JPS6038428A - ポリエステル及びその製造方法 - Google Patents

ポリエステル及びその製造方法

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JPS6038428A
JPS6038428A JP59144529A JP14452984A JPS6038428A JP S6038428 A JPS6038428 A JP S6038428A JP 59144529 A JP59144529 A JP 59144529A JP 14452984 A JP14452984 A JP 14452984A JP S6038428 A JPS6038428 A JP S6038428A
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condensed
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マンフレート・シユミツト
ハンス‐ルドルフ・デイツケ
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/68Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G63/682Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen containing halogens
    • C08G63/6822Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen containing halogens derived from hydroxy carboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/60Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from the reaction of a mixture of hydroxy carboxylic acids, polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/605Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from the reaction of a mixture of hydroxy carboxylic acids, polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds the hydroxy and carboxylic groups being bound to aromatic rings

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 利な溶融粘度を有する、高分子量の熱に変性全芳香族ポ
リエステル,その製造方法、および成型品、中繊維、繊
維およびフィルムの製造にこれらのものを使用すること
に関する。
「熱互変性」なる語は、液晶敵情を生成するようなポリ
縮合体に対して用いられる。これらのものはよ〈知られ
ており、例えば次のものを参照のこと; F.E.McFarlaneら、LiquidCrys
tal Polymers II, C。
ntemporary Topics in Poly
mer Science, Vol.2。
Plenum Publishing Corpora
tion, 1977; W.J.Jackson and H.F.Kuhfu
ss, J.Polymer Science, Po
lymer Chem. Ed。
上4. 2042 (1976)。
W 、 C 、 W o o t e nら、A.Ci
ferriの’Ultra−high Modulus
 Polymers″, Applied Scien
ce Pub.1.、London 1979の中の3
62頁以降; A.Blumsteinら、’ LiquidCrys
talline Order in Polymers
 ″ 、Academic Pressl978; 欧州特許第22 344号、同第24499号、同第1
5 856号、同ffi17 310号、同第15 0
88号、同@8 855号、WO第79101034号
、同第797797号およびドイツ特許公開第2 75
1 653号。
ポリ縮合体融液の液晶状態は偏光顕微境を用いて調べる
ことができる。これらの研究のためには、レンズの焦点
の位置に光電ダイオードを有する付属品を、接眼レンズ
に装置した。直列に接続され、そして調節装置を備えら
れた測定拡視鏡を使用して、具体的な試料なしでニコル
プリズムを並行に並べた状態で顕微鏡を点灯した時に得
られた測定値を、度盛り土lOO目盛に調整した。直交
ニコルプリズムで得られる値は、この時,度盛りを0.
01目盛とした。
調へられたポリ縮合体融濠の后の厚さは100p.mで
あった。
液晶融液の試験は、試料が280乃至400℃の温度で
溶融された後に行なった。この温度範囲の全体か或いは
一部の範囲内で液晶融液がW!測されたら、そのポリ縮
合体を熱互変性と分類した。
融液の光学異方性が液晶状態によるものであって、融液
中に浮遊するポリ縮合体のどのような結晶にもよらない
ということを確かなものとするために、411定が行な
われた後に融液の試料を加熱してその温度を更に30℃
上昇させた。これらの条件下ではどのような結晶も溶融
するので、融液の光学異方性は消失することになる。ニ
コルプリズムの間に観測される融液の輝きが更に加熱す
るのにも拘らず持続した場合にのみ、そのポリ縮合体を
熱77−変性と分類した。測定系において、これらのポ
リ縮合体は度盛りで1目盛以上の値を示し、殆どの場合
に度盛り土3乃至90目盛の値を示したが、一方、無定
形融液、例えば芳香族ポリカーホネー トのものは、度
盛りで0.1Fl盛より小さい値しか示さなかった。
L記の方法は迅速な実験室測定に殊に好適であり、殆ど
全ての場合に明白な結果を提供する。しかL2、疑いの
ある場合は、例えばG−、W、GrayおよびP、A、
Windsorによる”Plastic Crysta
ls、Physic。
−Chemical Properties and 
Methods of Investigation”
、John Wiley & S。
ns、New York、5ydney、Toront
o 1974の、殊に第3章記載の如く、融液中の広角
X線散乱によって液晶成分の存在を確認することが推奨
される。
ドイツ特許公開第2,025,971号は、p−ヒドロ
キシ安n、香酸、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸お
よびイソフタル酸の如きもの)およびジフェノール(ヒ
ドロキノンもしくは4,4′−ジヒドロキシビフェニル
の如きもの)を基材とする、高分子量の全芳香族ポリエ
ステルに関するものである。これらのポリエステルは使
用される成分のために熱互変性である。これらのものは
、例えば、繊維に加工することができる。実施例に挙げ
られている13種のポリエステルの中で、唯一つのもの
だけが300℃以下の温度で溶融し、汀いかえれば、こ
れらのポリエステルは容易には加圧できない。
液晶融液から製造された成型品は、等方性融液から製造
された未強化ポリ縮合体に汗通見られない性質の機械的
強度を有するが、しかし、そのような成型生成物の靭性
は完全には治定できるものではない(米国特許第4.2
42.496号、欧州特許第44 175号、W、J、
Jacks。
n Jr、、Br1t、Polym、J−↓ヱ。
154(1980)参照)。我々自身の研究によれば、
強度の高い熱互変性ポリエステルは一般に小さい靭性し
か有さず、一方非常に強靭な熱η:変性ポリエステルは
一般により小さい強度しか有さないことが確認された。
従って、ドイツ特許公開第2,025,971号に従う
ポリエステルよりも容易に加工することができ、それで
いてなお優秀な機械的特性を有する、熱m変性全芳香族
ポリエステルを提供することが本発明の目的であった。
高い機械的強度および優秀な靭性の両方を有する物品に
熱可塑性成型によって加工することのできる熱互変性全
芳香族ポリエステルを提供することも本発明の更にもう
一つの目的であった。
好ましい新規な熱互変性全芳香族ポリエステルは、少な
くとも20〜30kJ/m2、好ましくは少なくとも4
0kJ/m2の衝撃強度を有するべきものとし、またこ
れらのものは、少なくともlO〜20kJ/m2、好ま
しくは少なくとも25kJ/m2のνJ欠衝撃強度をも
有するべきものである。更に、これらの好ましいポリエ
ステルは、少なくとも4,500〜5 、000、好ま
しくは少なくとも6,000という、曲げ状態でのE−
モジュラスを有するへきものである。
驚くべきことに、P−ヒドロキシ安息香酢、3−クロロ
−4−ヒドロキシ安息香酸、イソフタル酸、ヒドロキノ
ンおよび3,4′−および/もしくは4,4′−ジヒド
ロキシジフェニル、−ジフェニルエーテルおよび/もし
くは−ジフェニルサルファイトの縮合残基を含有する全
芳香族ポリエステルか、望まれる組み合せの有利な特性
を有することが見出された。
従って本発明は a)p−ヒドロキシ安息香酸、 b)3−クロロ−4−ヒドロキシ安息W 酸。
C)イソフタル酸、 d)ヒドロキノンおよび e’、13.4′−および/もしくは4.4′−ジヒド
ロキシジフェニル。
3.4°および/もしくは4.4′−ジヒドロキシジフ
ェニルエーテルおよU/または 3.4′および/もしくは4.4′−ジヒドロキンジフ
ェニルナルファイド を基材とするaIL変性全芳香族ポリエステルにして、
該ポリエステルが、各場合に縮合された残基(a)、 
(b)および(C)−の和を基準として。
(a)の縮合残基を25乃至65、好ましくは30乃奎
50、殊に35乃至47モル%の濃度、 (b〕の縮合残基を5乃至40、好ましくはlO乃至3
0、殊に15乃至27モル%の濃度、 (C)の縮合残基を30乃至50モル%の濃度および ゛(e)の縮合残基を1乃至10、好ましくは2乃至6
モル%の濃度 だけ含有し、(a)および(b)の濃度の和が最小50
モル%で最大70モル%に達することおよび縮合残基の
モル比c/(d+e)が0.95乃至1.05であるこ
とを条件とするポリエステルを提供する。
(a)のp−ヒドロキシ安9香醜は核を1個または2個
の炭素数1〜4のアルキル、炭素数1〜4のアルコキシ
、炭素数6〜lOのアリールもしイは炭素数7〜12の
アルキルアリール基(フェニル、トリル、もしくはナフ
チルの如きもの)で置換することができ、例えば4−ヒ
ドロキシ−2−メチル安、1.香酸、4−ヒドロキシ−
3−メチル安、蓼、香酸、2−エチル−4−ヒドロキシ
安息香酸、3−エチル−4−ヒドロキシ安υ、香酸、4
−ヒドロキシ−2−フェニル安り、香酸または4−ヒド
ロキシ−3−フェニル安息香酸があるが、未置換のp−
ヒドロキシ安息香酸が殊に好ましい。
化合物(a)乃至(e)の残基は、本発明に従うポリエ
ステルの中に、統aI的な分布で、セグメントまたはブ
ロック中に含有されてよい。成分(a)および(b)に
関して言えば、長いか或いは比校的長いブロックは融点
および融液粘度をかなり−1,昇させ得るということを
忘れてはならなl/)。
本発明に従うポリエステルは、C0OH,HlOH,Q
C,H,、アシロキシまたは連鎖停止剤から誘導される
基を末端基として含有することができる。llfましい
連鎖停止剤には、4−ヒドロキシジフェニル、p−ノニ
ルフェノール、4−(1,1,3,3−テトラメチルブ
チル)−フェアノールもしくはβ−ナフトールの如き−
・官能性芳香族ヒドロキシル化合物、およびジフェニル
カルボン酸およびナフタレンカルボン酸の如き芳香族モ
ノカルボン酸が含まれる。連鎖停止剤は、成分aおよび
bの和を基準として0.5乃至5モル%の量だけ使用す
ることができる。
フロログルシノール、1.3.5−ベンゼントリカルボ
ン酸、インシアヌル酸および3,5−ジヒドロキシ安息
香酸の如き、正官能姓もしくはそれ以、1;の官能性の
、好ましくは芳香族モノマーの形の分枝用化合物もまた
成分(a)および(b)の和を基準として0.1乃至1
モル%の噺だけ使用し得る。
本発明に従うポリエステルは、好ましくは、360℃以
下、好ましくは3300以下の温度で、長さ/直径比2
oを有するノズルを使用して、103sec;’の剪断
速度で測定して、l、。
00Pa、s以下の融液粘度を有する。
本発明に従うポリエステルは、種々の方法、例えば、化
合物(a)乃至(d)の反応性誘導体、例えばこれらの
もののエステルもしくは酸Ja化物の縮合もしくはエス
テル交換反応とこれに続くポリ縮合によって、製造する
ことができる。
好ましい出発化合物の例には、従って、該化合物のアリ
ールエステル、アシルエステルおよび酸I2!化物が含
まれる。
合成の好ましい方法に従うと、化合物(a)。
(C)および(d)の低級アシルエステル、好ましくは
アセテートをイソフタル酸(b)と反応させるものとし
、アシルエステルは場合によりその場で製造する。
化合物(a)乃至(d)の残基は、出発成分が使川され
る割合でポリエステルの中に導入され本発明に従うポリ
エステルは、好ましくはカーボネート基を含まないもの
とする。
縮合もしくはエステル交換反応およびポリ縮合反応の両
方は、好ましくは、触媒を使用することによって加速さ
れるものとする。この[]的に好適な#!奴はよく知ら
れており、例えば、ルイス酸およびハロゲン化水素酸;
マグネシウムもしくはカルシウムの如きアルカリ上金属
、バナジン、チタン、マンガン、コバルト、ニッケル、
 亜鉛、 ラフタン、セリウムもしくはジルコニウムの
如き亜族元よまたはゲルマニウム、スズ、鉛もしくはア
ンチモンの如き周期律表の他の族からの元素の、酸化物
、水素化物、水酸化物、ハロゲン化物、アルコラード、
フェノラート、無機もしくは有機酸(好ましくは)Jル
ポン酸)のnl、複合塩またt才混合用;またはアルカ
リ金属もしくはアルカリ土類金属自身、殊にナトリウム
も好適であり;また、水酸化ナトリウム、酢酸リチウム
、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸カルシウム、酢
酸マグネシウム、酢酸コバルト、酢酸亜鉛、安息香酸カ
ルシウム、マグネシウムアセチルアセトネート、亜鉛ア
セチルアセトネ−1・、バナジルC□〜C8アルコキシ
ド、チタンテトラブチラードもしくはチタンテトラプロ
ピレートの如きチタンアルコキシド、アルコキシチタン
シリケート、ジルコニウムブチラーI・、ジルコニウム
プロピラード、チタンテトラフェノラート −酸化ゲルマニウム、五酸化アンチモン、ジアルキル−
およびジアリール−スズ酸化物、ジブチルスズジアセテ
ートおよびジブチルジメトギシスズが+If適である。
殊に好ましいのはマグネシウム、マンカン、ナトリウム
、カリウムおよび亜鉛の酢酸塩である。
使川する触媒の量は、プロセス中に投入される千ノで〜
の全重量を基準として、好ましくは0。
001乃至l重量%、殊に0.01乃至0.2重1、1
. %とする。
本発明に従うポリエステルは160乃至370℃の温度
で製造することができ、反応は低い方の温度から一般に
開始され、反応が進行するとともに温度を連続的に上げ
ていく。反応速度がドがった時は真空を用いることがで
き、圧力は,好ましくは,常圧から約0.1mbarま
で連続して低ドさせるものとする。
得られた生成物は、減圧下200乃至300°Cの温度
で、好ましくは粒剤の形で、固相後縮合にかけることが
できる。5〜25時間後、分子量は既に増大しており、
ポリエステルの特性も結果と1−て顕著に改善される。
未発明は、更に、その場で調製されることもできる、成
分(a)乃至(d)またはその反応性誘導体を,場合に
より連鎖停止剤,分枝剤および触媒の存在下で、160
℃乃至370℃の温度で場合により減圧のもとで反応さ
せることによって、新規なポリエステルを製造する方法
にも関する。
本発明に従う熱W変性ポリエステルは,その比較的低い
融液粘度のおかげで、溶融状態からうまイ加下されて、
射出成型品、tri繊維、嶽維、帯状物およびフィルム
を製造することができ、プロセスの中で発生する剪断力
が分子配向をもたらすが、これは相当程度、剪断力の大
きさに影響される。熱Q−変性ポリエステルは、また、
顕著な非ニューI・ノ粘性を有しており、これは、剪断
力が増加した時に融液粘度が急激に落ちることを意味し
ている。好適な加工の方法には、射出成型、押出成型、
圧縮成型および融液紡糸が含まれる。
本発明に従うポリエステルは、高い引張強度、例外的に
秀れた靭性、および大きな寸法安定性を41する成型品
を製造するのに使用することができる。これらのポリエ
ステルは、耐炎性であるほかに極めて秀れた化学的抵抗
力を有するので、絶縁体、プリント回路、プラグおよび
計装パネルの部品の如き電子技術用の物品、パイプ、容
器のライニング材、回転子、耐摩耗性ベアリングおよび
シール材の如き工業化学装置の部材、飛行機の内部装置
用の部品、および医用目的に使用される技術装置の部品
、例えば空調装置の部品およびバルブの製造に殊に好適
である。一 本発明に従うポリエステルは(粉剤または分散剤の形で
)被覆材料およびコーティング材料として使用すること
もできる。これらのものは、強化され或いは充填された
成型化合物の全@量を基準として5乃至65重量%の強
化剤または充填剤を含有する、強化され或いは充填され
た成型化合物を製造するのにもまた極めて好^である。
かくて、本発明は、また、新規なポリエステルを成型品
、巾繊維、#!維およびフィルムの製造に使用すること
にも関する。
実−助 小さい標準試験棒について衝撃強度a および!、11
欠衝撃強度akを、DIN 53 453(I SO/
Rl 79)に従って、23℃において、各々の試験に
10個の試験試料を用いて試験した。抗折力はDIN 
53 452 (ISO/rt178)に従って、標準
試験棒について411定した。抗折E−モジュラスはD
IN 53 457に従って測定した。熱間の寸法安定
性はDIN53 460 (ISO306)に従ってビ
カーB l、を化温度の41j定を行なうことによって
測定した。
比5」t↓ スリガラスの蓋、攪拌器、窒素導入口およびコンデンサ
ーに接続された蒸留用(=J属品を装備された1文のス
リガラス容器の中へ次の物質を秤量して入れた; 331.4g(2,4モル)のp−ヒドロキシ安【1.
香酸、 239.2g(1,44モル)のイソフタル酸、132
.1i(1,2モル)のヒトロキ、!ン。
46.64g (0,24モル)の4.4′−ジヒドロ
キシジフェニルエーテル、 615g(6モル)の無水酢酸、 0.1gの酢酸マグネシウムおよび 0.05gの二酸化アンチモン。
反応混合物を塩浴」−窒素雰囲気ドで170℃まで加熱
した。酢酸の蒸留が速l■を下げたら直ちに(1時間後
)、反応容器の中の温度を2時間かけて250℃まで−
ヒげ、次に更に2時間かけて300°Cまで4−げた。
蒸留が完rした後、圧力を40分かけて約1mbarま
で低下させた。(ツられたポリエステルを粒剤としく長
さ2mm)、固相中窒素のもと250°Cで更に12時
間後縮合させた。
几4U舛ヱ 比較例1と同様の方法を使用して、 172.25g (1,263モル)のp−ヒドロキシ
安息香酸 190.98g (1−052モル)の3−クロロ−4
−ヒドロキシ安、ビ、香酸 2.52g (0,012モル)のトリメシン酸、19
5.05g (1,175モル)のイソフタル酸、 131.31g(1,193モル)のヒドロキノンおよ
び 527.98g (5,612モル)の無水酢酸を0.
1gの酢酸唾鉛および0.05gの三酸化アンチモンの
存在t゛で反応させ、次に固相の後縮合にかけた(25
0℃/12時間)。
χ鮒舅」 比較例1の方法と同様の方法を使用して、190.76
g (]、、3382モルのP−ヒドロキシ安息香酸、 150.54g (0,892モル)の3−クロロ−4
−ヒI・ロキシ安息香酸、 22.5g (0,121モル)の4,4′−ジヒドロ
キシジフェニル、 123.59g(1,123モル)のヒドロキノン、 206.52g (1,244モル)のイソフタル酸お
よび 564.55g (5,59モル)の無水酢酸を0.0
5gの酢酸マンガン(II)8よび0,02gの二酸化
アンチモンの存在下で反応させ、固相の後縮合にかけた
(250℃/16時間)。
丈薯進」 実施例1の方法と同様の方法を使用して、190.58
g (1,181モル)のp−ヒドロキシ安、<」、香
醇。
116.52g (0,642モル)の3−クロロ−4
−ヒドロキシ安息香酸。
197.26g(1,188モル)のイソフタル酸、 109.60g (0,995モル)のヒドロキノン 38.93g(0,193モル)の4,4′−ジヒドロ
キシジフェニルエーテルおよび 524.66g(5,14モル)の無水酢酸を0.3g
の酢酸マグネシウムおよび0.2gの三酸化アンチモン
の存在下で反応させ、固相の後縮合にかけた(220℃
/16時間)。
咀郵 実施例1の方法と同様の方法を使用して、190.34
g (1,379モル)のp−ヒドロキシ安心、香酩、 114.40g (0,63モル)の3−クロロ−4−
ヒドロキシ安息香酸、 197.90g(1,192モル)のイソフタル酸、 109.49g(0,994モル)のヒドロキノン。
38.38g (0,192モル)の4,4′−ジヒド
ロキシジフェニルエーテル、 r、69g(0,011モル)の3,4−ジヒドロキシ
安息香酸および 524.3g (5,134モル)の無水酢酸を酢酸卯
鉛0.3gおよび二酸化ゲルマニウム0.2gの存在ト
°で反応させ、内相後縮合にかけた(250℃/10時
間)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l・ド記の成分 a)p−ヒドロキシ安息香酸、 b)3−クロa−4−ヒドロキシ安息香酸、C)イソフ
    タル酸、 d)ヒドロキノンおよび e)3.4′−および/もしくは4,4゛−ジヒドロキ
    シジフェニル、 3.4′および/もしくは4.4′〜ジヒドロキシジフ
    ェニルエーテルおよび/または 3.4′および/もしくは4,4′−ジヒドロキシジフ
    ェニルサルファイド を基材とする熱ケ変性全芳近族ポリエステルにして、該
    ポリエステルが、各場合に縮合された残基(a)、 (
    b)およびCC,)の和を基準として、(a)の縮合残
    基を25乃至65モル%の濃度、 (b)の縮合残基を5乃至40モル%の濃度、(c)の
    縮合残基を30乃至50モル%の倭度および (d)の縮合残基を1乃至10モル%の濃度だけ含有し
    、(a)および(b)の濃度の和が最小50モル%で最
    大70モル%に達することおよび縮合残基のモル比c/
    (d+e)が0.95乃至1.05であることを条件と
    するボリエステノl/6 2、各々の場合に縮合残基(a)、(b)および(C)
    の和を基準として、ポリエステルが(a)の縮合残基を
    30乃金50モル%の濃度、 (b)の縮合残基をlO乃至30モル%の濃度、 (e)の縮合残基を2乃至6モル%の濃度だけ含有する
    特許請求の範囲第1項記載のポリエステル。 3.各々の場合に縮合残y&(a)、(b)および(C
    )の和を基準として、ポリエステルが(a)の縮合残基
    を35乃至47モル%の濃度、 (b)の縮合残基を15乃至27モル%の濃度だけ含有
    する特許請求の範囲第1Jl″i又は第2項記載のポリ
    エステル。 4、(a)の該P−ヒドロキシ安息香酸が核を1個もし
    くは2個の炭素数1〜4のアルキル、炭素数1〜4のア
    ルコキシ、炭素数6〜10のアリールまたは炭素数7〜
    12のアルキルアリール基^で置換されている特許請求
    の範囲第1項記戦のポリエステル。 5、(a)の該p−ヒドロキシ安息香酸が核を2個以下
    の炭素数1〜4のアルキル、炭素数1〜4のアルコキシ
    、炭素数6〜lOのアリールまたは炭素数7〜12のア
    ルキルアリール基で置換されている特許請求の範囲′!
    fS1項乃至第4項記載のポリエステル。 6、場合によりその場で製造された、成分(a)乃至(
    e)の反応性誘導体の反応によって特許請求の範囲第1
    項乃至第3項記載のポリエステルを製造する方法にして
    、この反応を場合により連鎖停止剤、分枝剤および#!
    奴の存在ドで160乃至370℃の温度で場合により加
    圧ドで行なわせることからなる方法。 7、成型物品、弔繊維、繊維およびフィルムの製造に特
    許請求の範囲第1項乃至第3項記載のポリエステルを使
    用すること。
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