説明

脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法および脂肪族ポリエステル樹脂組成物

【課題】高分子量を有し、好ましい態様においては、高融点を有し、熱安定性および色相にも優れる脂肪族ポリエステル樹脂、およびそれを効率的に製造する方法を提供する。
【解決手段】スルホン酸基含有化合物を触媒として、溶融重合工程とそれに続く固相重合工程を含む脂肪族ポリエステルの製造方法であって、溶融重合時のスルホン酸基含有化合物の添加量が、硫黄原子換算で原料モノマー対比300〜3000ppmであり、固相重合後のスルホン酸基含有化合物の含有量が、硫黄原子換算で生成ポリマー対比300〜3000ppmであり、かつ固相重合後のスルホン酸基含有化合物の残存率が50%超である脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法。さらに、脂肪族ポリエステル樹脂に、1分子中に2個以上のスルホン酸基を有するスルホン酸基含有化合物を硫黄原子換算で生成ポリマー対比300〜3000ppm含有する脂肪族ポリエステル樹脂組成物である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高分子量を有し、好ましい態様においては、高融点を有し、熱安定性および色相にも優れる脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、環境保全の観点から、植物を原料とする脂肪族ポリエステル樹脂が注目され、特に植物由来のカーボンニュートラルな素材としてポリ乳酸樹脂が注目されている。ポリ乳酸樹脂は、融点がおよそ170℃と高く、溶融成形加工が可能であり、さらに、モノマーである乳酸が微生物を利用した発酵法によって安価に製造されるようになったため、石油原料由来の汎用プラスチックを代替できるバイオマスプラスチックとして期待され、徐々に使用されつつある。ポリ乳酸樹脂の主な製造方法としては、乳酸の2量体であるラクチドを開環して重合する開環重合法と、乳酸を用い脱水重縮合する直接重縮合法があり、直接重縮合法は、開環重合法に比べ、ラクチドを合成する工程を経ることなく、乳酸を直接重合原料として用いることができることから、安価にポリ乳酸樹脂を製造できるといわれている。特許文献1〜6には、メタンスルホン酸やp−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸などの揮発性の有機スルホン酸化合物を触媒に使用したポリ乳酸樹脂の製造方法が開示されているが、これらの触媒を用いた場合には、重合時に触媒が揮発してしまうため、触媒として有効に働かず、重合時間が長く生産性に課題があった。また、特許文献5には、有機スルホン酸金属塩も開示されているが、金属塩となっているために、スルホン酸として有効に働かないため、また、金属を多く含有することになるため、生産性と得られるポリマーの熱安定性に課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平8−183840号公報(第1−4頁)
【特許文献2】特開2000−297145号公報(第1−8頁)
【特許文献3】特開2000−297143号公報(第1−14頁)
【特許文献4】特開2000−302852号公報(第1−32頁)
【特許文献5】国際公開第07/145195号パンフレット(第1−17頁)
【特許文献6】特開2008−260893号公報(第1−11頁)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、高分子量を有し、好ましい態様においては、高融点を有し、熱安定性および色相にも優れる脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に製造する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、上記課題を解決すべく検討した結果、高分子量を有し、好ましい態様においては、高融点を有し、熱安定性および色相にも優れる脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に製造する方法を見出し、本発明に到達した。
【0006】
すなわち、本発明は、
(1)アントラキノン−2−スルホン酸、n−ブチルベンゼンスルホン酸、n−オクチルベンゼンスルホン酸、n−ドデシルベンゼンスルホン酸、ペンタデシルベンゼンスルホン酸、2,5−ジメチルベンゼンスルホン酸、2,5−ジブチルベンゼンスルホン酸、o−アミノベンゼンスルホン酸、m−アミノベンゼンスルホン酸、p−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノ−4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、5−アミノ−2−メチルベンゼンスルホン酸、3,5−ジアミノ−2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸、2,4−ジニトロベンゼンスルホン酸、2,5−ジクロロベンゼンスルホン酸、p−フェノールスルホン酸、クメンスルホン酸、キシレンスルホン酸、o−クレゾールスルホン酸、m−クレゾールスルホン酸、p−クレゾールスルホン酸、1−ナフトール−2−スルホン酸、n−オクチルスルホン酸、ペンタデシルスルホン酸、シクロペンタンスルホン酸、シクロヘキサンスルホン酸およびカンファースルホン酸、タウリンからなる群から選ばれる少なくとも一つのスルホン酸基含有化合物を触媒として、溶融重合工程とそれに続く固相重合工程を含む脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法であって、溶融重合時のスルホン酸基含有化合物の添加量が、硫黄原子換算で原料モノマー対比300〜3000ppmであり、固相重合後のスルホン酸基含有化合物の含有量が、硫黄原子換算で生成ポリマー対比300〜3000ppmであり、かつ固相重合後のスルホン酸基含有化合物の残存率が50%超であることを特徴とする脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法、
(2)固相重合後のスルホン酸基含有化合物の含有量が、硫黄原子換算で生成ポリマー対比300〜3000ppmであり、かつ固相重合後のスルホン酸基含有化合物の残存率が80%以上であることを特徴とする前記(1)に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法、
(3)溶融重合工程開始前から固相重合工程開始前までのいずれかの段階で、スルホン酸基含有化合物を添加することを特徴とする前記(1)に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法、
(4)さらに、含窒素有機化合物、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物から選ばれる1種以上の化合物を添加することを特徴とする前記(1)に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法、
(5)含窒素有機化合物が、芳香族アミン化合物、炭素数4以上のアルキルアミン化合物、ピリミジン骨格を有する化合物から選ばれる1種以上、アルカリ金属化合物が、炭素数4以上の有機カルボン酸アルカリ金属化合物から選ばれる1種以上、アルカリ土類金属化合物が、炭素数4以上の有機カルボン酸アルカリ土類金属化合物から選ばれる1種以上であることを特徴とする前記(4)に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法、
(6)含窒素有機化合物、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物から選ばれる1種以上の化合物を、スルホン酸基含有化合物の添加後に、添加することを特徴とする前記(4)に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法、
(7)さらに、スズ化合物、チタン化合物、鉛化合物、亜鉛化合物、コバルト化合物、鉄化合物、リチウム化合物、希土類化合物から選ばれる1種以上の金属化合物を添加することを特徴とする前記(1)に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法、
(8)固相重合後の、スズ化合物、チタン化合物、鉛化合物、亜鉛化合物、コバルト化合物、鉄化合物、リチウム化合物、希土類化合物の総金属モル量に対するスルホン酸基含有化合物の硫黄原子モル量との比が、3.0〜50であることを特徴とする前記(7)に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法、
(9)溶融重合工程を少なくとも下記の2段階を含む条件で連続的に行い、かつ固相重合工程を少なくとも下記の2段階を含む条件で連続的に行うことを特徴とする前記(1)に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法、
溶融重合工程 条件1 140℃〜160℃、13.3〜66.6kPa
条件2 160℃〜180℃、1.3〜6.5kPa
固相重合工程 条件1 130℃〜150℃
条件2 150℃超〜165℃
(10)溶融重合工程開始前から固相重合工程終了後のいずれかの段階において、安定剤を添加することを特徴とする前記(1)に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法、
(11)溶融重合工程および固相重合工程それぞれの重合反応を連続法により行うことを特徴とする前記(1)に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法、
(12)脂肪族ポリエステル樹脂がポリ乳酸系樹脂であることを特徴とする前記(1)に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法、
である。
【発明の効果】
【0007】
高分子量を有し、好ましい態様においては、高融点を有し、熱安定性および色相にも優れる脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明において、脂肪族ポリエステル樹脂とは基本構成単位がエステル結合と脂肪族基からなる重合体であり、成分単位としては例えば、脂肪族多価カルボン酸、脂肪族多価アルコール、脂肪族ヒドロキシカルボン酸、脂肪族ラクトンが挙げられ、具体的にはコハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸などの脂肪族多価カルボン酸類またはそれらの誘導体、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、イソソルビド、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパンまたはペンタエリスリトールにエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドを付加した脂肪族多価アルコール、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などの脂肪族多価アルコール類またはそれらの誘導体、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ吉草酸、6−ヒドロキシカプロン酸などの脂肪族ヒドロキシカルボン酸類、およびグリコリド、ε−カプロラクトングリコリド、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、δ−ブチロラクトン、β−またはγ−ブチロラクトン、ピバロラクトン、δ−バレロラクトンなどの脂肪族ラクトン類などが挙げられる。複数種の成分単位が共重合しても構わないが、融点等の物性の点から、全成分単位の50モル%以上が2種以下の成分単位で占められていることが好ましい。
【0009】
脂肪族ポリエステル樹脂としては、上記に挙げた成分単位のうち、L−乳酸および/またはD−乳酸を主成分とする重合体であるポリ乳酸系樹脂が高分子量化や高融点の面から好ましい。なお、L−乳酸が主成分である場合は、ポリ−L−乳酸と呼び、D−乳酸が主成分である場合は、ポリ−D−乳酸と呼ぶ。
【0010】
ポリ乳酸系樹脂が、ポリ−L−乳酸である場合、L−乳酸単位を70モル%以上含有していることが好ましく、80モル%以上含有していることが好ましく、90モル%以上含有していることがより好ましく、95モル%以上含有していることがさらに好ましく、98モル%以上含有していることが特に好ましい。
【0011】
ポリ乳酸系樹脂が、ポリ−D−乳酸である場合、D−乳酸単位を70モル%以上含有していることが好ましく、80モル%以上含有していることが好ましく、90モル%以上含有していることがより好ましく、95モル%以上含有していることがさらに好ましく、98モル%以上含有していることが特に好ましい。
【0012】
本発明において、直接重縮合でポリ乳酸系樹脂を製造する際に、90%乳酸水溶液中の不純物として、アルコール類の合計が70ppm以下、かつ、有機酸類の合計が800ppm以下、かつ、アルデヒド類の合計が50ppm以下、かつ、エステル類の合計が400ppm以下である、高純度乳酸を主原料として用いることが好ましい。
【0013】
用いる乳酸の光学純度は、95%以上であることが好ましく、98%以上であることがさらに好ましく、99%以上であることが特に好ましい。乳酸がL−乳酸である場合は、D−乳酸の含有量が2.5%以下であることが好ましく、1%以下であることがさらに好ましく、0.5%以下であることが特に好ましい。乳酸がD−乳酸である場合は、L−乳酸の含有量が2.5%以下であることが好ましく、1%以下であることがさらに好ましく、0.5%以下であることが特に好ましい。
【0014】
また、ポリ乳酸系樹脂としては、ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸からなるポリ乳酸ステレオコンプレックスであることも好ましく、ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸からなるブロック共重合体であることも好ましい。
【0015】
本発明において、本発明で得られる脂肪族ポリエステル樹脂の性能を損なわない範囲で、他の成分単位を含んでいてもよい。具体的には、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、5−テトラブチルホスホニウムスルホイソフタル酸などの芳香族多価カルボン酸類またはそれらの誘導体、ビスフェノールにエチレンオキシドを付加反応させた芳香族多価アルコールなどが挙げられる。
【0016】
本発明の脂肪族ポリエステルの製造方法は、スルホン酸基含有化合物を触媒として、溶融重合工程とそれに続く固相重合工程を含む。ここでいうスルホン酸基含有化合物とは、プロトン生成能を有する酸性化合物である。
【0017】
まず、溶融重合工程について説明する。本発明において、触媒としてスルホン酸基含有化合物を用いる。スルホン酸基含有化合物は後に定義する固相重合後の残存率が50%超となるものであればいずれでもよいが、好ましくは常圧での沸点が200℃以上または融点が160℃以上のスルホン酸基含有化合物が使用できる。さらに好ましくは、融点が180℃以上のスルホン酸基含有化合物である。具体的には、n−ブチルベンゼンスルホン酸、n−オクチルベンゼンスルホン酸、n−ドデシルベンゼンスルホン酸、ペンタデシルベンゼンスルホン酸、2,5−ジメチルベンゼンスルホン酸、2,5−ジブチルベンゼンスルホン酸、o−アミノベンゼンスルホン酸、m−アミノベンゼンスルホン酸、p−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノ−4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、5−アミノ−2−メチルベンゼンスルホン酸、3,5−ジアミノ−2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸、2,4−ジニトロベンゼンスルホン酸、2,5−ジクロロベンゼンスルホン酸、p−フェノールスルホン酸、クメンスルホン酸、キシレンスルホン酸、o−クレゾールスルホン酸、m−クレゾールスルホン酸、p−クレゾールスルホン酸、2−ナフタレンスルホン酸、1−ナフタレンスルホン酸、イソプロピルナフタレンスルホン酸、ドデシルナフタレンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸、1,5−ナフタレンジスルホン酸、1,6−ナフタレンジスルホン酸、2,6−ナフタレンジスルホン酸、2,7−ナフタレンジスルホン酸、1,3,6−ナフタレントリスルホン酸、4,4−ビフェニルジスルホン酸、アントラキノン−2−スルホン酸、o−ベンゼンジスルホン酸、m−ベンゼンジスルホン酸、p−ベンゼンジスルホン酸、2,5−ジアミノ−1,3−ベンゼンジスルホン酸、フェノール−2,4−ジスルホン酸、 アニリン−2,4−ジスルホン酸、アントラキノン−1,5−ジスルホン酸、ベンシジンジスルホン酸、1−ナフトール−2−スルホン酸、2−ナフトール−3,6−ジスルホン酸、2−ナフトール−6,8−ジスルホン酸、1,3,5−ベンゼントリスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸などの芳香族スルホン酸、n−オクチルスルホン酸、ペンタデシルスルホン酸、 1,2−エタンジスルホン酸、1,3−プロパンジスルホン酸、メタンジスルホン酸、1,4−ブタンジスルホン酸、ペンタンジスルホン酸、ヘキサンジスルホン酸、ヘプタンジスルホン酸、オクタンジスルホン酸、ノナンジスルホン酸、デカンジスルホン酸、1,11−ウンデカンジスルホン酸、1、12−ドデカンジスルホン酸、カテコール−3,5−ジスルホン酸、シクロペンタンスルホン酸、シクロヘキサンスルホン酸およびカンファースルホン酸、タウリンなどの脂肪族スルホン酸又は脂環式スルホン酸などが挙げられる。
【0018】
高分子量または高融点を有し、特に熱安定性にも優れる脂肪族ポリエステル樹脂を得ることができるという点で、1分子中に2個以上のスルホン酸基を有するスルホン酸基含有化合物、特にジスルホン酸化合物又は多価スルホン酸化合物が好ましい。
1分子中に2個のスルホン酸基を有するスルホン酸基含有化合物としては、芳香族ジスルホンや芳香族多価スルホン酸があり、具体的にはジノニルナフタレンジスルホン酸、1,5−ナフタレンジスルホン酸、1,6−ナフタレンジスルホン酸、2,6−ナフタレンジスルホン酸、2,7−ナフタレンジスルホン酸、1,3,6−ナフタレントリスルホン酸、4,4−ビフェニルジスルホン酸、o−ベンゼンジスルホン酸、m−ベンゼンジスルホン酸、p−ベンゼンジスルホン酸、2,5−ジアミノ−1,3−ベンゼンジスルホン酸、フェノール−2,4−ジスルホン酸、 アニリン−2,4−ジスルホン酸、アントラキノン−1,5−ジスルホン酸、ベンシジンジスルホン酸、2−ナフトール−3,6−ジスルホン酸、2−ナフトール−6,8−ジスルホン酸、1,3,5−ベンゼントリスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸などを挙げることができる。
1分子中に2個のスルホン酸基を有するスルホン酸基含有化合物としては、分子式HO3S−R−SO3Hで表される脂肪族ジスルホン酸を挙げることができ、RはC1〜C20のアルキレン(Cは炭素を表し、Cnは炭素数n個を表す。以下同じ。)、C1〜C20のアルキリデン、C3〜C20のシクロアルキリデン、C3〜C20のアルケニレン、C4〜C20のアルキニレン基、C1〜C20の置換されたアルキリデン基、C3〜C20の置換シクロアルキリデン基、C3〜C20の置換アルケニレン又はC4〜C20の置換アルキニレン基である。具体的に言えば、Rはメチレン、エチリデン、直鎖又は側鎖のプロピリデン、直鎖又は側鎖のブチレン、直鎖又は側鎖のペンタメチレン、直鎖又は側鎖のヘキシリデン、直鎖又は側鎖のヘプチリデン、直鎖又は側鎖のオクテニル、直鎖又は側鎖の-C918-、直鎖又は側鎖の-C1020-、直鎖又は側鎖の-C1122-、直鎖又は側鎖の-C1224-、直鎖又は側鎖の-C1326-、直鎖又は側鎖の-C1020-、直鎖又は側鎖の-C1020-、直鎖又は側鎖の-C1020-、直鎖又は側鎖の-C1428-、直鎖又は側鎖の-C1530-、直鎖又は側鎖の-C1836-、又は直鎖又は側鎖の-C2040-である。Rは少なくともアルキル基、ナフテン基、アミノ基、水酸基、アルコキシ、カルボキシル基、エステル基、ファイル、アルデヒド基、アミド基、ニトリル基、ニトロ基又はハロゲン基を含む置換されたアルキリデン基でもいい、RはC3〜C20のシクロアルキリデン基又は置換されたシクロアルキリデン基でもいい、Rはエチレン結合が任意位置にあるC3〜C20のアルケニレン又は置換されたエチレン結合が任意位置にあるC3〜C20のアルケニレンでもいい。Rはアセタール結合が任意位置にあるC4〜C20の置換されたアルキニレン基又は置換されたアセタール結合が任意位置にあるC4〜C20の置換されたアルキニレン基でもいい。
脂肪族ジスルホン酸の具体例としては、メタンジスルホン酸、エタンジスルホン酸、プロピオンジスルホン酸、ブタンジスルホン酸、ペンタンジスルホン酸、ヘキサンジスルホン酸、ヘプタンジスルホン酸、オクタンジスルホン酸、ノナンジスルホン酸、デカンジスルホン酸、1,11−ウンデカンジスルホン酸又は1,12−ドデカンジスルホン酸を挙げることができる。
スルホン酸基含有化合物としては、メタンジスルホン酸、エタンジスルホン酸、プロパンジスルホン酸、ブタンジスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、ビフェニルジスルホン酸、フェノールジスルホン酸、カテコールジスルホン酸、ベンシジンジスルホン酸、ナフトールジスルホン酸、ベンゼントリスルホン酸が特に好ましい。また、スルホン酸基含有化合物は、1種でもよく、2種以上併用してもよい。
【0019】
本発明において、溶融重合工程で用いる触媒のスルホン酸基含有化合物の添加量は、高分子量および高融点を有する脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に得ることができるという点で、使用する原料(L−乳酸および/またはD−乳酸など)に対して、硫黄原子換算で300〜3000ppmであり、350〜2700ppmがより好ましく、400〜2500ppmがさらに好ましく、450〜2200ppmが特に好ましい。
【0020】
また、本発明の効果を損なわない範囲で、その他の触媒として金属触媒とスルホン酸基含有化合物以外の酸触媒を添加することができる。金属触媒としては、錫化合物、チタン化合物、鉛化合物、亜鉛化合物、コバルト化合物、鉄化合物、リチウム化合物、希土類化合物などの金属化合物が挙げられ、化合物の種類としては、金属アルコキシド、金属ハロゲン化合物、有機カルボン酸塩、炭酸塩、硫酸塩、酸化物などが好ましい。具体的には、錫粉末、塩化錫(II)、塩化錫(IV)、臭化錫(II)、臭化錫(IV)、エトキシ錫(II)、t−ブトキシ錫(IV)、イソプロポキシ錫(IV)、酢酸錫(II)、酢酸錫(IV)、オクチル酸錫(II)、ラウリン酸錫(II)、ミリスチン酸錫(II)、パルミチン酸錫(II)、ステアリン酸錫(II)、オレイン酸錫(II)、リノール酸錫(II)、アセチルアセトン錫(II)、シュウ酸錫(II)、乳酸錫(II)、酒石酸錫(II)、ピロリン酸錫(II)、p‐フェノールスルホン酸錫(II)、ビス(メタンスルホン酸)錫(II)、硫酸錫(II)、酸化錫(II)、酸化錫(IV)、硫化錫(II)、硫化錫(IV)、酸化ジメチル錫(IV)、酸化メチルフェニル錫(IV)、酸化ジブチル錫(IV)、酸化ジオクチル錫(IV)、酸化ジフェニル錫(IV) 、酸化トリブチル錫、水酸化トリエチル錫(IV)、水酸化トリフェニル錫(IV)、水素化トリブチル錫、モノブチル錫(IV)オキシド、テトラメチル錫(IV)、テトラエチル錫(IV)、テトラブチル錫(IV)、ジブチルジフェニル錫(IV)、テトラフェニル錫(IV)、 酢酸トリブチル錫(IV)、酢酸トリイソブチル錫(IV)、酢酸トリフェニル錫(IV)、二酢酸ジブチル錫、ジオクタン酸ジブチル錫、ジラウリン酸ジブチル錫(IV)、マレイン酸ジブチル錫(IV)、ジブチル錫ビス(アセチルアセトナート)、塩化トリブチル錫(IV)、二塩化ジブチル錫、三塩化モノブチル錫、二塩化ジオクチル錫、塩化トリフェニル錫(IV)、硫化トリブチル錫、硫酸トリブチル錫、トリフルオロメタンスルホン酸錫(II)、ヘキサクロロ錫(IV)酸アンモニウム、ジブチル錫スルフィド、ジフェニル錫スルフィド、硫酸トリエチル錫およびフタロシアニン錫(II)等の錫化合物が挙げられ、中でも、塩化錫(II)以外の錫化合物が好ましい。
また、チタニウムメトキシド、チタニウムプロポキシド、チタニウムイソプロポキシド、チタニウムブトキシド、チタニウムイソブトキシド、チタニウムシクロヘキシド、チタニウムフェノキシド、塩化チタン、二酢酸チタン、三酢酸チタン、四酢酸チタン、酸化チタン(IV)等のチタン化合物、ジイソプロポキシ鉛(II)、一塩化鉛、酢酸鉛、オクチル酸鉛(II)、イソオクタン酸鉛(II)、イソノナン酸鉛(II)、ラウリン酸鉛(II)、オレイン酸鉛(II)、リノール酸鉛(II)、ナフテン酸鉛、ネオデカン酸鉛(II)、酸化鉛、硫酸鉛(II)等の鉛化合物、亜鉛粉末、メチルプロポキシ亜鉛、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、オクチル酸亜鉛(II)、ナフテン酸亜鉛、炭酸亜鉛、酸化亜鉛、硫酸亜鉛等の亜鉛化合物、塩化コバルト、酢酸コバルト、オクチル酸コバルト(II)、イソオクタン酸コバルト(II)、イソノナン酸コバルト(II)、ラウリン酸コバルト(II)、オレイン酸コバルト(II)、リノール酸コバルト(II)、ナフテン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト(II)、炭酸第一コバルト、硫酸第一コバルト、酸化コバルト(II)等のコバルト化合物、塩化鉄(II)、酢酸鉄(II)、オクチル酸鉄(II)、ナフテン酸鉄、炭酸鉄(II)、硫酸鉄(II)、酸化鉄(II)等の鉄化合物、プロポキシリチウム、塩化リチウム、酢酸リチウム、オクチル酸リチウム、ナフテン酸リチウム、炭酸リチウム、硫酸ジリチウム、酸化リチウム等のリチウム化合物、トリイソプロポキシユウロピウム(III)、トリイソプロポキシネオジム(III)、トリイソプロポキシランタン、トリイソプロポキシサマリウム(III)、トリイソプロポキシイットリウム、イソプロポキシイットリウム、塩化ジスプロシウム、塩化ユウロピウム、塩化ランタン、塩化ネオジム、塩化サマリウム、塩化イットリウム、三酢酸ジスプロシウム(III)、三酢酸ユウロピウム(III)、酢酸ランタン、三酢酸ネオジム、酢酸サマリウム、三酢酸イットリウム、炭酸ジスプロシウム(III)、炭酸ジスプロシウム(IV)、炭酸ユウロピウム(II)、炭酸ランタン、炭酸ネオジム、炭酸サマリウム(II)、炭酸サマリウム(III)、炭酸イットリウム、硫酸ジスプロシウム、硫酸ユウロピウム(II)、硫酸ランタン、硫酸ネオジム、硫酸サマリウム、硫酸イットリウム、二酸化ユウロピウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化サマリウム(III)、酸化イットリウム等の希土類化合物が挙げられる。
その他にも、カリウムイソプロポキシド 、塩化カリウム、酢酸カリウム、オクチル酸カリウム、ナフテン酸カリウム、炭酸tert−ブチルカリウム、硫酸カリウム、酸化カリウム等のカリウム化合物、銅(II)ジイソプロポキシド、塩化銅(II)、酢酸銅(II)、オクチル酸銅、ナフテン酸銅、硫酸銅(II)、炭酸二銅等の銅化合物、塩化ニッケル、酢酸ニッケル、オクチル酸ニッケル、炭酸ニッケル、硫酸ニッケル(II)、酸化ニッケル等のニッケル化合物、テトライソプロポキシジルコニウム(IV)、三塩化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、オクチル酸ジルコニウム、ナフテン酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム(II)、炭酸ジルコニウム(IV)、硫酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム(II)等のジルコニウム化合物、トリイソプロポキシアンチモン、フッ化アンチモン(III)、フッ化アンチモン(V)、酢酸アンチモン、酸化アンチモン(III)等のアンチモン化合物、マグネシウムジイソプロポキシド 、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム等のマグネシウム化合物、ジイソプロポキシカルシウム、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、オクチル酸カルシウム、ナフテン酸カルシウム、乳酸カルシウム、硫酸カルシウム等のカルシウム化合物、アルミニウム、アルミニウムイソプロポキシド、塩化アルミニウム、酢酸アルミニウム、オクチル酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物、ゲルマニウム、テトライソプロポキシゲルマン、酸化ゲルマニウム(IV)等のゲルマニウム化合物、トリイソプロポキシマンガン(III)、三塩化マンガン、酢酸マンガン、オクチル酸マンガン(II)、ナフテン酸マンガン(II)、硫酸第一マンガン等のマンガン化合物、塩化ビスマス(III)、ビスマス粉末、酸化ビスマス(III)、酢酸ビスマス、オクチル酸ビスマス、ネオデカン酸ビスマス等のビスマス化合物なども挙げることができる。また、錫酸ナトリウム、錫酸マグネシウム、錫酸カリウム、錫酸カルシウム、錫酸マンガン、錫酸ビスマス、錫酸バリウム、錫酸ストロンチウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸カリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸コバルト、チタン酸亜鉛、チタン酸マンガン、チタン酸ジルコニウム、チタン酸ビスマス、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムなどの2種以上の金属元素からなる化合物なども好ましい。
また、スルホン酸基含有化合物以外の酸触媒としては、プロトン供与体のブレンステッド酸でもよく、電子対受容体であるルイス酸でもよく、有機酸および無機酸のいずれでもよい。例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、オクチル酸、ノナン酸、イソノナン酸、トリフルオロ酢酸およびトリクロロ酢酸などのモノカルボン酸化合物、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、酒石酸およびマロン酸などのジカルボン酸化合物、クエン酸およびトリカルバリル酸などのトリカルボン酸化合物、アスパラギン酸やグルタミン酸などの酸性アミノ酸、アスコルビン酸、レチノイン酸、リン酸、メタリン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ポリリン酸、リン酸モノドデシルおよびリン酸モノオクタデシルなどのリン酸モノエステル、リン酸ジドデシルおよびリン酸ジオクタデシルなどのリン酸ジエステル、亜リン酸モノエステルおよび亜リン酸ジエステルなどのリン酸化合物、ホウ酸、塩酸、硫酸なども挙げられる。また、スルホン酸基含有化合物以外の酸触媒としては、形状は特に限定されず、固体酸触媒および液体酸触媒のいずれでもよく、例えば、固体酸触媒としては、酸性白土、カオリナイト、ベントナイト、モンモリロナイト、タルク、ケイ酸ジルコニウムおよびゼオライトなどの天然鉱物、シリカ、アルミナ、チタニアおよびジルコニアなどの酸化物またはシリカアルミナ、シリカマグネシア、シリカボリア、アルミナボリア、シリカチタニアおよびシリカジルコニアなどの酸化物複合体、塩素化アルミナ、フッ素化アルミナ、陽イオン交換樹脂などが挙げられる。また、立体選択重合性を有する触媒を用いて、L−乳酸およびD−乳酸の等量混合物であるラセミ体を原料として、ポリ乳酸系樹脂の重合を行う場合においては、ポリ−L−乳酸およびポリ−D−乳酸をそれぞれ同時に製造することもできる。
【0021】
本発明において、高分子量および高融点を有する脂肪族ポリエステル樹脂を得ることができるという点で、錫化合物、チタン化合物、鉛化合物、亜鉛化合物、コバルト化合物、鉄化合物、リチウム化合物、希土類化合物、アンチモン化合物、ビスマス化合物、スルホン酸基含有化合物以外の酸触媒が好ましく、生産性に優れるという点で、錫化合物、チタン化合物、鉛化合物、亜鉛化合物、コバルト化合物、鉄化合物、リチウム化合物、希土類化合物、スルホン酸化合物、リン化合物がより好ましく、錫化合物、チタン化合物、希土類化合物、スルホン酸化合物、リン化合物がさらに好ましい。また、熱安定性および色相にも優れるポリ乳酸系樹脂を得ることができるという点で、金属触媒としては、配位子が2個である錫系の有機カルボン酸塩がさらに好ましく、酢酸錫(II)またはオクチル酸錫(II)が特に好ましい。また、2種以上併用することもでき、錫化合物から選択される1種以上およびスルホン酸化合物から選択される1種以上を用いることが好ましく、酢酸錫(II)および/またはオクチル酸錫(II)と、メタンジスルホン酸、エタンジスルホン酸、プロパンジスルホン酸、ブタンジスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、ビフェニルジスルホン酸、フェノールジスルホン酸、カテコールジスルホン酸、ベンシジンジスルホン酸、ナフトールジスルホン酸、ベンゼントリスルホン酸から選択されるいずれか1種以上を用いることがより好ましく、酢酸錫(II)および/またはオクチル酸錫(II)とナフタレンジスルホン酸、プロパンジスルホン酸、ビフェニルジスルホン酸から選択されるいずれか1種以上を用いることがさらに好ましい。
【0022】
その他の触媒の添加量は、特に限定されないが、脂肪族ポリエステル樹脂100重量部に対して、0.0001〜2重量部であることが好ましく、0.001〜1重量部であることがより好ましく、0.005〜0.5重量部であることがさらに好ましく、0.01〜0.3重量部であることが特に好ましい。
本発明において、溶融重合工程の反応条件は特に制限されるものではなく、各種条件で実施することができ、1段階で行うことも2段以上の多段階で行うこともでき、バッチ的でも連続的でも行うことができるが、溶融重合工程を少なくとも下記の2段階を含む条件で連続的に行うことが好ましい。
条件1 140℃〜160℃、13.3〜66.6kPa
条件2 160℃〜180℃、1.3〜6.5kPa
本発明において、高分子量を有する脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に得ることができるという点で、溶融重合工程は、実質的な反応温度として、120〜220℃が好ましく、130〜200℃がさらに好ましく、140〜180℃が特に好ましく、高融点を有し、色相にも優れる脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に得ることができるという点で、145〜175℃の温度で行うことが好ましく、140〜170℃の温度で行うことがより好ましい。また、溶融重合工程の温度は、1段階でもよく、2段階以上の多段階でもよいが、高分子量および高融点を有するポリ乳酸系樹脂を効率的に得ることができるという点で、2段階以上の多段階とすることが好ましく、例えば、140〜160℃の温度で反応を行った後、160〜180℃の温度で反応を行う方法などが挙げられる。
【0023】
本発明において、高分子量を有する脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に得ることができるという点で、溶融重合工程は、実質的な反応圧力として、0.13〜130kPaの圧力で行うことが好ましく、色相にも優れる脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に得ることができるという点で、1〜100kPaの圧力で行うことが好ましく、10〜90kPaの圧力で行うことがより好ましく、10〜80kPaの圧力で行うことがさらに好ましく、20〜70kPaの圧力で行うことが特に好ましい。また、溶融重合工程の圧力は、1段階でもよく、2段階以上の多段階でもよいが、高分子量化でき、色相に優れるという点で、2段階以上の多段階とすることが好ましく、例えば、13.3〜66.6kPaの圧力で反応を行った後、1.3〜6.5kPaの圧力で反応を行う方法などが挙げられる。
【0024】
本発明において、溶融重合工程は、0.5〜50時間の反応時間で行うことが好ましく、色相にも優れる脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に得ることができるという点で、1〜45時間の反応時間で行うことが好ましく、2〜40時間の反応時間で行うことがより好ましく、3〜35時間の反応時間で行うことがさらに好ましく、4〜30時間の反応時間で行うことが特に好ましい。また、溶融重合工程の温度および圧力を2段階以上の多段階で行う場合は、例えば、140〜160℃の温度、13.3〜66.6Paの圧力で、2〜15時間の反応時間で反応を行った後、160〜180℃の温度、1.3〜6.5kPaの圧力で、2〜15時間の反応時間で反応を行う方法などが挙げられる。なお、温度および圧力を2段階以上の多段階で行う場合であっても、溶融重合工程の反応時間の合計は、0.5〜50時間が好ましい。
【0025】
溶融重合工程は、回分法でも連続法でもよいが、回分法の場合、室温から条件1に示す実質的な反応温度に達するまでの時間は、工程時間内の30%以内であることが好ましく、20%以内であることがより好ましく、10%以内であることがさらに好ましい。また、常圧から条件1に示す実質的な反応圧力に達するまでの時間は、工程時間内の50%以内であることが好ましく、40%以内であることがより好ましく、30%以内であることがさらに好ましい。
【0026】
本発明において、溶融重合工程は、回分法でも連続法でもよく、また、反応槽は特に限定されるものではなく、例えば、撹拌槽型反応槽、ミキサー型反応槽、塔型反応槽および押出機型反応槽などを用いることができ、これらの反応槽は2種以上組み合わせて使用することができる。また、生産性の点からは連続法で行うことが好ましい。
【0027】
本発明において、溶融重合工程は、どのような反応装置を用いることもできるが、高分子量および高融点を有し、熱安定性および色相にも優れる脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に得ることができるという点で、反応槽と還流装置を接続した装置を用いることが好ましい。
【0028】
本発明において、反応槽は、反応室が一つでもよく、仕切板などで分割された二つ以上の反応室から構成されているものでもよいが、高分子量を有するポリ乳酸系樹脂を効率的に得ることができるという点で、二つ以上の反応室から構成されているものが好ましい。
【0029】
本発明において、還流装置は、反応槽の上部に接続されていることが好ましく、還流装置に真空ポンプが接続されていることがより好ましい。なお、本発明において、還流装置とは、揮発成分を分離するものであり、揮発成分の一部を反応系外に除去する働きをもつ気化部と揮発成分の一部を反応系内に戻す働きをもつ凝縮部を有するものであればいずれでもよく、具体的には、揮発成分のうち、水を除去し、乳酸およびラクチドまたはそれらの低分子量重合体を溶融重合工程の反応槽に戻すものであればいずれも用いることができる。ここで、凝縮部を構成する凝縮器としては、例えば、二重管式、多管式、コイル式、プレート式、プレートフィン式、渦巻式、ジャケット式などの方式を挙げることができる。
【0030】
本発明の溶融重合工程において、反応終了後に、生成した低分子量体を反応槽から取り出す方法は、特に限定されるものではなく、窒素などの不活性気体による押出により取り出す方法、ギヤポンプなどで取り出す方法などが挙げられ、低粘度である低分子量体のハンドリング性の点から、窒素などの不活性気体による押出により取り出す方法が好ましい。
【0031】
本発明において、溶融重合工程では、重量平均分子量1万超、10万未満のプレポリマーを製造することが好ましいが、重量平均分子量1万〜9万のプレポリマーを製造することが好ましく、重量平均分子量1.2万〜8万のプレポリマーを製造することがより好ましく、重量平均分子量1.5万〜7万のプレポリマーを製造することがさらに好ましく、重量平均分子量1.7万〜5万のプレポリマーを製造することが特に好ましい。なお、重量平均分子量とは、溶媒としてヘキサフルオロイソプロパノールを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による標準ポリメチルメタクリレート換算の重量平均分子量の値であるか、溶媒としてクロロホルムを用いたGPC測定による標準ポリスチレン換算の重量平均分子量の値である。
【0032】
次に、固相重合工程について説明する。本発明において、固相重合工程の反応条件は特に制限されるものではなく、各種条件で実施することができ、1段階で行うことも2段以上の多段階で行うこともでき、バッチ的でも連続的でも行うことができるが、固相重合工程をすくなくとも下記の2段階を含む条件で連続的に行うことが好ましい。
条件1 130℃〜150℃
条件2 150℃超〜165℃
本発明において、固相重合工程は、プレポリマーの融点以下の温度で行うことが好ましく、高分子量および高融点を有し、色相にも優れる脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に得ることができるという点で、90℃〜170℃の温度で行うことが好ましく、130℃〜165℃の温度で行うことがより好ましく、135℃〜160℃の温度で行うことがより好ましく、140℃〜160℃の温度で行うことがさらに好ましい。また、固相重合工程の温度は、1段階でもよく、2段階以上の多段階でもよいが、短時間で高分子量化しやすく、色相にも優れるという点で、2段階以上の多段階とすることが好ましく、反応の進行とともに温度を段階的に上げることがより好ましく、例えば、130℃〜150℃の温度で反応を行った後、150℃超〜165℃の温度で反応を行う方法などが挙げられる。
【0033】
本発明において、高分子量および高融点を有し、熱安定性および色相にも優れるポリ乳酸系樹脂を効率的に得ることができるという点で、固相重合工程は、1〜100時間の反応時間で行うことが好ましく、色相にも優れる脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に得ることができるという点で、3〜80時間の反応時間で行うことが好ましく、5〜50時間の反応時間で行うことがより好ましく、10〜30時間の反応時間で行うことがさらに好ましい。
【0034】
また、固相重合工程の温度を2段階以上の多段階で行う場合は、例えば、第1段階として130℃〜150℃の温度で1〜50時間、第2段階として150℃超〜165℃の温度で1〜50時間で行う方法が挙げられ、短時間で高分子量化しやすく、色相にも優れるという点で、第1段階として120℃〜140℃の温度で5〜20時間、第2段階として140℃〜150℃の温度で5〜20時間、第3段階として150℃〜160℃の温度で10〜30時間で行うことがより好ましい。なお、温度を2段階以上の多段階で行う場合であっても、固相重合工程の反応時間の合計は、1〜100時間である。
【0035】
本発明において、固相重合工程は、圧力条件は特に限定されることはなく、減圧条件、常圧条件および加圧条件のいずれでもよいが、高分子量を有するポリ乳酸系樹脂を効率的に得ることができるという点で、減圧条件または常圧条件であることが好ましい。減圧条件で行う場合には、0.13〜1300Paの圧力で行うことが好ましい。また、1〜1000Paの圧力で行うことが好ましく、10〜900Paの圧力で行うことがより好ましく、100〜800Paの圧力で行うことがさらに好ましく、500〜700Paの圧力で行うことが特に好ましい。また、固相重合工程の圧力は、1段階でもよく、2段階以上の多段階でもよいが、2段階以上の多段階とすることが好ましく、例えば、700〜1300Paの圧力で反応を行った後、0.13〜700Paの圧力で反応を行う方法などが挙げられる。常圧条件で行う場合には、乾燥窒素などの不活性気体気流下で行うことが好ましい。
【0036】
本発明において、固相重合工程を実施する際には、プレポリマーの形状は、特に限定されるものではなく、塊状、フィルム、ペレットおよび粉末などいずれでもよいが、固相重合を効率的に進めることができるという点で、ペレットまたは粉末を用いることが好ましい。ペレットにする方法としては、溶融状態のプレポリマーを、ストランド状に押出し、ストランドカッターでペレタイズする方法、滴下ノズルを用いて液滴状に滴下し、気体または液体と接触させて、ペレット化する方法などが挙げられる。また、粉末にする方法としては、ミキサー、ブレンダー、ボールミルおよびハンマー粉砕機を用いて粉砕する方法が挙げられる。粉末の場合は、効率的に固相重合できるという点で、平均粒子径0.01〜3mmであることが好ましく、0.1〜1mmであることがより好ましい。
【0037】
本発明において、固相重合工程は、回分法でも連続法でもよく、また、反応槽は、撹拌槽型反応槽、ミキサー型反応槽および塔型反応槽などを用いることができ、これらの反応槽は2種以上組み合わせて使用することができる。また、生産性の点からは連続法で行うことが好ましい。
【0038】
本発明の方法により得られる脂肪族ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、3万以上、特に10万以上であることが、機械物性の点で好ましい。特に成形性および機械物性に優れるという点で、10万〜120万であることが好ましく、12万〜30万であることがより好ましく、14万から25万であることがさらに好ましい。なお、重量平均分子量とは、溶媒としてヘキサフルオロイソプロパノールを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による標準ポリメチルメタクリレート換算の重量平均分子量の値であるか、溶媒としてクロロホルムを用いたGPC測定による標準ポリスチレン換算の重量平均分子量の値である。また、数平均分子量に対する重量平均分子量の比が1.4〜3であることがポリマー物性の均一性の点から好ましく、より好ましくは1.5〜2.5である。
また、窒素気流下200℃で20分保持した時の重量減少率が2%以下、特に1%以下、さらに0.6%以下であることが、耐熱性に優れるという点で好ましく、より好ましくは0.4%以下であり、さらに好ましくは0.1%以下である。熱重量減少速度としては、0.1重量%/min以下、特に0.05重量%/min以下、さらに0.03重量%/min以下が好ましく、より好ましくは0.02重量%/min以下であり、さらに好ましくは0.005重量%/min以下である。重量減少率は、例えば熱重量測定装置(TGA)で測定することができ、窒素の流速としては20〜200ml/minであることが好ましく、60〜120ml/minであることがより好ましい。
【0039】
本発明においては、固相重合後のスルホン酸基含有化合物の含有量が、硫黄原子換算で生成ポリマー対比300〜3000ppmであり、かつ固相重合後のスルホン酸基含有化合物の残存率が50%超である。ここでいう残存率(R)とは重合反応前後の触媒であるスルホン酸基含有化合物の濃度変化の尺度であり、下記式(1)〜(3)で示される。
R[%] = Ca[ppm] / Cb[ppm] × 100 (1)
(Cb:式(2)により算出される添加された触媒が全てポリマー中に残存する場合の理論触媒濃度、Ca:式(3)により算出される重合反応後のポリマー中に残存する実際の触媒濃度)
Cb[ppm] = Wb[g] / Wp [g] × 10 (2)
(Wb:重合工程に添加された触媒の重量、Wp:重合反応後のポリマーの重量)
Ca[ppm] = Wa[g] / Wp [g] × 10 (3)
(Wa:重合反応後のポリマー中触媒の重量、Wp:重合反応後のポリマーの重量)
固相重合後のスルホン酸基含有化合物の含有量は、硫黄原子換算で生成ポリマー対比350〜2500ppmが好ましく、400〜2000ppmがさらに好ましく、500〜1500ppmが特に好ましい。
【0040】
残存率については、下記(4)式で表すこともできる。
【0041】
R[%] = (mp×Csp)/(m0×Cs0) × 100 (4)
(m0は重合過程で入れたモノマーの重量であり、mpは重合した後得られたポリマーの重量であり、Cs0は重合時、モノマーに対する硫黄の濃度であり、Cspは重合後の硫黄の濃度である)。
【0042】
残存率は60%以上が好ましく、70%以上がより好まく、80%以上がさらに好ましく、90%以上が特に好ましい。
【0043】
スズ化合物、チタン化合物、鉛化合物、亜鉛化合物、コバルト化合物、鉄化合物、リチウム化合物、希土類化合物を用いる場合、固相重合後の総金属モル量に対するスルホン酸基含有化合物の硫黄原子モル量との比が、3.0〜50であることが、金属化合物とスルホン酸基含有化合物との相互作用の点で好ましく、より好ましくは4.0〜40である。
【0044】
本発明において、固相重合工程を実施する際には、プレポリマーが結晶化していることが好ましく、溶融重合工程終了後かつ固相重合工程開始前に結晶化処理を行うことがより好ましい。
【0045】
結晶化させる方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を利用することができる。例えば、気相中または液相中において結晶化温度で処理する方法、プレポリマーを溶媒に溶解させ溶液とした後に溶媒を揮発させる方法、プレポリマーを溶媒に接触させる方法および溶融状態のプレポリマーを延伸または剪断の操作を行いながら冷却固化させる方法などが挙げられ、操作が簡便であるという観点においては、気相中または液相中において結晶化温度で処理する方法が好ましい。
【0046】
ここでいう結晶化温度とは、溶融重合工程で得ることができるプレポリマーのガラス転移温度より高く、融点よりも低い温度範囲であれば特に限定されるものではないが、予め示差走査型熱量計(DSC)により測定した昇温結晶化温度および降温結晶化温度の範囲内であることがより好ましく、脂肪族ポリエステル樹脂がポリ乳酸系樹脂の場合は、高分子量および高融点を有し、色相に優れるポリ乳酸系樹脂を効率的に得ることができるという点で、50〜150℃であることが好ましく、55〜145℃であることがさらに好ましく、60〜140℃であることが最も好ましい。
【0047】
また、結晶化させる際の時間については特に限定されるものではないが、3時間以内であれば十分に結晶化されており、2時間以内でも好ましい。なお、結晶化処理における圧力条件は、減圧、常圧および加圧のいずれの条件でもよい。
本発明において、結晶化処理させる際のプレポリマーの形状は、特に限定されるものではなく、塊状、フィルム、ペレットおよび粉末などいずれでもよいが、効率的に結晶化できるという点で、ペレットまたは粉末を用いることが好ましい。ペレットにする方法としては、溶融状態のプレポリマーを、ストランド状に押出し、ストランドカッターでペレタイズする方法、滴下ノズルを用いて液滴状に滴下し、気体または液体と接触させて、ペレット化する方法、口金から気体又は液体中に押出とともにカッティングする方法などが挙げられる。また、粉末にする方法としては、ミキサー、ブレンダー、ボールミルおよびハンマー粉砕機を用いて粉砕する方法が挙げられる。粉末の場合は、効率的に結晶化できるという点で、平均粒子径0.01〜3mmであることが好ましく、0.1〜1mmであることがより好ましい。
本発明においては、耐加水分解性に優れるという点で、溶融重合工程開始時から固相重合工程終了後のいずれかの段階において、含窒素有機化合物、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物から選ばれる少なくとも1種を添加することが好ましい。重合触媒、特に酸を有する触媒が残存している場合、その残存触媒による溶融混練時および溶融成形時での脂肪族ポリエステル樹脂の加水分解を抑制し、耐加水分解性を向上することができる。
本発明における含窒素有機化合物とは、脂肪族アミン化合物、芳香族アミン化合物、含窒素複素環化合物などから選ばれる1種又はそれ以上の化合物である。
【0048】
含窒素有機化合物の具体例としては、メチルエチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、エチルアミン、イソアミルアミン、ブチルアミン、プロピルアミン、エチレンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,2,3−トリアミノプロパン、テトラエチルアンモニウムハイドロキサイド、アニリン、ナフチルアミン、ナフタレンジアミン、シクロヘキサンジアミン、ベンゼンジアミン、ベンジジン、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルメタン、ジベンジルアミン、ジドデシルアミン、ピリミジン、2−アミノピリミジン、2−アミノー4−メチルー6−メトキシピリミジン、ピリミジン−2,4,6−トリアミン、N−(2−アミノエチル)−N−ピリミジン−2−イルアミン、6−tert−ブチルピリミジン−4−アミン、4,6−ジメトキシ−5−フェニルピリミジン−2−アミン、2−エトキシピリミジン−4,6−ジアミン、5−フェニルピリミジン−4−アミン3,9−ビス[2−(3,5−ジアミノ−2,4,6−トリアザフェニル)エチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、エチレンジアミン−テトラアセチックアシッド、エチレンジアミン−テトラアセチックアシッドのアルカリ金属塩(Li,Na,K)塩、N,N’−ジサリシリデン−エチレンジアミン、N,N’−ジサリシリデン−1,2−プロピレンジアミン、N,N’’−ジサリシリデン−N’−メチル−ジプロピレントリアミン、3−サリシロイルアミノ−1,2,4−トリアゾール、N、N、N'-トリメチルエチレンジアミン、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)ピリミジノン、2,3−ジメチルピラジン、2,4,6−トリメチルピリジン、2,4,7−トリアミノ−6−フェニルプテリン、2,6−ジアミノプリン、2,6−ジメチルピリジン、2−アセチルピロ−ル、2−アミノ−4,6−ジメチルピリミジン、2−アミノ−4−キトメシ−6−メチルピリミジン、2−アミノ−4−メチルピリジン、2−アミノ−4−メチルピリミジン、2−アミノ−4−メチルベンゾニトリル、3−アミノ−4−メチルベンズアミド、3−ニトロピリジン、3−メチルインド−ル、3−メチルジフェニルアミン、4,6−ジメチルピリミジン、4−メチルイミダゾ−ル、4−メチルピリジン、4−メチルピリミジン、4−塩素フェニレンジアミン、4−ヨウ素ピリミジン、5−アミノアクリジン、5−フルオロアニリン、6−ベンジルアミノプリン、9−アミノアクリジン、m−フェニレンジアミン、N−ベンジルピロ−ル、N−メチルイミダゾ−ル、o−フェニレンジアミン、p−トルイジン、p−フェニレンジアミン、アクリジン、イソキノリン、イミダゾ−ル、インド−ル、エイコシルジアミン、エタノ−ルアミン、オキサミド、キノリン、ジイソプロピルアミン、ジエタノ−ルアミン、ジクロロアニリン、ジシクロヘキシルアミン、ジデシルアミン、ジフェニルアミン、デカメチレンジアミン、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラメチレンジアミン、ドデシルアニリン、ドデシルジアミン、トリエタノ−ルアミン、トリスヒドロキシメチルアミノメタン、トリヘキシルアミン、トリラウリルアミン、ピラジン、ピリジン、ピロ−ル、プテリン、プリン、ヘキシルアミン、ベンジルアミン、メチルアミン、1,2−ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノオキシ)−エタン、1−[2−{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル基)プロピオニルオキシ}−ブチル]−4−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(エチルアミノフォルミルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(シクロヘキシルアミノフォルミルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルアミノフォルミルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−プロピレンアシロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、アミノピリミジン、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−アジピン酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−シュウ酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−セバシン酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−テレフタル酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−ヘキサメチレン−1,6−ジカルバミン酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−マロン酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−炭酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノフェニレン−2,4−カルバミン酸エステル、ジアミノデカン、ジデシルアミン、ジヘキシルアミン、ジメチルピリミジン、トリブチルアミン、ヒドロキシルピリミジンが挙げられ、4−アセトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ステアロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルアセトキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ステアリルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンジルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−フェノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(エチルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(シクロヘキシルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−カーボネイト、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−オキサレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−マロネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−セバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−アジペート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−テレフタレート、1,2−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルオキシ)−エタン、α、α’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルオキシ)−p−キシレン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルトリレン−2,4−ジカルバメート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ヘキサメチレン−1,6−ジカルバメート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシレート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ベンゼン−1,3,4−トリカルボキシレート、1−[2−{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}ブチル]−4−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールとβ,β,β’,β’,−テトラメチル−3,9−[2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン]ジエタノールとの縮合物、コハク酸ジメチル−1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6,−テトラメチルピペリジンの重縮合物などのヒンダードアミン化合物も挙げられ、3,9−ビス[2−(3,5−ジアミノ−2,4,6−トリアザフェニル)エチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、エチレンジアミン−テトラアセチックアシッド、エチレンジアミン−テトラアセチックアシッドのアルカリ金属塩(Li,Na,K)塩、N,N’−ジサリシリデン−エチレンジアミン、N,N’−ジサリシリデン−1,2−プロピレンジアミン、N,N’’−ジサリシリデン−N’−メチル−ジプロピレントリアミン、3−サリシロイルアミノ−1,2,4−トリアゾールなどの多価アミンも挙げられ、中でも芳香族アミン化合物、炭素数4以上のアルキルアミン化合物、ピリミジン骨格を有する化合物を少なくとも1種含むことが好ましい。
【0049】
アルカリ金属化合物の具体例としては、リチウムイソプロポキシド 、塩化リチウム、酢酸リチウム、乳酸リチウム、オクチル酸リチウム、ステアリン酸リチウム、ナフテン酸リチウム、炭酸tert−ブチルリチウム、硫酸リチウム、酸化リチウム等のリチウム化合物、ナトリウムイソプロポキシド 、塩化ナトリウム、酢酸ナトリウム、乳酸ナトリウム、オクチル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ナフテン酸ナトリウム、炭酸tert−ブチルナトリウム、硫酸ナトリウム、酸化ナトリウム等のナトリウム化合物、カリウムイソプロポキシド 、塩化カリウム、酢酸カリウム、乳酸カリウム、オクチル酸カリウム、ステアリン酸カリウム、ナフテン酸カリウム、炭酸tert−ブチルカリウム、硫酸カリウム、酸化カリウム等のカリウム化合物が挙げられ、中でも炭素数4以上の有機カルボン酸アルカリ金属化合物を少なくとも1種含むことが好ましい。
【0050】
アルカリ土類金属化合物の具体例としては、マグネシウムジイソプロポキシド 、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム等のマグネシウム化合物、ジイソプロポキシカルシウム、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、オクチル酸カルシウム、ナフテン酸カルシウム、乳酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、硫酸カルシウム等のカルシウム化合物、ジイソプロポキシバリウム、塩化バリウム、酢酸バリウム、オクチル酸バリウム、ナフテン酸バリウム、乳酸バリウム、ステアリン酸バリウム、硫酸バリウム等のバリウム化合物が挙げられ、中でも炭素数4以上の有機カルボン酸アルカリ土類金属化合物を少なくとも1種含むことが好ましい。
【0051】
含窒素有機化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属の添加量は、特に限定されないが、耐加水分解性に優れるという点で、脂肪族ポリエステル樹脂100重量部に対して、0.001〜2重量部であることが好ましく、0.01〜1重量部であることがより好ましく、0.05〜0.5重量部であることがさらに好ましく、0.08〜0.3重量部であることが最も好ましい。また、含窒素有機化合物を用いる場合には、固相重合後のポリマー中において、スルホン酸基含有化合物の硫黄原子モル量に対する含窒素有機化合物の窒素原子モル量の比が0.2〜5であることが好ましく、0.25〜4であることがさらに好ましく、0.3〜3.3であることが特に好ましく、0.4〜2.5であることがより好ましい。また、含窒素有機化合物が脂肪族アミンの場合には、0.3〜0.9であることが好ましい。
含窒素有機化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属の添加時期は、特に限定されず、溶融重合工程および固相重合工程のそれぞれの開始前および終了後のいずれでもよいが、高融点、高分子量のポリ乳酸系樹脂を得ることができるという点で、溶融重合工程の段階において、添加することが好ましく、生産性に優れるという点で、溶融重合工程の条件1終了直前または、条件2の開始時に添加することがより好ましく、溶融重合工程の条件1の終了直前および条件2の開始時にそれぞれ添加することがさらに好ましい。また、同じく生産性に優れるという点で、スルホン酸基含有化合物の添加後に、添加することが好ましい。なお、溶融重合工程の条件2の開始時に添加する場合は、含窒素有機化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属を添加した後に、固相重合用の触媒を添加することが好ましい。
溶融重合工程の条件1、または、条件2のそれぞれの段階において添加する場合は、脂肪族ポリエステル樹脂100重量部に対して、0.001〜1重量部ずつ添加することが好ましく、生産性に優れるという点で、0.01〜0.5重量部ずつ添加することがより好ましく、0.01〜0.1重量部ずつ添加することがさらに好ましい。また、耐加水分解性に優れる脂肪族ポリエステル樹脂を得ることができるという点で、固相重合工程の終了後に添加することも好ましい。
【0052】
本発明において、含窒素有機化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属を添加する方法は、特に限定されず、脂肪族ポリエステル樹脂の融点以上で溶融混練する方法や溶媒に溶解させて混合した後、溶媒を除去する方法等を挙げることができるが、効率的に製造することができるという点で、脂肪族ポリエステル樹脂の融点以上で溶融混練する方法が好ましい。なお、溶融混練する方法としては、回分法でも連続法でもよく、装置としては、単軸押出機、二軸押出機、多軸押出機、プラストミル、ニーダーおよび減圧装置付き撹拌型反応器などを用いることができ、効率的に均一に混練することができるという点で、単軸押出機または二軸押出機を用いることが好ましい。
【0053】
別の添加方法としては、脂肪族ポリエステル樹脂の融点以下で、含窒素有機化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属を吸収させる方法があり、脂肪族ポリエステルのガラス転移温度以上の温度で、気相中の含窒素有機化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属を吸収させる方法や、溶媒に溶解した含窒素有機化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属を液相中で吸収させる方法などを挙げることができる。
本発明において、含窒素有機化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属を添加する温度は、170℃〜250℃が好ましく、180〜240℃の温度がさらに好ましく、機械物性に優れるという点で、190〜230℃の温度がより好ましい。
【0054】
本発明において、含窒素有機化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属を添加する圧力は、減圧、常圧および加圧のいずれでもよく、溶融混練時に発生ガスを除去できるという点で、減圧とすることが好ましい。
【0055】
本発明において、溶融混練時の雰囲気条件としては、大気雰囲気下または窒素などの不活性気体雰囲気下のいずれでもよいが、溶融混練時に発生するガス量を低減できるという点で、不活性気体雰囲気下で行うことが好ましい。
【0056】
溶媒中で混合する場合には、ポリマーおよびモノマーが溶解する溶媒を用いる。溶媒としては、たとえば、クロロホルム、塩化メチレンおよびアセトニトリルなどを用いることができる。混合後に溶媒を除去する必要がある場合に溶媒を除去する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、室温で溶媒を揮発させる方法および減圧下で溶媒の沸点以上の温度で溶媒を揮発させる方法などを用いることができる。
【0057】
なお、本発明については、含窒素有機化合物の代わりに、アンモニアを使用することもできる。
【0058】
本発明においては、熱安定性に優れるという点で、溶融重合工程開始時から固相重合工程終了後のいずれかの段階において、安定剤を添加することが好ましい。
【0059】
本発明でいう安定剤としては、ヒンダードフェノール系化合物、チオエーテル系化合物、ビタミン系化合物、トリアゾール系化合物、ヒドラジン誘導体系化合物、リン系化合物などが挙げられ、これらを併用して用いてもよい。中でもリン系化合物を少なくとも1種含むことが好ましく、ホスフェート系化合物、ホスファイト系化合物であることがさらに好ましい。具体例のさらなる好ましい例としてはADEKA製“アデカスタブ”AX−71(ジオクタデシルホスフェート)、PEP−8(ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト)、PEP−36(サイクリックネオペンタテトライルビス(2,6―t−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト)である。
【0060】
ヒンダードフェノール系化合物の具体例としては、n−オクタデシル−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、n−オクタデシル−3−(3’−メチル−5’−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、n−テトラデシル−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、1,6−ヘキサンジオール−ビス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、1,4−ブタンジオール−ビス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、2,2’−メチレンビス−(4−メチル−t−ブチルフェノール)、トリエチレングリコール−ビス−[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、3,9−ビス[2−{3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエチル]2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン、N,N’−ビス−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−テトラメチレン−ビス−3−(3’−メチル−5’−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェノール)プロピオニルジアミン、N,N’−ビス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェノール)プロピオニル]ヒドラジン、N−サリチロイル−N’−サリチリデンヒドラジン、3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾール、N,N’−ビス[2−{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}エチル]オキシアミド、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N’−ヘキサメチレンビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマイド等をあげることができる。好ましくは、トリエチレングリコール−ビス−[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、1,6−ヘキサンジオール−ビス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N’−ヘキサメチレンビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマイドである。ヒンダードフェノール系化合物の具体的な商品名としては、ADEKA製“アデカスタブ”AO−20,AO−30,AO−40,AO−50,AO−60,AO−70,AO−80,AO−330、チバスペシャリティケミカル製“イルガノックス”245,259,565,1010,1035,1076,1098,1222,1330,1425,1520,3114,5057、住友化学工業製“スミライザー”BHT−R、MDP−S、BBM−S、WX−R、NW、BP−76、BP−101、GA−80、GM、GS、サイアナミド製“サイアノックス”CY−1790などが挙げられる。
【0061】
チオエーテル系化合物の具体例としては、ジラウリルチオジプロピオネート、ジトリデシルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ドデシルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−オクタデシルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ミリスチルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ステアリルチオプロピオネート)などが挙げられる。チオエーテル系化合物の具体的な商品名としては、ADEKA製“アデカスタブ”AO−23、AO−412S、AO−503A、チバスペシャリティケミカル製“イルガノックス”PS802、住友化学工業製“スミライザー”TPL−R、TPM、TPS、TP−D、エーピーアイコーポレーション製DSTP、DLTP、DLTOIB、DMTP、シプロ化成製“シーノックス”412S、サイアミド製“サイアノックス”1212などが挙げられる。
【0062】
ビタミン系化合物の具体例としては、酢酸d−α−トコフェロール、コハク酸d−α−トコフェロール、d−α−トコフェロール、d−β−トコフェロール、d−γ−トコフェロール、d−δ−トコフェロール、d−α−トコトリエノール、d−β−トコフェトリエノール、d−γ−トコフェトリエノール、d−δ−トコフェトリエノールなどの天然品、dl−α−トコフェロール、酢酸dl−α−トコフェロール、コハク酸dl−α−トコフェロールカルシウム、ニコチン酸dl−α−トコフェロールなどの合成品を挙げることができる。ビタミン系化合物の具体的な商品名としては、エイザイ製“トコフェロール”、チバスペシャリティケミカル製“イルガノックス”E201などが挙げられる。
【0063】
トリアゾール系化合物の具体例としては、ベンゾトリアゾール、3−(N−サリシロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾールなどが挙げられる。
【0064】
ヒドラジン誘導体系化合物の具体例としては、デカメチレンジカルボキシリックアシッド−ビス(N’−サリシロイルヒドラジド)、イソフタル酸ビス(2−フェノキシプロピオニルヒドラジド)、N−ホルミル−N’−サリシロイルヒドラジン、2,2−オキザミドビス−[エチル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ハイドロオキシフェニル)プロピオネート]、オギザリル−ビス−ベンジリデン−ヒドラジド、ニッケル−ビス(1−フェニル−3−メチル−4−デカノイル−5−ピラゾレート)、2−エトキシ−2’−エチルオキサニリド、5−t−ブチル−2−エトキシ−2’−エチルオキサニリド、N,N−ジエチル−N’,N’−ジフェニルオキサミド、N,N’−ジエチル−N,N’−ジフェニルオキサミド、オキサリックアシッド−ビス(ベンジリデンヒドラジド)、チオジプロピオニックアシッド−ビス(ベンジリデンヒドラジド)、ビス(サリシロイルヒドラジン)、N−サリシリデン−N’−サリシロイルヒドラゾン、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、N,N’−ビス[2−〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]オキサミドなどが挙げられる。
【0065】
リン系化合物としては、例えば、ホスファイト系化合物、ホスフェート系化合物が挙げられる。かかるホスファイト系化合物の具体例としては、テトラキス[2−t−ブチル−4−チオ(2’−メチル−4’−ヒドロキシ−5’−t−ブチルフェニル)−5−メチルフェニル]−1,6−ヘキサメチレン−ビス(N−ヒドロキシエチル−N−メチルセミカルバジド)−ジホスファイト、テトラキス[2−t−ブチル−4−チオ(2’−メチル−4’−ヒドロキシ−5’−t−ブチルフェニル)−5−メチルフェニル]−1,10−デカメチレン−ジ−カルボキシリックアシッド−ジ−ヒドロキシエチルカルボニルヒドラジド−ジホスファイト、テトラキス[2−t−ブチル−4−チオ(2’−メチル−4’−ヒドロキシ−5’−t−ブチルフェニル)−5−メチルフェニル]−1,10−デカメチレン−ジ−カルボキシリックアシッド−ジ−サリシロイルヒドラジド−ジホスファイト、テトラキス[2−t−ブチル−4−チオ(2’−メチル−4’−ヒドロキシ−5’−t−ブチルフェニル)−5−メチルフェニル]−ジ(ヒドロキシエチルカルボニル)ヒドラジド−ジホスァイト、テトラキス[2−t−ブチル−4−チオ(2’−メチル−4’−ヒドロキシ−5’−t−ブチルフェニル)−5−メチルフェニル]−N,N’−ビス(ヒドロキシエチル)オキサミド−ジホスファイトなどが挙げられるが、少なくとも1つのP−O結合が芳香族基に結合しているものがより好ましく、具体例としては、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)4,4’−ビフェニレンホスホナイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、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、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ジトリデシルホスファイト−5−t−ブチル−フェニル)ブタン、トリス(ミックスドモノおよびジ−ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、4,4’−イソプロピリデンビス(フェニル−ジアルキルホスファイト)などが挙げられ、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンホスホナイトなどが好ましく使用できる。ホスファイト系化合物の具体的な商品名としては、ADEKA製“アデカスタブ” C、PEP−4C、PEP−8、PEP−11C、PEP−24G、PEP−36、HP−10、2112、260、522A、329A、1178、1500、C、135A、3010、TPP、チバスペシャリティケミカル製“イルガフォス”168、住友化学工業製“スミライザー”P−16、クラリアント製“サンドスタブ” P−EPQ、GE製“ウエストン”618、619G、624などが挙げられる。
【0066】
ホスフェート系化合物の具体例としては、モノステアリルアシッドホスフェート、ジステアリルアシッドホスフェート、メチルアシッドホスフェート、イソプロピルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、オクチルアシッドホスフェート、イソデシルアシッドホスフェートなどが挙げられ、中でも、モノステアリルアシッドホスフェート、ジステアリルアシッドホスフェートが好ましい。ホスフェート系化合物の具体的な商品名としては、チバスペシャリティケミカル製“イルガノックス”MD1024、イーストマン・コダック製“インヒビター”OABH、ADEKA製“アデカスタブ”CDA−1、CDA−6、AX−71などを挙げることができる。
【0067】
安定剤の添加量は、特に限定されないが、熱安定性に優れるという点で、脂肪族ポリエステル樹脂100重量部に対して、0.001〜2重量部であることが好ましく、0.01〜1重量部であることがより好ましく、0.05〜0.5重量部であることがさらに好ましく、0.08〜0.3重量部であることが最も好ましい。安定剤の添加時期は、特に限定されず、溶融重合工程および固相重合工程のそれぞれの開始前および終了後のいずれでもよいが、高融点、高分子量のポリ乳酸系樹脂を得ることができるという点で、溶融重合工程の段階において、添加することが好ましく、生産性に優れるという点で、溶融重合工程の条件1終了直前または、条件2の開始時に添加することがより好ましく、溶融重合工程の条件1の終了直前および条件2の開始時にそれぞれ添加することがさらに好ましい。なお、溶融重合工程の条件2の開始時に添加する場合は、安定剤を添加した後に、固相重合用の触媒を添加することが好ましい。溶融重合工程の条件1、または、条件2のそれぞれの段階において添加する場合は、脂肪族ポリエステル樹脂100重量部に対して、0.001〜1重量部ずつ添加することが好ましく、生産性に優れるという点で、0.01〜0.5重量部ずつ添加することがより好ましく、0.01〜0.1重量部ずつ添加することがさらに好ましい。また、熱安定性に優れる脂肪族ポリエステル樹脂を得ることができるという点で、固相重合工程の終了後に安定剤を添加することも好ましい。
【0068】
本発明において、安定剤を添加する方法は、特に限定されず、脂肪族ポリエステル樹脂の融点以上で溶融混練する方法や溶媒に溶解させて混合した後、溶媒を除去する方法等を挙げることができるが、効率的に製造することができるという点で、ポリ乳酸系樹脂の融点以上で溶融混練する方法が好ましい。なお、溶融混練する方法としては、回分法でも連続法でもよく、装置としては、単軸押出機、二軸押出機、多軸押出機、プラストミル、ニーダーおよび減圧装置付き撹拌型反応器などを用いることができ、効率的に均一に混練することができるという点で、単軸押出機または二軸押出機を用いることが好ましい。
【0069】
本発明において、安定剤を添加する温度は、170℃〜250℃の温度が好ましく、180〜240℃の温度がさらに好ましく、機械物性に優れるという点で、190〜230℃の温度がより好ましい。本発明において、安定剤を添加する圧力は、減圧、常圧および加圧のいずれでもよく、溶融混練時に発生ガスを除去できるという点で、減圧とすることが好ましい。
【0070】
本発明において、溶融混練時の雰囲気条件としては、大気雰囲気下または窒素などの不活性気体雰囲気下のいずれでもよいが、溶融混練時に発生するガス量を低減できるという点で、不活性気体雰囲気下で行うことが好ましい。溶媒中で混合する場合には、ポリマーおよびモノマーが溶解する溶媒を用いる。溶媒としては、たとえば、クロロホルム、塩化メチレンおよびアセトニトリルなどを用いることができる。混合後に溶媒を除去する必要がある場合に溶媒を除去する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、室温で溶媒を揮発させる方法および減圧下で溶媒の沸点以上の温度で溶媒を揮発させる方法などを用いることができる。
【0071】
次に、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂組成物について述べる。本発明の脂肪族ポリエステル樹脂組成物は、脂肪族ポリエステル樹脂に、1分子中に2個以上のスルホン酸基を有するスルホン酸基含有化合物を硫黄原子換算で生成ポリマー対比300〜3000ppm含有することを特徴とする。脂肪族ポリエステル樹脂としては、前記記載のものが使用できるが、ポリ乳酸系樹脂が好ましい。
【0072】
1分子中に2個以上のスルホン酸基を有するスルホン酸基含有化合物としては、前記のものが使用できるが、具体的には、1,5−ナフタレンジスルホン酸、1,6−ナフタレンジスルホン酸、2,6−ナフタレンジスルホン酸、2,7−ナフタレンジスルホン酸、1,3,6−ナフタレントリスルホン酸、4,4−ビフェニルジスルホン酸、o−ベンゼンジスルホン酸、m−ベンゼンジスルホン酸、p−ベンゼンジスルホン酸、2,5−ジアミノ−1,3−ベンゼンジスルホン酸、 アニリン−2,4−ジスルホン酸、アントラキノン−1,5−ジスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、1,2−エタンジスルホン酸、1,3−プロパンジスルホン酸、メタンジスルホン酸、1,4−ブタンジスルホン酸、ペンタンジスルホン酸、ヘキサンジスルホン酸、ヘプタンジスルホン酸、オクタンジスルホン酸、ノナンジスルホン酸、デカンジスルホン酸、1,11−ウンデカンジスルホン酸、1、12−ドデカンジスルホン酸、フェノール−2,4−ジスルホン酸、カテコール−3,5−ジスルホン酸、ベンシジンジスルホン酸、2−ナフトール−3,6−ジスルホン酸、2−ナフトール−6,8−ジスルホン酸、1,3,5−ベンゼントリスルホン酸などの脂肪族または芳香族スルホン酸などが挙げられる。特に、メタンジスルホン酸、エタンジスルホン酸、プロパンジスルホン酸、ブタンジスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、ビフェニルジスルホン酸、フェノールジスルホン酸、カテコールジスルホン酸、ベンシジンジスルホン酸、ナフトールジスルホン酸、ベンゼントリスルホン酸から選ばれる1種以上が好ましい。
【0073】
1分子中に2個以上のスルホン酸基を有するスルホン酸基含有化合物を硫黄原子換算で生成ポリマー対比300〜3000ppm含有することを特徴とするが、350〜2500ppmが好ましく、400〜2000ppmがさらに好ましく、500〜1500ppmが特に好ましい。
【0074】
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂組成物には、さらに含窒素有機化合物、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物から選ばれる1種以上の化合物を含有してもよい。
本発明における含窒素有機化合物とは、脂肪族アミン化合物、芳香族アミン化合物、含窒素複素環化合物などから選ばれる1種又はそれ以上の化合物である。
【0075】
含窒素有機化合物の具体例としては、メチルエチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、エチルアミン、イソアミルアミン、ブチルアミン、プロピルアミン、エチレンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,2,3−トリアミノプロパン、テトラエチルアンモニウムハイドロキサイド、アニリン、ナフチルアミン、ナフタレンジアミン、シクロヘキサンジアミン、ベンゼンジアミン、ベンジジン、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルメタン、ジベンジルアミン、ジドデシルアミン、ピリミジン、2−アミノピリミジン、2−アミノー4−メチルー6−メトキシピリミジン、ピリミジン−2,4,6−トリアミン、N−(2−アミノエチル)−N−ピリミジン−2−イルアミン、6−tert−ブチルピリミジン−4−アミン、4,6−ジメトキシ−5−フェニルピ リミジン−2−アミン、2−エトキシピリミジン−4,6−ジアミン、5−フェニルピリミジン−4−アミン3,9−ビス[2−(3,5−ジアミノ−2,4,6−トリアザフェニル)エチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、エチレンジアミン−テトラアセチックアシッド、エチレンジアミン−テトラアセチックアシッドのアルカリ金属塩(Li,Na,K)塩、N,N’−ジサリシリデン−エチレンジアミン、N,N’−ジサリシリデン−1,2−プロピレンジアミン、N,N’’−ジサリシリデン−N’−メチル−ジプロピレントリアミン、3−サリシロイルアミノ−1,2,4−トリアゾール、N、N、N'-トリメチルエチレンジアミン、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)ピリミジノン、2,3−ジメチルピラジン、2,4,6−トリメチルピリジン、2,4,7−トリアミノ−6−フェニルプテリン、2,6−ジアミノプリン、2,6−ジメチルピリジン、2−アセチルピロ−ル、2−アミノ−4,6−ジメチルピリミジン、2−アミノ−4−キトメシ−6−メチルピリミジン、2−アミノ−4−メチルピリジン、2−アミノ−4−メチルピリミジン、2−アミノ−4−メチルベンゾニトリル、3−アミノ−4−メチルベンズアミド、3−ニトロピリジン、3−メチルインド−ル、3−メチルジフェニルアミン、4,6−ジメチルピリミジン、4−メチルイミダゾ−ル、4−メチルピリジン、4−メチルピリミジン、4−塩素フェニレンジアミン、4−ヨウ素ピリミジン、5−アミノアクリジン
5−フルオロアニリン、6−ベンジルアミノプリン、9−アミノアクリジン、m−フェニレンジアミン、N−ベンジルピロ−ル、N−メチルイミダゾ−ル、o−フェニレンジアミン、p−トルイジン、p−フェニレンジアミン、アクリジン、イソキノリン、イミダゾ−ル、インド−ル、エイコシルジアミン、エタノ−ルアミン、オキサミド、キノリン、ジイソプロピルアミン、ジエタノ−ルアミン、ジクロロアニリン、ジシクロヘキシルアミン、ジデシルアミン、ジフェニルアミン、デカメチレンジアミン、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラメチレンジアミン、ドデシルアニリン、ドデシルジアミン、トリエタノ−ルアミン、トリスヒドロキシメチルアミノメタン、トリヘキシルアミン、トリラウリルアミン、ピラジン、ピリジン、ピロ−ル、プテリン、プリン、ヘキシルアミン、ベンジルアミン、メチルアミン、1,2−ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノオキシ)−エタン、1−[2−{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル基)プロピオニルオキシ}−ブチル]−4−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(エチルアミノフォルミルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(シクロヘキシルアミノフォルミルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルアミノフォルミルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−プロピレンアシロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、アミノピリミジン、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−アジピン酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−シュウ酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−セバシン酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−テレフタル酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−ヘキサメチレン−1,6−ジカルバミン酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−マロン酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ)−炭酸エステル、ジ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノフェニレン−2,4−カルバミン酸エステル、ジアミノデカン、ジデシルアミン、ジヘキシルアミン、ジメチルピリミジン、トリブチルアミン、ヒドロキシルピリミジンが挙げられ、4−アセトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ステアロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルアセトキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ステアリルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンジルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−フェノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(エチルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(シクロヘキシルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−カーボネイト、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−オキサレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−マロネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−セバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−アジペート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−テレフタレート、1,2−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルオキシ)−エタン、α、α’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルオキシ)−p−キシレン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルトリレン−2,4−ジカルバメート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ヘキサメチレン−1,6−ジカルバメート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシレート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ベンゼン−1,3,4−トリカルボキシレート、1−[2−{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}ブチル]−4−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールとβ,β,β’,β’,−テトラメチル−3,9−[2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン]ジエタノールとの縮合物、コハク酸ジメチル−1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6,−テトラメチルピペリジンの重縮合物などのヒンダードアミン化合物も挙げられ、3,9−ビス[2−(3,5−ジアミノ−2,4,6−トリアザフェニル)エチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、エチレンジアミン−テトラアセチックアシッド、エチレンジアミン−テトラアセチックアシッドのアルカリ金属塩(Li,Na,K)塩、N,N’−ジサリシリデン−エチレンジアミン、N,N’−ジサリシリデン−1,2−プロピレンジアミン、N,N’’−ジサリシリデン−N’−メチル−ジプロピレントリアミン、3−サリシロイルアミノ−1,2,4−トリアゾールなどの多価アミンも挙げられ、中でも芳香族アミン化合物、炭素数4以上のアルキルアミン化合物、ピリミジン骨格を有するアミン化合物を少なくとも1種含むことが好ましい。
【0076】
アルカリ金属化合物の具体例としては、リチウムイソプロポキシド 、塩化リチウム、酢酸リチウム、乳酸リチウム、オクチル酸リチウム、ステアリン酸リチウム、ナフテン酸リチウム、炭酸tert−ブチルリチウム、硫酸リチウム、酸化リチウム等のリチウム化合物、ナトリウムイソプロポキシド 、塩化ナトリウム、酢酸ナトリウム、乳酸ナトリウム、オクチル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ナフテン酸ナトリウム、炭酸tert−ブチルナトリウム、硫酸ナトリウム、酸化ナトリウム等のナトリウム化合物、カリウムイソプロポキシド 、塩化カリウム、酢酸カリウム、乳酸カリウム、オクチル酸カリウム、ステアリン酸カリウム、ナフテン酸カリウム、炭酸tert−ブチルカリウム、硫酸カリウム、酸化カリウム等のカリウム化合物が挙げられ、中でも炭素数4以上の有機カルボン酸アルカリ金属化合物を少なくとも1種含むことが好ましい。
【0077】
アルカリ土類金属化合物の具体例としては、マグネシウムジイソプロポキシド 、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム等のマグネシウム化合物、ジイソプロポキシカルシウム、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、オクチル酸カルシウム、ナフテン酸カルシウム、乳酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、硫酸カルシウム等のカルシウム化合物、ジイソプロポキシバリウム、塩化バリウム、酢酸バリウム、オクチル酸バリウム、ナフテン酸バリウム、乳酸バリウム、ステアリン酸バリウム、硫酸バリウム等のバリウム化合物が挙げられ、中でも炭素数4以上の有機カルボン酸アルカリ土類金属化合物を少なくとも1種含むことが好ましい。
【0078】
含窒素有機化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属の添加量は、特に限定されないが、耐加水分解性に優れるという点で、脂肪族ポリエステル樹脂100重量部に対して、0.001〜2重量部であることが好ましく、0.01〜1重量部であることがより好ましく、0.05〜0.5重量部であることがさらに好ましく、0.08〜0.3重量部であることが最も好ましい。また、含窒素有機化合物を用いる場合には、固相重合後のポリマー中において、1分子中に2個以上のスルホン酸基を有するスルホン酸基含有化合物の硫黄原子モル量に対する含窒素有機化合物の窒素原子モル量の比が0.2〜5であることが好ましく、0.25〜4であることがさらに好ましく、0.3〜3.3であることが特に好ましく、0.4〜2.5であることがさらに好ましい。また、含窒素有機化合物が脂肪族アミンの場合には、0.3〜0.9であることが好ましい。
【0079】
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂組成物中の脂肪族ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、3万以上、特に10万以上であることが好ましく、10万〜120万であることが好ましく、12万〜30万であることがより好ましく、14万から25万であることがさらに好ましい。なお、重量平均分子量とは、溶媒としてヘキサフルオロイソプロパノールを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による標準ポリメチルメタクリレート換算の重量平均分子量の値であるか、溶媒としてクロロホルムを用いたGPC測定による標準ポリスチレン換算の重量平均分子量の値である。
【0080】
また、数平均分子量に対する重量平均分子量の比が1.4〜3であることがポリマー物性の均一性の点から好ましく、より好ましくは1.5〜2.5である。
また、窒素気流下200℃で20分保持した時の重量減少率が2%以下、特に1%以下、さらに0.6%以下であることが、耐熱性に優れるという点で好ましく、より好ましくは0.4%以下であり、さらに好ましくは0.1%以下である。熱重量減少速度としては、0.1重量%/min以下、特に0.05重量%/min以下、さらに0.03重量%/min以下が好ましく、より好ましくは0.02重量%/min以下であり、さらに好ましくは0.005重量%/min以下である。重量減少率は、例えば熱重量測定装置(TGA)で測定することができ、窒素の流速としては20〜200ml/minであることが好ましく、60〜120ml/minであることがより好ましい。
【0081】
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂組成物においては、重量平均分子量が10万以上であり、数平均分子量に対する重量平均分子量の比が1.4〜3であり、窒素気流下200℃で20分保持した時の重量減少率が0.6%以下であることが好ましい。
【0082】
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、通常の添加剤、例えば、充填剤(ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、天然繊維、有機繊維、ガラスフレーク、ガラスビーズ、セラミックスファイバー、セラミックビーズ、アスベスト、ウォラストナイト、タルク、クレイ、マイカ、セリサイト、ゼオライト、ベントナイト、モンモリロナイト、合成マイカ、ドロマイト、カオリナイト、微粉ケイ酸、長石粉、チタン酸カリウム、シラスバルーン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、ケイ酸アルミニウム、酸化ケイ素、石膏、ノバキュライト、ドーソナイトまたは白土など)、紫外線吸収剤(レゾルシノール、サリシレート、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノンなど)、熱安定剤(ヒンダードフェノール、ヒドロキノン、ホスファイト類およびこれらの置換体など、前記記載の安定剤を含む)、滑剤、離形剤(モンタン酸およびその塩、そのエステル、そのハーフエステル、ステアリルアルコール、ステアラミドおよびポリエチレンワックスなど)、染料(ニグロシンなど)および顔料(硫化カドミウム、フタロシアニンなど)を含む着色剤、着色防止剤(亜リン酸塩、次亜リン酸塩など)、難燃剤(赤燐、燐酸エステル、ブロム化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ポリカーボネート、水酸化マグネシウム、メラミンおよびシアヌール酸またはその塩など)、導電剤あるいは着色剤(カーボンブラックなど)、摺動性改良剤(グラファイト、フッ素樹脂など)、結晶核剤(タルクなどの無機系核剤、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビス−12−ジヒドロキシステアリン酸アミドおよびトリメシン酸トリシクロヘキシルアミドなどの有機アミド系化合物、銅フタロシアニンおよびピグメントイエロー110などの顔料系核剤、有機カルボン酸金属塩、フェニルホスホン酸亜鉛など)、帯電防止剤などの1種または2種以上を添加することができる。
【0083】
また、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、他の熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリエーテルイミドなど)または熱硬化性樹脂(例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)または軟質熱可塑性樹脂(例えば、エチレン/グリシジルメタクリレート共重合体、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、エチレン/プロピレンターポリマー、エチレン/ブテン−1共重合体など)などの少なくとも1種以上をさらに含有することができる。
【0084】
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂は、成形品などに加工する際に、一旦熱溶融させて固化した後も、高分子量を有し、好ましい態様においては、高融点を有し、熱安定性および色相にも優れる脂肪族ポリエステル樹脂を形成しやすい。
【0085】
本発明の製造方法により得られる脂肪族ポリエステル樹脂組成物は、成形品として広く用いることができる。成形品としては、例えば、フィルム、シート、繊維・布、不織布、射出成形品、押出し成形品、真空圧空成形品、ブロー成形品、および他の材料との複合体などが挙げられ、これらの成形品は、農業用資材、園芸用資材、漁業用資材、土木・建築用資材、文具、医療用品、自動車用部品、電気・電子部品またはその他の用途として有用である。
【実施例】
【0086】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明の内容はこれによって限定されるものではない。ここで、実施例中の部数は、重量部を示す。
本発明で用いた測定方法および判定方法を以下に示す。
〈1〉実施例1、参考例1〜15、比較例1〜5
実施例1、参考例1〜15、比較例1〜5で用いた測定方法および判定方法を以下に示す。
【0087】
(1)重量平均分子量(Mw)
溶媒にヘキサフルオロイソプロパノールを用いウォーターズ社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定し、標準ポリメチルメタクリレート換算の重量平均分子量の値である。
【0088】
(2)融点
パーキンエルマー社製示差走査型熱量計(DSC)DSC7により窒素雰囲気下中、200℃で2分間保持後、120℃/分で30℃まで降温し、その後昇温速度20℃/分で200℃まで昇温し、融点を測定した。
【0089】
(3)D体量
ポリマーを水酸化ナトリウム溶液下で加水分解し、その後塩酸で中和し、次いで光学分割カラムを取り付けた液体クロマトグラフィーにより測定した。
【0090】
(4)熱安定性
パーキンエルマー社製熱重量測定装置(TGA)により窒素気流下中、200℃で20分保持し、重量保持率、重量減少率を測定した。重量保持率が大きいものほど熱安定性に優れると言える。なお、100−重量保持率が重量減少率である。
【0091】
(5)耐加水分解性
エスペック社製恒温恒湿槽中、温度60℃、相対湿度95%の条件で24時間湿熱処理を行い、処理前後の重量平均分子量からの分子量保持率を測定した。
【0092】
(6)色相
目視判断より、下記基準を用いて判断した。
5:無着色
4:3と5の中間
3:黄色に着色
2:1と3の中間
1:茶色に着色。
【0093】
(7)スルホン酸基含有化合物の含有量(硫黄原子含有量)
三菱化学社製自動試料燃焼装置を用い、試料を密閉系にて900〜1000℃に加熱し(Ar/酸素)、灰化した際に発生するガスを定容した吸収液(90ppm−過酸化水素溶液)に吸収させ、イオンクロマトグラフィーにより定量した。
【0094】
[参考例1]
撹拌装置、還流装置のついた反応容器中に、90%L−乳酸(D体量0.4%)水溶液100部を入れ、触媒として1,3−プロパンジスルホン酸を、水を除くL−乳酸量に対して硫黄原子換算で800ppmとなるように加え、温度を150℃にした後、徐々に減圧して800Paとし、水を除去しながら3.5時間反応させた後、温度170℃、圧力400Paで、6時間重合反応させ、プレポリマーを得た。得られたプレポリマーを粉砕後、窒素下110℃で1時間結晶化処理を行った後、50Paの圧力下、140℃で3時間、150℃で3時間、160℃で18時間固相重合を行い、ポリ乳酸系樹脂を得た。得られたポリ乳酸系樹脂(組成物)の特性について、表1に示す。
【0095】
[実施例1、参考例2〜6、比較例1〜5]
使用する触媒の種類および添加量を表1と表2に示すようにした以外は、参考例1と同様に行った。結果を表1と表2に示す。
【0096】
[参考例7]
参考例1で得られたポリ乳酸系樹脂100重量部に、含窒素有機化合物であるピリミジン0.2重量部を混合し、エバポレーターを用いてナスフラスコ中で140℃、常圧、窒素ガス雰囲気下で回転させながら含浸処理した後、耐加水分解性の評価を行った。得られたポリ乳酸系樹脂(組成物)の特性を表3に示す。
【0097】
[参考例8〜9]
使用する含窒素有機化合物の種類、添加量を表3に示すようにした以外は、参考例7と同様に行った。結果を表3に示す。
【0098】
[参考例10〜13]
参考例1で得られたポリ乳酸系樹脂100重量部に、表3で示した種類の含窒素有機化合物を、表3で示した添加量混合し、次いで2軸押出機を用い190℃で溶融混練した後、耐加水分解性の評価を行った。結果を表3に示す。
【0099】
[参考例14〜15]
参考例1で得られたポリ乳酸系樹脂100重量部に、表3で示したアルカリ土類金属を、表3で示した添加量混合し、次いで2軸押出機を用い190℃で溶融混練した後、耐加水分解性の評価を行った。結果を表3に示す。
【0100】
【表1】

【0101】
【表2】

【0102】
【表3】

【0103】
〈2〉参考例16〜38、比較例6〜10
参考例16〜38、比較例6〜10で用いた測定方法および判定方法を以下に示す。
(1)重量平均分子量(Mw)
溶媒にクロロホルムを用い、島津製作所社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)LC solutionにより測定した、標準ポリメチルメタクリレート換算の重量平均分子量の値である。
(2)融点
ティー・エイ・インスツルメント社製示差走査型熱量計(DSC) Q−100により、200℃で2分間保持後、20℃/分で0℃まで降温し、その後昇温速度20℃/分で200℃まで昇温し、融点を測定した。
(3)D体量
ポリマーを水酸化ナトリウム溶液下で加水分解し、その後塩酸で中和し、次いで光学分割カラムを取り付けた液体クロマトグラフィーにより測定した。
(4)熱安定性(熱重量減少率)
TAインスツルメント社製熱重量測定装置(TGA)により窒素100ml/min雰囲気中、200℃で保持し、重量減少率を測定した。
(5)耐加水分解性
エスペック社製恒温恒湿槽GL-04KA中、温度60℃、相対湿度95%の条件で5日間湿熱処理を行い、処理前後の重量平均分子量からの分子量保持率を測定した。
(6)色相
溶融時の色調を目視により、観察を行った。
(7)スルホン酸基含有化合物の含有量(硫黄原子含有量)
三菱化学社製自動試料燃焼装置AQF-100を用い、試料を密閉系にて900〜1000℃に加熱し(Ar/酸素)、灰化した際に発生するガスを定容した吸収液(90ppm−過酸化水素溶液)に吸収させ、その後Dionex社製イオンクロマトグラフィーICS-2000により定量した。
(8)窒素化合物含有量(窒素原子含有量)
窒素化合物の残存率が100%との前提で、窒素化合物添加量とポリマーの収量から含有量を計算した。
【0104】
[参考例16]
500mLの四つ口フラスコに90重量%L−乳酸水溶液200gを入れた後、このフラスコを油浴に浸した。フラスコに攪拌器を取り付け、温度計の熱電対を差込み、真空ラインと窒素ガスラインを接続して減圧と窒素ガス導入を3回繰り返し、雰囲気を窒素に置換した後、油浴温度を120℃まで昇温させ、脱水を開始した。脱水初期の60分間で系内圧力を常圧から5kPaまで下げ、そのまま5kPaで1.5時間脱水させ(総計脱水時間が2.5時間)、次いで窒素ガスで系内圧力を常圧まで上げた後、窒素雰囲気下で触媒として1,3−プロパンジスルホン酸362.7mg(添加量は硫黄原子換算で原料L−乳酸に対して632ppm)を添加した。続いて、系内温度を160℃まで昇温させ、圧力を2時間で常圧から0.3kPaまで下げ、そのまま0.3kPaに保持し、4時間(総計が6時間)の溶融重合後に吐出し、冷却してポリ乳酸プレポリマーを得た。プレポリマーを100℃の真空ドライヤ内で2時間結晶化させ、常温まで冷却後に粉砕した。粒径が100〜250μmの結晶化プレポリマーの粉末100gを1Lの梨型フラスコに入れ、ロータリーエバポレータに取り付けた後、減圧と窒素ガス導入を2回繰り返して雰囲気を窒素に置換し、60分間で圧力を0.2kPaまで下げた。そのまま0.2kPaで保持し、梨型フラスコを油浴中に浸して回転させながら、油浴温度を110℃まで昇温させて2時間に保持し、さらに158℃まで昇温して24時間固相重合させた。常温まで冷却後、窒素ガスを導入して常圧に戻し、粉末状の脂肪族ポリエステル樹脂を得た。脱水と重合の過程における見掛けの収率Y%は71%であった。得られた脂肪族ポリエステル樹脂(組成物)の物性を表4に示した。
[参考例17〜21、比較例6〜9]
使用する触媒の種類および添加量、溶融重合条件を表4に示すようにした以外は、参考例16と同様に行った。結果を表4に示す。
[参考例22〜25]
使用するモノマーの種類および添加量、触媒の種類および添加量、タルクと抗酸化剤の種類と量、脱水条件、溶融重合条件、固相重合条件を表5に示すようにした以外は、参考例16と同様に行った。結果を表5に示す。
【0105】
【表4−1】

【0106】
【表4−2】

【0107】
【表5】

【0108】
[参考例26]
500mLの四つ口フラスコに90重量%L−乳酸水溶液200gを入れた後、このフラスコを油浴に浸した。フラスコに攪拌器を取り付け、温度計の熱電対を差込み、真空ラインと窒素ガスラインを接続して減圧と窒素ガス導入を3回繰り返し、雰囲気を窒素に置換した後、油浴温度を120℃まで昇温させ、脱水を開始した。脱水初期の60分間で系内圧力を常圧から5kPaまで下げ、そのまま5kPaで1.5時間脱水させ(総計脱水時間が2.5時間)、次いで窒素ガスで系内圧力を常圧まで上げた後、窒素雰囲気下で1分子中に2個のスルホン酸基を有する1,3−プロパンジスルホン酸226.4mg(添加量は硫黄原子換算でモノマー重量に対して395ppm)を触媒として添加した。続いて、系内温度を160℃まで昇温させ、圧力を2時間で常圧から0.3kPaまで下げ、そのまま0.3kPaに保持し、4時間(総計が6時間)の溶融重合後に吐出し、冷却してポリ乳酸プレポリマーを得た。プレポリマーを100℃の真空ドライヤ内で2時間結晶化させ、常温まで冷却後に粉砕した。粒径が100〜250μmの結晶化プレポリマーの粉末100gを1Lの梨型フラスコに入れ、ロータリーエバポレータに取り付けた後、減圧と窒素ガス導入を2回繰り返して雰囲気を窒素に置換し、60分間で圧力を0.2kPaまで下げた。そのまま0.2kPaで保持し、梨型フラスコを油浴中に浸して回転させながら、油浴温度を110℃まで昇温させて2時間に保持し、さらに155℃まで昇温して24時間固相重合させた。常温まで冷却後、窒素ガスを導入して常圧に戻した後、梨型フラスコに280.5mgの2−アミノ−4−メトキシ−6−メチルピリミジンを入れた後、梨型フラスコを180℃のシリコンオイルバスに30分間の浸漬し、冷却してポリ乳酸系樹脂を得た。脱水と重合の過程における見掛けの収率Y%は70%であった。得られたポリ乳酸系樹脂(組成物)の物性を表6に示した。
[参考例27]
使用する触媒の種類および添加量、脱水条件、溶融重合条件、固相重合条件を表5に示すようにした以外は、参考例26と同様にポリマーを合成した。この際、固相重合は、粒径が1〜3mmのプレポリマー20gをステンレスパイプ(内径2cm、長さ10cm)に入れ、パイプの底から加熱した窒素ガス(100L/h)を導入し、パイプと窒素加熱用パイプをオイルバスに入れて。次いで、得られたポリマーから10gと、9.6mgのピリミジン、10.9mgのメチルイミダゾールを高速混合機で50分間予備混合させ、この混合物を2軸混練機に入れてペレット化した。なお、混練機の温度設定は、原料投入部が120℃、混合部が175℃、溶融部が180℃、ヘッド部が175℃であった。結果を表6に示す。
[参考例28]
使用する触媒の種類および添加量、脱水条件、溶融重合条件、固相重合条件を表6に示すようにした以外は、参考例26と同様にポリマーを合成し、これを175℃で溶融させ、窒素含有化合物を添加し、30分間の撹拌後、冷却させた。結果を表5に示す。
[参考例29、34〜37]
使用する触媒の種類および添加量、脱水条件、溶融重合条件、固相重合条件を表6に示すようにし、さらに触媒と同時に窒素化合物を溶融した脱水反応物へ添加した以外は、参考例26と同様に実施した。結果を表6に示す。
[参考例30]
使用する触媒の種類および添加量、脱水条件、溶融重合条件、固相重合条件を表6に示すようにした以外は、参考例26と同様にポリマーを合成した。梨型フラスコに、ポリマー10gと窒素含有化合物を入れ、梨型フラスコを180℃のオイルバスに30分間浸した後取り出し冷却させた。結果を表6に示す。
[参考例31]
使用する触媒の種類および添加量、脱水条件、溶融重合条件、固相重合条件を表6に示すようにした以外は、参考例26と同様に実施した。結果を表6に示す。
[参考例32、33]
使用する触媒の種類および添加量、脱水条件、溶融重合条件、固相重合条件を表6に示すようにした以外は、参考例26と同様にポリマーを合成し、10gのポリマーと窒素含有化合物をガラス管に入れて密封した後、180℃の恒温乾燥器の中で30分間静置した。結果を表6に示す。
[参考例38、比較例10]
使用する触媒の種類および添加量、脱水条件、溶融重合条件、固相重合条件を表6に示すようにした以外は、参考例27と同様に行った。結果を表6に示す。
【0109】
【表6−1】

【0110】
【表6−2】

【産業上の利用可能性】
【0111】
本発明によれば、高分子量、高融点を有し、熱安定性および色相に優れる脂肪族ポリエステル樹脂を効率的に製造する方法が提供され、本発明により得られる組成物は、繊維、フィルム、成形品の原料として有用である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
アントラキノン−2−スルホン酸、n−ブチルベンゼンスルホン酸、n−オクチルベンゼンスルホン酸、n−ドデシルベンゼンスルホン酸、ペンタデシルベンゼンスルホン酸、2,5−ジメチルベンゼンスルホン酸、2,5−ジブチルベンゼンスルホン酸、o−アミノベンゼンスルホン酸、m−アミノベンゼンスルホン酸、p−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノ−4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、5−アミノ−2−メチルベンゼンスルホン酸、3,5−ジアミノ−2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸、2,4−ジニトロベンゼンスルホン酸、2,5−ジクロロベンゼンスルホン酸、p−フェノールスルホン酸、クメンスルホン酸、キシレンスルホン酸、o−クレゾールスルホン酸、m−クレゾールスルホン酸、p−クレゾールスルホン酸、1−ナフトール−2−スルホン酸、n−オクチルスルホン酸、ペンタデシルスルホン酸、シクロペンタンスルホン酸、シクロヘキサンスルホン酸およびカンファースルホン酸、タウリンからなる群から選ばれる少なくとも一つのスルホン酸基含有化合物を触媒として、溶融重合工程とそれに続く固相重合工程を含む脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法であって、溶融重合時のスルホン酸基含有化合物の添加量が、硫黄原子換算で原料モノマーに対し300〜3000ppmであり、固相重合後のスルホン酸基含有化合物の含有量が、硫黄原子換算で生成する脂肪族ポリエステル樹脂に対し300〜3000ppmであり、かつ固相重合後のスルホン酸基含有化合物の残存率が50%超であることを特徴とする脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法。
【請求項2】
固相重合後のスルホン酸基含有化合物の含有量が、硫黄原子換算で生成する脂肪族ポリエステル樹脂に対し300〜3000ppmであり、かつ固相重合後のスルホン酸基含有化合物の残存率が80%以上であることを特徴とする請求項1に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法。
【請求項3】
溶融重合工程開始前から固相重合工程開始前までのいずれかの段階で、スルホン酸基含有化合物を添加することを特徴とする請求項1に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法。
【請求項4】
さらに、含窒素有機化合物、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物から選ばれる1種以上の化合物を添加することを特徴とする請求項1に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法。
【請求項5】
含窒素有機化合物が、芳香族アミン化合物、炭素数4以上のアルキルアミン化合物、ピリミジン骨格を有する化合物から選ばれる1種以上、アルカリ金属化合物が、炭素数4以上の有機カルボン酸アルカリ金属化合物から選ばれる1種以上、アルカリ土類金属化合物が、炭素数4以上の有機カルボン酸アルカリ土類金属化合物から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項4に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法。
【請求項6】
含窒素有機化合物、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物から選ばれる1種以上の化合物を、スルホン酸基含有化合物の添加後に、添加することを特徴とする請求項4に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法。
【請求項7】
さらに、スズ化合物、チタン化合物、鉛化合物、亜鉛化合物、コバルト化合物、鉄化合物、リチウム化合物、希土類化合物から選ばれる1種以上の金属化合物を添加することを特徴とする請求項1に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法。
【請求項8】
固相重合後の、スズ化合物、チタン化合物、鉛化合物、亜鉛化合物、コバルト化合物、鉄化合物、リチウム化合物、希土類化合物の総金属モル量に対するスルホン酸基含有化合物の硫黄原子モル量との比が、3.0〜50であることを特徴とする請求項7に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法。
【請求項9】
溶融重合工程を少なくとも下記の2段階を含む条件で連続的に行い、かつ固相重合工程をすくなくとも下記の2段階を含む条件で連続的に行うことを特徴とする請求項1に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法。
溶融重合工程 条件1 140℃〜160℃、13.3〜66.6kPa
条件2 160℃〜180℃、1.3〜6.5kPa
固相重合工程 条件1 130℃〜150℃
条件2 150℃超〜165℃
【請求項10】
溶融重合工程開始前から固相重合工程終了後のいずれかの段階において、安定剤を添加することを特徴とする請求項1に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法。
【請求項11】
溶融重合工程および固相重合工程それぞれの重合反応を連続法により行うことを特徴とする請求項1に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法。
【請求項12】
脂肪族ポリエステルがポリ乳酸系樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の脂肪族ポリエステル樹脂の製造方法。

【公開番号】特開2011−68902(P2011−68902A)
【公開日】平成23年4月7日(2011.4.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−264614(P2010−264614)
【出願日】平成22年11月29日(2010.11.29)
【分割の表示】特願2009−525810(P2009−525810)の分割
【原出願日】平成21年5月19日(2009.5.19)
【出願人】(000003159)東レ株式会社 (7,677)
【Fターム(参考)】