JPS62141022A - ポリブチレンテレフタレ−トの製造方法 - Google Patents

ポリブチレンテレフタレ−トの製造方法

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JPS62141022A
JPS62141022A JP28327185A JP28327185A JPS62141022A JP S62141022 A JPS62141022 A JP S62141022A JP 28327185 A JP28327185 A JP 28327185A JP 28327185 A JP28327185 A JP 28327185A JP S62141022 A JPS62141022 A JP S62141022A
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reaction
polybutylene terephthalate
glycol
esterification
acetic acid
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JP28327185A
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Hiroshi Iida
汎 飯田
Hitoshi Takayama
高山 均
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Toray Industries Inc
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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】 [産業上の利用分野] 本発明はポリブチレンテレフタレート(以下、PBTと
いう)の製造方法、ざらに詳しくはテレフタル酸(以下
、TPAという)と1,4−ブタンジオール(以下、B
Gという)との直接重合方法(以下、直重法という)に
おいて、新規触媒の適用による濁りの少ないPBTの製
法に関する。
[従来技術] 一般に、PBHの製造法としてはポリエチレンテレフタ
レート(以下、PETという)の場合と同様にTPAの
アルキルエステル、特にジメチルテレフタレートとBG
とのエステル交換反応を経由する重合方法と、TPAと
BGとのエステル化の後、重合する、所謂直重法とが知
られているが、前者は工程の迂回に伴う経済性の低下が
あり、一方後者にはBGがテトラヒドロフランに転化し
易く、PETとして好適な製造条件であってもPBTの
エステル化ないし重縮合反応には全く適合しないところ
があった。
P B Tのかかる問題に対して、これまでも数多くの
提案か為されてきた。そしてその多くはTPAとBGと
のエステル化反応触媒として有機チタン化合物(特開昭
48−47594号公報)、有機スズ化合物(特公昭5
5−34829号公報)、および有機チタン化合物と有
機スズ化合物との併用(特公昭55−30010号公報
)等であった。
しかしながら、TPAとBGとの反応による直接エステ
ル化反応では、反応水が生成し、また反応場が酸性なる
が故にBGの脱水環化反応によってテトラヒドロフラン
(以下、THFという)と共に水が生成する。
チタン酸エステルに代表される有機チタン化合物はその
エステル化反応に対する優れた触媒活性を有する反面、
水によって容易に加水分解を受け。
かつ失活し易いという本質的な欠点を有するため、前記
した反応の場にあっては触媒活性に持続性が保てず、エ
ステル化反応のみならず、引続き行なわれる重縮合反応
過程では失活分に見合う触媒を補填する等の煩雑な手段
が新たに必要となった。
該エステル化反応の前半と後半とに有機チタン化合物を
分割添加する等(特開昭49−57092号公報)もそ
の−例である。
チタン酸エステル触媒がエステル化反応または重縮合反
応過程で生成する水によって加水分解されて失活した触
媒残渣は、エステル化生成物または重合体中に不溶化し
、溶融状態の重合体にあっては透明性の悪化、溶液状態
の重合体におっては溶液へイズの悪化となってあられれ
る。かかる重合体中の不溶化物は時に異物となり、それ
が著しい場合には成形物または糸に対して強度斑ないし
強度低下の原因となるなどの問題を有していた。
ここでTPAとBGとのエステル化反応触媒として公知
のチタン酸エステル、例えばT、(OR)4 (ここで
Rはアルキル基)で示されるテl〜ラアルキルチタネー
トの問題点を具体的に説明すると、通常TPAとBGと
のエステル化反応は前記特開昭48−47594号公報
にも示されているように、 BG/TPA (モル比)
が1.2〜3.0において行なうことができるが、実際
には前記テトラアルキルチタネート触媒を用いると、B
G/TPA (モル比)が大きい場合にはエステル化反
応速度も大ぎく、また得られるポリマの透明性も優れて
いるが、BGの分解による副生THFの生成が著しく増
加するようになる。一方、8G/TPA (モル比)が
小さい場合にはエステル化反応性が悪化する。しかもポ
リマの透明性も低下し、特にBG/TPA (モル比)
が1.8以下になると透明性の低下が題名である。
また直重法の一原わ1であるTPAの製造法として、よ
り経済的に有利な方法が種々提案されているが、近年そ
の多くが叶キシレンの空気酸化を基礎とした方法によっ
て製造され、このTPA中には、その製造工程で混入し
てくる酢酸を含有するため、充分に精製されるが、精製
後においても約0.003〜0.3ffiffi%程度
の酢酸が残留するのが普通でおる。
他方、PBTは、前述したように、TPA1モルにつき
1.2〜3.0モルの過剰量のBGを用い、かつ触媒と
して有機チタン化合物を使用してエステル化し、得られ
たBHBTを高温、高真空下で重縮合する方法によって
製造される。ここで経済的観点から、エステル化工程で
過剰に使用されるBGは重縮合反応で留出、回収される
のが普通でおる。従って、PBTの製造原料の一部にこ
の回収BGを循環再使用することの工業的または商業的
意義は極めて大きい。
しかしながら、このエステル化工程で前記酢酸を含有す
るTPAを使用する場合には、酢酸が容易にBGと反応
してBGのモノアセテートと少量のジアセテート化合物
、即ち酢酸のグリコールエステルに転化する。この酢酸
のグリコールエステルとBGとはその沸点が極めて近接
しているため、BGの回収において、両者を容易に分離
することができない。従って、回収BGをそのまま原料
として使用すれば、回収BG中には酢酸および/または
酢酸のグリコールエステル成分が当然蓄積されてくる。
このような酢酸およびそのグリコールエステルを含有す
るBGを原料としてエステル化に供給すると、エステル
化およびそれに続く重縮合反応が著しく遅延し、極端な
場合にはエステル化反応が完結しないことさえあり、こ
のことがPBTil造の経済性を著しく損うのみならず
、ポリマの品質を低下させることが判明した。かかるエ
ステル化反応の遅延現象の理由は明らかではないが、P
BT合成反応の触媒として有効、かつ広く使用されてい
るチタン系化合物は、酢酸等の存在下に生成した水によ
ってそれ自身の加水分解が促進され、触媒活性が失活す
ることが主な原因と考えられる。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明の目的は、TPAを主とする芳香族二塩基酸とB
Gを主とするグリコールとから、濁りの少ない高品質P
BTの工業的製造法を提供するにある。また他の目的は
、酢酸を含有するTPA!びに酢酸および/またはその
グリコールエステルを含有するBGを原料として濁りの
少ないPBTの工業的製造法を提供するにある。
[問題点を解決するための手段] 本発明の上記目的は、TPAを主とする芳香族二塩基酸
と、BGを主とするグリコールとをグリコール/芳香族
二塩基酸とのモル比を1.8以下としてエステル化反応
を行なわしめ、しかる後に重縮合反応によってPBT@
製造するに際し、エステル化反応および重縮合反応を下
記一般式(I>で表されるチタン化合物の存在下に行な
うことを特徴とする濁りの少ないPBHの製造方法。
Ti(OR) 4−n {OC21−14N(C2)−
1401−1> 2 )。・・・(1)ここで、Rは炭
素数1から10のアルキル塁を示し、水r!:LLハロ
ゲン原子を置換基として有することができる。
nは1〜4である。
によって達成することかできる。
以下、本発明の構成を具体的に説明する。
本発明における芳香族二塩基酸としては、少なくとも5
0モル%がTPAであり、該TPAには、通常のTPA
はもちろん、0.3刺I以下、0゜01重量%以上の酢
酸を含有するものも使用される。該TPA以外の芳香族
二塩基酸としては、例えばイソフタル酸、ナフタリンジ
カルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルエタ
ンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボンシン酸
、蓚酸、1,4−シクロベキ1ノ゛ンジカルボン駿、ド
デカジオン酸、アジピン酸などの芳香族、脂肪族、脂環
族ジカルボン酸のような共重合成分を50モル%未満の
量使用することができるが、これらに限定されるもので
はない。
また、グリコール成分としては、少なくとも50モル%
がBGでおり、BG以外のグリコール成分としては、例
えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエ
チレングリコール、トリメチレングリコール、1,6−
ヘキサングリコール、シクロヘキナン1,4−ジメチノ
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およびこれらの変
性物などを50モル%以内で用いることができる。
これらBGを主としたグリコール成分はTPAを主とし
た芳香族二塩基酸成分に対するモル比として、1.8以
下、好ましくは1.05〜1.8の範囲がよい。1.8
を越えるとBGの分解による副生THFが多量に生成し
、原料コストの上昇など経済性が損われるので好ましく
ない。そして、これらの二塩基酸成分およびグリコール
成分からなる反応原料には酢酸換算量で該二塩基酸に対
して0.01〜10重量%の酢酸および/またはそのグ
リコールエステルの含有が許される点に本発明の一つの
特徴があり、この範囲量の酢酸および/またはそのグリ
コールエステルを含有する条件下において、前述した重
縮合反応工程から回収されるBGを循環、再使用するこ
とができるのである。すなわち、前述した0、01〜0
.3重量%の酢酸を含有するTPAを使用してエステル
化を行なう場合に、該酢酸および/またはそのグリコー
ルエステル量が酢酸換算で二塩基酸当り10重量%以下
、好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以
下にある間は重縮合反応工程から回収されるBGを循環
、再使用することが可能となるが、該酢酸および/また
はそのグリコールエステル量が10重重伍を越えると、
反応触媒として後述するチタン化合物をもってもエステ
ル化反応時間が著しく遅延するし、またポリマの色調が
悪化するなど品質低下をもたらすために好ましくない。
本発明におけるエステル化または@縮合反応触媒として
は、前記(I)式で示されるトリエタノールアミンチタ
ン酸エステル化合物である。該チタン化合物を(I)式
中、n=2の場合について例示すれば、ジ−n−ブトキ
シ・ビス(トリエタノールアミナト)チタン、ジー1−
プロポキシ・ビス(トリエタノールアミナト)チタン、
ジェトキシ・ビス(トリエタノールアミナト)チタン、
ジ−ω−ヒドロキシブトキシ・ビス(トリエタノールア
ミナト)チタン、ジ−β−ヒドロキシエトキシ・ビス(
トリエタノールアミナト)チタン、ジー(2−エチルヘ
キサンジオライト)・ビス(トリエタノールアミナト)
チタン、ジー(2−エチルヘキソキシ)・ビス(トリエ
タノールアミナト)チタンなどである。なお、(I)式
中、n=1未満の時は本発明の効果が発現しない。
これらの有機チタン化合物触媒は、一種もしくは二種以
上を組み合せて用いてもよく、また該チタン化合物を適
当な有機溶剤と一緒に添加するのもよい。この場合の有
機溶剤には通常エタノール、イソプロパツール、n−プ
ロパツール、n−ブタノール、i−ブタノール、2−エ
チルヘキサノール、エチレングリコール、8Gなどが用
いられる。
また該チタン化合物触媒の添加量は最終的に17られる
ポリマに対し通常0.005〜0.5重量%、好ましく
は0.01〜0.2重量%である。
このとぎ、0.005重量%未満では効果が所望どおり
に達し難く、また0、5重量%を越えると。
特に透明度の優れたPBTが1qられ難い。
ざらに該チタン化合物触媒の添加時期は、エステル化反
応前の一括添加、おるいは反応途中の分割添加であって
もよい。
ざらにまた本発明における前記(I>式で示されるチタ
ン化合物には、公知のエステル化反応触媒を併用するこ
とができる。そのエステル化反応触媒には例えばT、(
OR>4で示されるチタン化合物、 (Rはアルキル、またはアリール基、×1はアルキル、
アリール、アシルオキシ、シクロアルキル、ヒドロオキ
シ、ハロゲンからなる群から選ばれる1価の基、またX
2は酸素、または硫黄)で示されるスズ化合物がある。
特に本発明におけるチタン化合物には前記スズ化合物を
組み合せてエステル化反応を実施すると、ポリマの透明
化効果が一層優れ、またBGの分解によるTHEの生成
も著しく抑制される。この時、本発明におけるチタン化
合物と該スズ化合物との比率はS、/Ti  (原子比
>0.05〜2.0の範囲内において特に効果的でおる
。該スズ化合物の有するポリマの透明化効果はBGのT
HFへの転化を押え、水の生成を減少せしめる結果とし
て説明される。
本発明の実施に当って、エステル化反応温度は180〜
240℃の範囲で行なうのがよく、エステル化反応開始
時から該反応が完結するまでの間。
一定温度で行なってもよく、また反応を開始してから随
時反応温度を上昇させる方法を採ってもよい。
ここでエステル化反応が完結するとは、エステル化反応
率が97%以上に達した時点をいう。
またエステル化反応圧力は、通常200〜76Q mm
Hgの範囲で行なわれるが、BGの分解を押える上から
エステル化反応を減圧状態で行なうと一層効果的である
ざらに同様の目的でTPAを主とする芳香族二塩基酸1
モルに対して、0.4〜1.3モルのBGを添加してエ
ステル化反応を開始し、しかる後必要量のBGを追添加
してエステル化反応を完結せしめ、次いで重縮合せしめ
ることを行なってもよい。
なお、この場合の反応圧力は弱減圧状態から開始し、反
応の途中から減圧度を高める方法を用いるのが一層有利
である。
エステル化反応生成物は引続き重縮合反応せしめるが、
該方法は通常のPBTの製造に用いられる重縮合条件を
そのまま適用すればよい。従って、この際必要に応じて
他の重縮合用触媒、艶消剤、蛍光増白剤、安定剤、紫外
線吸収剤、難燃化剤、帯電防止剤、結晶核剤などを添加
できるのは勿論である。
[発明の効果] 本発明は直重法PBTの製造のように就中水の多い反応
の場にあって耐加水分解性とエステル化反応活性という
背反的効果を有する特異的なチタン化合物として、前記
(I)式で示される如き特定のチタン酸エステル触媒を
用いることにより、BG/TPAモル比が1.8以下と
いう、比較的小ざい範囲において濁り度の著しく小さい
PBTを与えることができる。またPBTの主原料であ
るTPA中にチタン化合物の加水分解を促進せしめる酢
酸を含有するものであっても、本発明における特定のチ
タン化合物を用いることにより、エステル化および重縮
合反応を円滑に行なえ、しかも濁り度の著しく少ないP
BTを与えることができる。
本発明のかかる効果は前記(I>式で示されるチタン化
合物の特異的な分子構造に由来していると考えられる。
即ち、(I)式で示されるトリエタノールアミンヂタン
酸エステルは、n=1〜2の範囲の任意の値をとり得る
が、n=2の場合に最も有効であり、その際、 (以下、余白) (9F12  CH20H)2 なるキレート化合物を形成している。(I>式で示され
るチタンキレート化合物はテトラアルキルチタネート等
に比して水に対する反応活性が異なり、後者が水に鋭敏
に反応して加水分解され、エステル化触媒としての機能
が失われるのに比べて、前者は耐加水分解性に優れ、エ
ステル化触媒の機能が保持できるのである。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
なお、本例中1部とは重量部、また固有粘度とは、オル
ソクロロフェノール中25℃で測定した値、さらに溶液
へイズとはフェノールと四塩化エタン(60: 40w
t%)混合溶媒40rnlにポリマチップ5gを加熱溶
解し、該ポリマ溶液を3部mmの石英セルに入れ、積分
球式へイズメータ(日本精密光学製)で測定した。
実施例1 0.08重量%の酢酸を含有するTPA755部、80
696部(BG/TPAモル比1.7)およびジ−n−
ブトキシビス(トリエタノールアミナト)チタンの75
%n−ブタノール溶液0.75部を精留塔のイ]いた反
応器に仕込み、180℃で、常圧下にエステル化反応を
開始し、徐々に昇温し、最終的に230℃に到達させた
。エステル化反応開始後、3時間25分後に反応が完結
した。この時の副生T HF @は93部であった。得
られた反応生成物の一部をオートクレーブに移し、前記
チタン化合物のn−ブタノール溶液を生成ボリア10O
部に対してざらに0.075部追加、添加し、245°
Cで徐々に減圧にし、1mm1l(]以下で重縮合反応
を行わせた。3時間30分後に固有粘度が0゜91の溶
融透明性に優れたポリマが得られた。またポリマの溶液
ヘイズは0.1%であった。
比較例1 実施例1において、エステル化ないし重縮合反応触媒と
してテトラブチルチタネートを各0.5部添加し、反応
を実施した結果−1副生T l−I F 95部の副生
を伴い、エステル化時間3時間45分で反応を完結した
。また重縮合時間は3時間50分であった。そして生成
ポリマの溶融時の透明性がやや不良で、ポリマの溶液へ
イズは8%、固有粘度は0.90であった。
実施例2 TPA (酢酸含有率0.02wt%)529部、イソ
フタル酸(IPA)(酢酸含有率0.03wt%)22
6部および80327部[BG/(TPA+IPA)モ
ル比0.8]並びに触媒としてジ−ミープロポキシビス
(トリエタノールアミナト)チタンの8部% 1−ブタ
ノール溶液0.63部とモノブチルスズヒドロオキシド
0.5部を精留塔の付いた反応器に仕込み、180’C
で、500 mmHgの減圧下にエステル化反応を開始
し、徐々に昇温すると共にBG164部(BG/二塩基
酸モル比0,4)を連続的に追添加した。エステル化反
応開始後、3時間34分くこのときの温度は240’C
)後に反応を完結させた。この時の反応率は98.4%
であった。得られた反応生成物の一部をオートクレーブ
に移し、前記チタン化合物のn−ブタノール溶液を生成
ボリア100部に対してさらに0.063部追添加し、
245°Cで徐々に減圧にし、1mm11g以下で重縮
合反応を行わせた。3時間25分後に固有粘度が0.9
1の溶融透明性に優れたポリマが得られた。またポリマ
の溶液へイズは0.4%であった。
比較例2 実施例2において、ジ−ミープロポキシビス(トリエタ
ノールアミナト)チタンの代りにi−プロピルチタネー
トを用いて同様の反応を行なった結果、エステル化時間
3時間50分、重縮合時間は3時間45分で、固有粘度
0.93のポリマが得られた。溶融状態でのポリマはや
や白濁しており、溶液へイズは12%であった。
実施例3 TPA (酢酸含有率0.15wt%)1132部、B
G920部(BG/TPAモル比1.5)にジ−n−ブ
トキシビス(トリエタノールアミナト)チタンの75%
n−ブタノール溶液1.3部とモノブチルヒドロキシス
ズオキサイド0.7部を精留塔の付いた反応器に仕込み
、実施例1と同様にエステル化反応を行わせた。エステ
ル化反応開始後、3時間15分後に反応が完結した。得
られた反応生成物の二部をオートクレーブに移し、前記
チタン化合物のn−ブタノール溶液を生成ポリマ100
部に対してさらに0.07部追加、添加し、実施例1と
同様に重縮合反応を行わせた。3時間35分後に固有粘
度が0.91の溶融透明性に優れたポリマが1qられた
。またポリマの溶液へイズは0.6%であった。
比較例3 実施例3において、エステル化反応触媒のジ−n−ブト
キシビス(トリエタノールアミナト)チタンの75%ロ
ーブタノール溶液をテトラ−n−プチルヂタネート0.
9部に代えてエステル化反応を実施した。エステル化反
応は反応開始後4時間15分後に完結した。生成物の一
部をオートクレーブに移し、テトラ−n−ブチルチタネ
ートを生成ポリマに対し0.07部添加し、実施例3と
同様に重縮合反応を行なった。4時間5分後に固有粘度
0゜90のポリマが得られた。ポリマの溶液ヘイズは1
6%であった。
実施例4 TPA(酢酸含有率0.15wt%)1132部、実施
例3で得られた重縮合留出液(BG86.3%、酢酸と
BGとのエステル1.5%、水6.5%およびTHF5
.7%からなる混合物)175部及びBG840部にジ
−n−ブトキシビス(トリメタノールアミナト)チタン
の75%n−ブタノール溶液1.3部とモノブチルヒド
ロキシスズオキサイド0.7部を精留塔付き反応器に仕
込み、実施例3と同様の条件下にエステル化を行い、引
続き実施例3と同様の条件下に重縮合反応を行わせた。
このように重縮合反応工程から留出されるBGを循環、
再使用する反応を10回繰り返し実施したところ、重縮
合留出液の組成はBG71%、酢酸のBGエステル14
%、水9%およびTHF6%になった。この留出液16
5部にBG780部を混合してエステル化のBG酸成分
して使用し、3時間30分のエステル化(エステル化反
応率98.3%)および3時間32分の重縮合を行わせ
、固有粘度0.91のポリマが得られた。この場合のエ
ステル化反応系に存在する酢酸およびそのグリコールエ
ステルの量は酢酸換算で1.07ii%(対TPA)で
あった。
比較例4 実施例4において、エステル化反応および重縮合反応に
用いられるジ−n−ブトキシビス(トリメタノールアミ
ナト)チタンの代りにテトラ−n−ブチルチタネートを
エステル化反応において0.75部、重縮合反応におい
ては生成ポリマ100部に対し0.05部使用して実施
例4と同様に重縮合反応からの留出液を循環使用する反
応を10回繰り返し実施したところ、固有粘度0.90
のポリマを得るのに4時間25分のエステル化(エステ
ル化反応率98.0%)および4時間35分の重縮合時
間を要した。またその場合のエステル化反応系に存在す
る酢酸およびそのグリコールエステルの量は酢酸換算で
1.01ffi%  (対TPへ)であった。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)テレフタル酸を主とする芳香族二塩基酸と、1,
    4−ブタンジオールを主とするグリコールとをグリコー
    ル/芳香族二塩基酸のモル比を1.8以下としてエステ
    ル化反応を行なわしめ、しかる後に重縮合反応によって
    ポリブチレンテレフタレートを製造するに際し、エステ
    ル化反応および重縮合反応を下記一般式( I )で表わ
    されるチタン化合物の存在下に行なうことを特徴とする
    濁りの少ないポリブチレンテレフタレートの製造方法。 Ti(OR)_4_−_n{OC_2H_4N(C_2
    H_4OH)_2}_n…( I ) ここで、Rは炭素数1から10のアルキル基を示し、水
    酸基、ハロゲン原子を置換 基として有することができる。 nは1〜4である。
  2. (2)特許請求の範囲第(1)項において、チタン化合
    物の添加量が最終的に得られるポリブチレンテレフタレ
    ートに対して0.005〜0.5重量%である濁りの少
    ないポリブチレンテレフタレートの製造方法。
  3. (3)特許請求の範囲第(1)または(2)項において
    、テレフタル酸が約0.01〜0.3重量%の酢酸を含
    有する濁りの少ないポリブチレンテレフタレートの製造
    方法。
  4. (4)特許請求の範囲第(1)乃至(3)項において、
    芳香族二塩基酸とグリコールとのエステル化反応系がテ
    レフタル酸中の不純物に由来する酢酸およびそのグリコ
    ールエステルを酢酸換算で二塩基酸単位重量当たり約0
    .01〜10重量%含有する濁りの少ないポリブチレン
    テレフタレートの製造方法。
  5. (5)特許請求の範囲第(1)乃至(4)項において、
    グリコールがその一部分として重縮合反応工程で留出さ
    れ、かつ1,4−ブタンジオールを主成分とする留出液
    を使用する濁りの少ないポリブチレンテレフタレートの
    製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007161964A (ja) * 2005-12-16 2007-06-28 Toray Ind Inc ポリブチレンテレフタレート樹脂組成物及びその製造方法
JP2009029998A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Kao Corp 縮重合系樹脂
JP2012167292A (ja) * 2012-06-15 2012-09-06 Kao Corp 縮重合系樹脂
JP2014525505A (ja) * 2011-08-30 2014-09-29 サウディ ベーシック インダストリーズ コーポレイション 脂肪族−芳香族コポリエステル、組成物、及びコポリエステルの製造法
DE10300147B4 (de) * 2002-01-07 2019-02-07 Kao Corporation Toner

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