態で加熱留出させる場合が多い。また、その際、ジオールから誘導される鎖状又は環状エーテル及び/又はジオールもまた脂肪族ジカルボン酸及び/又はその酸無水物と共に除去されてもよい。更に、ジカルボン酸成分とジオール成分の環状単量体を共に留去させる方法は、重合速度が向上するため、好ましい。   In the present invention, the latter aliphatic dicarboxylic acid and / or acid anhydride thereof is distilled off because the polymerization rate is high even at a lower temperature and a polyester having a high degree of polymerization can be easily obtained without using a chain extender. You may use the method to do. In this case, the removal of the aliphatic carboxylic acid and / or its anhydride is usually carried out by distilling the aliphatic dicarboxylic acid and / or its acid anhydride during the polycondensation reaction under reduced pressure in the latter stage of the melt polymerization step. However, the aliphatic dicarboxylic acid easily becomes an acid anhydride under the polycondensation reaction condition, and is often distilled by heating in the form of an acid anhydride. At this time, the chain or cyclic ether derived from the diol and / or the diol may also be removed together with the aliphatic dicarboxylic acid and / or the acid anhydride thereof. Furthermore, the method of distilling off both the dicarboxylic acid component and the diol component of the cyclic monomer is preferable because the polymerization rate is improved.

ここで、脂肪族ジカルボン酸及び/又はその酸無水物を留去させる方法を用いてポリエステルを製造する場合には、留去される脂肪族ジカルボン酸及び/又はその無水物とジオールとの合計量中の脂肪族ジカルボン酸及び/又はその無水物の量が、通常、30モル%以上、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、特に好ましくは80モル%以上、最も好ましくは90モル%以上であると、高重合度のポリエステルが容易に製造できる。   Here, when manufacturing polyester using the method of distilling aliphatic dicarboxylic acid and / or its acid anhydride, the total amount of aliphatic dicarboxylic acid and / or its anhydride and diol distilled off. The amount of the aliphatic dicarboxylic acid and / or anhydride thereof is usually 30 mol% or more, preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, particularly preferably 80 mol% or more, and most preferably 90 mol%. When it is at least mol%, a polyester having a high degree of polymerization can be easily produced.

本発明においては、脂肪族ジカルボン酸及び/又はその酸無水物を留去する方法により高重合度のポリエステルを製造する場合には、真空ポンプと反応器を結ぶ減圧用排気管の反応容器側排気口の温度を、脂肪族ジカルボン酸無水物の融点、或いは重縮合反応時の真空度での脂肪族ジカルボン酸無水物の沸点のいずれか低い方の温度以上に保持すると、生成する酸無水物が効率よく反応系から除去でき、目的の高重合度のポリエステルが短時間で製造できるため好ましい。更には、反応容器側排気口から凝縮器までの配管温度を酸無水物の融点、或いは重縮合反応時の真空度での沸点のいずれか低い方の温度以上に保持するとより好ましい。   In the present invention, when a polyester having a high degree of polymerization is produced by a method of distilling off an aliphatic dicarboxylic acid and / or its acid anhydride, the reaction vessel side exhaust of the exhaust pipe for decompression connecting the vacuum pump and the reactor is used. If the temperature of the mouth is maintained at a temperature equal to or lower than the melting point of the aliphatic dicarboxylic acid anhydride or the boiling point of the aliphatic dicarboxylic acid anhydride at the degree of vacuum during the polycondensation reaction, the acid anhydride produced is reduced. This is preferable because it can be efficiently removed from the reaction system and the desired high degree of polymerization polyester can be produced in a short time. Furthermore, it is more preferable to maintain the piping temperature from the reaction vessel side exhaust port to the condenser at the lower of the melting point of the acid anhydride or the boiling point in the degree of vacuum during the polycondensation reaction.

本発明において、目的とする重合度及び色調に優れたポリエステルを得るためのジオール成分とジカルボン酸成分とのモル比は、原料の種類等により異なるが、ジカルボン酸成分1モルに対するジオール成分の量が、下限が通常0.70モル、好ましくは0.80モル、更に好ましくは、0.90モル、特に好ましくは0.95モルであり、上限が、通常3.0モル、好ましくは2.7モル、更に好ましくは2.5モル、特に好ましくは2.0モル、最も好ましくは1.5モルである。上記下限以上であると、重合活性から好ましい。また、上記上限以下であると、得られるポリエステル樹脂の色調の悪化が起こりにくく、原料として使用するジオール成分の使用量が少なくてよいので、経済的に有利である。このように、本発明によれば、回分式反応において、原料仕込みモル比の厳しい制約を受けることなく、重合速度が速く、色調に優れたポリエステルを得ることが可能である。すなわち、原料仕込みモル比の範囲を適宜選択することにより、重合生産性を高めることが可能である。また、連続式反応においても、原料仕込みモル比の厳しい制約を受けることなく、重合速度が速く、色調に優れたポリエステルを得ることが可能であり、広い範囲から反応条件を選択することができるため、原料導入時の煩雑な原料成分比の制御が不要となる等、工業的に有利なプロセスといえる。   In the present invention, the molar ratio of the diol component and the dicarboxylic acid component for obtaining a polyester excellent in the desired degree of polymerization and color tone varies depending on the type of raw material, but the amount of the diol component relative to 1 mol of the dicarboxylic acid component is The lower limit is usually 0.70 mol, preferably 0.80 mol, more preferably 0.90 mol, particularly preferably 0.95 mol, and the upper limit is usually 3.0 mol, preferably 2.7 mol. More preferably, it is 2.5 mol, particularly preferably 2.0 mol, and most preferably 1.5 mol. It is preferable from a polymerization activity as it is more than the said minimum. Further, if it is not more than the above upper limit, the color tone of the resulting polyester resin is hardly deteriorated, and the amount of the diol component used as a raw material may be small, which is economically advantageous. As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a polyester having a high polymerization rate and excellent color tone without being severely restricted by the raw material charge molar ratio in the batch reaction. That is, it is possible to increase the polymerization productivity by appropriately selecting the range of the raw material charge molar ratio. Also, in continuous reaction, it is possible to obtain a polyester having a high polymerization rate and excellent color tone without being severely restricted by the raw material charge molar ratio, and the reaction conditions can be selected from a wide range. It can be said that this is an industrially advantageous process because it does not require complicated control of the raw material component ratio when introducing the raw material.

本発明において、ジカルボン酸成分として脂肪族カルボン酸に加えて芳香族ジカルボン酸又はそのアルキルエステルを混合して使用する場合は、特に使用順序には限定はなく、
例えば、第1として、原料のモノマーを一括に反応釜に入れて反応することもできるし、第2として、ジオール成分と脂肪族ジカルボン酸又はその誘導体とをエステル化反応又はエステル交換反応させた後、ジオール成分と芳香族ジカルボン酸又はその誘導体をエステル化反応又はエステル交換反応させ、更に重縮合反応させる方法等の種々の方法を採用することができる。
In the present invention, in the case of using a mixture of an aromatic dicarboxylic acid or an alkyl ester thereof in addition to the aliphatic carboxylic acid as the dicarboxylic acid component, the order of use is not particularly limited,
For example, as a first, raw material monomers can be put into a reaction vessel in a batch and reacted, and as a second, after a diol component and an aliphatic dicarboxylic acid or a derivative thereof are esterified or transesterified. Various methods such as a method in which a diol component and an aromatic dicarboxylic acid or a derivative thereof are subjected to an esterification reaction or a transesterification reaction and further a polycondensation reaction can be employed.

本発明のポリエステル製造方法には、回分式反応と連続式反応等がある。回分式反応は、エステル化反応及び/又はエステル交換反応と重縮合反応とを回分式で行う反応であり、連続式反応は、エステル化反応及び/又はエステル交換反応と重縮合反応とを連続的に行う方法である。
本発明においてポリエステルを回分式に製造する反応装置としては、公知の縦型あるいは横型撹拌槽型反応器を用いることができる。例えば、溶融重合を同一又は異なる反応装置を用いて、エステル化及び/又はエステル交換の工程と減圧重縮合の工程の2段階で行い、減圧重縮合の反応器としては、真空ポンプと反応器を結ぶ減圧用排気管を具備した攪拌槽型反応器を使用する方法が挙げられる。また、真空ポンプと反応器とを結ぶ減圧用排気管の間に凝縮器が結合されており、該凝縮器にて縮重合反応中に生成する揮発成分や未反応モノマーが回収される方法が好んで用いられる。
The polyester production method of the present invention includes a batch reaction and a continuous reaction. A batch reaction is a reaction in which an esterification reaction and / or a transesterification reaction and a polycondensation reaction are performed in a batch manner, and a continuous reaction is a continuous reaction between an esterification reaction and / or a transesterification reaction and a polycondensation reaction. It is a method to do.
In the present invention, a known vertical or horizontal stirred tank reactor can be used as a reaction apparatus for producing polyester batchwise. For example, melt polymerization is performed in two stages of esterification and / or transesterification and reduced pressure polycondensation using the same or different reactors, and a vacuum pump and a reactor are used as the reduced pressure polycondensation reactor. A method of using a stirred tank reactor equipped with a evacuation pipe for decompression to be connected can be mentioned. In addition, a method is preferred in which a condenser is connected between the vacuum exhaust pipe connecting the vacuum pump and the reactor, and volatile components and unreacted monomers generated during the condensation polymerization reaction are recovered by the condenser. Used.

本発明においてポリエステルを連続式に製造する反応装置としては、エステル化反応槽の型式として特に限定されるものではないが、例えば公知の縦型攪拌完全混合層、縦型熱対流式混合層、塔型連続反応槽などを使用することができる。重縮合反応槽の型式としても同様、特に限定されるものではなく、例えば公知の縦型攪拌重合槽、横型攪拌重合槽、薄膜蒸発式重合槽などを使用することができる。エステル化反応槽および重縮合反応槽は、1基とすることも出来るし、異種の複数基の槽を直列させた複数槽とすることもできるが、表面更新性に優れた横型反応器が好ましい。   In the present invention, the reaction apparatus for continuously producing polyester is not particularly limited as the type of the esterification reaction tank. For example, a known vertical stirring complete mixing layer, vertical heat convection mixing layer, tower A type continuous reaction tank or the like can be used. Similarly, the type of the polycondensation reaction tank is not particularly limited, and for example, a known vertical stirring polymerization tank, horizontal stirring polymerization tank, thin film evaporation polymerization tank, or the like can be used. The esterification reaction tank and the polycondensation reaction tank may be one or a plurality of tanks in which different types of tanks are connected in series, but a horizontal reactor excellent in surface renewability is preferable. .

以下、添付図面に基づき、脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法の好ましい実施態様を説明する。図1は、本発明の製造方法として採用可能なエステル化反応工程の一例の説明図、図2は、本発明の製造方法として採用可能な重縮合工程の一例の説明図である。
図1において、原料のコハク酸は、通常、原料混合槽(図示せず)で1,4−ブタンジオールと混合され、原料供給ライン(1)からスラリー又は液体の形態で反応器(A)に供給される。また、エステル化反応時に触媒添加する場合は、本発明の触媒は触媒調製槽(図示せず)で1,4−ブタンジオールの溶液とした後、エステル化槽触媒供給ライン(3)から供給される。図1では、1,4−ブタンジオールの再循環ライン(2)にエステル化槽触媒供給ライン(3)を連結し、両者を混合した後、反応器(A)の液相部に供給する態様を示した。
Hereinafter, preferred embodiments of a method for producing an aliphatic polyester resin will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of an esterification reaction step that can be employed as the production method of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of an example of a polycondensation step that can be employed as the production method of the present invention.
In FIG. 1, succinic acid as a raw material is usually mixed with 1,4-butanediol in a raw material mixing tank (not shown), and is fed from the raw material supply line (1) to the reactor (A) in the form of slurry or liquid. Supplied. When the catalyst is added during the esterification reaction, the catalyst of the present invention is supplied from the esterification tank catalyst supply line (3) after making a 1,4-butanediol solution in a catalyst preparation tank (not shown). The In FIG. 1, the esterification tank catalyst supply line (3) is connected to the 1,4-butanediol recirculation line (2), and both are mixed and then supplied to the liquid phase part of the reactor (A). showed that.

反応器(A)から留出するガスは、留出ライン(5)を経て、精留塔(C)で高沸成分と低沸成分とに分離される。通常、高沸成分の主成分は、1,4−ブタンジオールであり、低沸成分の主成分は、水およびテトラヒドロフランである。
精留塔(C)で分離された高沸成分は、抜出ライン(6)から抜き出され、ポンプ(D)を経て、一部は再循環ライン(2)から反応器(A)に循環され、一部は循環ライン(7)から精留塔(C)に戻される。また、余剰分は抜出ライン(8)から外部に抜き出される。一方、精留塔(C)で分離された軽沸成分は、ガス抜出ライン(9)から抜き出され、コンデンサ(G)で凝縮され、凝縮液ライン(10)を経て、タンク(F)に一時溜められる。タンク(F)に集められた軽沸成分の一部は、抜出ライン(11)、ポンプ(E)及び循環ライン(12)を経て精留塔(C)に戻され、残部は、抜出ライン(13)を経て外部に抜き出される。コンデンサ(G)はベントライン(14)を経て排気装置(図示せず)に接続されている。反応器(A)内で生成したオリゴマーは、抜出ポンプ(B)及びオリゴマーの抜出ライン(4)を経て抜き出される。
The gas distilled from the reactor (A) is separated into a high-boiling component and a low-boiling component in the rectification column (C) through the distillation line (5). Usually, the main component of the high boiling component is 1,4-butanediol, and the main components of the low boiling component are water and tetrahydrofuran.
The high-boiling components separated in the rectification column (C) are extracted from the extraction line (6), and are partially circulated from the recirculation line (2) to the reactor (A) via the pump (D). And a part is returned from the circulation line (7) to the rectification column (C). Further, the surplus is extracted outside from the extraction line (8). On the other hand, the light boiling component separated in the rectification column (C) is extracted from the gas extraction line (9), condensed in the condenser (G), passed through the condensate line (10), and then into the tank (F). Is temporarily stored. A part of the light boiling components collected in the tank (F) is returned to the rectification column (C) through the extraction line (11), the pump (E) and the circulation line (12), and the remainder is extracted. It is extracted outside through the line (13). The condenser (G) is connected to an exhaust device (not shown) via a vent line (14). The oligomer produced in the reactor (A) is withdrawn via a withdrawal pump (B) and an oligomer withdrawal line (4).

なお、図1に示す工程においては、再循環ライン(2)にエステル化槽触媒供給ライン(3)が連結されているが、両者は独立していてもよい。また、原料供給ライン(1)は
反応器(A)の液相部に接続されていてもよい。
重縮合前のオリゴマーに触媒を添加する場合は、調製槽(図示せず)で所定の触媒濃度に調製した後、図2における触媒供給ライン(L7)を経て、1,4−ブタンジオールの供給ライン(L8)を経て、1,4−ブタンジオールで更に希釈された後、前述の図1に示すオリゴマーの抜出ライン(4)に供給される。
In addition, in the process shown in FIG. 1, although the esterification tank catalyst supply line (3) is connected with the recirculation line (2), both may be independent. Moreover, the raw material supply line (1) may be connected to the liquid phase part of the reactor (A).
When adding a catalyst to the oligomer before polycondensation, after adjusting to a predetermined catalyst concentration in a preparation tank (not shown), supply of 1,4-butanediol through the catalyst supply line (L7) in FIG. After further diluting with 1,4-butanediol via the line (L8), it is supplied to the oligomer extraction line (4) shown in FIG.

次に、第1重縮合反応器(a)に供給されたオリゴマーは、減圧下で重縮合されてプレポリマーとされた後、抜出用ギヤポンプ(c)及び抜出ライン(L1)を経て、第2重縮合 反応器(d)に供給される。第2重縮合反応器(d)では、通常、第1重縮合反応器
(a)よりも低い圧力で更に重縮合が進み、ポリマーとなる。得られたポリマーは、抜出用ギヤポンプ(e)及び抜出ライン(L3)を経て、第3重縮合槽(k)に供給される。第3重縮合反応器(k)は、複数個の攪拌翼ブロックで構成され、2軸のセルフクリーニングタイプの攪拌翼を具備した横型の反応器である。抜出ライン(L3)を通じて第2重縮合反応器(d)から第3重縮合反応器(k)に導入されたポリマーは、ここで更に重縮合が進められた後、抜出用ギヤポンプ(m)及び抜出ライン(L5)を経て、ダイスヘッド(g)から溶融したストランドの形態で抜き出され、水などで冷却された後、回転式カッター(h)で切断されてペレットにされる。なお、符号(L2)、(L4)、(L6)は、それぞれ、第1重縮合反応器(a)、第2重縮合反応器(d)、第3重縮合反応器(k)のベントラインである。
Next, the oligomer supplied to the first polycondensation reactor (a) is polycondensed under reduced pressure into a prepolymer, and then passes through the extraction gear pump (c) and the extraction line (L1). The second polycondensation is fed to the reactor (d). In the second polycondensation reactor (d), polycondensation usually proceeds at a lower pressure than that of the first polycondensation reactor (a) to become a polymer. The obtained polymer is supplied to the third polycondensation tank (k) through the extraction gear pump (e) and the extraction line (L3). The third polycondensation reactor (k) is a horizontal reactor comprising a plurality of stirring blade blocks and equipped with a biaxial self-cleaning type stirring blade. The polymer introduced from the second polycondensation reactor (d) to the third polycondensation reactor (k) through the extraction line (L3) is further subjected to polycondensation here, and then the extraction gear pump (m ) And the extraction line (L5), and is extracted from the die head (g) in the form of a melted strand, cooled with water, etc., and then cut into a pellet by the rotary cutter (h). Reference numerals (L2), (L4), and (L6) denote vent lines of the first polycondensation reactor (a), the second polycondensation reactor (d), and the third polycondensation reactor (k), respectively. It is.

<ポリエステル及びその用途>
本発明の製造方法で得られる好ましいポリエステルは、ポリエステル中に含まれるチタン原子含有量は、金属原子に換算した量として、下限が好ましくは1ppm、更に好ましくは、5ppm、特に好ましくは10ppmであり、上限が好ましくは30000ppm、更に好ましくは3000ppm、特に好ましくは500ppm、最も好ましくは250ppmである。
<Polyester and its use>
The preferred polyester obtained by the production method of the present invention is such that the content of titanium atom contained in the polyester is 1 ppm, more preferably 5 ppm, particularly preferably 10 ppm as the amount converted to metal atoms, The upper limit is preferably 30000 ppm, more preferably 3000 ppm, particularly preferably 500 ppm, and most preferably 250 ppm.

本発明の方法で製造されたポリエステルは、通常、ポリマーの熱安定性に悪影響を与えるカルボン酸末端量が少ない特徴があるため、熱安定性に優れ、成形時の品質の低下が少ない、即ち、溶融成形時に末端基の切断や、主鎖の切断等の副反応が少ないという特徴を有する。本発明によって得られるポリエステルの末端COOH基数は、ポリエステルの重合度にもよるが、通常、60eq/トン以下となる。従って、本発明において製造される好ましいポリエステルの末端COOH基数は、通常、60eq/トン以下、好ましくは40eq/トン以下、より好ましくは30eq/トン以下である。一方、カルボキシル基末端量が極端に少なくなると、重合速度が遅くなり、高重合度のポリマーの製造が難しくなる。そのような理由から、ポリエステルの末端COOH基数の下限は、通常、0.1eq/トン以上、より好ましくは1eq/トンである。   The polyester produced by the method of the present invention usually has a feature that the amount of carboxylic acid terminal that adversely affects the thermal stability of the polymer is small, so that it has excellent thermal stability and little deterioration in quality during molding, It has the characteristic that there are few side reactions, such as the cutting | disconnection of a terminal group and the cutting | disconnection of a principal chain at the time of melt molding. The number of terminal COOH groups of the polyester obtained by the present invention is usually 60 eq / ton or less, although it depends on the degree of polymerization of the polyester. Therefore, the number of terminal COOH groups of the preferred polyester produced in the present invention is usually 60 eq / ton or less, preferably 40 eq / ton or less, more preferably 30 eq / ton or less. On the other hand, when the carboxyl group terminal amount becomes extremely small, the polymerization rate becomes slow, and it becomes difficult to produce a polymer having a high degree of polymerization. For such reasons, the lower limit of the number of terminal COOH groups of the polyester is usually 0.1 eq / ton or more, more preferably 1 eq / ton.

本発明で製造されるポリエステルの還元粘度(ηsp/C)値は、実用上十分な力学特性が得られる理由から、通常1.6以上が好ましく、中でも2.0以上がより好ましく、更には、2.2以上が特に好ましく、2.3以上が最も好ましい。還元粘度(ηsp/C)値は、ポリエステルの重合反応後の抜き出し易さならびに成形のし易さ等の操作性の観点から、通常、6.0以下、好ましくは5.0以下、更に好ましくは4.0以下である。   The reduced viscosity (ηsp / C) value of the polyester produced in the present invention is usually preferably 1.6 or more, more preferably 2.0 or more, more preferably, because practically sufficient mechanical properties can be obtained. 2.2 or more is particularly preferable, and 2.3 or more is most preferable. The reduced viscosity (ηsp / C) value is usually 6.0 or less, preferably 5.0 or less, more preferably from the viewpoint of operability such as ease of extraction after polyester polymerization and ease of molding. 4.0 or less.

本発明でいう還元粘度は、以下の測定条件により測定されたものである。
〔還元粘度(ηsp/C)測定条件〕
粘度管:ウベローデ粘度管
測定温度:30℃
溶媒:フェノール/テトラクロロエタン(1:1重量比)溶液
ポリエステル濃度:0.5g/デシリットル
本発明の製造方法の途中又は得られるポリエステルには、特性が損なわれない範囲にお
いて各種の添加剤、例えば熱安定剤、酸化防止剤、結晶核剤、難燃剤、帯電防止剤、離型剤及び紫外線吸収剤等を重合時に用いてもよい。
The reduced viscosity as referred to in the present invention is measured under the following measurement conditions.
[Reduced viscosity (ηsp / C) measurement conditions]
Viscosity tube: Ubbelohde viscosity tube Measurement temperature: 30 ° C
Solvent: Phenol / tetrachloroethane (1: 1 weight ratio) solution Polyester concentration: 0.5 g / deciliter In the middle of the production method of the present invention or the resulting polyester, various additives such as heat Stabilizers, antioxidants, crystal nucleating agents, flame retardants, antistatic agents, mold release agents, ultraviolet absorbers, and the like may be used during polymerization.

また、成形時に上に示した各種の添加剤の他に、ガラス繊維、炭素繊維、チタンウィスカー、マイカ、タルク、CaCO3、TiO2、シリカ等の強化剤及び増量剤を添加して成形することもできる。
本発明の製造方法により得られるポリエステルは、耐熱性、色調に優れ、更に耐加水分解性や生分解性にも優れ、しかも安価に製造できるので、各種のフィルム用途や射出成形品の用途に適している。
In addition to the various additives shown above at the time of molding, glass fiber, carbon fiber, titanium whisker, mica, talc, CaCO 3 , TiO 2 , silica and other reinforcing agents and fillers should be added for molding. You can also.
The polyester obtained by the production method of the present invention is excellent in heat resistance and color tone, in addition, excellent in hydrolysis resistance and biodegradability, and can be produced at low cost, so it is suitable for various film applications and injection molded product applications. ing.

具体的な用途としては、射出成型品(例えば、生鮮食品のトレーやファーストフードの
容器、野外レジャー製品など)、押出成型品(フィルム、シート釣り糸、漁網、植生ネット、保水シートなど)、中空成型品(ボトル等)等が挙げられ、更に農業用のフィルム、コーティング資材、肥料用コーティング材、ラミネートフィルム、板、延伸シート、モノフィラメント、マルチフィラメント、不織布、フラットヤーン、ステープル、捲縮繊維、筋付きテープ、スプリットヤーン、複合繊維、ブローボトル、発泡体、ショッピングバッグ、ゴミ袋、コンポスト袋、化粧品容器、洗剤容器、漂白剤容器、ロープ、結束材、手術糸、衛生用カバーストック材、保冷箱、クッション材フィルム及び合成紙、紙ラミなどに利用可能である。
Specific applications include injection molded products (for example, fresh food trays, fast food containers, outdoor leisure products, etc.), extruded products (films, sheet fishing lines, fishing nets, vegetation nets, water retaining sheets, etc.), hollow molding Products (bottles, etc.), agricultural films, coating materials, fertilizer coating materials, laminate films, plates, stretched sheets, monofilaments, multifilaments, non-woven fabrics, flat yarns, staples, crimped fibers, with streaks Tape, split yarn, composite fiber, blow bottle, foam, shopping bag, garbage bag, compost bag, cosmetic container, detergent container, bleach container, rope, binding material, surgical thread, sanitary cover stock material, cold box, It can be used for cushion material films, synthetic paper, paper laminate, and the like.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例によって限定されるものではない。
<触媒中の金属元素分析>
試料0.1gをケルダールフラスコ中で硫酸存在下、過酸化水素で湿式分解の後、蒸留水にて定容したものについて、プラズマ発光分光分析装置(JOBIN YVON社製ICP−AES ULtrace JY−138U型)を用いて定量分析し、触媒中の金属含量(重量%)に換算した。
<触媒溶液のpH分析>
東亜DKK社製自動滴定装置(AUT−301型)を用い、大気下でpH電極を液状触媒に浸して測定した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited by a following example, unless the summary is exceeded.
<Analysis of metal elements in catalyst>
A plasma emission spectroscopic analyzer (ICP-AES ULTRACE JY-138U type manufactured by JOBIN YVON) was used for 0.1 g of a sample obtained by wet decomposition with hydrogen peroxide in the presence of sulfuric acid in a Kjeldahl flask and then with a constant volume of distilled water. ), And converted to the metal content (% by weight) in the catalyst.
<PH analysis of catalyst solution>
Using an automatic titrator (AUT-301 type) manufactured by Toa DKK, the pH electrode was immersed in a liquid catalyst and measured under the atmosphere.

<還元粘度(ηsp/c)の測定>
ペレット状ポリエステル樹脂0.25gを、フェノール/テトラクロロエタン(重量比1/1)の混合液を溶媒として、濃度(c)を0.5g/dl(デシリットル)として、110℃で30分間保持することにより溶解させた後、ウベローデ型毛細粘度管を用いて、30℃で、原液との相対粘度(ηrel)を測定し、この相対粘度(ηrel)−1から求めた比粘度(ηsp)と濃度(c)との比(ηsp/c)を求めた。
<Measurement of reduced viscosity (ηsp / c)>
Hold 0.25 g of pellet-shaped polyester resin at 110 ° C. for 30 minutes with a mixture of phenol / tetrachloroethane (weight ratio 1/1) as a solvent and a concentration (c) of 0.5 g / dl (deciliter). Then, using a Ubbelohde capillary viscosity tube, the relative viscosity (ηrel) with the stock solution was measured at 30 ° C., and the specific viscosity (ηsp) and concentration (ηsp) and concentration determined from this relative viscosity (ηrel) -1 ( The ratio (ηsp / c) to c) was determined.

<末端カルボキシル基量分析>
ペレット状ポリエステル樹脂を粉砕した後、熱風乾燥機にて140℃で15分間乾燥させ、デシケーター内で室温まで冷却した試料から、0.1gを精秤して試験管に採取し、ベンジルアルコール3cmを加えて、乾燥窒素ガスを吹き込みながら195℃、3分間で溶解させ、次いで、クロロホルム5cmを徐々に加えて室温まで冷却した。この溶液にフェノールレッド指示薬を1〜2滴加え、乾燥窒素ガスを吹き込みながら撹拌下に、0.1mol・l(リットル)―1の水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液で滴定し、黄色から赤色に変じた時点で終了とした。また、ブランクとして、ポリエステル樹脂試料を溶解させずに同様の操作を実施し、以下の式<1>によって末端カルボキシル基量(酸価)を算出した。
<Terminal carboxyl group content analysis>
After pulverizing the pelletized polyester resin, it was dried at 140 ° C. for 15 minutes in a hot air dryer, and 0.1 g was accurately weighed from a sample cooled to room temperature in a desiccator, and taken into a test tube, and 3 cm 3 of benzyl alcohol Was added and dissolved in 195 ° C. for 3 minutes while blowing dry nitrogen gas, and then 5 cm 3 of chloroform was gradually added and cooled to room temperature. Add 1 to 2 drops of phenol red indicator to this solution, and titrate with 0.1 mol·l (liter) -1 benzyl alcohol solution of sodium hydroxide while blowing dry nitrogen gas, and change from yellow to red. It was finished at the time. Further, as a blank, the same operation was carried out without dissolving the polyester resin sample, and the terminal carboxyl group amount (acid value) was calculated by the following formula <1>.

末端カルボキシル量(当量/トン)=(a−b)×0.1×f/w <1>
(ここで、aは、滴定に要した0.1mol・l(リットル)―1の水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液の量(マイクロリットル)、bは、ブランクでの滴定に要した0.1mol・l(リットル)―1の水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液の量(マイクロリットル)、wはポリエステル樹脂の試料の量(g)、fは、0.1mol・l(リットル)―1の水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液の力価である。)
なお、0.1mol・l(リットル)―1の水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液の力価(f)は以下の方法で求めた。試験管にメタノール5cmを採取し、フェノールレッドのエタノール溶液の指示薬として1〜2滴加え、0.lmol・l(リットル)―1の水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液0.4cmで変色点まで滴定し、次いで力価既知の0.1mol・l(リットル)―1の塩酸水溶液を標準液として0.2cm採取して加え、再度、0.1mol・l(リットル)―1の水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液で変色点まで滴定した(以上の操作は、乾燥窒素ガス吹き込み下で行った。)。以下の式<2>によって力価(f)を算出した。
Terminal carboxyl amount (equivalent / ton) = (ab) × 0.1 × f / w <1>
(Here, a is the amount of 0.1 mol·l (liter) required for titration −1 benzyl alcohol solution of sodium hydroxide (microliter), b is 0.1 mol·l required for titration with a blank. l (liter) −1 amount of sodium hydroxide in benzyl alcohol solution (microliter), w is the amount of polyester resin sample (g), f is 0.1 mol·l (liter) −1 sodium hydroxide (The titer of benzyl alcohol solution.)
The titer (f) of benzyl alcohol solution of 0.1 mol·l (liter) −1 sodium hydroxide was determined by the following method. Collect 5 cm 3 of methanol in a test tube and add 1-2 drops as an indicator of phenol red in ethanol solution. titrated to color change point in I mol · l (liters) of sodium hydroxide -1 benzyl alcohol solution 0.4 cm 3, then 0 hydrochloric acid aqueous solution of known titer of 0.1 mol · l (l) -1 as a standard solution .2 cm 3 was sampled and added, and again titrated with 0.1 mol·l (liter) −1 sodium hydroxide in benzyl alcohol to the discoloration point (the above operations were carried out under dry nitrogen gas blowing). . The titer (f) was calculated by the following formula <2>.

力価(f)=0.1mol・l(リットル)―1の塩酸水溶液の力価×0.1Nの塩酸水溶液の採取量(μl)/0.1mol・l(リットル)―1の水酸化ナトリウムのベンジルアルコール溶液の滴定量(マイクロリットル) <2> Sodium hydroxide titer (f) = 0.1mol · l (liter) titer × amount of collected aqueous hydrochloric acid 0.1N aqueous hydrochloric acid -1 (μl) /0.1mol · l (l) -1 Titration of benzyl alcohol solution (microliter) <2>

<色調測定>
ペレット状ポリエステル樹脂を内径30mm、深さ12mmの円柱状の粉体測定用セルに充填し、測色色差計Z300A(日本電色工業(株))を使用して、JIS Z8730の参考例1に記載されるLab表示系におけるハンターの色差式の色座標によるカラーb値を、反射法により測定セルを90度ずつ回転させて4箇所測定した値の単純平均値として求めた。
<Color tone measurement>
A pellet-shaped polyester resin is filled in a cylindrical powder measurement cell having an inner diameter of 30 mm and a depth of 12 mm, and a colorimetric color difference meter Z300A (Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) is used to obtain Reference Example 1 of JIS Z8730. The color b value based on the color coordinates of Hunter's color difference formula in the Lab display system to be described was determined as a simple average value of values measured at four locations by rotating the measurement cell by 90 degrees by the reflection method.

[実施例1]
[重縮合用触媒の調製]
撹拌装置付き500cmのガラス製ナス型フラスコに酢酸マグネシウム・4水和物を62.0g入れ、更に250gの無水エタノール(純度99重量%以上)を加えた。更にエチルアシッドホスフェート(モノエステル体とジエステル体の混合重量比は45:55)を35.8g加え、23℃で撹拌を行った。15分後に酢酸マグネシウムが完全に溶解したことを確認後、テトラ−n−ブチルチタネートを75.0g添加した。更に10分間撹拌を継続し、均一混合溶液を得た。この混合溶液を、1000cmのナス型フラスコに移し、60℃のオイルバス中でエバポレーターによって減圧下で濃縮を行った。1時間後に殆どのエタノールが留去され、半透明の粘稠な液体が残った。オイルバスの温度を更に80℃まで上昇させ、5Torrの減圧下で更に濃縮を行った。粘稠な液体は表面から粉体状へと徐々に変化し、2時間後には完全に粉体化した。その後、窒素を用いて常圧に戻し、室温まで冷却し、淡黄色粉体108gを得た。得られた触媒の金属元素分析値は、チタン原子含有量が10.3重量%、マグネシウム原子含有量が6.8重量%、リン原子含有量が7.8重量%であり、モル比としては、T/P=0.77,M/P=1.0であった。また、重量は、製造により、エタノール溶媒を除く原料総重量に対して37重量%減少していた。(尚、本発明の方法で用いる触媒を、核磁気共鳴スペクトル法で分析しても、エチルアシッドホスフェート由来のエタノール、テトラ−n−ブチルチタネート由来のブタノール及び1,4−ブタンジオール由来のアルコキシド基の吸収は観測されなかった。このことから、本発明の方法で用いる触媒中のチタンには、有機アルコキシド基が結合していないことが判明した。)更に、粉体状の触媒を1,4−ブタンジオールに溶解させ、チタン原子として34、000ppmとなるように調製した。1,4−ブタンジオール中における保存安定性は良好であり、窒素雰囲気下40℃で保存した触媒溶液は少なくとも40日間析出物の生成は認められなかった。また、この触媒溶液のpHは6.1であった。
[Example 1]
[Preparation of catalyst for polycondensation]
62.0 g of magnesium acetate tetrahydrate was placed in a 500 cm 3 glass eggplant-shaped flask equipped with a stirrer, and 250 g of absolute ethanol (purity 99% by weight or more) was further added. Further, 35.8 g of ethyl acid phosphate (mixing weight ratio of monoester and diester was 45:55) was added and stirred at 23 ° C. After confirming that magnesium acetate was completely dissolved after 15 minutes, 75.0 g of tetra-n-butyl titanate was added. Stirring was further continued for 10 minutes to obtain a uniform mixed solution. This mixed solution was transferred to a 1000 cm 3 eggplant-shaped flask and concentrated in an oil bath at 60 ° C. under reduced pressure using an evaporator. After 1 hour, most of the ethanol was distilled off, leaving a translucent viscous liquid. The temperature of the oil bath was further increased to 80 ° C., and further concentration was performed under a reduced pressure of 5 Torr. The viscous liquid gradually changed from the surface to a powder form, and was completely powdered after 2 hours. Then, it returned to normal pressure using nitrogen, and it cooled to room temperature, and obtained 108 g of pale yellow powder. The metal element analysis value of the obtained catalyst was as follows: titanium atom content was 10.3 wt%, magnesium atom content was 6.8 wt%, and phosphorus atom content was 7.8 wt%. T / P = 0.77 and M / P = 1.0. In addition, the weight was reduced by 37% by weight with respect to the total weight of the raw material excluding the ethanol solvent. (Note that even if the catalyst used in the method of the present invention is analyzed by nuclear magnetic resonance spectroscopy, ethanol derived from ethyl acid phosphate, butanol derived from tetra-n-butyl titanate and alkoxide groups derived from 1,4-butanediol From this, it was found that the organic alkoxide group was not bonded to titanium in the catalyst used in the method of the present invention. -It melt | dissolved in butanediol and it prepared so that it might become 34,000 ppm as a titanium atom. The storage stability in 1,4-butanediol was good, and the catalyst solution stored at 40 ° C. under a nitrogen atmosphere did not show the formation of precipitates for at least 40 days. The catalyst solution had a pH of 6.1.

[脂肪族ポリエステル樹脂の製造]
攪拌装置、窒素導入口、加熱装置、温度計及び減圧用排気口を備えた反応容器に、原料としてコハク酸100.3g(0.85mol)、1,4−ブタンジオール81.9g(0.91mol)、リンゴ酸0.37g(2.8×10-3mol、コハク酸に対して0.33mol%)を仕込み、窒素−減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。
[Production of aliphatic polyester resin]
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen inlet, a heating device, a thermometer, and a vacuum outlet, 100.3 g (0.85 mol) succinic acid and 81.9 g (0.91 mol) 1,4-butanediol were used as raw materials. ), 0.37 g of malic acid (2.8 × 10 −3 mol, 0.33 mol% based on succinic acid) was charged, and the inside of the system was put into a nitrogen atmosphere by nitrogen-vacuum substitution.

次に、系内を撹拌しながら1時間かけて230℃まで昇温し、この温度で1時間反応させた。その後、前記の触媒溶液を添加した。添加量は得られるポリエステル樹脂あたりチタン原子として50ppmとなる量とした。30分かけて250℃まで昇温し、同時に1時間30分かけて0.07×103Paになるように減圧し、更に0.07×103Paの減圧下で4.9時間反応させポリエステル樹脂を得た。尚、減圧下での重縮合反応中は、反応容器の減圧用排気口を130℃に加熱し続けた。減圧用排気口から重合中に留出した主な揮発成分は、水、無水コハク酸、テトラヒドロフラン、コハク酸とブタンジオールの環状単量体ならびに少量の1,4−ブタンジオールであった。得られたポリエステルの還元粘度は2.38であり、得られたポリエステルの末端カルボキシル基量は23当量/ト
ン、色調bが1.7であった。
次いで、得られたポリマーを、卓上プレス機を用いて150℃で3分間プレスして溶融させ、更に150℃、20MPaで2分間プレスして、厚さ150μmのフィルムを得た。得られたプレスフィルムからダンベル形状(長さ10cm)に打ち抜いた試験片を用いて、引張速度=200mm/分、標線間距離=10mm、チャック間距離=60mmで、引張り破断伸び率の測定を行ったところ、引張り延び率は400%であった。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
Next, the temperature in the system was raised to 230 ° C. over 1 hour while stirring, and the reaction was carried out at this temperature for 1 hour. Thereafter, the catalyst solution was added. The amount added was 50 ppm as titanium atoms per polyester resin obtained. The temperature was raised to 250 ° C. over 30 minutes, and at the same time, the pressure was reduced to 0.07 × 10 3 Pa over 1 hour 30 minutes, and the reaction was further continued for 4.9 hours under a reduced pressure of 0.07 × 10 3 Pa. A polyester resin was obtained. During the polycondensation reaction under reduced pressure, the pressure reducing exhaust port of the reaction vessel was continuously heated to 130 ° C. The main volatile components distilled out from the vacuum outlet during the polymerization were water, succinic anhydride, tetrahydrofuran, a cyclic monomer of succinic acid and butanediol, and a small amount of 1,4-butanediol. The polyester obtained had a reduced viscosity of 2.38, and the terminal polyester group content of the obtained polyester was 23 equivalents / ton, and the color tone b was 1.7.
Subsequently, the obtained polymer was pressed and melted at 150 ° C. for 3 minutes using a table press, and further pressed at 150 ° C. and 20 MPa for 2 minutes to obtain a film having a thickness of 150 μm. Using a test piece punched out of the obtained press film into a dumbbell shape (length: 10 cm), tensile elongation at break was measured at a tensile speed of 200 mm / min, a distance between marked lines = 10 mm, and a distance between chucks = 60 mm. As a result, the tensile elongation was 400%. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.

[比較例1]
[重縮合用触媒の調製]
攪拌子を入れた300cm−3のガラス製三角フラスコに1,4−ブタンジオ ールを96g、有機系チタン系のテトラ−n−ブチルチタネートを4g入れ、マグネチックスターラーによる攪拌下、昇温させて完全に溶解させた後、攪拌を止め、40℃で保存した。1,4−ブタンジオール中における保存安定性は悪く、4時間後には白濁していた。
[脂肪族ポリエステル樹脂の製造]
触媒を変更した以外は、実施例1のポリエステル樹脂の製造方法と同様にしてポリマーを得た。得られたポリエステルの還元粘度は1.72であり、末端カルボキシル基は17当量/トンであり、色調L、a及びb値は各々、77.7、−0.9及び5.5であった。
次いで、得られたポリマーを、卓上プレス機を用いて150℃で3分間プレスして溶融させ、更に150℃、20MPaで2分間プレスして、厚さ150μmのフィルムを得た。得られたプレスフィルムからダンベル形状(長さ10cm)に打ち抜いた試験片を用いて、引張速度=200mm/分、標線間距離=10mm、チャック間距離=60mmで、引張り破断伸び率の測定を行ったところ、引張り延び率は280%であった。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[Comparative Example 1]
[Preparation of catalyst for polycondensation]
In a 300 cm -3 glass Erlenmeyer flask containing a stir bar, 96 g of 1,4-butanediol and 4 g of organic titanium-based tetra-n-butyl titanate were added, and the temperature was raised while stirring with a magnetic stirrer. After complete dissolution, stirring was stopped and the solution was stored at 40 ° C. The storage stability in 1,4-butanediol was poor and clouded after 4 hours.
[Production of aliphatic polyester resin]
Except having changed the catalyst, the polymer was obtained like the manufacturing method of the polyester resin of Example 1. The polyester obtained had a reduced viscosity of 1.72, a terminal carboxyl group of 17 equivalents / ton, and a color tone L, a and b values of 77.7, -0.9 and 5.5, respectively. .
Subsequently, the obtained polymer was pressed and melted at 150 ° C. for 3 minutes using a table press, and further pressed at 150 ° C. and 20 MPa for 2 minutes to obtain a film having a thickness of 150 μm. Using a test piece punched out of the obtained press film into a dumbbell shape (length: 10 cm), tensile elongation at break was measured at a tensile speed of 200 mm / min, a distance between marked lines = 10 mm, and a distance between chucks = 60 mm. As a result, the tensile elongation was 280%. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.

このように保存により触媒の劣化物や凝集物が析出した触媒を用いたポリエステルの製造プロセスでは、製造時間が製造毎に変動したり、触媒析出物による移送時の配管への閉塞が引き起こされるなど、製造安定性に乏しいプロセスとなる。また、製品への析出物の混入により製品の外観不良が起きたり、フィルム成型時の機械特性が低下するなど製品の品質が損なわれる。   Thus, in the production process of polyester using a catalyst in which deteriorated or aggregated catalyst has been deposited by storage, the production time may vary from production to production, or clogging of piping during transfer due to catalyst deposits, etc. It becomes a process with poor manufacturing stability. In addition, the appearance of the product is deteriorated due to the inclusion of precipitates in the product, and the quality of the product is impaired, for example, the mechanical properties at the time of film forming are deteriorated.

[実施例2]
[重縮合用触媒の調製]
撹拌装置付きのガラス製ナス型フラスコに酢酸マグネシウム・4水和物を100重量部入れ、更に400重量部の無水エタノール(純度99重量%以上)を加えた。更にエチルアシッドホスフェート(モノエステル体とジエステル体の混合重量比は45:55)を65.3重量部加え、23℃で撹拌を行った。
15分後に酢酸マグネシウムが完全に溶解したことを確認後、テトラ−n−ブチルチタネートを122.2重量部添加した。更に10分間撹拌を継続し、均一混合溶液を得た。この混合溶液を、ナス型フラスコに移し、60℃のオイルバス中でエバポレーターによって減圧下で濃縮を行った。1時間後に殆どのエタノールが留去され、半透明の粘稠な液体が残った。オイルバスの温度を更に80℃まで上昇させ、5Torrの減圧下で更に濃縮を行った。粘稠な液体は表面から粉体状へと徐々に変化し、2時間後には完全に粉体化した。その後、窒素を用いて常圧に戻し、室温まで冷却し、淡黄色粉体175重量部を得た。得られた触媒の金属元素分析値は、チタン原子含有量が10.3重量%、マグネシウム原子含有量が6.8重量%、リン原子含有量が7.8重量%であり、モル比としては、T/P=0.78,M/P=1.0であった。また、エタノール溶媒を除く原料総重量に対して、製造により、39%の重量減少が認められた。(尚、本発明の方法で用いる触媒を、核磁気共鳴スペクトル法で分析しても、エチルアシッドホスフェート由来のエタノール、テトラ−n−ブチルチタネート由来のブタノール及び1,4−ブタンジオール由来のアルコキシド基の吸収は観測されなかった。このことから、本発明の方法で用いる触媒中のチタンには、有機アルコキシド基が結合していないことが判明した。更に、粉体状の触媒を1,4−ブタンジオールに溶解させ、チタン原子として10、000ppmとなるように調製した。1,4−ブタンジオール中における保存安定性は良好であり、窒素雰囲気下40℃で保存した触媒溶液は少なくとも40日間析出物の生成は認められなかった。また、この触媒溶液のpHは6.1であった。
[Example 2]
[Preparation of catalyst for polycondensation]
100 parts by weight of magnesium acetate tetrahydrate was placed in a glass eggplant-shaped flask equipped with a stirrer, and 400 parts by weight of absolute ethanol (purity 99% by weight or more) was further added. Further, 65.3 parts by weight of ethyl acid phosphate (mixing weight ratio of monoester and diester was 45:55) was added and stirred at 23 ° C.
After confirming that magnesium acetate was completely dissolved after 15 minutes, 122.2 parts by weight of tetra-n-butyl titanate was added. Stirring was further continued for 10 minutes to obtain a uniform mixed solution. This mixed solution was transferred to an eggplant-shaped flask and concentrated under reduced pressure by an evaporator in an oil bath at 60 ° C. After 1 hour, most of the ethanol was distilled off, leaving a translucent viscous liquid. The temperature of the oil bath was further increased to 80 ° C., and further concentration was performed under a reduced pressure of 5 Torr. The viscous liquid gradually changed from the surface to a powder form, and was completely powdered after 2 hours. Then, it returned to normal pressure using nitrogen, and it cooled to room temperature, and obtained 175 weight part of pale yellow powder. The metal element analysis value of the obtained catalyst was as follows: titanium atom content was 10.3 wt%, magnesium atom content was 6.8 wt%, and phosphorus atom content was 7.8 wt%. T / P = 0.78 and M / P = 1.0. In addition, a 39% weight reduction was observed due to production relative to the total weight of the raw material excluding the ethanol solvent. (Note that even if the catalyst used in the method of the present invention is analyzed by nuclear magnetic resonance spectroscopy, ethanol derived from ethyl acid phosphate, butanol derived from tetra-n-butyl titanate and alkoxide groups derived from 1,4-butanediol From this, it was found that organic alkoxide groups were not bonded to titanium in the catalyst used in the method of the present invention. It was dissolved in butanediol and prepared so as to have a titanium atom of 10,000 ppm, and the storage stability in 1,4-butanediol was good, and the catalyst solution stored at 40 ° C. in a nitrogen atmosphere precipitated for at least 40 days. The catalyst solution had a pH of 6.1.

[脂肪族ポリエステル樹脂の製造]
攪拌装置、窒素導入口、加熱装置、温度計及び減圧用排気口を備えた反応容器に、原料としてコハク酸中にリンゴ酸を0.14重量%含有したコハク酸100重量部、1,4−ブタンジオール99.2重量部、リンゴ酸0.24重量部(コハク酸に対して総リンゴ酸量0.33mol%)を仕込み、窒素−減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。
次に、系内を撹拌しながら1時間かけて230℃まで昇温し、この温度で1時間反応させた。その後、前記の触媒溶液を添加した。添加量は得られるポリエステル樹脂あたりチタン原子として50ppmとなる量とした。30分かけて250℃まで昇温し、同時に1時間30分かけて0.06×103Paになるように減圧し、更に0.06×103Paの減圧下で4.2時間反応させポリエステル樹脂を得た。尚、減圧下での重縮合反応中は、反応容器の減圧用排気口を130℃に加熱し続けた。減圧用排気口から重合中に留出した主な揮発成分は、水、無水コハク酸、テトラヒドロフラン、コハク酸とブタンジオールの環状単量体ならびに少量の1,4−ブタンジオールであった。得られたポリエステルの還元粘度は2.21であり、得られたポリエステルの末端カルボキシル基量は23当量/ト
ン、色調b値が1.9であった。
次いで、得られたポリマーを、卓上プレス機を用いて150℃で3分間プレスして溶融させ、更に150℃、20MPaで2分間プレスして、厚さ150μmのフィルムを得た。得られたプレスフィルムからダンベル形状(長さ10cm)に打ち抜いた試験片を用いて、引張速度=200mm/分、標線間距離=10mm、チャック間距離=60mmで、引張り破断伸び率の測定を行ったところ、引張り延び率は390%であった。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[Production of aliphatic polyester resin]
100 parts by weight of succinic acid containing 0.14% by weight of malic acid in succinic acid as a raw material in a reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen inlet, a heating device, a thermometer and a vacuum outlet 99.2 parts by weight of butanediol and 0.24 parts by weight of malic acid (total malic acid amount 0.33 mol% with respect to succinic acid) were charged, and the system was placed in a nitrogen atmosphere by nitrogen-vacuum substitution.
Next, the temperature in the system was raised to 230 ° C. over 1 hour while stirring, and the reaction was carried out at this temperature for 1 hour. Thereafter, the catalyst solution was added. The amount added was 50 ppm as titanium atoms per polyester resin obtained. The temperature was raised to 250 ° C. over 30 minutes, and at the same time, the pressure was reduced to 0.06 × 10 3 Pa over 1 hour 30 minutes, and the reaction was further continued for 4.2 hours under a reduced pressure of 0.06 × 10 3 Pa. A polyester resin was obtained. During the polycondensation reaction under reduced pressure, the pressure reducing exhaust port of the reaction vessel was continuously heated to 130 ° C. The main volatile components distilled out from the vacuum outlet during the polymerization were water, succinic anhydride, tetrahydrofuran, a cyclic monomer of succinic acid and butanediol, and a small amount of 1,4-butanediol. The polyester obtained had a reduced viscosity of 2.21, the terminal polyester group content of the obtained polyester was 23 equivalents / ton, and the color tone b value was 1.9.
Subsequently, the obtained polymer was pressed and melted at 150 ° C. for 3 minutes using a table press, and further pressed at 150 ° C. and 20 MPa for 2 minutes to obtain a film having a thickness of 150 μm. Using a test piece punched into a dumbbell shape (length: 10 cm) from the obtained press film, the tensile breaking elongation was measured at a tensile speed of 200 mm / min, a distance between marked lines = 10 mm, and a distance between chucks = 60 mm. As a result, the tensile elongation was 390%. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.

[実施例3]
脂肪族ポリエステル樹脂を製造する際に、原料としての1,4−ブタンジオールを114.5重量部用いる以外は、実施例2と同様にしてポリマーを得た。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[実施例4]
脂肪族ポリエステル樹脂を製造する際に、原料としての1,4−ブタンジオールを13
7.4重量部用いる以外は、実施例2と同様にしてポリマーを得た。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[Example 3]
A polymer was obtained in the same manner as in Example 2 except that 114.5 parts by weight of 1,4-butanediol as a raw material was used when producing the aliphatic polyester resin. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.
[Example 4]
When producing an aliphatic polyester resin, 13 of 1,4-butanediol as a raw material was used.
A polymer was obtained in the same manner as in Example 2 except that 7.4 parts by weight were used. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.

[実施例5]
脂肪族ポリエステル樹脂を製造する際に、触媒添加量を、得られるポリエステル樹脂あたりチタン原子として40ppmとなる量にした以外は、実施例2と同様にしてポリマーを得た。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[実施例6]
脂肪族ポリエステル樹脂を製造する際に、触媒添加後30分かけて240℃まで昇温した以外は、実施例2と同様にしてポリマーを得た。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[Example 5]
A polymer was obtained in the same manner as in Example 2 except that when the aliphatic polyester resin was produced, the amount of catalyst added was 40 ppm as a titanium atom per polyester resin obtained. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.
[Example 6]
A polymer was obtained in the same manner as in Example 2 except that when the aliphatic polyester resin was produced, the temperature was raised to 240 ° C. over 30 minutes after the addition of the catalyst. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.

[比較例2]
比較例1で製造した触媒を用い、原料としての1,4−ブタンジオールを102.1g用いた以外は、実施例1のポリエステル樹脂の製造方法と同様にしてポリマーを得た。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[比較例3]
比較例1で調製した触媒を用い、原料としての1,4−ブタンジオールを141.3g用いた以外は、実施例1のポリエステル樹脂の製造方法と同様にしてポリマーを得た。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[Comparative Example 2]
A polymer was obtained in the same manner as in the polyester resin production method of Example 1, except that the catalyst produced in Comparative Example 1 was used and 102.1 g of 1,4-butanediol as a raw material was used. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.
[Comparative Example 3]
A polymer was obtained in the same manner as in the polyester resin production method of Example 1, except that the catalyst prepared in Comparative Example 1 was used and 141.3 g of 1,4-butanediol as a raw material was used. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.

[実施例7]
脂肪族ポリエステル樹脂を製造する際に、原料としてのリンゴ酸を添加せずに、コハク酸中のリンゴ酸含有量分(0.16重量%)のみとした以外は、実施例2と同様にしてポリマーを得た。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[実施例8]
脂肪族ポリエステル樹脂を製造する際に、原料としてのリンゴ酸を添加せず、且つコハク酸中にリンゴ酸を含有しないコハク酸を用いた以外は、実施例2と同様にしてポリマーを得た。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[Example 7]
Except for adding malic acid as a raw material when producing an aliphatic polyester resin, only the malic acid content in succinic acid (0.16% by weight) was used. A polymer was obtained. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.
[Example 8]
A polymer was obtained in the same manner as in Example 2 except that malic acid as a raw material was not added and succinic acid not containing malic acid was used in the succinic acid when the aliphatic polyester resin was produced. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.

[比較例4]
比較例1の触媒を用い、且つ、脂肪族ポリエステル樹脂を製造する際に、原料としてのリンゴ酸を添加せずに、コハク酸中のリンゴ酸含有量分(0.16重量%)のみとした以外は、実施例1の[脂肪族ポリエステル樹脂の製造]方法と同様にして、ポリマーを得た。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[Comparative Example 4]
When the aliphatic polyester resin was produced using the catalyst of Comparative Example 1, only the malic acid content in succinic acid (0.16% by weight) was added without adding malic acid as a raw material. A polymer was obtained in the same manner as in [Production of aliphatic polyester resin] in Example 1. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.

[実施例9]
[重縮合用触媒の調製]
触媒調製用の原料として、酢酸マグネシウム・4水和物を100重量部、エタノールを1500重量部、エチルアシッドホスフェート(モノエステル体とジエステル体の混合重量比は45:55)を130.8重量部、テトラ−n−ブチルチタネートを529.5重量部用いた以外は、実施例2と同様に濃縮操作までを行い、粉体化する前の粘稠な液体状として触媒を得た。更に、この液体状の触媒を、1,4−ブタンジオールに溶解させ、チタン原子含有量が33,600ppmとなるよう調製した。1,4−ブタンジオール中における保存安定性は良好であり、窒素雰囲気下40℃で保存した触媒溶液は少なくとも40日間析出物の生成は認められなかった。また、この触媒溶液のpHは6.3であった。
[脂肪族ポリエステル樹脂の製造]
上記触媒を用いた以外は、実施例2と同様にして、ポリマーを得た。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[Example 9]
[Preparation of catalyst for polycondensation]
100 parts by weight of magnesium acetate tetrahydrate, 1500 parts by weight of ethanol, and 130.8 parts by weight of ethyl acid phosphate (mixing weight ratio of monoester to diester is 45:55) as raw materials for catalyst preparation Except for using 529.5 parts by weight of tetra-n-butyl titanate, the same procedure as in Example 2 was followed until the concentration operation to obtain a catalyst as a viscous liquid before pulverization. Furthermore, this liquid catalyst was dissolved in 1,4-butanediol to prepare a titanium atom content of 33,600 ppm. The storage stability in 1,4-butanediol was good, and the catalyst solution stored at 40 ° C. under a nitrogen atmosphere did not show the formation of precipitates for at least 40 days. The catalyst solution had a pH of 6.3.
[Production of aliphatic polyester resin]
A polymer was obtained in the same manner as in Example 2 except that the above catalyst was used. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.

[実施例10]
[重縮合用触媒の調製]
触媒調製用の原料として、酢酸マグネシウム・4水和物を100重量部、エタノールを1,500重量部、エチルアシッドホスフェート(モノエステル体とジエステル体の混合重量比は45:55)を105.8重量部、テトラ−n−ブチルチタネートを321.9重量部用いた以外は、実施例2と同様に濃縮操作まで行い、粉体化する前の粘稠な液体状
として触媒を得た。更に、この液体状の触媒を1,4−ブタンジオールに溶解させ、チタン原子含有量が33,300ppmとなるように調製した。1,4−ブタンジオール中における保存安定性は良好であり、窒素雰囲気下40℃で保存した触媒溶液は少なくとも40日間析出物の生成は認められなかった。また、この触媒溶液のpHは6.2であった。
[脂肪族ポリエステル樹脂の製造]
上記触媒を用いた以外は、実施例2と同様にして、ポリマーを得た。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[Example 10]
[Preparation of catalyst for polycondensation]
As raw materials for catalyst preparation, 105.8 parts of magnesium acetate tetrahydrate, 1,500 parts of ethanol, and ethyl acid phosphate (mixing weight ratio of monoester to diester is 45:55) are 105.8. Except that 32 parts by weight of tetra-n-butyl titanate was used, a concentration operation was performed in the same manner as in Example 2 to obtain a catalyst as a viscous liquid before pulverization. Further, this liquid catalyst was dissolved in 1,4-butanediol to prepare a titanium atom content of 33,300 ppm. The storage stability in 1,4-butanediol was good, and the catalyst solution stored at 40 ° C. under a nitrogen atmosphere did not show the formation of precipitates for at least 40 days. The catalyst solution had a pH of 6.2.
[Production of aliphatic polyester resin]
A polymer was obtained in the same manner as in Example 2 except that the above catalyst was used. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.

[実施例11]
[重縮合用触媒の調製]
触媒調製用の原料として、酢酸マグネシウム・4水和物を100重量部、エタノールを2,000重量部、エチルアシッドホスフェート(モノエステル体とジエステル体の混合重量比は45:55)を129.6重量部、テトラ−n−ブチルチタネートを789.1重量部用いた以外は、実施例2と同様に濃縮操作まで行い、粉体化する前の粘稠な液体状として触媒を得た。更に、この液体状の触媒を1,4−ブタンジオールに溶解させ、チタン原子含有量が36,000ppmとなるように調製した。1,4−ブタンジオール中における保存安定性は良好であり、窒素雰囲気下40℃で保存した触媒溶液は少なくとも40日間析出物の生成は認められなかった。また、この触媒溶液のpHは6.2であった。
[脂肪族ポリエステル樹脂の製造]
上記触媒を用いた以外は、実施例2と同様にして、ポリマーを得た。重合時間と得られたポリマーの物性を表1に示す。
[Example 11]
[Preparation of catalyst for polycondensation]
As a raw material for catalyst preparation, 129.6 mg of magnesium acetate tetrahydrate, 2,000 parts by weight of ethanol, and ethyl acid phosphate (mixing weight ratio of monoester to diester is 45:55) Except for using 789.1 parts by weight of tetra-n-butyl titanate, the catalyst was obtained as a viscous liquid before pulverization by carrying out the concentration operation in the same manner as in Example 2. Further, this liquid catalyst was dissolved in 1,4-butanediol to prepare a titanium atom content of 36,000 ppm. The storage stability in 1,4-butanediol was good, and the catalyst solution stored at 40 ° C. under a nitrogen atmosphere did not show the formation of precipitates for at least 40 days. The catalyst solution had a pH of 6.2.
[Production of aliphatic polyester resin]
A polymer was obtained in the same manner as in Example 2 except that the above catalyst was used. Table 1 shows the polymerization time and the physical properties of the obtained polymer.

[実施例12]
[脂肪族ポリエステル樹脂の製造]
図1に示すエステル化工程と図2に示す重縮合工程を行って、以下のようにして脂肪族ポリエステル樹脂を製造した。先ず、コハク酸1.00モルに対して、1,4−ブタンジオール1.30モルおよびリンゴ酸0.0033モルの割合で混合した60℃のスラリーを、スラリー調製槽から原料供給ライン(1)を通じ、予め、エステル化率99重量%の脂肪族ポリエステル樹脂オリゴマーを充填したスクリュー型攪拌機を有するエステル化のための反応器(A)に、42kg/hとなる様に連続的に供給した。同時に、再循環ライン(2)から100℃の精留塔(C)の塔底成分(98重量%以上が1,4−ブタンジオール)を3.0kg/hで供給した。
[Example 12]
[Production of aliphatic polyester resin]
The esterification step shown in FIG. 1 and the polycondensation step shown in FIG. 2 were performed to produce an aliphatic polyester resin as follows. First, a slurry at 60 ° C. mixed at a ratio of 1.30 moles of 1,4-butanediol and 0.0033 moles of malic acid to 1.00 moles of succinic acid from the slurry preparation tank to the raw material supply line (1) Then, it was continuously fed to a reactor (A) for esterification having a screw type stirrer filled with an aliphatic polyester resin oligomer having an esterification rate of 99% by weight so as to be 42 kg / h. At the same time, the bottom component of the rectifying column (C) at 100 ° C. (98% by weight or more was 1,4-butanediol) was supplied at 3.0 kg / h from the recirculation line (2).

反応器(A)を内温230℃、圧力101kPaとし、生成する水、テトラヒドロフラン及び余剰の1,4−ブタンジオールを、留出ライン(5)から留出させ、精留塔(C)で高沸成分と低沸成分とに分離した。系が安定した後の塔底の高沸成分は精留塔(C)の液面が一定になる様に、抜出ライン(8)を通じて、その一部を外部に抜き出した。一方、水とテトラヒドロフランを主体とする低沸成分は、塔頂よりガスの形態で抜き出し、コンデンサ(G)で凝縮させ、タンク(F)の液面が一定になる様に、抜出ライン(13)より外部に抜き出した。   The reactor (A) is set to an internal temperature of 230 ° C. and a pressure of 101 kPa, and water, tetrahydrofuran and excess 1,4-butanediol produced are distilled from the distillation line (5) and high in the rectification column (C). Separated into boiling and low boiling components. A part of the high-boiling component at the bottom of the column after the system was stabilized was extracted to the outside through an extraction line (8) so that the liquid level of the rectification column (C) was constant. On the other hand, a low boiling component mainly composed of water and tetrahydrofuran is extracted from the top of the tower in the form of gas, condensed in a condenser (G), and the extraction line (13) so that the liquid level in the tank (F) becomes constant. ) Extracted outside.

反応器(A)で生成したオリゴマーの一定量は、ポンプ(B)を使用し、オリゴマーの抜出ライン(4)から抜き出し、反応器(A)内液のコハク酸ユニット換算での平均滞留時間が3時間になる様に液面を制御した。抜出ライン(4)から抜き出したオリゴマーは、第1重縮合反応器(a)に連続的に供給した。系が安定した後、反応器(A)の出口で採取したオリゴマーのエステル化率は90.6%であった。   A certain amount of the oligomer generated in the reactor (A) is extracted from the oligomer extraction line (4) using the pump (B), and the average residence time in terms of succinic acid unit of the liquid in the reactor (A). The liquid level was controlled so as to be 3 hours. The oligomer extracted from the extraction line (4) was continuously supplied to the first polycondensation reactor (a). After the system was stabilized, the esterification rate of the oligomer collected at the outlet of the reactor (A) was 90.6%.

予め前述手法にて調製した触媒溶液を、供給ライン(L7)を通じて、1,4−ブタンジオールのライン(L8)に供給し、更に濃度の低い溶液としてオリゴマーの抜出ライン(4)に1.0kg/hとなる様に供給した。ライン(4)に供給する時点でのチタン原子としての濃度は0.17重量%であり、供給量は24時間以上安定していた。   The catalyst solution prepared in advance by the above-described method is supplied to the 1,4-butanediol line (L8) through the supply line (L7), and further into the oligomer extraction line (4) as a lower concentration solution. It supplied so that it might become 0 kg / h. The concentration as titanium atoms at the time of supply to the line (4) was 0.17% by weight, and the supply amount was stable for 24 hours or more.

第1重縮合反応器(a)の内温は250℃、圧力2.7kPaとし、滞留時間が120分間になる様に、液面制御を行った。減圧機(図示せず)に接続されたベントライン(L2)から、水、テトラヒドロフラン、1,4−ブタンジオールを抜き出しながら、初期重縮合反応を行った。抜き出した反応液は第2重縮合反応器(d)に連続的に供給した。   The internal temperature of the first polycondensation reactor (a) was 250 ° C., the pressure was 2.7 kPa, and the liquid level was controlled so that the residence time was 120 minutes. An initial polycondensation reaction was performed while extracting water, tetrahydrofuran, and 1,4-butanediol from a vent line (L2) connected to a decompressor (not shown). The extracted reaction liquid was continuously supplied to the second polycondensation reactor (d).

第2重縮合反応器(d)の内温は250℃、圧力400Paとし、滞留時間が60分間になる様に、液面制御を行い、減圧機(図示せず)に接続されたベントライン(L4)から、水、テトラヒドロフラン、1,4−ブタンジオールを抜き出しながら、更に重縮合反応を進めた。得られたポリマーは、抜出用ギヤポンプ(e)により抜出ライン(L3)を経由し、第3重縮合反応器(k)に連続的に供給した。第3重縮合反応器(k)の内温は250℃、圧力は130Pa、滞留時間は60分間とし、更に、重縮合反応を進めた。得られたポリマーは、ダイスヘッド(g)からストランド状に連続的に抜き出し、回転式カッター(h)でカッティングした。得られた脂肪族ポリエステル樹脂の還元粘度は2.59、末端カルボキシル基濃度は21μeq/gであり、色調および透明性に優れ、異物が少なかった。結果を表1に示した。   The second polycondensation reactor (d) has an internal temperature of 250 ° C. and a pressure of 400 Pa. The liquid level is controlled so that the residence time is 60 minutes, and a vent line (not shown) connected to a decompressor (not shown) The polycondensation reaction was further advanced while extracting water, tetrahydrofuran and 1,4-butanediol from L4). The obtained polymer was continuously supplied to the third polycondensation reactor (k) via the extraction line (L3) by the extraction gear pump (e). The internal temperature of the third polycondensation reactor (k) was 250 ° C., the pressure was 130 Pa, the residence time was 60 minutes, and the polycondensation reaction was further advanced. The obtained polymer was continuously extracted in the form of a strand from the die head (g) and cut with a rotary cutter (h). The obtained aliphatic polyester resin had a reduced viscosity of 2.59, a terminal carboxyl group concentration of 21 μeq / g, excellent color tone and transparency, and few foreign matters. The results are shown in Table 1.

Figure 2008045117
Figure 2008045117

本発明によれば、工業的に有利で且つ効率的な製造方法で、触媒として、チタン化合物、アルカリ土類金属化合物及びリン化合物を予め混合させた触媒を用いることにより、充分な引張特性を有する高重合度の脂肪族ポリエステルを容易に製造できる。更に、本発明のポリエステルは、ポリエステル中の残留触媒によるポリエステルの熱分解ならびに熱劣化が低減されるため、射出成形、中空成形および押出し成形などによる成形性、熱安定性及び引張特性等の機械物性に優れたポリエステルである。   According to the present invention, an industrially advantageous and efficient production method has sufficient tensile properties by using a catalyst in which a titanium compound, an alkaline earth metal compound and a phosphorus compound are mixed in advance as a catalyst. An aliphatic polyester having a high degree of polymerization can be easily produced. Furthermore, since the polyester of the present invention reduces thermal decomposition and thermal degradation of the polyester due to the residual catalyst in the polyester, mechanical properties such as moldability by injection molding, hollow molding and extrusion molding, thermal stability and tensile properties, etc. It is an excellent polyester.

本発明で採用するエステル化反応工程の一例の説明図Explanatory drawing of an example of the esterification reaction process employ | adopted by this invention 本発明で採用する重縮合工程の一例の説明図Explanatory drawing of an example of the polycondensation step employed in the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1:原料供給ライン
2:再循環ライン
3:エステル化槽触媒供給ライン
4:オリゴマーの抜出ライン
5:留出ライン
6:抜出ライン
7:循環ライン
8:抜出ライン
9:ガス抜出ライン
10:凝縮液ライン
11:抜出ライン
12:循環ライン
13:抜出ライン
14:ベントライン
15:供給ライン
A:反応器
B:抜出ポンプ
C:精留塔
D、E:ポンプ
F:タンク
G:コンデンサ
L1、L3:抜出ライン
L2、L4、L6:ベントライン
L5:ポリマー抜出ライン
L8:1,4−ブタンジオール供給ライン
L7:触媒供給ライン
a:第1重縮合反応器
d:第2重縮合反応器
k:第3重縮合反応器
c、e、m:抜出用ギヤポンプ
g:ダイスヘッド
h:回転式カッター
p、q、r、s:フィルター
1: Raw material supply line
2: Recirculation line
3: Esterification tank catalyst supply line
4: Oligomer extraction line
5: Distillation line
6: Extraction line
7: Circulation line
8: Extraction line
9: Gas extraction line
10: Condensate line
11: Extraction line
12: Circulation line
13: Extraction line
14: Vent line
15: Supply line
A: Reactor
B: Extraction pump
C: Rectification tower
D, E: Pump
F: Tank
G: Capacitor
L1, L3: Extraction line
L2, L4, L6: Vent line
L5: Polymer extraction line
L8: 1,4-butanediol supply line
L7: Catalyst supply line
a: First polycondensation reactor
d: Second polycondensation reactor
k: Third polycondensation reactor
c, e, m: gear pump for extraction
g: Dice head
h: Rotary cutter
p, q, r, s: filter

Claims (7)

脂肪族ジオール単位及び脂肪族ジカルボン酸単位を有するポリエステルを製造するに際し、触媒として、チタン化合物、アルカリ土類金属化合物及びリン化合物を予め混合させた触媒を用いることを特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法。   Production of an aliphatic polyester characterized in that, in producing a polyester having an aliphatic diol unit and an aliphatic dicarboxylic acid unit, a catalyst prepared by previously mixing a titanium compound, an alkaline earth metal compound and a phosphorus compound is used as a catalyst. Method. アルカリ土類金属化合物が、アルカリ土類金属の有機酸塩及び/又はその水和物である請求項1に記載の脂肪族ポリエステルの製造方法。   The method for producing an aliphatic polyester according to claim 1, wherein the alkaline earth metal compound is an organic acid salt of alkaline earth metal and / or a hydrate thereof. アルカリ土類金属がマグネシウムである、請求項1または2のいずれかに記載の脂肪族ポリエステルの製造方法。   The method for producing an aliphatic polyester according to claim 1, wherein the alkaline earth metal is magnesium. リン化合物が酸性リン酸エステル化合物である、請求項1〜3のいずれかに記載の脂肪族ポリエステルの製造方法。   The manufacturing method of the aliphatic polyester in any one of Claims 1-3 whose phosphorus compound is an acidic phosphate compound. アルコール、チタン化合物、アルカリ土類金属化合物、及び酸性リン酸エステル化合物を混合し、該混合物を濃縮することによって得られる触媒を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の脂肪族ポリエステルの製造方法。   The fat according to any one of claims 1 to 4, wherein a catalyst obtained by mixing an alcohol, a titanium compound, an alkaline earth metal compound, and an acidic phosphate compound and concentrating the mixture is used. A method for producing a group polyester. 触媒が、チタン原子、アルカリ土類金属原子及びリン原子を含有するポリエステル重合用触媒であって、触媒中のチタン原子の含有量T(モル基準)ならびにリン原子の含有量P(モル基準)が、下記式(1)を満足する触媒であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の脂肪族ポリエステルの製造方法。
0.5≦T/P(モル比)≦5.5 (1)
The catalyst is a catalyst for polyester polymerization containing a titanium atom, an alkaline earth metal atom and a phosphorus atom, and the content T (molar basis) of titanium atom and the content P (molar basis) of phosphorus atom in the catalyst are The method for producing an aliphatic polyester according to any one of claims 1 to 5, wherein the catalyst satisfies the following formula (1).
0.5 ≦ T / P (molar ratio) ≦ 5.5 (1)
触媒が、チタン原子、アルカリ土類金属原子及びリン原子を含有するポリエステル重合用触媒であって、アルカリ土類金属の含有量M(モル基準)ならびにリン原子の含有量P(モル基準)が、下記式(2)を満足する触媒であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の脂肪族ポリエステルの製造方法。
0.5≦M/P(モル比)≦3.0 (2)
The catalyst is a catalyst for polyester polymerization containing a titanium atom, an alkaline earth metal atom and a phosphorus atom, and the alkaline earth metal content M (molar basis) and the phosphorus atom content P (molar basis) are: It is a catalyst which satisfies following formula (2), The manufacturing method of the aliphatic polyester in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned.
0.5 ≦ M / P (molar ratio) ≦ 3.0 (2)
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