JPS5840317A - 芳香族ポリエステルの製造方法 - Google Patents

芳香族ポリエステルの製造方法

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JPS5840317A
JPS5840317A JP13872781A JP13872781A JPS5840317A JP S5840317 A JPS5840317 A JP S5840317A JP 13872781 A JP13872781 A JP 13872781A JP 13872781 A JP13872781 A JP 13872781A JP S5840317 A JPS5840317 A JP S5840317A
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aromatic polyester
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杉本 宏明
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  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は芳香族ポリエステルの製造方法に関するもので
ある。全芳香族ポリエステルは構造にもとすく優れた性
質を有するが、特に耐熱性の点ではあらゆるl#[Iの
なかで抜きんでている。なかでもテレフタル酸やイソフ
タル酸とパラヒドロキシ安息香酸あるいはその誘導体と
、4.4’−ジヒドロキシジフェニルあるいはその誘導
体から製造される全芳香族ポリエステルは射出成形可能
でかつ各種物即 性、卿ち機械的性質、電気的性質、熱安定性等に優れて
いるヒ、高い耐熱性、耐薬品性、耐油性、耐放射線性、
寸法安定性など数々の優れた性能をもちあわせており、
機械部品、電気、電子部品、自動車部品など種々の分野
チルはその高い軟化温間のゆえ、溶融粘度が高く成形性
が想いという欠点がある。また高い成形加工温度を必要
と°するため、成形時のポリマーの劣化、管色などの問
題があり、これらの点からも成形性の改善が望まれてい
た。
さらに、このような全芳香族ポリエステル1こは、射出
成形時、呪向しやすいという性質があり、成形品の櫻械
軸方向(MD )と機械軸と直角の方向(TD)では成
形時に生ずる収縮率に茅が生じる傾向にある。このよう
な成形収縮率の異方性は成形品の寸法安定性からみても
好ましくない。
αFに述べたような、全芳香族ポリエステルのもつ問題
点−即ち成形性(流動性)の悪いこと、射出成形時に配
゛向じやすく収縮率の異方性がみられること−などを解
決するために従来から種々の方法が用いられている。成
形性を改善するための方法としては、より流動性のよい
(成形性のよい)INNlとブレンドするという方法が
ある。たとえばポリエチレンテレフタレートやポリカー
ボネートなどとブレンドし成形するという方法である。
しかしながら、先に述べたテレフタル酸やイソフタル酸
、バラヒドロキシ安息香酸%4.i%4’−ジヒドロキ
シジフェニルなどから得られる全芳香族ポリエステルと
ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネートとの混
合、造粒、成形を行なう際、全芳香族ポリエステルの均
一化する温度領域で各工程を行なうと、この温度では熱
安定性に劣るポリエチレンテレフタレートやポリカーボ
ネートは熱分解をおこしやす(、またこれらのINII
Iが安定して均一の系全体が均一分散体とはならない。
系全体を均一化するために、混合、造粒、成形などの各
工程における闇詣の滞留時間を長くすることも可能では
あるが、均一分散にはほど遠く、またその状態曵するた
め)こ多大の時間を要することになり、現実的ではない
。
別法として、全芳香族ポリエステルの成形温間を低下さ
せる目的で、全芳香族ポリエステルの分子量の低いもの
を用いて、ヒに建べたように、成形性の優れた樹脂とと
も・こ混合、造粒、成形を行なうことも可能ではあるが
、全芳香族ポリエステルのもつ種々の優れた性能を低下
させてしまうことになる。
また溶液によるブレンド方法も考えられるが、全芳香族
ポリエステルの場合、分解を伴なわずに均一に溶解しう
る溶媒は也在のところ見い出されておらず、きわめて国
難といえよう。
分散性が十分でないと、閘脂や成形品が溶媒や試薬にさ
らされた時に一部劣化し°たり、成形時のシ菅ットごと
のバラツキが見られたり、成形品の強度が不均一であっ
たりする。
以ヒ述べた様・こ通°帛のブレンド方法からは、ヒに述
べた全芳香族ポリエステルの成形性を改良することは困
難といえる。
全く別の方法として、ブレンドではなく共重合という方
法もある。全芳香族ポリエステルのようなポリマー主鎖
が剛直な・ものに対しては流動性を付与する目的で屈曲
性に富む単位、たとえばエチレングリコールのような脂
肪族のセグメントを共重合するという方法である。しか
しこの方法では、ブレンドにおいてみられる不均一性は
なく、流動性はよくなり成形性が改良されるが、本来全
芳香族ポリエステルのもつ数々の優れた性質、特に耐熱
性の低下が太き(好ましい。
全芳香族プリエステルの第2の問題点である配向−成形
収縮率の異方性は射出成形条件である程度まではおさえ
ることができる。射出子方や射出速度などの成形条件を
、配向をおさえるように鍔ぶのである。しかしながらこ
のような方法φこも隅間があり、mMそのものの改良が
必要であることは占うまでもない。
通常、用いられる方法としては、充填材を用いる方法が
ある。充填材としてはガラス繊維、グラフディト、石英
、酸化−1酸化チタン、タルクなどの無機物が主である
。
充填材を用いる通常の目的は機械的強度の向ヒであり、
ポリエチレンテレフタレートやポリアミド(ナイロン)
などではその−11性が、ガラス繊維などを充填するこ
とにより大幅に向ヒする。またその他充填材各々の特質
を生かした目的で用いられたり、増竜材として用いられ
ることもある。全芳香族ポリエステルの場合はガラス−
維のような充填材を数十%充填することにより配向がお
さえられる。ところが強度(−11性)は充填した場合
の方が配向がおさえられてむしろ低くなり、ポリエチレ
ンテレフタレートやポリアミド(ナイロン)といった通
常の熱可塑性剛脂の場合と異なる。
転向をおさえる目的でガラス繊維などの充填材を用いた
ときは、このような強度(剛性)の低下以外にも成形機
を損傷するといった問題もある。あるいは成形品の用途
によっては充填材がない(即ち樹脂のみの)方が好まし
い場合もあり、轍脂そのものの配−向をおさえる方法は
全芳香族ポリエステルの場合、現在までのところ見い出
されていない。
本発明者らは、仁のような現状に鑑“み、全芳香族ポリ
エステルの成形性(流動性)を改良し、かつ成形時の配
向をおさえるべく鋭意検討した結果、全芳香族ポリエス
テルの製造時に、重合反応系にある種のポリエステルを
特定の割合で存在せしめかつ重合を実質的に溶媒を存在
させない塊状重合法で行なうことにより、全芳香族ポリ
エステルのもつ優れた性能を低下させることなく、ヒ記
目的を達せられることを見い出し本発明に到達した。
即ち、本発明は一般式A: (式中xは01〜C4のアルキル基、−〇−0−802
−、−8−まtコは−CO−であり、m、nは0ま・た
はlである。d:eの比は1:lからlO:lの範囲1
こあり、e:fの比は9:lOから10:9の間にある
。また上式中の芳香環の置換基は互いにパラまたはメタ
の位置にある。) であられされる全芳香族プリエステルのへ造時に、重合
反応系に 一般弐B: (式中p+qはIOから1000の範囲(こであられさ
れるポリエステルを、!終生成?リマーの5〜50重竜
%となるような割合で存在せしめ、かつ重合を実質的に
溶媒を存在させない塊状重合法で行なうことを特徴とす
る芳香族ポリエステルの!J&l造方法に関するもので
ある。
一般式Bであられされるポリエステル(以下、ポリエス
テルBと略)を存在せしめて重合を行なうと、配向が大
幅舎こおさえられ、成形品の外観も良好であり、充填材
なしでも収縮率の異方性は小さかった。さらに、機械的
性質や耐熱性はポリエステルBを存Aコさせない場合・
こ比べて遜色ないばかりでなく、流動性(成形性)も改
良された。このこと1こより例えば成形品のウェルド部
強1yが大きく改良されるなどの効果もみられた。
ポリエステルBを存在させ°C重合することによる、こ
のような効果の原因については明らかではないが、ポリ
エステルBを存在させて重合したときの芳香族ポリエス
テルの重合温度や得られた重合体の成形加工温度はポリ
エステルBの融点以下であり、構造的・ζも同じような
ヱスチル構造を有しているところ力;ら見て、ポリエス
テルBは一睡の6濡れのよい″充填材とし°C全芳香族
ポリエステルA中に均一に分散し、充填材としての効果
により配向をおさえているとも考えられる。あるいは?
リエステルBは重合反応中にエステル交換反応により(
融点や重合温度からみて、一部のみと考えられるが)全
芳香族ポリエステル八の主鎖に紹み込まれていることも
考えられる。そしてこのことがまたポリエステルBと全
芳香族ポリエステルAの濡れのよい艙内となるであろう
。
ポリエステルBは全芳香族ポリエステルAの重合時に存
在せしめる必要がある。ポリエステルBを全芳香族ポリ
エステル八に単にブレンドするだけでは、成形性や配向
の問題は改良されなかっすこ。この旅因は均−分散件が
襲いことによると考えられる。
またポリエステルBの分子量も一定以ヒの範囲のもので
ある必要がある。一般式B中、p+9が10より小さい
低分子量の場合には、lO以ヒの場合に比べて効果は少
ない。低分子量では重合反応中にエステル交換等で十分
主鎖に組み込まれ“濡れのよい”充填材としての効果が
ないのかも知れない。なお、ポリエステルBの分子量は
末端基定量法より求めた値であるが、重合度1000以
ヒ會こなると定量確度が小さくなり、効果との対応はわ
かりにくい。
全芳香族ポリエステルの重合時1こ用い、られるポリエ
ステルBの量は最終生成ポリマーの5〜50重量%であ
る必要がある。この範囲以下では効果は十分でな(、ま
たこの範囲は、ヒでは得られるポリエステルの機械的性
質が十分でない。
また重合は実質的に溶媒を存在させない塊状重合法で行
なう必要がある。
芳香族プリ2ステルの製造法としては、生成したポリマ
ーを溶解せしめる有機溶媒を重合溶媒とする溶液重合法
、生成したポリマーが重合に用いた溶媒から析出してく
る懸濁重合法、溶媒を用いない塊状重合法などが知られ
ている。テレフタル酸やイソフタル酸と)(ラヒドロキ
シ安息香酸と4.4″−ジヒドロキシジフェニルなどか
ら1%1造される全芳香族ポリエステルの場合は、これ
を溶かしうる溶媒が現在までのところ見い出されていな
いため、溶液重合法は採用し電い。懸濁重合法とじCは
水添ターフェニルやジフェニルエーテル、ジフェニル毘
合物のような高沸点溶媒が用いられるが、これらの溶媒
の除去、回収、う経済的不利を有し°Cいる。塊状重合
法は祥済的には最も優れた重合法であるが、芳香族ポリ
エステルの製チ1こはあまり適用されても)ない。その
理由は、ポリエチレンテレツクレートのような晰肪族ポ
リエステルと比較しC芳香族ポリエステルは融点が高(
、溶融状態を維持するには高温を必要とするため、ポリ
マーの着色劣化が著しく商品としCの価値が減じられる
からである。この青色劣化の問題が解決されれば、ポリ
マー品質ならび赤こ経済性を満足することのできるプロ
セスとしC工業的意義は大きい。
本発明者らは1.ヒ記全芳香族ポリエステルの製造時、
重合反応系にポリエステルBを存在せしめ、かつ重合を
実質的−こ溶媒を存在させない塊状重合法で行なうと着
色劣化の少ない芳香族ポリエステルが得られるとともに
、lリエステルBを存在させることな(重合して得られ
る全芳香族ポリエステ!しや、あるも)はポリエステル
Bを存在させる亀こしても、他の方法(例えば懸濁重合
法)で得られた芳香族ポリエステルに比べて、成形性、
流動性骨こ優れ、また配向も少なく、物性的令ζも優れ
たポリマーが得られることを見い出した。
本発明1こ用いられる全芳香族ポリエステルの成分とし
ては例えば、fラヒドロキシ安息香酸、メタヒドロキシ
安息香酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ハイドロキノ
ン、レゾJνシン、4.41−ジヒドロキシ−ジフェニ
ル、4゜4′−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4゜
4′−ジヒドロキシジフヱニルスルホン、4゜4′−ジ
ヒドロキシジフェニルスルフィド、4.4′−ジヒドロ
キシベンゾフェノンなどやこれらの誘導体を用いること
ができる。
これらの組み合わせのうち、バラヒドロキシ安息香酸あ
るいはそのエステル、テレフタル酸あるいはそのエステ
ル、4.4’−ジヒドロキシジフェニルあるいはそのエ
ステルの組み合わせが時に好ましい。
全芳香族ポリエステルの重合時に用いられる芳香族ポリ
エステルは一般式H: (式中、p+qは10から1000(7)間にであられ
されるものであるが、バラヒドロキシ安息香酸あるいは
メタヒドロキシ安り香酸やその誘導体から得られ・るも
のである。このポリエステルも懸濁重合法や塊状重合法
で得られるが、塊状重合法で得られたものが好ましい。
本発明の芳香族ポリエステルの重合方法としでは塊状重
合方法が用いられψ収電合法は一般に知られているいか
なる方法を用いてもよい。
一例をあげればまず一般式ムであられされる全芳香族ポ
リエステルを構成しうるための化合物と一般式Bであら
れされる芳香族ポリエステルをはじめに同時に反応槽に
仕込む方法がある。その後加温して重合反応を行なわせ
るわけであるが、重合反応は約200〜400℃、好ま
しくは250〜850℃で常圧ないしは減圧系、不活性
気体雰囲気中で行なわれる。また残渣が重合体の物性に
悪影響を与えないか、または簡単な処理により活性をな
くしうる触媒を用いて重合を進めることも可能である。
より好ましい塊状重合法は重合温度下で重合によっ゛C
生成する重合体に常にその重合体が固化しないような剪
断力を加え重合を進行させ、重合体を固化させることな
(固体の多分散系の状態で実質的にすべてが固相拳こな
るまで重合を行なう方法である。用いうる最高温度は使
用するモノマー、オリゴマー、あるいはポリマーの沸点
や分解点によって一部左右される。
最初比較的低温で縮合を行ない、縮合が進行するIζつ
れて温度をヒ昇させる。最初180〜250Cの温度で
、次いでL昇させ250〜880℃の温Ifで、好まし
くは800〜860Cで重圧ないしは減圧系で重合を行
なう。固体多分散体になっCしまえばその融着温度およ
び分解温度を考慮しながら昇温することも可能であり8
00〜400℃、好ましくは810〜870℃で重合が
行なわれる。
またこの重合濡変は、分解温岸以下および融着温度以下
であれば高ければ高いほど反応速度ははやくなる。
また、別の方法として第1の反応槽に一般式Aであられ
される全芳香族ポリエステルを構成しうるための化合物
と一般式Bであられされる芳香族ポリエステルを同時に
仕込み、重縮合・こよりプレポリマーを生成させ、第2
の反応槽に移し高分子量化する方法も用いられる。第1
の反応槽において生成させたプレポリマーを溶融状態で
取り出し、粉砕し°C均一化したのち、第2の反応槽に
おいて高分子量化しCもよく、また該プレポリマーを押
出機によりペレット化しC第2の反応槽で高分子量化し
°Cもよい。
あるいは、さらに別の方法としで、一般式Bであられさ
れる芳香族ポリエステルをはじめから仕込むのではなく
、式Aであられされる全芳香族ポリエステルの重合反応
時匡逐次添加していく方法もある。もしこの方法を第1
、第2の反応槽を用いる2段重合で行なうときは、第1
の反応槽で重合させるときに逐次添加する方が好ましい
。
このようにしt4られた芳香族ポリエステルは着色が少
なく、成形性に優れ、かつ耐熱性、機械的性質などに優
れたポリマーである。
本発明によっC得られた芳香族ポリエステルは充填材を
配合させな(Cも、十分、機械的性質やその他物性を満
足するものではあるが、さらに必要に応じて、安定剤、
着色剤、各種充填IF!?”プラスチックに加えられる
通信の添加剤を重合体の特性を損なわない範囲で加える
ことができる。充填材としCは例えばシリカ、粉末石英
もしくは砂、ヒユームドシリカ、炭化珪素、酸化アルミ
ニウム、ガラスlN4m、の無機材料および耐熱性の有
機顔料を用いることができる。
本発明によって得られた重合物は、プレス成形、射出成
形、押出成形などの方法により、成形物、フィルム、シ
ートなどの形で機械部品、電気0M子部品、部動軍部品
や各種容器、包装材料などエンジニャリングプラスチッ
クとしC1高い性能を要求される分野で広範囲壷こ用い
気れる。
以下−と参考例、実施例および比較例で本発明を説明す
るが、これは例示的なものであり、これ優ζ限定される
ものではない。
参考例1 いかり型攪拌翼を有し、かつ重合槽の槽壁と攪拌翼との
クリアランスの小さな重合W41こバラヒドロキシ安息
香酸2072f(15モル) 無水酢酸1685 f 
(16,5モル)を投入した。
窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら1時間で150℃まで
加温し、この温窄で8時間還流した。その後昇温させな
がら反応の結果中じる酢酸を留去し、高剪断下で880
℃まで昇温させた。さらに強力な攪拌で1時間重合を続
け、その後徐々に冷却し、200℃まで強力攪拌を続け
た後、槽外への重合物をとりだした。回収量は1740
V(理論量の96.7%)であった。これを粉砕したの
ちアル電装のロータリーオーブン暑こ移し、窒素気流下
系全体を回転し粉末を十分に攪拌しながら870′Cま
で6時間かかって徐々1こ昇温し870″Cで8時間処
理した後、冷却し200℃で粉末をとり出した。得られ
た粉末は1680fであつrこ。
末端基定量法Iこよって求めたこのポリエステルの数平
均重合度は85であっrコ。
参考例2 ゜参考例1と同様の装置にバラヒドロキシ安息香酸フェ
ニルl 926 f (9,0モル)、メタヒドロキシ
−安息香峻フェニ)L’214t11.0モル)を投入
した。窒素ガス雰囲気下で撹拌しながら昇温し、反応の
結眼生じ論量の98.8%)を得た。末端基定量法会こ
より求めたこのポリエステルの数平均重合度は25であ
った。 ・ 実施例1 参考例1と同様の装置に、バラヒドロキシ安息香酸91
0.8f(6,6モル)、テレフタル酸647.8f(
8,8モル)、4.41−ジヒドロキシジフェニル61
8.8 f (’ 8.8モル)、参考例1で得られた
ポリマー458.72(最終生成ポリマーの20重量%
會と相当する)及び無水酢酸1618.2F(15,8
モル)を投入した。
窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら1時間で160℃まで
加温し、この温度で8時間還流を行なった。その後昇温
させながら反応の結果中じる酢酸を留去し、高剪断下で
810℃まで昇温した。さらに強力な攪拌で2時間重合
を続け、その後200℃まで冷却し重合物2168f(
理論量の94.3%)を得た。
これを粉砕したのちアルミ製のロータリーオーブンーと
移し、窒素気流下、系全体を回転し粉末を十分に攪拌し
ながら820℃まで6時間かかっC徐々1こ昇温し82
0℃で8時間処理した後、冷却し200℃で粉末をとり
出した。
径99aw1L/D〜28 )を用いCシリンダー温1
f850℃、スクリュー回転数50rpm  で造粒し
た後、住友重機械製射出成形機ネオマットN47 /2
8により射出リヤ形した。種々の金型を用いてダンベル
型試鹸片、アイゾツト衝撃惨度試峨片、ウェルド部強度
試−片などを成形しそれぞれの物性値を測定した。
形 結果を表1−ζ示す。成帖品表面の配向がおさえられ、
外観もなめらかである。またウェルド部強度も大きくな
り流動性がよくなっていると考えられる。比較例1〜8
の結果もあわせて示す。
比較例1 実施例1においで1.参考例1で得られたポリエステル
を全く用いずeこ行なった以外は実施例1と同様にしC
重合及び後処理を行ないポリエステル1745f(理論
値の95.1%)を得た。このものを実施例1と同様・
こ造粒、射出成形した。結果を表1+こ示す。配向がみ
られ、またウェルド部強度などが低(、実施例1に比べ
劣る。また引張強麿、アイゾツト衝撃値が高いのは、配
向によるためと考え5−られる。
比較例2 比較例1で得られたポリエステル800f1こ参考例1
で得られたポリエステル200tをスーパー疋キサ−を
用いて混合撹拌した。得られたポリマーを実施例1と同
様に造粒、成形した。結果を表1に示す。実施例1に比
べ、物性値は低く、成形品表面も不均一である。
比較例8 この比較例は懸濁重合法で行なった例である。
パラアセトキシ安息香酸900?(5,0モル)、テレ
フタル酸415f(2,5モル)、4.41−ジヒドロ
キシジフェニル−ジアセチル化物675f(2,5モル
)、参考例1で得られたポリエステル847.5 t 
(最終生成ポリマーの20重量%昏こ相当する)及び高
沸点溶媒としてサントサーム66(三菱モンサント化成
社%)14009を反応機中に入れ、窒素ガス雰囲気中
でこれらの混合物をたえず攪拌しながら1時間で180
℃まで加温し、さら1こ8時間かかつC820℃までヒ
昇させた。攪拌をなお、820℃で16時間続け、−ラ
イで840℃で8時間加熱することによりスラリーが形
成された。反応混合物を放冷しclさら1こサントサー
ム66を100of加え、70℃とした。アセトンを1
920r加え、スラリーを1濾過し、粉末をアセトン番
こよりソックスレー抽出しでサントサーム66を除去し
た。この粉末を1−10℃で5時間減圧乾燥しでポリマ
ー15489(理論量のン・こ移し窒素気流下、−全体
を回転し、粉末を十分攪拌しながら200℃で10時間
保った後、800℃まで6時間かかって徐々に昇温し、
この温度で2時間保った後、200℃まで冷却し粉末を
取り出した。このポリマーを実施例1と同様番こしで造
粒、射出成形した。結果を表IIこ示す。
成形品には配向がみられ、物性値も実施例1・こ比べ低
い。
−L?!− れたポリマーが最終生成ポリマーのl−f。
20.80.40.50重量%となるような割合で存在
せしめて重合し、それぞれのポリマーを得た。これらを
実施例1と同様に造粒、成形しC種々の物性値を得た。
結果を表2に示す。比較のため会こ存在下せしめるポリ
マーが0.60重量%の場合も示した。成形収縮率は叡
縮板を成形し、その寸法を測定することにより、機械軸
方向(MD)と機械軸と直角の方向(’l’ D )の
収縮率(%)として求めた。表中の各ポリマーの成形部
Vは最適成形部It(特性値のバランスからみC!&適
と考えられる成形温間)を表わしている。
ポリエステルを存在下させることにより外観が改良され
るとともに、ウェルド部強度が大幅に向トする。さらに
成形収縮率の異方性(MDとTDの差)も小さくなり、
配向が緩和されていることが考えられる。
60%では機械的強度が劣る。
実施例8 参考例2で得られたポリマーが最終生成プリマーの20
重竜%となるような割合で存在せしめた以外は実施例1
と同様にして以後の操作を行ない芳香族ポリエステルを
得た。このものを造粒、成形し、各種物性を測定した結
果を11表81と示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式A: (式中Xは、01〜C4のアルキル基、−U−,8・−
    80g+、−8−または−CO−であり、m、nは0ま
    たはlである。d:eの比は1:1から10:lの範囲
    にあり、elfO比は9:lOからlO:9の間にある
    。また上式中の芳香環の置換基は互いにパラまたはメタ
    の位置にある。) であられされる全芳香族ポリエステルの製造時に、重合
    反応系に一般式B: (式中p+qは、lOから1000の範囲であられされ
    るポリエステルを、最終生成ポリマーの6〜50重量%
    となるような割合で存在せしめ、かつ重合を実質的に溶
    媒を存在させない塊状重合法で行なうことを特徴とする
    芳香族ポリエステルの製造方法。
JP13872781A 1981-03-16 1981-09-02 芳香族ポリエステルの製造方法 Granted JPS5840317A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6479229A (en) * 1987-09-21 1989-03-24 Idemitsu Petrochemical Co Continuous preparation of copolymerized polyester

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JPS5043223A (ja) * 1973-08-20 1975-04-18

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