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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf in einem Lösungsmittel lösliche,
biologisch abbaubare Polyester, auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung
sowie auf ihre Anwendung. Diese Produkte sind nützlich als biologisch abbaubare,
geformte Gegenstände
sowie als biologisch abbaubare Beschichtungen.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Die
ungeeignete Behandlung von städtischem
Feststoffabfall, der auf Mülldeponien
gebracht wird, sowie das steigende Beimengen von nicht abbaubaren
Materialien, einschließlich
von Kunststoffen, zu den Strömen
von städtischem
Feststoffabfall, finden zusammen und sie verringern die Anzahl der
zur Verfügung
stehenden Deponien auf drastische Weise während sie die Kosten der städtischen
Entsorgung für
festen Abfall erhöhen.
Während
eine Rückführung von
wieder verwendbaren Komponenten aus dem Abfallstrom in vielen Fällen wünschenswert
ist, sind allerdings die Kosten für die Wiederverwertung und
die für
die Rückführung der Materialien
erforderliche Infrastruktur manchmal unerschwinglich. Zusätzlich gibt
es verschiedene Produkte, die nicht einfach in den Rahmen der Wiederverwertung
hinein passen. Die Kompostierung von nicht wieder verwertbarem Feststoffabfall
ist ein anerkanntes und zunehmend verwendetes Verfahren, um das
Volumen des auf die Deponien gebrachten Feststoffabfalls zu verringern
und/oder um aus dem Abfall ein nützliches
Produkt herzustellen und so die Fruchtbarkeit von Ackern und von
Gärten
zu verbessern. Eine der Grenzen bei der Vermarktung eines solchen
Komposts ist die sichtbare Verunreinigung durch unabgebauten Kunststoff
wie zum Beispiel durch Folien oder Faserfragmente.
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Es
wird gewünscht
solche Komponenten zu liefern, welche in wegwerfbaren Produkten
nützlich
sind und welche zu weniger kontaminierenden Formen abgebaut werden
können,
und zwar unter denjenigen Bedingungen, die in typischer Weise bei
den Verfahren zur Abfallkompostierung bestehen.
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Polyester
sind in der Vergangenheit für
biologisch abbaubare Gegenstände
und für
Endanwendungen in Erwägung
gezogen worden. Biologisch abbaubare Polyester können als zu drei allgemeinen
Klassen gehörend
beschrieben werden: aliphatische Polyester, aliphatisch-aromatische
Polyester und sulfonierte aliphatisch-aromatische Polyester. Aliphatische
Polyester sind Polyester, welche ausschließlich von aliphatischen Dicarbonsäuren abgeleitet
werden. Aliphatisch-aromatische Polyester sind Polyester, welche
aus einer Mischung von aliphatischen Dicarbonsäuren und aromatischen Dicarbonsäuren abgeleitet
werden. Sulfonierte aliphatisch-aromatische Polyester sind Polyester,
welche aus einer Mischung von aliphatischen Dicarbonsäuren und
aromatischen Dicarbonsäuren
abgeleitet werden und welche zusätzlich
ein sulfoniertes Monomer enthalten, wie zum Beispiel die Salze der
5-Sulfoisophthalsäure.
Viele dieser früheren
Materialien liefern nicht die gewünschte biologische Abbaufähigkeit
und/oder Löslichkeit
in herkömmlichen
Lösungsmitteln.
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U.S. Patent No 4104262 unterrichtet über Polyesterharze,
die in Wasser dispergiert werden können. Die Dispergierbarkeit
der Polyesterharze in Wasser wird wenigstens teilweise verursacht
durch die Inkorporation von Anteilen bzw. Hälften einer Alkalimetallsulfogruppe
und durch die sehr niedrigen Molekulargewichte der Polymere, z.
Bsp. solche zwischen 300 und 3.000. Die Polyesterharze mit einem
niedrigen Molekulargewicht würden
dazu neigen, brüchige
Folien und Beschichtungen mit einer niedrigen Festigkeit zu ergeben.
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U.S. Patent No 4340519 unterrichtet über wässerige
Dispersionen von Polyesterharzen, welche 0,5 bis 10 Molprozent einer
aromatischen Dicarbonsäure
enthalten, die eine Metallsulfonatgruppe aufweist. Viele der Polyester
gemäß diesem
Patent enthalten Neopentylglykol. Das in der Tabelle 2 dieses Patentes
enthaltene Beispiel A-1 umfasst 16,7 Molprozent an Isophthalsäure innerhalb
der aromatischen Dicarbonsäurekomponente.
Dieses Beispiel stellte sich auf der Basis des wiedergegebenen Schmelzpunktes
von 116°C
als kristallin heraus, und es wurde nicht erwartet, dass es in einem
polaren Lösungsmittel
löslich
sein sollte. Eine solche Löslichkeit
ist oft erwünscht,
zum Beispiel, um ein Giessen von Beschichtungen und Filmen auf Lösungsmittelbasis
zu gestatten.
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In
dem
U.S. Patent No 4394442 unterrichtet
Miller über
eine Unterlagenschicht, die sich aus einer wässerigen Dispersion von gewissen
Copolyesterharzen zusammensetzt, welche 0,1 bis 10 Molprozent an
aromatischen sulfonierten Verbindungen enthalten. Das Patent erläutert als
Beispiele Copolyesterharze, die 10 Molprozent (auf der Basis der
Gesamtheit der Dicarbonsäuren)
des Natriumsalzes der 5-Sulfoisophthalsäure in Kombination
mit 56,7 Molprozent (auf der Basis der Gesamtheit der Diole) an
Di(ethylenglykol) enthalten. Solche Polyester, die in Wasser löslich sind,
werden oft nicht gewünscht,
weil sie die gewünschte
Dimensionsstabilität
in Anwesenheit von Wasser nicht aufweisen.
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Die
oben erwähnten
Polyester gemäß dem Stande
der Technik leiden oft unter einer schlechten Löslichkeit in Systemen von polaren
Lösungsmitteln,
unter niedrigen Molekulargewichten, die zu brüchigen Filmen bzw. Folien führen könnten, oder
unter einer hohen Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit, was unter
Bedingungen von wechselnder Feuchtigkeit zu einer Dimensionsinstabilität führen könnte. Die
vorliegende Erfindung überwindet
diese Mängel
und liefert in Lösungsmittel
lösliche,
Film bzw. Folien bildende Copolyester, die eine verbesserte Unempfindlichkeit
gegenüber
Feuchtigkeit aufweisen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung liefert, so wie sie in Anspruch 1 dargelegt
wird, einen Copolyester mit einer inhärenten Viskosität von gleich
oder größer als
annähernd
0,3 dL/g, wobei der Polyester umfasst:
- (a)
annähernd
20 bis annähernd
60 Molprozent, auf der Basis der gesamten Mole der aromatischen
Dicarbonsäuren
oder -ester, von einer oder von mehreren Isophthal-Dicarbonsäuren oder
von einem niedrigeren Alkyldiester derselben,
- (b) annähernd
40 bis annähernd
80 Molprozent, auf der Basis der gesamten Mole der aromatischen
Dicarbonsäuren
oder -ester, von einer oder von mehreren Terephthalsäuren, von
einem niedrigeren Alkyldiester derselben, von 2,6-Naphthalin-Dicarbonsäure oder
von einem niedrigeren Alkyldiester derselben,
- (c) annähernd
10 bis annähernd
60 Molprozent, auf der Basis der gesamten Mole der Dicarbonsäuren oder -ester,
von einer oder von mehreren linearen aliphatischen Dicarbonsäuren oder
von einem niedrigeren Alkyldiester derselben,
- (d) annähernd
0,1 bis annähernd
5 Molprozent, auf der Basis der gesamten Mole der Dicarbonsäuren oder -ester,
von einem oder von mehreren Alkali- oder Erdalkalimetallsalzen der
5-Sulfoisophthal-Dicarbonsäure oder
von einem niedrigeren Alkyldiester derselben,
- (e) annähernd
90 bis 100 Molprozent, auf der Basis der Gesamtmenge der Glykole,
von einem oder von mehreren aliphatischen Glykolen, und
- (f) 0 bis annähernd
10 Molprozent, auf der Basis der Gesamtmenge der Glykole, von einem
oder von mehreren von Di(ethylenglykol) und Tri(ethylenglykol).
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Weitere
Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dank
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGEN.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert in einem Lösungsmittel
lösliche,
biologisch abbaubare, sulfonierte, aliphatisch-aromatische Copolyester
mit einer IV (inhärente
Viskosität)
gleich oder größer als
annähernd
0,30 dL/g, so wie etwa größer als
annähernd
0,40 oder größer als
annähernd
0,50 dL/g. Die IV sollte vorzugsweise genügen, um nicht brüchige Filme
zu ergeben, sollte aber nicht so hoch sein, dass sie unerwünscht hohe
Viskositäten
der Lösungen
ergibt.
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Die
sulfonierten, aliphatisch-aromatischen Copolymere bestehen vorzugsweise
aus (A), (B), (C), (D) und (E);
- (A) annähernd 89,9
bis annähernd
35, vorzugsweise annähernd
88 bis annähernd
46, noch lieber annähernd
84,5 bis annähernd
47 Molprozent (auf der Basis der Gesamtheit der Mole an Dicarbonsäure) von einer
aromatischen Dicarbonsäure-Komponente,
bestehend aus (i) und (ii):
(i) annähernd 20 bis annähernd 60,
vorzugsweise annähernd
25 bis annähernd
50, noch lieber annähernd 30
bis annähernd
40 Molprozent (auf der Basis der Gesamtheit der Mole an aromatischer
Dicarbonsäure) von
Isophthal-Dicarbonsäure,
oder von einem hiervon abgeleiteten niedrigeren Alkyl(C1-C6)diester,
wie zum Beispiel Dimethylisophthalat, Diethylisophthalat und dergleichen,
sowie
(ii) annähernd
80 bis annähernd
40, vorzugsweise annähernd
78 bis annähernd
50, noch lieber annähernd 75
bis annähernd
60 Molprozent (auf der Basis der Gesamtheit der Mole der aromatischen
Dicarbonsäure) von
einer aromatischen Dicarbonsäure,
ausgewählt
aus Terephthalsäure
und 2,6-Naphthalin-Dicarbonsäure und
von einem hiervon abgeleiteten niedrigeren Dialkyl(C1-C6)ester, wie zum Beispiel Dimethylterephthalat,
Diethylterephthalat, Dimethyl-2,6-naphthalin-dicarboxylat, Diethyl-2,6-naphthalin-dicarboxylat
und dergleichen;
- (B) annähernd
10 bis annähernd
60, vorzugsweise annähernd
12 bis annähernd
50, noch lieber annähernd 15
bis annähernd
50 Molprozent (auf der Basis der Gesamtheit der Mole der Dicarbonsäure) von
einer linearen aliphatischen Dicarbonsäure-Komponente, bestehend aus
einer oder aus mehreren aliphatischen Dicarbonsäuren, welche üblicherweise
2 bis 36 Kohlenstoffatome aufweisen, wie zum Beispiel Oxalsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Dimersäure oder
Mischungen derselben, und aus hiervon abgeleiteten niedrigeren Dialkyldiestern,
wie zum Beispiel Dimethyloxalat, Dimethylsuccinat, Diethylsuccinat,
Dimethylglutarat, Diethylglutarat, Dimethylazelat und dergleichen;
- (C) annähernd
0,1 bis annähernd
5, vorzugsweise annähernd
0,1 bis annähernd
4, noch lieber annähernd 0,5
bis annähernd
3 Molprozent (auf der Basis der Gesamtheit der Menge an Dicarbonsäure) einer
Sulfonat-Komponente, bestehend aus einem oder aus mehreren Alkali-
oder Erdalkalimetallsalzen der 5-Sulfoisophthalsäure und aus hiervon abgeleiteten
niedrigeren (C1-C6)
Alkyldiestern, wie zum Beispiel Alkali- oder Erdalkalimetallsalze
von Dimethyl-5-sulfoisophthalat, aus Alkali- oder Erdalkalimetallsalzen
von Diethyl-5-sulfoisophthalat und dergleichen;
- (D) 100 bis annähernd
90, vorzugsweise 100 bis annähernd
92, noch lieber 100 bis annähernd
95 Molprozent (auf der Basis der Gesamtheit des Glykols) einer aliphatischen
Glykol-Komponente bestehend aus einem linearen aliphatischen Glykol
mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie zum Beispiel Ethylenglykol, 1,3-Propandiol,
1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol und Mischungen derselben; und
- (E) 0 bis annähernd
10, vorzugsweise 0 bis annähernd
7,5, noch lieber 0 bis annähernd
5 Molprozent (auf der Basis der Gesamtheit des Glykols) einer Glykol-Komponente,
welche ausgewählt
ist aus Di(ethylenglykol) und Tri(ethylenglykol).
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Das
Polymer enthält
ein oder mehrere Alkali- oder Erdalkalimetallsalz der 5-Sulfoisophthalsäure oder eines
Alkyldiester derselben. Die Anzahl der Sulfogruppen in dem Polymer
sollte annähernd
0,1 bis 5 Molprozent betragen. Das Alkalimetallion ist zum Beispiel
Natrium, Kalium oder Lithium. Erdalkalimetalle, wie zum Beispiel
Magnesium, sind ebenfalls brauchbar. Es wurde herausgefunden, dass
sogar eine so geringe Menge, wie zum Beispiel 0,1 Molprozent der
Sulfogruppe wesentlich zu den Eigenschaften der Abbaubarkeit der
entstandenen Filme oder Beschichtungen beiträgt.
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Die
Polyester gemäß der vorliegenden
Erfindung sind üblicherweise
in Wasser nicht löslich.
Dies gestattet in vorteilhafter Weise höhere Formstabilitäten für Materialien
gemäß der vorliegenden
Erfindung in Anwesenheit von Feuchtigkeit. Dies steht im Kontrast
zu den Sulfo enthaltenden Copolyestern gemäß dem Stande der Technik, welche
höhere
Niveaus an Sulfogruppen (zum Beispiel höher als 5 Molprozent) enthalten.
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Um
die gewünschten
physikalischen Eigenschaften zu ergeben, sollten die sulfonierten
aliphatisch-aromatischen
Copolyester gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Löslichkeit
aufweisen, die gleich oder größer ist
als 0,30. Sulfonierte aliphatisch-aromatische Copolyester mit einer
Löslichkeit,
die kleiner ist als 0,30, tendieren zur Brüchigkeit.
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Geringfügige Mengen
(zum Beispiel 0 bis annähernd
2 Molprozent) an polyfunktionalen Verzweigungsagenzien, wie zum
Beispiel Trimellithsäure
oder Penterythritolrückstände, können inkorporiert
werden, um die Polymerschmelze oder die Lösungsrheologie, die Filmverarbeitung
oder dergleichen Eigenschaften zu verändern, falls dies gewünscht wird.
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Die
Polyester gemäß der vorliegenden
Erfindung können
hergestellt werden nach irgendwelchen erwünschten Polykondensationsverfahren.
Zum Beispiel können
die verschiedenen Monomerkomponenten in einen Polymerisationsbehälter eingefüllt werden
zusammen mit Polymerisationskatalysatoren, zum Beispiel ein Mangan-
und Antimonkatalysator, und dann den Bedingungen einer Polykondensation
unterworfen werden, um einen linearen Polyester herzustellen, in
welchem die Einheiten ungeordnet entlang der Molekularkette verteilt
sind. Man wird jedoch verstehen, dass es nützlich ist vorerst zwei oder
mehr der Monomerkomponenten zu einer Präpolymerstufe reagieren zu lassen,
gefolgt von einer Zugabe der übrigen
Komponenten, welche eine polymere Form aufweisen können, und
von der Vervollständigung
der Polymerisation.
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Erstaunlicherweise
wurde herausgefunden, dass die sulfonierten, aliphatisch-aromatischen
Copolyester sowohl biologisch abbaubar sind als auch in Lösungsmitteln
löslich
sind und zwar in üblichen
nicht halogenierten, polaren Lösungsmitteln.
Eine solche Löslichkeit
gestattet in vorteilhafter Weise das Giessen von Beschichtungen
und Filmen mit Hilfe von Lösungsmittel
ausgehend von dem vorliegenden Copolyester. Beispiele von nicht
halogenierten, polaren Lösungsmittel
umfassen Tetrahydrofuran Dimethylacetamid, Dimethylformamid, N-Methylpyrollidon,
Dimethylsulfoxid und dergleichen. Tetrahydrofuran stellt ein bevorzugtes
Lösungsmittel
dar für
das Giessen aus dem Lösungsmittel
heraus. Es wurde herausgefunden, dass die Copolyester leicht in
den besagten Lösungsmitteln
löslich
sind und es wurde herausgefunden, dass die resultierenden Polymerlösungen klare
Filme ergeben.
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Die
Copolyester gemäß der vorliegenden
Erfindung können
zusammen mit Additiven, die nach dem Stande der Technik bekannt
sind, verwendet werden. Solche Additive umfassen thermische Stabilisatoren, zum
Beispiel phenolische Antioxidationsmittel, sekundäre thermische
Stabilisatoren, zum Beispiel Thioester und Phosphite, UV Absorptionsmittel,
zum Beispiel Derivate von Benzophenon und Benzotriazol, UV Stabilisatoren,
zum Beispiel Lichtstabilisatoren auf der Basis von gehemmten Aminen
(HALS, hindered amine light stabilzers) und dergleichen. Ferner
können
die Additive noch enthalten; Weichmacher, Verfahrenshilfsmittel, Schmiermittel
und dergleichen. Zusätzlich
können
die Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden
Erfindung beladen werden mit zum Beispiel Holzstaub, Gips, Wollastonit,
Kalk, Kaolin, Cellulose, Stärke,
Calciumcarbonat und dergleichen. Die Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden
Erfindung können
ebenfalls Verwendung finden als Komponente bei einer Polymermischung
zusammen mit anderen Polymeren, wie zum Beispiel Celluloseether,
thermoplastische Stärke
und dergleichen.
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Was
einen weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung anbetrifft,
so wurde herausgefunden, dass die Copolyester nützlich sind im Rahmen einer
breiten Vielfalt von geformten, biologisch abbaubaren Gegenständen. Die
Copolyester können
entweder in Lösungen
oder in Schmelzen verarbeitet werden, um Beschichtungen, Filme und
dergleichen zu bilden. Beschichtungen können hergestellt werden, zum
Beispiel durch Beschichten eines Substrats mit Polymerlösungen der
Copolyester, gefolgt von einem Trocknen, durch eine Coextrusion
der Copolyester mit anderen Materialien, oder durch Beschichtung
eines vorher geformten Substrats mit den Polyester aus der Schmelze
heraus. Die Copolyester werden Verwendung in irgendwelche Verfahren
finden, welche nach dem Stande der Technik bekannte Polyester verwenden.
Von den Copolyestern abgeleitete Beschichtungen werden Verwendung
finden als Sperren gegen Feuchtigkeit, Sauerstoff Kohlendioxid und
dergleichen. Von den Copolyestern abgeleitete Beschichtungen sind
ebenfalls als Klebstoffe brauchbar. Folien am den Copolyester können hergestellt
werden durch irgendwelche, nach dem Stande der Technik bekannte
Verfahren, einschließlich
von zum Beispiel einem Giessen aus einer Lösung oder einer Schmelz.
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Die
nachstehenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung, sie grenzen
dieselbe jedoch in keiner Weise ein.
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BEISPIELE UND VERGLEICHSBEISPIELE
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MESSTECHNIKEN
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Eine
Differentialscanningkalorimetrie (DSC) wurde an einem TA Instrument
mit der Modelnummer 2920 durchgeführt. Proben wurden unter einer
Stickstoffatmosphäre
mit einer Geschwindigkeit von 20°C/Minute
auf 300°C
aufgeheizt, auf programmierte Weise zurück auf Zimmertemperatur gekühlt mit
einer Geschwindigkeit von 20°C/Minute,
und anschließend
wieder mit einer Geschwindigkeit von 20°C/Minute auf 300°C aufgeheizt.
Die bei der Probe beobachtete Glasübergangstemperatur (Tg) und
die kristalline Schmelztemperatur (Tm), wie sie unten angegeben
werden, stammen von der zweiten Aufheizung.
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Die
inhärente
Viskosität
(IV) wird definiert in "Preparative
Methods of Polymer Chemestry",
W. R. Sorenson and T. W. Campbell, 1961, p. 35. Sie wird definiert
als die Konzentration von 0,5g/100mL eines Lösungsmittelsystems mit 50:50
Gew.% an Trifluoressigsäure:Dichlormethansäure bei
Raumtemperatur gemäß dem Goodyear
R-103B Verfahren.
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Die
relative Laborviskosität
(LRV) ist das Verhältnis
der Viskosität
einer Lösung
von 0,6 Gramm des Polyestermusters, gelöst in 10 mL Hexafluorisopropanol
(HFIP), welches 80 ppm Schwefelsäure
enthält,
zu der Viskosität
des die Schwefelsäure
enthaltenden Hexafluorisopropanols selbst, wobei beide Viskositäten bei 25°C in einem
Kapillarviskosimeter gemessen wurden. Die LRV kann numerisch mit
der IV in Verbindung gebracht werden. Dort, wo dieses Verhältnis angewandt
wird, wird der Ausdruck "gerechnete
IV" gebraucht.
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Die
Biodegradierung wurde durchgeführt
gemäß dem ISO
14855 Verfahren: "Bestimmung
der endgültigen,
aeroben, biologischen Abbaubarkeit und Zersetzung von Kunststoffmaterialien
unter den Bedingungen einer kontrollierten Kompostierung-Verfahren
mittels Analyse des freigesetzten Kohlensdioxids". Dieser Versuch implizierte das Injizieren
eines Inokulationsmittels, bestehend aus einem stabilisierten und
ausgereiften Kompost, welcher abgeleitet ist aus der organischen
Fraktion von städtischem
Festmüll
mit gemahlenem Pulver des zu testenden Polymers, wobei das Kompostieren
unter normalen Bedingungen bei einer kontrollierten Inkubationstemperatur
von 58°C
+/– 2°C vorgenommen
wurde. Der Versuch wurde mit einem Polymermuster durchgeführt. Das
freigesetzte Kohlendioxid wurde verwendet, um den Grad des Bioabbaus
zu bestimmen.
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VERGLEICHSBEISPIEL CE 1.
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In
einen Glaskolben von 1 Liter wurden Dimethylterephthalat (419,45
g), Ethylenglykol (317,64 g), Dimethylisophthalat-3-natriumsulfonat
(16,29 g), Dimethylglutarat (77,78 g), Di(ethylenglykol) (14,25
g), Mangan(II)-acetattetrahydrat (0,68 g), und Antinion(III)-trioxid
(0,20 g) eingefüllt.
Die Reaktionsmischung wurde umgerührt und bis auf 180°C aufgeheizt
unter Reinigung mit einem langsamen Stickstoffstrom. Nachdem 180°C erreicht
waren, wurde die Reaktionsmischung während zwei Stunden unter Umrühren und
unter einem langsamen Stickstoffstrom auf 285°C aufgeheizt. Im Verlauf dieses
Zyklus des Aufheizens wurden 250,29 g eines farblosen Destillats
gesammelt. Anschließend
wurde für
die Reaktionsmischung ein komplettes Vakuum unter Umrühren bei
285°C inszeniert.
Die resultierende Reaktionsmischung wurde während 4,5 Stunden unter komplettem
Vakuum umgerührt
(Druck unter 100 mtorr). Anschließend wurde das Vakuum mit Stickstoff
unterbrochen und es wurde der Reaktionsmasse gestattet auf Raumtemperatur
abzukühlen.
Zusätzliche
75,6 g des Destillats wurden gewonnen und 443 g eines undurchsichtigen
Feststoffes wurden isoliert.
IV = 0,94 dL/g
DSC (N2, 20°C/min)
Tg 55,4°C,
Tm 177,7°C
(17 J/g)
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1,0
g dieses Harzes wurde in 9,0 g Tetrahydrofuran (THF) gebracht und
bei Raumtemperatur (22°C +/– 5°C) damit
vermischt. Es wurde herausgefunden, dass das Harz unter diesen Bedingungen
nicht löslich war.
Dieses Beispiel ist ein Vergleichsbeispiel, da keine Isophthalsäure bzw.
kein Isophthalester vorhanden war.
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VERGLEICHSBEISPIEL C2.
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In
einen Glaskolben von 1 Liter wurden Dimethylterephthalat (377,51
g), Ethylenglykol (317,64 g), Dimethylisophthalat-3-natriumsulfonat
(16,29 g), Dimethylglutarat (77,78 g), Di(ethylenglykol) (14,25
g), Dimethylisophthalat (41,95 g), Mangan(II)-acetattetrahydrat
(0,68 g) und Antimon(III)-trioxid (0,20 g) eingefüllt. Die Reaktionsmischung
wurde umgerührt
und unter Reinigung mit einem langsamen Stickstoffstrom auf 180°C aufgeheizt.
Nachdem 180°C
erreicht waren, wurde die Reaktionsmischung während 1 Stunde unter Umrühren und
einem langsamen Stickstoffstrom auf 285°C aufgeheizt. Während des
Zyklus dieses Aufheizens wurden 246,77 g eines farblosen Destillats
gesammelt. Anschließend
wurde für
die Reaktionsmischung ein komplettes Vakuum unter Umrühren bei
285°C inszeniert.
Die resultierende Reaktionsmischung wurde während 5,5 Stunden unter komplettem
Vakuum umgerührt
(Druck unter 100 mtorr). Anschließend wurde das Vakuum mit Stickstoff
unterbrochen und es wurde der Reaktionsmasse erlaubt auf Raumtemperatur
abzukühlen.
Zusätzliche 89,2
g des Destillats wurden gewonnen und 421,9 g eines undurchsichtigen
Feststoffes wurden isoliert.
IV = 0,77 dL/g
DSC (N2, 20°C/min)
Tg 51°C,
keine Tm wurde beobachtet
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1,0
g dieses Harzes wurde in 9,0 g Tetrahydrofuran (THF) gebracht und
bei Raumtemperatur (22°C +/– 5°C) damit
vermischt. Es wurde herausgefunden, dass das Harz unter diesen Bedingungen
nicht löslich war.
Dieses Beispiel ist ein Vergleichsbeispiel, da es nur annähernd 10
Molprozent an Isophthalsäure
oder Isophthalester enthält.
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BEISPIEL 1.
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In
einen Glaskolben von 1 Liter wurden Dimethylterephthalat (314,59
g), Ethylenglykol (317,64 g), Dimethylisophthalat-3-natriumsulfonat
(16,20 g), Dimethylglutarat (77,78 g), Di(ethylenglykol) (14,25
g), Dimethylisophthalat (104,86 g), Mangan(II)-acetattetrahydrat
(0,68 g) und Antimon(III)-trioxid (0,20 g) eingefüllt. Die Reaktionsmischung
wurde umgerührt
und unter Reinigung mit einem langsamen Stickstoffstrom auf 180°C aufgeheizt.
Nachdem 180°C
erreicht waren, wurde die Reaktionsmischung während 1 Stunde unter Umrühren und
einem langsamen Stickstoffstrom auf 285°C aufgeheizt. Während dieses
Zyklus des Aufheizens wurden 252,4 g eines farblosen Destillats
gesammelt. Anschließend
wurde für
die Reaktionsmischung ein komplettes Vakuum unter Umrühren bei
285°C inszeniert.
Die resultierende Reaktionsmischung wurde während 5,5 Stunden unter komplettem
Vakuum umgerührt
(Druck unter 100 mtorr). Anschließend wurde das Vakuum mit Stickstoff
unterbrochen und es wurde der Reaktionsmasse erlaubt auf Raumtemperatur
abzukühlen.
Zusätzliche 87,4
g des Destillats wurden gewonnen und 461,0 g eines Feststoffes wurden
isoliert.
IV = 0,71 dL/g
DSC (N2,
20°C/min)
Tg 49,4°C,
keine Tm wurde beobachtet
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1,0
g dieses Harzes wurde in 9,0 g Tetrahydrofuran (THF) gebracht und
bei Raumtemperatur (22°C +/– 5°C) damit
vermischt. Es wurde herausgefunden, dass das Harz unter diesen Bedingungen
vollständig
löslich
war und eine klare Lösung
bildete.
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VERGLEICHSBEISPIEL CE3.
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In
einen Glaskolben von 250 ml wurden Dimethylterephthalat (82,53 g),
Ethylenglykol (70,92 g), Dimethylisophthalat-3-natriumsulfonat (3,77
g), Dimethylglutarat (32,03 g), Dimethylisophthalat (14,56 g), Mangan(II)-acetattetrahydrat
(0,045 g) und Antimon(III)-trioxid (0,0675 g) eingefüllt. Die
Reaktionsmischung wurde umgerührt
und unter Reinigung mit einem langsamen Stickstoffstrom auf 180°C aufgeheizt.
Nachdem 180°C erreicht
waren, wurde die Reaktionsmischung während 4 Stunden unter Umrühren und
einem langsamen Stickstoffstrom auf 285°C aufgeheizt. Während dieses
Zyklus des Aufheizens wurden 48,89 g eines farblosen Destillats
gesammelt. Anschließend
wurde für
die Reaktionsmischung ein komplettes Vakuum unter Umrühren bei
285°C inszeniert.
Die resultierende Reaktionsmischung wurde während 4 Stunden unter komplettem
Vakuum umgerührt
(Druck unter 100 mtorr). Anschließend wurde das Vakuum mit Stickstoff
gebrochen und es wurde der Reaktionsmasse erlaubt auf Raumtemperatur
abzukühlen.
Zusätzliche
11,6 g des Destillats wurden gewonnen und 114,4 g eines Feststoffes
wurden isoliert.
IV = 30,44 dL/g (gerechnete IV = 0,8 dL/g)
DSC
(N2, 20°C/min)
keine Tg oder Tm wurden beobachtet
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1,12
g dieses Harzes wurden in 10,0 g Tetrahydrofuran (THF) gebracht
und bei Raumtemperatur (22°C +/– 5°C) damit
vermischt. Es wurde herausgefunden, dass das Harz unter diesen Bedingungen
nicht löslich war.
Dieses Beispiel ist ein Vergleichsbeispiel, da nur annähernd 15
Molprozent Isophthalsäure
oder Isophthalester enthalten sind.
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BEISPIEL 2.
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In
einen Glaskolben von 250 ml wurden Dimethylterephthalat (72,82 g),
Ethylenglykol (70,92 g), Dimethylisophthalat-3-natriumsulfonat (3,77
g), Dimethylglutarat (32,03 g), Dimethylisophthalat (24,27 g), Mangan(II)-acetattetrahydrat
(0,045 g) und Antimon(III)-trioxid (0,0675 g) eingefüllt. Die
Reaktionsmischung wurde umgerührt
und unter Reinigung mit einem langsamen Stickstoffstrom auf 180°C aufgeheizt.
Nachdem 180°C erreicht
waren, wurde die Reaktionsmischung während 4 Stunden unter Umrühren und
einem langsamen Stickstoffstrom auf 285°C aufgeheizt. Während dieses
Zyklus des Aufheizens wurden 28,88 g eines farblosen Destillats
gesammelt. Anschließend
wurde für
die Reaktionsmischung ein komplettes Vakuum unter Umrühren bei
285°C inszeniert.
Die resultierende Reaktionsmischung wurde während 4 Stunden unter komplettem
Vakuum umgerührt
(Druck unter 100 mtorr). Anschließend wurde das Vakuum mit Stickstoff
gebrochen und es wurde der Reaktionsmasse erlaubt auf Raumtemperatur
abzukühlen.
Zusätzliche
13,33 g des Destillats wurden gewonnen und 109,3 g eines Feststoffes
wurden isoliert.
LRV = 19,95 (gerechnete IV = 0,61 dL/g)
DSC
(N2, 20°C/min)
keine Tg oder Tm wurden beobachtet
-
1,12
g dieses Harzes wurden in 10,0 g Tetrahydrofuran (THF) gebracht
und bei Raumtemperatur (22°C +/– 5°C) damit
vermischt. Es wurde herausgefunden, dass das Harz unter diesen Bedingungen
vollständig
löslich
war und eine klare Lösung
bildete.
-
Die
oben in Tetrahydrofuran zubereitete Polymerlösung wurde in eine Aluminiumpfanne
mit einem Durchmesser von 2 Zoll geschüttet und das Lösungsmittel
wurde über
Nacht bei Raumtemperatur verdampfen gelassen. Die resultierende
Folie war klar und es wurde herausgefunden, dass sie eine ausgezeichnete
Haftfähigkeit
an dem Aluminiummetall aufwies. Die Folie wurde von der Aluminiumpfanne
abgezogen und es wurde herausgefunden, dass die Folie klar und sehr
biegsam war.
-
BEISPIEL 3
-
In
einen Glaskolben von 1 Liter wurden Dimethylterephthalat (283,52
g), Ethylenglykol (317,64 g), Dimethylisophthalat-3-natriumsulfonat
(16,29 g), Dimethylglutarat (77,78 g), Di(ethylenglykol) (14,25
g), Dimethylisophthalat (136,32 g), Mangan(II)-acetattetrahydrat
(0,20 g) und Antimon(III)-trioxid (0,279 g) eingefüllt. Die
Reaktionsmischung wurde umgerührt
und unter Reinigung mit einem langsamen Stickstoffstrom auf 180°C aufgeheizt.
Nachdem 180°C
erreicht waren, wurde die Reaktionsmischung während 3,25 Stunden unter Umrühren und
einem langsamen Stickstoffstrom auf 285°C aufgeheizt. Während dieses
Zyklus des Aufheizens wurden 250,0 g eines farblosen Destillats
gesammelt. Anschließend
wurde für
die Reaktionsmischung ein komplettes Vakuum unter Umrühren bei
285°C inszeniert.
Die resultierende Reaktionsmischung wurde während 5,5 Stunden unter komplettem
Vakuum umgerührt
(Druck unter 100 mtorr). Anschließend wurde das Vakuum mit Stickstoff
gebrochen und es wurde der Reaktionsmasse erlaubt auf Raumtemperatur
abzukühlen. Zusätzliche
87,0 g des Destillats wurden zurückgewonnen
und der Feststoff wurde erhalten.
LRV = 14,26
DSC (N2, 20°C/min)
Tg 39,2°C,
keine Tm wurde beobachtet
-
1,11
g dieses Harzes wurden in 10,0 g Tetrahydrofuran (THF) gebracht
und bei Raumtemperatur (22°C +/– 5°C) damit
vermischt. Es wurde herausgefunden, dass das Harz unter diesen Bedingungen
vollständig
löslich
war und eine klare Lösung
bildete.
-
BEISPIEL 4
-
In
einen Glaskolben von 1 Liter wurden Dimethylterephthalat (251,67
g), Ethylenglykol (317,64 g), Dimethylisophthalat-3-natriumsulfonat
(16,29 g), Dimethylglutarat (77,78 g), Di(ethylenglykol) (14,25
g), Dimethylisophthalat (167,78 g), Mangan(II)-acetattetrahydrat
(0,20 g) und Antimon(III)-trioxid (0,279 g) eingefüllt. Die
Reaktionsmischung wurde umgerührt
und unter Reinigung mit einem langsamen Stickstoffstrom auf 180°C aufgeheizt.
Nachdem 180°C
erreicht waren, wurde die Reaktionsmischung während 3,5 Stunden unter Umrühren und
einem langsamen Stickstoffstrom auf 285°C aufgeheizt. Die resultierende
Reaktionsmischung wurde anschließend während 1,5 Stunden unter einem
langsamen Stickstoffstrom bei 285°C
umgerührt.
Während dieses
Zyklus des Aufheizen wurden 293,0 g eines farblosen Destillats gesammelt.
Anschließend
wurde für die
Reaktionsmischung unter fortgesetztem Umrühren bei 285°C ein komplettes
Vakuum inszeniert. Die resultierende Reaktionsmischung wurde während 4,5
Stunden unter komplettem Vakuum umgerührt (Druck unter 100 mtorr).
Anschließend
wurde das Vakuum mit Stickstoff gebrochen und es wurde der Reaktionsmasse
erlaubt auf Raumtemperatur abzukühlen.
Der resultierende Feststoff wurde gewonnen.
LRV = 17,51
DSC
(N2, 20°C/min)
Tg 30,8°C,
keine Tm wurde beobachtet
-
1,11
g dieses Harzes wurden in 10,0 g Tetrahydrofuran (THF) gebracht
und bei Raumtemperatur (22°C +/– 5°C) damit
vermischt. Es wurde herausgefunden, dass das war unter diesen Bedingungen
Harz vollständig löslich und
eine klare Lösung
bildete.
-
BEISPIEL 5.
-
In
einen Glaskolben von 1 Liter wurden Dimethylterephthalat (209,73
g), Ethylenglykol (317,64 g), Dimethylisophthalat-3-natriumsulfonat
(16,29 g), Dimethylglutarat (77,78 g), Di(ethylenglykol) (14,25
g), Dimethylisophthalat (209,73 g), Mangan(II)-acetattetrahydrat
(0,20 g) und Antimon(III)-trioxid (0,279 g) eingefüllt. Die
Reaktionsmischung wurde umgerührt
und unter Reinigung mit einem langsamen Stickstoffstrom auf 180°C aufgeheizt.
Nachdem 180°C
erreicht waren, wurde die Reaktionsmischung während 2,5 Stunden unter Umrühren und
einem langsamen Stickstoffstrom auf 285°C aufgeheizt. Die resultierende
Reaktionsmischung wurde anschließend während 0,5 Stunden unter einem
langsamen Stickstoffstrom bei 285°C
umgerührt.
Während dieses
Zyklus des Aufheizens wurden 286,0 g eines farblosen Destillats
gesammelt. Anschließend
wurde unter fortgesetztem Umrühren
und Aufheizen ein komplettes Vakuum für das Druckgefäß während 1,5
Stunden inszeniert. Die resultierende Reaktionsmischung wurde während 5
Stunden unter komplettem Vakuum umgerührt (Druck unter 100 mtorr).
Anschließend
wurde das Vakuum mit Stickstoff gebrochen und es wurde der Reaktionsmasse
erlaubt auf Raumtemperatur abzukühlen.
Der resultierende Feststoff wurde gewonnen.
LRV = 9,84
DSC
(N2, 20°C/min)
keine Tg und keine Tm wurden beobachtet
-
1,11
g dieses Harzes wurden in 10,0 g Tetrahydrofuran (THF) gebracht
und bei Raumtemperatur (22°C +/– 5°C) damit
vermischt. Es wurde herausgefunden, dass das Harz unter diesen Bedingungen
vollständig
löslich
war und eine klare Lösung
bildete.
-
BEISPIEL 6.
-
In
ein Druckgefäß wurden
Dimethylterephthalat (77,25 lb), Ethylenglykol (78,0 lb), Dimethylisophthalat (25,75
lb), Dimethylisophthalat-3-natriumsulfonat (1815 g), Dimethylglutarat
(19,1 lb), Mangan(II)-acetattetrahydrat (37,65 g) und Antimon(III)-trioxid
(13,6 g) eingefüllt.
Das Druckgefäß wurde
drei Mal mit Stickstoff gespült
und unter Umrühren
während
4,5 Stunden auf 245°C
erhitzt. Während
dieses Zyklus des Aufheizen wurden 21.800 g des Destillats gesammelt.
Anschließend
wurde unter fortgesetztem Umrühren
und Aufheizen ein Vakuum für
das Druckgefäß während 1,5
Stunden inszeniert. Die resultierende Reaktionsmischung wurde bei 275°C unter komplettem
Vakuum während
4 Stunden umgerührt,
(Druck gleich oder weniger als 2 mm Hg). Anschließend wurde
das Vakuum gebrochen und die resultierende Reaktionsmischung aus
dem Druckgefäß unter
der Form eines Bandes extrudiert, das Polymerband wurde abgekühlt und
zerhackt.
IV = 0,68 dL/g
-
Das,
wie oben angeführt,
hergestellte Polymer wurde zu Pulver gemahlen und einem biologischen
Abbauversuch unterworfen, so wie dies oben im Detail beschrieben
worden ist und die Resultate sind nachstehend angeführt. TABELLE 1 – RESULTATE DES BIOLOGISCHEN
ABBAUVERSUCHS FÜR
BEISPIEL 6
Versuchsdauer
(Tage) | Prozent
biologischer Abbau |
21 | 14,2 |
50 | 22,7 |
71 | 26,4 |
95 | 30,3 |
-
BEISPIEL 7.
-
In
einen Glaskolben von 250 ml wurden Dimethylterephthalat (72,82 g),
Ethylenglykol (70,92 g), Dimethylisophthalat-3-natriumsulfonat (3,77
g), Dimethyladipat (26,13 g), Dimethylisophthalat (24,27 g), Mangan(II)-acetattetrahydrat
(0,045 g) und Antimon(III)-trioxid (0,0675 g) eingefüllt. Die
Reaktionsmischung wurde umgerührt
und unter Reinigung mit einem langsamen Stickstoffstrom auf 180°C aufgeheizt.
Nachdem 180°C erreicht
waren, wurde die Reaktionsmischung während 5 Stunden unter Umrühren und
einem langsamen Stickstoffstrom auf 285°C aufgeheizt. Während dieses
Zyklus des Aufheizen wurden 25,37 g eines farblosen Destillats gesammelt.
Anschließend
wurde für
die Reaktionsmischung ein komplettes Vakuum unter Umrühren bei
285°C inszeniert.
Die resultierende Reaktionsmischung wurde während 4 Stunden unter komplettem
Vakuum umgerührt
(Druck unter 100 mtorr). Anschließend wurde das Vakuum mit Stickstoff
gebrochen und es wurde der Reaktionsmasse erlaubt auf Raumtemperatur
abzukühlen.
Zusätzliche
8,68 g des Destillats wurden gewonnen und 108,65 g eines Feststoffes
wurden isoliert.
LRV = 18,72 dL/g (gerechnete IV = 0,58 dL/g)
DSC
(N2, 20°C/min)
keine Tg oder Tm wurden beobachtet
-
1,12
g dieses Harzes wurden in 10,0 g Tetrahydrofuran (THF) gebracht
und bei Raumtemperatur (22°C +/– 5°C) damit
vermischt. Es wurde herausgefunden, dass das Harz unter diesen Bedingungen
größtenteils löslich war
und eine klare Lösung
mit einem geringen Anteil an stark aufgeblähten Polymerpartikeln bildete.
-
BEISPIEL 8.
-
In
einen Glaskolben von 250 ml wurden Dimethylterephthalat (72,82 g),
Ethylenglykol (70,92 g), Dimethylisophthalat-3-natriumsulfonat (3,77
g), Dimethyladipat (34,84 g), Dimethylisophthalat (24,27 g), Mangan(II)-acetattetrahydrat
(0,045 g) und Antimon(III)trioxid (0,0675 g) eingefüllt. Die
Reaktionsmischung wurde umgerührt
und unter Reinigung mit einem langsamen Stickstoffstrom auf 180°C aufgeheizt.
Nachdem 180°C erreicht
waren, wurde die Reaktionsmischung während 4,5 Stunden unter Umrühren und
einem langsamen Stickstoffstrom auf 285°C aufgeheizt. Während dieses
Zyklus des Aufheizens wurden 47,64 g eines farblosen Destillats
gesammelt. Anschließend
wurde für
die Reaktionsmischung ein komplettes Vakuum unter Umrühren bei
285°C inszeniert.
Die resultierende Reaktionsmischung wurde während 6 Stunden unter komplettem
Vakuum umgerührt
(Druck unter 100 mtorr). Anschließend wurde das Vakuum mit Stickstoff
gebrochen und es wurde der Reaktionsmasse erlaubt auf Raumtemperatur
abzukühlen.
Zusätzliche
13,02 g des Destillats wurden gewonnen und 101,21 g eines Feststoffes
wurden isoliert.
LRV = 22,86 dL/g (gerechnete IV = 0,66 dL/g)
DSC
(N2, 20°C/min)
keine Tg oder Tm wurden beobachtet
-
1,12
g dieses Harzes wurden in 10,0 g Tetrahydrofuran (THF) gebracht
und bei Raumtemperatur (22°C +/– 5°C) damit
vermischt. Es wurde herausgefunden, dass das Harz unter diesen Bedingungen
vollständig
löslich
war und eine klare Lösung
bildete.
-
Die
oben in Tetrahydrofuran zubereitete Polymerlösung wurde in eine Aluminiumpfanne
mit einem Durchmesser von 2 Zoll geschüttet und das Lösungsmittel
wurde über
Nacht bei Raumtemperatur verdampfen gelassen. Die resultierende
Folie war klar und es wurde herausgefunden, dass sie eine ausgezeichnete
Haftfähigkeit
an dem Aluminiummetall aufwies. Als die Folie von der Aluminiumpfanne
abgezogen wurde, wurde herausgefunden, dass die Folie weich und
biegsam war und dass sie elastische Eigenschaften aufwies.
-
So
wie es sich aus den Beispielen in der Beschreibung ergab, stellte
es sich heraus, dass die Copolyester gemäß der vorliegenden Erfindung
löslich
sind, während
die zum Vergleich herangezogenen nicht löslich sind. Deswegen sind die
Copolyester gemäß der vorliegenden
Erfindung durch Gießverfahren
mit Hilfe von Lösungsmittel
(Giessen mit Hilfe von Lösungsmittel/Beschichten
mit Hilfe von Lösungsmittel)
zu brauchbaren Gegenständen
formbar, die zum Vergleich herangezogenen sind dies jedoch nicht.
-
Während die
Erfindung in der vorhergehenden Beispielen beschrieben worden ist,
besteht keine Absicht, den Gültigkeitsbereich
der Erfindung auf den Gültigkeitsbereich
jener Beispiele zu begrenzen, da jemand, der sich auf diesem Gebiete
auskennt, verstehen wird, dass die Erfindung auf andere Kombinationen und
Materialien, welche nicht hierin durch konkrete Beispiele dargelegt
wurden, anwendbar ist.