JPH05279631A - ロジンエステルの製造法 - Google Patents

ロジンエステルの製造法

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JPH05279631A
JPH05279631A JP19264492A JP19264492A JPH05279631A JP H05279631 A JPH05279631 A JP H05279631A JP 19264492 A JP19264492 A JP 19264492A JP 19264492 A JP19264492 A JP 19264492A JP H05279631 A JPH05279631 A JP H05279631A
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rosin
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正雄 前田
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幸治 山田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来公知のロジンエステルに比較して色調、
臭気、安定性等の諸性能を顕著に改良したロジンエステ
ルを得る。 【構成】 不均化触媒存在下に精製ロジンとアルコール
を加熱し不均化とエステル化反応を同時に行った後、該
反応物を脱水素化触媒存在下に脱水素化反応させ、つい
で該反応系に有機リン系化合物を添加する無色ロジンエ
ステルの製造法。 【効果】 色調、臭気、安定性等の諸性能を顕著に改良
したロジンエステルを廉価に収得できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無色、無臭かつ安定性
の優れたロジンエステルの製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりロジンエステルは、粘接着剤用
のタッキファイヤー、ゴム類や各種プラスチック類の改
質剤、トラフィックッペイント用原材料、チューインガ
ム基材等の各種用途に使用されている。しかし、該ロジ
ンエステルは、その外観が黄色ないし黄褐色に着色して
おり、しかも臭気や加熱安定性、耐候性(以下、安定性
という)等の点で満足しうるものではなかった。
【0003】このため、該ロジンエステルの上記欠点を
解消するために、出発原料として熱安定性に優れた不均
化ロジンや水添ロジンを使用することによりえられる不
均化ロジンエステルや水添ロジンエステルも市販されて
いるが、いずれも色調、安定性等の点で不充分である。
【0004】特公昭45−33771号公報及び特公昭
49−20599号公報にはロジンまたはロジン系化合
物を特定の有機硫黄化合物により不均化する方法が記載
されているが、この方法によりえられた不均化ロジンエ
ステルは色調、臭気、安定性の点で不充分である。
【0005】特開昭55−9605号公報には安定性に
優れたロジンエステルの製造法として、不均化ロジンを
精製することにより、原料ロジン中に含まれる高分子量
物及び不ケン化物等を除去した後、えられた精製不均化
ロジンとアルコールとをエステル化する方法が記載され
ている。しかし、この方法でえられたロジンエステルは
従来のロジンエステルに比べて淡色かつ安定性であるも
のの、該エステル化工程において着色するとともに、加
熱着色に対する安定性も満足しうるものではなく尚改良
の余地がある。
【0006】更に、特開昭59−230072号公報に
は、淡色かつ安定性良好なロジンエステルの製造方法と
して、不均化能力と淡色化能力を併有する特定の有機硫
黄化合物の共存下に蒸留精製ロジンをアルコールでエス
テル化する方法が記載されているが、この方法によりえ
られたロジンエステルもいまだ色調、安定性の点で不満
足であり、しかも有機硫黄化合物に起因して加熱時の硫
黄臭が強いという問題がある。
【0007】このように、従来のいずれのロジンエステ
ルも色調、臭気、安定性のすべての性能を同時に満足し
うるものではなく、同用途で使用される水添石油樹脂に
比較して到底競合しうるものではなかった。
【0008】ところで、特開昭63−186783号公
報には無色で安定性の良いロジンエステルを製造する方
法が開示されているが、この方法では水素化工程が必須
であるため、高度の耐圧反応装置を使用したり、多量の
水素を消費することから、製造コストが大幅に増大する
不利があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記の如
き実状に鑑み、従来公知のロジンエステルの色調、臭
気、安定性の諸性能を更に改良したロジンエステルを、
廉価に提供しうる新規製造法を開発することを目的とし
て鋭意検討を行った。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題に鑑みて、本発
明者らは出発原料たる原料ロジン種、精製操作、不均
化、エステル化、脱水素化反応及び酸化防止剤などの各
種条件に着目することによって前記諸性能を改良すべく
検討を行なった結果、精製ロジンを使用し、ついで特定
の複数の反応工程を経由せしめることにより、前記課題
を解決して、本目的に合致する優れた諸性能を有するロ
ジンエステルを廉価に収得しうる新規製造法を見い出し
た。
【0011】すなわち本発明は、不均化触媒存在下に精
製ロジンとアルコールを加熱し不均化とエステル化反応
を同時に行った後、該反応物を脱水素化触媒存在下に脱
水素化反応させ、ついで該反応系に有機リン系化合物を
添加することを特徴とするロジンエステルの製造法に係
る。
【0012】本発明は、外観がほぼ無色であり、加熱時
の臭気や安定性の点に優れたロジンエステルを廉価に提
供することのできる新規な製造法に関するものである。
該方法によってえられるロジンエステルは、従来のロジ
ンエステルの諸性能から由来して形成された固定観念を
一掃するものであり、淡色樹脂として代表される水添石
油樹脂と比較して何らの遜色もないものである。しかも
ロジン誘導体である特徴、即ち各種ポリマ−との幅広い
相容性を保持している。
【0013】ところで、ロジンエステルの着色原因は、
原料ロジン中に酸化着色した高分子量物及び不ケン化物
が存在すること、原料ロジン中に共役二重結合を有する
アビエチン酸等の酸素吸収性が大きい樹脂酸が存在する
こと等に基くものと考えられる。しかして本発明は、前
記原因の除去に着目して完成されたものであり、本発明
においては、(1)原料として精製ロジンを用いるこ
と、(2)該精製ロジンを不均化とエステル化を同時反
応せしめること、(3)該エステル化物を脱水素化反応
せしめること、および(4)脱水素化反応ののち、該反
応系に過酸化物分解剤や酸化防止剤などとして機能しう
る有機リン系化合物を添加することが必須とされる。従
って、未精製ロジンを精製せずに使用した場合や、精製
ロジンエステルを単に不均化反応するだけでは本発明の
目的とする優れた諸性能を有するロジンエステルを到底
収得することはできない。
【0014】本発明においては、得られるロジンエステ
ルの色調、安定性などの点から、出発原料ロジンとして
精製ロジンを使用することが必須とされる。該精製ロジ
ンとは、アビエチン酸、パラストリン酸、ネオアビエチ
ン酸、ピマール酸、イソピマール酸、デヒドロアビエチ
ン酸等の樹脂酸を主成分とするガムロジン、ウッドロジ
ン、トール油ロジンの精製物をいう。
【0015】ここで精製とは、未精製ロジンに含まれて
いた過酸化物から生起したと考えられる高分子量物、及
び該ロジンにもともと含まれている不ケン化物を除去す
ることを意味する。具体的には蒸留、再結晶、抽出等の
操作を行なえばよく、工業的には蒸留による精製が好ま
しい。蒸留による場合は、通常は温度200〜300
℃、圧力1〜10mmHgの範囲から蒸留時間を考慮し
て適宜選択される。再結晶の場合は例えば不均化ロジン
を良溶媒に溶解し、ついで溶媒を留去して濃厚な溶液と
なし、この溶液に貧溶媒を添加することにより行なうこ
とができる。良溶媒としてはベンゼン、トルエン、キシ
レン、クロロホルム、低級アルコール、アセトン等のケ
トン類、酢酸エチル等の酢酸エステル類等が挙げられ、
貧溶媒としてはn−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘ
キサン、イソオクタン等が挙げられる。更に前記精製は
原料ロジンをアルカリ水を用いてアルカリ水溶液とな
し、不溶性の不ケン化物を有機溶媒により抽出したのち
水層を中和して精製原料ロジンをうることもできる。
【0016】本発明では、該精製ロジンとアルコールを
不均化触媒の存在下に加熱し、不均化反応とエステル化
反応を同時に進行させることが必須である。該同時反応
により、エステル化時の酸化劣化を抑制でき、しかも反
応時間の短縮、製造コストの低減を図る事ができるから
である。
【0017】上記反応工程で使用する不均化触媒として
は、パラジウムカーボン、ロジウムカーボン、白金カー
ボンなどの担持触媒、ニッケル、白金等の金属粉末、ヨ
ウ素、ヨウ化鉄等のヨウ化物等の各種公知のものを例示
しうるが、これらのうちパラジウム、ロジウムまたは白
金系触媒が好ましい。該触媒の使用量は、精製ロジンに
対して通常0.01〜5重量%、好ましくは0.01〜
1.0重量%である。
【0018】また使用されるアルコールとしては、n−
オクチルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、
デシルアルコール、ラウリルアルコールのような1価ア
ルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、
シクロヘキサンジメタノール等の2価アルコール;グリ
セリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパ
ン等の3価アルコール;ペンタエリスリトール、ジグリ
セリン等の4価アルコールが挙げられる。
【0019】上記同時反応は、上記各種条件下に公知の
方法をそのまま採用できる。例えば、不活性ガス気流中
で、前記不均化触媒の存在下に精製ロジンと上記各種ア
ルコールとを通常150〜300℃に加熱し、生成水を
系外に除去しながら所望の性状となるまで続行すればよ
い。尚、該反応に際しては、必ずしもエステル化触媒を
必要としないが、反応時間の短縮のために酢酸、パラト
ルエンスルホン酸等の酸触媒、水酸化カルシウム等のア
ルカリ金属の水酸化物、酸化カルシウム、酸化マグネシ
ウム等の金属酸化物等を使用することもできる。
【0020】本発明においては、前記工程を経由してえ
られる反応生成物を脱水素化反応に供することが必須と
される。ここに脱水素化とは、該不均化ロジンエステル
中の樹脂酸成分であるジヒドロアビエチン酸、デヒドロ
アビエチン酸の組成比が変化すること、具体的にはジヒ
ドロアビエチン酸成分が脱水素されてデヒドロアビエチ
ン酸となり、デヒドロアビエチン酸の含有率が増加する
ことを意味する。上記脱水素化反応によれば、ジヒドロ
アビエチン酸成分1モルから水素2モルが生成する。該
生成水素は精製不均化ロジンのエステル化物に微量に存
在する過酸化物を有効に還元する能力を有する。すなわ
ち該還元作用に基づき、この段階でかなり淡色なロジン
エステルが得られるのである。
【0021】該脱水素化反応条件も、特に制限はされず
通常の条件を採用できる。例えば該ロジンエステルを脱
水素化触媒の存在下、密閉容器中で水素初圧が10Kg
/cm2 未満、好ましくは5Kg/cm2 未満、反応温
度が100〜300℃、好ましくは200〜280℃の
範囲で加熱すればよい。脱水素化反応であるため実質的
には水素は不必要であるが、前記のように生成水素を過
酸化物の還元に利用する意図から、水素初圧を10Kg
/cm2 未満としたものであり、生成水素の自圧によ
り、または若干水素を外部より供給することにより圧力
調整すれば良い。上記脱水素化触媒としては特に制限な
く各種公知のものが使用できるが、好ましくはパラジウ
ム系、ロジウム系、白金系の触媒を例示できる。該触媒
は通常シリカ、カーボンなどの担体に担持して使用され
る。また該触媒の使用量はロジンエステルに対して通常
0.01〜5重量%程度、好ましくは0.05〜3重量
%とされる。
【0022】上記方法で得られるロジンエステルの樹脂
酸組成は、水素供給圧により若干変化するが、通常はジ
ヒドロ体15〜35重量%、デヒドロアビエチン酸85
〜65重量%となる。また、得られるロジンエステルの
過酸化物価は通常1以下となる。
【0023】本発明では、前記工程の終了後に有機リン
系化合物を添加することが必須とされ、該有機リン系化
合物を添加して熱処理することにより初めて本発明の目
的物である、ほぼ無色のロジンエステルが得られる。該
有機リン系化合物としては、下記一般式:
【0024】
【化1】
【0025】(式中、Rは同一または相異なって、炭素
数1〜12のアルキル基、フェニル基、炭素数1〜12
のアルキル基を有するアルキルフェニル基および炭素数
1〜12のアルキル基を2個有するジアルキルフェニル
基からなる群より選択される少なくとも一種を示す)で
表される各種のものを列挙しうる。
【0026】具体例としては、トリフェニルホスファイ
ト、トリクレジルフォスファイト、ジフェニルイソデシ
ルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、
4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブ
チルフェニル−ジ−トリデシル)ホスファイト、サイク
リックネオペンタンテトライルビス(オクタデシルホス
ファイト)、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、
トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、9,10−
ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナンスレン
−10−オキサイド、10−(3,5−ジ−t−ブチル
−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9
−オキサ−10−ホスファフェナンスレン−10−オキ
サイド、10−デシロキシ−9,10−ジヒドロ−9−
オキサ−10−ホスファフェナンスレンなどを例示でき
る。上記のうち、淡色化効果、安定化効果、コストをよ
り考慮した場合にはトリフェニルホスファイト、ジフェ
ニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホ
スファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、
トリス(ジノニルフェニル)ホスファイトなどの各種ホ
スファイト系化合物が好ましい。
【0027】該有機リン系化合物の使用量は、原料精製
ロジン系化合物に対して1.0重量%以下、好ましくは
0.5重量%以下とされる。1.0重量%を越える場合
には過剰に使用する意義がなくかえって不経済となる。
【0028】有機リン系化合物の添加方法は、脱水素化
反応終了後に該反応系に添加するかぎり特に制限はされ
ないが、通常は脱水素化反応終了後に常圧に戻した後、
可及的速やかに添加するのがよく、更には酸素不存在の
雰囲気下に添加するのが好ましい。また、有機リン系化
合物の添加時の反応系の温度についても特に制限されな
いが、該有機リン系化合物の分解温度以下であればよ
く、通常は275℃以下とされる。なお、有機リン系化
合物が脱水素化反応中に存在している場合には、むしろ
脱水素化反応の進行を阻害し、得られるロジン系化合物
の色調を低下させるため好ましくない。
【0029】本発明の方法でえられたロジンエステル
は、その外観がほとんど無色に近い色調をしており、し
かも加熱時の臭気、安定、相溶性等の諸性能に優れてい
るため、感圧性接着剤またはホットメルト接着剤用のタ
ッキファイヤー、ゴム類や各種プラスチック類の改質
剤、トラフィックッペイント用原材料、チューインガム
基材、インキ・塗料の改質剤等として好適に使用でき、
これら用途における最終製品の商品価値を向上しうる。
【0030】
【発明の効果】本発明により、従来公知のロジンエステ
ルに比較して色調、臭気、安定性等の諸性能を顕著に改
良したロジンエステルを廉価に提供しうる。
【0031】
【実施例】以下、実施例及び比較例をあげて本発明方法
を更に詳しく説明するが、本発明がこれらに限定されな
いことはもとよりである。
【0032】実施例1 (1)精製 酸価171、軟化点76℃、色調ガードナー6の未精製
中国産ガムロジンを窒素シール下に3mmHgの減圧下
で蒸留し、酸価176、軟化点79℃、色調ガードナー
4の一般恒数を有する主留を精製ロジンとした。
【0033】
【表1】
【0034】(2)不均化およびエステル化の同時反応 前記精製ロジン600gを1リットルのフラスコに取
り、窒素シール下に180℃に昇温し、溶融撹拌下に2
00℃でグリセリン68gおよび不均化触媒として5%
パラジウムカーボン(含水率50%)0.18gを加え
たのち275℃まで昇温し、同温度で12時間不均化お
よびエステル化反応を同時に行ない、酸価3.3、軟化
点98℃、色調ガードナー3−4の反応生成物をえた。 (3)脱水素化反応 前記(2)でえられた反応生成物200gと5%パラジ
ウムカーボン(含水率50%)1gを1リットル振とう
式オートクレーブに仕込み、系内の酸素を除去した後、
系内を水素にて0.5Kg/cm2 に加圧し275℃ま
で昇温し、同温度で3時間脱水素化反応を行ない、酸価
9.5、軟化点98℃、色調ガードナー2のロジンエス
テルをえた。 (4)有機リン系化合物の添加 前記(3)のロジンエステル100gにトリフェニルホ
スファイト0.1gを添加し、約200℃で30分間撹
拌したのち、系内を常温まで冷却し、酸価9.5、軟化
点97℃、色調ハーゼン120の最終ロジンエステルを
えた。
【0035】実施例2 実施例1の(1)でえた精製ロジン500gを1リット
ルのフラスコに取り、窒素シール下に180℃に昇温
し、溶融撹拌下に200℃でグリセリン39.5g、ジ
エチレングリコール30.5g及びパラジウムカーボン
0.15gを加えたのち270℃まで昇温し、同温度で
12時間エステル化反応を行ない、酸価6.9、軟化点
75℃、色調ガードナー3の反応生成物をえた。つい
で、実施例1の(3)と同様の条件で脱水素化反応を行
ない、酸価11.2、軟化点74℃、色調ガードナー1
のロジンエステルをえた。該ロジンエステルを実施例1
の(4)と同様に処理し、酸価11.2、軟化点73.
5℃、色調ハーゼン120の最終ロジンエステルをえ
た。
【0036】実施例3 実施例1の(1)でえた精製ロジン500gを1リット
ルのフラスコに取り、窒素シール下に180℃に昇温
し、溶融撹拌下に200℃でジグリセリン77g及びパ
ラジウムカーボン0.15gを加えたのち280℃まで
昇温し、同温度で12時間エステル化反応を行ない、酸
価5.8、軟化点102℃、色調ガードナー3の反応生
成物をえた。ついで、実施例1の(3)と同様の条件で
脱水素化反応を行ない、酸価10.8、軟化点101
℃、色調ガードナー2のロジンエステルをえた。該ロジ
ンエステルを実施例1の(4)と同様に処理し、酸価1
0.8、軟化点100℃、色調ハーゼン150の最終ロ
ジンエステルをえた。
【0037】実施例4〜5 実施例1の(4)において、有機リン系化合物の種類を
順にトリス(ノニル・フェニル)ホスファイト、ジフェ
ニルイソデシルホスファイトに代え、更にそれらの使用
量をそれぞれ0.2gとしたほかは実施例1の(4)と
同様にして行い、各ロジンエステルをえた。実施例4の
ものは酸価9.4、軟化点97.5℃、色調ハーゼン1
50であった。また実施例5のものは酸価9.4、軟化
点97.5℃、色調ハーゼン150であった。
【0038】比較例1 実施例1において、原料ロジンとして酸価171、軟化
点76℃、色調ガードナー6の未精製中国産ガムロジン
をそのまま使用し、実施例1の(2)〜1の(4)と同
様の各操作を行い、酸価9.6、軟化点95℃、色調ガ
ードナー5のロジンエステルをえた。
【0039】比較例2 実施例1の(2)でえた反応生成物(酸価3.3、軟化
点98℃、色調ガードナー3−4のロジンエステル)を
そのまま使用した。
【0040】諸性能の測定方法は以下の通りである。結
果は表2および表3に示す。 (過酸化物価)日本油脂化学協会の基準油脂分析試験法
(2・4・12−86)に準拠。 (ロジンエステル中の樹脂酸組成)脱水素化反応前後の
各ロジンエステルを加水分解し、該加水分解物をAST
MD3008−82に準拠してガスクロマトグラフィー
測定した。 (加熱安定性)内径1.5cm、高さ15cmの試験管
にサンプル10gを入れ、蓋をしないまま200℃の循
風乾燥器に静置して経時による色調(ガ−ドナ−)の変
化を観察した。 (耐候性)60〜100メッシュの粒度に揃えた樹脂
2.0gを内径5.6cm、高さ1cmの軟膏缶に入
れ、400W水銀灯を40cmの距離から15時間照射
したときの重量増加(酸素吸収量)及び色調(ガ−ドナ
−)の変化を観察した。尚、色調は50トルエン溶液中
での評価による。
【0041】
【表2】
【0042】
【表3】
【手続補正書】
【提出日】平成4年9月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】該脱水素化反応条件も、特に制限はされず
通常の条件を採用できる。例えば該ロジンエステルを脱
水素化触媒の存在下、密閉容器中で水素初圧が10Kg
/cm未満、好ましくは5Kg/cm未満、反応温
度が100〜300℃、好ましくは200〜280℃の
範囲で加熱すればよい。脱水素化反応であるため実質的
には水素は不必要であるが、前記のように生成水素を過
酸化物の還元に利用する意図から、水素初圧を10Kg
/cm未満としたものであり、生成水素の自圧によ
り、または若干水素を外部より供給することにより圧力
調整すれば良い。上記脱水素化触媒としては特に制限な
く各種公知のものが使用できるが、好ましくはパラジウ
ム系、ロジウム系、白金系の触媒を例示できる。該触媒
は通常シリカ、カーボンなどの担体に担持して使用され
る。また該触媒の使用量はロジンエステルに対して通常
0.01〜5重量%程度、好ましくは0.05〜3重量
%とされる。なお、脱水素化反応に際しては、シクロヘ
キサノン、デカリン等の脂環族炭化水素や、トルエン、
キシレン等の芳香族炭化水素等の溶媒を適宜使用するこ
ともできる。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年9月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】該脱水素化反応条件も、特に制限はされず
通常の条件を採用できる。例えば該ロジンエステルを脱
水素化触媒の存在下、密閉容器中で水素初圧が10Kg
/cm未満、好ましくは5Kg/cm未満、反応温
度が100〜300℃、好ましくは200〜280℃の
範囲で加熱すればよい。脱水素化反応であるため実質的
には水素は不必要であるが、前記のように生成水素を過
酸化物の還元に利用する意図から、水素初圧を10Kg
/cm未満としたものであり、生成水素の自圧によ
り、または若干水素を外部より供給することにより圧力
調整すれば良い。上記脱水素化触媒としては特に制限な
く各種公知のものが使用できるが、好ましくはパラジウ
ム系、ロジウム系、白金系の触媒を例示できる。該触媒
は通常シリカ、カーボンなどの担体に担持して使用され
る。また該触媒の使用量はロジンエステルに対して通常
0.01〜5重量%程度、好ましくは0.05〜3重量
%とされる。なお、脱水素化反応に際しては、シクロヘ
キサン、デカリン等の脂環族炭化水素や、トルエン、キ
シレン等の芳香族炭化水素等の溶媒を適宜使用すること
もできる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不均化触媒存在下に精製ロジンとアルコ
    ールを加熱し不均化とエステル化反応を同時に行った
    後、該反応物を脱水素化触媒存在下に脱水素化反応さ
    せ、ついで該反応系に有機リン系化合物を添加すること
    を特徴とするロジンエステルの製造法。
  2. 【請求項2】 前記不均化触媒および脱水素化触媒がパ
    ラジウム、ロジウムまたは白金系触媒である請求項1ま
    たは2記載の製造法。
  3. 【請求項3】 前記脱水素化反応において、反応圧力が
    10Kg/cm2 未満である請求項1または2記載の製
    造法。
  4. 【請求項4】 前記脱水素化反応後のロジンエステルに
    おける樹脂酸組成が、ジヒドロ体15〜35重量%、デ
    ヒドロアビエチン酸85〜65重量%である請求項1ま
    たは2記載の製造法。
  5. 【請求項5】 前記有機リン系化合物の添加量が原料精
    製ロジンに対して0.01〜1.0重量%である請求項
    1または2記載の製造法。
  6. 【請求項6】 前記有機リン系化合物が下記一般式: 【化1】 (式中、Rは同一または相異なって、炭素数1〜12の
    アルキル基、フェニル基、炭素数1〜12のアルキル基
    を有するアルキルフェニル基および炭素数1〜12のア
    ルキル基を2個有するジアルキルフェニル基からなる群
    より選択される少なくとも一種を示す)で表される請求
    項1または2記載の製造法。
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