KR101159842B1 - Polyester resin and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리에스테르 수지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 디카르복실산과 디올 성분을 에스테르화 반응 또는 에스테르화 교환반응시키는 단계 및, 티타늄 촉매 존재하에서 상기 반응물을 중축합반응 및 고상중합반응시키는 단계를 포함하며, 하기 화학식 1로 표시되는 인 화합물을 폴리에스테르 수지의 이론 획득량 기준으로 인 원자가 0.1 내지 25ppm이 되도록 상기 에스테르화 반응 또는 에스테르화 교환반응 단계의 초기 또는 말기 또는 중축합반응 초기에 첨가하는 폴리에스테르 수지 및 이의 제조방법에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a polyester resin and a process for producing the polyester resin, and more particularly, to a process for esterifying or esterifying a dicarboxylic acid and a diol component, and a process for producing a polyester resin by a polycondensation reaction and a solid phase polymerization Reacting a phosphorus compound represented by the following general formula (1) with an initial or terminal or polycondensation reaction of the esterification reaction or esterification exchange reaction step so as to have a phosphorus atom content of 0.1 to 25 ppm based on the theoretical yield of the polyester resin The present invention relates to a polyester resin to be added at an early stage and a method for producing the same.

화학식 1Formula 1

Figure 112004062423511-pat00001
Figure 112004062423511-pat00001

상기 화학식 1에서 R1, R2, 및 R3는 서로 같거나 다르게 수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다. In the general formula (1), R 1, R 2, and R 3 are the same or different from each other and are hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

본 발명에 따르면 특정 인 화합물을 소량 사용하여 티타늄 촉매의 활성, 특히 고상중축합시 활성이 개선되어 열안정성이 우수하며 황변이 없고 부산물의 함량이 감소되므로, 경제적인 장점이 있으며, 또한, 부산물이 감소되므로 특히 각종 식품용기등의 제조에 보다 적합한 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있다.According to the present invention, the use of a small amount of a specific phosphorus compound improves the activity of the titanium catalyst, in particular, its activity during solid-phase condensation, thereby improving the thermal stability and reducing the content of yellowing and byproducts. It is possible to produce a polyester resin more suitable for the production of various food containers and the like.

폴리에스테르 수지, 티타늄 촉매, 고유점도, 황변, 열안정성, 활성Polyester resin, titanium catalyst, intrinsic viscosity, yellowing, thermal stability, activity

Description

폴리에스테르 수지 및 이의 제조방법{Polyester resin and method for producing the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polyester resin and a method for producing the same,

본 발명은 폴리에스테르 수지 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 티타늄 촉매를 사용하는 폴리에스테르 수지의 제조 시, 특정 인 화합물을 소량 사용하여 티타늄 촉매의 활성과 반응성이 우수하게 되며, 특히 고상중축합 활성이 충분히 개선되어, 열안정성이 우수하고 황변되지 않고 부산물의 함량이 감소되어 물성이 향상된 폴리에스테르 수지를 경제적으로 제조할 수 있는 폴리에스테르 수지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a polyester resin and a method for producing the polyester resin, and more particularly, to a polyester resin using a titanium catalyst, A polyester resin capable of economically producing a polyester resin which is sufficiently improved in polycondensation activity, is excellent in thermal stability, is free from yellowing and has a reduced content of byproducts and improved physical properties, and a method for producing the same.

일반적으로 폴리에스테르 수지는 가격이 저렴하면서도, 기계적, 화학적 물성, 가스 차단성이 우수하여, 각종 용기, 필름, 섬유 등의 제조에 폭 넓게 사용되고 있다. 이러한 폴리에스테르 수지의 중합에는 다양한 촉매가 사용되고 있다. 그러나, 널리 사용되고 있는 촉매인 안티몬 촉매는 환경적으로 바람직하지 않은 중금속을 포함할 뿐만 아니라, 적정 반응성을 얻기 위해서는 수지에 대하여 수백 ppm으로 다량 사용해야 한다는 문제점이 있으며, 폴리에스테르 수지에 헤이즈가 생기며, 방사나 성형 공정시 안티몬이 석출되므로 설비의 세정주기가 짧아지고, 특히 용기 로 성형될 경우에는 고온의 내용물에 의해 안티몬이 추출되는 문제점이 있었다. 또다른 촉매인 게르마늄 촉매는 환경 친화적이지만 고가이므로 상업적으로 유용하지 않다는 문제점이 있었다. 상기 안티몬 및 게르마늄 촉매의 문제점을 개선할 수 있는 촉매로서, 환경 친화적이고 저가이며, 반응성이 우수하여 수 ppm 미만의 함량이 첨가되어도 중합 반응성이 적정한 티타늄 촉매가 종래부터 주목을 받아오고 있으나, 티타늄 촉매는 다량 첨가시 수지의 황변화 정도가 크고 소량 첨가시는 활성이 떨어지는 단점이 있었다. 특히, 고상중축합시에는 그 활성이 타 촉매에 대비하여 더욱 현저히 저하하는 문제점이 있었다. 또한, 적절한 안정제를 사용하여 티타늄의 활성를 제어하지 않으면 아세트 알데히드나 올리고머와 같은 부산물의 생성이 많아 각종 식품용기로서는 적합하지가 않았다. In general, polyester resins are widely used for the production of various containers, films, fibers and the like because of their low cost and excellent mechanical and chemical properties and gas barrier properties. Various catalysts have been used for polymerization of such polyester resins. However, the antimony catalyst, which is a widely used catalyst, has a problem that it contains a heavy metal which is not environmentally preferable, and it is required to use a large amount of hundreds of ppm relative to the resin in order to obtain an appropriate reactivity. The cleaning cycle of the equipment is shortened due to precipitation of antimony in the molding process, and in particular, when molding into a container, antimony is extracted due to high temperature contents. Another catalyst, germanium catalyst, is environmentally friendly, but it is expensive and not commercially useful. As a catalyst capable of improving the problems of the antimony and germanium catalysts, a titanium catalyst suitable for environmentally friendly, low cost and excellent reactivity and suitable for polymerization reaction even if the content of less than several ppm is added has been attracting attention, Has a disadvantage in that the degree of sulfur change of the resin is large when added in a large amount and the activity decreases when added in small amounts. Particularly, in the case of condensation in a solid phase, there is a problem that its activity is significantly lowered in comparison with other catalysts. In addition, if the activity of titanium is not controlled by using a suitable stabilizer, by-products such as acetaldehyde and oligomers are produced in a large amount, which is not suitable for various food containers.

미국특허 제5,744,572호에서는 고상중축합 활성을 개선시킨 인(P)화합물을 개시하고 있으나, 그 첨가량이 수백 ppm 수준으로 지나치게 많은 단점이 있었다. U.S. Patent No. 5,744,572 discloses a phosphorus (P) compound that improves the condensation activity in solid phase but has a disadvantage in that the added amount thereof is too high to several hundred ppm.

이에 본 발명에서는 상기의 문제점을 해결하기 위한 연구를 수행한 결과, 티타늄 촉매를 사용하여 폴리에스테르 수지를 제조 시, 특정 인 화합물을 소량 첨가하여 티타늄 촉매의 활성을 충분히 제어할 수 있으며, 특히 고상 중축합 시의 활성이 개선되어 황변되지 않고 부산물의 생성량이 감소되어 경제적으로 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있음을 발견하였으며, 본 발명은 이를 기초로 완성되었다.As a result, the present invention has been made to solve the above problems. As a result, it has been found that, when a polyester resin is prepared using a titanium catalyst, the activity of the titanium catalyst can be sufficiently controlled by adding a small amount of a specific phosphorus compound, It was found that polyester resin can be produced economically by reducing the amount of byproducts produced without increasing the yellowing by improving the activity of the addition, and the present invention has been completed on the basis thereof.

따라서, 본 발명의 목적은 특정 인 화합물을 소량 사용하여 티타늄 촉매의 활성 및 반응성이 개선되어 열안정성이 우수하며, 황변되지 않고 부산물의 생성이 감소되어 물성이 향상된 경제적인 폴리에스테르 수지의 제조방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an economical method for producing a polyester resin in which activity and reactivity of a titanium catalyst are improved by using a specific phosphorus compound in a small amount, and thus the thermal stability is excellent and the production of by- .

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 폴리에스테르 수지를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a polyester resin produced by the above method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리에스테르 수지의 제조방법은 디카르복실산과 디올 성분을 에스테르화 반응 또는 에스테르화 교환반응시키는 단계 및, 티타늄 촉매 존재하에서 상기 반응물을 중축합반응 및 고상중합반응시키는 단계를 포함하며, 하기 화학식 1로 표시되는 인 화합물을 폴리에스테르 수지의 이론 획득량 기준으로 인 원자가 0.1 내지 25ppm이 되도록 상기 에스테르화 반응 또는 에스테르화 교환반응 단계의 초기 또는 말기 또는 중축합반응 초기에 첨가하는 것으로 구성된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a polyester resin comprising the steps of: subjecting a dicarboxylic acid and a diol component to an esterification reaction or an esterification exchange reaction; and subjecting the reaction product to a polycondensation reaction and a solid phase polymerization reaction in the presence of a titanium catalyst Wherein the phosphorus compound represented by the following general formula (1) is reacted at an initial stage of the esterification reaction or the esterification reaction stage or at the beginning of the terminal or polycondensation reaction such that the phosphorus atom is 0.1 to 25 ppm based on the theoretical amount of the polyester resin .

화학식 1Formula 1

Figure 112004062423511-pat00002
Figure 112004062423511-pat00002

상기 화학식 1에서 R1, R2, 및 R3는 서로 같거나 다르게 수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다. In the general formula (1), R 1, R 2, and R 3 are the same or different from each other and are hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

상기 본 발명의 다른 목적을 이루기 위한 폴리에스테르의 수지는 상기 방법을 통해 이룰 수 있다.The resin of the polyester for achieving another object of the present invention can be obtained by the above-mentioned method.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

상술한 바와 같이, 디카르복실산 및 디올을 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응시키고, 이후 티타늄 촉매를 사용하여 중합시켜 폴리에스테르 수지를 제조 시, 상기 티타늄 촉매의 활성, 특히 고상중축합시 활성을 개선할 수 있는 특정 인 화합물을 소량 첨가하여 열안정성이 우수하고 부산물의 생성이 감소되며 황변되지 않아 색상이 우수한 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있는 방법을 제공한다.As described above, when the dicarboxylic acid and the diol are subjected to the esterification reaction or the transesterification reaction, and then the polymerization is carried out using the titanium catalyst to produce the polyester resin, the activity of the titanium catalyst, in particular, The present invention provides a method for producing a polyester resin having excellent thermal stability, reduced production of by-products, and is free from yellowing and having excellent color, by adding a small amount of a specific phosphorus compound.

이하 본 발명의 폴리에스테르 수지의 제조방법을 좀더 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method for producing the polyester resin of the present invention will be described in more detail.

우선, 디카르복실산 및 디올을 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응시켜 저중축합물을 제조하는 단계를 수행한다. 본 단계는 통상적인 폴리에스테르 수지 제조를 위한 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응으로 수행할 수 있다. First, a step of producing a low-condensation product by performing an esterification reaction or an ester exchange reaction with a dicarboxylic acid and a diol is carried out. This step can be carried out by an esterification reaction or an ester exchange reaction for producing a conventional polyester resin.

상기 디카르복실산 성분으로는, 테레프탈산 및 이의 에스테르 형성 유도체, 프탈산, 이소프탈산, 트리멜리틱산(trimellitic acid), 파이로멜리틱산(pyromellitic acid), 페닐렌디옥시 디카르복실산, 4,4-디페닐 디카르복실산, 4,4-디페닐에테르 디카르복실산, 4,4-디페닐케톤 디카르복실산, 4,4-디페닐술폰 디카르복실산, 2,6-나프탈렌 디카르복실산 등의 방향족 디카르복실산, 헥사히드로 테레프탈산, 헥사히드로 이소프탈산 등의 지환족 디카르복실산, 호박산, 글리탈산, 아디핀산, 피메린산, 수베린산, 아제라인산, 세바신산 등의 지방족 디카르복실산 및 이들의 에스테르 형성 유도체를 사용할 수 있으며, 상기 화합물의 1종 또는 2종 이상의 공중합된 화합물을 사용할 수도 있다. Examples of the dicarboxylic acid component include terephthalic acid and its ester-forming derivative, phthalic acid, isophthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, phenylene dioxydicarboxylic acid, 4,4- Diphenyl dicarboxylic acid, 4,4-diphenyl ether dicarboxylic acid, 4,4-diphenyl ketone dicarboxylic acid, 4,4-diphenyl sulfone dicarboxylic acid, 2,6-naphthalene dicarboxylic acid Alicyclic dicarboxylic acids such as hexahydroterephthalic acid and hexahydroisophthalic acid, aromatic dicarboxylic acids such as dodecanedicarboxylic acid, dodecanedicarboxylic acid, anddicarboxylic acid, Aliphatic dicarboxylic acids and ester-forming derivatives thereof may be used, and one or more copolymerized compounds of the above compounds may be used.                     

상기 디올 성분으로는, 에틸렌글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 테트라메틸렌 글리콜, 펜타메틸렌 글리콜, 헥사메틸렌 글리콜, 옥타메틸렌 글리콜, 데카메틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 등의 지방족 디올, 1,2-사이클헥산 디올, 1,4-사이클헥산 디올, 1,1-사이클로헥산 디메틸올(1,1-cyclohexane dimethylol), 1,4-사이클로헥산 디메틸올 등의 지환족 디올, 크실렌 글리콜(xylene glycol), 4,4-디하이드록시 바이페닐(4,4-dihydroxy biphenyl), 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판(2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane), 2,2-비스(4-하이드록시페닐)설폰(2,2-bis(4-hydroxy phenyl)sulfone)등의 방향족 디올을 사용할 수 있으며, 이들 디올(diol)의 1종 또는 2종 이상의 에틸렌글리콜과 함께 공중합된 화합물을 사용할 수도 있다.Examples of the diol component include aliphatic diols such as ethylene glycol, trimethylene glycol, tetramethylene glycol, pentamethylene glycol, hexamethylene glycol, octamethylene glycol, decamethylene glycol, neopentyl glycol, diethylene glycol, and polyethylene glycol, Alicyclic diols such as 2-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,1-cyclohexane dimethylol and 1,4-cyclohexanedimethanol, xylene glycol 4,4-dihydroxy biphenyl, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis And aromatic diols such as 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) sulfone may be used. The aromatic diols may be used alone or in combination with two or more kinds of these diols. May be used.

상기 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응의 반응물인 디카르복실산과 디올의 함량비는, 디카르복실산 성분 1몰에 대하여 디올 성분 1.05 내지 2몰인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 디올 성분이 1.05 내지 1.4몰인 것이다. 상기 디올 성분의 함량이 너무 많으면 부반응이 촉진되어 디에틸렌글리콜과 같은 바람직하지 않은 부반응물이 생성될 우려가 있고, 디올 성분의 함량이 너무 적으면, 에스테르화 반응이 불충분하게 진행되거나 반응시간이 지연되는 문제가 있다. The content ratio of the dicarboxylic acid and the diol, which are reactants in the esterification reaction or the transesterification reaction, is preferably 1.05 to 2 moles, more preferably 1.05 to 1.4 moles, of the diol component per mole of the dicarboxylic acid component, It is mall. If the content of the diol component is too large, side reactions may be promoted and undesirable side products such as diethylene glycol may be formed. When the content of the diol component is too small, the esterification reaction may be insufficient or the reaction time may be delayed There is a problem.

상기 에스테르 반응 또는 에스테르 교환 반응은, 통상적인 에스테르 반응 또는 에스테르 교환 반응의 공정 조건으로 수행할 수 있으며, 예를 들어, 230℃ 내지 260℃의 온도 및 0.5 내지 2kgf/㎠의 압력 하에서 수행할 수 있다.The ester reaction or transesterification reaction can be carried out under the process conditions of a conventional ester reaction or transesterification reaction, and can be carried out, for example, at a temperature of 230 ° C to 260 ° C and a pressure of 0.5 to 2 kgf / cm 2 .

본 발명에 따른 폴리에스테르 수지의 제조 공정 중에 바람직하게는 인(P)화 합물을 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응의 초기 또는 말기, 또는 중축합반응 초기에 투입할 수 있으며, 본 발명의 인(P) 화합물은 상술한 미국특허 제5,744,572호에 언급한 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이며, 필요에 따라서 통상적인 다른 인(P) 화합물을 소량씩 혼합하여 사용하여도 무방하나 그 비율이 10%를 넘지 않는 것이 유리하다. 통상적인 인(P) 화합물로는 아인산(phophorous acid), 인산(phophoric acid), 트리페닐 인산(triphenyl phosphate), 트리메틸 인산(trimethyl phosphate, TMP), 트리에틸 인산(triethyl phophate, TMP), 트리부틸 인산(tributyl phsphate), 모노부틸 인산(monobutyl phosphate), 디부틸 인산(dibutyl phosphate), 디옥틸 인산(dioctyl phosphate), 트리노닐페닐 인산(trinonylphenyl phosphate), 벤질 아인산, 메틸 아인산 메틸 에스테르, 페닐 아인산 에틸 에스테르 및 이들의 혼합물을 예시할 수 있다.In the process for producing a polyester resin according to the present invention, a phosphorus (P) compound can be preferably introduced at the beginning or end of an esterification reaction or an ester exchange reaction, or at the beginning of a polycondensation reaction. ) Compound is a compound represented by the following formula (1) mentioned in the above-mentioned U.S. Patent No. 5,744,572, and may be used by mixing a small amount of other phosphorus (P) compounds as usual, It is advantageous not to. Typical phosphorus (P) compounds include phophorous acid, phophoric acid, triphenyl phosphate, trimethyl phosphate (TMP), triethyl phophate (TMP), tributyl But are not limited to, tributyl phsphate, monobutyl phosphate, dibutyl phosphate, dioctyl phosphate, trinonylphenyl phosphate, benzylphosphoric acid, methylphosphoric acid methyl ester, Esters, and mixtures thereof.

화학식 1Formula 1

Figure 112004062423511-pat00003
Figure 112004062423511-pat00003

상기 화학식 1에서 R1, R2, 및 R3는 서로 같거나 다르게 수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다. 바람직하게, 본 발명에서 사용되는 인 화합물은 상기 화학식 1에서 R1, R2 및 R3가 모두 수소인 카르복시에틸렌 포스폰산(Carboxyethylene Phosphonic acid, 이하, CEPA라 함)이다. 상기 화학식 1로 표시되는 인 화합물 함량은 이론 수지 획득량 기준으로 0.1ppm 내지 25ppm의 인(P) 원자가 포함되도록 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 20ppm이다. 상기 인 화합물의 함량이 0.1ppm 미만이면, 티타늄 촉매 활성의 개선 효과가 미미하고, 25ppm을 초과하면 과용의 의미가 있게 된다.In the general formula (1), R 1, R 2, and R 3 are the same or different from each other and are hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Preferably, the phosphorus compound used in the present invention is Carboxyethylene Phosphonic acid (hereinafter referred to as CEPA) in which R 1, R 2 and R 3 in the general formula (1) are all hydrogen. The content of the phosphorus compound represented by the formula (1) is preferably 0.1 ppm to 25 ppm of phosphorus (P) atoms, more preferably 0.1 to 20 ppm, based on the theoretical resin content. If the content of the phosphorus compound is less than 0.1 ppm, the effect of improving the titanium catalyst activity is insignificant.

다음으로, 티타늄 촉매 존재하에서 상기 에스테르화 반응의 생성물인 저중축합물의 중축합 반응 단계를 수행한다. 상기 티타늄 촉매로는 테트라-n-프로필 티타네이트(tetra-n-propyl titanate), 테트라-I-프로필 티타네이트(tetra-I-propyl titanate), 테트라-n-부틸 티타네이트(tetra-n-butyl titanate), 테트라-t-부틸 티타네이트(tetra-t-butyl titanate), 초산티탄, 수산티탄, 복금속계의 티타늄촉매 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 정색제로서 코발트 화합물, 유기 토너, 무기 토너 또는 이들의 혼합물을 투입할 수도 있으며, 필요에 따라 산화방지제로서 힌더드 페놀(hindered phenol)계 화합물을 투입할 수 있다.Next, a polycondensation reaction step of a low-condensation product, which is the product of the esterification reaction, is carried out in the presence of a titanium catalyst. Examples of the titanium catalyst include tetra-n-propyl titanate, tetra-I-propyl titanate, tetra-n-butyl titanium titanate, tetra-t-butyl titanate, titanium acetate, titanium hydroxide, bicarbonate titanium catalyst or a mixture thereof may be used. As the coloring agent, a cobalt compound, an organic toner, Or a mixture thereof may be added. If necessary, a hindered phenol-based compound may be added as an antioxidant.

상기 중축합 반응도 역시 통상적인 폴리에스테르 수지 제조방법의 중축합 반응 조건으로 수행할 수 있으며, 예를 들어 250 내지 300℃, 바람직하게는 260 내지 300℃의 온도 및 0.5torr의 감압하에서 수행할 수 있고, 바람직하게는 상기 촉매와 첨가제를 투입한 후에는 250 내지 300℃의 온도에서 순차적으로 감압하여 수행할 수 있다. The polycondensation reaction can also be carried out under the polycondensation reaction conditions of a conventional polyester resin production method, and can be carried out at a temperature of, for example, 250 to 300 ° C, preferably 260 to 300 ° C and a reduced pressure of 0.5 torr Preferably, after the catalyst and the additive are added, the reaction may be carried out at a reduced pressure sequentially at a temperature of 250 to 300 ° C.

상기 중축합 반응은 최종생성물인 폴리에스테르 중축합 반응물의 고유점도가 요구되는 수준에 도달하는 공정시간 동안 수행되며, 바람직하게는 고유점도가 0.3 내지 1.0㎗/g, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 0.8㎗/g에 도달할 때까지 수행된다. 만 일 용융 중합시 고유점도가 1.0㎗/g을 초과하면, 아세트알데하이드나 환상 3량체와 같은 부산물이 증가하고, 고유점도가 0.3㎗/g 미만이면 폴리에스테르 수지의 기계적 강도가 불량하며, 하기의 고상중합반응을 수행하여 고유점도를 추가 상승시키는 경우 고상중합시간이 길어져 경제적으로 불리하다는 문제점이 있다.The polycondensation reaction is carried out for a period of time during which the intrinsic viscosity of the polyester polycondensation reaction product reaches a desired level, preferably from 0.3 to 1.0 dl / g, more preferably from 0.4 to 0.8 dl / g, / g < / RTI > is reached. If the intrinsic viscosity exceeds 1.0 dl / g, the by-products such as acetaldehyde and cyclic trimer are increased. If the intrinsic viscosity is less than 0.3 dl / g, the mechanical strength of the polyester resin is poor, When the intrinsic viscosity is further increased by carrying out the solid phase polymerization reaction, the solid phase polymerization time is prolonged, which is economically disadvantageous.

한편, 본 발명에서는 상기 중축합반응의 생성물인 폴리에스테르 중축합물의 고유점도를 증가시키기 위하여, 상기 폴리에스테르 중축합물을 고상중합반응시키는 단계를 더욱 포함할 수 있다. In the present invention, in order to increase the intrinsic viscosity of the polyester polycondensate, which is a product of the polycondensation reaction, the polyester polycondensate may further be subjected to a solid phase polymerization reaction.

이와 같이, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 폴리에스테르 수지는 사출 블로우(blow)성형, 방사, 캐스팅 등 통상의 방법에 의하여, 용기, 필름, 섬유 등 최종 제품으로 성형될 수 있으며, 아세트알데히드, 환상 3량체 등의 부산물이 적으므로, 보틀(bottle) 등 각종 식품용기의 제조에 특히 적합하다.As described above, the polyester resin produced by the method according to the present invention can be molded into a final product such as a container, a film, or a fiber by a conventional method such as injection blow molding, spinning, casting, Trimer and the like, and thus is particularly suitable for the production of various food containers such as bottles.

하기 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하나, 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.The following examples and comparative examples are intended to illustrate the present invention further but are not to be construed as limiting the scope of the present invention.

이하 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리에스테르의 물성 측정법 및 후가공 방법은 다음과 같다.Hereinafter, the method for measuring the physical properties and the post-processing method of the polyester prepared in Examples and Comparative Examples are as follows.

1)고상중축합: 칩상의 폴리에스테르 수지를 100g정량 후 튜브관에 채워 튜브마개를 덮어 조인후에 오일 베스(oil bath)에 담구고, 2리터/분의 유량으로 질소를 흘려주면서 210℃의 온도에서 16시간 동안 체류시켰다. 상기 튜브를 오일 베스로 부터 꺼내어 질소 기류 하에서 상온까지 냉각시켰으며, 튜브마개를 열어 조심스럽게 상,하부 각 10g을 빼내어 버린후, 중간 부분의 80g을 별도로 샘플링하여 수지의 고유점도를 측정하였다.1) Condensation in solid phase: 100 g of the polyester resin on the chip was weighed and filled in a tube tube. The tube was covered with a stopper, and the tube was immersed in an oil bath. While flowing nitrogen gas at a flow rate of 2 liters / minute, And allowed to stand for 16 hours. The tube was taken out from the oil bath and cooled to room temperature under a nitrogen stream. 10 g of the upper and lower portions were carefully removed by opening the tube stopper, and 80 g of the middle portion was separately sampled to measure the intrinsic viscosity of the resin.

2)고유점도(Intrinsic viscosity: 이하, IV라 함): 수지시료를 액체질소를 이용하여 동결분쇄를 시행한 후, 시료 0.36g을 농도가 1.2g/㎗이 되도록 o-클로로페놀 용매에 150℃의 온도에서 15분간 용해시킨 후, 우베로드 점도계를 이용하여 35℃에서 원액과의 상대점도(ηrel)를 측정하였고, 이로부터 비점도(specific viscosity) ηsp (=ηrel - 1)를 산출한 후, 허긴스(Huggins)식을 사용하여 수지의 고유점도값(IV)을 환산하였다.2) Intrinsic viscosity (hereinafter referred to as IV): A resin sample was subjected to freeze-grinding using liquid nitrogen, and 0.36 g of a sample was added to o-chlorophenol solvent at 150 ° C. , The relative viscosity (? Rel) between the solution and the undiluted solution was measured at 35 占 폚 using a Ube load viscometer, and the specific viscosity? Sp (=? Rel-1) The intrinsic viscosity value (IV) of the resin was converted using the Huggins equation.

3)금속 원자 함유량: 시료 2g을 혼합산으로 완전용해시킨 후, 유도결합 플라즈마 발광 분광 분석법에 의하여 금속 원자 함유량을 구하였다.3) Content of metal atoms: After dissolving 2 g of the sample in mixed acid, the metal atom content was determined by inductively coupled plasma emission spectroscopy.

4)수지 색조: 수지시료를 원주상의 측색용 셀(cell)에 일정량 충전한 후, Lab 표색계에 있어서 헌터(hunter)의 채도식 색좌표 b를 반사법으로 3회 측정하여 평균값을 구하였다.4) Resin color tone: After a predetermined amount of resin sample was filled in a colorimetric cell in the circumference, the saturation color coordinate b of the hunter in the Lab colorimetric system was measured three times by reflection method to obtain an average value.

5)프리폼 및 보틀 제조: 수지를 170℃에서 12시간 동안 진공건조시키고, 사출 성형기(ASB150, 닛세이 머신)에 투입하여, 높이 145mm, 외경 28mm, 두께 4mm, 중량 48g의 프리폼을 제조(실린더 온도 275℃, 성형사이클 23초)하였다.5) Preparation of preform and bottle The resin was vacuum dried at 170 ° C for 12 hours and charged into an injection molding machine (ASB150, Nissei Machine) to prepare preforms of 145 mm in height, 28 mm in outer diameter, 4 mm in thickness and 48 g in weight 275 DEG C, molding cycle 23 seconds).

6)아세트알데하이드(AA) 함유량: 프리폼을 동결분쇄 후, 분쇄물 약 1g을 20㎖ 용기에 담고, 150℃로 40분간 가열하면서 얻어지는 아세트알데하이드의 양을 가스 크로마토그래피를 이용하여 측정하고, 순수 아세트알데하이드의 희석액 값과 비교하여 그 절대값을 구하였다.6) Acetaldehyde (AA) content: After the preform was frozen and pulverized, about 1 g of the pulverized product was placed in a 20 ml container, and the amount of acetaldehyde obtained by heating at 150 캜 for 40 minutes was measured by gas chromatography. And the absolute value thereof was obtained by comparing with the diluent value of aldehyde.

실시예 1 Example 1                     

폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 제조Preparation of polyethylene terephthalate resin

테레프탈산 9960중량부(약 60몰), 에틸렌글리콜 4650중량부(약 75몰)의 슬러리(slurry) 반응액을 에스테르화 반응기에 넣고 반응기의 온도를 250℃로, 반응기의 압력을 질소를 투입하여 1.0kgf/㎠로 유지하면서 에스테르화 반응을 수행하였으며, 반응이 수행되는 동안 에스테르화 반응물 중의 물과 소량의 에틸렌글리콜의 혼합액을 증류 컬럼(distillation column)을 통해 반응기 외부로 유출하면서 반응체류시간이 400분이 되도록 하고, 상기 에스테르화 반응이 완결된 후, CEPA(Carboxyethylene Phosphonic Acid)을 폴리에스테르 수지 이론 획득량 기준으로 인(P)원자가 10ppm이 되도록 투입하였고, 중축합촉매로서 티탄알콕사이드(titan alkoxide)계열의 테트라-n-부틸-티타네이트를 티타늄 원자가 수지 이론 획득량 기준으로 10ppm이 되도록 투입한 후에, 에스테르화 반응의 생성물인 저중축합물을 중축합 반응기로 이송하였다. 다음으로 280℃, 0.5torr 조건 하에서 중축합반응을 고유점도(IV)가 61에 도달할때까지 수행하였으며, 계속해서 상기 중축합반응 생성물을 160℃에서 2시간 동안 방치하여 결정화시킨 후, 결정화된 반응물을 고상중합 반응기에 이송시켰고, 이송된 반응물에 질소를 2리터/분의 유량으로 계속 흘려주면서 210℃에서 16시간 동안 체류시킨후 물성을 측정하였다. A slurry reaction solution of 9960 parts by weight (about 60 moles) of terephthalic acid and 4650 parts by weight (about 75 moles) of ethylene glycol was placed in an esterification reactor and the temperature of the reactor was set to 250 ° C. kgf / cm < 2 >. During the reaction, a mixture of water and a small amount of ethylene glycol in the esterification reaction was distilled out of the reactor through a distillation column, After completion of the esterification reaction, CEPA (Carboxyethylene Phosphonic Acid) was added in an amount of 10 ppm of phosphorus (P) based on the theoretical amount of polyester resin, and as a polycondensation catalyst, titanium alkoxide After the addition of tetra-n-butyl-titanate so that the titanium atom is at 10 ppm based on theoretical resin amount, the product of the esterification reaction The condensation product was transferred to a polycondensation reactor. Next, the polycondensation reaction was carried out at 280 ° C. under 0.5 torr until the intrinsic viscosity (IV) reached 61, and the polycondensation reaction product was allowed to stand at 160 ° C. for 2 hours to crystallize, The reaction product was transferred to a solid-state polymerization reactor. The reaction product was allowed to flow at a flow rate of 2 liters / minute while maintaining nitrogen at 210 캜 for 16 hours, and the physical properties thereof were measured.

실시예 2 및 비교예 1,2,3,및 4Example 2 and Comparative Examples 1, 2, 3, and 4

폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 제조Preparation of polyethylene terephthalate resin

하기 표 1에 나타낸 바와 같이 인 화합물의 종류와 첨가량을 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. The procedure of Example 1 was repeated, except that the kind and amount of the phosphorus compound were changed as shown in Table 1 below.                     

하기 표 1에 실시예 및 비교예로부터 제조된 수지의 물성 결과를 나타내었다.The physical properties of the resins prepared from the examples and comparative examples are shown in Table 1 below.

항목Item 실시예1Example 1 실시예2Example 2 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 비교예3Comparative Example 3 비교예4Comparative Example 4 안정제 종류Stabilizer type CEPACEPA CEPACEPA 인산Phosphoric acid TEPTEP TMPTMP 금속원자Metal atom Ti
(ppm)
Ti
(ppm)
1010 1010 1010 1010 1010 1010
P
(ppm)
P
(ppm)
1010 2020 1010 1010 1010 00
용융
중축합
Melting
Polycondensation
IVIV 0.610.61 0.600.60 0.620.62 0.590.59 0.600.60 0.620.62
고상
중축합
elegance
Polycondensation
IVIV 0.810.81 0.790.79 0.800.80 0.800.80 0.810.81 0.830.83
고상시간(hr)Solid-state time (hr) 1515 1717 3333 2424 2626 1414 Col-bCol-b 5.65.6 5.25.2 5.25.2 5.35.3 5.55.5 8.58.5 프리폼
물성
Preform
Properties
AA(ppm)AA (ppm) 1616 1414 1212 1212 1313 2121

상기 실시예 및 비교예에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 폴리에스테르 수지의 제조방법에 따라 인 화합물을 소량 첨가하여도 티타늄 촉매의 활성 특히, 고상중축합시의 활성이 충분히 개선되어 고상시간이 단축되었고, 아세트알데히드와 같은 부산물의 생성이 적고, 황변이 없어 물성이 향상되었으며, 따라서, 다양한 제품, 특히 식품용기 원료로 적합한 폴리에스테르 수지를 경제적으로 제조할 수 있을 것으로 기대된다.As shown in the above examples and comparative examples, even when a small amount of phosphorus compound is added according to the production method of the polyester resin of the present invention, the activity of the titanium catalyst, particularly, the activity at the time of solid phase condensation is sufficiently improved, , Acetaldehyde and the like, and is free from yellowing. Thus, it is expected that a polyester resin suitable for a variety of products, especially food container raw materials, can be economically produced.

Claims (4)

디카르복실산과 디올 성분을 에스테르화 반응 또는 에스테르화 교환반응시키는 단계 및, 티타늄 촉매 존재하에서 상기 반응물을 중축합반응 및 고상중합반응시키는 단계를 포함하는 폴리에스테르 수지의 제조방법으로서, 여기서 하기 화학식 1로 표시되는 카르복시에틸렌 포스폰산(CEPA)을 폴리에스테르 수지의 이론 획득량 기준으로 인 원자가 0.1 내지 25ppm이 되도록 상기 에스테르화 반응 또는 에스테르화 교환반응 단계의 초기 또는 말기, 또는 중축합반응 초기에 첨가하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지의 제조방법:A process for producing a polyester resin comprising the step of subjecting a dicarboxylic acid and a diol component to an esterification reaction or an esterification exchange reaction and a polycondensation reaction and a solid phase polymerization reaction of the reaction product in the presence of a titanium catalyst, (CEPA) is added at the initial or terminal stage of the esterification reaction or the esterification exchange step, or at the beginning of the polycondensation reaction so that the phosphorus atom is 0.1 to 25 ppm based on the theoretical amount of the polyester resin ≪ tb > < / TABLE > 화학식 1Formula 1
Figure 112011101265708-pat00004
Figure 112011101265708-pat00004
상기 화학식 1에서 R1, R2, 및 R3가 각각 수소임. R1, R2, and R3 in the above formula (1) are each hydrogen.
삭제delete 제1항의 방법에 따라 제조된 폴리에스테르 수지.A polyester resin produced according to the method of claim 1. 제3항에 따른 폴리에스테르 수지로 성형된 성형체로서, 상기 성형체는 식품용기, 필름, 또는 섬유인 성형체.A molded article molded from a polyester resin according to claim 3, wherein the molded article is a food container, film, or fiber.
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