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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Polyethylen
hoher Dichte (HDPE), das unter Verwendung bestimmter neuerer, Übergangsmetall
enthaltener Katalysatoren hergestellt wird hat geringerere Wasserdampf-
und/oder Sauerstoffdurchlassraten als ähnliche HDPE's, die unter Verwendung
anderer Polymerisationskatalysatoren hergestellt werden, wodurch ihre
Herstellung in Anwendungen überlegen
ist, wie beispielsweise Verpackung, wo geringe Wasserdampf- und/oder
Sauerstoffdurchlassraten vorteilhaft sind.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Polyethylen
hoher Dichte (HDPE) ist ein wichtiges kommerzielles Produkt, das
in großen
Mengen weltweit erzeugt wird. HDPE wird typischerweise identifiziert
(und ist so im Sinne der vorliegenden Erfindung definiert) als ein
im Wesentlichen lineares, teilkristallines Polymer aus Ethylen (vorzugsweise
ein Homopolymer, das gelegentlich jedoch auch sehr geringe Mengen
anderer wohl bekannter Comonomere enthält), und das eine Dichte von
0,94 g/ml oder größer besitzt.
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Eine
bedeutende Anwendung findet HDPE in der Verpackung, die sich in
zwei allgemeine Kategorien unterteilen lässt – biegesteife Verpackung, wie
beispielsweise Flaschen und Behälter,
und flexible Verpackung, wie beispielsweise Beutel und Taschen.
Die Erste lässt
sich mit Hilfe von Verfahren erzeugen, wie beispielsweise Blasformen
oder Spritzformen, während
die Letztere in der Regel aus Folien erzeugt wird, die eine oder mehrere
Lagen aufweisen, wovon mindestens eine aus HDPE ist.
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HDPE
ist ein bevorzugtes Verpackungsmaterial für zahlreiche Produkte aufgrund
geringer Kosten, seiner relativ leichten Formbarkeit und guten Widerstandsfähigkeit
und bei einigen Produkten wegen geringer Durchlassraten für bestimmte
Materialien, die für
diese Produkte entweder schädlich
sind, oder um den Inhalt der Verpackung vor einer Diffusion aus
der Verpackung und einem Verlust abzuhalten, wie beispielsweise Wasser
und/oder Sauerstoff. Unter diesen Produktarten, bei denen derartige
geringe Durchlassraten von Bedeutung sind, befinden sich Lebensmittel,
sowohl trockene als auch flüssige
Materialien und Schmieröle.
Beispielsweise kommt es bei Trockenlebensmitteln auf geringe Wasserdampfdurchlassraten
an, um die Lebensmittel knusprig zu halten, während geringe Sauerstoffdurchlassraten
für alle
Lebensmittel wichtig sind, die oxidieren können, sich verfärben können und/oder
Fremdgeschmack oder Fremdgerüche
entwickeln können.
Je geringer die Durchlassraten der Verpackung sind, um so besser
wird das Lebensmittel schmecken und/oder aussehen und/oder um so
länger
kann das Lebensmittel vor seiner Verwendung aufbewahrt werden, und/oder die
Dicke der Verpackung kann ohne nachteilige Beeinflussung der absoluten
Durchlassraten verringert werden, was insgesamt natürlich bedeutende
Vorteile sind. In einigen Fällen,
wie beispielsweise bei Flaschen für Toilettenartikel, wie beispielsweise
Parfum oder Eau-de-Cologne, kann es wünschenswert sein, Wasser innen zu
halten und/oder Sauerstoff abzuhalten. Andere Kombinationen sind
für den
Fachmann mühelos
erkennbar.
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Die
US-P-5955555, die WO 99/12981, WO 99/46302, WO 99/46303, WO 94/46304,
WO 99/46308, WO 99/62963, WO 00/15646, WO 00/24788, WO 00/32641,
G. J. P. Britovesk, et al., J. Chem. Soc., Chem. Commun., S. 849–850 (1998)
und B. L. Small, et al., Polym. Prepr. (Am. Chem. Soc., Div. Polym.
Chem.) Bd. 39, S. 213 (1998) berichten alle über die Polymerisation von
Ethylen unter Verwendung von Eisen- und Cobalt-Komplexen bestimmter
dreizähniger
Liganden. Es gibt keine Erwähnung über die Verwendung
der resultierenden Polymere für
Verpackung, wo verbesserte (geringere) Wasserdampf- und/oder Sauerstoffdurchlassraten
von HPDE von Interesse sind.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
wird hierin eine Verpackung offenbart, die ein Polyethylen hoher
Dichte aufweist, das durch Polymerisieren von Ethylen in Gegenwart
einer Komponente eines Polymerisationskatalysators erhalten wird,
die einen Eisen- oder Cobalt-Komplex einer Verbindung der Formel
(I) aufweist:
worin sind:
R
1, R
2, R
3,
R
4 und R
5 jeweils
unabhängig
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, einem Hydrocarbyl, einer
inerten funktionellen Gruppe und einem substituierten Hydrocarbyl;
und
R
6 und R
7 jeweils
unabhängig
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Aryl und substituiertem Aryl.
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Ebenfalls
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen
einer Verpackung, umfassend die Schritte:
- (a)
Polymerisieren von Ethylen in Gegenwart einer Komponente eines Polymerisationskatalysators
zur Erzeugung von Polyethylen hoher Dichte, wobei die Komponente
des Polymerisationskatalysators einen Eisen- oder Cobalt-Komplex
einer Verbindung der Formel (I) aufweist: worin sind:
R1, R2, R3,
R4 und R5 jeweils
unabhängig
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Hydrocarbyl, einer inerten
funktionellen Gruppe oder substituiertem Hydrocarbyl; und
R6 und R7 Aryl oder
substituiertes Aryl; und
- (b) das Polyethylen zu der Verpackung formen.
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Vorzugsweise
ist die vorgenannte Verpackung ein biegesteifer Vorratsbehälter oder
beruht ansonsten auf ein mehrlagiges Flächengebilde oder Folie, die
mindestens eine Lage des vorstehend definierten HDPE enthält, oder
worin mindestens eine der Lagen dieses aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verringern
der Wasserdampf- und/oder Sauerstoffdurchlassraten
einer Verpackung, die mindestens zum Teil mit einem ersten HDPE
erzeugt ist, umfassend dem Schritt des Austausches während der
Herstellung der Verpackung von mindestens einem Teil des ersten
HDPE gegen ein zweites HDPE, das durch Polymerisieren von Ethylen
in Gegenwart einer Komponente eines Polymerisationskatalysators
erhalten wird, die einen Eisen- oder Cobalt-Komplex einer Verbindung
der Formel (I) aufweist:
worin sind:
R
1, R
2, R
3,
R
4 und R
5 jeweils
unabhängig
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, einem Hydrocarbyl, einer
inerten funktionellen Gruppe und einem substituierten Hydrocarbyl;
und
R
6 und R
7 jeweils
unabhängig
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Aryl und substituiertem Aryl.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verringern
der Wasserdampf- und/oder Sauerstoffdurchlassraten
einer Verpackung, die hergestellt ist aus einer oder mehreren Lagen
eines ersten HDPE, umfassend den Schritt des Austausches während der
Herstellung der Verpackung von mindestens einem Teil mindestens
einer der Lagen des ersten HDPE gegen eine Lage eines zweiten HDPE,
die erhalten wird durch Polymerisieren von Ethylen in Gegenwart
einer Komponente eines Polymerisationskatalysators, die einen Eisen-
oder Cobalt-Komplex einer Verbindung der Formel (I)
worin sind:
R
1, R
2, R
3,
R
4 und R
5 jeweils
unabhängig
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff einem Hydrocarbyl, einer
inerten funktionellen Gruppe und eines substituierten Hydrocarbyls;
und
R
6 und R
7 jeweils
unabhängig
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Aryl und substituiertem Aryl.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Hierin
werden bestimmte Begriffe verwendet, die nachfolgend definiert werden.
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Eine "Hydrocarbyl-Gruppe" ist eine einwertige
Gruppe, die lediglich Kohlenstoffe und Wasserstoffe enthält. Als
Beispiele für
Hydrocarbyle lassen sich nennen: unsubstituierte Alkyle, Cycloalkyle
und Aryle. Sofern nicht anders angegeben, enthalten die Hydrocarbyl-Gruppen
(und Alkyl-Gruppen)
hierin vorzugsweise 1 bis etwa 30 Kohlenstoffatome.
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Unter "substituiertes Hydrocarbyl" ist hierin eine
Hydrocarbyl-Gruppe zu verstehen, die eine oder mehrere Substituentengruppen
enthält,
die unter den Prozessbedingungen inert sind, denen die Verbindung,
die diese Gruppen enthält,
unterworfen ist, (z. B. eine inerte funktionelle Gruppe, siehe nachfolgend).
Die Substituentengruppen greifen außerdem nicht wesentlich nachteilig
in den Polymerisationsprozess ein oder in die Funktion des Systems
des Polymerisationskatalysators. Sofern nicht anders angegeben,
enthalten die substituierten Hydrocarbyl-Gruppen hierin vorzugsweise
1 bis etwa 30 Kohlenstoffatome. In die Bedeutung "substituiert" einbezogen sind
Ringe, die ein oder mehrere Heteroatome enthalten, wie beispielsweise
Stickstoff, Sauerstoff und/oder Schwefel. In einem substituierten
Hydrocarbyl können
sämtliche
Wasserstoffe substituiert sein, wie beispielsweise in Trifluormethyl.
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Unter "(inerte) funktionelle
Gruppe" wird hierin
eine andere Gruppe als Hydrocarbyl oder substituiertes Hydrocarbyl
verstanden, die unter den Prozessbedingungen inert ist, denen die
Verbindung, die die Gruppe enthält,
unterworfen ist. Die funktionellen Gruppen greifen außerdem nicht
wesentlich nachteilig irgendeinen hierin beschriebenen Prozess ein,
von dem die Verbindung, in der diese vorliegen können, ein Bestandteil ist. Beispiele
für funktionelle
Gruppen schließen
Halogen ein (Fluor, Chlor, Brom und Jod) und Ether, wie beispielsweise
-OR50, worin R50 Hydrocarbyl
oder substituiertes Hydrocarbyl ist. In solchen Fällen, in
denen die funktionelle Gruppe sich in der Nähe eines Atoms eines Übergangsmetalles
befinden kann, darf die funktionelle Gruppe allein nicht stärker an
dem Metallatom koordinativ gebunden sein als die Gruppen in solchen
Verbindungen, die sich in einer koordinativen Bindung mit dem Metallatom
darstellen, das heißt
sie dürfen
die gewünschte
koordinierend gebundene Gruppe nicht verdrängen.
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Unter
einem "Cokatalysator" oder einem "Katalysatorbeschleuniger" werden eine oder
mehrere Verbindungen verstanden, die mit einer Verbindung eines Übergangsmetalls
unter Bildung einer aktivierten Katalysatorspezies reagieren. Einer
dieser Katalysatorbeschleuniger ist eine "Alkylaluminiumverbindung", die hierin als
eine Verbindung verstanden wird, in der mindestens eine Alkylgruppe
an einem Aluminiumatom gebunden ist. Es können auch andere Gruppen, wie
beispielsweise Alkoxid, Hydrid und Halogen, an Aluminiumatomen in
der Verbindung gebunden sein.
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Unter "Aryl" wird eine einwertige
aromatische Gruppe verstanden, in der sich die freie Valenz an dem Kohlenstoffatom
eines aromatischen Ringes befindet. Ein Aryl kann einen oder mehrere
aromatische Ringe haben, die kondensiert sein können, welche über Einfachbindungen
oder anderen Gruppen gebunden sind.
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Unter "substituiertes Aryl" wird eine einwertige
aromatische Gruppe verstanden, wie sie vorstehend für "substituiertes Hydrocarbyl" definiert wurde.
In ähnlicher
Weise kann ein Aryl wie ein substituiertes Aryl einen oder mehrere
aromatische Ringe haben, die kondensiert sein können, die über Einfachbindungen oder andere Gruppen
gebunden sind, wobei sich jedoch, wenn das substituierte Aryl einen
heteroaromatischen Ring hat, die freie Valenz in der substituierten
Arylgruppe an einen Heteroatom (wie beispielsweise Stickstoff) des
heteroaromatischen Ringes anstelle an einem Kohlenstoff befinden
kann.
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"Relativ nicht koordinativ
gebundene" (oder "schwach koordinativ
gebundene") Anionen
werden als solche Anionen verstanden, wie sie auf dem Fachgebiet
generell in dieser Form bezeichnet werden und die Fähigkeit
zur koordinativen Anlagerung derartiger Ionen bekannt ist und in
der Literatur diskutiert worden ist, wie beispielsweise bei W. Beck
et al., Chem. Rev., Bd. 88, S. 1405–1421 (1988) und S. H. Stares,
Chem. Rev. Bd. 93, S. 927–942
(1993). Unter diesen Anionen befinden sich solche, wie sie von Aluminiumverbindungen gebildet
werden und beispielsweise in dem unmittelbaren anschließenden Abschnitt
beschrieben werden, sowie X–, einschließlich (R51)3AlX–,
(R51)2AlClX–,
(R51)AlCl2X– und
R51AlOX–,
worin R51 Alkyl ist. Andere verwendbare,
nicht koordinativ bindende Anionen schließen BAF–1 {BAF=Tetrakis[3,5-bis(trifluormethyl)phenyl]borat}, SbF6 –, PF6 – und
BF4 –, Trifluormethansulfonat,
p-Toluolsulfonat,
(RfSO2)2N– und
(C6F6)4B– ein.
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Unter
einer "neutralen
Lewis-Base" wird
eine Verbindung verstanden, die kein Ion ist, das als eine Lewis-Base
wirken kann. Beispiele für
derartige Verbindungen schließen
Ether ein, Amine, Sulfide und organische Nitride.
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Unter
einer "kationischen
Lewis-Säure" wird ein Kation
verstanden, das als eine Lewis-Säure
wirken kann. Beispiele für
derartige Kationen sind Natrium- und Silber-Kationen.
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Unter
einer "Verpackung" wird jeder Behälter verstanden,
der während
der überwiegenden
Zeit als verschlossen angesehen werden kann (gelegentlich bezeichnet
als "Schutzverpackung"), und speziell vor
dem Gebrauch des Inhaltes, und zwar gegen äußere Bedingungen, wie beispielsweise
Luft und/oder Feuchtigkeit und/oder Verlust des Inhalts der Verpackung,
wie beispielsweise durch Verdampfung. Die Verpackung kann so konzipiert
sein, dass der hermetische Verschluss gegen Außenbedingungen dauerhaft aufgerissen
werden kann, aufgetrennt werden kann durch Aufschneiden oder Aufreißen des
versiegelten Behälters
oder temporär geöffnet werden
kann, wie beispielsweise durch Öffnen
einer Schraubkappe einer Flasche und anschließendes Wiederaufsetzen der
Kappe. Die Verpackung kann über
eine oder mehrere Einlassöffnungen
und/oder Auslassöffnungen
verfügen,
um ein Material aufzunehmen, das der Verpackung zugegeben werden
kann und/oder aus der Verpackung entnommen werden kann, ohne die
Verpackung weiter zu öffnen.
Die Verpackung kann in jeder beliebigen Weise geformt sein (siehe
nachfolgend).
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Das
hierin verwendete Polyethylen kann durch Polymerisieren von Ethylen
in Gegenwart einer Katalysatorkomponente erhalten werden, die einen
Eisen- oder Cobalt-Komplex von (I) aufweist, und es wird auf diese
Weise bevorzugt erhalten.
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Diese
Eisen- und Cobalt-Komplexe können
mit Hilfe einer Vielzahl von Methoden erzeugt werden, wie beispielsweise
der Komplex vor der Ausführung
der Polymerisation erzeugt werden kann, indem der Komplex vorgeformt
dem Polymerisationsprozess zugegeben wird, oder der Komplex kann
in situ in dem Polymerisationsprozess erzeugt werden, wie beispielsweise
in der bereits einbezogenen US-P-5955555
und wie unter WO99/12981 oder in WO99/50273 und WO00/08034 offenbart
wurde, auf die für weitere
Einzelheiten im Zusammenhang mit diesen Katalysatorkomplexen und
deren Herstellung Bezug genommen werden kann.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
werden hierin die Katalysatorkomplexe mit der Formel (I) MX
n bezeichnet, worin (I) die Verbindung (I)
ist, M wird ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Fe und Co, n beträgt 2 oder 3 und jedes X ist
unabhängig
ein Anion. Vorzugsweise ist jedes X unabhängig ein Halogenid und mehr
bevorzugt ein Chlorid. Diese Formel lässt sich mit Hilfe der Struktur
(II) wie folgt
worin R
1,
R
2, R
3, R
4, R
5, R
6 und
R
7 wie vorstehend festgelegt sind und n
2 oder 3 beträgt.
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Die
folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen
von (I):
R1, R2,
R3 sind Wasserstoff; und/oder
R4 und R5 sind jeweils
unabhängig
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff und Methyl, wobei beide
mehr bevorzugte Methyl sind; und/oder
R6 und
R7 sind jeweils unabhängig ausgewählt aus Aryl und mit Halogen
substituiertem Aryl und mehr bevorzugt Aryl und mit Halogen substituiertem
Phenyl und speziell Aryl.
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In
(I) und (II) sind vorzugsweise R
6:
und R
7 worin sind:
R
1, R
2, R
3,
R
4, R
5, R
6, R
7, R
8,
R
9, R
10, R
11, R
12, R
13, R
14, R
15, R
16, R
17, R
18, R
19, R
20, R
21 und R
22 jeweils
unabhängig Hydrocarbyl,
substituiertes Hydrocarbyl oder eine inerte funktionelle Gruppe
unter der Voraussetzung, dass jeweils zwei der R
9,
R
10, R
11, R
14, R
15, R
16, R
19, R
20, R
21 und R
22 zueinander nachbarständig sind und zusammen einen
Ring bilden können.
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In
besonders bevorzugten Ausführungsformen
sind R9, R11, R14 und R16 aus Wasserstoff;
R19, R20 R21 und R22 sind unabhängig Methyl,
Ethyl, Propyl, Isopropyl, Halogen oder Trihalogenmethyl; und R10 und R15 sind unabhängig Wasserstoff,
Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Halogen oder Trihalogenmethyl.
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Die
Verbindung (I) wird vorzugsweise erzeugt durch Kontaktieren eines
2,6-Diacetylpyridins mit einer Amino-substituierten Aryl-Verbindung
unter Bedingungen, um Imin-Bindungen zu erzeugen, wie beispielsweise
offenbart wurde in den US-P-5955555, WO99/12981, WO99/50273 und
WO00/08034.
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Die
Komponente des Polymerisationskatalysators kann wahlweise andere
Komponenten aufweisen wie beispielsweise Cokatalysatoren und Katalysatorbeschleuniger.
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Beispielsweise
kann die Katalysatorkomponente eine Verbindung W enthalten, bei
der es sich um eine neutrale Lewis-Säure handelt, die zum Abspalten
eines X– von
dem Katalysatorkomplex unter Bildung von WX– unter
der Voraussetzung in der Lage ist, dass das gebildete Anion ein
schwach koordinierendes Anion ist, oder eine kationische Lewis-
oder Brönsted-Säure, deren
Gegenion ein schwach koordinierendes Anion ist unter der Voraussetzung,
dass, wenn keines von X Alkyl, Acyl oder Hydrid ist, die zweite
Verbindung zur Abgabe von Hydrid oder Alkyl an M in der Lage ist.
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Bevorzugte
Verbindungen W schließen
Alkylaluminium-Verbindungen und/oder andere neutrale Lewis-Basen
ein. Beispielsweise kann der Komplex (I) MXn,
worin M Co oder Fe ist, n 2 oder 3 beträgt und X Halogenid ist, kontaktiert
werden mit einer Alkylaluminium-Verbindung, wie beispielsweise Methylaluminoxan, um
einen hochaktiven Polymerisationskatalysator zu erzeugen. Bevorzugt
sind Eisen-Komplexe,
mehr bevorzugt sind Fe(II)- und Fe(III)-Komplexe, wobei Fe(II)-Komplexe
besonders bevorzugt sind. Ein besonders bevorzugter Komplex ist
[2,6-Diacetylpyridin-bis{(2,4,6-trimethyl)phenylimin}]eisen(II)-chlorid
und speziell in Kombination mit Methylaluminoxan.
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Weitere
Einzelheiten finden sich wiederum in den US-P-5955555 und WO99/12981,
WO99/50273 und WO00/08034.
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Die
Polymerisation zur Erzeugung des in der vorliegenden Erfindung verwendeten
HDPE kann in der Gasphase ausgeführt
werden oder in der flüssigen
Phase und speziell in Aufschlämmung.
In einer der bevorzugten Methoden ist das Katalysatorsystem und
speziell der Eisen- oder Cobalt-Komplex auf einen festen, (heterogenen)
Träger
geträgert,
wie beispielsweise Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, einem anderen
Polymer oder einem Metallhalogenid. Die Polymerisation kann auch
in Charge, halbkontinuierlich, kontinuierlich oder in kontinuierlichen
Polymerisationen in Reihe ausgeführt
werden. Bevorzugt sind kontinuierliche Polymerisationen.
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Verwendbare
und bevorzugte Systeme und Bedingungen für die Ausführung der Etylen-Polymerisation wurden
beispielsweise beschrieben in den US-P-5955555, WO99/12981, WO99/46302,
WO99/46303, WO99/46304, WO99/46308, WO99/62963, WO00/15646, WO00/24788
und WO00/32641.
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Die
Verpackung kann mit Hilfe jeder beliebigen konventionellen Methode
zur Erzeugung von Verpackungen aus thermoplastischen Kunststoffen
erzeugt werden. Bei biegesteifen Behältern, wie beispielsweise Flaschen,
verschließbaren
Kartons, Vorratsbehältern
speziell für
Wasser, Chemikalien, Brennstoffe und Lösemittel, kosmetischen Flaschen,
Gebinde und Hülsen,
kann der Behälter
durch Blasformen oder Rotationsgießen hergestellt werden. Beim
Extrusionsblasformen kann beispielsweise die Masse des Behälters, wie
beispielsweise einer Flasche, einfach das hierin beschriebene HDPE
sein oder kann zwei oder mehrere Lagen enthalten, von denen mindestens
eine das hierin beschriebene HDPE ist. Die Kappe einer Flasche mit Schraubverschluss
oder Schnappverschluss kann aus dem HDPE erzeugt werden, wie beispielsweise
durch Spritzgießen
oder Thermoformen, oder kann nach Erfordernis aus einem anderen
Material hergestellt werden, wie beispielsweise einem anderen thermoplastischen
Kunststoff, einem warmhärtenden
Harz, einem Metall usw. Der Behälter
kann aus zwei Halbteilen (oder anderen Unterteilungen) durch Thermoformen
aus einem Flächengebilde
des HDPE oder einem mehrlagigem Flächengebilde hergestellt werden,
das mindestens eine Lage aus dem HDPE enthält, wobei die Teile durch Schweißen oder
mit Hilfe eines Klebmittels oder mit Hilfe beider vereint werden.
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Eine
andere Form der Verpackung sind flexible Beutel oder Taschen, von
denen viele heißgesiegelt sind
oder mit Klebmittel gesiegelt sind, nachdem sie, was immer sie auch
enthalten sollen, gefüllt
worden sind. Diese können
aus Folien oder Schläuchen
aus HDPE oder aus mehrlagigen Folien oder Schläuchen hergestellt werden, die
mindestens eine der Lage aus HDPE enthalten. Beispielsweise kann
ein Schlauch an dem einen Ende heißgesiegelt sein, mit Flüssigkeit
oder festem Material gefüllt
werden und anschließend
an dem anderen Ende heißgesiegelt
oder mit Klebmittel verschlossen werden. Eine Folie kann einmal
gefaltet sein, entlang den Seiten heißgesiegelt sein, gefüllt werden
und anschließend
an dem anderen Ende heißgesiegelt werden,
oder es kann ein Klebmittel für
einige der gesamten Siegelungen verwendet werden. Mit Hilfe ähnlicher
Methoden lassen sich Taschen erzeugen, mit der Ausnahme, dass sie
aufgrund der Dicke des Materials, aus dem sie gefertigt sind und/oder
aufgrund ihrer Konfiguration, steifer sein werden. Die flexiblen
Verpackungen lassen sich auch mit Hilfe ineinandergreifender Verschlüsse versiegeln,
die sich öffnen
und erneut verschließen
lassen und die gelegentlich bezeichnet werden als "Aufreiß-Lippendichtung".
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Alle
die vorgenannten Verpackungsarten und andere Arten von Verpackungen
können
mit Hilfe von Methoden hergestellt werden, die auf dem Fachgebiet
zur Erzeugung von Verpackung aus thermoplastischen Kunststoffen
bekannt sind, wie beispielsweise bei H. Mark, et al., Herausg. Encyclopedia
of Polymer Science and Engineering, Bd. 10, John Wiley & Sons, New York,
1987, S. 684–720.
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Als
solches kann eine HDPE enthaltene Verpackung mit verbesserten (geringeren)
Wasserdampf- und/oder
Sauerstoffdurchlassraten hergestellt werden, in denen während der
Fertigung der Verpackung mindestens ein Teil des HDPE's durch ein zweites
HDPE ersetzt wird, das, wie vorstehend ausgeführt, erhalten (und bevorzugt
erhalten) werden kann.
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Der
Austausch kann erfolgen, in dem dieses zweite HDPE zum Zeitpunkt
der Herstellung der Verpackung ersetzt wird. Das zweite HDPE kann
einfach anstelle von konventionellem HDPE verwendet werden oder
kann mit konventionellem HDPE compoundiert werden, um einen Teil
derselben zu ersetzen. Bei mehrlagiger Verpackung, wie sie vorstehend
beschrieben wurde, kann eine oder können mehrere der Lagen ausschließlich aus
dem zweiten HDPE hergestellt werden oder aus einem Blend des zweiten
HDPE mit konventionellem HDPE, wonach dieses für eine Lage von konventionellem
HDPE ersetzt wird.
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Das
Blend kann ein physikalisches Standardgemisch sein, ein Schmelzblend
oder sogar ein Reaktorblend, das durch Polymerisieren von Ethylen
in Gegenwart des vorstehend genannten Katalysatorkomplexes zusammen
mit einem zweiten aktiven HDPE-Katalysator (Cokatalysator) hergestellt
wird, wie beispielsweise einem Ziegler-Natta- und/oder Katalysator
von Metallocen-Typ, die auf dem Fachgebiet bekannt sind. Siehe hierzu
beispielsweise die WO99/12981, WO99/46302, WO99/46303, WO99/46304,
WO99/46308, WO00/15646, WO00/24788, WO00/32641, wie auch WO98/38228
und WO99/50318.
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In
den Beispielen wurden die folgenden Tests verwendet:
Die Sauerstoffdurchlässigkeit
wurde unter Verwendung eines Prüfapparates
für eine
hohe Durchlassrate Oxtran® 2/20, Modell T (Mocon,
Inc., Minneapolis, MN 55428 USA) bei 23°C und 0% relative Luftfeuchtigkeit
unter Verwendung von 100% Sauerstoff (keine Luft) gemessen. Probefolien
wurden in doppelter Ausführung
gemessen. Die Grundlagen des Tests sind im Standard ASTM D3985-81 "Standard test Method
for Oxygen Gas Transmission Rate through plastic film and sheeting
using coulometric sensor" ("Standard-Testmethode
für die Sauerstoff-Gasdurchlassrate
durch Kunststofffolie und Flächengebilde
unter Verwendung eines coulometrischen Sensors"). Die Ergebnisse sind bezogen auf eine
Dicke von 25 μm
(1 mil) angeben. Die Werte wurden auf einen barometrischen Druck
von 101 kPa (760 mmHg) korrigiert. Die Proben wurden für zwei Stunden
vor dem Test konditioniert. Die Testfläche betrug 100 cm2.
Die Untersuchungsdauer betrug 60 Minuten. Der Stickstoffstrom betrug
20,1 smlm.
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Die
Wasserdampfdurchlässigkeit
wurde unter Verwendung eines Permatran® W
3/31, einem Messsystem für
die Wasserdampfdurchlässigkeit
(Mocon, Inc.), bei 38°C
und 90 bis 100% relativer Luftfeuchtigkeit gemessen. Probefolien
wurden in zweifacher Ausführung
gemessen. Die Grundlagen für
den Test sind in dem Standard ASTM D1249-90 beschrieben "Standard Test Mehod
for Water Vapor Transmission through plastic film and sheeting using
a modulated infrared sensor" ("Standard-Testmethode
für die
Wasserdampfdurchlässigkeit
durch Kunststofffolie und Flächengebilde
unter Verwendung eines modulierten Infrarotsensors"). Die Ergebnisse
sind bezogen auf die Dicke von 25 μm (1 mil) angegeben. Die Fläche der
Testproben betrug 50 m2. Die relative Luftfeuchtigkeit
betrug im Wesentlichen 100%. Die Probe wurde zwei Stunden vor dem
Test konditioniert. Die Untersuchungsdauer betrug 30 Minuten. Die
Testtemperatur betrug 37,8°C.
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Sofern
die Standards angegeben, wurde die Dichte des Polymers an Proben
gemessen, die nach dem Standard ASTM D1928, Prozedur C (etwas modifiziert)
hergestellt wurden. Es wurden mit Polytetrafluorethylen beschichtete
Aluminiumfolie als Trennschichten verwendet, wobei die Aufheizzeit
bei 180°C
1,5 min. betrug und wobei die Trägerschichten
weggelassen wurden und dieses Sandwich-Material mit einem 250 μm (10 mil)-Form
aus Teflon
® FEP
(verfügbar
bei E. I. DuPont de Nemours & Co.
Wilmington,
DE 19898 )
zwischen den zwei Bogen der Folie gelegt und dieses direkt zwischen
die Platten der Presse gegeben wurde. Die Dichtemessung erfolgte
nach dem Standard ASTM D1505. Die Dichte von Folien nach dem Extrusionsblasformen wurden
an den Folien im Fertigungszustand unter Anwendung der Methode des
Standards ASTM D1505 gemessen.
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Der
Schmelzpunkt und die Schmelzwärme
der Polymere wurden mit Hilfe der Differentialscanningkalorimetrie
unter Verwendung der Werte der zweiten Schmelzwärme und unter Anwendung einer
Heizgeschwindigkeit von 10°C/min.
gemessen. Das Maximum der Schmelzendotherme wurde als der Schmelzpunkt
genommen.
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I2 und I10, bei denen
es sich um Schmelzindizes bei unterschiedlichen Scherspannungen
handelt, wurden mit Hilfe des Standards ASTM, Methode D 1238, gemessen.
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In
den Beispielen sind alle Drücke Überdrücke.
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In
den Beispielen ist Mn die zahlengemittelte relative Molekülmasse,
Mw ist die massegemittelte relative Molekülmasse, die beide mit Hilfe
der Gelpermeationschromatographie bestimmt wurden, PD ist Mw/Mn, Tm
ist der Schmelzpunkt und ΔHF ist die Schmelzwärme.
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(III)
kann beispielsweise mit Hilfe der Prozeduren hergestellt werden,
die bereits beschrieben und einbezogen sind in US-P-5955555 und
WO 99/12981. Es wurde (III) (28,0 mg, gereinigt durch Umkristallisation aus
CH2Cl2/Pentan) in
einem mit Stickstoff gespülten
Trockenschrank in wasserfreiem Toluol (etwa 10 ml) gegeben und MMAO-12
(1,2 g, Akzo-Nobel, 12,25 Gew.-% modifiziertes (enthält einige
Isobutyl-Gruppen)MAO in Toluol) zugegeben. Die resultierende orangefarbene
Lösung
wurde für
1 min. geschüttelt
und anschließend wasserfreies
Siliciumdioxid (1,9 g, Grace-Davison 948, kugelförmiges Siliciumdioxid) zugesetzt
und die Mischung für
1 Stunde geschüttelt.
Der orangefarbene Feststoff wurde aus der klaren Lösung filtriert,
ausreichend mit wasserfreiem Toluol gewaschen und abschließend mit
wasserfreiem Pentan und/oder vakuumgetrocknet. Die Analyse mit induktiv
gekoppeltem Plasma ergab: Al = 6,7%, Fe = 0,12%.
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In
einem Trockenschrank wurden kleine Zylinder aus rostfreiem Stahl,
(25 bis 40 ml Volumen) mit geträgertem
(II) (150 mg Gesamtgewicht einschließlich Träger) und eine Lösung von
Triisobutylaluminium (5 ml einer 1 M Lösung in Hexan, Aldrich) gegeben.
Die Zylinder wurden mit den Öffnungen
des Druckkesselreaktors unter Stickstoffspülung der Anschlüsse verbunden.
Ebenfalls wurden die Zylinder-Druckleitungen
unter Spülung
angeschlossen.
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Mit
Hilfe einer Druckdifferenz wurde Isobutan (1.200 g, Metheson C.
P., chemisch rein) in den gekühlten
Autoklaven (–30°C) gegeben.
Sobald die Übertragung
beendet war, wurde der Autoklav [Autoclave Engineers, 1 gal (3,8
l)] bis 20°C
und unter Rühren
bei 1.000 U/min erhitzt. Das Lösemittel
war mit Wasserstoff bis zum angegebenen H2-Druck
gesättigt.
Nach der Sättigung
wurde der Reaktor bis 80°C
erhitzt und mit Ethylen bis 1,72 MPa unter Druck gesetzt. Die Lösung von
Triisobutylaluminium wurde in den Reaktor mit Ethylen gedrückt, gefolgt
von dem Katalysator, der ebenfalls mit Ethylen eingespeist wurde.
Der Reaktor-Enddruck betrug 2,41 MPa, und die Ethylen-Zuführung wurde
aus dem Beschickungsbehältern
umgeschaltet zum Seiteneinlass in den Autoklaven. Die Reaktion wurde
für mehr
als zwei Stunden, oder bis der Gewichtsverlust in dem Ethylen-Zylinder
näherungsweise
800 g betrug, ausgeführt.
Am Ende der Polymerisation wurde der Reaktor über eine Dauer von fünf Stunden
langsam belüftet,
gefolgt von einer Stickstoffspülung
vor dem Öffnen
des Reaktors. Das Polymer wurde über
Nacht getrocknet. Es wurden zwei Polymerproben bei unterschiedlichen
Wasserstoffdrücken
hergestellt, deren Eigenschaften im hergestellten Zustand nachfolgend
angegeben sind:
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BEISPIELE 3–4 UND VERGLEICHSBEISPIELE
A UND B
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Die
Polymerpulver aus dem Beispielen 1 und 2 wurden jeweils im Pulvermischer
mit 500 ppm von Irganox® 1076 und 500 ppm von
Irgafos® 168
Antioxidantien (hergestellt von Ciba-Geigy Corp.) gemischt.
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Es
wurde Alathon® 7820
als Polyethylen hoher Dichte von Equistar Chemicals, L. P., Houston,
TX 77252 USA) erhalten.
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Sclair® 19C
als Polyethylen hoher Dichte wurde erhalten von der Nova Chemicals
Corp. (Calgary, AB, Kanada T2P 5C6) erhalten und ist vermutlich
in Lösung
unter Verwendung eines Katalysators vom Ziegler-Natta-Typ hergestellt
worden.
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Die
Eigenschaften der Polymere, die zur Anwendung gelangten, sind in
der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt.
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Jedes
Polymer wurde zu einer Folie mit einer Nenndicke von 50 μm (2 mil)
[tatsächliche
Dicken 44,5–50,8 μm (1,75 bis
2,00 ml)] unter Verwendung einer Killion Blasfolien-Werkzeugzuführung mit
einem Durchmesser von 2,54 cm (1 inch) von einem Killion-Extruder
(30/1 L/D) mit einem Durchmesser von 1,9 cm (3/4 inch) blasgeformt,
der ausgestattet war mit einer Mehrzweckschnecke mit einem Kompressionsverhältnis von
3/1 und einer Tiefe an der Aufgabeseite von 0,46 cm (0,18'') sowie unter Einbeziehung von Mischwärme. Der
Werkzeugspalt betrug 0,11 cm (0,045'').
Die rückseitige
Extruderzone lag bei 172° bis
184°C. Alle übrigen Temperaturen
von Zylinder und Werkzeugtemperaturen betrugen 220° bis 240°C. Die Drehzahl
der Extruderschnecke betrug 100 U/min. Am Folienblaskopf betrug
das Aufblasverhältnis
3,5:1 und die Abzuggeschwindigkeit 305–335 cm/min (10–11 ft./min).
Die Frontleitung wurde etwa 12,7–14,0 cm (5,0–5,5 inch)
oberhalb des Werkzeuges durch Einstellung der Blaskopfgeschwindigkeit
gehalten. Die Eigenschaften der gefertigten Folien sind in Tabelle
2 gegeben.
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