JP4380654B2 - Polyester and method for producing the same - Google Patents

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本発明は、バイオマス資源由来の原料から製造されるポリエステルに関する。具体的には、ジオール単位およびジカルボン酸単位を構成成分として含有するバイオマス資源由来のポリエステルならびにその製造方法に関する。   The present invention relates to a polyester produced from a raw material derived from biomass resources. Specifically, the present invention relates to a polyester derived from biomass resources containing a diol unit and a dicarboxylic acid unit as constituents and a method for producing the same.

従来ポリエステルは、芳香族ポリエステル、脂肪族ポリエステル、全芳香族ポリエステル、半芳香族ポリエステル、ポリ炭酸エステルのいずれのポリエステルも石油由来の原料を重縮合することにより製造されている。しかし、近年環境問題が重視されてきており、化石燃料枯渇問題、大気中の二酸化炭素増加という地球規模での環境負荷の問題に対する対策が必要となっている。これに対しポリエステルの原料として植物から誘導された原料を用いることにより、これらの原料が毎年再生可能な原料であるため原料供給が化石燃料枯渇とは無関係になり、植物の育成により二酸化炭素が吸収されるため二酸化炭素削減に大きく貢献することができる。   Conventional polyesters are produced by polycondensing petroleum-derived raw materials for any of aromatic polyesters, aliphatic polyesters, wholly aromatic polyesters, semi-aromatic polyesters, and polycarbonates. However, in recent years, environmental issues have been emphasized, and countermeasures against global environmental load problems such as fossil fuel depletion and increased carbon dioxide in the atmosphere are required. On the other hand, by using raw materials derived from plants as raw materials for polyester, these raw materials are raw materials that can be renewed every year, so the supply of raw materials is irrelevant to fossil fuel depletion, and carbon dioxide is absorbed by plant growth. Therefore, it can greatly contribute to the reduction of carbon dioxide.

コハク酸、アジピン酸などのジカルボン酸は、グルコースから発酵法を用いて製造する方法が各種知られている(特許文献1、非特許文献1、2参照)。しかしながら、これらの製法によれば、発酵法により得られたジカルボン酸は有機酸塩として得られるため、不純物としてアンモニアや金属カチオンが不純物として混入する。これは、発酵により一旦ジカルボン酸を有機酸塩として得た後に中和、抽出、晶析等の工程を経て目的とするジカルボン酸を製造するプロセスである為、ジカルボン酸中には、バイオマス資源に含まれる窒素元素の他、発酵菌由来の窒素元素やアンモニアならびに金属カチオン等の多くの不純物が混入するからである。   Various methods for producing dicarboxylic acids such as succinic acid and adipic acid from glucose using a fermentation method are known (see Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2). However, according to these production methods, since the dicarboxylic acid obtained by the fermentation method is obtained as an organic acid salt, ammonia or a metal cation is mixed as an impurity as an impurity. This is a process for producing the target dicarboxylic acid through steps such as neutralization, extraction and crystallization after obtaining the dicarboxylic acid as an organic acid salt by fermentation. This is because, in addition to the nitrogen element contained, many impurities such as nitrogen element derived from fermentation bacteria, ammonia and metal cations are mixed.

ジオールの1,4−ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、エチレングリコールなどは直接植物由来の原料から発酵法により得る方法と、相当するジカルボン酸を発酵法により製造した後、これを還元触媒により水添して得る方法がある(非特許文献3)。
特開2005−27533号公報 Journal of the American Chemical Society No.116 (1994) 399−400頁 Appl.Microbiol Biotechnol No.51 (1999) 545−552頁 Biotechnology and Bioengineering Symp. No.17(1986)355−363頁
Diols such as 1,4-butanediol, 1,3-propanediol, and ethylene glycol are obtained directly from plant-derived raw materials by fermentation, and the corresponding dicarboxylic acid is produced by fermentation, and then this is reduced with a reduction catalyst. There is a method obtained by hydrogenation (Non-patent Document 3).
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-27533 Journal of the American Chemical Society No. 116 (1994) 399-400 Appl. Microbiol Biotechnol No. 51 (1999) pp. 545-552 Biotechnology and Bioengineering Symp. No. 17 (1986) 355-363

従来の技術で製造されるバイオマス資源由来のジカルボン酸やジオールを用いてポリエステルの製造を行おうとすると、通常、原料中に不純物として含有されるアンモニア塩や金属カチオンなどにより重合反応が阻害されて十分な分子量のポリエステルが得られなかったり、得られたポリエステルが着色したりするという問題が生じていることが、本発明者の研究により明らかとなった。   When trying to produce polyester using dicarboxylic acid or diol derived from biomass resources produced by conventional technology, the polymerization reaction is usually hindered by ammonia salts or metal cations contained as impurities in the raw material. It has been clarified by the inventor's research that there is a problem that a polyester having an appropriate molecular weight cannot be obtained or the obtained polyester is colored.

そこで、本発明の目的は、発酵法による原料を用いて高分子量で着色の少ない実用可能なバイオマス資源由来のポリエステルおよびその製造する方法を提供することにある。さらに本発明の特定の窒素原子含有量を有するバイオマス資源から製造されるポリエステルは生分解性に優れるという事実を究明したものである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a practical biomass resource-derived polyester having a high molecular weight and little coloration using a raw material obtained by fermentation and a method for producing the same. Furthermore, the fact that the polyester produced from a biomass resource having a specific nitrogen atom content of the present invention is excellent in biodegradability has been investigated.

バイオマス資源から製造されたジカルボン酸またはジオールを用いて重合されたポリエステルに存在する不純物が示す挙動を解析および検討を行った結果、原料中およびポリエステルに不純物として含まれる窒素原子含有量が重合速度や樹脂の着色および生分解性に大きな影響を与えるという知見が得られ本発明に到達した。   As a result of analyzing and examining the behavior of impurities present in polyesters polymerized using dicarboxylic acids or diols produced from biomass resources, the nitrogen atom content contained as impurities in the raw materials and in the polyesters is The knowledge that it has a great influence on the coloring and biodegradability of the resin has been obtained and the present invention has been achieved.

本発明の第1の特徴は、主たる繰り返し単位がジカルボン酸単位及びジオール単位であるポリエステルにおいて、該ポリエステルの原料であるジカルボン酸及びジオールの少なくとも一方がバイオマス資源から得られたものであって、ポリエステルの分子内に共有結合されている官能基に含まれる窒素原子を除いたポリエステル中の窒素原子含有量が、該ポリエステルに対して質量比で0.01ppm以上1000ppm以下であることを特徴とするバイオマス資源由来ポリエステルである。
第2には、バイオマス資源が植物資源であることを特徴とする上記第1に記載のバイオマス資源由来ポリエステルである。
第3には、ポリエステル中の窒素原子含有量が、該ポリエステルに対して質量比で0.01ppm以上100ppm以下であることを特徴とする上記第1又は第2に記載のバイオマス資源由来ポリエステルである。
第4には、ポリエステル中の窒素原子含有量が、該ポリエステルに対して質量比で0.01ppm以上50ppm以下であることを特徴とする上記第1〜第3のいずれかに記載のバイオマス資源由来ポリエステルである。
According to a first aspect of the present invention, in the polyester whose main repeating unit is a dicarboxylic acid unit and a diol unit, at least one of the dicarboxylic acid and diol which are raw materials of the polyester is obtained from biomass resources, Biomass characterized in that the nitrogen atom content in the polyester excluding the nitrogen atom contained in the functional group covalently bonded in the molecule is 0.01 ppm or more and 1000 ppm or less by mass ratio with respect to the polyester It is a resource-derived polyester.
Second, the biomass resource-derived polyester described in the first item, wherein the biomass resource is a plant resource.
Third, the biomass resource-derived polyester according to the first or second aspect, wherein the nitrogen atom content in the polyester is 0.01 ppm to 100 ppm by mass ratio with respect to the polyester. .
Fourthly, the nitrogen atom content in the polyester is 0.01 ppm to 50 ppm in terms of mass ratio with respect to the polyester, derived from the biomass resource according to any one of the above first to third features Polyester.

第5には、ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)が0.5以上であることを特徴とする上記第1〜第4のいずれかに記載のバイオマス資源由来ポリエステルである。
第6には、ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)が1.0以上であることを特徴とする上記第1〜第5のいずれかに記載のバイオマス資源由来ポリエステルである。
第7には、ポリエステルのYI値が、−10以上30以下であることを特徴とする上記第1〜第6のいずれかに記載のバイオマス資源由来ポリエステルである。
第8には、ジカルボン酸が、バイオマス資源から誘導されたコハク酸であることを特徴とする上記第1〜第7のいずれかに記載のバイオマス資源由来ポリエステルである。
Fifth, the biomass resource-derived polyester according to any one of the first to fourth aspects, wherein the reduced viscosity (ηsp / c) of the polyester is 0.5 or more.
Sixth, the biomass resource-derived polyester according to any one of the first to fifth aspects, wherein the reduced viscosity (ηsp / c) of the polyester is 1.0 or more.
Seventh, the biomass resource-derived polyester according to any one of the first to sixth aspects , wherein the polyester has a YI value of −10 or more and 30 or less.
Eighth, the biomass resource-derived polyester according to any one of the first to seventh aspects , wherein the dicarboxylic acid is succinic acid derived from biomass resources .

第9には、ポリエステルが、3官能以上の多価アルコール、3官能以上の多価カルボン酸および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3官能以上の多官能化合物単位を含有することを特徴とする上記第1〜第8のいずれかに記載のバイオマス資源由来ポリエステルというものである。
第10には、3官能以上の多官能化合物単位の含有量が、ポリエステルを構成する全単量体単位100モル%に対して、0.0001モル%以上0.5モル%以下であることを特徴とする上記第9に記載のバイオマス資源由来ポリエステルである。
第11には、ジカルボン酸とジオールとの反応によりポリエステルを製造する方法において、反応に供するジカルボン酸原料及びジオール原料の少なくとも一つがバイオマス資源から誘導されたものであり,該バイオマス資源から誘導されたジカルボン酸原料及びジオール原料中の窒素原子含有量が、原料の総和に対して質量比で0.01ppm以上2000ppm以下であることを特徴とする上記第1に記載のバイオマス資源由来ポリエステルの製造方法というものである。
第12には、窒素原子含有量が、原料の総和に対して質量比で0.01ppm以上1000ppm以下であることを特徴とする上記第11に記載のバイオマス資源由来ポリエステルの製造方法というものである。
第13には、窒素原子含有量が、原料の総和に対して質量比で0.01ppm以上100ppm以下であることを特徴とする上記第11又は第12に記載のバイオマス資源由来ポリエステルの製造方法というものである。
第14には、3官能以上の多価アルコール、3官能以上の多価カルボン酸および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3官能以上の多官能化合物の存在下で反応させることを特徴とする上記第11〜第13のいずれかに記載のバイオマス資源由来ポリエステルの製造方法である。
第15には、上記第11〜第14のいずれかに記載の製造方法により得られるバイオマス資源由来ポリエステルというものである。
第16には、上記第1〜第10及び第15のいずれかに記載のバイオマス資源由来ポリエステル99.9〜0.1重量%に対して汎用の熱可塑性樹脂、生分解性樹脂、天然樹脂、または多糖類を0.1〜99.9重量%配合したことを特徴とするバイオマス資源由来ポリエステル樹脂組成物である。
第17には、上記第1〜第10及び第15のいずれかに記載のバイオマス資源由来ポリエステルを成形してなる成形体というものである。
第18には、上記第16に記載のバイオマス資源由来ポリエステル樹脂組成物を成形してなる成形体というものである。
Ninth, the polyester is a trifunctional or higher polyfunctional compound unit selected from the group consisting of a trifunctional or higher polyhydric alcohol, a trifunctional or higher polyvalent carboxylic acid, and a trifunctional or higher oxycarboxylic acid. It is what is called biomass resource origin polyester in any one of the said 1st-8th characterized by containing.
Tenth, the content of the trifunctional or higher polyfunctional compound unit is 0.0001 mol% or more and 0.5 mol% or less with respect to 100 mol% of all the monomer units constituting the polyester. The biomass resource-derived polyester according to the ninth aspect, which is characterized.
11thly, in the method for producing polyester by reaction of dicarboxylic acid and diol, at least one of dicarboxylic acid raw material and diol raw material to be used for the reaction is derived from biomass resources, and is derived from the biomass resources. nitrogen content of the dicarboxylic acid material and the diol in the raw material, the manufacturing method of a biomass-resource-derived polyester according to the first, characterized in that at 0.01ppm than 2000ppm or less in mass ratio with respect to the total sum of the raw material Is.
Twelfth, the method for producing a biomass resource-derived polyester according to the eleventh aspect, wherein the nitrogen atom content is 0.01 ppm or more and 1000 ppm or less by mass ratio with respect to the total of the raw materials. .
Thirteenth, the method for producing a biomass resource-derived polyester according to the eleventh or twelfth aspect, wherein the nitrogen atom content is 0.01 ppm or more and 100 ppm or less by mass ratio with respect to the total of the raw materials. Is.
Fourteenth, in the presence of at least one trifunctional or higher polyfunctional compound selected from the group consisting of a trifunctional or higher polyhydric alcohol, a trifunctional or higher polyvalent carboxylic acid, and a trifunctional or higher oxycarboxylic acid. It is made to react, It is a manufacturing method of the biomass resource origin polyester in any one of the said 11th-13th characterized by the above-mentioned .
Fifteenth is a biomass resource-derived polyester obtained by the production method according to any one of the above 11th to 14th .
Sixteenth, a general-purpose thermoplastic resin, biodegradable resin, natural resin with respect to 99.9 to 0.1% by weight of the biomass resource-derived polyester according to any one of the first to tenth and fifteenth aspects, Or it is a biomass resource origin polyester resin composition characterized by mix | blending 0.1-99.9 weight% of polysaccharides.
Seventeenth is a molded body obtained by molding the biomass resource-derived polyester according to any one of the first to tenth and fifteenth aspects .
Eighteenth is a molded article formed by molding the biomass resource-derived polyester resin composition described in the sixteenth aspect .

本発明は、ポリエステルの主たる繰り返し単位を構成するジカルボン酸及びジオールの少なくともいずれかがバイオマス資源から得られたものであり、ポリエステルの分子内に共有結合されている官能基に含まれる窒素を除いたポリエステル中の窒素原子含有量が全ポリエステル質量に対して窒素原子換算として0.01ppm以上1000ppm以下であることを特徴とするポリエステルを提供する。   In the present invention, at least one of a dicarboxylic acid and a diol constituting a main repeating unit of a polyester is obtained from a biomass resource, and nitrogen contained in a functional group covalently bonded in the molecule of the polyester is removed. Provided is a polyester characterized in that the nitrogen atom content in the polyester is 0.01 ppm or more and 1000 ppm or less in terms of nitrogen atoms with respect to the total mass of the polyester.

本発明は環境問題、化石資源の問題等の解決に貢献し、実用的な物性を有する樹脂を提供することが出来、産業上の利用価値は極めて大である。また、バイオマス資源から製造される本発明のポリエステルは、驚くべきことに同一構造の石油由来の原料から製造したポリエステルとくらべ生分解性が良好であるため、特定の窒素原子含有量とすることにより、生分解性に優れ、着色が少なく、機械的物性に優れた様々な用途展開可能な高分子量ポリエステルを提供することができる。
また、現在の大気圏の地球環境下で植生した天然材料から発酵等の手法により入手した、いわゆるジオールまたはジカルボン酸をポリエステルのモノマーとして使用するために、原料が非常に安価に入手できる。植物原料生産が各地に分散して多様化できるので、原料供給が非常に安定していること、および大気圏の地球環境下において為されるために、二酸化炭素の吸収および放出の物質収支の較差が比較的均衡している。しかも環境に非常に優しい、安全なポリエステルと認識できる。このような本発明のポリエステルは、材料の物性、構造および機能において評価できるばかりでなく、化石燃料由来のポリエステルには全く期待できない、リサイクルを含めた循環型社会の実現性を潜在的に保有する利点を有する。これは、従来型の化石燃料依存型の指向とは異なる、あらたな視点のポリエステル製造プロセスを提供するものであるから、新たな第2ステージのプラスチックという、全く新たな視点から、プラスチック材料の利用および発展に著しく寄与するものである。本発明のポリエステルは、土壌投棄をやめて仮に焼却処分しても、有害物、悪臭を発生することが少ない。
The present invention contributes to solving environmental problems, fossil resource problems, and the like, and can provide a resin having practical physical properties, and its industrial utility value is extremely large. In addition, the polyester of the present invention produced from biomass resources is surprisingly better biodegradable than the polyester produced from petroleum-derived raw materials having the same structure. Thus, it is possible to provide a high molecular weight polyester that is excellent in biodegradability, has little coloration, and has excellent mechanical properties and can be used in various applications.
In addition, since a so-called diol or dicarboxylic acid obtained by a method such as fermentation from a natural material vegetated under the present global environment in the atmosphere is used as a polyester monomer, the raw material can be obtained at a very low cost. Since plant raw material production can be dispersed and diversified in various places, the supply of raw materials is very stable, and the difference in the mass balance of absorption and release of carbon dioxide is made because it is done in the global environment of the atmosphere. It is relatively balanced. Moreover, it can be recognized as an environmentally friendly and safe polyester. Such a polyester of the present invention not only can be evaluated in the physical properties, structure and function of the material, but also potentially has the feasibility of a recycling society including recycling that cannot be expected at all from polyester derived from fossil fuels. Have advantages. This provides a polyester manufacturing process from a new perspective that is different from conventional fossil fuel-dependent orientation, so the use of plastic materials from a completely new perspective, a new second stage plastic. And contribute significantly to development. The polyester of the present invention is less likely to generate harmful substances and offensive odors even if it is discarded from soil and incinerated.

本発明の対象とするポリエステルは、ジカルボン酸単位およびジオール単位を主要の必須成分とする。しかも、本発明においてそのジカルボン酸単位およびジオール単位を構成するジカルボン酸及びジオールは、少なくともいずれかがバイオマス資源から誘導されたものである。
本発明のポリエステルは、バイオマス資源から製造されたジカルボン酸及び/又はジオールを重縮合することによって得られるポリエステルにおいて、ポリエステルの分子内に共有結合されている官能基に含まれる窒素を除いたポリエステル中の窒素原子含有量が0.01ppm以上1000ppm以下とすることにより、ポリエステルの所定の機能、特性を高くすることができたものである。本発明でいうppmとは質量ppmのことをいう。
The polyester which is the subject of the present invention contains a dicarboxylic acid unit and a diol unit as main essential components. Moreover, in the present invention, at least one of the dicarboxylic acid and diol constituting the dicarboxylic acid unit and diol unit is derived from biomass resources.
The polyester of the present invention is a polyester obtained by polycondensation of dicarboxylic acid and / or diol produced from biomass resources, in a polyester excluding nitrogen contained in the functional group covalently bonded in the polyester molecule. By making the nitrogen atom content of 0.01 ppm or more and 1000 ppm or less, predetermined functions and properties of the polyester can be enhanced. In the present invention, ppm means ppm by mass.

・ジカルボン酸
ジカルボン酸単位を構成するジカルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸或いはこれらの混合物が挙げられる。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90%モル以上を示す。
-Dicarboxylic acid As dicarboxylic acid which comprises a dicarboxylic acid unit, aromatic dicarboxylic acid, aliphatic dicarboxylic acid, or a mixture thereof is mentioned. 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 90% mol or more, based on all dicarboxylic acid units.

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。本件明細書に開示の芳香族ジカルボン酸を使用した場合にも、例えばジメチルテレフタレートと1,4−ブタンジオールのポリエステルのように任意の芳香族ジカルボン酸を使用することにより所望の芳香族ポリエステルが製造できる。   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. Even when the aromatic dicarboxylic acid disclosed in the present specification is used, a desired aromatic polyester can be produced by using any aromatic dicarboxylic acid such as polyester of dimethyl terephthalate and 1,4-butanediol. it can.

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、通常、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、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好ましい。これらの中では、コハク酸を主成分とするものが特に好ましい。   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, which usually have 2 to 40 carbon atoms. Examples include chain or alicyclic dicarboxylic acids. 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, the aliphatic dicarboxylic acid is preferably adipic acid, succinic acid, dimer acid or a mixture thereof from the viewpoint of the physical properties of the resulting polymer. The aliphatic dicarboxylic acid derivatives are adipic acid and succinic acid. The methyl esters of these, or mixtures thereof, are preferred. Among these, those containing succinic acid as a main component are particularly preferable.

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。
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が好ましい。
本発明でいうバイオマス資源とは、植物の光合成作用で太陽の光エネルギーがデンプンやセルロースなどの形に変換されて蓄えられたもの、植物体を食べて成育する動物の体や、植物体や動物体を加工してできる製品等が含まれる。この中でも、より好まし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、窒素原子や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。
These dicarboxylic acids can be used alone or in combination of two or more.
In the present invention, these dicarboxylic acids are preferably derived from biomass resources.
Biomass resources as used in the present invention are those in which solar light energy is converted into a form such as starch or cellulose by the photosynthetic action of plants, animals that grow by eating plants, plants or animals Includes products made by processing the body. Among these, more preferable biomass resources include, for example, wood, rice straw, rice husk, rice bran, old rice, corn, sugarcane, cassava, sago palm, okara, corn cob, tapioca cass, bagasse, vegetable oil residue, potato, buckwheat, soybean, fat and oil. Waste paper, papermaking residue, marine product residue, livestock excrement, sewage sludge, food waste and the like. Among these, 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, fat, 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 many alkali metals and alkaline earth metals such as nitrogen atoms, 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 Fermentation of fats and oils such as acids, arachidonic acid, behenic acid, erucic acid, docosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, lignoceric acid, ceracolonic acid, 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。
微生物変換に用いる微生物としては、ジカルボン酸の生産能を有すれば特に限定されないが、例えば、Anaerobiospirillum属 (米国特許第5143833号明細書)等の嫌気性細菌、Actinobacillus属(米国特許第5504004号明細書)、Escherichia属(米国特許第5770435号明細書)等の通性嫌気性細菌(E.coli(J.Bacteriol.,57:147−158)又はE.coliの株の変異体(特表2000−500333号公報、米国特許第6159738号明細書)など)、Corynebacterium属(特開平11−113588号公報)などの好気性細菌、Bacillus属、Rizobium属、Brevibacterium属、Arthrobacter属に属する好気性細菌(特開2003−235593号公報)、Bacteroidesruminicola、Bacteroidesamylophilus等の嫌気性ルーメン細菌を用いることができる。
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.
The microorganism used for microbial conversion is not particularly limited as long as it has the ability to produce dicarboxylic acid. For example, anaerobic bacteria such as Anaerobiospirillum (US Pat. No. 5,143,833), Actinobacillus (US Pat. No. 5,504,004) ), Facultative anaerobic bacteria (E. coli (J. Bacteriol., 57: 147-158)) such as the genus Escherichia (US Pat. No. 5,770,435) or mutants of E. coli strains (Special Table 2000) Aerobic bacteria such as Corynebacterium genus (Japanese Patent Laid-Open No. 11-113588), Bacillus genus, Rizobium genus, Brevibacterium genus, Arthro, etc. Anaerobic rumen bacteria such as aerobic bacteria belonging to the genus Bacter (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-235593), Bacteroides ruminicola, Bacteroides amylophilus, and the like can be used.

より具体的には、本発明に使用できる細菌の親株は、コリネ型細菌(coryneform bacterium)、バチルス属細菌、又はリゾビウム属細菌が好ましく、コリネ型細菌がより好ましい。これらの菌は、微生物変換により琥珀酸の生産能を有する。
コリネ型細菌としては、コリネバクテリウム属に属する微生物、ブレビバクテリウム属に属する微生物又はアースロバクター属に属する微生物が挙げられ、このうち好ましくは、コリネバクテリウム属又はブレビバクテリウム属に属するものが挙げられ、更に好ましくは、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)、ブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス(Brevibacterium ammoniagenes)又はブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)に属する微生物が挙げられる。
More specifically, the parent strain of bacteria that can be used in the present invention is preferably a coryneform bacterium, a Bacillus bacterium, or a Rhizobium bacterium, and more preferably a coryneform bacterium. These bacteria have the ability to produce succinic acid by microbial conversion.
Examples of coryneform bacteria include microorganisms belonging to the genus Corynebacterium, microorganisms belonging to the genus Brevibacterium, or microorganisms belonging to the genus Arthrobacter, and among these, those belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium And more preferably, Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium amniagenes or Brementac fermentum bacterium. And microorganisms belonging to

上記細菌の親株の特に好ましい具体例としては、ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233(FERM BP−1497)、同MJ−233 AB−41(FERM BP−1498)、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス ATCC6872、コリネバクテリウム・グルタミカム ATCC31831、及びブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869等が挙げられる。なお、ブレビバクテリウム・フラバムは、現在、コリネバクテリウム・グルタミカムに分類される場合もあることから(Lielbl, W., Ehrmann, M., Ludwig, W. and Schleifer, K. H., International Journal of Systematic Bacteriology, 1991, vol.41, p255−260)、本発明においては、ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233株、及びその変異株MJ−233 AB−41株はそれぞれ、コリネバクテリウム・グルタミカムMJ−233株及びMJ−233 AB−41株と同一の株であるものとする。   Particularly preferred specific examples of the above-mentioned bacterial parent strains include Brevibacterium flavum MJ-233 (FERM BP-1497), MJ-233 AB-41 (FERM BP-1498), Brevibacterium ammoniagenes ATCC6872, Coryne And bacteria glutamicum ATCC 31831 and Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869. Brevibacterium flavum is currently sometimes classified as Corynebacterium glutamicum (Lielbl, W., Ehrmann, M., Ludwig, W. and Schleiffer, K. H., International Journal). of Systemic Bacteriology, 1991, vol. 41, p255-260), Brevibacterium flavum MJ-233 strain, and mutant MJ-233 AB-41 strain thereof are each represented by Corynebacterium glutamicum MJ. -233 strain and MJ-233 AB-41 strain.

なお、ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233は、1975年4月28日に、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所(現独立法人 産業技術総合研究所 特許寄託センター)(〒305−8566日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に受託番号FERM P−3068として寄託され、1981年5月1日にブダペスト条約に基づく国際寄託に移管され、受託番号FERM BP−1497が付与されている。   Brevibacterium flavum MJ-233 was released on April 28, 1975 at the Institute of Biotechnology, National Institute of Technology, Ministry of International Trade and Industry (currently the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Deposit Center). Deposited under the deposit number FERM P-3068 in Tsukuba City, 1-1-1 Higashi 1-chome, Ibaraki, Japan, and transferred to an international deposit under the Budapest Treaty on May 1, 1981, with the deposit number FERM BP-1497 Has been granted.

微生物変換における反応温度、圧力等の反応条件は、選択される菌体、カビなど微生物の活性に依存することになるが、ジカルボン酸を得るための好適な条件を各々の場合に応じて選択すればよい。
微生物変換においては、pHが低くなると微生物の代謝活性が低くなったり、或いは微生物が活動を停止するようになり、製造歩留まりが悪化したり、微生物が死滅するため、通常には中和剤を使用する。通常はpHセンサーによって反応系内のpHを計測し、所定のpH範囲となるように中和剤の添加によりpHを調節する。中和剤の添加方法については特に制限はなく、連続添加であっても間欠添加であってもよい。
Reaction conditions such as reaction temperature and pressure in microbial conversion will depend on the activity of microorganisms such as selected cells and molds, but suitable conditions for obtaining dicarboxylic acids should be selected in each case. That's fine.
In microbial conversion, neutralizing agents are usually used because the metabolic activity of microorganisms decreases or the activity of microorganisms stops when pH decreases, and the production yield deteriorates or the microorganisms die. To do. Usually, the pH in the reaction system is measured by a pH sensor, and the pH is adjusted by adding a neutralizing agent so as to be in a predetermined pH range. There is no restriction | limiting in particular about the addition method of a neutralizing agent, Continuous addition or intermittent addition may be sufficient.

中和剤としてはアンモニア、炭酸アンモニウム、尿素、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩が挙げられる。好ましくはアンモニア、炭酸アンモニウム、尿素である。なお上記アルカリ(土類)金属の水酸化物としてはNaOH、KOH、Ca(OH)、Mg(OH)等、或いはこれらの混合物などが挙げられ、アルカリ(土類)金属の炭酸塩としては、NaCO、KCO、CaCO、MgCO、NaKCO等、或いはこれらの混合物などが挙げられる。 Examples of the neutralizing agent include ammonia, ammonium carbonate, urea, alkali metal hydroxide, alkaline earth metal hydroxide, alkali metal carbonate, and alkaline earth metal carbonate. Ammonia, ammonium carbonate and urea are preferred. Examples of the alkali (earth) metal hydroxide include NaOH, KOH, Ca (OH) 2 , Mg (OH) 2 , or a mixture thereof. Examples of the alkali (earth) metal carbonate include is, Na 2 CO 3, K 2 CO 3, CaCO 3, MgCO 3, NaKCO 3 etc., or the like and mixtures thereof.

pH値は、用いる菌体、カビ等の微生物の種類に応じて、その活性が最も有効に発揮される範囲に調整されるが、一般的には、pH4〜10、好ましくは6〜9程度の範囲である。
発酵法を含む製造方法により得られるジカルボン酸の精製方法は、電気透析を用いる方法、イオン交換樹脂を用いる方法、塩交換法等が知られている。例えばジカルボン酸塩を分離し純粋な酸を生成する電気透析および水分解工程を組み合わせて用いることによって製造し、更なる精製を、一連のイオン交換カラムに生成物ストリームを通すことによって達成しても良いし、ジカルボン酸の過飽和溶液に変換するための水分解電気透析を用いても良い(米国特許第5,034,105号明細書)。また、塩交換法としては、例えばジカルボン酸のアンモニア塩を硫酸水素アンモニウム及び/または硫酸と十分に低いpHで混合して反応させジカルボン酸及び硫酸アンモニウムを生成させても良い(特表2001−514900号公報)。イオン交換樹脂を用いる具体的方法としては、ジカルボン酸の溶液から遠心分離、濾過等により菌体等の固形分を除去した後、イオン交換樹脂で脱塩し、その溶液から結晶化或いはカラムクロマトグラフィーによりジカルボン酸を分離精製する方法が挙げられる。その他の精製方法としては、特開平3−30685号公報に記載のように水酸化カルシウムを中和剤として醗酵し、硫酸により硫酸カルシウムを析出させて除去した後、強酸性イオン交換樹脂、弱塩基性イオン交換樹脂を用いて処理する方法や特開平2−283289号公報に記載のように発酵法により生成した琥珀酸塩を、電気透析した後、強酸性イオン交換樹脂、弱塩基性イオン交換樹脂を用いて処理する方法が例示される。更には、USP6284904号明細書ならびに特開2004−196768号公報に記載の方法も好適に使用される。すなわち、本発明においては、精製方法はどのような方法を用いても良く、上記の、電気透析を用いる方法、イオン交換樹脂を用いる方法、硫酸等の酸で処理する方法、水、アルコール、カルボン酸或いはそれらの混合物を用いた晶析ならびに洗浄、ろ過、乾燥などの上記の公知文献や本発明の参考例に記載の任意の単位操作を任意の組み合わせで、必要に応じて繰り返し実施することにより本発明に適した精製されたモノマー原料を製造することができる。これらの中では、特に、コスト、効率の点でイオン交換法又は塩交換法が好ましく、工業的生産性の点で塩交換法が特に好ましい。
The pH value is adjusted to a range in which the activity is most effectively exhibited depending on the type of microorganisms such as fungus bodies and molds to be used. In general, the pH value is about 4 to 10, preferably about 6 to 9. It is a range.
As a method for purifying a dicarboxylic acid obtained by a production method including a fermentation method, a method using electrodialysis, a method using an ion exchange resin, a salt exchange method and the like are known. For example, it can be produced by using a combination of electrodialysis and water splitting steps to separate the dicarboxylate salt to produce pure acid, and further purification can be achieved by passing the product stream through a series of ion exchange columns. Alternatively, hydrolytic electrodialysis for conversion to a supersaturated solution of dicarboxylic acid may be used (US Pat. No. 5,034,105). Further, as a salt exchange method, for example, dicarboxylic acid and ammonium sulfate may be mixed and reacted with ammonium hydrogen sulfate and / or sulfuric acid at a sufficiently low pH to produce dicarboxylic acid and ammonium sulfate (Japanese Patent Publication No. 2001-514900). Publication). As a specific method using an ion exchange resin, after removing solids such as bacterial cells from a dicarboxylic acid solution by centrifugation, filtration, etc., desalting with an ion exchange resin and crystallization or column chromatography from the solution. And a method of separating and purifying dicarboxylic acid. As another purification method, as described in JP-A-3-30685, fermented with calcium hydroxide as a neutralizing agent, precipitated and removed calcium sulfate with sulfuric acid, then strongly acidic ion exchange resin, weak base After electrodialyzing a succinate produced by a method of treatment using a basic ion exchange resin or a fermentation method as described in JP-A-2-283289, a strongly acidic ion exchange resin, a weakly basic ion exchange resin The method of processing using is illustrated. Furthermore, the methods described in US Pat. No. 6,284,904 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-196768 are also preferably used. That is, in the present invention, any purification method may be used, such as the method using electrodialysis, the method using ion exchange resin, the method of treating with an acid such as sulfuric acid, water, alcohol, carvone. By repeating the crystallization using an acid or a mixture thereof and any unit operations described in the above-mentioned known literatures such as washing, filtration, and drying and the reference examples of the present invention in any combination, and repeatedly as necessary. A purified monomer raw material suitable for the present invention can be produced. Among these, the ion exchange method or the salt exchange method is particularly preferable in terms of cost and efficiency, and the salt exchange method is particularly preferable in terms of industrial productivity.

精製によりジカルボン酸中に含まれる不純物の窒素化合物や金属カチオンの量を減らすことが、通常、実用的な重合体を得るために必要である。
上述の方法にてバイオマス資源から誘導されたジカルボン酸には、バイオマス資源由来、発酵処理ならびに酸による中和工程を含む精製処理に起因して不純物として窒素元素が含まれてくる。具体的には、アミノ酸、たんぱく質、アンモニウム塩、尿素、発酵菌由来等の窒素元素が含まれてくる。
It is usually necessary to reduce the amount of impurity nitrogen compounds and metal cations contained in the dicarboxylic acid by purification in order to obtain a practical polymer.
The dicarboxylic acid derived from the biomass resource by the above-mentioned method contains elemental nitrogen as an impurity due to the purification process including the biomass resource origin, fermentation treatment and neutralization step with acid. Specifically, nitrogen elements such as amino acids, proteins, ammonium salts, urea, and fermenting bacteria are included.

上述の方法にてバイオマス資源から誘導されたジカルボン酸中に含まれる窒素原子含有量は、カルボン酸中に、窒素原子換算として、該カルボン酸に対して上限は通常2000ppm以下、好ましくは、1000ppm以下、より好ましくは100ppm以下、最も好ましくは50ppm以下である。下限は通常、0.01ppm以上、好ましくは、0.05ppm以上、精製工程の経済性の理由からより好ましくは0.1ppm以上、更に好ましくは1ppm以上、特に好ましくは10ppm以上である。多すぎると、重合反応の遅延化や生成ポリマーの着色、一部ゲル化、そして安定性の低下などが引き起こされる傾向がある。一方、少なすぎる系は、好ましい形態であるが、精製工程が煩雑となり経済的に不利になる。   The nitrogen atom content contained in the dicarboxylic acid derived from the biomass resource by the above-mentioned method is usually 2000 ppm or less, preferably 1000 ppm or less with respect to the carboxylic acid, in terms of nitrogen atom, in the carboxylic acid. More preferably, it is 100 ppm or less, and most preferably 50 ppm or less. The lower limit is usually 0.01 ppm or more, preferably 0.05 ppm or more, more preferably 0.1 ppm or more, still more preferably 1 ppm or more, particularly preferably 10 ppm or more for reasons of economic efficiency of the purification step. If the amount is too large, the polymerization reaction may be delayed, the resulting polymer may be colored, partially gelled, and the stability may be lowered. On the other hand, an excessively small system is a preferred form, but the purification process becomes complicated and economically disadvantageous.

窒素原子含有量は、元素分析法等の公知の方法や、アミノ酸分析計を用い、生体アミノ酸分離条件にて試料中のアミノ酸やアンモニアを分離し、これらをニンヒドリン発色させて検出する方法により測定される値である。
窒素原子含有量が上記の範囲にあるジカルボン酸を用いることで、得られるポリエステルの着色の減少に有利になる。また、ポリエステルの重合反応の遅延化を抑制する効果も併せ持つ。
The nitrogen atom content is measured by a known method such as elemental analysis or an amino acid analyzer and a method of separating amino acids and ammonia in a sample under biological amino acid separation conditions and detecting them by ninhydrin color development. Value.
Use of a dicarboxylic acid having a nitrogen atom content in the above range is advantageous in reducing the coloring of the resulting polyester. It also has the effect of suppressing the delay of the polyester polymerization reaction.

ジカルボン酸中に含まれる不純物のアンモニアの量を効率的に減らす具体的な方法として、目的とするジカルボン酸よりもpHの高い弱酸性の有機酸を使用した反応晶析方法が挙げられる。
本発明において、上述の方法で得られたバイオマス資源由来のジカルボン酸をポリエステル原料として使用するにあたり、重合系に連結される該ジカルボン酸を貯蔵するタンク内の酸素濃度を一定値以下に制御してもよい。これによりポリエステルの不純物である窒素源の酸化反応による着色を防止することができる。
As a specific method for efficiently reducing the amount of impurity ammonia contained in the dicarboxylic acid, there is a reaction crystallization method using a weakly acidic organic acid having a pH higher than that of the target dicarboxylic acid.
In the present invention, when using the dicarboxylic acid derived from biomass resources obtained by the above-mentioned method as a polyester raw material, the oxygen concentration in the tank for storing the dicarboxylic acid connected to the polymerization system is controlled to a certain value or less. Also good. Thereby, coloring by the oxidation reaction of the nitrogen source which is an impurity of polyester can be prevented.

酸素濃度を制御し原料を貯蔵するためには、通常タンクが用いられる。しかし、タンク以外でも酸素濃度を制御できる装置であれば特に限定されない。貯蔵タンクの種類は具体的には限定は無く、公知の金属製もしくはこれらの内面にガラス、樹脂などのライニングを施したもの、さらにはガラス製、樹脂製の容器などが用いられる。強度の面などから金属製もしくはそれらにライニングを施したものが好んで用いられる。金属製タンクの材としては、公知のものが使用され、具体的には、炭素鋼、フェライト系ステンレス鋼、SUS410等のマルテンサイト系ステンレス鋼、SUS310、SUS304、SUS316等のオーステナイト系ステンレス鋼、クラッド鋼、鋳鉄、銅、銅合金、アルミニウム、インコネル、ハステロイ、チタン等が挙げられる。   A tank is usually used to control the oxygen concentration and store the raw material. However, the apparatus is not particularly limited as long as the apparatus can control the oxygen concentration other than the tank. The type of the storage tank is not specifically limited, and a known metal or those whose inner surfaces are lined with glass, resin, or the like, or a glass or resin container is used. From the viewpoint of strength, etc., those made of metal or those lining them are preferably used. As the material for the metal tank, known materials are used. Specifically, carbon steel, ferritic stainless steel, martensitic stainless steel such as SUS410, austenitic stainless steel such as SUS310, SUS304, and SUS316, clad Steel, cast iron, copper, copper alloy, aluminum, inconel, hastelloy, titanium and the like can be mentioned.

ジカルボン酸の貯蔵タンク内の酸素濃度は、貯蔵タンク全体積に対して、下限は特に限定されないが、通常0.00001%以上、好ましくは0.01%以上である。一方、上限が16%以下、好ましくは14%以下、より好ましくは、12%以下である。酸素濃度が低すぎる場合には、設備や管理工程が煩雑になり経済的に不利であり、一方、高すぎる場合には、製造されるポリマーの着色が増加する傾向がある。   The lower limit of the oxygen concentration in the dicarboxylic acid storage tank is not particularly limited with respect to the total volume of the storage tank, but is usually 0.00001% or more, preferably 0.01% or more. On the other hand, the upper limit is 16% or less, preferably 14% or less, and more preferably 12% or less. When the oxygen concentration is too low, the equipment and the management process become complicated, which is economically disadvantageous. On the other hand, when the oxygen concentration is too high, coloring of the produced polymer tends to increase.

ジカルボン酸の貯蔵タンク内の温度は、下限が通常−50℃以上、好ましくは0℃以上である。一方、上限が通常200℃以下、好ましくは100℃以下、より好ましくは、50℃以下であるが、温度管理の必要がない理由から室温で貯蔵する方法が最も好ましい。温度が低すぎる場合には、貯蔵コストが増大する傾向があり、また、高すぎる場合には、カルボン酸の脱水反応等が併発する傾向がある。   The lower limit of the temperature in the dicarboxylic acid storage tank is usually −50 ° C. or higher, preferably 0 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit is usually 200 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or lower, and more preferably 50 ° C. or lower. However, the method of storing at room temperature is most preferable because there is no need for temperature control. When the temperature is too low, the storage cost tends to increase. When the temperature is too high, the dehydration reaction of carboxylic acid tends to occur simultaneously.

ジカルボン酸の貯蔵タンク内の湿度は、貯蔵タンク全体積に対して、下限は特に限定されないが、通常0.0001%以上、好ましくは 0.001%以上であり、より好ましくは、0.01%以上、最も好ましくは、0.1%以上であり、上限が80%以下、好ましくは60%以下、より好ましくは、40%以下である。湿度が低すぎる場合には、管理工程が煩雑で経済的に不利になる傾向があり、また、高すぎる場合には、貯蔵タンクや配管へのジカルボン酸の付着、ジカルボン酸のブロック化、貯蔵タンクが金属製の場合にはタンクの腐食等が問題になる傾向がある。
ジカルボン酸の貯蔵タンク内の圧力は、通常、大気圧(常圧)である。
The lower limit of the humidity in the dicarboxylic acid storage tank is not particularly limited, but is usually 0.0001% or more, preferably 0.001% or more, and more preferably 0.01%. Thus, most preferably, it is 0.1% or more, and the upper limit is 80% or less, preferably 60% or less, more preferably 40% or less. When the humidity is too low, the management process tends to be complicated and economically disadvantageous. When it is too high, the dicarboxylic acid adheres to the storage tank and piping, the dicarboxylic acid is blocked, and the storage tank. When the metal is made of metal, tank corrosion tends to be a problem.
The pressure in the dicarboxylic acid storage tank is usually atmospheric pressure (normal pressure).

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、最も好ましくはー1以上である。高い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著しい欠点を有する。一方、低いYI値を示すジカルボン酸は、より好ましい形態ではあるが、その製造に極めて高額の設備投資を要する他、多大な製造時間を要するなど経済的に不利な点である。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。   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 dicarboxylic acids exhibiting a high YI value has a significant drawback in the coloration of the polymer produced. On the other hand, a dicarboxylic acid exhibiting a low YI value is a more preferable form, but it is economically disadvantageous in that it requires a very large capital investment for its production and requires a large production time. In the present invention, the YI value is a value measured by a method based on JIS K7105.

・ジオール
本発明においてジオール単位とは、芳香族ジオール及び/又は脂肪族ジオールから誘導されるものであり、公知の化合物を用いることができるが、脂肪族ジオールを使用するのが好ましい。
脂肪族ジオールとは、2個のOH基を有する脂肪族及び脂環式化合物であれば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。
-Diol In the present invention, the diol unit is derived from an aromatic diol and / or an aliphatic diol, and a known compound can be used, but an aliphatic diol is preferably used.
The aliphatic diol is not particularly limited as long as it is an aliphatic and alicyclic compound having two OH groups, but the lower limit of the carbon number is 2 or more, and the upper limit is usually 10 or less, preferably 6 The following aliphatic diols are mentioned. Among these, an even number of diols or a mixture thereof is preferable because a polymer having a higher melting point can be obtained.

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−プロピレングリコール、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。
この内、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−プロピレングリコール及び1,4−シクロヘキサンジメタノールが好ましく、その中でも、エチレングリコール及び1,4−ブタンジオールが好ましく、更には、1,4−ブタンジオ−ルが特に好ましい。本発明においては、1,4−ブタンジオールを主成分として使用する場合のその含有量は、特には限定されないが、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90モル%以上である。
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-cyclohexanedi Methanol etc. are mentioned. These may be used alone or as a mixture of two or more.
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 are preferable. 4-butanediol is particularly preferred. In the present invention, the content when 1,4-butanediol is used as a main component is not particularly limited, but is usually 50 mol% or more, preferably 60 mol% or more, based on all diol units. More preferably, it is 70 mol% or more, Most preferably, it is 90 mol% or more.

芳香族ジオールとしては、2個のOH基を有する芳香族化合物であれば、特に制限はされないが、炭素数の下限値が6以上であり、上限値が通常15以下の芳香族ジオールが挙げられる。芳香族ジオールの具体例としては、例えば、ヒドロキノン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、4,4‘−ジヒドロキシジフェニル、ビス(p−ヒドロキシフェニル)メタン及びビス(p−ヒドロキシフェニル)−2,2−プロパン等が挙げられる。本発明において、ジオール全量中、芳香族ジオールの含有量は、通常、30モル%以下、好ましくは20モル%以下、より好ましくは10モル%以下である。   The aromatic diol is not particularly limited as long as it is an aromatic compound having two OH groups, and examples thereof include aromatic diols having a lower limit of 6 or more carbon atoms and an upper limit of usually 15 or less. . Specific examples of the aromatic diol include, for example, hydroquinone, 1,5-dihydroxynaphthalene, 4,4′-dihydroxydiphenyl, bis (p-hydroxyphenyl) methane and bis (p-hydroxyphenyl) -2,2-propane. Etc. In the present invention, the content of the aromatic diol in the total amount of diol is usually 30 mol% or less, preferably 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less.

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、炭素数は下限値が通常4以上、好ましくは10以上であり、上限値が通常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 lower limit is usually 4 or more, preferably 10 or more, and the upper limit is 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.

コハク酸を水添する触媒の例として、Pd、Ru、Re、Rh、Ni、Cu、Co及びその化合物が挙げられ、より具体的には、Pd/Ag/Re、Ru/Ni/Co/ZnO、Cu/Zn酸化物、Cu/Zn/Cr酸化物、Ru/Re、Re/C、Ru/Sn、Ru/Pt/Sn、Pt/Re/アルカリ、Pt/Re、Pd/Co/Re、Cu/Si、Cu/Cr/Mn、ReO/CuO/ZnO、CuO/CrO、Pd/Re、Ni/Co、Pd/CuO/CrO、リン酸Ru、Ni/Co、Co/Ru/Mn、Cu/Pd/KOH、Cu/Cr/Znが挙げられる。この中でもRu/Sn又はRu/Pt/Snが触媒活性の点で好ましい。 Examples of catalysts for hydrogenating succinic acid include Pd, Ru, Re, Rh, Ni, Cu, Co and compounds thereof, and more specifically, Pd / Ag / Re, Ru / Ni / Co / ZnO. Cu / Zn oxide, Cu / Zn / Cr oxide, Ru / Re, Re / C, Ru / Sn, Ru / Pt / Sn, Pt / Re / alkali, Pt / Re, Pd / Co / Re, Cu / Si, Cu / Cr / Mn, ReO / CuO / ZnO, CuO / CrO, Pd / Re, Ni / Co, Pd / CuO / CrO 3 , phosphoric acid Ru, Ni / Co, Co / Ru / Mn, Cu / Pd / KOH and Cu / Cr / Zn are mentioned. Among these, Ru / Sn or Ru / Pt / Sn is preferable in terms of catalytic activity.

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。
バイオマス資源由来から誘導されたジオールには、バイオマス資源由来、発酵処理ならびに酸による中和工程を含む精製処理に起因して不純物として窒素原子が含まれてくる場合がある。この場合、具体的には、アミノ酸、蛋白質、アンモニア、尿素、発酵菌由来の窒素原子が含まれてくる。
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.
The diol derived from the biomass resource may contain nitrogen atoms as impurities due to the purification process including the biomass resource origin, fermentation process, and neutralization step with acid. In this case, specifically, amino acids, proteins, ammonia, urea, and nitrogen atoms derived from fermentation bacteria are included.

発酵法により製造したジオール中に含まれる窒素原子含有量は、ジオール中に、原子換算として、上限は通常2000ppm以下、好ましくは、1000ppm以下、より好ましくは100ppm以下、最も好ましくは50ppm以下である。下限は特に制限されないが、通常、0.01ppm以上、好ましくは、0.05ppm以上、精製工程の経済性の理由からより好ましくは、0.1ppm以上である。多すぎると、重合反応の遅延化や生成ポリマーの着色、一部ゲル化、そして安定性の低下などが引き起こされる傾向がある。一方、少なすぎる系は、好ましい形態であるが、精製工程が煩雑となり経済的に不利になる。
また、別の態様としては、ジカルボン酸原料及びジオール中に含まれる窒素原子含有量が、前述の原料総和に対して質量比で、上限は通常2000ppm以下、好ましくは、1000ppm以下、より好ましくは100ppm以下、最も好ましくは50ppm以下である。下限は特に制限されないが、通常、0.01ppm以上、好ましくは、0.05ppm以上、0.1ppm以上である。
The upper limit of the nitrogen atom content contained in the diol produced by the fermentation method is usually 2000 ppm or less, preferably 1000 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and most preferably 50 ppm or less in terms of atoms in the diol. The lower limit is not particularly limited, but is usually 0.01 ppm or more, preferably 0.05 ppm or more, and more preferably 0.1 ppm or more for reasons of economic efficiency of the purification process. If the amount is too large, the polymerization reaction tends to be delayed, the resulting polymer may be colored, partially gelled, and the stability may be lowered. On the other hand, an excessively small system is a preferred form, but the purification process becomes complicated and economically disadvantageous.
Further, as another aspect, the nitrogen atom content contained in the dicarboxylic acid raw material and the diol is a mass ratio with respect to the above-mentioned total raw material, and the upper limit is usually 2000 ppm or less, preferably 1000 ppm or less, more preferably 100 ppm. Hereinafter, it is most preferably 50 ppm or less. The lower limit is not particularly limited, but is usually 0.01 ppm or more, preferably 0.05 ppm or more and 0.1 ppm or more.

本発明において、上述の方法で得られたバイオマス資源由来のジオールをポリエステル原料として使用するにあたり、上記不純物に起因するポリエステルの着色を抑制するため、重合系に連結されるジオールを貯蔵するタンク内の酸素濃度や温度を制御してもよい。この制御により、不純物自身の着色や、不純物により促進されるジオールの酸化反応が抑制され、例えば、1,4−ブタンジオールを使用する場合の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酸化生成物によるポリエステルの着色を防止することができる。   In the present invention, when using the biomass resource-derived diol obtained by the above-mentioned method as a polyester raw material, in order to suppress the coloration of the polyester due to the impurities, in the tank for storing the diol linked to the polymerization system The oxygen concentration and temperature may be controlled. By this control, the coloring of the impurity itself and the oxidation reaction of the diol promoted by the impurity are suppressed. For example, diol oxidation such as 2- (4-hydroxybutyloxy) tetrahydrofuran when 1,4-butanediol is used. Coloring of the polyester by the product can be prevented.

酸素濃度を制御し原料を貯蔵するためには、通常タンクが用いられる。しかし、タンク以外でも酸素濃度を制御できる装置であれば特に限定されない。貯蔵タンクの種類は具体的には限定は無く、公知の金属製もしくはこれらの内面にガラス、樹脂などのライニングを施したもの、さらにはガラス製、樹脂製の容器などが用いられる。強度の面などから金属製もしくはそれらにライニングを施したものが好んで用いられる。金属製タンクの材としては、公知のものが使用され、具体的には、炭素鋼、フェライト系ステンレス鋼、SUS410等のマルテンサイト系ステンレス鋼、SUS310、SUS304、SUS316等のオーステナイト系ステンレス鋼、クラッド鋼、鋳鉄、銅、銅合金、アルミニウム、インコネル、ハステロイ、チタン等が挙げられる。   A tank is usually used to control the oxygen concentration and store the raw material. However, the apparatus is not particularly limited as long as the apparatus can control the oxygen concentration other than the tank. The type of the storage tank is not specifically limited, and a known metal or those whose inner surfaces are lined with glass, resin, or the like, or a glass or resin container is used. From the viewpoint of strength, etc., those made of metal or those lining them are preferably used. As the material for the metal tank, known materials are used. Specifically, carbon steel, ferritic stainless steel, martensitic stainless steel such as SUS410, austenitic stainless steel such as SUS310, SUS304, and SUS316, clad Steel, cast iron, copper, copper alloy, aluminum, inconel, hastelloy, titanium and the like can be mentioned.

ジオールの貯蔵タンク内の酸素濃度は、貯蔵タンク全体積に対して、下限は特に限定されないが、通常0.00001%以上、好ましくは 0.0001%以上であり、より好ましくは、0.001%以上、最も好ましくは、0.01%以上であり、上限が通常10%以下、好ましくは 5%以下、より好ましくは、1%以下、最も好ましくは、0.1%以下である。酸素濃度が低すぎる場合には、管理工程が煩雑となり経済的に不利になる傾向があり、また、高すぎる場合には、ジオールの酸化反応生成物によるポリマーの着色が増大する傾向がある。   The lower limit of the diol concentration in the storage tank is not particularly limited with respect to the total volume of the storage tank, but is usually 0.00001% or more, preferably 0.0001% or more, more preferably 0.001%. Thus, most preferably, it is 0.01% or more, and the upper limit is usually 10% or less, preferably 5% or less, more preferably 1% or less, and most preferably 0.1% or less. If the oxygen concentration is too low, the management process becomes complicated and tends to be economically disadvantageous. If it is too high, the coloring of the polymer by the oxidation reaction product of the diol tends to increase.

ジオールの貯蔵タンク内の貯蔵温度は、下限が通常15℃以上、好ましくは30℃以上であり、より好ましくは、50℃以上、最も好ましくは、100℃以上であり、上限が230℃以下、好ましくは200℃以下、より好ましくは、180℃以下、最も好ましくは、160℃以下である。温度が低すぎる場合には、ポリエステル製造時の昇温に時間を要し、ポリエステル製造が経済的に不利になる傾向があるばかりかジオールの種類によっては固化してしまう場合がある。一方、高すぎる場合には、ジオールの気化により高圧対応の貯蔵設備が必要となり経済的に不利になるばかりかジオールの劣化が増大する傾向がある。   The lower limit of the storage temperature of the diol in the storage tank is usually 15 ° C. or higher, preferably 30 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, most preferably 100 ° C. or higher, and the upper limit is 230 ° C. or lower. Is 200 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or lower, and most preferably 160 ° C. or lower. If the temperature is too low, it takes time to raise the temperature during the production of the polyester, and the polyester production tends to be economically disadvantageous, and may solidify depending on the type of diol. On the other hand, if it is too high, the diol vaporization requires a high-pressure storage facility, which is not only economically disadvantageous but also tends to increase the degradation of the diol.

ジオールの貯蔵タンク内の圧力は、通常大気圧(常圧)である。圧力が低すぎたり、高すぎる場合には、管理設備が煩雑になり経済的に不利となる。
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以下、好ましくは、5000ppm以下、より好ましくは3000ppm以下、最も好ましくは2000ppm以下である。一方、下限は特に制限されないが、通常、1ppm以上、好ましくは、精製工程の経済性の理由から10ppm以上、より好ましくは100ppm以上である。
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。
The pressure in the diol storage tank is usually atmospheric pressure (normal pressure). If the pressure is too low or too high, the management facilities become complicated and economically disadvantageous.
In the present invention, the upper limit of the content of the oxidation product of the diol used for producing a polymer having a good hue is usually 10,000 ppm or less, preferably 5000 ppm or less, more preferably 3000 ppm or less, most preferably 2000 ppm or less in the diol. is there. On the other hand, the lower limit is not particularly limited, but is usually 1 ppm or more, preferably 10 ppm or more, more preferably 100 ppm or more for reasons of economic efficiency of the purification step.
In the present invention, the diol is usually used as a polyester raw material after a purification step by distillation.

<ポリエステルの製造方法>
本発明のジオール単位及びジカルボン酸単位を主体とするポリエステルの製造は、重合反応液中の窒素の量を制御する他は、ポリエステルを製造する公知技術で行うことができる。このポリエステルを製造する際の重合反応は、従来から採用されている適切な条件を設定することができ、特に制限されない。
ポリエステルを製造する際に用いるジオールの使用量は、ジカルボン酸またはその誘導体100モルに対し、実質的に等モルであるが、一般には、エステル化中の留出があることから、1〜20モル%過剰に用いられる。後述する脂肪族オキシカルボン酸を使用する際の使用量は、脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体100モルに対し好ましくは0〜60モル、より好ましくは1.0〜40モル、特に好ましくは2〜20モルである。
<Production method of polyester>
The production of the polyester mainly composed of the diol unit and the dicarboxylic acid unit of the present invention can be carried out by a known technique for producing a polyester, other than controlling the amount of nitrogen in the polymerization reaction solution. The polymerization reaction at the time of producing this polyester can set appropriate conditions conventionally employed and is not particularly limited.
The amount of the diol used in producing the polyester is substantially equimolar with respect to 100 mol of the dicarboxylic acid or derivative thereof, but generally 1 to 20 mol since there is distillation during esterification. % Excess is used. The amount used when the aliphatic oxycarboxylic acid described later is used is preferably 0 to 60 mol, more preferably 1.0 to 40 mol, and particularly preferably 2 to 20 mol per 100 mol of the aliphatic dicarboxylic acid or derivative thereof. Is a mole.

後述するオキシカルボン酸を使用する際の添加時期・方法は、重縮合反応以前であれば特に限定されず、例えば、(1) あらかじめ触媒を脂肪族オキシカルボン酸溶液に溶解させた状態で添加する方法、(2) 原料仕込み時触媒を添加すると同時に添加する方法、などが挙げられる。本発明のポリエステルは、好ましくは上記原料を重合触媒の存在下で重合することにより製造される。触媒としては、チタン化合物、ゲルマニウム化合物が好適である。特にゲルマニウム化合物が好ましい。ゲルマニウム化合物としては、特に制限されるものではなく、酸化ゲルマニウム、テトラアルコキシゲルマニウムなどの有機ゲルマニウム化合物、塩化ゲルマニウムなどの無機ゲルマニウム化合物が挙げられる。価格や入手の容易さなどから、酸化ゲルマニウム、テトラエトキシゲルマニウム、テトラブトキシゲルマニウムなどが好ましく、特には、酸化ゲルマニウムが好適である。また、本発明の目的を損なわない限り、他の触媒の併用を妨げない。触媒の使用量は、使用するモノマー量に対して通常には0.001〜3重量%、より好ましくは0.005〜1.5重量%である。触媒の添加時期は、重縮合以前であれば特に限定されないが、原料仕込み時に添加しておいてもよく、減圧開始時に添加してもよい。原料仕込み時に乳酸、グリコール酸等のオキシカルボン酸と同時に添加するか、またはオキシカルボン酸水溶液に触媒を溶解して添加する方法が好ましく、特には、触媒の保存性が良好となる点でオキシカルボン酸水溶液に触媒を溶解して添加する方法が好ましい。   The timing and method of addition when using oxycarboxylic acid to be described later are not particularly limited as long as it is before the polycondensation reaction. For example, (1) The catalyst is added in a state dissolved in an aliphatic oxycarboxylic acid solution in advance. (2) A method of adding a catalyst at the same time as adding a catalyst at the time of raw material charging. The polyester of the present invention is preferably produced by polymerizing the above raw materials in the presence of a polymerization catalyst. As a catalyst, a titanium compound and a germanium compound are suitable. In particular, a germanium compound is preferable. The germanium compound is not particularly limited, and examples thereof include organic germanium compounds such as germanium oxide and tetraalkoxygermanium, and inorganic germanium compounds such as germanium chloride. In view of price and availability, germanium oxide, tetraethoxygermanium, tetrabutoxygermanium and the like are preferable, and germanium oxide is particularly preferable. Moreover, unless the objective of this invention is impaired, combined use of another catalyst is not prevented. The usage-amount of a catalyst is 0.001 to 3 weight% normally with respect to the amount of monomer to be used, More preferably, it is 0.005 to 1.5 weight%. The catalyst addition time is not particularly limited as long as it is before polycondensation, but it may be added when the raw materials are charged, or may be added at the start of pressure reduction. It is preferable to add the oxycarboxylic acid such as lactic acid or glycolic acid at the time of charging the raw material or to dissolve the catalyst in the oxycarboxylic acid aqueous solution and add the oxycarboxylic acid, particularly in terms of improving the storage stability of the catalyst. A method in which the catalyst is dissolved in an aqueous acid solution and added is preferred.

また、本発明においては、重縮合反応は、ゲルマニウム以外の重合触媒の存在下に行ってもよい。それらの重合触媒の添加時期は、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く、減圧開始時に添加してもよい。
従って、本発明においては、重合触媒としては、一般には、周期表で、水素、炭素を除く1族〜14族金属元素を含む化合物が挙げられる。具体的には、チタン、ジルコニウム、錫、アンチモン、セリウム、ゲルマニウム、亜鉛、コバルト、マンガン、鉄、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ナトリウム及びカリウムからなる群から選ばれた、少なくとも1種以上の金属を含むカルボン酸塩、アルコキシ塩、有機スルホン酸塩又はβ−ジケトナート塩等の有機基を含む化合物、更には前記した金属の酸化物、ハロゲン化物等の無機化合物及びそれらの混合物が挙げられる。これらの触媒成分は、上記の理由からバイオマス資源から誘導されるポリエステル原料中に含まれる場合がある。その場合は、特に原料の精製を行わず、そのまま金属を含む原料として使用してもよい。しかしながら、製造するポリエステルによってはポリエステル原料中に含まれるナトリウムやカリウム等の1族金属元素の含有量が少ない程、高重合度のポリエステルが製造しやすい場合がある。その様な場合には1族金属元素が実質含まれない程度まで精製された原料が好的に使用される。
In the present invention, the polycondensation reaction may be performed in the presence of a polymerization catalyst other than germanium. The timing for adding these polymerization catalysts is not particularly limited as long as it is before the polycondensation reaction, and may be added when the raw materials are charged, or may be added at the start of pressure reduction.
Therefore, in the present invention, the polymerization catalyst generally includes a compound containing a group 1 to group 14 metal element excluding hydrogen and carbon in the periodic table. Specifically, at least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, tin, antimony, cerium, germanium, zinc, cobalt, manganese, iron, aluminum, magnesium, calcium, strontium, sodium, and potassium. And compounds containing an organic group such as carboxylate, alkoxy salt, organic sulfonate, or β-diketonate salt, and inorganic compounds such as metal oxides and halides described above, and mixtures thereof. These catalyst components may be contained in a polyester raw material derived from biomass resources for the reasons described above. In that case, the raw material may be used as it is as a raw material containing a metal without purification. However, depending on the polyester to be produced, a polyester having a high degree of polymerization may be easier to produce as the content of a group 1 metal element such as sodium or potassium contained in the polyester raw material is smaller. In such a case, the raw material refine | purified to the grade which does not contain a group 1 metal element substantially is used preferably.

これらの中では、チタン、ジルコニウム、ゲルマニウム、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム及びカルシウムを含む金属化合物、並びにそれらの混合物が好ましく、その中でも、特に、チタン化合物及びゲルマニウム化合物が好ましい。また、触媒は、重合時に溶融或いは溶解した状態であると重合速度が高くなる理由から、重合時に液状であるか、エステル低重合体やポリエステルに溶解する化合物が好ましい。   Among these, metal compounds containing titanium, zirconium, germanium, zinc, aluminum, magnesium and calcium, and mixtures thereof are preferable, and among these, titanium compounds and germanium compounds are particularly preferable. In addition, the catalyst is preferably a compound that is liquid at the time of polymerization or that dissolves in an ester low polymer or polyester because the polymerization rate increases when it is melted or dissolved at the time of polymerization.

チタン化合物としては、テトラアルキルチタネートが好ましく、具体的には、テトラ−n−プロピルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート、テトラ−t−ブチルチタネート、テトラフェニルチタネート、テトラシクロヘキシルチタネート、テトラベンジルチタネート及びこれらの混合チタネートが挙げられる。また、チタン(オキシ)アセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタン(ジイソプロキシド)アセチルアセトネート、チタンビス(アンモニウムラクテイト)ジヒドロキシド、チタンビス(エチルアセトアセテート)ジイソプロポキシド、チタン(トリエタノールアミネート)イソプロポキシド、ポリヒドロキシチタンステアレート、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネート、ブチルチタネートダイマー等も好んで用いられる。更には、酸化チタンや、チタンと珪素を含む複合酸化物(例えば、Acordis Industrial Fibers社製のチタニア/シリカ複合酸化物(製品名:C−94))も好んで用いられる。これらの中では、テトラ−n−プロピルチタネート、テトライソプロピルチタネート及びテトラ−n−ブチルチタネート、チタン(オキシ)アセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンビス(アンモニウムラクテイト)ジヒドロキシド、ポリヒドロキシチタンステアレート、チタンラクテート、ブチルチタネートダイマー、酸化チタン、チタニア/シリカ複合酸化物(例えば、Acordis Industrial Fibers社製の製品名:C−94)が好ましく、テトラ−n−ブチルチタネート、チタン(オキシ)アセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、ポリヒドロキシチタンステアレート、チタンラクテート、ブチルチタネートダイマー、チタニア/シリカ複合酸化物(例えば、Acordis Industrial Fibers社製の製品名:C−94)がより好ましく、特に、テトラ−n−ブチルチタネート、ポリヒドロキシチタンステアレート、チタン(オキシ)アセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタニア/シリカ複合酸化物(例えば、Acordis Industrial Fibers社製の製品名:C−94)が好ましい。   The titanium compound is preferably a tetraalkyl titanate, specifically, tetra-n-propyl titanate, tetraisopropyl titanate, tetra-n-butyl titanate, tetra-t-butyl titanate, tetraphenyl titanate, tetracyclohexyl titanate, tetra Examples include benzyl titanate and mixed titanates thereof. In addition, titanium (oxy) acetylacetonate, titanium tetraacetylacetonate, titanium (diisoproxide) acetylacetonate, titanium bis (ammonium lactate) dihydroxide, titanium bis (ethylacetoacetate) diisopropoxide, titanium (triethanolaminate) ) Isopropoxide, polyhydroxytitanium stearate, titanium lactate, titanium triethanolamate, butyl titanate dimer and the like are also preferably used. Furthermore, titanium oxide and composite oxides containing titanium and silicon (for example, titania / silica composite oxide (product name: C-94) manufactured by Acordis Industrial Fibers) are preferably used. Among these, tetra-n-propyl titanate, tetraisopropyl titanate and tetra-n-butyl titanate, titanium (oxy) acetylacetonate, titanium tetraacetylacetonate, titanium bis (ammonium lactate) dihydroxide, polyhydroxytitanium stearate Rate, titanium lactate, butyl titanate dimer, titanium oxide, titania / silica composite oxide (for example, product name: C-94 manufactured by Acordis Industrial Fibers), tetra-n-butyl titanate, titanium (oxy) acetylacetate Nate, titanium tetraacetylacetonate, polyhydroxytitanium stearate, titanium lactate, butyl titanate dimer, titania / silica composite oxide (for example, Aco Rdis Industrial Fibers, product name: C-94) is more preferable, and in particular, tetra-n-butyl titanate, polyhydroxytitanium stearate, titanium (oxy) acetylacetonate, titanium tetraacetylacetonate, titania / silica composite An oxide (for example, product name: C-94 manufactured by Acordis Industrial Fibers) is preferable.

ジルコニウム化合物としては、具体的には、ジルコニウムテトラアセテイト、ジルコニウムアセテイトヒドロキシド、ジルコニウムトリス(ブトキシ)ステアレート、ジルコニルジアセテイト、シュウ酸ジルコニウム、シュウ酸ジルコニル、シュウ酸ジルコニウムカリウム、ポリヒドロキシジルコニウムステアレート、ジルコニウムエトキシド、ジルコニウムテトラ−n−プロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド、ジルコニウムテトラ−t−ブトキシド、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネートならびにそれらの混合物が例示される。更には、酸化ジルコニウムや、例えばジルコニウムと珪素を含む複合酸化物も好適に使用される。これらの中では、ジルコニルジアセテイト、ジルコニウムトリス(ブトキシ)ステアレート、ジルコニウムテトラアセテイト、ジルコニウムアセテイトヒドロキシド、シュウ酸ジルコニウムアンモニウム、シュウ酸ジルコニウムカリウム、ポリヒドロキシジルコニウムステアレート、ジルコニウムテトラ−n−プロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド、ジルコニウムテトラ−t−ブトキシドが好ましく、ジルコニルジアセテイト、ジルコニウムテトラアセテイト、ジルコニウムアセテイトヒドロキシド、ジルコニウムトリス(ブトキシ)ステアレート、シュウ酸ジルコニウムアンモニウム、ジルコニウムテトラ−n−プロポキシド、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシドがより好ましく、特にジルコニウムトリス(ブトキシ)ステアレートが着色のない高重合度のポリエステルが容易に得られる理由から好ましい。   Specific examples of the zirconium compound include zirconium tetraacetate, zirconium acetylate hydroxide, zirconium tris (butoxy) stearate, zirconyl diacetate, zirconium oxalate, zirconyl oxalate, potassium potassium oxalate, and polyhydroxyzirconium. Examples include stearate, zirconium ethoxide, zirconium tetra-n-propoxide, zirconium tetraisopropoxide, zirconium tetra-n-butoxide, zirconium tetra-t-butoxide, zirconium tributoxyacetylacetonate and mixtures thereof. Furthermore, zirconium oxide and composite oxides containing, for example, zirconium and silicon are also preferably used. Among these, zirconyl diacetate, zirconium tris (butoxy) stearate, zirconium tetraacetate, zirconium acetate acetate, zirconium ammonium oxalate, zirconium potassium oxalate, polyhydroxyzirconium stearate, zirconium tetra-n- Propoxide, zirconium tetraisopropoxide, zirconium tetra-n-butoxide, zirconium tetra-t-butoxide are preferred, zirconyl diacetate, zirconium tetraacetate, zirconium acetate acetate hydroxide, zirconium tris (butoxy) stearate, sulphur Zirconium ammonium acid, zirconium tetra-n-propoxide, zirconium tetra-n-butoxide are more preferred, Preferred for reasons of zirconium tris (butoxy) stearate is easily obtained polyester having a high degree of polymerization without colored.

これらのゲルマニウム以外の重合触媒として金属化合物を用いる場合の触媒使用量は、生成するポリエステルに対する金属量として、下限値が通常5ppm以上、好ましくは10ppm以上であり、上限値が通常30000ppm以下、好ましくは1000ppm以下、より好ましくは250ppm以下、特に好ましくは130ppm以下である。使用する触媒量が多すぎると、経済的に不利であるばかりでなくポリマーの熱安定性が低くなるのに対し、逆に少なすぎると重合活性が低くなり、それに伴いポリマー製造中にポリマーの分解が誘発されやすくなる。   The amount of catalyst used in the case of using a metal compound as a polymerization catalyst other than germanium, the lower limit is usually 5 ppm or more, preferably 10 ppm or more, and the upper limit is usually 30000 ppm or less, preferably as the amount of metal relative to the polyester to be produced. 1000 ppm or less, more preferably 250 ppm or less, particularly preferably 130 ppm or less. If too much catalyst is used, it is not only economically disadvantageous but also lowers the thermal stability of the polymer. Conversely, if it is too little, the polymerization activity is lowered, and as a result, the polymer decomposes during polymer production. Is more likely to be triggered.

本発明のポリエステルを製造する際の温度、時間、圧力などの条件は、温度が150〜260℃、好ましくは180〜230℃の範囲で選ぶのがよく、重合時間は2時間以上、好ましくは4〜15時間の範囲で選ぶのがよい。減圧度は10mmHg以下、より好ましくは2mmHg以下で選ぶのがよい。
より詳細には、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℃以上、好ましくは180℃以上、上限が通常260℃以下、好ましくは250℃以下である。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、常圧〜10kPaであるが、常圧が好ましい。
Conditions such as temperature, time, and pressure for producing the polyester of the present invention are selected in the range of 150 to 260 ° C., preferably 180 to 230 ° C., and the polymerization time is 2 hours or more, preferably 4 It is better to choose in the range of ~ 15 hours. The degree of vacuum should be 10 mmHg or less, more preferably 2 mmHg or less.
More specifically, the lower limit of the esterification reaction and / or transesterification reaction temperature between the dicarboxylic acid component and the diol component is usually 150 ° C. or higher, preferably 180 ° C. or higher, and the upper limit is usually 260 ° C. or lower, preferably 250. It is below ℃. The reaction atmosphere is usually an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. The reaction pressure is usually normal pressure to 10 kPa, but normal pressure is preferred.

反応時間は、下限が通常1時間以上であり、上限が通常10時間以下、好ましくは、4時間以下である。
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後の重縮合反応は、圧力を、下限が通常0.01×10Pa以上、好ましくは0.05×10Pa以上であり、上限が通常1.4×10Pa以下、好ましくは0.4×10Pa以下の真空度下として行う。この時の反応温度は、下限が通常150℃以上、好ましくは180℃以上であり、上限が通常260℃以下、好ましくは250℃以下の範囲である。反応時間は、下限が通常2時間以上であり、上限が通常15時間以下、好ましくは10時間以下である。
The lower limit of the reaction time is usually 1 hour or longer, and the upper limit is usually 10 hours or shorter, preferably 4 hours or shorter.
In the polycondensation reaction after the esterification reaction and / or transesterification reaction between the dicarboxylic acid component and the diol component, the lower limit is usually 0.01 × 10 3 Pa or more, preferably 0.05 × 10 3 Pa or more. Yes, the upper limit is usually 1.4 × 10 3 Pa or less, preferably 0.4 × 10 3 Pa or less. At this time, the lower limit of the reaction temperature is usually 150 ° C. or higher, preferably 180 ° C. or higher, and the upper limit is usually 260 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower. The lower limit of the reaction time is usually 2 hours or more, and the upper limit is usually 15 hours or less, preferably 10 hours or less.

本発明においてポリエステルを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、同一又は異なる反応装置を用いて、溶融重合のエステル化及び/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は凝縮器を結合し、該凝縮器にて重縮合反応中に生成する揮発成分や未反応原料を回収する方法が好んで用いられる。   In the present invention, a known vertical or horizontal stirred tank reactor can be used as a reaction apparatus for producing polyester. For example, using the same or different reaction apparatus, it is carried out in two stages, that is, a step of esterification and / or transesterification of melt polymerization and a step of polycondensation under reduced pressure. 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 in which a condenser is connected between the vacuum exhaust pipe connecting the vacuum pump and the reactor, and the volatile components and unreacted raw materials generated during the polycondensation reaction in the condenser is preferably used. It is done.

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/又はその酸無水物環状体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。後者の場合、脂肪族カルボン酸及び/又はその無水物環状体の除去は、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/又はその酸無水物環状体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環状体になりやすいため、酸無水物環状体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/又はその酸無水物環状体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、好ましい態様である。   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 transesterification reaction at the alcohol end of the polyester, or distilling the aliphatic dicarboxylic acid and / or its acid anhydride ring from the end of the aliphatic carboxylic acid of the polyester. A method of increasing the degree of polymerization of the polyester while leaving is used. In the latter case, the removal of the aliphatic carboxylic acid and / or its anhydride ring is usually carried out during the polycondensation reaction under reduced pressure in the latter stage of the melt polymerization step. Although the method of distilling the body by heating is employed, since the aliphatic dicarboxylic acid easily becomes an acid anhydride ring under the polycondensation reaction conditions, it may be distilled by heating in the form of an acid anhydride ring. Many. At this time, the linear or cyclic ether derived from the diol and / or the diol may also be removed together with the aliphatic dicarboxylic acid and / or the anhydride cyclic product thereof. Furthermore, the method of distilling off both the dicarboxylic acid component and the diol component of the cyclic monomer is a preferred embodiment because the polymerization rate is improved.

本発明において、上述の方法で得られたバイオマス資源由来のジカルボン酸及び/またはジオールは、ポリエステル原料として使用するにあたり、ポリエステル製造反応中の酸素濃度を特定値以下に制御された反応槽内でポリエステルを製造してもよい。これにより不純物である窒素化合物の酸化反応によるポリエステルの着色や、例えばジオールとして1,4−ブタンジオールを使用する場合の1,4−ブタンジオールの酸化反応により生成する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酸化反応生成物によるポリエステルの着色を抑制することができるため、色相の良いポリエステルを製造することができる。   In the present invention, the dicarboxylic acid and / or diol derived from biomass resources obtained by the above-described method is used as a polyester raw material in a reaction vessel in which the oxygen concentration during the polyester production reaction is controlled to a specific value or less. May be manufactured. As a result, 2- (4-hydroxybutyloxy) produced by coloring of polyester by oxidation reaction of nitrogen compounds as impurities, or oxidation reaction of 1,4-butanediol when 1,4-butanediol is used as a diol, for example. ) Since the coloring of the polyester by the diol oxidation reaction product such as tetrahydrofuran can be suppressed, a polyester having a good hue can be produced.

ここでいう製造反応とは、原料をエステル化反応槽へ仕込み、昇温を開始した時点から重縮合反応槽で減圧下にて所望の粘度のポリマーを製造し、反応槽を減圧から常圧以上に復圧するまでの間と定義する。
製造反応中の反応槽中の酸素濃度は、下限は、特に限定されないが通常1.0×10−9%以上、好ましくは1.0×10−7%以上であり、上限が通常10%以下、好ましくは1%以下、より好ましくは、0.1%以下、最も好ましくは、0.01%以下である。酸素濃度が低すぎる場合には、管理工程が煩雑となる傾向があり、また、高すぎる場合には、上記の理由で得られるポリエステルの着色が著しくなる傾向がある。
The production reaction here refers to the preparation of a polymer having a desired viscosity under reduced pressure in a polycondensation reaction tank from the time when the raw material is charged into the esterification reaction tank, and the temperature rise is started. It is defined as the period until the pressure is restored.
The lower limit of the oxygen concentration in the reaction tank during the production reaction is not particularly limited, but is usually 1.0 × 10 −9 % or more, preferably 1.0 × 10 −7 % or more, and the upper limit is usually 10% or less. , Preferably 1% or less, more preferably 0.1% or less, and most preferably 0.01% or less. When the oxygen concentration is too low, the management process tends to be complicated, and when it is too high, the polyester obtained for the above reason tends to become colored.

本発明において、上述の方法で得られたバイオマス資源由来のジカルボン酸及び/またはジオールをポリエステル原料として使用するにあたり、減圧下での重合反応停止前の攪拌速度を制御してもよい。これにより分解が抑制された粘度の高いバイオマス資源由来のポリエステルを製造することができる。
ここで言う“最終攪拌速度”とは、後述する縮重合反応中において、所望の粘度のポリマーを製造した際の攪拌装置の最低攪拌回転数を示す。但し、製造ポリマー抜き出し操作等に伴う攪拌装置の停止操作は、縮重合反応中の定義の中には含まれない。
In the present invention, when the dicarboxylic acid and / or diol derived from biomass resources obtained by the above-described method is used as a polyester raw material, the stirring speed before stopping the polymerization reaction under reduced pressure may be controlled. Thereby, the polyester derived from the biomass resource with a high viscosity in which decomposition | disassembly was suppressed can be manufactured.
The “final stirring speed” here refers to the minimum number of stirring rotations of the stirring device when a polymer having a desired viscosity is produced during the condensation polymerization reaction described later. However, the operation of stopping the stirrer accompanying the production polymer extraction operation or the like is not included in the definition during the condensation polymerization reaction.

減圧下での重合反応時の反応停止前の攪拌速度は、下限が通常0.1rpm以上、好ましくは0.5rpm以上であり、より好ましくは、1rpm以上であり、上限が10rpm以下、好ましくは7rpm以下、より好ましくは、5rpm以下、最も好ましくは、3rpm以下である。攪拌速度が遅すぎる場合には、重合速度が遅くなったり、生成ポリマーに粘度むらが生じる傾向があり、また、速すぎる場合には、せん断発熱により不純物が多いバイオマス資源由来のポリマーの製造においては特にポリマーが分解しやすい傾向がある。本発明においては、通常、少なくとも10rpm以下の回転数で少なくとも5分以上、好ましくは、10分以上、より好ましくは30分以上攪拌して所望のポリエステルを製造するのが好ましい。   The lower limit of the stirring speed before stopping the reaction at the time of the polymerization reaction under reduced pressure is usually 0.1 rpm or more, preferably 0.5 rpm or more, more preferably 1 rpm or more, and the upper limit is 10 rpm or less, preferably 7 rpm. Hereinafter, it is more preferably 5 rpm or less, and most preferably 3 rpm or less. When the stirring rate is too slow, the polymerization rate tends to be slow or the viscosity of the produced polymer tends to be uneven, and when it is too fast, in the production of polymers derived from biomass resources that have many impurities due to shearing heat generation. In particular, the polymer tends to decompose easily. In the present invention, it is usually preferable to produce the desired polyester by stirring at a rotational speed of at least 10 rpm for at least 5 minutes, preferably at least 10 minutes, more preferably at least 30 minutes.

また、減圧下での重合開始時の攪拌速度は、下限が通常10rpm以上、好ましくは20rpm以上であり、より好ましくは、30rpm以上であり、その上限は、200rpm以下、好ましくは100rpm以下、より好ましくは、50rpm以下である。攪拌速度が遅すぎる場合には、重合速度が遅くなったり、生成ポリマーに粘度むらが生じる傾向があり、また、速すぎる場合には、せん断発熱により不純物が多いバイオマス資源由来のポリマーの製造時においては特にポリマーが分解しやすい傾向がある。   The lower limit of the stirring speed at the start of polymerization under reduced pressure is usually 10 rpm or more, preferably 20 rpm or more, more preferably 30 rpm or more, and the upper limit is 200 rpm or less, preferably 100 rpm or less, more preferably. Is 50 rpm or less. When the stirring speed is too slow, the polymerization speed tends to be slow or the viscosity of the produced polymer tends to be uneven, and when it is too fast, during the production of a polymer derived from biomass resources having many impurities due to shearing heat generation. Tends to degrade the polymer in particular.

ここで減圧下での重合反応時の攪拌速度は、ポリエステルの粘度上昇との兼ね合いで、連続的、または多段階で攪拌速度を低減させてもよい。より好ましくは、減圧下での重縮合反応停止前10分間の平均攪拌速度を、減圧下での重縮合反応開始後30分間の平均攪拌速度より低くすることが重要である。この調節を行うことにより不純物が多く熱分解しやすいバイオマス資源由来のポリエステルの製造時の熱分解が抑えられ、安定にポリマーが製造できる。   Here, the stirring speed at the time of the polymerization reaction under reduced pressure may be reduced continuously or in multiple stages in consideration of an increase in the viscosity of the polyester. More preferably, it is important that the average stirring speed for 10 minutes before stopping the polycondensation reaction under reduced pressure is lower than the average stirring speed for 30 minutes after starting the polycondensation reaction under reduced pressure. By performing this adjustment, the thermal decomposition during the production of the biomass resource-derived polyester that contains many impurities and is easily thermally decomposed is suppressed, and the polymer can be produced stably.

また、エステル化反応及び/又はエステル交換反応時の攪拌速度を制御することにより、例えば、ジオールとして1,4−ブタンジオールを用いた場合のテトラヒドロフランの副生が低減され、重合速度を向上することができる。
エステル化反応時の攪拌速度は、下限が通常30rpm以上、好ましくは、50rpm以上、より好ましくは、80rpm以上であり、上限は、1000rpm以下、好ましくは500rpm以下である。攪拌速度が遅すぎる場合には、留去効率が悪く、エステル化反応が遅くなる傾向があり、例えばジオールの脱水反応や脱水環化等が引き起こされる傾向がある。それによりジオール/ジカルボン酸の比率が崩れて重合速度が低下したり、より過剰のジオールを仕込む必要が生じる等の欠点を有する、また、速すぎる場合には、余計な動力を消費するため経済的に不利である。
In addition, by controlling the stirring speed during the esterification reaction and / or transesterification reaction, for example, by-production of tetrahydrofuran when 1,4-butanediol is used as the diol, the polymerization rate is improved. Can do.
The lower limit of the stirring speed during the esterification reaction is usually 30 rpm or more, preferably 50 rpm or more, more preferably 80 rpm or more, and the upper limit is 1000 rpm or less, preferably 500 rpm or less. When the stirring speed is too slow, the distillation efficiency is poor and the esterification reaction tends to be slow, and for example, the diol dehydration reaction or dehydration cyclization tends to be caused. As a result, the ratio of the diol / dicarboxylic acid collapses and the polymerization rate is reduced, and it is necessary to charge an excessive amount of the diol. Disadvantageous.

また、バイオマス資源由来のジカルボン酸を、ポリエステル原料として使用するにあたり、ジカルボン酸を貯蔵タンクから反応器へ移送する際の酸素濃度と湿度を制御してもよい。これにより不純物による移送管内の腐食を防止すること事ができ、更には窒素源の酸化反応による着色を抑えることができ、色相の良いポリエステルを製造することができる。   Moreover, when using dicarboxylic acid derived from biomass resources as a polyester raw material, the oxygen concentration and humidity when transferring the dicarboxylic acid from the storage tank to the reactor may be controlled. As a result, corrosion in the transfer pipe due to impurities can be prevented, and further, coloring due to the oxidation reaction of the nitrogen source can be suppressed, and a polyester having a good hue can be produced.

移送管の種類としては、具体的には、通常の公知の金属製もしくはこれらの内面にガラス、樹脂などのライニングを施したもの、さらにはガラス製、樹脂製の容器などが用いられる。強度の面などから金属製もしくはそれらにライニングを施したものが好んで用いられる。金属製タンクの材としては、公知のものが使用され、具体的には、炭素鋼、フェライト系ステンレス鋼、SUS410等のマルテンサイト系ステンレス鋼、SUS310、SUS304、SUS316等のオーステナイト系ステンレス鋼、クラッド鋼、鋳鉄、銅、銅合金、アルミニウム、インコネル、ハステロイ、チタン等が挙げられる。   Specifically, the transfer pipe is made of a commonly known metal, or an inner surface of which a lining such as glass or resin is applied, or a glass or resin container. From the viewpoint of strength, etc., those made of metal or those lining them are preferably used. As the material for the metal tank, known materials are used. Specifically, carbon steel, ferritic stainless steel, martensitic stainless steel such as SUS410, austenitic stainless steel such as SUS310, SUS304, and SUS316, clad Steel, cast iron, copper, copper alloy, aluminum, inconel, hastelloy, titanium and the like can be mentioned.

移送管内の酸素濃度は、移送管全体積に対して、下限は特に限定されないが、通常0.00001%以上、好ましくは0.01%以上である。一方、上限が通常16%以下、好ましくは14%以下、より好ましくは、12%以下である。酸素濃度が低すぎる場合には、設備投資や管理工程が煩雑になり経済的に不利であり、一方、高すぎる場合には、製造されるポリマーの着色が増加する傾向がある。   The lower limit of the oxygen concentration in the transfer pipe is not particularly limited with respect to the total volume of the transfer pipe, but is usually 0.00001% or more, preferably 0.01% or more. On the other hand, the upper limit is usually 16% or less, preferably 14% or less, and more preferably 12% or less. When the oxygen concentration is too low, the capital investment and the management process become complicated, which is economically disadvantageous. On the other hand, when the oxygen concentration is too high, coloring of the produced polymer tends to increase.

移送管内の湿度は、下限は特に限定されないが、通常0.0001%以上、好ましくは0.001%以上であり、より好ましくは、0.01%以上、最も好ましくは、0.1%以上であり、上限が80%以下、好ましくは60%以下、より好ましくは、40%以下である。湿度が低すぎる場合には、管理工程が煩雑で経済的に不利になる傾向があり、また、高すぎる場合には、貯蔵タンクや配管の腐食が問題になる傾向がある。更に、湿度が高すぎる場合は、貯蔵タンクや配管へのジカルボン酸の付着、ジカルボン酸のブロック化等の問題が生じ、これらの付着現象により配管の腐食が促進される傾向がある。   The lower limit of the humidity in the transfer pipe is not particularly limited, but is usually 0.0001% or more, preferably 0.001% or more, more preferably 0.01% or more, and most preferably 0.1% or more. The upper limit is 80% or less, preferably 60% or less, and more preferably 40% or less. If the humidity is too low, the management process tends to be cumbersome and economically disadvantageous. If it is too high, corrosion of the storage tank and piping tends to be a problem. Furthermore, when the humidity is too high, problems such as adhesion of dicarboxylic acid to storage tanks and piping, blocking of dicarboxylic acid, and the like occur, and corrosion of piping tends to be promoted by these adhesion phenomena.

移送管内の温度は、下限が通常−50℃以上、好ましくは0℃以上である。一方、上限が通常200℃以下、好ましくは100℃以下、より好ましくは、50℃以下である。温度が低すぎる場合には、貯蔵コストが増大する傾向があり、また、高すぎる場合には、ジカルボン酸の脱水反応等が併発する傾向がある。
移送管内の圧力は、通常、0.1kPaから1MPaであるが、操作性の観点から0.05MPa以上0.3Mpa以下程度の圧力で使用される。
The lower limit of the temperature in the transfer tube is usually −50 ° C. or higher, preferably 0 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit is usually 200 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower. If the temperature is too low, the storage cost tends to increase, and if it is too high, the dicarboxylic acid dehydration reaction tends to occur simultaneously.
The pressure in the transfer pipe is usually from 0.1 kPa to 1 MPa, but is used at a pressure of about 0.05 MPa to 0.3 MPa from the viewpoint of operability.

また、ポリエステルの製造工程の途中、又は製造されたポリエステルには、その特性が損なわれない範囲において各種の添加剤、例えば、可塑剤、紫外線安定化剤、着色防止剤、艶消し剤、消臭剤、難燃剤、耐候剤、帯電防止剤、糸摩擦低減剤、離型剤、抗酸化剤、イオン交換剤あるいは着色顔料等として無機微粒子や有機化合物を必要に応じて添加してもよい。着色顔料としては、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄などの無機顔料の他、シアニン系、スチレン系、フタロシアイン系、アンスラキノン系、ペリノン系、イソインドリノン系、キノフタロン系、キノクリドン系、チオインディゴ系などの有機顔料等を使用することができる。また、炭酸カルシウムやシリカなどの改質剤も使用することができる。   In addition, various additives such as plasticizers, UV stabilizers, anti-coloring agents, matting agents, deodorizers in the course of the polyester production process, or within the range where the properties of the produced polyester are not impaired. If necessary, inorganic fine particles or organic compounds may be added as agents, flame retardants, weathering agents, antistatic agents, yarn friction reducing agents, mold release agents, antioxidants, ion exchange agents, or coloring pigments. Color pigments include carbon black, titanium oxide, zinc oxide, iron oxide, and other inorganic pigments, as well as cyanine, styrene, phthalocyanine, anthraquinone, perinone, isoindolinone, quinophthalone, and quinocridone. Organic pigments such as those based on thioindigo can be used. Moreover, modifiers such as calcium carbonate and silica can also be used.

本発明において、重合反応終了後、重合反応槽より抜き出す際のポリエステルの温度を制御してもよい。これにより、高粘度のポリエステルの抜き出し時の熱分解を抑制させて取り出すことができる。
重合反応槽より抜き出す際のポリエステルの温度は、重合終了後、反応槽の圧力を減圧からから常圧以上に復圧した際の樹脂温度をTeとしたとき、下限は、(Te−50)℃以上、好ましくは(Te−30)℃以上であり、より好ましくは、(Te−20)℃以上、最も好ましくは、(Te−10)℃以上であり、上限が(Te+20)℃以下、好ましくは(Te+10)℃以下、より好ましくは、Te℃以下である。温度が低すぎる場合には、抜き出し時のポリエステルの粘度が上昇し、抜き出し難くなり生産性に問題が生じる傾向があり、また、高すぎる場合には、ポリエステルの熱分解が顕著になる傾向がある。
In this invention, you may control the temperature of the polyester at the time of extracting from a polymerization reaction tank after completion | finish of a polymerization reaction. Thereby, thermal decomposition at the time of extraction of high-viscosity polyester can be suppressed and taken out.
The temperature of the polyester when it is withdrawn from the polymerization reaction tank is (Te-50) ° C., where Te is the resin temperature when the pressure in the reaction tank is restored from reduced pressure to normal pressure or higher after completion of polymerization. Above, preferably (Te-30) ° C. or higher, more preferably (Te-20) ° C. or higher, most preferably (Te-10) ° C. or higher, and the upper limit is (Te + 20) ° C. or lower, preferably (Te + 10) ° C. or lower, more preferably Te ° C. or lower. If the temperature is too low, the viscosity of the polyester at the time of extraction will increase, making it difficult to extract and tend to cause problems with productivity. If it is too high, the thermal decomposition of the polyester will tend to be significant. .

ここで、抜き出し時のポリエステルの温度は、重合反応層内の温度を測定する目的で取り付けられた熱電対等により測定することができる。
また、本発明において、重合反応終了後、重合反応槽より抜き出されたストランド状のポリエステルを特定温度以下の水性媒体に接触させてもよい。これにより、高粘度のポリエステルの分解を抑制させたまま得ることができる。
Here, the temperature of the polyester at the time of extraction can be measured by a thermocouple or the like attached for the purpose of measuring the temperature in the polymerization reaction layer.
Moreover, in this invention, after completion | finish of a polymerization reaction, you may make the strand-shaped polyester extracted from the polymerization reaction tank contact the aqueous medium below a specific temperature. Thereby, it can obtain, suppressing decomposition | disassembly of highly viscous polyester.

ポリエステルを冷却するための媒体としては特に限定されないが、エチレングリコール等のジオール、メタノール、エタノール等のアルコール、アセトン、水が挙げられ、この中では、水が最も好ましい。これらの水性溶媒は、2種以上併用してもよい。
また、溶媒の温度は、下限が通常−20℃以上、好ましくは−10℃以上であり、より好ましくは、0℃以上、最も好ましくは、4℃以上であり、上限が通常20℃以下、好ましくは15℃以下、より好ましくは、10℃以下である。温度が低すぎる場合には、媒体の冷却設備運転コストが高くなり経済的に不利になる傾向があり、また、高すぎる場合には、ストランドでの抜き出し時にポリエステルの熱分解が顕著になる傾向がある。
The medium for cooling the polyester is not particularly limited, and examples thereof include diols such as ethylene glycol, alcohols such as methanol and ethanol, acetone, and water. Among these, water is most preferable. Two or more of these aqueous solvents may be used in combination.
The lower limit of the solvent temperature is usually −20 ° C. or higher, preferably −10 ° C. or higher, more preferably 0 ° C. or higher, most preferably 4 ° C. or higher, and the upper limit is usually 20 ° C. or lower. Is 15 ° C. or lower, more preferably 10 ° C. or lower. If the temperature is too low, the operating cost of the medium cooling equipment tends to be high and economically disadvantageous. On the other hand, if the temperature is too high, the thermal decomposition of the polyester tends to become noticeable when the strand is pulled out. is there.

ポリエステルを冷却する時間は、下限が通常0.1秒以上、好ましくは1秒以上であり、より好ましくは、5秒以上、最も好ましくは、10秒以上であり、上限が通常5分以下、好ましくは2分以下、より好ましくは、1分以下、最も好ましくは、30秒以下である。時間が短すぎる場合には、ストランド同士の融着が著しくなったり、ペレット化が困難になる傾向があり、また、長すぎる場合には、生産性が不利になる傾向がある。   As for the time for cooling the polyester, the lower limit is usually 0.1 second or more, preferably 1 second or more, more preferably 5 seconds or more, most preferably 10 seconds or more, and the upper limit is usually 5 minutes or less, preferably Is 2 minutes or less, more preferably 1 minute or less, and most preferably 30 seconds or less. If the time is too short, fusion between strands tends to be remarkable or pelletization tends to be difficult, and if too long, productivity tends to be disadvantageous.

冷却する方法としては、特に限定されないが、例えば、重合槽からポリエステルをストランド状で抜き出し、冷却媒体中を潜らす方法や、冷却媒体をストランドに例えばシャワー状で降りかける等の方法が挙げられる。
<ポリエステル>
本発明のポリエステルとは、上記に列挙したジカルボン酸単位およびジオール単位の範疇に属する各種化合物を主体とする成分の反応により製造されるポリエステルはすべて本発明のポリエステルに含まれるが、典型的なものとして、以下のポリエステルが具体的に例示できる。
Although it does not specifically limit as a method to cool, For example, the method of taking out polyester in a strand form from a polymerization tank and submerging in a cooling medium, and the method of dropping a cooling medium on a strand in a shower form etc. are mentioned, for example.
<Polyester>
The polyester of the present invention includes all polyesters produced by the reaction of components mainly composed of various compounds belonging to the categories of dicarboxylic acid units and diol units listed above. As specific examples, the following polyesters can be exemplified.

コハク酸を用いたポリエステルとしては、コハク酸とエチレングリコールのポリエステル、コハク酸と1,3−プロピレングリコールのポリエステル、コハク酸とネオペンチルグリコールのポリエステル、コハク酸と1,6−ヘキサメチレングリコールのポリエステル、コハク酸と1,4−ブタンジオールのポリエステル及びコハク酸と1,4−シクロヘキサンジメタノールのポリエステルなどが例示できる。
シュウ酸を用いたポリエステルとしては、シュウ酸とエチレングリコールのポリエステル、シュウ酸と1,3−プロピレングリコールのポリエステル、シュウ酸とネオペンチルグリコールのポリエステル、シュウ酸と1,6−ヘキサメチレングリコールのポリエステル、シュウ酸と1,4−ブタンジオールのポリエステル及びシュウ酸と1,4−シクロヘキサンジメタノールのポリエステルなどが例示できる。
As polyesters using succinic acid, polyesters of succinic acid and ethylene glycol, polyesters of succinic acid and 1,3-propylene glycol, polyesters of succinic acid and neopentyl glycol, polyesters of succinic acid and 1,6-hexamethylene glycol Examples thereof include polyesters of succinic acid and 1,4-butanediol and polyesters of succinic acid and 1,4-cyclohexanedimethanol.
As polyesters using oxalic acid, oxalic acid and ethylene glycol polyester, oxalic acid and 1,3-propylene glycol polyester, oxalic acid and neopentyl glycol polyester, oxalic acid and 1,6-hexamethylene glycol polyester Examples thereof include polyesters of oxalic acid and 1,4-butanediol, and polyesters of oxalic acid and 1,4-cyclohexanedimethanol.

アジピン酸を用いたポリエステルとしては、アジピン酸とエチレングリコールのポリエステル、アジピン酸と1,3−プロピレングリコールのポリエステル、アジピン酸とネオペンチルグリコールのポリエステル、アジピン酸と1,6−ヘキサメチレングリコールのポリエステル、アジピン酸と1,4−ブタンジオールのポリエステル及びアジピン酸1,4−シクロヘキサンジメタノールのポリエステルなどが例示できる。
その他、上記のジカルボン酸を組み合わせたポリエステルも好ましい組み合わせであり、コハク酸とアジピン酸とエチレングリコールのポリエステル、コハク酸とアジピン酸と1,4−ブタンジオールのポリエステル、テレフタル酸とアジピン酸と1,4−ブタンジオールのポリエステル及びテレフタル酸とコハク酸と1,4−ブタンジオールのポリエステルなどが例示できる。
As a polyester using adipic acid, adipic acid and ethylene glycol polyester, adipic acid and 1,3-propylene glycol polyester, adipic acid and neopentyl glycol polyester, adipic acid and 1,6-hexamethylene glycol polyester Examples thereof include polyesters of adipic acid and 1,4-butanediol and polyesters of adipic acid 1,4-cyclohexanedimethanol.
In addition, a polyester in which the above dicarboxylic acid is combined is also a preferable combination, a polyester of succinic acid, adipic acid and ethylene glycol, a polyester of succinic acid, adipic acid and 1,4-butanediol, a terephthalic acid, adipic acid and 1, Examples include 4-butanediol polyester and terephthalic acid, succinic acid, and 1,4-butanediol polyester.

本発明は、上記のジオール成分とジカルボン酸成分に加えて、第3成分として共重合成分を加えた共重合ポリエステルも対象としている。その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や、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、3官能以上の多価カルボン酸及び/又はその無水物並びに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、高重合度の共重合ポリエステルが容易に製造できる傾向があるため、特に2官能及び/又は3官能以上のオキシカルボン酸が好適に使用される。その中でも、3官能以上のオキシカルボン酸の使用は、後述する鎖延長剤を使用することなく、極少量で容易に高重合度のポリエステルを製造できるのでもっとも好ましい方法である。   The present invention is also directed to a copolymer polyester in which a copolymer component is added as a third component in addition to the diol component and the dicarboxylic acid component. Specific examples of the copolymer component include a bifunctional oxycarboxylic acid, a trifunctional or higher polyhydric alcohol, a trifunctional or higher polyvalent carboxylic acid and / or an anhydride thereof to form a crosslinked structure, and Examples thereof include at least one polyfunctional compound selected from the group consisting of trifunctional or higher functional oxycarboxylic acids. Among these copolymer components, a bifunctional and / or trifunctional or higher functional oxycarboxylic acid is particularly preferably used because a copolymer polyester having a high degree of polymerization tends to be easily produced. Among them, the use of a trifunctional or higher functional oxycarboxylic acid is the most preferable method because a polyester having a high degree of polymerization can be easily produced in a very small amount without using a chain extender described later.

本発明のポリエステルの構成単位の組成比は、ジオール単位とジカルボン酸単位のモル比が、実質的に等しいが、ポリエステルは共重合成分としてオキシカルボン酸単位を含んでもよい。オキシカルボン酸単位の量は、ジカルボン酸単位100モルに対し、通常には、0〜30モルである。オキシカルボン酸単位の上限は好ましくは20モル%、さらに好ましくは10モル%、また下限は好ましくは0.5モル%、より好ましくは1モル%である。   In the composition ratio of the structural unit of the polyester of the present invention, the molar ratio of the diol unit and the dicarboxylic acid unit is substantially equal, but the polyester may contain an oxycarboxylic acid unit as a copolymerization component. The amount of the oxycarboxylic acid unit is usually 0 to 30 mol per 100 mol of the dicarboxylic acid unit. The upper limit of the oxycarboxylic acid unit is preferably 20 mol%, more preferably 10 mol%, and the lower limit is preferably 0.5 mol%, more preferably 1 mol%.

オキシカルボン酸単位は相当するオキシカルボン酸及びその誘導体が原料として用いられる。具体例としては、p−ヒドロキシ安息香酸、乳酸、ラクチド、グリコール酸、グリコリド、2−ヒドロキシ−n−酪酸、2−ヒドロキシカプロン酸、6−ヒドロキシカプロン酸、カプロラクトン、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、あるいはこれらのエステル、環状単量体エステル、環状二量体エステル及びこれらの混合物が挙げられる。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。これらの中で好ましいのは、乳酸またはグリコール酸であり、特に好ましいのは、使用時の重合速度の増大が特に顕著で、かつ入手の容易な乳酸またはグリコール酸である。形態は、30〜95%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。これら脂肪族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。
具体的にそのポリエステルの態様を示すと、2官能のオキシカルボン酸として乳酸を用いると、例えば、コハク酸−1,4−ブタンジオール−乳酸の共重合ポリエステルやコハク酸−アジピン酸−1,4−ブタンジオール−乳酸の共重合ポリエステルとなる。グリコール酸を用いると、例えば、コハク酸−1,4−ブタンジオール−グリコール酸の共重合ポリエステルである。オキシカルボン酸単位はそれ以外の相当するオキシカルボン酸及びその誘導体も原料として用いられる。具体例としては、p−ヒドロキシ安息香酸、2−ヒドロキシ−n−酪酸、2−ヒドロキシカプロン酸、6−ヒドロキシカプロン酸、カプロラクトン、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などの2官能のオキシカルボン酸を任意に変えて、所定の共重合ポリエステルが製造できる。
As the oxycarboxylic acid unit, a corresponding oxycarboxylic acid and a derivative thereof are used as a raw material. Specific examples include p-hydroxybenzoic acid, lactic acid, lactide, glycolic acid, glycolide, 2-hydroxy-n-butyric acid, 2-hydroxycaproic acid, 6-hydroxycaproic acid, caprolactone, 2-hydroxy3,3-dimethyl. Examples include butyric acid, 2-hydroxy-3-methylbutyric acid, 2-hydroxyisocaproic acid, or esters thereof, cyclic monomer esters, cyclic dimer esters, and mixtures thereof. 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, lactic acid or glycolic acid is preferred, and particularly preferred is lactic acid or glycolic acid, which is particularly prominent in increasing the polymerization rate during use and is readily available. The form is preferably 30 to 95% because an aqueous solution can be easily obtained. These aliphatic oxycarboxylic acids can be used alone or as a mixture of two or more.
Specifically, when the polyester is used, when lactic acid is used as the bifunctional oxycarboxylic acid, for example, a copolymer polyester of succinic acid-1,4-butanediol-lactic acid or succinic acid-adipic acid-1,4 is used. -Copolymerized polyester of butanediol-lactic acid. When glycolic acid is used, for example, it is a copolyester of succinic acid-1,4-butanediol-glycolic acid. For the oxycarboxylic acid unit, other corresponding oxycarboxylic acids and derivatives thereof are also used as raw materials. Specific examples include p-hydroxybenzoic acid, 2-hydroxy-n-butyric acid, 2-hydroxycaproic acid, 6-hydroxycaproic acid, caprolactone, 2-hydroxy-3,3-dimethylbutyric acid, 2-hydroxy-3-methyl. A predetermined copolyester can be produced by arbitrarily changing a bifunctional oxycarboxylic acid such as butyric acid or 2-hydroxyisocaproic acid.

本発明のポリエステルには3官能以上のアルコール又はカルボン酸が共重合されていても良い。具体的にはトリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、プロパントリカルボン酸、リンゴ酸、クエン酸、酒石酸、ヒドロキシグルタル酸、ヒドロキシメチルグルタル酸、ヒドロキシイソフタル酸、ヒドロキシテレフタル酸等の3官能以上の多価アルコール、多価カルボン酸、多価オキシカルボン酸が共重合されていても良い。上記の3官能以上の多官能化合物単位の量は、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100モル%に対して、上限値が通常、5モル%以下、好ましくは1モル%以下、更に好ましくは、0.50モル%以下、特に好ましくは0.3モル%以下である。一方、高重合度のポリエステルを容易に製造する目的で3官能以上の化合物を共重合成分として使用する場合、その効果が発現する使用量の下限値としては、通常、0.0001モル%以上、好ましくは、0.001モル%以上、より好ましくは、0.005モル%以上、特に好ましくは0.01モル%以上である。
共重合成分の3官能以上の多価アルコールとしてペンタエリスリトールを用いると、例えば、コハク酸−1,4−ブタンジオール−ペンタエリスリトールの共重合ポリエステルやコハク酸−アジピン酸−1,4−ブタンジオール−ペンタエリスリトールの共重合ポリエステルとなる。3官能以上の多価アルコールを任意に変えて、所望の共重合ポリエステルが製造できる。これらの共重合ポリエステルを鎖延長(カップリング)した高分子量のポリエステルも本発明のポリエステルの範疇に属する。
共重合成分の3官能のオキシカルボン酸としてリンゴ酸を用いる場合、例えば、コハク酸−1,4−ブタンジオール−リンゴ酸の共重合ポリエステル、コハク酸−アジピン酸−1,4−ブタンジオール−リンゴ酸の共重合ポリエステル、コハク酸−1,4−ブタンジオール−リンゴ酸−酒石酸の共重合ポリエステル、コハク酸−アジピン酸−1,4−ブタンジオール−リンゴ酸−酒石酸の共重合ポリエステル、コハク酸−1,4−ブタンジオール−リンゴ酸−クエン酸の共重合ポリエステル、コハク酸−アジピン酸−1,4−ブタンジオール−リンゴ酸−クエン酸の共重合ポリエステルとなる。3官能のオキシカルボン酸を任意に変えて、所望の共重合ポリエステルが製造できる。
The polyester of the present invention may be copolymerized with a tri- or higher functional alcohol or carboxylic acid. Specifically, trifunctional or more polyhydric alcohols such as trimethylolpropane, glycerin, pentaerythritol, propanetricarboxylic acid, malic acid, citric acid, tartaric acid, hydroxyglutaric acid, hydroxymethylglutaric acid, hydroxyisophthalic acid, hydroxyterephthalic acid, etc. , Polyvalent carboxylic acid and polyvalent oxycarboxylic acid may be copolymerized. Since the amount of the above trifunctional or higher polyfunctional compound unit causes the generation of gel, the upper limit is usually 5 mol% or less, preferably 100 mol% of all monomer units constituting the polyester. Is 1 mol% or less, more preferably 0.50 mol% or less, particularly preferably 0.3 mol% or less. On the other hand, when a trifunctional or higher functional compound is used as a copolymerization component for the purpose of easily producing a polyester having a high degree of polymerization, the lower limit of the amount used to exert its effect is usually 0.0001 mol% or more, Preferably, it is 0.001 mol% or more, more preferably 0.005 mol% or more, and particularly preferably 0.01 mol% or more.
When pentaerythritol is used as the trifunctional or higher functional polyhydric alcohol of the copolymer component, for example, succinic acid-1,4-butanediol-pentaerythritol copolymerized polyester or succinic acid-adipic acid-1,4-butanediol- It becomes a copolyester of pentaerythritol. A desired copolyester can be produced by arbitrarily changing a trihydric or higher polyhydric alcohol. High molecular weight polyesters obtained by chain extending (coupling) these copolymerized polyesters also belong to the category of the polyester of the present invention.
When malic acid is used as the trifunctional oxycarboxylic acid of the copolymerization component, for example, copolymer polyester of succinic acid-1,4-butanediol-malic acid, succinic acid-adipic acid-1,4-butanediol-apple Acid copolyester, succinic acid-1,4-butanediol-malic acid-tartaric acid copolyester, succinic acid-adipic acid-1,4-butanediol-malic acid-tartaric acid copolyester, succinic acid- A copolymer polyester of 1,4-butanediol-malic acid-citric acid and a copolymer polyester of succinic acid-adipic acid-1,4-butanediol-malic acid-citric acid are obtained. A desired copolyester can be produced by arbitrarily changing the trifunctional oxycarboxylic acid.

勿論、更に2官能のオキシカルボン酸との組み合わせで、例えば、コハク酸−1,4−ブタンジオール−リンゴ酸−乳酸の共重合ポリエステル、コハク酸−アジピン酸−1,4−ブタンジオール−リンゴ酸−乳酸の共重合ポリエステル、コハク酸−1,4−ブタンジオール−リンゴ酸−酒石酸−乳酸の共重合ポリエステル、コハク酸−アジピン酸−1,4−ブタンジオール−リンゴ酸−酒石酸−乳酸の共重合ポリエステル、コハク酸−1,4−ブタンジオール−リンゴ酸−クエン酸−乳酸の共重合ポリエステル、コハク酸−アジピン酸−1,4−ブタンジオール−リンゴ酸−クエン酸−乳酸の共重合ポリエステルとなる。
本発明のポリエステルの物性特性は、ポリブチレンサクシネートやポリブチレンサクシネートアジペートのような脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸のポリエステルを例に説明すると、密度が1.2〜1.3g/cm、融点は80〜120℃、引張強度30〜80Mpa、極限伸び300〜600%、引張弾性率400〜700Mpa、引張降伏点強度30〜40Mpa、衝撃試験強度5〜20kJ/m程度、ガラス転移点−45〜−25℃というような汎用のポリマーが有する特性を保有する。また、特定の用途を対象とした場合には、前記のような範囲の域を超えた、任意の広範囲の特性を保有するポリエステルとすることができる。さらに各種成形手段により成形品を製造することができる程度の融点、メルトインデックス、溶融粘弾性の特性を有することができる。これらの特性は、使用目的に応じて、ポリエステル原料や添加物の種類、重合条件或いは成形条件等を変えることにより任意に調整することができる。
Of course, in combination with a bifunctional oxycarboxylic acid, for example, copolymer polyester of succinic acid-1,4-butanediol-malic acid-lactic acid, succinic acid-adipic acid-1,4-butanediol-malic acid -Copolyester of lactic acid, copolymer polyester of succinic acid-1,4-butanediol-malic acid-tartaric acid-lactic acid, copolymer of succinic acid-adipic acid-1,4-butanediol-malic acid-tartaric acid-lactic acid Polyester, copolyester of succinic acid-1,4-butanediol-malic acid-citric acid-lactic acid, and copolyester of succinic acid-adipic acid-1,4-butanediol-malic acid-citric acid-lactic acid .
The physical properties of the polyester of the present invention will be explained by taking an example of a polyester of an aliphatic diol and an aliphatic dicarboxylic acid such as polybutylene succinate or polybutylene succinate adipate, and a density of 1.2 to 1.3 g / cm 3. The melting point is 80 to 120 ° C., the tensile strength is 30 to 80 Mpa, the ultimate elongation is 300 to 600%, the tensile modulus is 400 to 700 Mpa, the tensile yield point strength is 30 to 40 Mpa, the impact test strength is about 5 to 20 kJ / m 2 , the glass transition point. It possesses the properties of general-purpose polymers such as −45 to −25 ° C. Moreover, when targeting a specific use, it can be set as the polyester which has the characteristics of arbitrary wide ranges beyond the range of the above ranges. Furthermore, it can have the melting point, melt index, and melt viscoelasticity properties so that a molded product can be produced by various molding means. These characteristics can be arbitrarily adjusted by changing the types of polyester raw materials and additives, polymerization conditions, molding conditions and the like according to the purpose of use.

以下に詳細に本発明のポリエステルが有する代表的な物性値の範囲を開示する。 The range of the typical physical property value which the polyester of this invention has in detail is disclosed below.

本発明のポリエステルの数平均分子量は、ポリスチレン換算で通常、下限が通常5000以上、好ましくは1万以上、より好ましくは、1.5万以上であり、上限が通常50万以下、好ましくは30万以下である。   The number average molecular weight of the polyester of the present invention is usually at least 5000, preferably 10,000 or more, more preferably 15,000 or more in terms of polystyrene, and the upper limit is usually 500,000 or less, preferably 300,000. It is as follows.

ポリエステル共重合体の組成比は、ジオール単位とジカルボン酸単位のモル比が、実質的に等しいことが必要である。   As for the composition ratio of the polyester copolymer, the molar ratio of the diol unit and the dicarboxylic acid unit needs to be substantially equal.

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、0.5以上であり、中でも1.0以上が好ましく、更には1.5以上が好ましく、特に2.0以上が特に好ましい。還元粘度(ηsp/c)値の上限は、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 0.5 or more, and preferably 1.0 or more, more preferably 1.5 because practically sufficient mechanical properties can be obtained. The above is preferable, and 2.0 or more is particularly preferable. The upper limit of the reduced viscosity (ηsp / c) value is usually 6.0 or less, preferably 5.0 or less, from the viewpoint of operability such as ease of extraction after the polyester polymerization reaction and ease of molding. Preferably it is 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/dl
本発明のポリエステルは、ポリエステル(0.5g)をフェノール/テトラクロロエタン(1:1重量比)溶液(容量:1dl)に室温で溶解させた際、均一に溶解するポリエステルが好ましく、ポリエステルの不溶成分が生じる場合、通常、不溶成分量は全ポリエステル中、1重量%以下、より好ましくは、0.1重量%以下、特に好ましくは0.01重量%以下であることが好ましい。
The reduced viscosity as used 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 / dl
The polyester of the present invention is preferably a polyester that dissolves uniformly when a polyester (0.5 g) is dissolved in a phenol / tetrachloroethane (1: 1 weight ratio) solution (volume: 1 dl) at room temperature. In general, the amount of insoluble components in the total polyester is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or less, and particularly preferably 0.01% by weight or less.

本発明のポリエステルのカルボキシル基末端濃度は、通常、100当量/トン以下であるが、より好ましくは、その濃度は、50当量/トン以下、特に、35当量/トン以下、更には25当量/トン以下であることが好ましく、0.1当量/トン以上、好ましくは0.5当量/トン以上、特に1当量/トン以上が好ましい。この量が多くなると、ポリマーの成形時の熱安定性や比較的長期の使用・保管時の耐加水分解性が低下する傾向があり、カルボキシル基が少なすぎるポリマーは、より好ましい形態ではあるが、このようなポリマーを製造するには極めて高額の設備投資を要する他、多大な製造時間を要するなど経済的に不利な点である。末端カルボキシル基量は、通常、公知の滴定方法により算出されるが、本発明においては、得られたポリエステルをベンジルアルコールに溶解し0.1N NaOHにて滴定した値であり、1×10g当たりのカルボキシル基当量である。 The terminal carboxyl group concentration of the polyester of the present invention is usually 100 equivalents / ton or less, more preferably, the concentration is 50 equivalents / ton or less, particularly 35 equivalents / ton or less, and more preferably 25 equivalents / ton. Or less, preferably 0.1 equivalent / ton or more, preferably 0.5 equivalent / ton or more, particularly preferably 1 equivalent / ton or more. When this amount increases, the thermal stability during molding of the polymer and the hydrolysis resistance during relatively long-term use / storage tend to decrease, and a polymer having too few carboxyl groups is a more preferable form, In order to produce such a polymer, in addition to requiring a very high capital investment, it requires a lot of production time, which is an economical disadvantage. The amount of terminal carboxyl group is usually calculated by a known titration method. In the present invention, the obtained polyester is dissolved in benzyl alcohol and titrated with 0.1 N NaOH, and 1 × 10 6 g The equivalent carboxyl group equivalent.

本発明のポリマーにおいては、特にバイオマス資源から誘導される原料を用いたポリエステルの場合、例えば、テトテヒドロフランやアセトアルデヒド等の揮発性有機成分がポリエステル中に含有されやすい傾向がある。これらのその含有量の上限は、通常、ポリエステル質量に対して、10000ppm以下、好ましくは、3000ppm以下、より好ましくは1000ppm以下、最も好ましくは500ppm以下である。一方、下限は特に制限されないが、通常、1ppb以上、好ましくは、10ppb以上、より好ましくは100ppb以上である。揮発性分量が多いと臭気の原因となり得るほか、溶融成形時の発泡や、保存安定性の悪化を招く場合がある。一方、少なすぎる系は、好ましい形態であるが、このようなポリマーを製造するには極めて高額の設備投資を要する他、多大な製造時間を要するなど経済的に不利である。   In the polymer of the present invention, in particular, in the case of a polyester using a raw material derived from biomass resources, for example, volatile organic components such as tetothehydrofuran and acetaldehyde tend to be easily contained in the polyester. The upper limit of the content thereof is usually 10000 ppm or less, preferably 3000 ppm or less, more preferably 1000 ppm or less, and most preferably 500 ppm or less, based on the polyester mass. On the other hand, the lower limit is not particularly limited, but is usually 1 ppb or more, preferably 10 ppb or more, more preferably 100 ppb or more. When the volatile content is large, it may cause odor and may cause foaming during melt molding and deterioration of storage stability. On the other hand, an excessively small system is a preferred form, but it is economically disadvantageous to produce such a polymer, such as requiring a very large capital investment and requiring a large production time.

本発明においては、ポリエステルの水含有量を調整してもよい。その水含有量は、下限は特に限定されないが、通常0.1ppm以上、好ましくは0.5ppm以上であり、より好ましくは、1ppm以上、最も好ましくは、10ppm以上であり、上限が通常3000ppm以下、好ましくは2000ppm以下、より好ましくは、1000ppm以下、特に好ましくは、800ppm以下、最も好ましくは、500ppm以下である。水含有量が少なすぎる場合には、設備や管理工程が煩雑となり経済的に不利になる傾向があるばかりでなく、乾燥時間に多大な時間を要するためポリエステルの着色やブツの生成等の劣化が引き起こされる傾向がある。一方、多すぎる場合には、保存時の加水分解によるポリエステルの劣化が顕著になる傾向がある。   In the present invention, the water content of the polyester may be adjusted. The lower limit of the water content is not particularly limited, but is usually 0.1 ppm or more, preferably 0.5 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, most preferably 10 ppm or more, and the upper limit is usually 3000 ppm or less. Preferably it is 2000 ppm or less, More preferably, it is 1000 ppm or less, Especially preferably, it is 800 ppm or less, Most preferably, it is 500 ppm or less. If the water content is too low, not only will the equipment and management process be complicated and economically disadvantageous, but it will take a long time to dry, so deterioration of the coloring of the polyester and the formation of crumbs will occur. There is a tendency to be caused. On the other hand, when it is too much, there is a tendency that the deterioration of the polyester due to hydrolysis during storage becomes remarkable.

水含有量(水分量)の測定方法としては、水分気化装置(三菱化学株式会社製VA−100型)を用いて0.5gの試料を200℃で加熱溶融させて試料中の水を気化させた後、気化した全水分量を、微量水分測定装置(三菱化学株式会社製CA−100型)を用いてカール・フィッシャー反応の原理に基づく電量滴定法により定量することにより試料中の水分量を決定すればよい。   As a method for measuring the water content (water content), a water vaporizer (VA-100 model manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was used to heat and melt a sample of 0.5 g at 200 ° C. to vaporize water in the sample. After that, the total amount of water vaporized is quantified by a coulometric titration method based on the principle of Karl Fischer reaction using a trace moisture measuring device (CA-100 model manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) to determine the amount of moisture in the sample. Just decide.

本発明で製造されるポリエステルは、通常、着色の少ないポリエステルであることが好ましい。本発明のポリエステルの黄色度(YI値)は、その上限が、通常、50以下、好ましくは30以下、より好ましくは20以下、更に好ましくは15以下、特に好ましくは10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。高いYI値を示すポリエステルは、フィルムやシート等の使用用途が制限される欠点を有する。一方、低いYI値を示すポリエステルは、より好ましい形態ではあるが、このようなポリマーを製造するには製造プロセスが煩雑で極めて高額の設備投資を要するなど経済的に不利な点がある。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。   The polyester produced in the present invention is usually preferably a polyester with little coloring. The upper limit of the yellowness (YI value) of the polyester of the present invention is usually 50 or less, preferably 30 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 15 or less, particularly preferably 10 or less, The lower limit 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. Polyesters exhibiting high YI values have the disadvantage that their use applications such as films and sheets are limited. On the other hand, polyesters exhibiting a low YI value are a more preferred form, but there are economical disadvantages in producing such polymers, such as complicated manufacturing processes and very high capital investment. In the present invention, the YI value is a value measured by a method based on JIS K7105.

また、ポリエステルの融点の下限は、通常、50℃以上あり、好ましくは、60℃以上、より好ましくは、80℃以上である。また上限は、脂肪族ポリエステルの場合、140℃以下であり、好ましくは130℃以下である。
本発明のポリエステルは、土壌中の生分解速度が、全ての構成単位が石油資源の原料から得られた同じ化学構造のポリエステルの生分解速度より、1.01倍以上、好ましくは1.05倍以上、より好ましくは、1.1倍以上である。
Moreover, the minimum of melting | fusing point of polyester is 50 degreeC or more normally, Preferably, it is 60 degreeC or more, More preferably, it is 80 degreeC or more. In the case of aliphatic polyester, the upper limit is 140 ° C. or lower, preferably 130 ° C. or lower.
The polyester of the present invention has a biodegradation rate in the soil of 1.01 times or more, preferably 1.05 times the biodegradation rate of the polyester having the same chemical structure obtained from the petroleum resources. As mentioned above, More preferably, it is 1.1 times or more.

生分解速度とは、生体や微生物の持つ生理活性物質によってポリエステルが分解される速さのことであり、下記の式で示される。
すなわち、同様の条件で行った生分解性試験において石油資源の原料から得られたポリエステルAの土中での1ヶ月後の重量減少率をa(%)、ポリエステルAと同じ化学構造であり原料の一部が植物由来原料である本発明のポリエステルBの土中での1ヶ月後の重量減少量率をb(%)とすると好ましくはb/a≧1.1、より好ましくはb/a≧1.2、さらに好ましくは1.5倍以上である。
The biodegradation rate is the rate at which polyester is decomposed by physiologically active substances possessed by living organisms and microorganisms, and is represented by the following formula.
That is, in a biodegradability test conducted under the same conditions, the weight loss rate after one month in the soil of the polyester A obtained from the raw material of petroleum resources is a (%), the same chemical structure as the polyester A and the raw material If the weight loss rate after one month in the soil of the polyester B of the present invention, a part of which is a plant-derived material, is b (%), preferably b / a ≧ 1.1, more preferably b / a ≧ 1.2, more preferably 1.5 times or more.

a(%)=100×(A−A)/A
:土壌に埋設前のポリエステルAの重量
:土壌に埋設1ヶ月後のポリエステルAの重量
b(%)=100×(B−B)/B
:土壌に埋設前のポリエステルBの重量
:土壌に埋設1ヶ月後のポリエステルBの重量
また、本発明の効果を損なわない限り、本発明のポリエステルに、他の共重合成分を導入することができる。他の共重合成分としては炭酸エステル成分、エーテル成分、アミド成分等を共重合しても良い。またカーボネートやジイソシアネート等で鎖延長剤を用いても良い。また末端基をカルボジイミド、エポキシ化合物、単官能性のアルコール又はカルボン酸で封止しても良い。
a (%) = 100 × (A 0 −A 1 ) / A 0
A 0 : Weight of polyester A before being buried in soil A 1 : Weight of polyester A one month after being buried in soil b (%) = 100 × (B 0 -B 1 ) / B 0
B 0 : Weight of polyester B before embedding in soil B 1 : Weight of polyester B after 1 month of embedding in soil In addition, other copolymer components are introduced into the polyester of the present invention as long as the effects of the present invention are not impaired. can do. As other copolymer components, a carbonate ester component, an ether component, an amide component, or the like may be copolymerized. A chain extender may be used such as carbonate or diisocyanate. Further, the end group may be sealed with carbodiimide, an epoxy compound, a monofunctional alcohol or carboxylic acid.

カルボジイミド化合物としては、分子中に1個以上のカルボジイミド基を有する化合物(ポリカルボジイミド化合物を含む)が挙げられ、具体的には、モノカルボジイミド化合物として、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、ジメチルカルボジイミド、ジイソブチルカルボジイミド、ジオクチルカルボジイミド、t−ブチルイソプロピルカルボジイミド、ジフェニルカルボジイミド、ジ−t−ブチルカルボジイミド、ジ−β−ナフチルカルボジイミド、N,N’−ジ−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミドなどが例示される。ポリカルボジイミド化合物としては、その重合度が、下限が通常2以上、好ましくは4以上であり、上限が通常40以下、好ましくは、30以下であるものが使用され、米国特許第2941956号明細書、特公昭47−33279号公報、J.Org.Chem.28巻、p2069−2075(1963)、及びChemical Review 1981、81巻、第4号、p.619−621等に記載された方法により製造されたものが挙げられる。   Examples of the carbodiimide compound include compounds having one or more carbodiimide groups in the molecule (including polycarbodiimide compounds). Specifically, as the monocarbodiimide compound, dicyclohexylcarbodiimide, diisopropylcarbodiimide, dimethylcarbodiimide, diisobutylcarbodiimide, Examples include dioctylcarbodiimide, t-butylisopropylcarbodiimide, diphenylcarbodiimide, di-t-butylcarbodiimide, di-β-naphthylcarbodiimide, N, N′-di-2,6-diisopropylphenylcarbodiimide and the like. As the polycarbodiimide compound, those having a degree of polymerization of usually 2 or more, preferably 4 or more and an upper limit of usually 40 or less, preferably 30 or less, are used, U.S. Pat. No. 2,941,956, Japanese Patent Publication No. 47-33279, J. Pat. Org. Chem. 28, p2069-2075 (1963), and Chemical Review 1981, 81, No. 4, p. And those produced by the method described in 619-621 and the like.

ポリカルボジイミド化合物の製造原料である有機ジイソシアネートとしては、例えば、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートやこれらの混合物を挙げることができ、具体的には、1,5−ナフタレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−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の混合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、2,6−ジイソプロピルフェニルイソシアネート、1,3,5−トリイソプロピルベンゼン−2,4−ジイソシアネートなどが例示される。   Examples of the organic diisocyanate that is a raw material for producing the polycarbodiimide compound include aromatic diisocyanates, aliphatic diisocyanates, alicyclic diisocyanates, and mixtures thereof. Specifically, 1,5-naphthalene diisocyanate, 4 , 4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenyldimethylmethane diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 2,4 A mixture of tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, cyclohexane-1,4-diisocyanate, xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate And 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, 2,6-diisopropylphenyl isocyanate, 1,3,5-triisopropylbenzene-2,4-diisocyanate, etc. .

工業的に入手可能な具体的なポリカルボジイミドとしては、カルボジライトHMV−8CA(日清紡製)、カルボジライト LA−1(日清紡製)、スタバクゾールP(ラインケミー社製)、スタバクゾールP100(ラインケミー社製)などが例示される。
カルボジイミド化合物は単独で使用することもできるが、複数の化合物を混合して使用することもできる。
Specific examples of industrially available polycarbodiimides include Carbodilite HMV-8CA (Nisshinbo), Carbodilite LA-1 (Nisshinbo), Starbazole P (Rhein Chemie), Starbazole P100 (Rhein Chemie) and the like. Is done.
The carbodiimide compound can be used alone, but a plurality of compounds can also be mixed and used.

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。その使用量は、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通常、10モル%以下、好ましくは5モル%以下、より好ましくは3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場合には、ジイソシアネートやカーボネート結合が存在すると、生分解性を阻害する可能性があるため、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1モル%未満、好ましくは、0.5モル%以下、より好ましくは0.1モル%以下であり、ウレタン結合が、0.06モル%未満、好ましくは0.01モル%以下、より好ましくは0.001モル%以下である。カーボネート結合量やウレタン結合量は、13C NMR等のNMR測定により算出される。 The polyester of the present invention can also use chain extenders such as carbonate compounds and diisocyanate compounds. The amount of use thereof is usually 10 mol% or less, preferably 5 mol% or less, more preferably 3 mol% or less, with respect to all monomer units constituting the polyester. However, when the polyester of the present invention is used as a biodegradable resin, the presence of diisocyanate or carbonate bond may inhibit biodegradability. The carbonate bond is less than 1 mol%, preferably 0.5 mol% or less, more preferably 0.1 mol% or less, and the urethane bond is less than 0.06 mol%, preferably less than 0.1 mol%, based on the body unit. It is at most 01 mol%, more preferably at most 0.001 mol%. The carbonate bond amount and the urethane bond amount are calculated by NMR measurement such as 13 C NMR.

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。   Specific examples of the diisocyanate compound include 2,4-tolylene diisocyanate, a mixture of 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, and xylylene. Examples include known diisocyanates such as range isocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and isophorone diisocyanate.

これらの鎖延長剤(カップリング剤)を用いた高分子量ポリエステルの製造は従来の技術を用いて製造することが可能である。鎖延長剤は、重縮合終了後、均一な溶融状態で無溶媒で反応系に添加し、重縮合により得られたポリエステルと反応させる。
より具体的には、ジオールとジカルボン酸(またはその無水物)とを触媒反応させて得られる、末端基が実質的にヒドロキシル基を有し、重量平均分子量(Mw)が20,000以上、好ましくは40,000以上のポリエステルに上記鎖延長剤を反応させることにより、より高分子量化したポリエステル系樹脂を得ることができる。重量平均分子量が20,000以上のプレポリマーは、少量のカップリング剤の使用で、溶融状態といった苛酷な条件下でも、残存する触媒の影響を受けないので反応中にゲルを生ずることなく、高分子量のポリエステルを製造することができる。
Production of high molecular weight polyesters using these chain extenders (coupling agents) can be made using conventional techniques. After the completion of polycondensation, the chain extender is added to the reaction system without solvent in a uniform molten state and reacted with the polyester obtained by polycondensation.
More specifically, the end group obtained by catalyzing a diol and dicarboxylic acid (or its anhydride) has a hydroxyl group substantially, and the weight average molecular weight (Mw) is 20,000 or more, preferably Can be obtained by reacting the above chain extender with 40,000 or more polyester to obtain a higher molecular weight polyester resin. A prepolymer having a weight average molecular weight of 20,000 or more is not affected by the remaining catalyst even under severe conditions such as a molten state by using a small amount of a coupling agent. Molecular weight polyesters can be produced.

したがって、例えば鎖延長剤として上記のジイソシアナートを用いて更に高分子量化をする場合には、ジオールとジカルボン酸からなる重量平均分子量が20,000以上、好ましくは40,000以上のプレポリマーが、ジイソシアナートに由来するウレタン結合を介して連鎖した線状構造を有するポリエステルが製造される。
鎖延長時の圧力は、通常、0.01MPa以上、1MPa以下、好ましくは、0.05MPa以上、0.5MPa以下、より好ましくは、0.07MPa以上、0.3MPa以下であるが、常圧が最も好ましい。
Therefore, for example, when the above-described diisocyanate is used as a chain extender to further increase the molecular weight, a prepolymer having a weight average molecular weight of 20,000 or more, preferably 40,000 or more, consisting of a diol and a dicarboxylic acid A polyester having a linear structure linked through a urethane bond derived from diisocyanate is produced.
The pressure during chain extension is usually 0.01 MPa or more and 1 MPa or less, preferably 0.05 MPa or more and 0.5 MPa or less, more preferably 0.07 MPa or more and 0.3 MPa or less. Most preferred.

鎖延長時の反応温度は、下限が通常100℃以上、好ましくは、150℃以上、より好ましくは190℃以上、最も好ましくは200℃以上であり、上限が通常250℃以下、好ましくは240℃以下、より好ましくは230℃以下である。反応温度が低すぎると粘度が高く均一な反応が難しく、高い攪拌動力も要する傾向があり、また高すぎると、ポリエステルのゲル化や分解が併発する傾向がある。   The lower limit of the reaction temperature during chain extension is usually 100 ° C or higher, preferably 150 ° C or higher, more preferably 190 ° C or higher, most preferably 200 ° C or higher, and the upper limit is usually 250 ° C or lower, preferably 240 ° C or lower. More preferably, it is 230 degrees C or less. If the reaction temperature is too low, the viscosity is high and uniform reaction is difficult, and high stirring power tends to be required. If it is too high, gelation and decomposition of the polyester tend to occur simultaneously.

鎖延長を行う時間は、下限が通常0.1分以上、好ましくは1分以上であり、より好ましくは、5分以上であり、上限が通常5時間以下、好ましくは1時間以下、より好ましくは、30分以下、最も好ましくは、15分以下である。時間が短すぎる場合には、添加効果が発現しなくなる傾向があり、また、長すぎる場合には、ポリエステルのゲル化や分解が併発する傾向がある。   As for the time for chain extension, the lower limit is usually 0.1 minutes or more, preferably 1 minute or more, more preferably 5 minutes or more, and the upper limit is usually 5 hours or less, preferably 1 hour or less, more preferably 30 minutes or less, and most preferably 15 minutes or less. If the time is too short, the effect of addition tends to be lost, and if it is too long, gelation and decomposition of the polyester tend to occur simultaneously.

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。
珪酸エステルは、環境保全ならびに安全性の面の理由からは、特にその使用量に制限はされないが、操作が煩雑になったり、重合速度に影響を与える可能性があるため、その使用量は少ない方が良い場合がある。従って、この含有量は、ポリエステルを構成する全単量体単位に対して、0.1モル%以下とするのが好ましく、10−5モル%以下とするのが更に好ましい。
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.
Silicate esters are not particularly limited in terms of use for reasons of environmental protection and safety, but they are used in small quantities because they can be cumbersome and affect the polymerization rate. Sometimes it is better. Therefore, this content is preferably 0.1 mol% or less, more preferably 10 −5 mol% or less, based on all monomer units constituting the polyester.

本発明においては実質上鎖延長剤を含有しないポリエステルが最も好ましい。但し、溶融テンションを高めるために、毒性の低い化合物を添加する限り、少量のパーオキサイドを添加してもよい。
このように、本発明のポリエステルとは、ポリエステル、共重合ポリエステル、および鎖延長(カップリング)した高分子量のポリエステル、および変性ポリエステルを包含するものをポリエステルと総称している。
In the present invention, a polyester containing substantially no chain extender is most preferable. However, in order to increase the melt tension, a small amount of peroxide may be added as long as a low toxicity compound is added.
Thus, the polyester of the present invention is a generic term for polyesters, polyesters, copolyesters, chain extended (coupled) high molecular weight polyesters, and modified polyesters.

本発明のポリエステル中に共有結合された官能基以外で含まれる窒素原子含有量はポリエステル質量に対して1000ppm以下である。ポリエステル中に共有結合された官能基以外で含まれる窒素原子含有量は好ましくは500ppm以下、より好ましくは100ppm以下、更に好ましくは50ppm以下であり、その中でも40ppm以下が好ましく、更には30ppm以下が好ましく、20ppm以下が最も好ましい。重合体中のポリエステル中に共有結合された官能基以外で含まれる窒素原子含有量は主に原料中の窒素元素に由来するものであるが、ポリエステル中に共有結合された官能基以外で含まれる窒素原子含有量が1000ppm以下であると成型時の着色や異物の発生が少なく、成型後製品の熱または光等の劣化や加水分解が起こりにくく好ましい。また、ポリエステル中に共有結合された官能基以外で含まれる窒素原子含有量が100ppm以下であるとポリエステルの着色や異物の発生が少なくて用途によってはより好ましい。その含有量がより少ないとその効果は顕著となる。共有結合された官能基以外でポリエステル中に含まれる窒素原子含有量は、0.01ppm以上が好ましい。より好ましくは0.05ppm以上、さらに好ましくは0.1ppm以上、特に好ましくは1ppm以上である。窒素原子含有量が0.01ppm未満では原料の精製の際の負荷がかかりエネルギー上不利であり、環境に対しての影響も無視できない。また窒素原子含有量が1ppm以上であると土壌における生分解速度が促進され好ましい。窒素原子含有量が上記の範囲にある原料を用いることで、通常には、重合反応において、ポリエステルの重合速度を低下させず、かつ、得られるポリエステルの生分解性を促進させることができる。   The nitrogen atom content other than the functional group covalently bonded to the polyester of the present invention is 1000 ppm or less with respect to the polyester mass. The nitrogen atom content other than the functional group covalently bonded in the polyester is preferably 500 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, still more preferably 50 ppm or less, of which 40 ppm or less is preferable, and 30 ppm or less is more preferable. 20 ppm or less is most preferable. The nitrogen atom content other than the functional group covalently bonded to the polyester in the polymer is mainly derived from the nitrogen element in the raw material, but is included other than the functional group covalently bonded to the polyester. When the nitrogen atom content is 1000 ppm or less, it is preferable that coloring and generation of foreign matters during molding are small, and that the product after molding is less susceptible to deterioration such as heat or light and hydrolysis. Moreover, it is more preferable depending on a use that there is little coloring of a polyester and generation | occurrence | production of a foreign material that nitrogen atom content contained other than the functional group covalently bonded in polyester is 100 ppm or less. The effect becomes remarkable when the content is smaller. The nitrogen atom content contained in the polyester other than the covalently bonded functional group is preferably 0.01 ppm or more. More preferably, it is 0.05 ppm or more, More preferably, it is 0.1 ppm or more, Most preferably, it is 1 ppm or more. If the nitrogen atom content is less than 0.01 ppm, a burden is imposed upon purification of the raw material, which is disadvantageous in terms of energy, and the influence on the environment cannot be ignored. Moreover, when the nitrogen atom content is 1 ppm or more, the biodegradation rate in the soil is accelerated, which is preferable. By using a raw material having a nitrogen atom content in the above range, usually, the polymerization rate of the polyester can be reduced in the polymerization reaction, and the biodegradability of the resulting polyester can be promoted.

本発明者は、本発明のポリエステルのより実用的な生分解性速度、衝撃強度、引っ張り降伏強度、引っ張り破断強度、引っ張り破断伸び、或いは曲げ弾性率などの物理的強度、着色、黄色度(YI値)というような物理的な特性、大気または土壌中への有害物の発生などの性能に関して、総合的に解析および評価した結果、バイオマス資源由来という特有の事情に起因する、いわゆるポリエステル中に必然的に混入する多くの原因物質の内、窒素元素が特に生分解の促進に影響する原因物質の一つであるということを突き止めたものである。そして、本発明者らは、実用ポリエステルとして、許容できるポリエステルの分子内に共有結合されている官能基に含まれる窒素を除いたポリエステル中の窒素原子含有量が0.01ppm以上1000ppm以下であるという事実を突き止めたものである。ポリエステル原料が、バイオマス資源由来という事情からすれば、製造段階で、中和や、精製など多くの工程で、若干の窒素元素が混入することが有り得るという、特有の事情によるものである。 The inventor has obtained more practical biodegradability rate, impact strength, tensile yield strength, tensile breaking strength, tensile breaking elongation, physical strength such as bending elastic modulus, coloration, yellowness (YI) of the polyester of the present invention. Value) and physical properties, such as the generation of harmful substances in the atmosphere or soil, as a result of comprehensive analysis and evaluation, as a result of the unique circumstances derived from biomass resources, so-called polyester Among the many causative substances that are mixed in, it has been found that nitrogen element is one of causative substances that particularly affects the promotion of biodegradation. And, as a practical polyester, the present inventors said that the nitrogen atom content in the polyester excluding nitrogen contained in the functional group covalently bonded in the acceptable polyester molecule is 0.01 ppm or more and 1000 ppm or less. It is a fact that has been found. In view of the fact that the polyester raw material is derived from biomass resources, it is due to a specific situation that some nitrogen elements may be mixed in many processes such as neutralization and purification in the production stage.

実用ポリエステルとして、許容できるポリエステルの分子内に共有結合されている官能基に含まれる窒素を除いたポリエステル中の窒素原子含有量が0.01ppm以上1000ppm以下にする理由をさらに詳細に説明する。このポリエステルに混入する窒素原子は、バイオマス資源由来という事情からすれば、主にバイオマス資源から誘導されるジオール単位、ジカルボン酸単位を含まれていたものがそのまま残るばかりでなく、その製造段階で、中和や、精製など多くの工程で、極微量ではあるが、若干のアンモニア、尿素、アミノ酸、タンパク質、硝酸などの窒素元素が混入することが有り得るということである。この窒素元素は、生分解においては、有利に働き、実施例1および比較例1に見るとおり、生分解特性には、有利に作用することがある。一方で、窒素原子が1000ppm以上、例えば5000ppmになれば、ポリエステルの重合に関する、重合速度、重合度を高めるにおいて支障となり、ポリエステルの材料特性の脆弱の原因となる。
しかし、本発明のポリエステルにおいて重要なことは、安全、安心、無害というような、いわゆるグリーンプラの信頼を確保するということが、重要な課題である。本発明の生分解ポリエステルが信頼を確保する為には、窒素原子の存在が微妙に影響をする。
The reason why the nitrogen atom content in the polyester excluding nitrogen contained in the functional group covalently bonded in the molecule of the acceptable polyester as the practical polyester is 0.01 ppm or more and 1000 ppm or less will be described in more detail. Nitrogen atoms mixed into this polyester are not only those that contain diol units and dicarboxylic acid units derived mainly from biomass resources, as they are derived from biomass resources. In many processes such as neutralization and purification, it is possible that some elemental nitrogen such as ammonia, urea, amino acid, protein, and nitric acid may be mixed in even though the amount is extremely small. This elemental nitrogen has an advantageous effect on biodegradation and, as seen in Example 1 and Comparative Example 1, may have an advantageous effect on the biodegradation characteristics. On the other hand, if the nitrogen atom is 1000 ppm or more, for example, 5000 ppm, it becomes a hindrance in increasing the polymerization rate and the degree of polymerization related to the polymerization of the polyester, and causes a weak material property of the polyester.
However, what is important in the polyester of the present invention is to ensure the so-called green plastic reliability such as safety, security and harmlessness. In order for the biodegradable polyester of the present invention to ensure reliability, the presence of nitrogen atoms has a subtle effect.

窒素原子を0.01ppm以下というような、超微量に取り除く為には、非常に高度な技術操作を要するばかりでなく、価格において非常に高くなり、この発明を実施するにおいて、支障となる。ポリエステルに残存する窒素原子の量の影響を解析すれば、ごく微量の窒素原子が、生分解性に支障とはならず、むしろ生分解の促進に関与するようにも解することができる挙動を示す。そすれば、ポリエステルに混在する窒素原子に関して、許容できる範囲を模索することが発明の重要な解決すべき課題となる。この窒素原子を含有するポリエステルが、土壌中で生分解すれば、特に一時に多量の、または持続的に一箇所で生分解をさせると、蓄積により、土壌のpHに微妙に影響をして、蓄積すれば微生物への影響、動植物への影響、水質に対する影響というような環境汚染が進むことになることが懸念される。グリーンプラとしての、安全、安心というような信頼を失墜することにない範囲を解析した結果、通常の本発明のポリエステルの使用状態では、窒素原子が0.01〜1000ppm程度が、窒素原子の影響を受けることが少なく、pHの影響が自然に消滅する、または自然浄化で自然に回復する適量な範囲であること、およびさらに重要なことは土壌の富裕化による植物への影響を防ぐことができる許容の範囲である。   In order to remove a very small amount of nitrogen atoms, such as 0.01 ppm or less, not only a very high level of technical operation is required, but also the price is very high, which is an obstacle to the practice of the present invention. Analyzing the effect of the amount of nitrogen atoms remaining in the polyester, it can be understood that a very small amount of nitrogen atoms does not interfere with biodegradability but rather participates in the promotion of biodegradation. Show. Then, it is an important problem to be solved for the invention to find an acceptable range for nitrogen atoms mixed in the polyester. If this nitrogen atom-containing polyester biodegrades in the soil, especially if it is biodegraded in one place at a large amount or at a time, it will have a subtle effect on the pH of the soil due to accumulation, Concerning the accumulation, there is concern that environmental pollution such as impact on microorganisms, impact on animals and plants, and impact on water quality will progress. As a result of analyzing the range where reliability such as safety and security as a green plastic is not lost, in the normal use state of the polyester of the present invention, about 0.01 to 1000 ppm of nitrogen atoms is affected by nitrogen atoms. To the extent that the effects of pH are naturally extinguished or can be restored naturally by natural remediation, and more importantly, the effects on the plant due to soil enrichment can be prevented It is an acceptable range.

さらに重要なことは、本発明のポリエステルを嗜好品、飲料のような食品のボトル、容器、食品包装材などに使用した場合に、窒素原子を多量に含むポリエステルは、味覚、不快感、毒性などの影響に対する信頼も考慮していなければならない。グリーンプラとしての信頼性を確保することは、環境への影響ばかりでなく、人体、動植物への食品としての影響も高度に配慮したものでなければならない。勿論窒素原子を含む化合物は、微量では、人体への毒性として作用するようなものではないが、味覚、悪臭、不快感、といような感覚に影響することも懸念されるので、消費者に対する信頼を最大限に配慮しなければならない。本発明のポリエステルは、材料学的な挙動の解析ばかりでなく、その製造から、成形、流通および成形品の安全、生分解、回収、焼却というようなあらゆる場合を想定して、消費者にその信頼性を担保するために工夫された材料である。そのような諸事情を考慮すれば、ポリエステルの、重合、成形、成形品の使用、生分解、および焼却などのそのような総合的な事情を勘案すれば、窒素原子含有量の許容できる最高は1000ppm程度といえる。   More importantly, when the polyester of the present invention is used as a luxury product, a food bottle such as a beverage, a container, a food packaging material, etc., the polyester containing a large amount of nitrogen atoms has a taste, discomfort, toxicity, etc. We must also consider trust in the effects of In order to ensure the reliability as a green plastic, not only the impact on the environment, but also the impact on the human body, animals and plants as food must be highly considered. Of course, compounds containing nitrogen atoms do not act as toxic to the human body in trace amounts, but there is a concern that they may affect the senses of taste, odor, discomfort, and so on. Must be considered to the utmost. The polyester of the present invention not only analyzes material behavior, but also assumes all cases from production to molding, distribution, and safety of articles, biodegradation, recovery, and incineration. It is a material devised to ensure reliability. In view of such circumstances, the maximum allowable nitrogen atom content is considered, taking into account such comprehensive circumstances such as polyester polymerization, molding, use of molded articles, biodegradation, and incineration. It can be said that it is about 1000 ppm.

窒素原子含有量は、後述するような従来公知の方法である化学発光法により測定することができる。
また、本発明においては、ポリエステル中に共有結合された官能基とは、上記のジイソシアネート化合物やカルボジイミド化合物から誘導されたウレタン官能基、未反応のイソシアネート官能基、尿素官能基、イソ尿素官能基ならびに未反応のカルボジイミド官能基を指す。従って、本発明においては、ポリエステル中に共有結合された官能基以外で含まれる窒素原子含有量は、ポリエステル中に含まれる総窒素原子含有量から上記のウレタン官能基、未反応のイソシアネート官能基、尿素官能基、イソ尿素官能基ならびに未反応のカルボジイミド官能基に帰属される窒素原子含有量を差し引いた値である。ウレタン官能基、未反応のイソシアネート官能基、尿素官能基、イソ尿素官能基ならびに未反応のカルボジイミド官能基の含有量は、13C NMRやIR等の分光学的測定やポリエステルの製造時の仕込み量から算出される。
The nitrogen atom content can be measured by a chemiluminescence method which is a conventionally known method as described later.
In the present invention, the functional group covalently bonded in the polyester is a urethane functional group derived from the above diisocyanate compound or carbodiimide compound, an unreacted isocyanate functional group, a urea functional group, an isourea functional group, and Refers to an unreacted carbodiimide functional group. Therefore, in the present invention, the nitrogen atom content other than the functional group covalently bonded in the polyester is the above-mentioned urethane functional group, unreacted isocyanate functional group, from the total nitrogen atom content contained in the polyester, This is a value obtained by subtracting the nitrogen atom content attributed to the urea functional group, the isourea functional group and the unreacted carbodiimide functional group. Content of urethane functional group, unreacted isocyanate functional group, urea functional group, isourea functional group and unreacted carbodiimide functional group is the amount charged in spectroscopic measurement such as 13 C NMR and IR, and the production of polyester Is calculated from

本発明のポリエステル中に共有結合された官能基以外で含まれるポリエステル中に含まれる窒素原子含有量と原料中に含まれる窒素含有量の比は0より大きく0.9より小さいことが好ましく、より好ましくは0より大きく0.6より小さい。
反応液中の窒素原子の含有量を制御する方法は、製造されるポリエステルが必要な性質を有する限り制限されないが、例としては、原料の精製により原料に含まれる窒素原子含有物を除く方法、重合中に窒素原子含有物を除去する方法などが挙げられる。
The ratio of the nitrogen content contained in the polyester other than the functional group covalently bonded to the polyester of the present invention and the nitrogen content contained in the raw material is preferably larger than 0 and smaller than 0.9, more Preferably it is larger than 0 and smaller than 0.6.
The method for controlling the content of nitrogen atoms in the reaction solution is not limited as long as the polyester to be produced has the necessary properties. Examples thereof include a method for removing nitrogen atom-containing substances during the polymerization.

ポリエステルの重合工程で窒素原子含有物が除かれることが、原料中の窒素原子含有物を除くための精製にかかる負荷を減らすために好ましい。反応液中の窒素含有化合物の量が制御されるべき範囲は、目的とするポリエステルの性質や重合の条件などによって異なるが、通常には、窒素原子量として、1000ppm以下、好ましくは900ppm以下、より好ましくは800ppm以下である。   It is preferable that the nitrogen atom-containing material is removed in the polyester polymerization step in order to reduce the load on purification for removing the nitrogen atom-containing material in the raw material. The range in which the amount of the nitrogen-containing compound in the reaction solution should be controlled varies depending on the properties of the target polyester, the polymerization conditions, etc., but usually the nitrogen atom amount is 1000 ppm or less, preferably 900 ppm or less, more preferably Is 800 ppm or less.

上述の方法で得られたポリエステルは、従来公知の各種の樹脂とブレンド(混練)することにより、ポリエステル組成物が得られる。このような樹脂としては、従来公知の各種の汎用の熱可塑性樹脂、生分解性樹脂、天然樹脂を用いることができ、好ましくは生分解性高分子や汎用の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらを単独で用いても、2種類以上ブレンドして用いてもよい。各種樹脂はバイオマス資源から得られる樹脂であってもよい。
本発明のポリエステルは公知の各種の樹脂とブレンド(混練)により、任意の広範囲の特性を保有するポリエステル組成物とすることができる。例えば、ブレンド比によりその物性値は大きく変動するため特には限定されないが、後述するポリブチレンサクシネートとポリ乳酸とをブレンドさせた系では、引張強度30〜60Mpa、極限伸び3〜400%、引張弾性率500〜3000Mpa、引張降伏点強度30〜50Mpa、曲げ強度30〜100Mpa、曲げ弾性率600〜4000Mpa、衝撃試験強度5〜20kJ/m程度というような汎用のポリマーが有する特性を保有できる。同様に、軟質系の芳香族系ポリエステルとのブレンド系では、引張強度30〜70Mpa、極限伸び400〜800%、引張降伏点強度10〜30Mpaというような汎用のポリマーが有する特性を保有できる。更には、ナイロン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ABS、PET、ポリスチレン等の汎用樹脂との組み合わせにより密度が1〜1.4g/cm、融点は150〜270℃、引張強度30〜80Mpa、極限伸び100〜600%、ガラス転移点−85〜150℃というような汎用のポリマーが有する特性を保有できる。これらの特性は、使用目的に応じて、ポリエステル原料や各種樹脂の種類、ブレンド量比や成形条件等を変えることにより任意に調整することができる。
The polyester obtained by the above-described method is blended (kneaded) with various conventionally known resins to obtain a polyester composition. As such a resin, various conventionally known general-purpose thermoplastic resins, biodegradable resins, and natural resins can be used, and preferred examples include biodegradable polymers and general-purpose thermoplastic resins. These may be used alone or in combination of two or more. Various resins may be resins obtained from biomass resources.
The polyester of the present invention can be made into a polyester composition having an arbitrary wide range of properties by blending (kneading) with various known resins. For example, although the physical property value varies greatly depending on the blend ratio, it is not particularly limited. However, in a system in which polybutylene succinate and polylactic acid described later are blended, the tensile strength is 30 to 60 Mpa, the ultimate elongation is 3 to 400%, General-purpose polymers such as an elastic modulus of 500 to 3000 Mpa, a tensile yield strength of 30 to 50 Mpa, a bending strength of 30 to 100 Mpa, a bending elastic modulus of 600 to 4000 Mpa, and an impact test strength of about 5 to 20 kJ / m 2 can be possessed. Similarly, a blend system with a soft aromatic polyester can have the characteristics of general-purpose polymers such as a tensile strength of 30 to 70 Mpa, an ultimate elongation of 400 to 800%, and a tensile yield point strength of 10 to 30 Mpa. Furthermore, the density is 1 to 1.4 g / cm 3 , the melting point is 150 to 270 ° C., the tensile strength is 30 to 80 Mpa, and the ultimate elongation is 100 to 100% by combining with general-purpose resins such as nylon, polycarbonate, polyacetal, ABS, PET, and polystyrene. The properties of a general-purpose polymer such as 600% and glass transition point of −85 to 150 ° C. can be retained. These characteristics can be arbitrarily adjusted by changing the types of polyester raw materials and various resins, blend amount ratios, molding conditions and the like according to the purpose of use.

本発明のバイオマス由来のポリエステルへ配合する汎用の熱可塑性樹脂としては、後述の石油由来のポリエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミドの汎用の熱可塑性樹脂を任意に選択できる。この場合には、バイオマス由来のポリエステルとの相溶性を考慮する必要がある。さらに、本発明のバイオマス由来のポリエステルの性質を適正に維持するためには、配合量も重要になる。通常は、バイオマス由来のポリエステルが99.9〜20重量%であり、汎用の可塑性樹脂が0.1〜80重量%程度のブレンドが可能である。しかし、バイオマス由来のポリエステルの生分解性の特性などを維持することを目的とする場合には、汎用の熱可塑性樹脂のブレンド量を50〜1重量%、目的にもよるが、好ましくは30〜3重量%程度とすると生分解性特性を維持しながら所定の物性が得られる。   As the general-purpose thermoplastic resin to be blended with the biomass-derived polyester of the present invention, any of the following general-purpose thermoplastic resins such as petroleum-derived polyester, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyester, polycarbonate, and polyamide can be selected. In this case, it is necessary to consider compatibility with biomass-derived polyester. Furthermore, in order to properly maintain the properties of the biomass-derived polyester of the present invention, the blending amount is also important. Usually, a biomass-derived polyester is 99.9 to 20% by weight, and a general-purpose plastic resin can be blended in an amount of about 0.1 to 80% by weight. However, when the purpose is to maintain the biodegradable characteristics of the biomass-derived polyester, the blend amount of a general-purpose thermoplastic resin is 50 to 1% by weight, depending on the purpose, preferably 30 to When the content is about 3% by weight, predetermined physical properties can be obtained while maintaining biodegradability.

生分解性を有する高分子としては、脂肪族ポリエステル系樹脂、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコ−ル、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、多糖類、その他の生分解性樹脂が挙げられる。
これらの生分解性高分子のブレンド量は、単に生分解という目的では、両者がいずれも生分解性樹脂であるという事情からすれば、本発明のバイオマス由来のポリエステル99.9〜0.1重量%に対して、生分解性高分子が0.1〜99.9重量%程度ブレンドしても適正に生分解性特性が発現するので、最も適正な特性の発現が可能な組成物である。しかし、本発明のバイオマス由来のポリエステルの観点からは、バイオマス由来のポリエステルが99.9〜40重量%であり、生分解性高分子が0.1〜60重量%程度のブレンドが好ましく、特に、生分解性高分子を5〜50重量%程度のブレンドがより好ましい。
Examples of the biodegradable polymer include aliphatic polyester resins, polycaprolactone, polylactic acid, polyvinyl alcohol, polyethylene succinate, polybutylene succinate, polysaccharides, and other biodegradable resins.
The amount of blend of these biodegradable polymers is 99.9 to 0.1% by weight of the biomass-derived polyester of the present invention, given that both are biodegradable resins for the purpose of biodegradation. %, The biodegradable polymer can be properly expressed even when blended with about 0.1 to 99.9% by weight of the biodegradable polymer. However, from the viewpoint of the biomass-derived polyester of the present invention, a blend of 99.9 to 40% by weight of the polyester derived from biomass and about 0.1 to 60% by weight of the biodegradable polymer is preferable. A blend of about 5 to 50% by weight of the biodegradable polymer is more preferable.

本発明のバイオマス由来のポリエステルへ配合する天然樹脂、多糖類としては、酢酸セルロース、キトサン、セルロース、クロマンインデン、ロジン、リグニン、カゼイン等が列挙できる。この種の天然樹脂、多糖類は、本来自然の状態で水、空気の存在で腐敗して土壌に帰るか、または肥料となる性質を有するものである。本発明のバイオマス由来のポリエステル99.9〜0.1重量%に対して、天然樹脂、多糖類が0.1〜99.9重量%程度ブレンドが可能である。しかし、バイオマス由来のポリエステルの生分解性のみならず、本来のプラスチックに求められる機械的特性、耐水性、耐候性などの諸特性などを維持するためには、天然樹脂、多糖類を5〜50重量%程度ブレンドするのがより好ましい。
本発明のバイオマス由来のポリエステルと天然樹脂、多糖類との相溶性の問題もある。これらを解決すれば、本発明のバイオマス由来のポリエステルと天然樹脂の組成物からなる材料は、使用済後の材料を投棄すれば、早期生分解消失はないにしても、天然樹脂、多糖類は腐敗して、土壌改良剤、堆肥としても有効である。この種のポリエステル組成物は、積極的に自然に、特に土壌に投棄することが推奨される場合があり、まさに、グリーンプラ製品としての有意性を高めることになる。以下に各樹脂の具体的な組成物を開示するが、特に限定されるものではない。
脂肪族ポリエステル系樹脂としては、脂肪族及び/又は脂環式ジオール単位並びに脂肪族及び/又は脂環式ジカルボン酸単位を必須成分とする脂肪族ポリエステル系樹脂、脂肪族オキシカルボン酸系樹脂等が挙げられる。
Examples of natural resins and polysaccharides to be blended with the biomass-derived polyester of the present invention include cellulose acetate, chitosan, cellulose, chromanindene, rosin, lignin, and casein. This kind of natural resin or polysaccharide has the property of being naturally spoiled in the presence of water or air and returning to the soil or becoming a fertilizer. A natural resin and a polysaccharide can be blended in an amount of about 0.1 to 99.9% by weight with respect to 99.9 to 0.1% by weight of the biomass-derived polyester of the present invention. However, in order to maintain not only the biodegradability of the biomass-derived polyester but also various properties such as mechanical properties, water resistance, and weather resistance required for the original plastic, 5 to 50 natural resins and polysaccharides are used. It is more preferable to blend about% by weight.
There is also a problem of compatibility between the biomass-derived polyester of the present invention and natural resins and polysaccharides. If these are solved, the material consisting of the composition of the biomass-derived polyester and natural resin of the present invention can be used as long as the used material is discarded, the natural resin and polysaccharide are It is also effective as a soil conditioner and compost after rotting. This type of polyester composition may be encouraged to be actively and naturally dumped, especially in the soil, which will increase its significance as a green plastic product. Although the specific composition of each resin is disclosed below, it is not specifically limited.
Examples of the aliphatic polyester-based resin include aliphatic polyester-based resins, aliphatic oxycarboxylic acid-based resins, etc., which have aliphatic and / or alicyclic diol units and aliphatic and / or alicyclic dicarboxylic acid units as essential components. Can be mentioned.

上記脂肪族ポリエステル系樹脂を構成する脂肪族及び/又は脂環式ジオール単位の具体例としては、例えば、エチレングリコール単位、ジエチレングリコール単位、トリエチレングリコール単位、ポリエチレングリコール単位、プロピレングリコール単位、ジプロピレングリコール単位、1,3−ブタンジオール単位、1,4−ブタンジオール単位、3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ル単位、1,6−へキサンジオール単位、1,9−ノナンジオール単位、ネオペンチルグリコール単位、ポリテトラメチレングリコール単位、1,4−シクロヘキサンジメタノール単位等が挙げられる。また、これらは2種以上混合して用いることもできる。   Specific examples of the aliphatic and / or alicyclic diol unit constituting the aliphatic polyester resin include, for example, an ethylene glycol unit, a diethylene glycol unit, a triethylene glycol unit, a polyethylene glycol unit, a propylene glycol unit, and a dipropylene glycol. Unit, 1,3-butanediol unit, 1,4-butanediol unit, 3-methyl-1,5-pentanediol unit, 1,6-hexanediol unit, 1,9-nonanediol unit, neopentyl A glycol unit, a polytetramethylene glycol unit, a 1,4-cyclohexanedimethanol unit, etc. are mentioned. Moreover, these can also be used in mixture of 2 or more types.

上記脂肪族ポリエステル系樹脂を構成する脂肪族及び/又は脂環式ジカルボン酸単位の具体例としては、例えば、コハク酸単位、シュウ酸単位、マロン酸単位、グルタル酸単位、アジピン酸単位、ピメリン酸単位、スベリン酸単位、アゼライン酸単位、セバシン酸単位、ウンデカン二酸単位、ドデカン二酸単位、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸単位等が挙げられる。また、これらは2種以上混合して用いることもできる。   Specific examples of the aliphatic and / or alicyclic dicarboxylic acid units constituting the aliphatic polyester resin include, for example, succinic acid units, oxalic acid units, malonic acid units, glutaric acid units, adipic acid units, and pimelic acid. Examples include units, suberic acid units, azelaic acid units, sebacic acid units, undecanedioic acid units, dodecanedioic acid units, and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid units. Moreover, these can also be used in mixture of 2 or more types.

上記脂肪族オキシカルボン酸系樹脂を構成する脂肪族オキシカルボン酸単位の具体例としては、例えば、グリコール酸単位、乳酸単位、3−ヒドロキシ酪酸単位、4−ヒドロキシ酪酸単位、4−ヒドロキシ吉草酸単位、5−ヒドロキシ吉草酸単位、6−ヒドロキシカプロン酸単位を挙げることができる。また、これらは2種以上混合して用いることもできる。   Specific examples of the aliphatic oxycarboxylic acid unit constituting the aliphatic oxycarboxylic acid resin include, for example, a glycolic acid unit, a lactic acid unit, a 3-hydroxybutyric acid unit, a 4-hydroxybutyric acid unit, and a 4-hydroxyvaleric acid unit. , 5-hydroxyvaleric acid units and 6-hydroxycaproic acid units. Moreover, these can also be used in mixture of 2 or more types.

上記脂肪族ポリエステル系樹脂には、乳酸単位、6−ヒドロキシカプロン酸単位等のオキシカルボン酸単位が共重合されていても良い。上記記載のオキシカルボン酸単位は、ポリエステルを構成する全単量体単位100モル%に対して、上限は通常70モル%以下、好ましくは50モル%以下、さらに好ましくは30モル%以下、最も好ましくは10モル%以下である。   The aliphatic polyester resin may be copolymerized with an oxycarboxylic acid unit such as a lactic acid unit or a 6-hydroxycaproic acid unit. The upper limit of the oxycarboxylic acid unit described above is usually 70 mol% or less, preferably 50 mol% or less, more preferably 30 mol% or less, and most preferably based on 100 mol% of all monomer units constituting the polyester. Is 10 mol% or less.

上記脂肪族ポリエステル系樹脂には3官能以上のアルコール又はカルボン酸が共重合されていても良い。具体的にはトリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、プロパントリカルボン酸、リンゴ酸、クエン酸、酒石酸、ヒドロキシグルタル酸、ヒドロキシメチルグルタル酸、ヒドロキシイソフタル酸、ヒドロキシテレフタル酸等の3官能以上の多価アルコール、多価カルボン酸、多価オキシカルボン酸が共重合されていても良い。上記の3官能以上の多官能化合物単位の量は、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100モル%に対して、上限値が通常、5モル%以下、好ましくは1モル%以下、更に好ましくは、0.50モル%以下、特に好ましくは0.3モル%以下である。一方、高重合度のポリエステルを容易に製造する目的で3官能以上の化合物を共重合成分として使用する場合、その効果が発現する使用量の下限値としては、通常、0.0001モル%以上、好ましくは、0.001モル%以上、より好ましくは、0.005モル%以上、特に好ましくは0.01モル%以上である。また、脂肪族オキシカルボン酸系樹脂には、1,4−ブタンジオール単位、コハク酸単位、アジピン酸単位等の脂肪族及び/又は脂環式ジオール単位並びに脂肪族及び/又は脂環式ジカルボン酸単位、トリメチロールプロパン単位、グリセリン単位、ペンタエリスリトール単位、プロパントリカルボン酸単位、リンゴ酸単位、クエン酸単位、酒石酸単位等の3官能以上の脂肪族多価アルコール単位、脂肪族多価カルボン酸単位、脂肪族多価オキシカルボン酸単位が共重合されていても良い。上記記載の単位の量は、ポリエステルを構成する全単量体単位100モル%に対して、上限は通常90モル%以下、好ましくは70モル%以下、より好ましくは、50モル%以下である。   The aliphatic polyester resin may be copolymerized with a tri- or higher functional alcohol or carboxylic acid. Specifically, trifunctional or more polyhydric alcohols such as trimethylolpropane, glycerin, pentaerythritol, propanetricarboxylic acid, malic acid, citric acid, tartaric acid, hydroxyglutaric acid, hydroxymethylglutaric acid, hydroxyisophthalic acid, hydroxyterephthalic acid, etc. , Polyvalent carboxylic acid and polyvalent oxycarboxylic acid may be copolymerized. Since the amount of the above-mentioned trifunctional or higher polyfunctional compound unit causes generation of gel, the upper limit is usually 5 mol% or less, preferably 100 mol% of all monomer units constituting the polyester. Is 1 mol% or less, more preferably 0.50 mol% or less, and particularly preferably 0.3 mol% or less. On the other hand, when a tri- or higher functional compound is used as a copolymerization component for the purpose of easily producing a polyester having a high degree of polymerization, the lower limit of the amount used to achieve its effect is usually 0.0001 mol% or more, Preferably, it is 0.001 mol% or more, more preferably 0.005 mol% or more, and particularly preferably 0.01 mol% or more. In addition, aliphatic oxycarboxylic acid-based resins include aliphatic and / or alicyclic diol units such as 1,4-butanediol units, succinic acid units, and adipic acid units, and aliphatic and / or alicyclic dicarboxylic acids. Units, trimethylolpropane units, glycerin units, pentaerythritol units, propanetricarboxylic acid units, malic acid units, citric acid units, tartaric acid units and other trifunctional or higher aliphatic polyhydric alcohol units, aliphatic polycarboxylic acid units, Aliphatic polyvalent oxycarboxylic acid units may be copolymerized. The upper limit of the amount of the units described above is usually 90 mol% or less, preferably 70 mol% or less, more preferably 50 mol% or less, based on 100 mol% of all monomer units constituting the polyester.

また、上記脂肪族ポリエステル系樹脂を構成するジオール(多価アルコール)単位、ジカルボン酸(多価カルボン酸)単位、及びオキシカルボン酸単位は、脂肪族系が主成分であるが、生分解性を損なわない範囲で、少量の他の成分、例えば、芳香族ジオール(多価アルコール)単位、芳香族ジカルボン酸(多価カルボン酸)単位、芳香族オキシカルボン酸単位等の芳香族系化合物単位を含有してもよい。芳香族ジオール(多価アルコール)単位の具体例としては、ビスフェノールA単位、1,4−ベンゼンジメタノール単位等が挙げられ、芳香族ジカルボン酸(多価カルボン酸)単位の具体例としては、テレフタル酸単位、イソフタル酸単位、トリメリット酸単位、ピロリメリット酸単位、ベンゾフェノンテトラカルボン酸単位、フェニルコハク酸単位、1,4−フェニレンジ酢酸単位等が挙げられる。芳香族オキシカルボン酸単位の具体例としては、ヒドロキシ安息香酸単位が挙げられる。これらの芳香族系化合物単位の導入量は、全ポリマー中50モル%以下、好ましくは30モル%以下である。   In addition, the diol (polyhydric alcohol) unit, dicarboxylic acid (polycarboxylic acid) unit, and oxycarboxylic acid unit constituting the aliphatic polyester-based resin are mainly aliphatic, but biodegradable. Contains a small amount of other components such as aromatic diol (polyhydric alcohol) units, aromatic dicarboxylic acid (polyhydric carboxylic acid) units, aromatic oxycarboxylic acid units, etc. May be. Specific examples of aromatic diol (polyhydric alcohol) units include bisphenol A units and 1,4-benzenedimethanol units. Specific examples of aromatic dicarboxylic acid (polyhydric carboxylic acid) units include terephthalate. Examples thereof include an acid unit, an isophthalic acid unit, a trimellitic acid unit, a pyromellitic acid unit, a benzophenone tetracarboxylic acid unit, a phenyl succinic acid unit, and a 1,4-phenylenediacetic acid unit. Specific examples of the aromatic oxycarboxylic acid unit include a hydroxybenzoic acid unit. The introduction amount of these aromatic compound units is 50 mol% or less, preferably 30 mol% or less in the total polymer.

脂肪族ポリエステル系樹脂の製造方法は、公知公用の方法を採用することが出来、特に限定されない。また、生分解性に影響を与えない範囲で、脂肪族ポリエステル系樹脂には、ウレタン結合、アミド結合、カーボネート結合、エーテル結合、ケトン結合等が導入されていても良い。また脂肪族ポリエステルとしては、例えばイソシアネート化合物、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、酸無水物、過酸化物等を用いて分子量を高めたり、架橋させたものを用いてもよい。さらに末端基をカルボジイミド、エポキシ化合物、単官能性のアルコール又はカルボン酸で封止していても良い。   The manufacturing method of the aliphatic polyester-based resin can employ a publicly known method, and is not particularly limited. In addition, a urethane bond, an amide bond, a carbonate bond, an ether bond, a ketone bond, or the like may be introduced into the aliphatic polyester resin within a range that does not affect biodegradability. In addition, as the aliphatic polyester, for example, those obtained by increasing the molecular weight or cross-linking using an isocyanate compound, an epoxy compound, an oxazoline compound, an acid anhydride, a peroxide, or the like may be used. Furthermore, the terminal group may be sealed with carbodiimide, an epoxy compound, a monofunctional alcohol or carboxylic acid.

多糖類としては、セルロース、酢酸セルロースの様な変性セルロース、キチン、キトサン、澱粉、変性澱粉が挙げられるその他の分解性樹脂としては、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール等が挙げられる。   Examples of polysaccharides include cellulose, modified cellulose such as cellulose acetate, chitin, chitosan, starch, and modified starch. Other degradable resins include polyalkylenes such as polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and polypropylene glycol. Glycol and the like.

汎用の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体などのポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン等の含ハロゲン系樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体などのスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイソプレン、ポリブタジエン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、スチレン−イソプレン共重合ゴム等のエラストマー、ナイロン6,6、ナイロン6等のポリアミド系樹脂の他、ポリ酢酸ビニル、メタクリレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン等が挙げられる。また各種相溶化剤を併用して、諸特性を調製することもできる。   General-purpose thermoplastic resins include, for example, polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-α-olefin copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, chlorinated polyolefin, and polyfluoride. Halogen-containing resins such as vinylidene, styrene resins such as polystyrene and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers, polyester resins such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyisoprene, polybutadiene, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, styrene In addition to elastomers such as butadiene copolymer rubber and styrene-isoprene copolymer rubber, polyamide resins such as nylon 6, 6, nylon 6, polyvinyl acetate, methacrylate resins, polycarbonate Sulfonate-based resin, polyacetal, polyphenylene oxide, polyurethane, and the like. Various properties can also be prepared by using various compatibilizers.

ポリエステル組成物における本発明のポリエステルに対する上記記載の樹脂の混合比率(重量比)は、上記に詳述しているが、各種樹脂の共通した一般的な配合量を総称として明示すれば、本発明のポリエステル/樹脂が、99.9/0.1以上0.1/99.9以下であることが好ましく、99/1以上 1/99以下であることがより好ましく、最も好ましくは、98/2以上2/98以下である。
また、従来公知の各種添加剤を配合して組成物にすることも出来る。
添加剤としては、例えば、結晶核剤、酸化防止剤、アンチブロッキング剤、紫外線吸収剤、耐光剤、可塑剤、熱安定剤、着色剤、難燃剤、離型剤、帯電防止剤、防曇剤、表面ぬれ改善剤、焼却補助剤、顔料、滑剤、分散助剤や各種界面活性剤などの樹脂用添加剤が挙げられる。これらの添加量は、全組成物中、通常0.01〜5重量%である。これ等は一種又は二種以上の混合物として用いる事もできる。
The mixing ratio (weight ratio) of the above-mentioned resin with respect to the polyester of the present invention in the polyester composition is described in detail above, but if the general blending amount common to various resins is clarified as a general term, the present invention The polyester / resin is preferably 99.9 / 0.1 or more and 0.1 / 99.9 or less, more preferably 99/1 or more and 1/99 or less, and most preferably 98/2. It is 2/98 or less.
Moreover, a conventionally well-known various additive can be mix | blended and it can also be set as a composition.
Additives include, for example, crystal nucleating agents, antioxidants, anti-blocking agents, ultraviolet absorbers, light proofing agents, plasticizers, heat stabilizers, colorants, flame retardants, mold release agents, antistatic agents, antifogging agents. And additives for resins such as surface wetting improvers, incineration aids, pigments, lubricants, dispersion aids and various surfactants. These addition amounts are usually 0.01 to 5% by weight in the whole composition. These can also be used as one kind or a mixture of two or more kinds.

また、従来公知の各種フィラーを配合して組成物にすることも出来る。機能性添加剤としては、化成肥料、土壌改良剤、植物活性剤なども添加することができる。そのフィラーは、無機系フィラーと有機系フィラーとに大別される。これ等は一種又は二種以上の混合物として用いる事もできる。
無機系フィラーとしては、無水シリカ、雲母、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、ケイ藻土、アロフェン、ベントナイト、チタン酸カリウム、ゼオライト、セピオライト、スメクタイト、カオリン、カオリナイト、ガラス、石灰石、カーボン、ワラステナイト、焼成パーライト、珪酸カルシウム、珪酸ナトリウム等の珪酸塩、酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、炭酸第二鉄、酸化亜鉛、酸化鉄、リン酸アルミニウム、硫酸バリウム等の塩類等が挙げられる。無機系フィラーの含有量は、全組成物中、通常1〜80重量%であり、好ましくは3〜70重量%、より好ましくは5〜60重量%である。無機系フィラーの中には、炭酸カルシウム、石灰石のように、土壌改良剤の性質を持ちものもあり、これらの無機系フィラーを特に多量に含むバイオマス由来のポリエステル組成物を、土壌に投棄すれば、生分解後の無機系フィラーは残存して、土壌改良剤としても機能するので、グリーンプラとしての有意性を高める。農業資材、土木資材のように、土壌中に投棄するような用途の場合には、化成肥料、土壌改良剤、植物活性剤のようなものを添加したポリエステルを成形品とすることは、本発明のポリエステルの有用性を非常に高めることになる。
Moreover, a conventionally well-known various filler can be mix | blended and it can also be set as a composition. As functional additives, chemical fertilizers, soil conditioners, plant activators and the like can also be added. The filler is roughly classified into an inorganic filler and an organic filler. These can also be used as one kind or a mixture of two or more kinds.
Inorganic fillers include anhydrous silica, mica, talc, titanium oxide, calcium carbonate, diatomaceous earth, allophane, bentonite, potassium titanate, zeolite, sepiolite, smectite, kaolin, kaolinite, glass, limestone, carbon, wallastenite Baked perlite, silicates such as calcium silicate and sodium silicate, hydroxides such as aluminum oxide, magnesium carbonate and calcium hydroxide, salts such as ferric carbonate, zinc oxide, iron oxide, aluminum phosphate and barium sulfate Is mentioned. Content of an inorganic type filler is 1-80 weight% normally in all the compositions, Preferably it is 3-70 weight%, More preferably, it is 5-60 weight%. Some inorganic fillers, such as calcium carbonate and limestone, have properties of soil improvers, and if a biomass-derived polyester composition containing a large amount of these inorganic fillers is dumped in the soil, Since the inorganic filler after biodegradation remains and functions as a soil conditioner, the significance as a green plastic is increased. In the case of applications such as agricultural materials and civil engineering materials that are dumped in the soil, it is the present invention that polyesters with added chemical fertilizers, soil conditioners, plant activators, etc. are used as molded articles. This greatly increases the usefulness of polyester.

有機系フィラーとしては、生澱粉、加工澱粉、パルプ、キチン・キトサン質、椰子殻粉末、木材粉末、竹粉末、樹皮粉末、ケナフや藁等の粉末などが挙げられる。これ等は一種または二種以上の混合物として使用することも出来る。有機系フィラーの添加量は、全組成物中、通常、0.01〜70重量%である。特にこの有機系フィラー系の充填剤は、ポリエステル組成物の生分解後に、その有機系フィラーが、土壌に残り、土壌改良剤、堆肥としての役割も果すので、グリーンプラとしての役割を高くする。
組成物の調製は、従来公知の混合/混練技術は全て適用できる。混合機としては、水平円筒型、V字型、二重円錐型混合機やリボンブレンダー、スーパーミキサーのようなブレンダー、また各種連続式混合機等を使用できる。また混錬機としては、ロールやインターナルミキサーのようなバッチ式混錬機、一段型、二段型連続式混錬機、二軸スクリュー押し出し機、単軸スクリュー押し出し機等を使用できる。混練の方法としては、加熱溶融させたところに各種添加剤、フィラー、熱可塑性樹脂を添加して配合する方法などが挙げられる。また、前記の各種添加剤を均一に分散させる目的でブレンド用オイル等を使用することも出来る。
Examples of the organic filler include raw starch, processed starch, pulp, chitin / chitosan, coconut shell powder, wood powder, bamboo powder, bark powder, and powders such as kenaf and straw. These can be used as one kind or a mixture of two or more kinds. The addition amount of the organic filler is usually 0.01 to 70% by weight in the entire composition. In particular, this organic filler filler has a role as a green plastic because the organic filler remains in the soil after biodegradation of the polyester composition and also serves as a soil conditioner and compost.
For the preparation of the composition, all conventionally known mixing / kneading techniques can be applied. As the mixer, a horizontal cylindrical type, V-shaped, double-cone type mixer, a blender such as a ribbon blender or a super mixer, various continuous mixers, or the like can be used. Moreover, as a kneading machine, a batch type kneading machine such as a roll or an internal mixer, a single-stage type, a two-stage type continuous kneading machine, a twin screw extruder, a single screw extruder, or the like can be used. Examples of the kneading method include a method in which various additives, fillers, and thermoplastic resins are added and blended when heated and melted. In addition, blending oils and the like can be used for the purpose of uniformly dispersing the various additives.

本発明に係るポリエステルおよびその組成物は、汎用プラスチックに適用される各種成形法に供することが出来る。例えば、圧縮成形(圧縮成形、積層成形、スタンパブル成形)、射出成形、押し出し成形や共押し出し成形(インフレ法やTダイ法によるフィルム成形、ラミネート成形、シート成形、パイプ成形、電線/ケーブル成形、異形材の成形)、中空成形(各種ブロー成形)、カレンダー成形、発泡成形(溶融発泡成形、固相発泡成形)、固体成形(一軸延伸成形、二軸延伸成形、ロール圧延成形、延伸配向不織布成形、熱成形[真空成形、圧空成形]、塑性加工)、粉末成形(回転成形)、各種不織布成形(乾式法、接着法、絡合法、スパンボンド法、等)等が挙げられる。   The polyester and the composition thereof according to the present invention can be subjected to various molding methods applied to general-purpose plastics. For example, compression molding (compression molding, laminate molding, stampable molding), injection molding, extrusion molding or coextrusion molding (film molding by inflation method or T-die method, laminate molding, sheet molding, pipe molding, electric wire / cable molding, irregular shape Material molding), hollow molding (various blow molding), calendar molding, foam molding (melt foam molding, solid phase foam molding), solid molding (uniaxial stretch molding, biaxial stretch molding, roll rolling molding, stretch-oriented nonwoven fabric molding, Examples thereof include thermoforming [vacuum forming, pressure forming], plastic working), powder forming (rotary forming), various non-woven fabric forming (dry method, adhesion method, entanglement method, spunbond method, etc.).

また、化学的機能、電気的機能、磁気的機能、力学的機能、摩擦/磨耗/潤滑機能、光学的機能、熱的機能、生体適合性等の表面機能等の付与を目的として、各種合目的的二次加工を施すことも可能である。二次加工の例としては、エンボス加工、塗装、接着、印刷、メタライジング(めっき等)、機械加工、表面処理(帯電防止処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、フォトクロミズム処理、物理蒸着、化学蒸着、コーティング、等)等が挙げられる。
このような成形法により、単層フィルム、多層フィルム、延伸フィルム、収縮フィルム、ラミネートフィルム、単層シート、多層シート、延伸シート、パイプ、電線/ケーブル、モノフィラメント、マルチフィラメント、各種不織布、フラットヤーン、ステープル、捲縮繊維、延伸テープやバンド、筋付きテープ、スプリットヤーン、複合繊維、ブローボトル、発泡体などの各種成形品が得られる。また得られる成形品は、ショッピングバッグ、ゴミ袋、農業用フィルム等の各種フィルム、化粧品容器、洗剤容器、食品容器、漂白剤容器等の各種容器類、釣り糸、漁網、ロープ、結束材、手術糸、衛生用カバーストック材、保冷箱、緩衝材、医療材料、電気機器材料、家電筐体、自動車材料などの用途への使用が期待される。
In addition, for various purposes such as chemical functions, electrical functions, magnetic functions, mechanical functions, friction / wear / lubricating functions, optical functions, thermal functions, surface functions such as biocompatibility, etc. It is also possible to perform secondary processing. Examples of secondary processing include embossing, painting, adhesion, printing, metalizing (plating, etc.), machining, surface treatment (antistatic treatment, corona discharge treatment, plasma treatment, photochromism treatment, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, Coating, etc.).
By such a molding method, single layer film, multilayer film, stretched film, shrink film, laminate film, single layer sheet, multilayer sheet, stretched sheet, pipe, electric wire / cable, monofilament, multifilament, various nonwoven fabrics, flat yarn, Various molded articles such as staples, crimped fibers, drawn tapes and bands, striped tapes, split yarns, composite fibers, blow bottles, foams, and the like can be obtained. Molded products obtained include various types of films such as shopping bags, garbage bags, agricultural films, cosmetic containers, detergent containers, food containers, bleach containers, and other containers, fishing lines, fishing nets, ropes, binding materials, surgical threads. It is expected to be used for applications such as sanitary cover stock materials, cold storage boxes, cushioning materials, medical materials, electrical equipment materials, home appliance housings, and automotive materials.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これら実施例に限定されるものではない。
なお、以下の例における特性値は、次の方法により測定した。また、本発明おけるppmとは、質量ppmである。
希薄溶液粘度(還元粘度):ポリエステルを濃度0.5g/dLとなるようにフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に溶解し、溶液が30℃の恒温槽中で粘度管を落下する時間t(sec)を測定した。また溶媒のみの落下する時間t(sec)を測定し30℃での還元粘度ηsp/C(=(t−t)/t・C)を算出した(Cは溶液の濃度)。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these Examples, unless the summary is exceeded.
The characteristic values in the following examples were measured by the following method. Moreover, ppm in this invention is mass ppm.
Dilute solution viscosity (reduced viscosity): Polyester is dissolved in phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) to a concentration of 0.5 g / dL, and the solution is a viscosity tube in a thermostatic bath at 30 ° C. The time t (sec) for dropping was measured. Further, the time t 0 (sec) during which only the solvent falls was measured, and the reduced viscosity η sp / C (= (t−t 0 ) / t 0 · C) at 30 ° C. was calculated (C is the concentration of the solution).

窒素原子含有量:試料数10mgを石英ボートへ採取して、全窒素分析計(三菱化学社製TN−10型)を用いて試料を燃焼し、化学発光法により決定した。
末端カルボキシル基量:得られたポリエステルをベンジルアルコールに溶解し0.1NNaOHにて滴定した値であり、1×10g当たりのカルボキシル基当量である。
YI値:JIS K7105の方法に基づいて測定した。
Nitrogen atom content: A sample of 10 mg was taken into a quartz boat, the sample was burned using a total nitrogen analyzer (TN-10 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and determined by a chemiluminescence method.
Terminal carboxyl group amount: The value obtained by dissolving the obtained polyester in benzyl alcohol and titrating with 0.1 N NaOH, which is the carboxyl group equivalent per 1 × 10 6 g.
YI value: Measured based on the method of JIS K7105.

参考例1
<遺伝子破壊用ベクターの構築>
(A)枯草菌ゲノムDNAの抽出
LB培地[組成:トリプトン10g、イーストエキストラクト5g、NaCl 5gを蒸留水1Lに溶解]10mLに、枯草菌(Bacillus subtilis ISW1214)を対数増殖期後期まで培養し、菌体を集めた。得られた菌体を10mg/mLの濃度にリゾチームを含む10mM NaCl/20mMトリス緩衝液(pH8.0)/1mM EDTA・2Na溶液0.15mLに懸濁した。
Reference example 1
<Construction of vector for gene disruption>
(A) Extraction of Bacillus subtilis genomic DNA In 10 mL of LB medium [composition: tryptone 10 g, yeast extract 5 g, NaCl 5 g dissolved in distilled water 1 L], Bacillus subtilis ISW1214 is cultured until the late logarithmic growth phase, The cells were collected. The obtained cells were suspended in 0.15 mL of a 10 mM NaCl / 20 mM Tris buffer (pH 8.0) / 1 mM EDTA · 2Na solution containing lysozyme at a concentration of 10 mg / mL.

次に、上記懸濁液にプロテナーゼKを、最終濃度が100μg/mLになるように添加し、37℃で1時間保温した。さらにドデシル硫酸ナトリウムを最終濃度が0.5%になるように添加し、50℃で6時間保温して溶菌した。この溶菌液に、等量のフェノール/クロロフォルム溶液を添加し、室温で10分間ゆるやかに振盪した後、全量を遠心分離(5,000×g、20分間、10〜12℃)し、上清画分を分取し、酢酸ナトリウムを0.3Mとなるように添加した後、2倍量のエタノールを加え混合した。遠心分離(15,000×g、2分)により回収した沈殿物を70%エタノールで洗浄した後、風乾した。得られたDNAに10mMトリス緩衝液(pH7.5)−1mM EDTA・2Na溶液5mLを加え、4℃で一晩静置し、以後のPCRの鋳型DNAに使用した。   Next, proteinase K was added to the suspension so that the final concentration was 100 μg / mL, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 1 hour. Further, sodium dodecyl sulfate was added to a final concentration of 0.5%, and the mixture was incubated at 50 ° C. for 6 hours for lysis. To this lysate, add an equal amount of phenol / chloroform solution, shake gently at room temperature for 10 minutes, and then centrifuge (5,000 × g, 20 minutes, 10-12 ° C.) to obtain a supernatant. The fraction was collected and sodium acetate was added to a concentration of 0.3 M, and then twice as much ethanol was added and mixed. The precipitate collected by centrifugation (15,000 × g, 2 minutes) was washed with 70% ethanol and then air-dried. To the obtained DNA, 5 mL of a 10 mM Tris buffer (pH 7.5) -1 mM EDTA · 2Na solution was added and left overnight at 4 ° C., and used as template DNA for subsequent PCR.

(B)PCRによるSacB遺伝子の増幅およびクローニング
枯草菌SacB遺伝子の取得は、上記(A)で調製したDNAを鋳型とし、既に報告されている該遺伝子の塩基配列(GenBank Database AccessionNo.X02730)を基に設計した合成DNA(配列番号1および配列番号2)を用いたPCRによって行った。
(B) Amplification and cloning of SacB gene by PCR The acquisition of Bacillus subtilis SacB gene is based on the already reported base sequence of the gene (GenBank Database Accession No. X02730) using the DNA prepared in (A) as a template. This was performed by PCR using the synthetic DNAs (SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2) designed in (1).

反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製)0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MgSO、0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。
反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、68℃で2分からなるサイクルを35回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの68℃での保温は5分とした。
Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, Pfx DNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.2 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.3 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.
Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds and 68 ° C. for 2 minutes was repeated 35 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 68 ° C. in the final cycle was 5 minutes.

増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約2kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。   Confirmation of the amplified product was carried out by separating by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining, and a fragment of about 2 kb was detected. The DNA fragment of interest was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN).

回収したDNA断片は、T4 ポリヌクレオチドキナーゼ(T4 Polynucleotide Kinase:宝酒造製)により5′末端をリン酸化した後、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて大腸菌ベクター(pBluescriptII:STRATEGENE製)のEcoRV部位に結合し、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLアンピシリンおよび50μg/mLX−Galを含むLB寒天培地[トリプトン10g、イーストエキストラクト5g、NaCl 5g及び寒天15gを蒸留水1Lに溶解]に塗抹した。   The recovered DNA fragment was phosphorylated at the 5 ′ end with T4 polynucleotide kinase (T4 Polynucleotide Kinase: manufactured by Takara Shuzo), and then ligated with a ligation kit ver. 2 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) was used to bind to the EcoRV site of the E. coli vector (pBluescript II: manufactured by STRATEGENE), and E. coli (DH5α strain) was transformed with the resulting plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium [10 g tryptone, 5 g yeast extract, 5 g NaCl, and 15 g agar dissolved in 1 L distilled water] containing 50 μg / mL ampicillin and 50 μg / mL X-Gal. .

この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、次に50μg/mLアンピシリンおよび10%ショ糖を含むLB寒天培地に移し37℃で24時間培養した。これらのクローンのうち、ショ糖を含む培地で生育できなかったものについて、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。SacB遺伝子が大腸菌内で機能的に発現する株は、ショ糖含有培地にて生育不能となるはずである。得られたプラスミドDNAを制限酵素SalIおよびPstIで切断することにより、約2kbの挿入断片が認められ、該プラスミドをpBS/SacBと命名した。   Clones that formed white colonies on this medium were then transferred to LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin and 10% sucrose and cultured at 37 ° C. for 24 hours. Among these clones, those that could not grow on a medium containing sucrose were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. Strains in which the SacB gene is functionally expressed in E. coli should be unable to grow on sucrose-containing media. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes SalI and PstI, whereby an inserted fragment of about 2 kb was observed, and the plasmid was named pBS / SacB.

(C)クロラムフェニコール耐性SacBベクターの構築
大腸菌プラスミドベクターpHSG396(宝酒造:クロラムフェニコール耐性マーカー)500ngに制限酵素PshBI10ユニットを37℃で一時間反応させた後、フェノール/クロロフォルム抽出およびエタノール沈殿により回収した。クレノウフラグメント(Klenow Fragment:宝酒造製)により両末端を平滑化した後、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いてMluIリンカー(宝酒造)を連結、環状化させ、大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を34μg/mLクロラムフェニコールを含むLB寒天培地に塗抹した。得られたクローンから常法によりプラスミドDNAを調製し、制限酵素MluIの切断部位を有するクローンを選抜し、pHSG396Mluと命名した。
(C) Construction of chloramphenicol resistant SacB vector 500 ng of E. coli plasmid vector pHSG396 (Takara Shuzo: Chloramphenicol resistant marker) was reacted with a restriction enzyme PshBI10 unit at 37 ° C. for 1 hour, followed by phenol / chloroform extraction and ethanol precipitation. It was collected by. After smoothing both ends with Klenow Fragment (manufactured by Takara Shuzo), ligation kit ver. MluI linker (Takara Shuzo) was ligated and circularized using 2 (Takara Shuzo), and Escherichia coli (DH5α strain) was transformed. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 34 μg / mL chloramphenicol. Plasmid DNA was prepared from the obtained clones by a conventional method, and a clone having a restriction enzyme MluI cleavage site was selected and named pHSG396Mlu.

一方、上記(B)にて構築したpBS/SacBを制限酵素SalIおよびPstIで切断した後、クレノウフラグメントにて末端を平滑化した。これにライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いてMluIリンカーを連結したのち、0.75%アガロースゲル電気泳動によりSacB遺伝子を含む約2.0kbのDNA断片を分離、回収した。このSacB遺伝子断片を、制限酵素MluI切断後、アルカリフォスファターゼ(Alkaline Phosphatase Calf intestine:宝酒造)にて末端を脱リン酸化したpHSG396Mlu断片とライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結させ、大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を34μg/mLクロラムフェニコールを含むLB寒天培地に塗抹した。こうして得られたコロニーを、次に34μg/mLクロラムフェニコールおよび10%ショ糖を含むLB寒天培地に移し37℃で24時間培養した。これらのクローンのうち、ショ糖を含む培地で生育できなかったものについて、常法によりプラスミドDNAを精製した。こうして得られたプラスミドDNAをMluI切断により解析した結果、約2.0kbの挿入断片を持つことが確認され、これをpCMB1と命名した。   On the other hand, pBS / SacB constructed in (B) above was cleaved with restriction enzymes SalI and PstI, and the ends were blunted with Klenow fragment. Ligation kit ver. After linking the MluI linker using 2 (Takara Shuzo), a DNA fragment of about 2.0 kb containing the SacB gene was separated and recovered by 0.75% agarose gel electrophoresis. This SacB gene fragment was cleaved with the restriction enzyme MluI, and then the pHSG396Mlu fragment was dephosphorylated with alkaline phosphatase (Alkaline Phosphatase Calf intestine) and ligation kit ver. 2 (manufactured by Takara Shuzo) and transformed into E. coli (DH5α strain). The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 34 μg / mL chloramphenicol. The colonies thus obtained were then transferred to an LB agar medium containing 34 μg / mL chloramphenicol and 10% sucrose and cultured at 37 ° C. for 24 hours. Among these clones, plasmid DNA was purified by a conventional method for those that could not grow on a medium containing sucrose. As a result of analyzing the plasmid DNA thus obtained by MluI digestion, it was confirmed that it had an inserted fragment of about 2.0 kb, and this was named pCMB1.

(D)カナマイシン耐性遺伝子の取得
カナマイシン耐性遺伝子の取得は、大腸菌プラスミドベクターpHSG299(宝酒造:カナマイシン耐性マーカー)のDNAを鋳型とし、配列番号3および配列番号4で示した合成DNAをプライマーとしたPCR法によって行った。
反応液組成:鋳型DNA1ng、PyrobestDNAポリメラーゼ(宝酒造) 0.1μL、1倍濃度添付バッファー、0.5μM各々プライマー、0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。
(D) Acquisition of kanamycin resistance gene The kanamycin resistance gene is obtained by PCR using the DNA of E. coli plasmid vector pHSG299 (Takara Shuzo: Kanamycin resistance marker) as a template and the synthetic DNAs shown in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 as primers. Went by.
Composition of reaction solution: Template DNA 1 ng, Pyrobest DNA polymerase (Takara Shuzo) 0.1 μL, 1 × concentration buffer, 0.5 μM each primer, 0.25 μM dNTPs were mixed to make the total volume 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、62℃で15秒、72℃で1分20秒からなるサイクルを20回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は5分とした。
増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約1.1kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。回収したDNA断片は、T4 ポリヌクレオチドキナーゼ(T4 Polynucleotide Kinase:宝酒造製)により5′末端をリン酸化した。
Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 62 ° C. for 15 seconds and 72 ° C. for 1 minute 20 seconds was repeated 20 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 5 minutes.
Confirmation of the amplification product was carried out by separating by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining, and a fragment of about 1.1 kb was detected. The target DNA fragment was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN). The recovered DNA fragment was phosphorylated at the 5 'end with T4 polynucleotide kinase (T4 Polynucleotide Kinase: manufactured by Takara Shuzo).

(E)カナマイシン耐性SacBベクターの構築
上記(C)で構築したpCMB1を制限酵素Van91IおよびScaIで切断して得られた約3.5kbのDNA断片を0.75%アガロースゲル電気泳動により分離、回収した。これを上記(D)で調製したカナマイシン耐性遺伝子と混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結し、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLカナマイシンを含むLB寒天培地に塗抹した。
(E) Construction of kanamycin-resistant SacB vector The approximately 3.5 kb DNA fragment obtained by cleaving pCMB1 constructed in (C) above with restriction enzymes Van91I and ScaI was separated and recovered by 0.75% agarose gel electrophoresis. did. This was mixed with the kanamycin resistance gene prepared in (D) above, and ligated kit ver. 2 (Takara Shuzo) was used for ligation, and Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kanamycin.

このカナマイシン含有培地上で生育した株は、ショ糖含有培地にて生育不能であることが確認された。また、同株から調製したプラスミドDNAは、制限酵素HindIII消化により354、473、1807、1997bpの断片を生じたことから、図1に示した構造に間違いがないと判断し、該プラスミドをpKMB1と命名した。   It was confirmed that the strain grown on this kanamycin-containing medium was unable to grow on the sucrose-containing medium. Moreover, the plasmid DNA prepared from the same strain produced fragments of 354, 473, 1807, and 1997 bp by digestion with the restriction enzyme HindIII. Therefore, it was determined that the structure shown in FIG. 1 was correct, and the plasmid was designated as pKMB1. Named.

参考例2
<LDH遺伝子破壊株の作製>
(A)ブレビバクテリウム・フラバムMJ233−ES株ゲノムDNAの抽出
A培地[尿素 2g、(NHSO 7g、KHPO 0.5g、KHPO0.5g、MgSO・7HO 0.5g、FeSO・7HO 6mg、MnSO・4−5HO6mg、ビオチン 200μg、チアミン 100μg、イーストエキストラクト 1g、カザミノ酸 1g、グルコース 20g、蒸留水1Lに溶解]10mLに、ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233株を対数増殖期後期まで培養し、得られた菌体から上記参考例1の(A)に示す方法にてゲノムDNAを調製した。
Reference example 2
<Preparation of LDH gene disruption strain>
(A) Extraction of Brevibacterium flavum MJ233-ES genomic DNA A medium [urea 2 g, (NH 4 ) 2 SO 4 7 g, KH 2 PO 4 0.5 g, K 2 HPO 4 0.5 g, MgSO 4. 7H 2 O 0.5g, FeSO 4 · 7H 2 O 6mg, MnSO 4 · 4-5H 2 O6mg, biotin 200 [mu] g, thiamine 100 [mu] g, yeast extract 1g, casamino acid 1g, glucose 20g, dissolved in distilled water 1L] in 10mL Brevibacterium flavum MJ-233 strain was cultured until the late logarithmic growth phase, and genomic DNA was prepared from the obtained cells by the method shown in (A) of Reference Example 1 above.

(B)ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子のクローニング
MJ233株ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子の取得は、上記(A)で調製したDNAを鋳型とし、特開平11−206385号公報に記載の該遺伝子の塩基配列を基に設計した合成DNA(配列番号5および配列番号6)を用いたPCRによって行った。
反応液組成:鋳型DNA 1μL、TaqDNAポリメラーゼ(宝酒造) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.2μM各々プライマー、0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。
(B) Cloning of lactate dehydrogenase gene The MJ233 strain lactate dehydrogenase gene was obtained by using the DNA prepared in (A) above as a template and designing it based on the nucleotide sequence of the gene described in JP-A-11-206385. This was performed by PCR using DNA (SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6).
Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, Taq DNA polymerase (Takara Shuzo) 0.2 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.2 μM each primer, 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、55℃で20秒、72℃で1分からなるサイクルを30回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は5分とした。
増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約0.95kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。
Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 55 ° C. for 20 seconds and 72 ° C. for 1 minute was repeated 30 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 5 minutes.
Confirmation of the amplification product was performed by separating by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining, and a fragment of about 0.95 kb was detected. The target DNA fragment was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN).

回収したDNA断片を、PCR産物クローニングベクターpGEM−TEasy(Promega製)と混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLアンピシリンおよび50μg/mLX−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。   The recovered DNA fragment was mixed with a PCR product cloning vector pGEM-TEasy (Promega) and ligation kit ver. After ligation using 2 (Takara Shuzo), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin and 50 μg / mL X-Gal.

この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素SacIおよびSphIで切断することにより、約1.0kbの挿入断片が認められ、これをpGEMT/CgLDHと命名した。
(C)ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子破壊用プラスミドの構築
上記(B)で作製したpGEMT/CgLDHを制限酵素EcoRVおよびXbaIで切断することにより約0.25kbからなるラクテートデヒドロゲナーゼのコーディング領域を切り出した。残った約3.7kbのDNA断片の末端をクレノウフラグメントにて平滑化し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて環状化させ、大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLアンピシリンを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で生育した株を、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素SacIおよびSphIで切断することにより、約0.75kbの挿入断片が認められたクローンを選抜し、これをpGEMT/ΔLDHと命名した。
Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. By cutting the obtained plasmid DNA with restriction enzymes SacI and SphI, an insert fragment of about 1.0 kb was recognized, and this was named pGEMT / CgLDH.
(C) Construction of plasmid for disrupting lactate dehydrogenase gene The coding region of lactate dehydrogenase consisting of about 0.25 kb was excised by cutting the pGEMT / CgLDH prepared in (B) above with restriction enzymes EcoRV and XbaI. The ends of the remaining approximately 3.7 kb DNA fragment were blunted with Klenow fragment, and ligated kit ver. 2 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) and transformed into E. coli (DH5α strain). The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin. The strain grown on this medium was subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. By cutting the obtained plasmid DNA with restriction enzymes SacI and SphI, a clone in which an insert fragment of about 0.75 kb was recognized was selected and named pGEMT / ΔLDH.

次に、上記pGEMT/ΔLDHを制限酵素SacIおよびSphIにて切断して生じる約0.75kbのDNA断片を、0.75%アガロースゲル電気泳動により分離、回収し、欠損領域を含むラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子断片を調製した。このDNA断片を、制限酵素SacIおよびSphIにて切断した参考例1にて構築したpKMB1と混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLカナマイシンおよび50μg/mLX−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。   Next, a DNA fragment of about 0.75 kb generated by cleaving the above pGEMT / ΔLDH with restriction enzymes SacI and SphI is separated and recovered by 0.75% agarose gel electrophoresis, and a lactate dehydrogenase gene fragment containing a defective region Was prepared. This DNA fragment was mixed with pKMB1 constructed in Reference Example 1 cut with restriction enzymes SacI and SphI, and ligation kit ver. After ligation using 2 (Takara Shuzo), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kanamycin and 50 μg / mL X-Gal.

この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素SacIおよびSphIで切断することにより、約0.75kbの挿入断片が認められたものを選抜し、これをpKMB1/ΔLDHと命名した(図2)。   Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes SacI and SphI, and a plasmid with an inserted fragment of about 0.75 kb was selected and named pKMB1 / ΔLDH (FIG. 2).

(D)ブレビバクテリウム・フラバムMJ233−ES株由来ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子破壊株の作製
ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233株の形質転換に用いるプラスミドDNAは、pKMB1/ΔLDHを用いて塩化カルシウム法(Journal of Molecular Biology,53,159,1970)により形質転換した大腸菌JM110株から調製した。
(D) Preparation of lactate dehydrogenase gene disruption strain derived from Brevibacterium flavum MJ233-ES strain Plasmid DNA used for transformation of Brevibacterium flavum MJ-233 strain was obtained by the calcium chloride method (Journal of) using pKMB1 / ΔLDH. (Molecular Biology, 53, 159, 1970).

ブレビバクテリウム・フラバムMJ233−ES株の形質転換は、電気パルス法(Res.Microbiol., Vol.144, p.181−185, 1993)によって行い、得られた形質転換体をカナマイシン 50μg/mLを含むLBG寒天培地[トリプトン10g、イーストエキストラクト5g、NaCl 5g、グルコース 20g、及び寒天15gを蒸留水1Lに溶解]に塗抹した。   The Brevibacterium flavum MJ233-ES strain was transformed by the electric pulse method (Res. Microbiol., Vol. 144, p. 181-185, 1993), and the obtained transformant was treated with 50 μg / mL of kanamycin. LBG agar medium containing [tryptone 10 g, yeast extract 5 g, NaCl 5 g, glucose 20 g, and agar 15 g dissolved in 1 L of distilled water] was smeared.

この培地上に生育した株は、pKMB1/ΔLDHがブレビバクテリウム・フラバムMJ233−ES株菌体内で複製不可能なプラスミドであるため、該プラスミドのラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子とブレビバクテリウム・フラバムMJ−233株ゲノム上の同遺伝子との間で相同組み換えを起こした結果、同ゲノム上に該プラスミドに由来するカナマイシン耐性遺伝子およびSacB遺伝子が挿入されているはずである。   Since the strain grown on this medium is a plasmid in which pKMB1 / ΔLDH cannot be replicated in Brevibacterium flavum MJ233-ES, the lactate dehydrogenase gene of the plasmid and Brevibacterium flavum MJ-233 strain As a result of homologous recombination with the same gene on the genome, the kanamycin resistance gene and SacB gene derived from the plasmid should be inserted on the same genome.

次に、上記相同組み換え株をカナマイシン50μg/mLを含むLBG培地にて液体培養した。この培養液の菌体数約100万相当分を10%ショ糖含有LBG培地に塗抹にした。結果、2回目の相同組み換えによりSacB遺伝子が脱落しショ糖非感受性となったと考えられる株約10個得た。
この様にして得られた株の中には、そのラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子がpKMB1/ΔLDHに由来する変異型に置き換わったものと野生型に戻ったものが含まれる。ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子が変異型であるか野生型であるかの確認は、LBG培地にて液体培養して得られた菌体を直接PCR反応に供し、ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子の検出を行うことによって容易に確認できる。ラクテートデヒドロゲナーゼ遺伝子をPCR増幅するためのプライマー(配列番号7および配列番号8)を用いて分析すると、野生型では720bp、欠失領域を持つ変異型では471bpのDNA断片を認めるはずである。
Next, the homologous recombination strain was subjected to liquid culture in an LBG medium containing kanamycin 50 μg / mL. A portion equivalent to about 1 million cells of this culture was smeared on a 10% sucrose-containing LBG medium. As a result, about 10 strains that were considered to be sucrose-insensitive due to elimination of the SacB gene by the second homologous recombination were obtained.
Among the strains thus obtained, those in which the lactate dehydrogenase gene is replaced with a mutant derived from pKMB1 / ΔLDH and those in which the wild type is restored are included. Confirmation of whether the lactate dehydrogenase gene is mutant or wild type can be easily confirmed by subjecting the cells obtained by liquid culture in LBG medium to direct PCR reaction and detecting the lactate dehydrogenase gene. it can. When the lactate dehydrogenase gene is analyzed using primers (SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8) for PCR amplification, a wild-type DNA fragment of 720 bp and a mutant type having a deletion region should have a DNA fragment of 471 bp.

上記方法にてショ糖非感受性となった菌株を分析した結果、変異型遺伝子のみを有する株を選抜し、該株をブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDHと命名した。   As a result of analyzing the strain that became insensitive to sucrose by the above method, a strain having only the mutant gene was selected, and the strain was named Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH.

(E)ラクテートデヒドロゲナーゼ活性の確認
上記(D)で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株をA培地に植菌し、30℃で15時間好気的に振とう培養した。得られた培養物を遠心分離(3,000×g、4℃、20分間)して菌体を回収後、ナトリウム−リン酸緩衝液[組成:50mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.3)]で洗浄した。
(E) Confirmation of lactate dehydrogenase activity The Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH strain prepared in (D) above was inoculated in medium A and cultured with shaking aerobically at 30 ° C. for 15 hours. The obtained culture was centrifuged (3,000 × g, 4 ° C., 20 minutes) to recover the bacterial cells, and then sodium-phosphate buffer [composition: 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.3)]. Washed with.

次いで、洗浄菌体0.5g(湿重量)を上記ナトリウム−リン酸緩衝液2mLに懸濁し、氷冷下で超音波破砕器(ブランソン社製)にかけ菌体破砕物を得た。該破砕物を遠心分離(10,000×g,4℃,30分間)し、上清を粗酵素液として得た。対照として、ブレビバクテリウム・フラバム MJ233−ES株の粗酵素液を同様に調製し、以下の活性測定に供した。   Next, 0.5 g (wet weight) of washed cells was suspended in 2 mL of the sodium-phosphate buffer, and the cells were crushed by applying an ultrasonic crusher (manufactured by Branson) under ice cooling. The crushed material was centrifuged (10,000 × g, 4 ° C., 30 minutes), and the supernatant was obtained as a crude enzyme solution. As a control, a crude enzyme solution of Brevibacterium flavum MJ233-ES strain was similarly prepared and subjected to the following activity measurement.

ラクテートデヒドロゲナーゼ酵素活性の確認は、両粗酵素液について、ピルビン酸を基質とした乳酸の生成に伴い、補酵素NADHがNADに酸化されるのを、340nmの吸光度変化として測定した[L. Kanarek and R. L. Hill, J.Biol. Chem. 239, 4202 (1964)]。反応は、50mM カリウム−リン酸緩衝液(pH7.2)、10mM ピルビン酸、0.4mMNADH存在下、37℃にて行った。その結果、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233−ES株から調製された粗酵素液におけるラクテートデヒドロゲナーゼ活性に対し、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株から調製された粗酵素液におけるラクテートデヒドロゲナーゼ活性は、10分の1以下であった。 Confirmation of the lactate dehydrogenase enzyme activity was carried out by measuring the oxidation of coenzyme NADH to NAD + as a change in absorbance at 340 nm with the production of lactic acid using pyruvate as a substrate for both crude enzyme solutions [L. Kanarek and R.K. L. Hill, J.M. Biol. Chem. 239, 4202 (1964)]. The reaction was carried out at 37 ° C. in the presence of 50 mM potassium-phosphate buffer (pH 7.2), 10 mM pyruvic acid and 0.4 mM NADH. As a result, the lactate dehydrogenase activity in the crude enzyme solution prepared from Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH was 10 minutes compared to the lactate dehydrogenase activity in the crude enzyme solution prepared from Brevibacterium flavum MJ233-ES strain. 1 or less.

参考例3
<コリネ型細菌発現ベクターの構築>
(A)コリネ型細菌用プロモーター断片の調製
コリネ型細菌で強力なプロモーター活性を有することが報告された特開平7−95891号公報の配列番号4に記載のDNA断片(以降TZ4プロモーターと称する)を利用することとした。本プロモーター断片の取得は、参考例2の(A)で調製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233ゲノムDNAを鋳型とし、特開平7−95891号公報の配列番号4に記載の配列を基に設計した合成DNA(配列番号9および配列番号10)を用いたPCRによって行った。
Reference example 3
<Construction of Coryneform Bacterial Expression Vector>
(A) Preparation of promoter fragment for coryneform bacteria A DNA fragment (hereinafter referred to as TZ4 promoter) described in SEQ ID NO: 4 of JP-A-7-95891 reported to have a strong promoter activity in coryneform bacteria. I decided to use it. This promoter fragment was obtained by using the Brevibacterium flavum MJ233 genomic DNA prepared in (A) of Reference Example 2 as a template and designing it based on the sequence described in SEQ ID NO: 4 of JP-A-7-95891. This was performed by PCR using DNA (SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10).

反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MgSO、0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。
反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、60℃で20秒、72℃で30秒からなるサイクルを35回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は2分とした。
Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.2 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.3 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.
Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 60 ° C. for 20 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds was repeated 35 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute and 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 2 minutes.

増幅産物の確認は、2.0%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約0.25kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。   The amplification product was confirmed by separation by 2.0% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and visualization by ethidium bromide staining, and a fragment of about 0.25 kb was detected. The DNA fragment of interest was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN).

回収したDNA断片は、T4 ポリヌクレオチドキナーゼ(T4 Polynucleotide Kinase:宝酒造製)により5′末端をリン酸化した後、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて大腸菌ベクターpUC19(宝酒造)のSmaI部位に結合し、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLアンピシリンおよび50μg/mLX−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。   The recovered DNA fragment was phosphorylated at the 5 ′ end with T4 polynucleotide kinase (T4 Polynucleotide Kinase: manufactured by Takara Shuzo), and then ligated with a ligation kit ver. 2 (Takara Shuzo) was used to bind to the SmaI site of E. coli vector pUC19 (Takara Shuzo), and Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the resulting plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin and 50 μg / mL X-Gal.

この培地上で白色のコロニーを形成した6クローンについて、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製し、塩基配列を決定した。これ中でTZ4プロモーターがpUC19のlacプロモーターと逆方向に転写活性を有するように挿入されたクローンを選抜し、これをpUC/TZ4と命名した。
次に、pUC/TZ4を制限酵素BamHIおよびPstIで切断して調製したDNA断片に、5′末端がリン酸化された合成DNA(配列番号11および配列番号12)から成り、両末端にそれぞれBamHIとPstIに対する粘着末端を有するDNAリンカーを混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。本DNAリンカーには、リボソーム結合配列(AGGAGG)およびその下流に配したクローニングサイト(上流から順に、PacI、NotI、ApaI)が含まれている。
Six clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified and the nucleotide sequence was determined. Among them, a clone in which the TZ4 promoter was inserted so as to have a transcriptional activity in the reverse direction to the lac promoter of pUC19 was selected and named pUC / TZ4.
Next, a DNA fragment prepared by cleaving pUC / TZ4 with restriction enzymes BamHI and PstI is composed of synthetic DNA (SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 12) phosphorylated at the 5 ′ end, and BamHI and A DNA linker having a sticky end against PstI was mixed, and ligation kit ver. After ligation using 2 (Takara Shuzo), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. This DNA linker contains a ribosome binding sequence (AGGAGG) and a cloning site (PacI, NotI, ApaI in this order from the upstream).

この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAの中から制限酵素NotIによって切断されるものを選抜し、これをpUC/TZ4−SDと命名した。
この様にして構築したpUC/TZ4−SDを制限酵素PstIで切断後、クレノウフラグメントにて末端を平滑化し、次いで制限酵素KpnIで切断することにより生じた約0.3kbのプロモーター断片を、2.0%アガロースゲル電気泳動により分離、回収した。
Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. From the obtained plasmid DNA, one that was cleaved by the restriction enzyme NotI was selected and named pUC / TZ4-SD.
The thus constructed pUC / TZ4-SD was cleaved with the restriction enzyme PstI, blunted with Klenow fragment, and then cleaved with the restriction enzyme KpnI to give a promoter fragment of about 0.3 kb. Separated and collected by 0% agarose gel electrophoresis.

(B)コリネ型細菌発現ベクターの構築
コリネ型細菌にて安定的に自立複製可能なプラスミドとして、特開平12−93183記載のpHSG298par−repを利用する。本プラスミドは、ブレビバクテリウム・スタチオニスIFO12144株が保有する天然型プラスミドpBY503の複製領域および安定化機能を有する領域と大腸菌ベクターpHSG298(宝酒造)に由来するカナマイシン耐性遺伝子および大腸菌の複製領域を備える。pHSG298par−repを制限酵素SseIで切断後、クレノウフラグメントにて末端を平滑化し、次いで制限酵素KpnIで切断することによって調製したDNAを、上記(A)で調製したTZ4プロモーター断片と混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLカナマイシンを含むLB寒天培地に塗抹した。
この培地上で生育した株を、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAの中から制限酵素NotIによって切断されるものを選抜し、該プラスミドをpTZ4と命名した(図3に構築手順を示した)。
(B) Construction of Coryneform Bacterial Expression Vector pHSG298par-rep described in JP-A-12-93183 is used as a plasmid that can stably replicate independently in coryneform bacteria. This plasmid comprises a replication region and a region having a stabilizing function of the natural plasmid pBY503 possessed by Brevibacterium stachynis IFO12144, a kanamycin resistance gene derived from the Escherichia coli vector pHSG298 (Takara Shuzo), and a replication region of Escherichia coli. The DNA prepared by cleaving pHSG298par-rep with the restriction enzyme SseI, blunting the ends with Klenow fragment, and then cleaving with the restriction enzyme KpnI is mixed with the TZ4 promoter fragment prepared in (A) above and ligated. Kit ver. After ligation using 2 (Takara Shuzo), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kanamycin.
The strain grown on this medium was subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. From the obtained plasmid DNA, one that was cleaved by the restriction enzyme NotI was selected, and the plasmid was named pTZ4 (construction procedure is shown in FIG. 3).

参考例4
<ピルベートカルボキシラーゼ活性増強株の作製>
(A)ピルベートカルボキシラーゼ遺伝子の取得
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来ピルベートカルボキシラーゼ遺伝子の取得は、参考例2の(A)で調製したDNAを鋳型とし、全ゲノム配列が報告されているコリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032株の該遺伝子の配列(GenBank Database Accession No.AP005276)を基に設計した合成DNA(配列番号13および配列番号14)を用いたPCRによって行った。
Reference example 4
<Preparation of a strain with enhanced pyruvate carboxylase activity>
(A) Acquisition of pyruvate carboxylase gene The acquisition of pyruvate carboxylase gene derived from Brevibacterium flavum MJ233 strain is a corynebacteria in which the entire genome sequence has been reported using the DNA prepared in (A) of Reference Example 2 as a template. Um Glutamicum It was performed by PCR using a synthetic DNA (SEQ ID NO: 13 and SEQ ID NO: 14) designed based on the sequence of the gene of ATCC13032 strain (GenBank Database Accession No. AP005276).

反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MgSO、0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。
反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、68℃で4分からなるサイクルを35回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの68℃での保温は10分とした。PCR反応終了後、Takara Ex Taq(宝酒造)を0.1μL加え、さらに72℃で30分保温した。
Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.2 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.3 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.
Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds and 68 ° C. for 4 minutes was repeated 35 times. However, the heat retention at 94 ° C in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 68 ° C in the final cycle was 10 minutes. After completion of the PCR reaction, 0.1 μL of Takara Ex Taq (Takara Shuzo) was added, and the mixture was further incubated at 72 ° C. for 30 minutes.

増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約3.7kbの断片を検出した。ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。   Confirmation of the amplification product was carried out by separating by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining, and a fragment of about 3.7 kb was detected. The DNA fragment of interest was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN).

回収したDNA断片を、PCR産物クローニングベクターpGEM−TEasy(Promega製)と混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLアンピシリンおよび50μg/mLX−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。   The recovered DNA fragment was mixed with a PCR product cloning vector pGEM-TEasy (Promega) and ligation kit ver. After ligation using 2 (Takara Shuzo), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin and 50 μg / mL X-Gal.

この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素PacIおよびApaIで切断することにより、約3.7kbの挿入断片が認められ、これをpGEM/MJPCと命名した。
pGEM/MJPCの挿入断片の塩基配列は、アプライドバイオシステム社製塩基配列解読装置(モデル377XL)およびビックダイターミネーターサイクルシークエンスキットver3を用いて決定した。その結果得られたDNA塩基配列および推測されるアミノ酸配列を配列番号15に記載する。また、アミノ酸配列のみを配列番号16に記載する。本アミノ酸配列はコリネバクテリウム・グルタミカムATCC13032株由来のそれと極めて高い相同性(99.4%)を示すことから、pGEM/MJPCの挿入断片がブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来のピルベートカルボキシラーゼ遺伝子であると断定した。
Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. By cutting the obtained plasmid DNA with restriction enzymes PacI and ApaI, an insertion fragment of about 3.7 kb was observed, which was designated as pGEM / MJPC.
The base sequence of the insert fragment of pGEM / MJPC was determined using a base sequencing device (Model 377XL) manufactured by Applied Biosystems and a Big Dye Terminator cycle sequence kit ver3. The resulting DNA base sequence and deduced amino acid sequence are set forth in SEQ ID NO: 15. Only the amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 16. Since this amino acid sequence shows extremely high homology (99.4%) with that derived from Corynebacterium glutamicum ATCC13032, the insert of pGEM / MJPC is a pyruvate carboxylase gene derived from Brevibacterium flavum MJ233. I determined that there was.

(B)ピルベートカルボキシラーゼ活性増強用プラスミドの構築
上記(A)で作製したpGEM/MJPCを制限酵素PacIおよびApaIで切断することにより生じる約3.7kbからなるピルベートカルボキシラーゼ遺伝子断片を、0.75%アガロースゲル電気泳動により分離、回収した。
このDNA断片を、制限酵素PacIおよびApaIにて切断した、参考例3にて構築したpTZ4と混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結後、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLカナマイシンを含むLB寒天培地に塗抹した。
(B) Construction of Pyruvate Carboxylase Activity Enhancement Plasmid A pyruvate carboxylase gene fragment consisting of about 3.7 kb generated by cleaving the pGEM / MJPC prepared in (A) above with restriction enzymes PacI and ApaI It was separated and collected by% agarose gel electrophoresis.
This DNA fragment was mixed with pTZ4 constructed in Reference Example 3 cleaved with restriction enzymes PacI and ApaI, and ligation kit ver. After ligation using 2 (Takara Shuzo), Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kanamycin.

この培地上で生育した株を、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素PacIおよびApaIで切断することにより、約3.7kbの挿入断片が認められたものを選抜し、これをpMJPC1と命名した(図4)。
(C)ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株への形質転換
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株内で複製可能なpMJPC1による形質転換用のプラスミドDNAは、上記(B)で形質転換した大腸菌(DH5α株)から調製した。
The strain grown on this medium was subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with restriction enzymes PacI and ApaI, and a plasmid with an inserted fragment of about 3.7 kb was selected and named pMJPC1 (FIG. 4).
(C) Transformation into Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH strain Plasmid DNA for transformation with pMJPC1 capable of replicating in Brevibacterium flavum MJ233 strain is the Escherichia coli (DH5α strain transformed with (B) above. ).

ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株への形質転換は、電気パルス法(Res. Microbiol., Vol.144, p.181−185, 1993)によって行い、得られた形質転換体をカナマイシン 50μg/mLを含むLBG寒天培地[トリプトン10g、イーストエキストラクト5g、NaCl 5g、グルコース 20g、及び寒天15gを蒸留水1Lに溶解]に塗抹した。   Transformation into Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH strain was performed by the electric pulse method (Res. Microbiol., Vol. 144, p. 181-185, 1993), and the obtained transformant was kanamycin 50 μg / mL. In an LBG agar medium [tryptone 10 g, yeast extract 5 g, NaCl 5 g, glucose 20 g, and agar 15 g dissolved in 1 L of distilled water].

この培地上に生育した株から、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを抽出、制限酵素切断による解析を行った結果、同株がpMJPC1を保持していることを確認し、該株をブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC/ΔLDH株と命名した。
(D)ピルベートカルボキシラーゼ酵素活性
上記(C)で得られた形質転換株ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC/ΔLDH株をグルコース2%、カナマイシン25mg/Lを含むA培地100mlで終夜培養を行った。得られた菌体を集菌後、50mM リン酸カリウム緩衝液(pH7.5)50mlで洗浄し、同組成の緩衝液20mlに再度懸濁させた。懸濁液をSONIFIER350(BRANSON製)で破砕し、遠心分離した上清を無細胞抽出液とした。得られた無細胞抽出液を用いピルベートカルボキシラーゼ活性を測定した。酵素活性の測定は100mM Tris/HCl緩衝液(pH7.5)、 0.1mg/10mlビオチン、5mM 塩化マグネシウム、50mM 炭酸水素ナトリウム、5mM ピルビン酸ナトリウム 、5mM アデノシン三リン酸ナトリウム、0.32 mM NADH、20units/1.5mlリンゴ酸デヒドロゲナーゼ(WAKO製、酵母由来)及び酵素を含む反応液中で25℃にて反応させることにより行った。1Uは1分間に1μmolのNADHの減少を触媒する酵素量とした。ピルベートカルボキシラーゼを発現させた無細胞抽出液における比活性は0.2U/mg蛋白質であった。なお親株であるMJ233/△LDH株をA培地を用いて同様に培養した菌体では、本活性測定方法によりピルベートカルボキシラーゼ活性は検出されなかった。
From the strain grown on this medium, liquid culture was performed by a conventional method, and then plasmid DNA was extracted and analyzed by restriction enzyme digestion. As a result, it was confirmed that the strain retained pMJPC1. The strain was named as bacterial flavum MJ233 / PC / ΔLDH strain.
(D) Pyruvate carboxylase enzyme activity The transformant Brevibacterium flavum MJ233 / PC / ΔLDH strain obtained in (C) above was cultured overnight in 100 ml of A medium containing 2% glucose and 25 mg / L kanamycin. . The obtained cells were collected, washed with 50 ml of 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5), and resuspended in 20 ml of the same composition. The suspension was crushed with SONIFIER350 (manufactured by BRANSON), and the centrifuged supernatant was used as a cell-free extract. The pyruvate carboxylase activity was measured using the obtained cell-free extract. Measurement of enzyme activity is 100 mM Tris / HCl buffer (pH 7.5), 0.1 mg / 10 ml biotin, 5 mM magnesium chloride, 50 mM sodium hydrogen carbonate, 5 mM sodium pyruvate, 5 mM sodium adenosine triphosphate, 0.32 mM NADH , 20 units / 1.5 ml malate dehydrogenase (manufactured by WAKO, derived from yeast) and a reaction solution containing the enzyme at 25 ° C. 1 U was defined as the amount of enzyme that catalyzes the decrease of 1 μmol NADH per minute. The specific activity in the cell-free extract in which pyruvate carboxylase was expressed was 0.2 U / mg protein. It should be noted that pyruvate carboxylase activity was not detected by this activity measurement method in cells obtained by similarly culturing the parent strain MJ233 / ΔLDH strain using A medium.

参考例5
<発酵液の調製>
尿素:4g、硫酸アンモニウム:14g、リン酸1カリウム:0.5g、リン酸2カリウム0.5g、硫酸マグネシウム・7水和物:0.5g、硫酸第一鉄・7水和物:20mg、硫酸マンガン・水和物:20mg、D−ビオチン:200μg、塩酸チアミン:200μg、酵母エキス:1g、カザミノ酸:1g、及び蒸留水:1000mLの培地100mLを500mLの三角フラスコにいれ、120℃、20分加熱滅菌した。これを室温まで冷やし、あらかじめ滅菌した50%グルコース水溶液を4mL、無菌濾過した5%カナマイシン水溶液を50μL添加し、参考例4(C)で作製したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC/ΔLDH株を接種して24時間30℃にて種培養した。
Reference Example 5
<Preparation of fermentation broth>
Urea: 4 g, ammonium sulfate: 14 g, monopotassium phosphate: 0.5 g, dipotassium phosphate 0.5 g, magnesium sulfate heptahydrate: 0.5 g, ferrous sulfate heptahydrate: 20 mg, sulfuric acid Manganese hydrate: 20 mg, D-biotin: 200 μg, thiamine hydrochloride: 200 μg, yeast extract: 1 g, casamino acid: 1 g, and distilled water: 1000 mL of medium in a 500 mL Erlenmeyer flask, 120 ° C., 20 minutes Heat sterilized. This was cooled to room temperature, 4 mL of 50% glucose aqueous solution sterilized in advance and 50 μL of sterile 5% kanamycin aqueous solution were added, and inoculated with Brevibacterium flavum MJ233 / PC / ΔLDH prepared in Reference Example 4 (C). The seed culture was performed at 30 ° C. for 24 hours.

尿素:12g、硫酸アンモニウム:42g、リン酸1カリウム:1.5g、リン酸2カリウム1.5g、硫酸マグネシウム・7水和物:1.5g、硫酸第一鉄・7水和物:60mg、硫酸マンガン・水和物:60mg、D−ビオチン:600μg、塩酸チアミン:600μg、酵母エキス3g、カザミノ酸3g、消泡剤(アデカノールLG294:旭電化製):1mL及び蒸留水:2500mLの培地を5Lの発酵糟に入れ、120℃、20分加熱滅菌した。これを室温まで冷やした後、あらかじめ滅菌した12%グルコース水溶液を500mL添加し、これに前述の種培養液を全量加えて、30℃に保温した。通気は毎分500mL、攪拌は毎分500回転で本培養を行った。12時間後にグルコースがほぼ消費されていた。   Urea: 12 g, ammonium sulfate: 42 g, monopotassium phosphate: 1.5 g, dipotassium phosphate 1.5 g, magnesium sulfate heptahydrate: 1.5 g, ferrous sulfate heptahydrate: 60 mg, sulfuric acid Manganese hydrate: 60 mg, D-biotin: 600 μg, thiamine hydrochloride: 600 μg, yeast extract 3 g, casamino acid 3 g, antifoaming agent (Adecanol LG294: manufactured by Asahi Denka): 1 mL and distilled water: 2500 mL of a medium of 5 L It put into the fermenter and sterilized by heating at 120 ° C for 20 minutes. After cooling this to room temperature, 500 mL of a 12% aqueous glucose solution sterilized in advance was added, and the whole amount of the above-mentioned seed culture solution was added thereto, and the mixture was kept at 30 ° C. Main culture was performed at aeration of 500 mL / min and stirring at 500 rpm. After 12 hours, glucose was almost consumed.

硫酸マグネシウム・7水和物:1.5g、硫酸第一鉄・7水和物:60mg、硫酸マンガン・水和物:60mg、D−ビオチン:600μg、塩酸チアミン:600μg、消泡剤(アデカノールLG294:旭電化製):5ml及び蒸留水:1.5Lの培地を3Lの三角フラスコに入れ、120℃、20分加熱滅菌した。室温まで冷やした後、上記の本培養により得られた培養液を10000g、5分の遠心分離により集菌した菌体を添加して、O.D.(660nm)が60になるように再懸濁した。この懸濁液1.5Lとあらかじめ滅菌した20%グルコース溶液1.5Lを5Lのジャーファーメンターに入れて混合し、35℃に保温した。pHは2M炭酸アンモニウムを用いて7.6に保ち、毎分500mLで通気、毎分300回転で攪拌しながら反応を行った。反応開始後約50時間でグルコースがほぼ消費されていた。コハク酸が57g/L蓄積されていた。この発酵液を10000g、5分間の遠心分離、限外濾過(日東電工(株)製 NTU−3000−C1R)により菌体と上清に分離した。
以上の操作を30回行うことにより、コハク酸発酵液上清を103L得ることが出来た。
Magnesium sulfate heptahydrate: 1.5 g, ferrous sulfate heptahydrate: 60 mg, manganese sulfate hydrate: 60 mg, D-biotin: 600 μg, thiamine hydrochloride: 600 μg, antifoam (Adecanol LG294 : Manufactured by Asahi Denka): 5 ml and distilled water: 1.5 L of a medium was placed in a 3 L Erlenmeyer flask and sterilized by heating at 120 ° C. for 20 minutes. After cooling to room temperature, microbial cells collected by centrifugation at 10,000 g for 5 minutes were added to the culture solution obtained by the above main culture. D. It was resuspended so that (660 nm) was 60. 1.5 L of this suspension and 1.5 L of a 20% glucose solution sterilized in advance were mixed in a 5 L jar fermenter, and kept at 35 ° C. The pH was kept at 7.6 using 2M ammonium carbonate, and the reaction was conducted with aeration at 500 mL / min and stirring at 300 rpm. About 50 hours after the start of the reaction, glucose was almost consumed. 57 g / L of succinic acid was accumulated. This fermentation broth was separated into cells and supernatant by centrifugation at 10,000 g for 5 minutes and ultrafiltration (NTU-3000-C1R manufactured by Nitto Denko Corporation).
By performing the above operation 30 times, 103 L of succinic acid fermentation broth supernatant could be obtained.

<コハク酸醗酵液からの琥珀酸精製>
上記のようにして得られたコハク酸発酵液上清を103L(琥珀酸含有量5.87kg)を、減圧しながらジャケット付き攪拌槽にて濃縮し、琥珀酸の濃度が32.9%、アンモニア11.9%の濃縮液:17.8kg(計算値)を得た。これに酢酸(ダイセル化学社製)を8.58kg加えて30℃まで冷却し、更にメタノール(キシダ化学社製)を4.0kg加えて15℃まで冷却し1時間攪拌した後、20℃にて4時間攪拌を継続した。
<Purification of succinic acid from succinic acid fermentation broth>
103 L (succinic acid content 5.87 kg) of the succinic acid fermentation supernatant obtained as described above was concentrated in a stirred tank equipped with a jacket while reducing the pressure, and the concentration of succinic acid was 32.9% and ammonia. 11.9% concentrate: 17.8 kg (calculated value) was obtained. To this, 8.58 kg of acetic acid (manufactured by Daicel Chemical Industries) was added and cooled to 30 ° C., 4.0 kg of methanol (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was added, cooled to 15 ° C. and stirred for 1 hour, and then at 20 ° C. Stirring was continued for 4 hours.

結晶が析出しており、これを遠心ろ過器にてろ過を行い、琥珀酸を74.6%、酢酸3.5%、アンモニア12.2%を含有する結晶4.95kgを得た。
酢酸11.3kgに得られた結晶4.9kgをいれ、85℃にて溶解し、直ちに20℃まで冷却した。既に結晶は析出していたが、そのまま更に3時間攪拌を続けた後、遠心ろ過器にてろ過を行い、琥珀酸87.9%、酢酸8.4%、アンモニア0.6%を含有する結晶2.44kgを得た。
Crystals were precipitated and filtered with a centrifugal filter to obtain 4.95 kg of crystals containing 74.6% oxalic acid, 3.5% acetic acid and 12.2% ammonia.
4.9 kg of crystals obtained in 11.3 kg of acetic acid were added, dissolved at 85 ° C., and immediately cooled to 20 ° C. Crystals were already precipitated, but the mixture was further stirred for 3 hours, and then filtered with a centrifugal filter. Crystals containing oxalic acid 87.9%, acetic acid 8.4%, and ammonia 0.6% 2.44 kg was obtained.

5℃に冷やした脱塩水3.5Lにて得られた結晶を懸洗し、これを遠心ろ過器にてろ過すると、琥珀酸90%、酢酸1.7%、アンモニア0.05%(およそ500ppm)含有する2.08kgの結晶が得られた。
この粗琥珀酸結晶2.0kgを28.5Lの脱塩水に溶解し、1Lのイオン交換樹脂(三菱化学社製SK1BH)をつめた塔にSV=2にて通液し、約33Lの処理液を得た。これを減圧したロータリーエバポレータに連続フィードしながら、およそ5.2Lまで濃縮した。この段階で既に結晶が析出していた。更に、5℃に冷却し、2時間攪拌を継続した後、これをろ過すると、琥珀酸96.7%の結晶1.76kgを得た。これを真空乾燥機にて乾燥すると1.68kgの琥珀酸を得る事が出来た。
The obtained crystals were washed with 3.5 L of demineralized water cooled to 5 ° C., and filtered through a centrifugal filter. As a result, 90% oxalic acid, 1.7% acetic acid, 0.05% ammonia (approximately 500 ppm) ) Containing 2.08 kg of crystals was obtained.
This crude oxalic acid crystal (2.0 kg) was dissolved in 28.5 L of demineralized water, and passed through a tower filled with 1 L of ion exchange resin (SK1BH, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) at SV = 2, and approximately 33 L of processing solution. Got. This was concentrated to approximately 5.2 L while continuously feeding it to a rotary evaporator under reduced pressure. Crystals had already precipitated at this stage. Further, after cooling to 5 ° C. and continuing stirring for 2 hours, this was filtered to obtain 1.76 kg of crystals of 96.7% oxalic acid. When this was dried with a vacuum dryer, 1.68 kg of oxalic acid could be obtained.

<1,4−ブタンジオールの製造>
上記のような方法で得られたバイオマス資源由来コハク酸を用いて、公知の方法で1,4−ブタンジオールを得た。そのような1,4−ブタンジオールは、例えば以下の方法で得られた。
バイオマス資源由来コハク酸100重量部、メタノール317重量部ならびに濃硫酸(97%)2重量部の混合液を、還流下で2時間攪拌させた。反応液を冷却後、炭酸水素ナトリウム3.6重量部を添加して60℃で30分間反応液を攪拌させた。常圧下での蒸留ならびにその蒸留残をろ過後、減圧蒸留することによりコハク酸ジメチル(収率93%)を得た。得られたコハク酸ジメチル100重量部をCuO−ZnO触媒(ズードケミー社製、T−8402)15重量部存在下、仕込みコハク酸ジメチルに対して約4倍の体積容量を持つオートクレーブ(ハステロイC)を用いて水素5MPa加圧下で攪拌させながら1時間かけて230℃まで昇温させた。その後、230℃で15MPaの水素加圧下9時間反応液を攪拌させた。反応液を冷却後、脱ガスを行った。反応液からろ過により触媒を除去した。ろ液を減圧蒸留することにより精製1,4−ブタンジオールを得た(収率81%)。製造された精製1,4−ブタンジオール中には窒素原子が0.7ppm含まれたが、硫黄原子は含まれていなかった。また、1,4−ブタンジオール中には酸化生成物である2−(4−ヒドロキシブチルオキシ)テトラヒドロフランが1000ppm含有されていた。
<Production of 1,4-butanediol>
1,4-butanediol was obtained by a known method using the biomass resource-derived succinic acid obtained by the method as described above. Such 1,4-butanediol was obtained, for example, by the following method.
A mixed solution of 100 parts by weight of biomass resource-derived succinic acid, 317 parts by weight of methanol and 2 parts by weight of concentrated sulfuric acid (97%) was stirred for 2 hours under reflux. After cooling the reaction solution, 3.6 parts by weight of sodium bicarbonate was added, and the reaction solution was stirred at 60 ° C. for 30 minutes. Distillation under normal pressure and the distillation residue were filtered and then distilled under reduced pressure to obtain dimethyl succinate (yield 93%). In the presence of 15 parts by weight of CuO-ZnO catalyst (T-8402, manufactured by Zude Chemie), 100 parts by weight of the obtained dimethyl succinate was added to an autoclave (Hastelloy C) having a volume capacity about 4 times that of the charged dimethyl succinate. The temperature was raised to 230 ° C. over 1 hour while stirring under pressure of 5 MPa using hydrogen. Thereafter, the reaction solution was stirred for 9 hours at 230 ° C. under a hydrogen pressure of 15 MPa. After the reaction solution was cooled, degassing was performed. The catalyst was removed from the reaction solution by filtration. The filtrate was distilled under reduced pressure to obtain purified 1,4-butanediol (yield 81%). The produced purified 1,4-butanediol contained 0.7 ppm of nitrogen atoms, but did not contain sulfur atoms. Further, 1,4-butanediol contained 1000 ppm of 2- (4-hydroxybutyloxy) tetrahydrofuran as an oxidation product.

本発明においては、還元粘度は以下の測定条件により測定した。
〔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/dl
In the present invention, the reduced viscosity was 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 / dl

<窒素原子含有量 5ppmのバイオマス資源由来コハク酸を用いたポリエステルの製造>
実施例1
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、窒素原子含有量 5ppmのバイオマス資源由来コハク酸100重量部(YI=2.5)、三菱化学社製工業グレードの1,4−ブタンジオール88.5重量部、リンゴ酸0.37重量部ならびに触媒として二酸化ゲルマニウムを予め0.98重量%溶解させた88%乳酸水溶液5.4重量部を仕込み、窒素―減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。
<Production of polyester using biomass resource-derived succinic acid with a nitrogen atom content of 5 ppm>
Example 1
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen inlet, a heating device, a thermometer, and an exhaust port for decompression, 100 parts by weight of biomass resource-derived succinic acid having a nitrogen atom content of 5 ppm (YI = 2.5), manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation Nitrogen was charged with 88.5 parts by weight of technical grade 1,4-butanediol, 0.37 parts by weight of malic acid, and 5.4 parts by weight of an aqueous 88% lactic acid solution in which 0.98% by weight of germanium dioxide was previously dissolved as a catalyst. -The inside of the system was put into a nitrogen atmosphere by vacuum replacement.

次に、系内を撹拌しながら220℃に昇温し、この温度で1時間反応させた。次に、30分かけて230℃まで昇温し、同時に1.5時間かけて0.07×10Paになるように減圧し、同減圧度で1.8時間反応を行い重合を終了し、白色のポリエステル(黄色度YIは11)を得た。
得られたポリエステル中の窒素原子含有量は、2ppm、ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.5、末端カルボキシル基量は26当量/トンあった。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で均一に溶解した。
Next, the temperature in the system was increased to 220 ° C. while stirring, and the reaction was performed at this temperature for 1 hour. Next, the temperature was raised to 230 ° C. over 30 minutes, and at the same time, the pressure was reduced to 0.07 × 10 3 Pa over 1.5 hours. A white polyester (yellowness YI of 11) was obtained.
The obtained polyester had a nitrogen atom content of 2 ppm, a reduced viscosity (ηsp / c) of the polyester of 2.5, and a terminal carboxyl group content of 26 equivalents / ton. The obtained polyester (0.5 g) was uniformly dissolved in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature.

得られたポリエステルを、インフレ成形機を用いて成形温度160℃、ブロー比2.5、厚み20μmとしフィルム成形を行った。成形したフィルムを5cm×18cmの大きさに切り取り、土壌に埋設した。1ヶ月、2ヶ月、3ヶ月、6ヶ月のフィルムの重量減少率を測定し、生分解試験を行った。結果を表1に示す。   The obtained polyester was film-formed using an inflation molding machine at a molding temperature of 160 ° C., a blow ratio of 2.5, and a thickness of 20 μm. The formed film was cut into a size of 5 cm × 18 cm and embedded in soil. The weight loss rate of the film at 1 month, 2 months, 3 months, and 6 months was measured, and a biodegradation test was performed. The results are shown in Table 1.

実施例2
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、実施例1の窒素原子含有量 5ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部、旭化成(株)社製工業グレードのアジピン酸32重量部、三菱化学(株)社製工業グレードの1,4−ブタンジオール111.6重量部、リンゴ酸0.48重量部ならびに触媒として二酸化ゲルマニウムを予め0.98重量%溶解させた88%乳酸水溶液7.2重量部を仕込み、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220℃に昇温し、この温度で1時間反応させた。次に、30分かけて230℃まで昇温し、同時に1.5時間かけて0.07×10Paになるように減圧し、同減圧度で1.6時間反応を行い重合を終了し、実施例1と同様の白色のポリエステル(黄色度YIは13)を得た。
得られたポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.4、末端カルボキシル基量は22当量/トンあった。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で均一に溶解した。
Example 2
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen inlet, a heating device, a thermometer, and an exhaust port for decompression, 100 parts by weight of succinic acid derived from biomass resources containing 5 ppm of nitrogen atoms in Example 1, Asahi Kasei Corporation ) Industrial grade adipic acid 32 parts by weight, Mitsubishi Chemical Corporation industrial grade 1,4-butanediol 111.6 parts by weight, malic acid 0.48 parts by weight, and germanium dioxide as the catalyst in advance. 7.2 parts by weight of an 88% aqueous lactic acid solution with 98% by weight dissolved was charged, and the system was placed in a nitrogen atmosphere by nitrogen-vacuum substitution.
Next, the temperature in the system was increased to 220 ° C. while stirring, and the reaction was performed at this temperature for 1 hour. Next, the temperature was raised to 230 ° C. over 30 minutes, and at the same time, the pressure was reduced to 0.07 × 10 3 Pa over 1.5 hours. As a result, the same white polyester as in Example 1 (yellowness YI is 13) was obtained.
The polyester obtained had a reduced viscosity (ηsp / c) of 2.4 and a terminal carboxyl group content of 22 equivalents / ton. The obtained polyester (0.5 g) was uniformly dissolved in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature.

実施例3
原料として、実施例1の窒素原子含有量 5ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部、三菱化学(株)社製工業グレードの1,4−ブタンジオール81.4重量部、エチレングリコール6.3重量部、リンゴ酸0.37重量部ならびに触媒として二酸化ゲルマニウムを予め0.98重量%溶解させた88%乳酸水溶液5.4重量部を使用した以外は実施例2と同様の重縮合反応条件によって実施例2と同様の白いポリエステルを得た(還元粘度(ηsp/c)は2.4。末端カルボキシル基量は21当量/トン。)。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で均一に溶解した。
Example 3
As raw materials, 100 parts by weight of succinic acid derived from biomass resources containing 5 ppm of the nitrogen atom content of Example 1, 81.4 parts by weight of industrial grade 1,4-butanediol manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, ethylene glycol 6.3 parts by weight, malic acid 0.37 parts by weight, and polycondensation similar to that in Example 2 except that 5.4 parts by weight of 88% aqueous lactic acid solution in which 0.98% by weight of germanium dioxide was previously dissolved was used as a catalyst. A white polyester similar to that of Example 2 was obtained depending on the reaction conditions (reduced viscosity (ηsp / c) was 2.4. The amount of terminal carboxyl groups was 21 equivalents / ton). The obtained polyester (0.5 g) was uniformly dissolved in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature.

実施例4
原料として、実施例1の窒素原子含有量 5ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部、三菱化学(株)社製工業グレードの1,4−ブタンジオール81.4重量部、1,4−シクロヘキサンジメタノール12.3重量部、リンゴ酸0.37重量部ならびに触媒として二酸化ゲルマニウムを予め0.98重量%溶解させた88%乳酸水溶液5.4重量部を使用した以外は実施例2と同様の重縮合反応条件によって実施例2と同様の白いポリエステルを得た(還元粘度(ηsp/c)は2.6。末端カルボキシル基量は17当量/トン。)。0.07×10Paの減圧下での重合反応時間は3.8時間かかった。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で均一に溶解した。
Example 4
As raw materials, 100 parts by weight of succinic acid derived from a biomass resource containing 5 ppm of the nitrogen atom content of Example 1, 81.4 parts by weight of industrial grade 1,4-butanediol manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, 1, Example 2 except that 12.3 parts by weight of 4-cyclohexanedimethanol, 0.37 parts by weight of malic acid, and 5.4 parts by weight of 88% aqueous lactic acid solution in which 0.98% by weight of germanium dioxide was dissolved in advance were used as a catalyst. The same white polyester as in Example 2 was obtained under the same polycondensation reaction conditions as described above (reduced viscosity (ηsp / c) was 2.6, terminal carboxyl group content was 17 equivalents / ton). The polymerization reaction time under a reduced pressure of 0.07 × 10 3 Pa took 3.8 hours. The obtained polyester (0.5 g) was uniformly dissolved in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature.

実施例5
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、実施例1の窒素原子含有量 5ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部、三菱化学(株)社製工業グレードの1,4−ブタンジオール80.4重量部ならびにリンゴ酸0.37重量部を仕込み、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220℃に昇温し、この温度で1時間反応させた。次に、0.11重量部のテトラ−n−ブチルチタネートを0.4重量部のブタノールに希釈した触媒液を反応系へ添加後、30分かけて230℃まで昇温し、同時に1.5時間かけて0.07×10Paになるように減圧し、同減圧度で2時間反応を行い重合を終了し、実施例1と同様の白色のポリエステルを得た(還元粘度(ηsp/c)は2.5。末端カルボキシル基量は11当量/トン。)。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で均一に溶解した。
Example 5
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen inlet, a heating device, a thermometer, and an exhaust port for decompression, 100 parts by weight of succinic acid derived from biomass resources containing 5 ppm of nitrogen atom in Example 1, Mitsubishi Chemical ( 80.4 parts by weight of industrial grade 1,4-butanediol and 0.37 parts by weight of malic acid were charged, and the system was placed in a nitrogen atmosphere by nitrogen-reduction under reduced pressure.
Next, the temperature in the system was increased to 220 ° C. while stirring, and the reaction was performed at this temperature for 1 hour. Next, after adding a catalyst solution obtained by diluting 0.11 part by weight of tetra-n-butyl titanate to 0.4 part by weight of butanol to the reaction system, the temperature was raised to 230 ° C. over 30 minutes, The pressure was reduced to 0.07 × 10 3 Pa over time, the reaction was performed at the same degree of pressure for 2 hours to complete the polymerization, and a white polyester similar to Example 1 was obtained (reduced viscosity (ηsp / c ) Is 2.5, and the amount of terminal carboxyl groups is 11 equivalents / ton.) The obtained polyester (0.5 g) was uniformly dissolved in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature.

実施例6
実施例1において、リンゴ酸0.37重量部の代わりにリンゴ酸0.74重量部を仕込んだ以外は実施例1と同様の重縮合反応条件によってポリエステルを製造した。0.07×10Paの減圧下での重合反応時間は1.1時間であった。得られたポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は3.2、末端カルボキシル基量は63当量/トンあった。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温でほぼ均一に溶解したが、少量の不溶物が観測された。
Example 6
In Example 1, a polyester was produced under the same polycondensation reaction conditions as Example 1 except that 0.74 parts by weight of malic acid was charged instead of 0.37 parts by weight of malic acid. The polymerization reaction time under reduced pressure of 0.07 × 10 3 Pa was 1.1 hours. The polyester obtained had a reduced viscosity (ηsp / c) of 3.2 and a terminal carboxyl group content of 63 equivalents / ton. The obtained polyester (0.5 g) was dissolved almost uniformly in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature, but a small amount of insoluble matter was observed.

<窒素原子含有量 12ppmのバイオマス資源由来コハク酸を用いたポリエステル>
実施例7
原料として、実施例1の窒素原子5ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部の代わりに窒素原子12ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸(黄色度YIは7)100重量部を使用した以外は実施例1と同様の重縮合反応条件によってポリエステルを製造した。0.07×10Paの減圧下での重合反応時間は2時間であった。
得られたポリエステル(黄色度YIは22)中の窒素原子含量は、3.6ppm、ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.3、末端カルボキシル基量は19当量/トンあった。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で均一に溶解した。
<Polyester using biomass resource-derived succinic acid with a nitrogen atom content of 12 ppm>
Example 7
As a raw material, instead of 100 parts by weight of succinic acid derived from biomass resources containing 5 ppm of nitrogen atoms in Example 1, 100 parts by weight of succinic acid derived from biomass resources containing 12 ppm of nitrogen atoms (yellowness YI is 7) A polyester was produced under the same polycondensation reaction conditions as in Example 1 except that they were used. The polymerization reaction time under reduced pressure of 0.07 × 10 3 Pa was 2 hours.
The obtained polyester (yellowness YI was 22) had a nitrogen atom content of 3.6 ppm, a reduced viscosity (ηsp / c) of the polyester of 2.3, and a terminal carboxyl group content of 19 equivalents / ton. The obtained polyester (0.5 g) was uniformly dissolved in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature.

<窒素原子含有量 19ppmのバイオマス資源由来コハク酸を用いたポリエステル>
実施例8
原料として、実施例1の窒素原子5ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部の代わりに窒素原子19ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸(黄色度YIは8)100重量部を使用した以外は実施例1と同様の重縮合反応条件によってポリエステルを製造した。0.07×10Paの減圧下での重合反応時間は2.4時間であった。
得られたポリエステル(黄色度YIは18)中の窒素原子含量は、14ppm、ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.5、末端カルボキシル基量は19当量/トンあった。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で均一に溶解した。
<Polyester using biomass resource-derived succinic acid with a nitrogen atom content of 19 ppm>
Example 8
As a raw material, instead of 100 parts by weight of succinic acid derived from biomass resources containing 5 ppm of nitrogen atoms in Example 1, 100 parts by weight of succinic acid (yellowness YI is 8) derived from biomass resources containing 19 ppm of nitrogen atoms A polyester was produced under the same polycondensation reaction conditions as in Example 1 except that they were used. The polymerization reaction time under a reduced pressure of 0.07 × 10 3 Pa was 2.4 hours.
The obtained polyester (yellowness YI was 18) had a nitrogen atom content of 14 ppm, a reduced viscosity (ηsp / c) of 2.5 and a terminal carboxyl group content of 19 equivalents / ton. The obtained polyester (0.5 g) was uniformly dissolved in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature.

<窒素原子含有量 115ppmのバイオマス資源由来コハク酸を用いたポリエステル>
実施例9
原料として、実施例1の窒素原子5ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部の代わりに窒素原子115ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部を使用した以外は実施例1と同様の重縮合反応条件によってポリエステルを製造した。0.07×10Paの減圧下での重合反応時間は2.9時間であった。
得られたポリエステル(黄色度YIは23)中の窒素原子含量は、19ppm、ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.5、末端カルボキシル基量は19当量/トンあった。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で均一に溶解した。
<Polyester using biomass resource-derived succinic acid with a nitrogen atom content of 115 ppm>
Example 9
Example 1 except that 100 parts by weight of succinic acid derived from biomass resources containing 115 ppm of nitrogen atoms was used as a raw material instead of 100 parts by weight of succinic acid derived from biomass resources containing 5 ppm of nitrogen atoms in Example 1. A polyester was produced under the same polycondensation reaction conditions. The polymerization reaction time under reduced pressure of 0.07 × 10 3 Pa was 2.9 hours.
The obtained polyester (yellowness YI was 23) had a nitrogen atom content of 19 ppm, a reduced viscosity (ηsp / c) of the polyester of 2.5, and a terminal carboxyl group content of 19 equivalents / ton. The obtained polyester (0.5 g) was uniformly dissolved in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature.

<窒素原子含有量 180ppmのバイオマス資源由来コハク酸を用いたポリエステル>
実施例10
原料として、実施例1の窒素原子5ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部の代わりに窒素原子180ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部を使用した以外は実施例1と同様の重縮合反応条件によってポリエステルを製造した。0.07×10Paの減圧下での重合反応時間は2.6時間であった。
得られたポリエステル(黄色度YIは37)中の窒素原子含量は、22ppm、ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.6、末端カルボキシル基量は19当量/トンあった。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で均一に溶解した。
<Polyester using biomass resource-derived succinic acid with a nitrogen atom content of 180 ppm>
Example 10
Example 1 except that 100 parts by weight of succinic acid derived from biomass resources containing 180 ppm of nitrogen atoms was used as a raw material instead of 100 parts by weight of succinic acid derived from biomass resources containing 5 ppm of nitrogen atoms in Example 1. A polyester was produced under the same polycondensation reaction conditions. The polymerization reaction time under reduced pressure of 0.07 × 10 3 Pa was 2.6 hours.
The obtained polyester (yellowness YI was 37) had a nitrogen atom content of 22 ppm, a reduced viscosity (ηsp / c) of the polyester of 2.6, and a terminal carboxyl group content of 19 equivalents / ton. The obtained polyester (0.5 g) was uniformly dissolved in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature.

<窒素原子含有量 230ppmのバイオマス資源由来コハク酸を用いたポリエステル>
実施例11
原料として、実施例1の窒素原子5ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部の代わりに窒素原子230ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸(黄色度YIは11)100重量部を使用した以外は実施例1と同様の重縮合反応条件によってポリエステルを製造した。0.07×10Paの減圧下での重合反応時間は2.6時間であった。
得られたポリエステル(黄色度YIは39)中の窒素原子含量は、27ppm、ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.4、末端カルボキシル基量は19当量/トンあった。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で均一に溶解した。
<Polyester using biomass resource-derived succinic acid with a nitrogen atom content of 230 ppm>
Example 11
As a raw material, instead of 100 parts by weight of succinic acid derived from biomass resources containing 5 ppm of nitrogen atoms in Example 1, 100 parts by weight of succinic acid (yellowness YI is 11) derived from biomass resources containing 230 ppm of nitrogen atoms A polyester was produced under the same polycondensation reaction conditions as in Example 1 except that they were used. The polymerization reaction time under reduced pressure of 0.07 × 10 3 Pa was 2.6 hours.
The obtained polyester (yellowness YI was 39) had a nitrogen atom content of 27 ppm, a reduced viscosity (ηsp / c) of the polyester of 2.4, and a terminal carboxyl group content of 19 equivalents / ton. The obtained polyester (0.5 g) was uniformly dissolved in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature.

<窒素原子含有量 660ppmのバイオマス資源由来コハク酸を用いたポリエステル>
実施例12
原料として、実施例1の窒素原子5ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部の代わりに窒素原子660ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸(黄色度YIは8)100重量部を使用した以外は実施例1と同様の重縮合反応条件によってポリエステルを製造した。0.07×10Paの減圧下で2.5時間重合反応を実施したが得られたポリエステルはこげ茶に着色した(黄色度YIは60以上)。
得られたこげ茶のポリエステル中の窒素原子含量は、54ppm、ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は0.7、末端カルボキシル基量は139当量/トンあった。得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で溶解させようと試みたが、かなりの量の溶け残りが観測された。
<Polyester using biomass resource-derived succinic acid with a nitrogen atom content of 660 ppm>
Example 12
As a raw material, instead of 100 parts by weight of succinic acid derived from biomass resources containing 5 ppm of nitrogen atoms in Example 1, 100 parts by weight of succinic acid (yellowness YI is 8) derived from biomass resources containing 660 ppm of nitrogen atoms A polyester was produced under the same polycondensation reaction conditions as in Example 1 except that they were used. The polymerization reaction was carried out under reduced pressure of 0.07 × 10 3 Pa for 2.5 hours, but the resulting polyester was colored dark brown (yellowness YI was 60 or more).
The obtained brown tea had a nitrogen atom content of 54 ppm, a reduced viscosity (ηsp / c) of 0.7, and a terminal carboxyl group content of 139 equivalents / ton. An attempt was made to dissolve the obtained polyester (0.5 g) in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixture) at room temperature, but a considerable amount of undissolved residue was observed.

<窒素原子含有量 5ppmのバイオマス資源由来コハク酸と窒素原子0.7ppmを含有するバイオマス資源由来1,4−ブタンジオールを用いたポリエステルを用いたポリエステル>
実施例13
原料として、実施例1の三菱化学社製工業グレードの1,4−ブタンジオール88.5重量部の代わりに窒素原子0.7ppmを含有するバイオマス資源から誘導した1,4−ブタンジオール88.5重量部を使用した以外は実施例1と同様の重縮合反応条件によってポリエステルを製造した。0.07×10Paの減圧下での重合反応時間は3時間であった。
得られたポリエステル(黄色度YIは−1)中の窒素原子含量は、2.1ppm、ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.5、末端カルボキシル基量は21当量/トンあった。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で均一に溶解した。
<Polyester using polyester using biomass resource-derived 1,4-butanediol containing succinic acid derived from a biomass resource with a nitrogen atom content of 5 ppm and nitrogen atom 0.7 ppm>
Example 13
As a raw material, 88.5 parts of 1,4-butanediol derived from biomass resources containing 0.7 ppm of nitrogen atoms instead of 88.5 parts by weight of industrial grade 1,4-butanediol manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation in Example 1 A polyester was produced under the same polycondensation reaction conditions as in Example 1 except that parts by weight were used. The polymerization reaction time under reduced pressure of 0.07 × 10 3 Pa was 3 hours.
The obtained polyester (yellowness YI was −1) had a nitrogen atom content of 2.1 ppm, a reduced viscosity (ηsp / c) of the polyester of 2.5, and a terminal carboxyl group content of 21 equivalents / ton. The obtained polyester (0.5 g) was uniformly dissolved in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature.

<窒素原子を含まない石油由来コハク酸と窒素原子0.7ppmを含有するバイオマス資源由来1,4−ブタンジオールを用いたポリエステル>
実施例14
原料として、実施例1の窒素原子5ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部の代わりに窒素原子を含まない石油由来コハク酸(川崎化成(株)社製工業グレード(黄色度YIは2)100重量部に、三菱化学社製工業グレードの1,4−ブタンジオール88.5重量部の代わりに窒素原子0.7ppmを含有するバイオマス資源から誘導した1,4−ブタンジオール88.5重量部を使用した以外は実施例1と同様の重縮合反応条件によってポリエステルを製造した。0.07×10Paの減圧下での重合反応時間は3.4時間であった。
得られたポリエステル(黄色度YIは7)中の窒素原子含量は、0.5ppm、ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は2.5、末端カルボキシル基量は28当量/トンあった。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で均一に溶解した。
<Polyester using petroleum-derived succinic acid not containing nitrogen atoms and biomass resource-derived 1,4-butanediol containing 0.7 ppm nitrogen atoms>
Example 14
As a raw material, instead of 100 parts by weight of succinic acid derived from biomass resources containing 5 ppm of nitrogen in Example 1, petroleum-derived succinic acid (Kawasaki Chemical Co., Ltd., industrial grade (yellowness YI is 2) In place of 88.5 parts by weight of industrial grade 1,4-butanediol manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation in 100 parts by weight, 1,4-butanediol 88.5 derived from a biomass resource containing 0.7 ppm of nitrogen atom A polyester was produced under the same polycondensation reaction conditions as in Example 1 except that parts by weight were used, and the polymerization reaction time under a reduced pressure of 0.07 × 10 3 Pa was 3.4 hours.
In the obtained polyester (yellowness YI is 7), the nitrogen atom content was 0.5 ppm, the reduced viscosity (ηsp / c) of the polyester was 2.5, and the amount of terminal carboxyl groups was 28 equivalents / ton. The obtained polyester (0.5 g) was uniformly dissolved in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature.

<窒素原子を含まない石油由来ジメチルテレフタレートと窒素原子0.7ppmを含有するバイオマス資源由来1,4−ブタンジオールを用いたポリエステル>
実施例15
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、ジメチルテレフタレート132重量部、窒素原子0.7ppmを含有するバイオマス資源から誘導した1,4−ブタンジオール74重量部ならびに触媒としてテトラブチルチタネートを予め6重量%溶解させた1,4−ブタンジオール溶液1.7重量部を仕込み、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150℃まで加温後、215℃に昇温させながら3時間反応させた。次に、245℃まで昇温し、同時に1.5時間かけて0.07×10Paになるように減圧し、同減圧度で1.5時間反応を行い重合を終了し、白色のポリエステル(黄色度YIは0.4)を得た。
得られたポリエステル中の窒素原子含有量は、0.4ppm、ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は1.2、末端カルボキシル基量は21当量/トンあった。尚、得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で均一に溶解した。
本実施例の検討において、ポリエステル中の窒素原子の含有量が高いほど生分解性が高い傾向があることが見出された。一方、窒素原子の含有量が多いほどポリエステルの着色や重合阻害が著しくなる傾向があることが判る。また、窒素原子の含有量が多いほど、一部ゲル化により生成したと考えられる有機溶媒に対する不溶物が多くなる傾向があり、これらが製品中へ混入されると製品の景観を損ねたり、物性の低下が引き起こされる。
<Polyester using petroleum-derived dimethyl terephthalate containing no nitrogen atom and biomass resource-derived 1,4-butanediol containing 0.7 ppm of nitrogen atom>
Example 15
1,4-butanediol 74 derived from biomass resources containing 132 parts by weight of dimethyl terephthalate and 0.7 ppm of nitrogen atoms in a reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen inlet, a heating device, a thermometer, and a vacuum outlet. In addition, 1.7 parts by weight of a 1,4-butanediol solution in which 6% by weight of tetrabutyl titanate was previously dissolved as a catalyst and a catalyst were charged, and the system was placed in a nitrogen atmosphere by nitrogen-vacuum substitution.
Next, the system was heated to 150 ° C. with stirring, and then reacted for 3 hours while raising the temperature to 215 ° C. Next, the temperature was raised to 245 ° C., and the pressure was reduced to 0.07 × 10 3 Pa at the same time over 1.5 hours. (Yellowness YI is 0.4).
The obtained polyester had a nitrogen atom content of 0.4 ppm, a reduced viscosity (ηsp / c) of the polyester of 1.2, and a terminal carboxyl group content of 21 equivalents / ton. The obtained polyester (0.5 g) was uniformly dissolved in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixed solution) at room temperature.
In the examination of this example, it was found that the higher the nitrogen atom content in the polyester, the higher the biodegradability. On the other hand, it can be seen that as the content of nitrogen atoms increases, the coloration and polymerization inhibition of the polyester tend to become remarkable. In addition, the higher the nitrogen atom content, the more insolubles in organic solvents that are thought to have been generated by some gelation tend to increase. Decrease is caused.

比較例1
実施例1において窒素原子含有量5ppmの発酵法で製造したコハク酸に替えて、石油由来の市販品原料を用いてポリエステルの製造を行った。コハク酸は川崎化成(株)社製工業グレード(黄色度YIは2)を使用し、1,4−ブタンジオールは三菱化学(株)社製工業グレードを使用した以外は実施例1と同様の方法で実施例1と同様のポリエステルを製造した。製造されたポリエステル中には窒素原子は検出されなかった。得られたポリエステルを、実施例1と同様な試験を行った。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
Instead of succinic acid produced by a fermentation method with a nitrogen atom content of 5 ppm in Example 1, polyester was produced using petroleum-derived commercial raw materials. Succinic acid was the same as Example 1 except that Kawasaki Kasei Co., Ltd. industrial grade (Yellowness YI was 2) was used, and 1,4-butanediol was Mitsubishi Chemical Co., Ltd. industrial grade. The polyester similar to Example 1 was manufactured by the method. Nitrogen atoms were not detected in the produced polyester. The obtained polyester was tested in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<土壌中での生分解性試験>
上記の方法で製造したフィルムを5cm×18cmの大きさに切り取り、土壌に埋設した。1ヶ月、2ヶ月、3ヶ月、6ヶ月のフィルムの重量減少率を測定した。結果を表に示す。
<Biodegradability test in soil>
The film produced by the above method was cut into a size of 5 cm × 18 cm and embedded in soil. The weight loss rate of the film at 1 month, 2 months, 3 months, and 6 months was measured. The results are shown in the table.

比較例2
原料として、実施例1の窒素原子5ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部の代わりに窒素原子5000ppmを含有するバイオマス資源から誘導したコハク酸100重量部を使用した以外は実施例1と同様の重縮合反応条件によってポリエステルを製造した。0.07×10Paの減圧下で2.5時間重合反応を実施したが、ポリエステルの粘度の上昇は観測されなかった。ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)は0.3であり、窒素原子の含有量は1200ppmであった。得られたポリエステル(0.5g)は、1dLのフェノール/テトラクロロエタン(1/1(質量比)混合液)に室温で溶解させようと試みたが、かなりの量の溶け残りが観測された。
Comparative Example 2
Example 1 except that 100 parts by weight of succinic acid derived from a biomass resource containing 5000 ppm of nitrogen atoms was used as a raw material instead of 100 parts by weight of succinic acid derived from a biomass resource containing 5 ppm of nitrogen atoms in Example 1. A polyester was produced under the same polycondensation reaction conditions. The polymerization reaction was carried out for 2.5 hours under a reduced pressure of 0.07 × 10 3 Pa, but no increase in the viscosity of the polyester was observed. The reduced viscosity (ηsp / c) of the polyester was 0.3, and the content of nitrogen atoms was 1200 ppm. An attempt was made to dissolve the obtained polyester (0.5 g) in 1 dL of phenol / tetrachloroethane (1/1 (mass ratio) mixture) at room temperature, but a considerable amount of undissolved residue was observed.

表1より、発酵系コハク酸を用いたポリエステルは、土壌中での生分解速度が速いことが確認された。 From Table 1, it was confirmed that the polyester using fermented succinic acid has a high biodegradation rate in soil.

参考例6
以下に参考例として、本発明のポリエステルおよび各種組成物の成形例および諸物性例を示す。
<組成物の調製>
表2に示す配合割合(重量%)で組成物1および2を調製した。組成物の調製は、テクノベル社製二軸押し出し機(KZW15)を用い、混練温度190℃で実施した。
Reference Example 6
Examples of molding and physical properties of the polyester and various compositions of the present invention are shown below as reference examples.
<Preparation of composition>
Compositions 1 and 2 were prepared at a blending ratio (% by weight) shown in Table 2. The composition was prepared using a twin-screw extruder (KZW15) manufactured by Technobel at a kneading temperature of 190 ° C.

(註)タルク:富士タルク工業(株)製「PKP−53S」
エコフレックス:ビーエーエスエフジャパン製
また表3に示す配合割合(重量%)で組成物3〜5を調製した。組成物の調製は、東洋精機社製ラボプラストミルを用い、混練温度190℃で実施した。
(Ii) Talc: “PKP-53S” manufactured by Fuji Talc Industry Co., Ltd.
Ecoflex: manufactured by BASF Japan Compositions 3 to 5 were prepared at the blending ratios (% by weight) shown in Table 3. The composition was prepared at a kneading temperature of 190 ° C. using a lab plast mill manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.

<射出成形>
表4に示すサンプルをCSI社製卓上射出成形機、ミニマックス成形機を用いて射出成形を行った。成形温度200℃とした。物性評価結果も併せて表4に示す。評価はいずれも23℃、50%RH環境下で実施した。
<Injection molding>
The samples shown in Table 4 were injection molded using a tabletop injection molding machine and a minimax molding machine manufactured by CSI. The molding temperature was 200 ° C. The physical property evaluation results are also shown in Table 4. All the evaluations were performed in an environment of 23 ° C. and 50% RH.

<シート成形>
Tダイ成形機を用い、表5に示すサンプルのシート成形を行った。成形温度200℃、ロール温度30℃、シート厚みは500μmとした。物性評価結果も併せて表5に示す。評価はいずれも23℃、50%RH環境下で実施した。
<Sheet molding>
Using a T-die molding machine, the sheets shown in Table 5 were molded. The molding temperature was 200 ° C., the roll temperature was 30 ° C., and the sheet thickness was 500 μm. The physical property evaluation results are also shown in Table 5. All the evaluations were performed in an environment of 23 ° C. and 50% RH.

<フィルム成形>
表6に示すサンプルを用いてインフレ成形を行った。成形温度160℃、ブロー比2.5、フィルムの厚みは20μmとした。物性評価結果も併せて表6に示す。評価はいずれも23℃、50%RH環境下で実施した。
<Film forming>
Inflation molding was performed using the samples shown in Table 6. The molding temperature was 160 ° C., the blow ratio was 2.5, and the film thickness was 20 μm. The physical property evaluation results are also shown in Table 6. All the evaluations were performed in an environment of 23 ° C. and 50% RH.

<発泡成形>
本発明のポリエステルを190℃、10MPaでプレス成形し、厚み1mmのシートを作製した。得られたシートを固体状態において,バルブ付き圧力容器内に仕込み、圧力容器内の温度を、外部熱源を用いて100℃まで加熱すると同時に圧力容器内に二酸化炭素を仕込んだ。この際ポンプで加圧することにより15MPaまで昇圧した。その後2時間,100℃の一定温度,15MPaの一定圧力を保持し、2時間後、圧力容器のバルブを全開放して,急速に圧力容器内の圧力を解放することで発泡体を得た。得られた発泡体は水中で押しても泡が出てこない、独立気泡率の高いものであった。
<Foam molding>
The polyester of the present invention was press-molded at 190 ° C. and 10 MPa to produce a sheet having a thickness of 1 mm. The obtained sheet was charged in a pressure vessel with a valve in a solid state, and the temperature in the pressure vessel was heated to 100 ° C. using an external heat source, and at the same time, carbon dioxide was charged in the pressure vessel. At this time, the pressure was increased to 15 MPa by pressurizing with a pump. Thereafter, a constant temperature of 100 ° C. and a constant pressure of 15 MPa were maintained for 2 hours. After 2 hours, the pressure vessel valve was fully opened to rapidly release the pressure in the pressure vessel to obtain a foam. The obtained foam had a high closed cell ratio and no foam was produced even when pressed in water.

本発明のポリエステルの誕生およびその背景を詳述すれば、地上の、大気圏内における、大きなサイクルにおいて、本発明のポリエステルの誕生は、地球環境の保全、省資源、公害防止、美的環境保護、新たな技術開発の指向といった多くの観点からそのポリエステルの存在を評価することができる。
本発明のポリエステルの特徴は、従来の地下の化石燃料依存型、例えば石油資源の依存型のポリエステルに対比して、その地球環境におけるその存在意義において、従来型の認識とは全く異なる理由が成立する。
特に、現在の大気圏という地球環境下で植生した天然材料から発酵等の手法により入手した、いわゆるジオール単位またはジカルボン酸単位をポリエステルのモノマーとして使用するために、原料が非常に安価に入手できる。また、人為的に植物増産を計画的に任意にできるために、植物原料生産が各地、各国に分散して多様化できるので、原料供給にリスクが少なく安定して供給ができる。さらに、モノマーの入手、ポリエステルの合成および生分解という、ポリエステルの原料の段階から使用済みの廃棄という最終段階に至るサイクルが、専ら大気圏下という地球環境の自然プロセスに準拠したものである故に、本発明のポリエステルは信頼性ならびに安心感を与えるサイクルとなる。これは、ポリエステルの技術開発、産業の発展および消費社会の拡充において、無視することができない、重要な背景であることが明らかである。
The birth of the polyester of the present invention and its background will be described in detail. In a large cycle on the ground, in the atmosphere, the birth of the polyester of the present invention is the preservation of the global environment, resource saving, pollution prevention, aesthetic environment protection, new The presence of the polyester can be evaluated from many viewpoints such as the direction of technical development.
The characteristics of the polyester of the present invention are completely different from conventional recognition in terms of its presence in the global environment, compared to conventional underground fossil fuel dependent type, for example, petroleum resource dependent polyester. To do.
In particular, since a so-called diol unit or dicarboxylic acid unit obtained from a natural material vegetated under the global environment of the present atmospheric atmosphere by a method such as fermentation is used as a polyester monomer, the raw material can be obtained very inexpensively. Moreover, since plant production can be artificially and arbitrarily increased, plant raw material production can be dispersed and diversified in various regions and countries, so that there is no risk in raw material supply and stable supply can be achieved. Furthermore, because the cycle from the raw material stage of polyester to the final stage of waste disposal, which is monomer acquisition, polyester synthesis, and biodegradation, is exclusively based on the natural process of the global environment in the atmosphere. The polyester of the invention provides a cycle that gives reliability and a sense of security. It is clear that this is an important background that cannot be ignored in the technological development of polyester, industrial development and expansion of consumer society.

しかし、本発明のポリエステルの誕生に貢献する主な理由は、技術進歩に立脚した時代の要請ともいえるその背景にあるといえる。いわゆる炭酸ガスによる温室効果を含む地球環境の悪化への対策、石油資源の浪費や枯渇という危機感への対策、さらには非常に重要な、近年発酵技術のようなバイオテクノロジーの著しい発達というその周辺技術の進歩がそれを可能としたものである。まず、大気圏内の植生に依存する手法は、原料である植物の生産において、多量の二酸化炭素を吸収することであり、この吸収量をAbsとする。植物の加工、発酵、処置などの段階で若干の二酸化炭素、熱エネルギーを放出するが、ジオール単位またはジカルボン酸単位が容易に製造することができる。さらに、重合された本発明のポリエステルが地中に埋め立てた場合、水中に放置した場合、または海水中に放置した場合に、微生物などによる分解で、実質的に水と二酸化炭素を放出することになる。この放出量をRelとすると、このAbsとRelの較差が非常に少ないから、この意味で、大気圏における二酸化炭素の物質収支が比較的僅差になるのではないかということである。このように、二酸化炭素の吸収および放出の物質収支が均衡するばかりでなく、エネルギー収支においても有利と考えられる。特に植生依存型指向の本発明は、従来指向の化石燃料依存型のように、大気中に新たな炭酸ガスを増加させる問題が極力抑えられる。   However, it can be said that the main reason contributing to the birth of the polyester of the present invention is the background that can be said to be a request of an era based on technological progress. Countermeasures against the deterioration of the global environment, including the so-called greenhouse effect caused by carbon dioxide, countermeasures against the danger of oil resources being wasted and depleted, and the extremely important developments in recent years, such as the remarkable development of biotechnology such as fermentation technology Advances in technology have made it possible. First, a method that depends on vegetation in the atmosphere is to absorb a large amount of carbon dioxide in the production of a plant as a raw material, and this absorption amount is defined as Abs. Although some carbon dioxide and thermal energy are released in stages such as plant processing, fermentation, and treatment, diol units or dicarboxylic acid units can be easily produced. Furthermore, when the polymerized polyester of the present invention is buried in the ground, left in water, or left in seawater, it substantially releases water and carbon dioxide by decomposition by microorganisms. Become. If this released amount is Rel, the difference between Abs and Rel is very small. In this sense, the mass balance of carbon dioxide in the atmosphere may be relatively small. Thus, not only is the mass balance of carbon dioxide absorption and release balanced, but it is also advantageous in terms of energy balance. In particular, the vegetation-dependent oriented present invention can suppress the problem of increasing new carbon dioxide in the atmosphere as much as the conventional oriented fossil fuel dependent type.

しかも副次効果として、本発明のポリエステル材料は、物性、構造および機能において評価できるばかりでなく、環境に非常に優しい、安全なポリエステルと認識できる。このような化石燃料由来のポリエステルには全く期待できない、植生原料から消失にいたるプロセスは、リサイクルを含めた循環型社会の実現性を潜在的に保有する特徴がある。これは、今後のポリエステルというプラスチックに対して、その製造プロセスにおいて、従来型の化石燃料依存型の指向とは異なる、あらたな循環型の視点のポリエステル製造プロセスを提供するものである。これは時代の要請および進歩に即応した、いわゆるプラスチック産業に対する認識を本質的に変革させるものである。まさに、近年バイオテクノロジーの著しい発達に呼応した、新たな第2ステージのプラスチック時代の始まりともいえるほどの変革とも評価できるといえる。この本発明のポリエステルは潜在的な評価および価値を非常に高めるものであるから、まさに、全く新たな視点から、プラスチック材料の代表的なポリエステルのさらなる利用の拡大、発展および消費に著しく寄与するものである。   Moreover, as a secondary effect, the polyester material of the present invention can be recognized not only in physical properties, structure and function, but also as an environmentally friendly and safe polyester. The process leading to the disappearance of vegetation raw materials, which cannot be expected at all from such fossil fuel-derived polyester, is characterized by potentially holding the feasibility of a recycling society including recycling. This is to provide a polyester manufacturing process with a new circulation type viewpoint, which is different from the conventional fossil fuel-dependent orientation in the manufacturing process of plastic called polyester. This essentially changes the perception of the so-called plastics industry in response to the demands and progress of the times. It can be said that this is a revolution that can be said to be the beginning of a new second-stage plastic era in response to the remarkable development of biotechnology in recent years. This polyester of the present invention greatly enhances the potential evaluation and value, and from a completely new point of view, it contributes significantly to the further expansion, development and consumption of typical polyesters for plastic materials It is.

本発明のポリエステルは、優れた生分解性の機能を有するが、積極的に地中などに投棄することだけを目的として開発した材料ではない。環境に支障なく、土壌中に投棄が可能であるということの意味もある。例えば移植用苗ポットのような農林水産材料、仮土嚢止めのような土木建築資材のように、回収が困難又は支障となる場合に、放置すれば土にかえるという意味も含むものである。本発明のポリエステルは生分解性特性を有するとはいえ、現在の消費社会において構築されている、分別回収により廃プラとして回収して、再度成形材料に使用することができるという性質も保有する。勿論、回収ポリエステルを再度成形材料として用いることにより成形した成形品を土壌中に投棄しても、最初の成形品同様に生分解性の機能は発現する。さらに、分別回収のシステムで回収して、焼却する場合に、有害物発生、悪臭を発生することなく、燃料として用いて、熱エネルギー源として使用することもできる。本発明のポリエステルは、さらに消費が増大しても、二酸化炭素の増加、大気汚染が進行することに対する対策もできる。
The polyester of the present invention has an excellent biodegradable function, but is not a material developed only for the purpose of actively dumping it into the ground. It also means that it can be dumped in the soil without hindrance to the environment. For example, it also includes the meaning of changing to soil if left untreated, such as agricultural, forestry and fishery materials such as transplanting seedling pots and civil engineering and building materials such as temporary sandbags. Although the polyester of the present invention has biodegradable properties, it also has the property that it can be recovered as waste plastic by fractional collection and used again as a molding material, which is established in the current consumer society. Of course, even if the molded product molded by using the recovered polyester again as a molding material is dumped into the soil, the biodegradable function appears as in the first molded product. Furthermore, when recovered by a separate recovery system and incinerated, it can be used as a fuel and as a heat energy source without generating harmful substances and odors. Even if consumption increases further, the polyester of the present invention can also take measures against an increase in carbon dioxide and air pollution.

pKMB1の構築の概略を示す。An outline of the construction of pKMB1 is shown. pKMB1/ΔLDHの構築の概略を示す。An outline of the construction of pKMB1 / ΔLDH is shown. pTZベクターの構築の概略を示す。An outline of the construction of the pTZ vector is shown. pMJPC1の構築の概略を示す。An outline of the construction of pMJPC1 is shown.

Claims (18)

主たる繰り返し単位がジカルボン酸単位及びジオール単位であるポリエステルにおいて、該ポリエステルの原料であるジカルボン酸及びジオールの少なくとも一方がバイオマス資源から得られたものであって、ポリエステルの分子内に共有結合されている官能基に含まれる窒素原子を除いたポリエステル中の窒素原子含有量が、該ポリエステルに対して質量比で0.01ppm以上1000ppm以下であることを特徴とするバイオマス資源由来ポリエステル。 In the polyester in which the main repeating unit is a dicarboxylic acid unit and a diol unit, at least one of the dicarboxylic acid and diol, which are raw materials of the polyester, is obtained from biomass resources, and is covalently bonded to the polyester molecule. A biomass resource-derived polyester, wherein a nitrogen atom content in a polyester excluding nitrogen atoms contained in a functional group is 0.01 ppm or more and 1000 ppm or less by mass with respect to the polyester. バイオマス資源が植物資源であることを特徴とする請求項1に記載のバイオマス資源由来ポリエステル。 The biomass resource-derived polyester according to claim 1, wherein the biomass resource is a plant resource. ポリエステル中の窒素原子含有量が、該ポリエステルに対して質量比で0.01ppm以上100ppm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のバイオマス資源由来ポリエステル。 3. The biomass resource-derived polyester according to claim 1, wherein a nitrogen atom content in the polyester is 0.01 ppm or more and 100 ppm or less by mass ratio with respect to the polyester. ポリエステル中の窒素原子含有量が、該ポリエステルに対して質量比で0.01ppm以上50ppm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のバイオマス資源由来ポリエステル。 The biomass resource-derived polyester according to any one of claims 1 to 3, wherein the nitrogen atom content in the polyester is 0.01 ppm to 50 ppm in terms of mass ratio with respect to the polyester. ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)が0.5以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のバイオマス資源由来ポリエステル。 The biomass resource-derived polyester according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyester has a reduced viscosity (ηsp / c) of 0.5 or more. ポリエステルの還元粘度(ηsp/c)が、1.0以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のバイオマス資源由来ポリエステル。 6. The biomass resource-derived polyester according to any one of claims 1 to 5, wherein the polyester has a reduced viscosity (ηsp / c) of 1.0 or more. ポリエステルのYI値が、−10以上30以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のバイオマス資源由来ポリエステル。 The biomass resource-derived polyester according to any one of claims 1 to 6, wherein the YI value of the polyester is -10 or more and 30 or less. ジカルボン酸が、バイオマス資源から誘導されたコハク酸であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のバイオマス資源由来ポリエステル。 The biomass resource-derived polyester according to any one of claims 1 to 7, wherein the dicarboxylic acid is succinic acid derived from biomass resources . ポリエステルが、3官能以上の多価アルコール、3官能以上の多価カルボン酸および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3官能以上の多官能化合物単位を含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のバイオマス資源由来ポリエステル。 The polyester contains at least one trifunctional or higher polyfunctional compound unit selected from the group consisting of a trifunctional or higher polyhydric alcohol, a trifunctional or higher polyvalent carboxylic acid, and a trifunctional or higher oxycarboxylic acid. The biomass resource-derived polyester according to claim 1, wherein the polyester is derived from biomass resources . 3官能以上の多官能化合物単位の含有量が、ポリエステルを構成する全単量体単位100モル%に対して、0.0001モル%以上0.5モル%以下であることを特徴とする請求項9に記載のバイオマス資源由来ポリエステル。 The content of the trifunctional or higher polyfunctional compound unit is 0.0001 mol% or more and 0.5 mol% or less with respect to 100 mol% of all monomer units constituting the polyester. The biomass resource-derived polyester according to 9, ジカルボン酸とジオールとの反応によりポリエステルを製造する方法において、反応に供するジカルボン酸原料及びジオール原料の少なくとも一つがバイオマス資源から誘導されたものであり,該バイオマス資源から誘導されたジカルボン酸原料及びジオール原料中の窒素原子含有量が、原料の総和に対して質量比で0.01ppm以上2000ppm以下であることを特徴とする請求項1に記載のバイオマス資源由来ポリエステルの製造方法。 In a method for producing a polyester by reaction of a dicarboxylic acid and a diol, at least one of a dicarboxylic acid raw material and a diol raw material used for the reaction is derived from biomass resources, and the dicarboxylic acid raw material and diol derived from the biomass resources 2. The method for producing a biomass resource-derived polyester according to claim 1, wherein the nitrogen atom content in the raw material is 0.01 ppm or more and 2000 ppm or less in a mass ratio with respect to the total of the raw materials. 窒素原子含有量が、原料の総和に対して質量比で0.01ppm以上1000ppm以下であることを特徴とする請求項11に記載のバイオマス資源由来ポリエステルの製造方法。 The method for producing a biomass resource-derived polyester according to claim 11, wherein the nitrogen atom content is 0.01 ppm or more and 1000 ppm or less by mass ratio with respect to the total of the raw materials. 窒素原子含有量が、原料の総和に対して質量比で0.01ppm以上100ppm以下であることを特徴とする請求項11又は12に記載のバイオマス資源由来ポリエステルの製造方法。 The method for producing a biomass resource-derived polyester according to claim 11 or 12, wherein the nitrogen atom content is 0.01 ppm or more and 100 ppm or less by mass ratio with respect to the total of the raw materials. 3官能以上の多価アルコール、3官能以上の多価カルボン酸および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3官能以上の多官能化合物の存在下で反応させることを特徴とする請求項11〜13いずれか1項に記載のバイオマス資源由来ポリエステルの製造方法。   The reaction is performed in the presence of at least one trifunctional or higher polyfunctional compound selected from the group consisting of a trifunctional or higher polyhydric alcohol, a trifunctional or higher polyvalent carboxylic acid, and a trifunctional or higher functional oxycarboxylic acid. The method for producing a biomass resource-derived polyester according to any one of claims 11 to 13. 請求項11〜14のいずれか1項に記載の製造方法により得られるバイオマス資源由来ポリエステル。   The biomass resource origin polyester obtained by the manufacturing method of any one of Claims 11-14. 請求項1〜10及び15のいずれか1項に記載のバイオマス資源由来ポリエステル99.9〜0.1重量%に対して熱可塑性樹脂、生分解性樹脂、天然樹脂、または多糖類を0.1〜99.9重量%配合したことを特徴とするバイオマス資源由来ポリエステル樹脂組成物。 Thermoplastic resin, biodegradable resin, natural resin, or polysaccharide is 0.1 with respect to 99.9 to 0.1 weight% of biomass resource origin polyesters of any one of Claims 1-10 and 15. A biomass resource-derived polyester resin composition characterized by containing ˜99.9% by weight. 請求項1〜10及び15のいずれか1項に記載のバイオマス資源由来ポリエステルを成形してなる成形体。 The molded object formed by shape | molding the biomass resource origin polyester of any one of Claims 1-10 and 15. 請求項16に記載のバイオマス資源由来ポリエステル樹脂組成物を成形してなる成形体。
The molded object formed by shape | molding the biomass resource origin polyester resin composition of Claim 16.
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