문맥 (context)
폴리에스터는 수많은 포장 및 섬유계 용도에서 폭넓게 사용되는 중합체 수지이다. 일반적으로, 상업적인 폴리에스터 생산 공정은, 요구되는 글라이콜이 몰 과량으로 방향족 다이카복실산과 반응되어 에스터를 형성하는 직접 에스터화를 포함하거나; 또는 출발 방향족 잔기가 방향족 다이카복실산의 저분자량 다이에스터, 예를 들어 다이메틸 테레프탈레이트(DMT)인 경우, 이것이 감압 및 승온하에서 중축합되어 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (PET)를 형성하는 트랜스에스터화 또는 에스터 교환에 의해 이루어진다. 이들 축합 반응의 생성물은 가역적인 경향이 있기 때문에, 그리고 폴리에스터의 분자량을 증가시키기 위해, 이 반응은 종종 직렬로 작동되는 여러 개의 반응 챔버를 갖는 다중-챔버 중축합 반응계에서 수행된다. 상기 출발 방향족 잔기가 방향족 다이카복실산인 경우, 물이 상기 반응의 부산물이다. 상기 출발 방향족 잔기가 방향족 다이카복실산의 다이에스터, 예컨대 DMT인 경우, 메탄올이 반응의 부산물이다. 어느 경우에도, 상기 반응 부산물은 증류에 의해 제거된다.
그 후, 다이글라이콜 에스터는 제 2 예비중합 단계를 통과하여, 저압 및 고온에서 작동되는 제 3 용융된 폴리에스터화 단계 또는 중축합 단계를 통과하기 전에 중간 분자량 올리고머를 형성한다. 중합체 쇄의 분자량은 이 제 2 챔버에서 계속 증가하고, 이때 휘발성 화합물이 연속적으로 제거된다. 이 공정은 각 반응기마다 연속적으로 반복되고, 각각의 연속 반응기는 점점 더 낮은 압력에서 작동된다. 이 계단식 중합의 결과는 에스터화 단계에 관해 점점 더 높은 분자량 및 점점 더 높은 고유 점성을 갖는 폴리에스터가 형성된다. 보다 높은 용융 점성을 요구하는 일부 용도에서는, 고체 상태 중합이 실시된다.
폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 또는 개질된 PET는 탄산 음료, 물, 주스, 식품, 세제, 화장품, 및 기타 생산품에 사용하기 위한 플라스틱 병 및 단지와 같은 음료 및 식품 용기를 제조하기 위해 선택되는 중합체이다. 그러나, 이들 생산품의 대부분은 약 250 내지 390nm의 범위의 파장에서 해로운 영향(즉, 자외선(UV) 광에 의한 분해)을 받을 수 있다. 이러한 중합체는, 중합체에 벤조페논, 벤조트라이아졸 및 레소르시놀 모노벤조에이트와 같은 다양한 UV 광안정화제를 물리적으로 혼합함으로써 UV 광 저항성을 가질 수 있는 것으로 공지되어 있다. 이들 안정화제가 방사선을 흡수하는 작용을 잘함에도 불구하고, 대부분의 이들 화합물은 폴리에스터가 제조되거나 가공되는 조건하에서 분해될 것이다. 이러한 안정화제의 분해는 종종 폴리에스터의 황변을 야기하고, 폴리에스터가 어떤 안정화제도 거의 함유하지 않게 한다.
프루엣(Pruett) 등의 미국 특허 제 4,617,374 호는 폴리에스터 또는 폴리카보네이트 조성물중에 혼입될 수 있는 특정한 UV-흡수 메틴 화합물의 용도를 개시하고 있다. 상기 UV 흡수 화합물은 폴리에스터, 예컨대 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(1,4-사이클로헥실렌다이메틸렌 테레프탈레이트)의 공중합체의 제조에 유용한 것으로 밝혀졌다. 상기 화합물은 약 320 내지 약 380nm의 범위내에서 최대 흡광도를 갖는 자외선 또는 가시 광선 흡광을 강화한다. 기능적으로, 이들 화합물은 종결자로서 중합체 쇄상으로 축합되는 산 또는 에스터 기를 함유한다. 프루엣 등의 미국 특허는 트랜스에스터화(즉, DMT가 출발 물질임)를 사용한 폴리에스터의 제조, 및 반응 초기의 UV 흡수 화합물의 첨가를 교시한다. 그러나, 기대치 않게도 폴리에스터가 제조되는 공정 및 UV 흡수 화합물이 폴리에스터에 첨가되는 시점이 이러한 UV 흡수 화합물이 폴리에스터에 혼입되는 효율에 기여한다는 것이 밝혀졌다. 이들 UV 흡수 화합물은, 전술한 직접 에스터화를 이용하여 제조된 폴리에스터에 쉽게 혼입되지 않는다는 것이 밝혀졌다. UV 흡수 화합물의 손실은 폴리에스터 형성에 위한 추가 비용을 야기한다.
자오(Zhao) 등의 미국 특허 제 6,207,740 호 및 제 6,559,216 호에는 특정한 폴리옥시알킬렌화된 메틴-계 화합물이 열가소성 수지에서 UV 흡수 화합물로서 사용하기에 적합한 것으로 개시되어 있다. 이들 특허 문헌은, 이러한 폴리옥시알킬렌화된 메틴-계 화합물이 통상 액상이고, 이미 중합화된 열가소제, 예컨대 폴리에스터, 폴레올레핀, 할로겐화된 중합체, 및 폴리아마이드와 혼합될 수 있다는 것을 교시한다. 그러나, 상기 특허 문헌들은 이러한 폴리옥시알킬렌화된 메틴-계 화합물이, 특히 폴리에스터가 이산 및 다이올의 직접 에스터화를 이용하여 제조되는 경우, 폴리에스터 조성물에 이의 제조 중에 혼입될 수 있는지에 대해 어떠한 개시나 제안을 하고 있지 않다.
따라서, 직접 에스터화의 방법을 사용하여 제조된 폴리에스터 조성물에 UV 흡수 화합물, 특히 미국 특허 제 4,617,374 호에 개시된 유형의 UV 흡수 화합물을 을 혼입하는 개선된 방법에 대한 요구가 존재한다.
발명의 개요
간략하게, 본 발명은 직접 에스터화 공정을 이용하여 제조된 폴리에스터에 25% 초과의 UV 광흡수 화합물을 혼입하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 다이카복실산 및 다이올을 포함하는 반응물을, 에스터, 올리고머, 저분자량 폴리에스터 및 이들의 혼합물중의 하나 이상을 포함하는 에스터화된 생성물을 형성하기에 충분한 조건 하에서 상기 반응물을 접촉시킴으로써 직접 에스터화하는 단계; 상기 에스터화된 생성물을 중축합시켜 폴리에스터를 형성하는 단계; 및 상기 반응물의 초기에 존재하는 카복시기의 50% 이상이 에스터화되었을 때 하나 이상의 UV 흡수 화합물을 반응기중의 하나에 첨가하는 단계를 포함한다. 한 바람직한 실시양태에서는, UV 흡수 화합물의 요구량의 0 내지 100%가 하나 이상의 중축합 단계(에스터화된 생성물을 에스터화 반응기로부터 진공 및 온도가 증가된 다수의 중축합 대역으로 도입함으로써 고분자량 폴리에스터가 제조될 수 있음) 동안 첨가된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 이산 및 다이올의 직접 에스터화를 이용하여 제조되는 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 이산 및 다이올의 직접 에스터화를 이용하여 제조된 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입하되, 이때 폴리에스터에 혼입되는 UV 흡수 화합물의 수율이 50% 초과이도록 하는 것이다.
본 발명의 이들 및 기타 목적 및 이점은 하기 설명에 따라 당분야의 숙련자들에게 더욱 명백하게 될 것이다. 본 발명의 개념은 본원에 개시된 구성으로 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 단지 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한된다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
직접 에스터화 방법을 사용하여 제조되는 폴리에스터 조성물에 UV 흡수 화합물을 혼입할 때, 본 발명이 달성하고자 하는 구체적인 목적은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
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1과제 해석
task_interpretation본 발명이 직접 에스터화 공정을 통해 제조되는 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입할 때 달성하려는 목적을 파악해야 한다.
- 본 발명의 목적은, 이산 및 다이올의 직접 에스터화를 이용하여 제조되는 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입하는 것이다.
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2정보 추출
information_extraction문맥에서 '본 발명의 목적'으로 명시된 부분을 추출한다.
- 본 발명의 목적은, 이산 및 다이올의 직접 에스터화를 이용하여 제조되는 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입하는 것이다.
- 본 발명의 다른 목적은, 이산 및 다이올의 직접 에스터화를 이용하여 제조된 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입하되, 이때 폴리에스터에 혼입되는 UV 흡수 화합물의 수율이 50% 초과이도록 하는 것이다.
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3근거 선택
evidence_selection두 가지 목적(혼입 자체와 수율 확보)을 모두 포함하는 근거를 선택한다.
- 본 발명의 목적은, 이산 및 다이올의 직접 에스터화를 이용하여 제조되는 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입하는 것이다.
- 본 발명의 다른 목적은, 이산 및 다이올의 직접 에스터화를 이용하여 제조된 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입하되, 이때 폴리에스터에 혼입되는 UV 흡수 화합물의 수율이 50% 초과이도록 하는 것이다.
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4논리 통합
logical_integration직접 에스터화 방식에서 UV 흡수 화합물이 잘 혼입되지 않는 문제를 해결하기 위해, 혼입을 가능하게 하고 수율을 50% 초과로 높이는 것이 핵심 목적임을 통합한다.
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5결론 도출
conclusion_formulation이산 및 다이올의 직접 에스터화를 통해 제조되는 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입하는 것과, 혼입되는 UV 흡수 화합물의 수율을 50% 초과로 만드는 것을 목적으로 결론짓는다.
- 본 발명의 목적은, 이산 및 다이올의 직접 에스터화를 이용하여 제조되는 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입하는 것이다.
- 본 발명의 다른 목적은, 이산 및 다이올의 직접 에스터화를 이용하여 제조된 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입하되, 이때 폴리에스터에 혼입되는 UV 흡수 화합물의 수율이 50% 초과이도록 하는 것이다.
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6답변 생성
answer_generation질문에 대해 명확하고 구체적인 문장으로 답변을 작성한다.
- 본 발명의 다른 목적은, 이산 및 다이올의 직접 에스터화를 이용하여 제조된 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입하되, 이때 폴리에스터에 혼입되는 UV 흡수 화합물의 수율이 50% 초과이도록 하는 것이다.
최종 답변 (final_answer)
본 발명의 목적은 이산 및 다이올의 직접 에스터화를 이용하여 제조되는 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입하는 것이며, 이때 폴리에스터에 혼입되는 UV 흡수 화합물의 수율이 50%를 초과하도록 하는 것이다.
핵심 해석 (core_interpretation)
직접 에스터화 공정을 이용하여 제조되는 폴리에스터에 UV 흡수 화합물을 혼입하고, 폴리에스터에 혼입되는 UV 흡수 화합물의 수율을 50% 초과로 확보하는 것을 목적으로 한다.