KR20170077905A - Semi-continuous method of preparing biodegradable polyester resin - Google Patents
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Abstract
본 발명은 (ⅰ) 지방족 디카르복실산 및 방향족 디카르복실산 중 적어도 1종의 디카르복실산; 지방족 디올 중 적어도 1종의 디올; 및 촉매를 제1 배치식 반응기에 투입하여 상기 디카르복실산과 상기 디올을 에스테르화 반응시키는 단계, (ⅱ) 상기 (ⅰ)단계로부터 얻어진 에스테르화 반응 생성물을 제2 배치식 반응기로 이송하여 축중합 반응시키는 단계, (ⅲ) 상기 (ⅱ)단계로부터 얻어진 용융상태의 축중합 반응 생성물을 버퍼탱크로 이송하여 저장하는 단계 및 (ⅳ) 상기 버퍼탱크 내의 축중합 반응 생성물과 사슬연장제를 연속식 반응기에 공급하여 사슬연장 반응시키는 단계를 포함하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 생분해성 폴리에스테르 수지 제조방법은, 배치식 중합 공정 및 연속식 사슬연장 반응 공정을 병용하는 반연속식 제조방법을 사용하므로 각 공정을 단독으로 사용하는 경우에 발생되는 문제를 해소할 수 있다.(I) at least one dicarboxylic acid selected from the group consisting of an aliphatic dicarboxylic acid and an aromatic dicarboxylic acid; At least one diol in an aliphatic diol; And a step of introducing the catalyst into a first batch reactor to esterify the dicarboxylic acid and the diol, (ii) transferring the esterification reaction product obtained from step (i) to a second batch reactor, (Iii) transferring and storing the polycondensation product in a molten state obtained in the step (ii) to a buffer tank, and (iv) transferring the polycondensation reaction product and the chain extender in the buffer tank to a continuous- To provide a semi-continuous production method of the biodegradable polyester resin. The method for producing a biodegradable polyester resin of the present invention uses a semi-continuous production method in which a batch polymerization process and a continuous chain extension reaction process are used in combination, so that problems caused when each process is used alone can be solved have.
Description
본 발명은 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배치식 중합 공정과 연속식 사슬연장 반응 공정을 병용하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semi-continuous method for producing a biodegradable polyester resin, and more particularly to a semi-continuous method for producing a biodegradable polyester resin using a batch polymerization process and a continuous chain extension reaction process together .
플라스틱은 고기능성 및 내구성 등으로 인하여, 실생활에서 유용하게 사용되고 있다. 그러나, 종래의 플라스틱은 매립시 미생물에 의한 분해속도가 낮고, 소각시에 유해가스를 방출하여 환경 오염의 원인이 되는 등의 문제점이 있어 생분해성 플라스틱의 개발이 진행되었다.Due to its high functionality and durability, plastics are useful in real life. However, the conventional plastic has a problem such that the decomposition rate by microorganisms at the time of landfilling is low, and the noxious gas is released at the time of incineration, thereby causing environmental pollution, and development of biodegradable plastics has progressed.
이러한 생분해성 플라스틱 중에서도 생분해성을 가지는 폴리에스테르 수지가 주목을 받고 있다. 생분해성 폴리에스테르 수지란, 박테리아, 조류, 곰팡이와 같이 자연에 존재하는 미생물에 의해 물과 이산화탄소, 또는 물과 메탄가스로 분해될 수 있는 중합체를 말한다. 이러한 생분해성 폴리에스테르 수지는 매립 또는 소각에 따른 환경오염을 방지할 수 있는 강력한 해결책으로 제시되고 있다.Of these biodegradable plastics, polyester resins having biodegradability are attracting attention. Biodegradable polyester resin refers to a polymer that can be decomposed into water, carbon dioxide, or water and methane gas by microorganisms present in nature, such as bacteria, algae and fungi. Such a biodegradable polyester resin is proposed as a powerful solution for preventing environmental pollution caused by landfill or incineration.
일반적으로, 상업적 물성을 충족시킬 수 있는 고점도의 폴리에스테르 수지 제품을 얻기 위해서는 고온의 반응기에서 오랜 체류 시간을 필요로 하게 된다. 이때, 가역반응의 결과로 점도상승과 더불어 분해반응도 많아져 물성에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. Generally, a long residence time in a high-temperature reactor is required to obtain a polyester resin product having a high viscosity capable of satisfying commercial properties. At this time, as a result of the reversible reaction, the decomposition reaction is increased along with the increase of the viscosity, which adversely affects the physical properties.
그래서, 고점도의 폴리에스테르 수지를 얻기 위한 방법으로, 종래에는 배치식 공정을 이용하는 에스테르화 반응 및 축중합 반응을 거쳐 저점도의 폴리에스테르 프리폴리머를 제조한 후, 이를 펠렛화하여 고화 및 건조시킨 다음, 별도의 반응기에서 건조된 펠렛을 재용융시키면서 사슬연장제와 반응시킴으로써 고점도화하는 방법을 이용하여왔다. 그러나, 이 방법에 따르면, 고화, 건조 및 재용융 과정에서 매우 많은 에너지 소비되고, 이에 따른 물성 저하 또한 발생할 수 있다.As a method for obtaining a polyester resin having a high viscosity, conventionally, a polyester prepolymer having a low viscosity is produced through an esterification reaction and a polycondensation reaction using a batch process, and then the polyester prepolymer is pelletized and solidified and dried, A method has been used in which a high viscosity is obtained by reacting dried pellets in a separate reactor with a chain extender while remelting them. However, according to this method, a lot of energy is consumed in the solidification, drying and remelting process, and consequently, property deterioration may occur.
이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로서, 특허문헌 1(한국 공개특허공보 제10-2012-0101387호)은 에스테르화 단계, 축중합 단계 및 사슬연장단계가 연속적으로 진행되는 폴리에스테르 혼합물의 연속 제조 방법에 대해 기재하고 있다.As a method for solving such a problem, Patent Document 1 (Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0101387) discloses a continuous production method of a polyester mixture in which an esterification step, a condensation polymerization step and a chain extension step are continuously carried out .
상기 특허문헌 1에 따르면, 축중합 단계를 거친 용융상태의 폴리에스테르 중합체를 펠렛화하여 고화 및 건조시키지 않고, 용융상태로 바로 사슬연장제와 반응시켜 고점도화할 수 있으므로, 배치식 공정에서 발생되는 고화, 건조 및 재용융 과정에서의 고에너지 소비 및 물성저하 문제는 해결될 수 있다. 그러나, 연속식 공정을 이용한 생분해성 폴리에스테르 수지 제조방법의 경우, 생산품목 변경시 반응기 세정 등의 작업에 어려움이 있다는 문제가 있었다.According to the
이에, 상기한 배치식 공정 및 연속식 공정의 문제를 해소할 수 있는 새로운 생분해성 폴리에스테르 수지의 제조방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a new biodegradable polyester resin production method capable of solving the problems of the batch process and the continuous process.
본 발명은 배치식 중합 공정과 연속식 사슬연장 반응 공정을 병용하는 반연속식(semi-continuous type) 제조방법을 도입함으로써 각각의 공정에 따른 문제점을 해소할 수 있는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention relates to a semi-continuous process of biodegradable polyester resin capable of solving the problems according to each process by introducing a semi-continuous type manufacturing method using a batch type polymerization process and a continuous chain extension reaction process in combination And to provide a method for preparing a food.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (ⅰ) 지방족 디카르복실산 및 방향족 디카르복실산 중 적어도 1종의 디카르복실산; 지방족 디올 중 적어도 1종의 디올; 및 촉매를 제1 배치식 반응기에 투입하여 상기 디카르복실산과 상기 디올을 에스테르화 반응시키는 단계, (ⅱ) 상기 (ⅰ)단계로부터 얻어진 에스테르화 반응 생성물을 제2 배치식 반응기로 이송하여 축중합 반응시키는 단계, (ⅲ) 상기 (ⅱ)단계로부터 얻어진 용융상태의 축중합 반응 생성물을 버퍼탱크로 이송하여 저장하는 단계 및 (ⅳ) 상기 버퍼탱크 내의 축중합 반응 생성물과 사슬연장제를 연속식 반응기에 공급하여 사슬연장 반응시키는 단계를 포함하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법을 제공한다.Disclosure of the Invention In order to solve the above problems, the present invention provides a dicarboxylic acid composition comprising (i) at least one dicarboxylic acid selected from aliphatic dicarboxylic acid and aromatic dicarboxylic acid; At least one diol in an aliphatic diol; And a step of introducing the catalyst into a first batch reactor to esterify the dicarboxylic acid and the diol, (ii) transferring the esterification reaction product obtained from step (i) to a second batch reactor, (Iii) transferring and storing the polycondensation product in a molten state obtained in the step (ii) to a buffer tank, and (iv) transferring the polycondensation reaction product and the chain extender in the buffer tank to a continuous- To provide a semi-continuous production method of the biodegradable polyester resin.
상기 (ⅰ)단계에서 에스테르화 반응이 종료된 후 상기 제1 배치식 반응기에 안정제가 상기 디카르복실산 1mol에 대하여 0.01 ~ 0.5mmol 범위로 투입되는 것이 바람직하고, 상기 안정제는 아인산, 아포스폰산(phosphonous acid), 트리메틸포스파이트, 트리에틸포스파이트, 트리프로필포스파이트, 트리페닐포스파이트, 소듐포스파이트 및 소듐하이포포스파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 인 화합물을 포함할 수 있다.After the completion of the esterification reaction in the step (i), the stabilizer is preferably added to the first batch reactor in a range of 0.01 to 0.5 mmol based on 1 mol of the dicarboxylic acid. The stabilizer is preferably selected from the group consisting of phosphorous acid, at least one phosphorus compound selected from the group consisting of phosphonous acid, trimethyl phosphite, triethyl phosphite, tripropyl phosphite, triphenyl phosphite, sodium phosphite and sodium hypophosphite.
상기 (ⅱ)단계로부터 얻어진 축중합 반응 생성물의 용융지수(MI)는 30 ~ 100g/10min일 수 있다.The melt index (MI) of the polycondensation reaction product obtained from the step (ii) may be 30 to 100 g / 10 min.
상기 (ⅲ)단계는 질소 블랭킷(blanket)하에서 수행되는 것이 바람직하고, 상기 (ⅲ)단계에서 상기 축중합 반응 생성물은 180℃~200℃ 온도로 냉각될 수 있다.The step (iii) is preferably carried out under a nitrogen blanket, and in the step (iii), the condensation polymerization product may be cooled to a temperature of 180 ° C to 200 ° C.
상기 (ⅲ)단계와 상기 (ⅳ)단계 사이에 상기 축중합 반응생성물에 안정제가 상기 디카르복실산 1mol에 대하여 0.05 ~ 2.0mmol 범위로 투입되는 것이 바람직하며, 따라서 상기 (ⅳ)단계에서 상기 사슬연장 반응은 상기 안정제가 투입된 축중합 반응생성물과 상기 사슬연장제가 상기 연속식 반응기에 투입되면서 수행될 수 있다.It is preferable that a stabilizer is added to the polycondensation reaction product between the step (iii) and the step (iv) in a range of 0.05 to 2.0 mmol based on 1 mol of the dicarboxylic acid. Thus, in the step (iv) The extension reaction can be carried out by introducing the stabilizer-introduced condensation polymerization product and the chain extender into the continuous reactor.
상기 (ⅳ)단계는 190 ~ 200℃에서 20 ~ 50분동안 수행되는 것이 바람직하고, 이때 사용되는 상기 연속식 반응기는 압출기, 리스트(list) 반응기 및 정적 혼합기(static mixer)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. The step (iv) is preferably carried out at 190 to 200 ° C for 20 to 50 minutes. The continuous reactor used in the step (iv) is selected from the group consisting of an extruder, a list reactor and a static mixer It can be one.
그리고, 상기 사슬연장제의 함량은 상기 축중합 반응 생성물 100중량부에 대하여 0.01 ~ 5중량부인 것이 바람직하다.The content of the chain extender is preferably 0.01 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polycondensation product.
본 발명의 생분해성 폴리에스테르 수지 제조방법에 따르면, 축중합 반응 후 반응 생성물의 고화, 건조 및 재용융 과정을 거치지 않으므로, 상기 과정들로 인한 에너지 소비 및 물성 저하가 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따라 제조된 생분해성 폴리에스테르 수지는 우수한 색도 및 산가를 나타내고, 상기 폴리에스테르 수지로부터 제조된 필름이나 모노사 등과 같은 최종제품의 기계적 물성 또한 향상될 수 있다.According to the biodegradable polyester resin production method of the present invention, since the reaction product after the polycondensation reaction is not solidified, dried and remelted, energy consumption and physical property lowering due to the above processes do not occur. Therefore, the biodegradable polyester resin produced according to the present invention exhibits excellent chromaticity and acid value, and the mechanical properties of a final product such as a film made from the polyester resin or monosaccharide can be improved.
또한, 본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 수지 제조방법은 배치식 공정 및 연속식 공정을 병용하는 반연속식 제조방법을 사용하므로, 기존의 연속식 공정만으로 생산하는 경우에 비하여 생산품목 변경시 반응기 세정작업 등에 대한 작업 용이성이 확보될 수 있다.In addition, since the biodegradable polyester resin manufacturing method according to the present invention uses a semi-continuous manufacturing method using a batch process and a continuous process in combination, compared with the conventional continuous process alone, The ease of operation for the operation and the like can be ensured.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조공정을 모식적으로 나타낸 것이다.Fig. 1 schematically shows a semi-continuous production process of a biodegradable polyester resin according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semi-continuous method for producing a biodegradable polyester resin.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조방법에 대해 살펴보면, 상기 제조방법은 (ⅰ) 지방족 디카르복실산 및 방향족 디카르복실산 중 적어도 1종의 디카르복실산; 지방족 디올 중 적어도 1종의 디올; 및 촉매를 제1 배치식 반응기(1)에 투입하여 상기 디카르복실산과 상기 디올을 에스테르화 반응시키는 단계, (ⅱ) 상기 (ⅰ)단계로부터 얻어진 에스테르화 반응 생성물을 제2 배치식 반응기(2)로 이송하여 축중합 반응시키는 단계, (ⅲ) 상기 (ⅱ)단계로부터 얻어진 용융상태의 축중합 반응 생성물을 버퍼탱크(3)로 이송하여 저장하는 단계 및 (ⅳ) 상기 버퍼탱크(3) 내의 축중합 반응 생성물과 사슬연장제를 연속식 반응기(4,5)에 공급하여 사슬연장 반응시키는 단계를 포함한다.Referring to FIG. 1, a semi-continuous method for producing a biodegradable polyester resin according to the present invention is characterized in that (i) at least one dicarboxylic acid selected from among aliphatic dicarboxylic acid and aromatic dicarboxylic acid mountain; At least one diol in an aliphatic diol; And (ii) introducing the esterification reaction product obtained in the step (i) into a second batch reactor (2) into a first batch reactor (1) to thereby esterify the dicarboxylic acid and the diol; (Iii) transferring and storing the polycondensation product in a molten state obtained from the step (ii) to the
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조방법을 단계별로 설명한다.Hereinafter, a semi-continuous production method of a biodegradable polyester resin according to an embodiment of the present invention will be described step by step with reference to the accompanying drawings.
(ⅰ) 에스테르화 단계(I) esterification step
이 단계는 디카르복실산, 디올 및 촉매를 제1 배치식 반응기(1)에 투입하여 상기 디카르복실산과 상기 디올을 에스테르화 반응시키는 단계이다.In this step, a dicarboxylic acid, a diol and a catalyst are put into a first batch reactor (1) to esterify the dicarboxylic acid and the diol.
본 발명에서 사용되는 상기 디카르복실산은 치환 또는 비치환된 C4~C10의 지방족 디카르복실산 및 치환 또는 비치환된 C8~C20의 방향족 디카르복실산 중 적어도 1종의 디카르복실산을 포함할 수 있다. 상기 디카르복실산은 예를 들어, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 2-메틸글루타르산, 3-메틸글루타르산, 아디프산, 피멜산, 아젤라산, 세바스산, 운데칸디산, 도데칸디산, 브라실산, 테트라데칸디산, 푸마르산, 2,2-디메틸글루타르산, 수베르산, 말레산, 이타콘산, 또는 이들의 조합을 포함하는 지방족 디카르복실산; 및 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프토산, 1,5-나프토산 또는 이들의 조합을 포함하는 방향족 디카르복실산 중 적어도 1종의 디카르복실산을 포함할 수 있다.The dicarboxylic acid used in the present invention may be at least one of a substituted or unsubstituted C 4 -C 10 aliphatic dicarboxylic acid and a substituted or unsubstituted C 8 -C 20 aromatic dicarboxylic acid. And may include a carboxylic acid. The dicarboxylic acid may be selected from, for example, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, 2-methylglutaric acid, 3-methylglutaric acid, adipic acid, pimelic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedic acid, Aliphatic dicarboxylic acids including succinic acid, succinic acid, succinic acid, succinic acid, succinic acid, succinic acid, maleic acid, itaconic acid, or a combination thereof; And an aromatic dicarboxylic acid comprising terephthalic acid, isophthalic acid, 2,6-naphthoic acid, 1,5-naphthoic acid, or a combination thereof.
상기 디올은 치환 또는 비치환된 C2~C10의 지방족 디올 중 적어도 1종의 디올을 포함할 수 있다. 상기 디올은 예를 들어, 에탄디올, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,4-디메틸-2-에틸-1,3-헥산디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-에틸-2-부틸-1,3-프로판디올, 2-에틸-2-이소부틸-1,3-프로판 디올, 2,2,4-트리메틸-1,6-헥산디올 또는 이들의 조합을 포함하는 지방족 디올 중 적어도 1종의 디올을 포함할 수 있다.The diol may include at least one diol of a substituted or unsubstituted C 2 -C 10 aliphatic diol. The diol may be, for example, ethanediol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, Ethyl-2-ethyl-1,3-hexanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, -Isobutyl-1,3-propanediol, 2,2,4-trimethyl-1,6-hexanediol, or a combination thereof.
상기 디올의 함량은 상기 디카르복실산 1몰에 대하여 1~2몰일 수 있다. 상기 디카르복실산과 상기 디올은 상기 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조를 위한 중합시, 화학양론적 비율로 반응할 경우, 1:1의 몰비로 반응할 수 있다. 즉, 상기 디올의 사용량 대 상기 디카르복실산의 사용량은 1:1(몰비)일 수 있으나, 반응을 촉진시키고 수율을 높이기 위하여 상기 디카르복실산의 사용량에 비해 상기 디올의 사용량이 과량일 수 있다.The content of the diol may be 1 to 2 moles relative to 1 mole of the dicarboxylic acid. The dicarboxylic acid and the diol may be reacted at a molar ratio of 1: 1 when the biodegradable polyester resin is reacted at a stoichiometric ratio during polymerization for semi-continuous production. That is, the amount of the diol to be used and the amount of the dicarboxylic acid to be used may be 1: 1 (mole ratio), but the amount of the diol to be used may be excessive relative to the amount of the dicarboxylic acid used to promote the reaction and increase the yield. have.
상기 촉매는 상기 에스테르화 반응 및 상기 축중합 반응을 촉진시키는 역할을 수행하는 것으로, 상기 촉매의 투입량은 상기 디카르복실산 1mol에 대하여 0.1 ~ 0.4mmol인 것이 바람직하다. 상기 촉매의 함량이 상기 범위 이내이면 우수한 반응 효율로 중합 반응이 일어날 수 있으며, 이에 따라 제조된 생분해성 폴리에스테르 수지의 색도 등의 물성 저하가 방지될 수 있다.The catalyst serves to promote the esterification reaction and the condensation polymerization reaction, and the amount of the catalyst is preferably 0.1 to 0.4 mmol based on 1 mol of the dicarboxylic acid. If the content of the catalyst is within the above range, the polymerization reaction can be carried out with excellent reaction efficiency, and the degradation of physical properties such as chromaticity of the produced biodegradable polyester resin can be prevented.
상기 촉매는 티타늄(Ti), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 세륨(Ce), 게르마늄(Ge), 아연(Zn), 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 스트론튬(Sr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 금속을 함유하는 금속 화합물을 포함할 수 있다. 상기 촉매는 예를 들어, 칼슘아세테이트, 망간아세테이트, 마그네슘아세테이트, 아연아세테이트, 모노부틸산화주석, 디부틸산화주석, 이염화디부틸주석, 모노부틸히드록시 산화주석, 옥틸틴, 테트라부틸주석, 테트라페닐주석, 트리에틸티타네이트, 아세틸트리프로필티타네이트, 테트라메틸티타네이트, 테트라프로필티타네이트, 테트라이소프로필티타네이트, 테트라 n-부틸티타네이트, 및 테트라(2-에틸헥실)티타네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 금속 화합물을 포함할 수 있다.The catalyst may be selected from the group consisting of titanium (Ti), tin (Sn), antimony (Sb), cerium (Ce), germanium (Ge), zinc (Zn), cobalt (Co), manganese And a metal compound containing at least one metal selected from the group consisting of Al, Mg, Ca, and Sr. The catalyst may be selected from, for example, calcium acetate, manganese acetate, magnesium acetate, zinc acetate, monobutyltin oxide, dibutyltin oxide, dibutyltin dibromide, monobutylhydroxy tin oxide, octyltin, tetrabutyltin, (2-ethylhexyl) titanate, tetra (2-ethylhexyl) titanate, tetraisopropyl titanate, tetra And may include at least one selected metal compound.
또한, 상기 에스테르화 반응시 글리세롤, 펜타에리트리톨 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 분지제를 더 포함할 수 있다. 상기 분지제의 함량은 상기 디카르복실산 1mol에 대하여 0.001 ~ 0.05mol일 수 있으며, 상기 분지제의 함량이 상기 범위 이내이면 폴리에스테르 수지의 겔화를 방지하면서도, 원하는 중합도의 폴리에스테르 수지를 얻을 수 있다.The esterification reaction may further include at least one branching agent selected from the group consisting of glycerol, pentaerythritol, and trimethylolpropane. The content of the branching agent may be 0.001 to 0.05 mol based on 1 mol of the dicarboxylic acid. When the content of the branching agent is within the above range, a polyester resin having a desired degree of polymerization can be obtained while preventing gelation of the polyester resin have.
상기 에스테르화 단계에서 에스테르화 반응이 종료된 후 상기 제1 배치식 반응기(1)에 안정제가 상기 디카르복실산 1mol에 대하여 0.01 ~ 0.5mmol 범위로 투입될 수 있다. 상기 안정제는 상기 촉매의 활성을 감소시키는 역할을 수행하는 것으로, 촉매로 인해 야기될 수 있는 역반응이나 부반응을 억제해줄 뿐만 아니라 후술할 축중합 단계로부터 얻어지는 생성물의 용융상태에서의 고온저장 안정성을 향상시켜줄 수 있다.After the esterification reaction is completed in the esterification step, a stabilizer may be added to the first batch reactor (1) in a range of 0.01 to 0.5 mmol based on 1 mol of the dicarboxylic acid. The stabilizer serves to reduce the activity of the catalyst, and not only prevents the reverse reaction or side reaction that may be caused by the catalyst, but also improves the high-temperature storage stability of the product obtained from the polycondensation step .
상기 안정제는 인(P)을 함유하는 인 화합물을 포함할 수 있고, 예를 들면 아인산, 아포스폰산(phosphonous acid), 트리메틸포스파이트, 트리에틸포스파이트, 트리프로필포스파이트, 트리페닐포스파이트, 소듐포스파이트 및 소듐하이포포스파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 인 화합물을 포함할 수 있다. The stabilizer may include a phosphorus compound containing phosphorus (P), for example, phosphorous acid, phosphonous acid, trimethylphosphite, triethylphosphite, tripropylphosphite, triphenylphosphite, At least one phosphorus compound selected from the group consisting of sodium phosphite and sodium hypophosphite.
상기 에스테르화 반응은 160 ~ 240℃에서 60 ~ 300분 동안 진행될 수 있다. 상기 에스테르화 반응의 종료시점은 이 반응에서 부생되는 물 또는 알코올의 양을 측정하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 디카르복실산으로서 아디프산 및 디메틸테레프탈레이트 각각 0.6mol 및 0.4mol씩 사용하고, 상기 디올로서 1,4-부탄디올 1.3mol을 사용하는 경우, 사용되는 아디프산 및 디메틸테레프탈레이트의 모든 양이 1,4-부탄디올과 반응한다고 가정할 때, 최대 부생 가능한 1.2mol의 물과 최대 부생 가능한 0.8mol의 메탄올의 95% 이상, 즉 물 1.14mol 및 메탄올 0.76mol 이상이 부생되면 상기 에스테르화 반응을 종료할 수 있다.The esterification reaction may be carried out at 160 to 240 ° C for 60 to 300 minutes. The end point of the esterification reaction can be determined by measuring the amount of water or alcohol as a by-product in the reaction. For example, when 0.6 mol and 0.4 mol of adipic acid and dimethyl terephthalate are used as the dicarboxylic acid, respectively, and 1.3 mol of 1,4-butanediol is used as the diol, adipic acid and dimethyl terephthalate Assuming that all of the phthalate reacts with 1,4-butanediol, if a maximum of the by-productable water of 1.2 mol and 95% or more of the maximum by-productable methanol of 0.8 mol, i.e., 1.14 mol of water and 0.76 mol of methanol or more are produced, The esterification reaction can be terminated.
상기 에스테르화 반응에서 화학평형을 이동시켜 반응속도를 증가시키기 위해, 부생되는 물, 알코올 및/또는 미반응 디올을 증발 또는 증류에 의해 반응계 밖으로 배출시킬 수 있다.In order to increase the reaction rate by moving the chemical equilibrium in the esterification reaction, the by-produced water, the alcohol and / or the unreacted diol may be discharged outside the reaction system by evaporation or distillation.
상기와 같은 에스테르화 반응에 의해 에스테르 결합을 갖는 에스테르화 반응생성물(올리고머)이 생성된다.An esterification reaction product (oligomer) having an ester bond is produced by such an esterification reaction.
(ⅱ) 축중합 단계(Ii) condensation polymerization step
이 단계는 상기 에스테르화 반응 생성물(올리고머)을 제2 배치식 반응기(2)로 이송하여 축중합 반응시키는 단계이다. In this step, the esterification reaction product (oligomer) is transferred to the second batch reactor (2) to carry out a condensation polymerization reaction.
상기 축중합 반응은 220~260℃에서 40~300분 동안, 2torr 이하의 압력으로 진행될 수 있다. 이와 같이 상기 축중합 반응을 진공 하에서 진행함으로써, 미반응 원료(미반응 모노머 및 올리고머) 및 부생되는 물/부탄디올을 제거하면서 고분자량의 축중합 반응 생성물을 얻을 수 있다.The polycondensation reaction can be carried out at a pressure of 2 torr or less for 40 to 300 minutes at 220 to 260 ° C. By proceeding the condensation polymerization under vacuum in this way, a condensation polymerization product of high molecular weight can be obtained while removing unreacted raw materials (unreacted monomers and oligomers) and by-produced water / butanediol.
이 단계로부터 얻어진 축중합 반응 생성물의 용융지수(melting index: MI) 는 30 ~ 100g/10min일 수 있다. 상기 용융지수가 30g/10min 미만일 경우 사슬연장 반응시 겔화가 발생하여 작업성이 떨어질 우려가 있고, 반면 100g/10min을 초과할 경우 사슬연장 단계에서 체류시간 연장, 반응 온도 상승, 교반 속도 증가 등의 추가적인 조치가 필요할 수 있다. 본 발명에서 용융지수는 중합체에 190℃에서 10분 동안 2160g의 하중에 적용될 때 압출 점도계 오리피스(직경 0.0825인치)를 통해 강제로 보내지는 중합체의 중량(g)을 나타내며, ASTM D1238에 따라 측정된다.The melting point (MI) of the condensation polymerization product obtained from this step may be 30 to 100 g / 10 min. If the melt index is less than 30 g / 10 min, gelation may occur during the chain extension reaction, resulting in poor workability. If the melt index exceeds 100 g / 10 min, extension of the retention time, increase in reaction temperature, Additional measures may be required. In the present invention, the melt index indicates the weight (g) of the polymer to be forced through the extruded viscometer orifice (diameter 0.0825 inch) when applied to a load of 2160 g for 10 minutes at 190 占 폚 in the polymer and measured according to ASTM D1238.
(ⅲ) 저장단계(Iii)
이 단계는 상기 축중합 단계로부터 얻어진 용융상태의 축중합 반응 생성물이 버퍼탱크(3)로 이송되어 저장되는 단계로서, 배치식 공정을 이용하는 축중합 단계와 연속식 공정을 이용하는 사슬연장단계를 연결하기 위한 중간단계이다. This step is a step in which the polycondensation product in the molten state obtained from the polycondensation step is transferred to and stored in the
배치식 중합방법이란, 반응물을 모두 초기에 반응기에 첨가하고, 중합이 완료된 후 마무리된 중합체를 최종 생성물로 회수하는 방법을 의미하는 것이다. 즉, 본 발명의 에스테르화 단계에서는 에스테르화 반응물을 모두 초기에 제1 배치식 반응기(1)에 투입하고 에스테르화 반응이 완료된 후 반응 생성물을 최종 생성물로 회수하고, 축중합 단계에서는 상기 에스테르화 단계에서 회수된 최종 생성물을 모두 초기에 제2 배치식 반응기(2)에 투입하고 축중합 반응이 완료된 후 반응 생성물을 일시에 최종 생성물로 회수한다.The batch polymerization method means a method in which all reactants are initially added to a reactor, and the finished polymer is recovered as a final product after polymerization is completed. That is, in the esterification step of the present invention, all of the esterification reactants are initially charged into the first batch reactor (1), and the reaction product is recovered as the final product after the esterification reaction is completed. In the condensation polymerization step, Is initially charged into the second batch reactor (2) and the reaction product is recovered as a final product at the end of the condensation polymerization reaction.
종래에는 상기 축중합 단계로부터 얻어진 최종 생성물을 펠렛 등의 형태로 고화한 후 건조시키고, 상기 건조된 펠렛을 사슬연장 단계에서 재용융시키는 방법을 이용하여 원하는 점도를 갖는 생분해성 폴리에스테르 수지로 제조하였다. 그러나, 이러한 종래의 방법에 따르면 펠렛의 고화, 건조 및 재용융에 많은 에너지가 소비되고 물성 또한 되는 문제가 발생하였다.Conventionally, the final product obtained from the polycondensation step is solidified in the form of pellets or the like, followed by drying, and the dried pellet is re-melted in the chain extension step to prepare a biodegradable polyester resin having a desired viscosity . However, according to such a conventional method, much energy is consumed for solidification, drying and re-melting of the pellets, and physical properties are also generated.
이에, 본 발명에서는 배치식으로 에스테르화 단계 및 축중합 단계를 거친 용융상태의 반응 생성물을 고화시키지 않고, 그대로 버퍼탱크(3)를 거쳐 사슬연장반응을 위한 연속식 반응기(4,5)로 이송시키는 방법을 사용하였다.Accordingly, in the present invention, the molten reaction product obtained through the esterification step and the polycondensation step in a batch manner is conveyed to the continuous type reactors (4,5) for chain extension reaction through the
구체적으로, 상기 버퍼탱크(3)는 상기 제2 배치식 반응기(2)로부터 일시에 토출된 축중합 반응 생성물이 사슬연장 반응을 위한 연속식 반응기(4,5)로 투입되기 전에 저장되는 공간으로, 상기 버퍼탱크(3) 내의 축중합 반응 생성물은 연속적으로 연속식 반응기(4,5)로 공급된다. 이러한 연속적인 생산을 원활하게 하기 위해서, 상기 제2 배치식 반응기(2)에서 다음 배치 축중합 반응이 종료되기 전에, 상기 버퍼 탱크(3)내의 반응 생성물은 상기 연속식 반응기(4,5)로 공급되는 것이 바람직하다.Specifically, the
이러한 축중합 반응 생성물의 저장단계는 질소 블랭킷(blanket)하에서 수행될 수 있고, 이 경우 대기 중의 산소 및 수분과의 접촉으로 인한 상기 축중합 반응 생성물의 물성저하가 억제될 수 있다.The storage step of such a condensation polymerization product can be carried out under a nitrogen blanket, and in this case, deterioration of physical properties of the condensation polymerization product due to contact with oxygen and moisture in the atmosphere can be suppressed.
상기 저장단계에서 상기 축중합 반응 생성물은 180 ~ 200℃ 온도로 냉각될 수 있다. 상기 축중합 반응 생성물이 상기 온도범위로 냉각될 경우, 버퍼탱크(3)로부터 토출된 이후 상기 축중합 반응생성물에 투입되는 안정제의 효과를 극대화할 수 있어 바람직하다. 상기 안정제의 효과로는 상기 축중합 반응생성물에 존재하는 잔류 촉매로 인해 발생될 수 있는 후공정에서의 열분해 반응, 산화 반응 및 가수분해 반응 등과 같은 부반응을 억제하는 것과, 용융상태에서의 축중합 반응 생성물의 열적 안정성을 향상시켜 고온저장 안정성을 확보하는 것 등을 들 수 있다. In the storing step, the condensation polymerization product may be cooled to a temperature of 180 to 200 ° C. When the condensation polymerization reaction product is cooled to the temperature range, it is possible to maximize the effect of the stabilizer introduced into the condensation polymerization reaction product after being discharged from the
상기 안정제는 상기 (ⅲ) 저장단계와 후술할 (ⅳ) 사슬연장 단계 사이에 상기 축중합 반응 생성물에 추가 투입될 수 있으며, 바람직한 투입량은 상기 디카르복실산 1mol에 대하여 0.05 ~ 2.0mmol일 수 있다. 구체적으로, 상기 축중합 반응 생성물은 버퍼탱크(3)로부터 토출된 후, 도 1에 도시된 바와 같이 고압 피스톤 펌프(31), 기어펌프(32) 및 고압피스톤 펌프(33)을 거쳐 연속식 반응기(4, 5)로 투입될 수 있는데, 바람직하게 상기 안정제는 기어펌프(32) 전단에 위치하는 고압 피스톤 펌프(31)를 통해 상기 축중합 반응 생성물에 투입될 수 있다.The stabilizer may be further added to the condensation polymerization product between the storage step (iii) and the chain extension step (iv) to be described later, and a preferable amount of the stabilizer may be 0.05 to 2.0 mmol based on 1 mol of the dicarboxylic acid . Specifically, the condensation polymerization reaction product is discharged from the
(ⅳ) 사슬연장 단계(Iv) chain extension step
이 단계는 상기 버퍼탱크(3)내의 축중합 반응 생성물과 사슬연장제를 연속식 반응기(4,5)에 투입하여 사슬연장 반응시키는 단계이다. In this step, the condensation polymerization reaction product in the
전술한 바와 같이, 상기 버퍼탱크(3) 내의 축중합 반응 생성물은 안정화제 투입과정을 거쳐 연속식 반응기(4,5)로 투입될 수 있고, 따라서 본 발명에 따른 상기 사슬연장 반응은 상기 안정제가 투입된 축중합 반응생성물과 상기 사슬연장제가 상기 연속식 반응기(4)에 투입되면서 수행될 수 있다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 기어펌프(32) 후단에 위치하는 고압 피스톤 펌프(33)를 통해 사슬연장제가 상기 축중합 반응 생성물에 투입된 후 연속식 반응기(4)로 투입되어 수행될 수 있다. As described above, the condensation polymerization reaction product in the
또한, 상기 사슬연장제는 상기 축중합 반응 생성물과 동시에 상기 연속식 반응기(4)에 동시에 투입되면서 반응될 수 있는바, 사슬연장제 투입시기는 경우에 따라 적절하게 조절할 수 있다.Also, since the chain extender can be reacted simultaneously with the condensation polymerization reaction product in the continuous reactor (4), the chain extender injection timing can be appropriately controlled depending on the case.
상기 사슬연장제의 함량은 상기 축중합 반응생성물 100중량부에 대하여 0.01~5중량부인 것이 바람직하나, 상기 안정제의 함량이 증가할 경우 그에 맞게 사슬연장제의 함량도 증가시킬 수 있다. 상기 사슬연장제로는 다가 이소시아네이트 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 다가 이소시아네이트 화합물로는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 및 트리페닐메탄 트리이소시아네이트로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. The content of the chain extender is preferably 0.01 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polycondensation product. However, when the content of the stabilizer is increased, the content of the chain extender can be increased accordingly. As the chain extender, a polyisocyanate compound may be used. Examples of the polyvalent isocyanate compound include 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate And triphenylmethane triisocyanate can be used.
상기 사슬연장단계는 190 ~ 200℃에서 20 ~ 50분동안 수행되는 것이 바람직하며, 상기 온도 및 시간 범위로 사슬연장 반응이 수행될 경우 상업적 물성을 충족시키는 원하는 점도를 갖는 생분해성 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있어 바람직하다.The chain extension step is preferably performed at 190 to 200 ° C for 20 to 50 minutes. When the chain extension reaction is performed in the temperature and time ranges, a biodegradable polyester resin having a desired viscosity satisfying commercial properties is prepared It is preferable.
이러한 사슬연장 단계에서 사용되는 상기 연속식 반응기는 압출기, 리스트(list) 반응기 및 정적 혼합기(static mixer)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. The continuous reactor used in this chain extension step may be any one selected from the group consisting of an extruder, a list reactor, and a static mixer.
상기한 바와 같이 본 발명에서는 배치식 중합 공정과 연속식 사슬연장 반응 공정을 병용하는 반연속식(semi-continuous type) 제조방법을 도입함으로써 종래의 배치식 방법에서 요구되었던 고화 및 재용융 과정 없이 생분해성 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있는바, 고화, 건조 및 재용융 과정으로 인한 에너지 소비량이 현저히 줄어들 수 있고, 이로 인한 색도 및 산가 등의 물성 저하 문제를 해결할 수 있다.As described above, in the present invention, by introducing a semi-continuous type production method that uses a batch type polymerization process and a continuous chain extension reaction process in combination, biodegradation without the solidification and remelting process as required in the conventional batch type process It is possible to remarkably reduce the energy consumption due to the solidification, drying and re-melting process, and to solve the problem of property deterioration such as chromaticity and acid value due to this.
이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these embodiments.
실시예 1Example 1
< 에스테르화 반응단계 >≪ Esterification reaction step &
1,4-부탄디올 11.45kg(127.05mol), 아디프산 17.68kg (120.98mol), 테트라n-부틸 티타네이트 5.5g(0.016mol)을 제1 배치식 반응기(1)에 투입한 후 교반하면서 승온시켜 물이 4,300ml 유출된 후, 내부온도를 215℃까지 증가시킨다. 그 결과로서, 에스테르화 반응 생성물인 비스히드록시부틸 아디페이트(Bis Hydroxybutyl Adipate, BHBA)를 얻었다. 이어서, 상기 BHBA가 생성되어 있는 제1 배치식 반응기(1)에 1,4-부탄디올 18.29kg(202.95mol), 디메틸 테레프탈레이트 19.22kg(98.97mol), 분지제인 글리세롤 55.5g(0.60mol), 중합촉매인 테트라-n-부틸 티타네이트 5.5g(0.016mol)을 투입한 후 교반하면서 승온시켜 메탄올이 8,000ml 유출된 후, 상기 반응기 내부온도를 215℃까지 증가시킨다. 그 결과로서, 최종 에스테르화 반응 생성물을 얻었다. (117.06 mol) of 1,4-butanediol, 17.68 kg (120.98 mol) of adipic acid and 5.5 g (0.016 mol) of tetra n-butyl titanate were charged into the first batch reactor (1) After 4,300 ml of water is drained, the internal temperature is increased to 215 캜. As a result, an esterification reaction product, Bis Hydroxybutyl Adipate (BHBA), was obtained. Subsequently, 18.29 kg (202.95 mol) of 1,4-butanediol, 19.22 kg (98.97 mol) of dimethyl terephthalate, 55.5 g (0.60 mol) of glycerol as a branching agent, polymerization (0.016 mol) of tetra-n-butyl titanate as a catalyst was added thereto, and the temperature was raised while stirring to remove 8,000 ml of methanol, and then the internal temperature of the reactor was increased to 215 ° C. As a result, a final esterification reaction product was obtained.
이어서, 상기 제1 배치식 반응기(1) 내의 에스테르화 반응 생성물에 안정제인 아인산 3.0g(0.037mol)을 투입하고 10분간 교반시켜 반응액을 제조한 후, 상기 제1 배치식 반응기(1) 내의 반응액을 제2 배치식 반응기(2)로 이송하였다.Then, 3.0 g (0.037 mol) of phosphorous acid as a stabilizer was added to the esterification reaction product in the first batch reactor (1) and stirred for 10 minutes to prepare a reaction solution. Then, The reaction liquid was transferred to the second batch reactor (2).
< 축중합 반응단계 ><Concentration polymerization step>
상기 제2 배치식 반응기(2)로 이송된 상기 반응액을 더블 헬리칼 리본 블레이드로 교반하면서 내부온도가 220℃가 되면 30분 동안 감압을 실시하여 5torr 압력까지 도달시킨다. 이어서, 상기 반응액을 225℃ 온도에서 교반하면서, 상기 제2 배치식 반응기(2) 내의 압력을 20분 동안 감압하여 최종적으로 2torr까지 도달시키고 나서, 240℃까지 승온시켜 4시간 경과 후 축중합 반응을 종료하였다. 그 결과로서 축중합 반응 생성물(이하, "Base-PBAT"라 함)을 얻었다. The reaction liquid transferred to the second batch type reactor (2) is stirred with a double helical ribbon blade, and when the internal temperature reaches 220 캜, a reduced pressure is applied for 30 minutes to reach a pressure of 5 torr. Subsequently, while the reaction solution was stirred at a temperature of 225 ° C, the pressure in the second batch reactor (2) was reduced for 20 minutes to reach a final pressure of 2 torr. After the temperature was raised to 240 ° C, Lt; / RTI > As a result, a condensation polymerization reaction product (hereinafter referred to as "Base-PBAT") was obtained.
이어서, 상기 제2 배치식 반응기(2) 내부의 감압을 해지하고, 질소로 가압을 실시하여 상기 축중합 반응 생성물을 버퍼탱크(고온저장탱크)(3)로 이송하였다. Subsequently, the reduced pressure inside the second batch type reactor (2) was released, and the condensation polymerization reaction product was transferred to the buffer tank (high temperature storage tank) (3) by pressurization with nitrogen.
< 저장단계 및 사슬연장 단계>≪ Storage step and chain extension step >
상기 버퍼탱크(3)로 이송된 용융상태의 상기 축중합 반응 생성물을 190℃로 급속하게 냉각하여 저장한다. 이어서, 연속적인 생산을 위해 상기 제2 배치식 반응기(2)에서 다음 배치 축중합 반응이 종료되기 전에, 상기 버퍼탱크(3) 내의 축중합 반응 생성물을 기어펌프(32)를 통해 연속적으로 정적혼합기(삼원이엔지, SMX and Helical type combination)(4,5)에 6.6kg/hr의 속도로 공급한다. The condensation polymerization reaction product transferred to the
이때, 상기 기어펌프(32) 전단에 위치한 고압 피스톤 펌프(31)를 통해 안정제인 아인산이 1g/hr의 속도로 상기 축중합 반응생성물에 투입되고, 이어서 상기 기어펌프(32)를 통과한 축중합 반응생성물에 상기 기어펌프(32) 후단에 위치한 고압 피스톤 펌프(33)를 통해 사슬연장제인 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI)가 60g/hr 속도로 투입된 후, 상기 안정제 및 사슬연장제가 포함된 축중합 반응생성물이 상기 정적혼합기(4, 5)로 공급된다.At this time, phosphorus acid as a stabilizer is introduced into the condensation polymerization reaction product at a rate of 1 g / hr through a high-
상기 정적혼합기는 프리믹서(4)와 메인믹서(5)로 구성되며, 상기 축중합 반응 생성물과 사슬연장제는 프리믹서(4)에서 190℃에서 1.5분동안 사전 혼합되고, 이어서 메인믹서(5)에서 195℃에서 25분 동안 체류된 후 토출되었다. 그 결과로서, 최종적으로 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(poly(butylene adipate-co-terephthalate): PBAT) 수지(이하, "Final-PBAT"라 함)를 얻었다. The static mixer consisted of a
이어서, 상기 정적 혼합기로부터 토출된 Final-PBAT를 수중 냉각시킨 후, 스트랜드 커터(Strand cutter)로 펠렛화하여 Final-PBAT 칩으로 제조하였다. Then, Final-PBAT discharged from the static mixer was cooled in water and then pelletized with a strand cutter to prepare a final-PBAT chip.
실시예 2Example 2
< 에스테르화 반응단계 >≪ Esterification reaction step &
1,4-부탄디올 20.73kg(230.0.2mol), 숙신산 23.62kg(200.17mol) 및 분지제인 글리세롤 20g(0.22mol)을 제1 배치식 반응기(1)에 투입한 후 교반하면서 승온시켜 물이 7,200ml 유출된 후, 내부온도를 205℃까지 증가시킨다. 이어서, 상기 제1 배치식 반응기(1)에 중합촉매인 테트라-n-부틸 티타네이트 16g(0.047mol) 및 안정제인 아인산 6.0g(0.073mol)을 투입한 후, 10분간 교반하여 반응액을 제조하였다. 이어서, 상기 제1 배치식 반응기(1) 내의 반응액을 제2 배치식 반응기(2)로 이송하였다.20.93 mol (230.0.2 mol) of 1,4-butanediol, 23.62 kg (200.17 mol) of succinic acid and 20 g (0.22 mol) of glycerol as a branching agent were charged into the first batch reactor (1) After draining, increase the internal temperature to 205 ° C. Subsequently, 16 g (0.047 mol) of tetra-n-butyl titanate as a polymerization catalyst and 6.0 g (0.073 mol) of phosphorous acid as a stabilizer were added to the
< 축중합 단계 ><Concentration polymerization step>
상기 제2 배치식 반응기(2)로 이송된 상기 반응액의 축중합 단계는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 진행된다. 그 결과로서, 축중합 반응 생성물(이하, "Base-PBS"라 함)이 얻어지고, 이를 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 버퍼탱크(3)로 이송하였다. The polycondensation step of the reaction solution transferred to the second
< 저장단계 및 사슬연장 단계 >≪ Storage step and chain extension step >
상기 버퍼탱크(3)로 이송된 상기 축중합 반응 생성물의 「저장단계 및 사슬연장 단계」는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 진행된다. 그 결과로서, 최종적으로 폴리부틸렌 숙시네이트(poly(butylene succinate): PBS) 수지(이하, "Final-PBS"라 함) 및 Final-PBS 칩을 제조하였다.The "storage step and chain extension step" of the condensation polymerization reaction product transferred to the
비교예 1Comparative Example 1
< 에스테르화 반응단계 >≪ Esterification reaction step &
상기 실시예 1의 「에스테르화 반응단계」와 동일한 방법으로 제1 배치식 반응기(1)에서 반응액을 제조하고, 상기 반응액을 제2 배치식 반응기(2)로 이송하였다.A reaction solution was prepared in the first batch reactor (1) in the same manner as in the "esterification reaction step" of Example 1, and the reaction solution was transferred to the second batch reactor (2).
< 축중합 단계 ><Concentration polymerization step>
상기 제2 배치식 반응기(2)로 이송된 상기 반응액의 축중합 단계는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 진행하되, 240℃까지 승온시켜 4시간 경과 후 축중합 반응을 종료하는 대신 240℃까지 승온시켜 5시간 경과 후 축중합 반응을 종료하였다. 그 결과로서 축중합 반응 생성물(이하, "Base-PBAT"라 함)을 얻었다. The polycondensation step of the reaction liquid transferred to the second batch type reactor (2) was carried out in the same manner as in Example 1, except that the temperature was raised to 240 캜 and after 4 hours elapsed, The temperature was raised, and the condensation polymerization reaction was terminated after 5 hours. As a result, a condensation polymerization reaction product (hereinafter referred to as "Base-PBAT") was obtained.
축중합 반응 종료 후, 질소가압을 통해 제2 배치식 반응기(2)로부터 토출된 Base-PBAT를 수중 냉각시킨 후, 스트랜드 커터(strand cutter)로 펠렛화 하여 Base-PBAT 칩(chip)을 제조하였다.After completion of the condensation polymerization, Base-PBAT discharged from the second batch reactor (2) through nitrogen pressurization was cooled in water and then pelletized with a strand cutter to prepare a Base-PBAT chip .
상기 Base-PBAT 칩를 제습건조기(현대전기기계공업, HDD-050)를 통해 수분 100ppm 이하로 건조시켰다. The Base-PBAT chip was dried to a water content of 100 ppm or less through a dehumidifying dryer (Hyundai Electric Machinery Co., Ltd., HDD-050).
< 사슬연장 단계><Chain extension step>
건조과정을 거친 상기 Base-PBAT칩 10kg, 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 0.01kg 및 아인산 0.002kg을 슈퍼믹서에서 1분간 혼합하여 이축 압출기(창성 P&R사 제품, L/D: 36/1, 직경: 24.2mm)로 150℃에서 반응압출 공정을 실시하고, 이어서 수중 냉각시킨 후 스트랜드 커터(strand cutter)로 펠렛화하여 칩(chip)으로 제조하였다. 그 결과로서, 최종적으로 Final-PBAT 칩을 얻었다.10 kg of the Base-PBAT chip, 0.01 kg of hexamethylene diisocyanate (HDI) and 0.002 kg of phosphorous acid, which had undergone the drying process, were mixed in a super mixer for 1 minute and then melt kneaded by a twin- screw extruder (L / D: 36/1, 24.2 mm) at 150 캜, followed by cooling in water, and then pelletizing with a strand cutter to prepare a chip. As a result, Final-PBAT chips were finally obtained.
비교예 2Comparative Example 2
< 에스테르화 반응단계 >≪ Esterification reaction step &
상기 실시예 2의 「에스테르화 반응단계」와 동일한 방법으로 제1 배치식 반응기(1)에서 반응액을 제조하고, 상기 반응액을 제2 배치식 반응기(2)로 이송하였다.A reaction solution was prepared in the first batch reactor (1) in the same manner as in the "esterification reaction step" of Example 2, and the reaction solution was transferred to the second batch reactor (2).
< 축중합 단계 ><Concentration polymerization step>
상기 제2 배치식 반응기(2)로 이송된 상기 반응액의 축중합 단계는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 진행된다. 그 결과로서, 축중합 반응 생성물(이하, "Base-PBS"라 함)을 얻었다.The polycondensation step of the reaction liquid transferred to the second batch type reactor (2) proceeds in the same manner as in Comparative Example 1. As a result, a condensation polymerization reaction product (hereinafter referred to as "Base-PBS") was obtained.
축중합 반응 종료 후, 질소가압을 통해 제2 배치식 반응기(2)로부터 토출된 Base-PBAT를 수중 냉각시킨 후, 스트랜드 커터(strand cutter)로 펠렛화 하여 Base-PBAT 칩(chip)을 제조하였다.After completion of the condensation polymerization, Base-PBAT discharged from the second batch reactor (2) through nitrogen pressurization was cooled in water and then pelletized with a strand cutter to prepare a Base-PBAT chip .
상기 Base-PBS 칩을 제습건조기(현대전기기계공업, HDD-050)를 통해 수분 100ppm 이하로 건조시켰다. The Base-PBS chip was dried at a moisture content of 100 ppm or less through a dehumidifying dryer (Hyundai Electric Machinery Co., Ltd., HDD-050).
< 사슬연장 단계><Chain extension step>
건조과정을 거친 상기 Base-PBS칩 10kg과 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 0.025kg 및 아인산 0.002kg을 슈퍼믹서에서 1분간 혼합하여 이축 압출기(창성 P&R사 제품, L/D: 36/1, 직경: 24.2mm)로 150℃에서 반응압출 공정을 실시하고, 이어서 수중 냉각시킨 후, 스트랜드 커터(strand cutter)로 펠렛화하여 칩(chip)으로 제조하였다. 그 결과로서, 최종적으로 Final-PBS 칩을 얻었다.10 kg of the Base-PBS chip subjected to the drying process, 0.025 kg of hexamethylene diisocyanate (HDI) and 0.002 kg of phosphorous acid were mixed in a super mixer for 1 minute, and the mixture was extruded by a twin screw extruder (L / D: 36/1, 24.2 mm) at 150 캜, followed by cooling in water, and then pelletizing with a strand cutter to prepare a chip. As a result, Final-PBS chips were finally obtained.
평가방법Assessment Methods
상기 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 Base-PBAT 칩 및 Final-PBAT 칩, 실시예 2 및 비교예 2에 따라 제조된 Base-PBS 칩 및 Final-PBS 칩의 용융지수(MI), 색도 및 산가를 하기의 방법에 의해 측정하고, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다. 이때, 상기 실시예 1의 Base-PBAT 칩은 축중합 반응 생성물인 Base-PBAT를 수중 냉각시킨 후 스트랜드 커터(strand cutter)로 펠렛화하여 제조한 것이고, 실시예 2의 Base-PBS 칩은 축중합 반응 생성물인 Base-PBS를 동일한 방법으로 펠렛화하여 제조한 것이다. 그리고, 상기한 각각의 칩들은 제습건조기(현대전기기계공업, HDD-050)를 통해 수분 100ppm 이하로 건조되었다.(MI) and chromaticity values of the Base-PBAT chip and the Final-PBAT chip prepared according to Example 1 and Comparative Example 1, the Base-PBS chip and the Final-PBS chip prepared according to Example 2 and Comparative Example 2, And acid value were measured by the following methods, and the results are shown in Table 1 below. The Base-PBAT chip of Example 1 was prepared by pelletizing Base-PBAT, which is a condensation polymerization product, with a strand cutter after being cooled in water, and the Base-PBS chip of Example 2 was prepared by condensation polymerization The reaction product, Base-PBS, was prepared by pelletizing in the same manner. Each of the above chips was dried to a moisture of 100 ppm or less through a dehumidifying dryer (Hyundai Electric Machinery Co., Ltd., HDD-050).
한편, 하기의 표 1에서 실시예1 및 비교예 1의 Base는 Base-PBAT 칩을, Final은 Final-PBAT 칩을 나타내고, 실시예 2 및 비교예 2에서 Base는 Base-PBS칩을, Final은 Final-PBS 칩을 나타낸다. In the following Table 1, the bases of Example 1 and Comparative Example 1 represent the Base-PBAT chip and the Final represents the Final-PBAT chip. In Example 2 and Comparative Example 2, Base represents the Base-PBS chip, Final-PBS chip.
1. 용융지수(MI)1. Melt Index (MI)
ASTM D1238에 의거하여, 중합체에 190℃에서 10분 동안 2160g의 하중에 적용될 때 압출 점도계 오리피스(직경 0.0825인치)를 통해 강제로 보내지는 중합체의 중량(g)을 측정하였고, 그 값을 하기의 표 1에 나타내었다.According to ASTM D1238, the weight (g) of the polymer to be forced through the extruded viscometer orifice (diameter 0.0825 inches) when applied to a load of 2160 g for 10 minutes at 190 캜 was measured on the polymer, Respectively.
2. 색도 측정2. Chromaticity measurement
Konica Minolta 색차계를 사용하여 CIE-L*a*b* (CIE 1976) 표색계에서 L*, a* 및 b*를 측정하였다. "L*"값, "a*"값 및 "b*"값은 CIE-L*a*b* (CIE 1976) 표색계에서 표시되는 색조의 지표이다. "L*"값은 밝기를 나타내고, 이 수치가 클수록 밝다. "a*"값은 적색 정도를 나타내고, 이 수치가 클수록 적색도가 높다. "b*"값은 황색 정도를 나타내고, 이 수치가 클수록 황색도가 높다. 이때, L*값이 높을수록 색상이 밝게 나타나고, b* 값이 낮을수록 백색에 가까운 색을 나타내므로 색도가 우수한 것으로 평가한다.L *, a * and b * were measured in a CIE-L * a * b * (CIE 1976) colorimetric system using a Konica Minolta colorimeter. The "L *" value, the "a *" value and the "b *" value are indexes of color tones displayed in the CIE-L * a * b * (CIE 1976) color space. The "L *" value indicates the brightness, and the larger the value, the brighter. The "a *" value indicates the degree of redness, and the higher the value, the higher the degree of redness. The "b *" value indicates the degree of yellow color, and the higher the value, the higher the degree of yellowness. At this time, the higher the L * value, the brighter the color, and the lower the b * value, the closer the color to white.
3. 산가 측정3. Acid value measurement
상기 Base-PBAT 칩, Final-PBAT 칩, Base-PBS 칩 및 Final-PBS 칩 약 0.5g을 25oC 에서 클로로포름(Chloroform) 30ml에 용해시킨 후 추가로 에틸알코올 20ml를 첨가하여 용액을 제조한 후, 0.1N KOH 에틸알코올 용액으로 적정하여 각 수지의 산가를 측정하였다. Approximately 0.5 g of the Base-PBAT chip, the Final-PBAT chip, the Base-PBS chip and the Final-PBS chip was dissolved in 30 ml of chloroform at 25 ° C., and then 20 ml of ethyl alcohol was further added to prepare a solution , And 0.1N KOH ethyl alcohol solution to measure the acid value of each resin.
4. 결정화 온도(Tc)4. Crystallization temperature (Tc)
시차주사열량계(DSC)(TA Instrument사, Q2000)를 사용하여 승온속도 10℃/min으로 측정하였다.The temperature was measured at a heating rate of 10 캜 / min using a differential scanning calorimeter (DSC) (TA Instrument, Q2000).
(g/10min)MI
(g / 10 min)
(L*/a*/b*)Chromaticity
(L * / a * / b *)
(mgKOH/g)Acid value
(mgKOH / g)
상기 표 1을 살펴보면, 실시예 1에 따라 제조된 Final-PBAT 칩은 비교예 1에 따라 제조된 Final-PBAT 칩에 비하여 색도 및 산가가 우수하였으며, 실시예 2에 따라 제조된 Final-PBS 칩은 비교에 2에 따라 제조된 Final-PBS 칩에 비하여 색도 및 산가가 우수하다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 실시예 1 및 2에 따라 제조된 생분해성 폴리에스테르 수지는 비교예 1 및 2에 따라 제조된 생분해성 폴리에스테르 수지에 비하여 결정화 온도(Tc)가 낮게 나타나는데, 이 경우 필름 가공시 느린 결정화로 인해 배향이 적게 나타나는 효과가 있으므로 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD) 물성의 균일성이 향상될 수 있다.The Final-PBAT chip prepared according to Example 1 was superior in color and acid value to the Final-PBAT chip prepared according to Comparative Example 1, and the Final-PBS chip prepared according to Example 2 was superior to the Final- It can be confirmed that the chromaticity and acid value are superior to the Final-PBS chip prepared according to Comparative Example 2. In addition, the biodegradable polyester resin produced according to Examples 1 and 2 exhibits a lower crystallization temperature (Tc) than the biodegradable polyester resin produced according to Comparative Examples 1 and 2. In this case, slow crystallization (MD) and lateral (TD) physical properties of the film can be improved.
5. 필름물성 평가5. Evaluation of film properties
상기 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 Final-PBAT 칩을 각각 일축 블로운 필름 압출기(대륜기계, L/D: 28:1, 다이 직경: 45mm, 배럴 온도: 190℃)에 투입하여 필름으로 성형하였다. 결과로서 30㎛ 두께의 필름을 얻었다.Each of the Final-PBAT chips prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was fed into a uniaxial blown film extruder (Dairen Machine, L / D: 28: 1, die diameter: 45 mm, barrel temperature: . As a result, a film having a thickness of 30 mu m was obtained.
각 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)에서의 인장강도를 ASTM D-638의 방법으로 만능인장시험기(Instron, UTM-4484)을 이용하여 측정하였고, 종방향(MD)에서의 엘멘도르프(Elmendorf) 인열강도를 ASTM D-1922의 방법으로 인열 시험기(Thwing-Albert Instrument Co., ProTearTM)를 이용하여 측정하였다.The tensile strength in the longitudinal direction (MD) and the transverse direction (TD) of each film was measured using a universal tensile tester (Instron, UTM-4484) by the method of ASTM D-638, Elmendorf tear strength was measured using a tear tester (Thwing-Albert Instrument Co., ProTear TM ) by the method of ASTM D-1922.
상기 표 2를 살펴보면, 실시예 1의 Final-PBAT를 이용하여 제조된 필름의 경우, 비교예 1의 Final-PBAT를 이용하여 제조된 필름에 비하여 높은 인장강도 및 인열강도를 나타내고 있음을 확인할 수 있다. As shown in Table 2, it was confirmed that the film prepared using the Final-PBAT of Example 1 exhibited a higher tensile strength and tear strength than the film produced using the Final-PBAT of Comparative Example 1 have.
6. 모노사 물성 평가6. Monosan property evaluation
상기 실시에 2 및 비교예 2에 따라 제조된 Final-PBS 칩을 각각 용융방사장치(제이앤에스, JSM-65)를 이용하여 모노사로 제조하였다. 이때, 연신비는 6.8배로 하였다. 이렇게 얻어진 모노사로 20개의 시편을 제작하였으며, 각 시편의 직경은 0.404mm이었다.The final-PBS chips prepared according to Example 2 and Comparative Example 2 were each made of monosaccharide using a melt spinning apparatus (J-S, JSM-65). At this time, the stretching ratio was set to 6.8 times. Twenty specimens were produced from the monosarpha obtained in this manner, and the diameter of each specimen was 0.404 mm.
상기 각 모노사의 인장하중(kgf)을 ASTM D-2256의 방법으로, 인장강도 및 신율은 ASTM D-638의 방법으로 만능인장시험기(Instron, UTM-4484)을 이용하여 측정하였다. 이때, 상기 인장하중은 모노사에 길이방향으로 하중을 주었을 때 파단되기 전 최대 하중을 나타내며, 두께에 대한 값을 보정하지 않는 값이다. The tensile strength (kgf) of each of the mono-sheets was measured according to the method of ASTM D-2256, and the tensile strength and elongation were measured using a universal tensile tester (Instron, UTM-4484) by the method of ASTM D-638. In this case, the tensile load represents a maximum load before the mono yarn is broken in a longitudinal direction, and does not compensate for the thickness.
하기의 표 3에 기재된 인장하중, 인장강도 및 신율은 상기 20개의 모노사 시편에 대한 측정값을 평균낸 값이고, 상기 물성 측정시 그립(grip) 간의 간격은 400mm였으며, 시험속도는 300mm/min으로 측정하였다.The tensile load, the tensile strength and the elongation shown in the following Table 3 were obtained by averaging the measured values of the 20 mono-sided specimens. The gap between the grips was 400 mm, the test speed was 300 mm / min .
그리고, 하기의 표 3에서 "차이"는 상기 20개의 모노사 시편 중 파단시 최대로 늘어난 모노사의 길이에서 최소로 늘어난 모노사의 길이를 뺀 값을 나타낸다.In the following Table 3, "difference" represents a value obtained by subtracting the length of the mono yarn that has been minimally stretched from the length of the mono yarn maximally stretched at the time of breaking, among the twenty mono yarns.
상기 표 3을 살펴보면, 실시예 2의 Final-PBS 칩을 이용하여 제조된 모노사의 경우, 비교예 2의 Final-PBS를 이용하여 제조된 모노사에 비하여 높은 인장하중 및 인장강도를 나타내고 있음을 확인할 수 있고, 낮은 신율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 2의 Final-PBS 칩을 이용하여 제조된 모노사의 경우 "차이"값이 적게 나타나는바, 파단되기 전까지 늘어나는 정도가 균일하다는 것을 알 수 있다.As shown in Table 3, it was confirmed that the mono yarn prepared using the Final-PBS chip of Example 2 exhibited a higher tensile load and tensile strength than the mono yarn prepared using the Final-PBS of Comparative Example 2 And it can be confirmed that it exhibits a low elongation. In addition, in the case of monosaccharide produced using the Final-PBS chip of Example 2, the "difference" value was small, and it was found that the degree of elongation before fracture was uniform.
이상, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Should be construed as being included in the scope of the present invention.
1: 제1 배치식 반응기
2: 제2 배치식 반응기
3: 버퍼탱크
32, 33: 고압 피스톤 펌프
32: 기어펌프
4: 프리믹서(pre-mixer)
5: 메인믹서(main-mixer)
PI: 압력 지시기(Pressure Indicator)
TI: 온도 지시기(Temperature Indicator)1: first batch reactor 2: second batch reactor
3:
32: Gear pump 4: Pre-mixer
5: main mixer
PI: Pressure Indicator
TI: Temperature Indicator
Claims (11)
(ⅱ) 상기 (ⅰ)단계로부터 얻어진 에스테르화 반응 생성물을 제2 배치식 반응기로 이송하여 축중합 반응시키는 단계,
(ⅲ) 상기 (ⅱ)단계로부터 얻어진 용융상태의 축중합 반응 생성물을 버퍼탱크로 이송하여 저장하는 단계 및
(ⅳ) 상기 버퍼탱크 내의 축중합 반응 생성물과 사슬연장제를 연속식 반응기에 공급하여 사슬연장 반응시키는 단계를 포함하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법.(I) at least one dicarboxylic acid selected from aliphatic dicarboxylic acids and aromatic dicarboxylic acids; At least one diol in an aliphatic diol; And a catalyst in a first batch reactor to esterify the dicarboxylic acid and the diol,
(Ii) transferring the esterification reaction product obtained from the step (i) to a second batch reactor to carry out a condensation polymerization reaction,
(Iii) transferring and storing the polycondensation product in the molten state obtained in the step (ii) to a buffer tank, and
(Iv) feeding a condensation polymerization reaction product and a chain extender in the buffer tank to a continuous reactor to effect a chain extension reaction, thereby producing a semi-continuous preparation of a biodegradable polyester resin.
상기 (ⅰ)단계에서 에스테르화 반응이 종료된 후 상기 제1 배치식 반응기에 안정제가 상기 디카르복실산 1mol에 대하여 0.01 ~ 0.5mmol 범위로 투입되는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein a stabilizer is added to the first batch reactor in an amount of 0.01 to 0.5 mmol based on 1 mol of the dicarboxylic acid after completion of the esterification reaction in the step (i) Method of making a formula.
상기 안정제는 아인산, 아포스폰산(phosphonous acid), 트리메틸포스파이트, 트리에틸포스파이트, 트리프로필포스파이트, 트리페닐포스파이트, 소듐포스파이트 및 소듐하이포포스파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 인 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법.3. The method of claim 2,
The stabilizer is at least one member selected from the group consisting of phosphorous acid, phosphonous acid, trimethyl phosphite, triethyl phosphite, tripropyl phosphite, triphenyl phosphite, sodium phosphite and sodium hypophosphite A method for semi-continuous production of a biodegradable polyester resin characterized by comprising a compound.
상기 (ⅱ)단계로부터 얻어진 축중합 반응 생성물의 용융지수(MI)는 30 ~ 100g/10min인 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the polycondensation reaction product obtained from the step (ii) has a melt index (MI) of 30 to 100 g / 10 min.
상기 (ⅲ)단계는 질소 블랭킷(blanket)하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step (iii) is carried out under a nitrogen blanket.
상기 (ⅲ)단계에서 상기 축중합 반응 생성물은 180℃~200℃ 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the polycondensation reaction product is cooled to a temperature of 180 ° C to 200 ° C in the step (iii).
상기 (ⅲ)단계와 상기 (ⅳ)단계 사이에 상기 축중합 반응생성물에 안정제가 상기 디카르복실산 1mol에 대하여 0.05 ~ 2.0mmol 범위로 투입되는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein a stabilizer is added to the polycondensation reaction product in a range of 0.05 to 2.0 mmol based on 1 mol of the dicarboxylic acid between the step (iii) and the step (iv) Gt;
상기 (ⅳ)단계에서 상기 사슬연장 반응은 상기 안정제가 투입된 축중합 반응생성물과 상기 사슬연장제가 상기 연속식 반응기에 연속적으로 투입되면서 수행되는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법.8. The method of claim 7,
In the step (iv), the chain extension reaction is performed by continuously introducing the stabilization agent-introduced condensation polymerization product and the chain extender into the continuous reactor. The semi-continuous production method of the biodegradable polyester resin .
상기 (ⅳ)단계는 190 ~ 200℃에서 20 ~ 50분동안 수행되는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step (iv) is performed at 190 to 200 ° C for 20 to 50 minutes.
상기 연속식 반응기는 압출기, 리스트(list) 반응기 및 정적 혼합기(static mixer)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the continuous reactor is any one selected from the group consisting of an extruder, a list reactor, and a static mixer.
상기 사슬연장제의 함량은 상기 축중합 반응 생성물 100중량부에 대하여 0.01 ~ 5중량부인 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 수지의 반연속식 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the content of the chain extender is 0.01 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polycondensation product.
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KR101989045B1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-06-13 | (주) 티엘씨 코리아 | Biodegradable resin composition having excellent weather resistance and storage stability and the method of manufacturing the same |
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WO2021141236A1 (en) * | 2020-01-09 | 2021-07-15 | 주식회사 안코바이오플라스틱스 | Biodegradable resin composition having improved mechanical properties, moldability, and weather resistance, and preparation method therefor |
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100226009B1 (en) * | 1997-04-25 | 1999-10-15 | 구광시 | Semi-continuous process for preparing polyester having buffer reactor |
KR20030005691A (en) * | 2001-07-10 | 2003-01-23 | 주식회사 코오롱 | A process of preparing the alkali extractable polyester |
KR20110007185A (en) * | 2008-04-15 | 2011-01-21 | 바스프 에스이 | Method for the continuous production of biodegradable polyesters |
KR20120101387A (en) | 2009-10-15 | 2012-09-13 | 바스프 에스이 | Method for continuously producing polyester mixtures |
JP2013144754A (en) * | 2012-01-16 | 2013-07-25 | Toray Ind Inc | Method for producing copolyester |
JP2014162883A (en) * | 2013-02-27 | 2014-09-08 | Toray Ind Inc | Process for producing copolyester |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100226009B1 (en) * | 1997-04-25 | 1999-10-15 | 구광시 | Semi-continuous process for preparing polyester having buffer reactor |
KR20030005691A (en) * | 2001-07-10 | 2003-01-23 | 주식회사 코오롱 | A process of preparing the alkali extractable polyester |
KR20110007185A (en) * | 2008-04-15 | 2011-01-21 | 바스프 에스이 | Method for the continuous production of biodegradable polyesters |
KR20120101387A (en) | 2009-10-15 | 2012-09-13 | 바스프 에스이 | Method for continuously producing polyester mixtures |
JP2013144754A (en) * | 2012-01-16 | 2013-07-25 | Toray Ind Inc | Method for producing copolyester |
JP2014162883A (en) * | 2013-02-27 | 2014-09-08 | Toray Ind Inc | Process for producing copolyester |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101989045B1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-06-13 | (주) 티엘씨 코리아 | Biodegradable resin composition having excellent weather resistance and storage stability and the method of manufacturing the same |
WO2020226199A1 (en) * | 2019-05-07 | 2020-11-12 | Tlc Korea Co., Ltd. | Biodegradable resin composition having excellent weather resistance and storage stability and production method thereof |
WO2021141236A1 (en) * | 2020-01-09 | 2021-07-15 | 주식회사 안코바이오플라스틱스 | Biodegradable resin composition having improved mechanical properties, moldability, and weather resistance, and preparation method therefor |
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