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Die vorliegende Erfindung betrifft blasgeformte Behälter mit guter Formbarkeit beim
Blasformen und ausgezeichneten Fallbruchfestigkeits-, feuchtigkeitsundurchlässigen und
Gas-sperrenden Eigenschaften.
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Für Polyalkohole (nachstehend als ,PALe' bezeichnet), die durch Reduktion von.
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Polyketonen (nachstehend als ,PKe' bezeichnet) erhalten werden, ist bekannt, dass sie gute
Gas-sperrende Eigenschaften besitzen. Siehe zum Beispiel JP-A-204929/1989, (US-A-
4,868,254, 4,940,758 und 5,071,926), 149828/1989 (US-A-4,904,759) und 232228/1990.
Auch sind Verpackungsmaterialien bekannt, die Filme aus PAL enthalten, der mit einem
anderen thermoplastischen Harz laminiert ist. Siehe zum Beispiel offengelegte Japanische
Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummern: 226925/1994 und 255057/1994.
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Jedoch offenbaren diese Druckschriften keine blasgeformten Behälter, die PAL alleine
umfassen, oder irgendwelche blasgeformten mehrschichtigen Behälter, die PAL und ein von
PAL unterschiedliches thermoplastisches Harz umfassen; auch schlagen sie dieses nicht vor.
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Dementsprechend ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen blasgeformten
Behälter bereitzustellen, der einen PAL umfasst und ausgezeichnete Formbarkeit beim
Blasformen, ausgezeichnetes Erscheinungsbild, ausgezeichnete Fallbruchfestigkeits-,
feuchtigkeitsundurchlässige und Gas-sperrende Eigenschaften aufweist.
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Um eine Lösung für die vorstehend erwähnte Aufgabe des Blasformens von PAL in
Hohlbehälter zu finden, wurden Versuche durchgeführt, die zeigten, dass der PAL eine
schlechte Formbarkeit beim Blasformen aufweist und dass die erhaltenen Hohlbehälter
Probleme, wie eine niedrige Festigkeit an ihrer Abquetschstelle und eine niedrige
Fallbruchfestigkeit, und zudem wegen starker Feuchtigkeitsdurchlässigkeit eine schlechte
Undurchlässigkeit für Feuchtigkeit aufweisen.
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Weitere Untersuchungen an blasgeformten Behältern, die einen PAL, der mit einem
thermoplastischen Harz unterschiedlich von PAL beschichtet war, umfasst, zeigten dann,
dass man durch einfaches Beschichtungs-Blasformen einer Kombination eines PALs und
eines anderen thermoplastischen Harzes Behälter erhält, die eine ungenügende Festigkeit an
der Abquetschstelle und eine ungenügende Fallbruchfestigkeit aufweisen. Sie zeigen auch
eine schlechte Formbarkeit beim Beschichtungs-Blasformen.
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Die oben erwähnten Probleme können überraschenderweise jedoch durch das Bereitstellen
eines blasgeformten Behälters gelöst werden, der einen PAL umfasst, der durch Reduktion
eines PKs, welches ein Kohlenmonoxid-Ethylen-Copolymer umfasst, erhalten wird, wobei
der PAL eine Grenzviskosität von 0,3 bis 3,0 dl/g, einen Schmelzpunkt von 110 bis 160ºC,
eine Dichte von 1,12 bis 1,21 g/cm³ und einen Tetrahydrofuranring- (nachstehend als ,THF-
Ring' bezeichnet)gehalt von nicht mehr als 10 Mol-% aufweist.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch einen blasgeformten mehrschichtigen Behälter bereit,
der den oben erwähnten PAL und ein damit beschichtetes thermoplastisches Harz umfasst,
das unterschiedlich von diesem PAL ist.
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Die blasgeformten Behälter, auf die sich die Erfindung bezieht, sind nicht auf Behälter
beschränkt, die durch direktes Blasformen erhalten werden, sondern schließen auch jene
Behälter ein, die durch Rohrblasformen, Rohrstreckblasformen, Spritzblasformen und
Spritzstreckblasformen erhalten werden.
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Der PAL, der in der Erfindung verwendet wird, wird durch Reduktion eines Polyketons,
welches ein Kohlenmonoxid-Ethylen-Copolymer umfasst, erhalten und wird insbesondere
im Hinblick auf die Gas-sperrende Eigenschaft bevorzugt ausgewählt aus jenen, die
mindestens 80% sich wiederholende Einheiten, die durch die nachstehende Formel (I)
wiedergegeben sind, umfassen. Diese sich wiederholenden Einheiten sind in diesem Polymer
mehr bevorzugt in einer Menge von mindestens 90%, und am meisten bevorzugt in einer
Menge von mindestens 95%, vorhanden.
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Das Kohlenmonoxid-Ethylen-Copolymer schließt üblicherweise Copolymere ein, die durch
Copolymerisation von Kohlenmonoxid mit Ethylen erhalten werden, und auch solche, die im
wesentlichen ein Kohlenmonoxid-Ethylen-Copolymer enthalten, und mit einer ungesättigten
Verbindung, verschieden von Ethylen, copolymerisiert sind. Beispiele für die ungesättigte
Verbindung sind Olefine, die 3 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten, Diene, die 4 bis 12
Kohlenstoffatome enthalten, Vinylester, aliphatische ungesättigte Carbonsäuren und
Anhydride sowie Salze und Ester davon.
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Obwohl Kohlenmonoxid-Ethylen-Copolymere im Allgemeinen statistische Copolymere und
alternierende Copolymere umfassen, ist es wünschenswert, die alternierenden Copolymere
auszuwählen, durch die ein Polymerprodukt erhalten werden kann, das sich durch die
gewünschten Funktionen und Wirkungen eines Polymers der Erfindung auszeichnet.
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Beispiele für die oben erwähnten Olefine, die 3 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten, sind
Propylen, 1-Buten, Isobuten, 1-Penten, 4-Methyl-1-penten, 1-Hexen, 1-Octen und
1-Dodecen. Davon ist Propylen bevorzugt.
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Beispiele für die Diene, die 4 bis 12 Kohlenstoffatome enthalten, sind Butadien, Isopren,
1,5-Hexadien, 1,7-Octadien und 1,9-Decadien. Beispiele für Vinylester sind Vinylacetat,
Vinylpropionat und Vinylpivalat.
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Beispiele für die aliphatischen ungesättigten Carbonsäuren sind Acrylsäure, Methacrylsäure,
Maleinsäure und Itaconsäure.
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Diese Ethylen-Kohlenmonoxid-Copolymere können durch jedes bekannte Verfahren
hergestellt werden, zum Beispiel durch jene, die in JP-A-19742711984, 91226/1986,
232434/1987, 225027/1992, 132629/1989, 298929/1994, 165909/1995, 295107/1993,
301956/1993 und 29209911995 beschrieben sind, jedoch ist das Herstellungsverfahren nicht
auf diese Verfahren beschränkt.
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Beispiele für Verfahren zur Reduktion der Carbonylgruppen des PKs, wobei der
entsprechende PAL erhalten wird, sind Verfahren, die die teilweise oder vollständige Reduktion
der im PK vorhandenen Carbonylgnippen umfassen, zum Beispiel mit Wasserstoff, wie zum
Beispiel in JP-A-232228/1990, 339367/1993 und 49203/1994 beschrieben, oder sind auch
jene, die die teilweise oder vollständige Reduktion der im PK vorhandenen Carbonylgruppen
durch Behandlung mit einem Metallhydrid, wie zum Beispiel in JP-A-204929/1989
beschrieben, umfasst.
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EP-A-0 274 913 betrifft ein Polyalkohol-Homopolymer und ein Verfahren zu seiner
Herstellung, wobei das Homopolymer die Formel hat:
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wobei n 3 bis 10 ist.
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Die Merkmale des PALs, der in der Erfindung verwendet wird, werden nicht nur durch die
Bedingungen bei seiner Herstellung beeinflusst, sondern auch durch die Bedingungen bei
seiner Verarbeitung, wie die Bedingungen beim Strecken und Wärmebehandeln. Deshalb ist
es wichtig, diese Bedingungen passend auszuwählen.
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Die Mittel zur Lösung des Problems der vorliegenden Erfindung werden nun genauer
beschrieben.
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Beim Blasformen der Behälter ist es notwendig, dass Rohlinge nur einem geringen
Unterdruckzug (drawdown) beim Blasformen unterliegen und dabei eine gute Blasfähigkeit
aufweisen, dass die erhaltenen Behälter eine geringe Abweichung in der Dicke und geringe
Streifen-, Gel- oder Fischaugenbildung aufweisen und sie sich deshalb durch ein gutes
Erscheinungsbild auszeichnen.
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Wenn ein PAL und ein anderes thermoplastisches Harz miteinander laminiert und
blasgeformt werden, ist es möglich, bis zu einem gewissen, jedoch nur ungenügenden Ausmaß
die Tendenz des Unterdruckzuges zu verbessern, indem die Schmelzviskosität des in
Kombination verwendeten thermoplastischen Harzes angepasst wird. Deshalb ist es
notwendig, einen PAL, der zum Blasformen geeignet ist, zu entwickeln.
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Unterdruckzug (drawdown) wird normalerweise verhindert, indem die Grenzviskosität und
die Schmelzviskosität des verwendeten Harzes erhöht werden. Bei PALen, bei denen die
Grenzviskosität und die Schmelzviskosität erhöht wird, wird, während die Tendenz des
Unterdruckzuges verbessert wird, die Blasfähigkeit verschlechtert. In diesem Fall neigen die
erhaltenen blasgeformten Behälter zu Abweichungen in der Dicke, zu Streifen-, Gel- und
Fischaugenbildung.
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Als Ergebnis einer ausführlichen Untersuchung über diesen Sachverhalt stellte sich heraus;
dass diese Probleme durch Anpassen der Grenzviskosität des verwendeten PALs innerhalb
eines bestimmten Bereiches und durch Begrenzung des maximalen Gehalts an THF-Ringen
im PAL-Molekül auf einen bestimmten Level, oder, wünschenswerterweise, durch Einstellen
des THF-Ringgehalts in einem bestimmten Bereich, gelöst werden können.
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Das heißt, in der vorliegenden Erfindung hat der verwendete PAL eine Grenzviskosität von
0,3 bis 3,0 dl/g, bevorzugt 0,5 bis 2,5 dl/g, stärker bevorzugt 0,7 bis 2,0 dl/g, und enthält
einen Gehalt an THF-Ringen in einer Menge von nicht mehr als 10 Mol-%, bevorzugt 0,01
bis 10 Mol-%, stärker bevorzugt 0,03 bis 5 Mol-%, am meisten bevorzugt 0,05 bis 3 Mol-%.
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Wenn die Grenzviskosität unterhalb des oben erwähnten Bereiches liegt, ist die Tendenz
zum Unterdruckzug groß und verursacht große Abweichungen in der Dicke. Wenn die
Grenzviskosität oberhalb des oben erwähnten Bereiches liegt, verschlechtert sich die
Extrudierbarkeit des Rohlings genauso wie die Blasfähigkeit, so dass die erhaltenen
blasgeformten Behälter zu Streifen-, Gel- und Fischaugenbildung neigen.
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Ein Gehalt an THF-Ringen von weniger als 0,01 Mol-% ist nicht immer wünschenswert, da
die Tendenz zum Unterdruckzug dann groß wird. In diesem Fall sollte die Grenzviskosität
erhöht werden, um einen starken Unterdruckzug zu verhindern, was die Extrudierbarkeit von
Rohlingen und die Blasfähigkeit und das Erscheinungsbild verschlechtern kann. Auf der
anderen Seite, wenn der Gehalt über dem oben erwähnten Bereich liegt, verschlechtern sich
die Gas-sperrenden Eigenschaften der erhaltenen Behälter.
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Der THF-Ring schließt hier fünfgliedrige Ringe ein, die eine Etherbindung beinhalten, die
zum Beispiel durch die Formel (II) und die Formel (III) wiedergegeben sind, und der Gehalt
an TEIF-Ring bedeutet den Gesamtgehalt davon.
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Ein wirtschaftlich vorteilhaftes Verfahren, THF-Ringe in ein PAL einzubringen, ist das
Folgende. Das heißt, durch Reduktion von PK werden die im Polymer vorhandenen
Ketogruppen in Hydroxygruppen umgewandelt, die dann mit den Ketonen, die im Polymer
verblieben sind, umgesetzt werden, wobei sie THF-Ringe, wie sie zum Beispiel in den
Formeln (II) und (III) wiedergegeben sind, bilden.
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Die Menge der gebildeten THF-Ringe kann in geeigneter Weise durch die geeignete
Auswahl des Lösungsmittels und der Temperatur, die bei der Reduktion der PKe verwendet
werden, eingestellt werden.
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Das heißt, die Verwendung eines Lösungsmittels, in dem das PK eine niedrige Löslichkeit
hat, und das Einstellen einer hohen Reduktionstemperatur können die Menge an THF-
Ringen im erhaltenen PAL erhöhen. Auf der anderen Seite können die Verwendung eines
Lösungsmittels, in dem das PK eine hohe Löslichkeit aufweist, und die Verwendung einer
niedrigen Reduktionstemperatur die Bildung von THF-Ringen im PK unterdrücken.
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Es ist wünschenswert, zu Beginn der Reduktion eine niedrige Temperatur zu verwenden, und
dann, nachdem die Reduktion in einem gewissen Ausmaß fortgeschritten ist, die Temperatur
zu erhöhen, um den Gehalt in einem vergleichsweise engen Bereich einzustellen.
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Der Gehalt an THF-Ringen in einem PAL kann ohne weiteres durch bekannte Verfahren
bestimmt werden, wie zum Beispiel durch NMR-Spektroskopie.
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Die Fallbruchfestigkeit wird als nächstes beschrieben. Durch einfaches Blasformen von PAL
erhält man Hohlbehälter, wobei die Abquetschstelle an deren Boden ungenügende Festigkeit
aufweisen. Wenn diese Behälter von einer gewissen Höhe fallen, brechen diese im Bereich
der Abquetschstellen, wobei sie eine ungenügende Bruchfestigkeit zeigen.
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Im Allgemeinen ist es notwendig, dass blasgeformte Behälter bei Raumtemperatur eine hohe
Fallbruchfesfigkeit aufweisen. Auch ist es notwendig, dass diese Behälter bei niedrigen
Temperaturen (im Allgemeinen 0 bis 10ºC) eine hohe Fallbruchfestigkeit haben, wenn sie
mit Inhalten befüllt werden sollen, die einen Transport bei niedriger Temperatur erfordern,
wie zum Beispiel bei frischem Saft oder Milchprodukten. Weiterhin ist es notwendig, dass
diese Behälter bei hohen Temperaturen (im Allgemeinen 60 bis 95ºC) eine hohe
Fallbruchfestigkeit aufweisen, wenn sie mit Inhalten befüllt werden sollen, die heiß verpackt
werden sollen, wie zum Beispiel heißes Ketchup oder Soßen. Dies ist notwendig, weil,
nachdem diese Behälter mit derartigen Inhalten heiß befüllt worden sind, diese mit hoher
Geschwindigkeit über Fliessbänder transportiert und in Schachteln abgepackt werden, wobei
der Inhalt noch nicht ausreichend abgekühlt ist, um die Produktivität zu erhöhen.
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Für die vorstehend aufgeführten Anforderungen weisen blasgeformte PAL-Behälter, wie
oben beschrieben, nicht nur eine ungenügende Fallbruchfestigkeit bei Raumtemperatur auf,
sondern auch, und noch ausgeprägter, bei niedrigen und hohen Temperaturen.
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Der vorstehend erwähnte Nachteil kann bis zu einem gewissen Ausmaß durch Beschichten
des PALs mit einem von PAL unterschiedlichen, thermoplastischem Harz verbessert werden.
Jedoch kann man durch einfache Beschichtung des PALs mit einem anderen
thermoplastischem Harz keine ausreichende Fallbruchfestigkeit erreichen.
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Um dieses Problem zu lösen, ist es notwendig, einen PAL zu verwenden, der einen
Schmelzpunkt von 110 bis 160ºC, bevorzugt von 115 bis 155ºC, mehr bevorzugt von 120
bis 150ºC, und der einen THF-Ringgehalt, der der gleiche ist wie oben erwähnt, von nicht
mehr als 10 Mol-%, bevorzugt 0,01 bis 10 Mol-%, mehr bevorzugt 0,03 bis 5 Mol-%, am
meisten bevorzugt 0,05 bis 3 Mol-%, aufweist.
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Wenn der Schmelzpunkt unter dem vorstehend erwähnten Bereich liegt oder wenn der THF-
Ringgehalt über dem vorstehend erwähnten Bereich liegt, wird die Abquetschstelle eine
geringe Festigkeit insbesondere bei hohen Temperaturen aufweisen, was zu ungenügender
Fallbruchfestigkeit führt, und die Gas-sperrenden Eigenschaften werden verschlechtert. Auf
der anderen Seite kann keine ausreichende Fallbruchfestigkeit erreicht werden, wenn der
Schmelzpunkt über dem vorstehend erwähnten Bereich liegt. Ein THF-Ringgehalt von
niedriger als 0,01 Mol-% ist nicht immer wünschenswert, da dann die Festigkeit der
Abquetschstelle, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, dazu neigt, abzunehmen, wobei
auch die Fallbruchfestigkeit abnimmt.
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Obwohl der Schmelzpunkt eines PALs hauptsächlich durch die zu Grunde liegende
Molekularstruktur des PALs bestimmt wird, kann er dennoch durch folgende Verfahren
angepasst werden. Für den Zweck der vorliegenden Erfindung kann der Schmelzpunkt
erhöht werden, zum Beispiel, indem man den Polymerisationsgrad des PALs über ein
bestimmtes Maß anhebt; indem man den PAL mit einer bestimmten Verbindung, zum
Beispiel Silanen, wie Vinyltrimethoxysilan und Vinyldimethylmethoxysilan,
Borverbindungen, wie Borsäure, Isocyanaten, Dialdehyden und ähnlichen Vernetzungsmittel umsetzt,
oder indem man Kombinationen der vorstehend beschriebenen Verfahren anwendet. In
einfacher Weise kann der Schmelzpunkt erniedrigt werden, zum Beispiel, indem der
Polymerisationsgrad des PALs unter ein bestimmtes Maß abgesenkt wird; durch
Copolymerisation bei der Polymerisation des PKs mit einem von Kohlenmonoxid und Ethylen
verschiedenen Comonomer, wie zum Beispiel mit einem Olefin, das mindestens 3
Kohlenstoffatome aufweist, zum Beispiel Propylen, und anschließender Reduktion des Copolymers;
durch Ausbilden von THF-Ringen im PAL oder durch Verwenden von Kombinationen der
vorstehend beschriebenen Verfahren.
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PALe an sich haben das Problem, dass sie eine große Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und eine
niedrige Feuchtigkeitsundurchlässigkeit aufweisen. Obwohl die
Feuchtigkeitsundurchlässigkeit bis zu einem gewissen Ausmaß durch Beschichten mit einem feuchtigkeits-
undurchlässigen thermoplastischen Harz verbessert werden kann, ist es wünschenswert, de
Feuchtigkeitsundurchlässigkeit weiter zu verbessern.
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PALe an sich haben gute Gas-sperrende Eigenschaften, wobei, wenn diese in blasgeformten
Behältern verwendet werden, höhere Eigenschaften wünschenswert sind.
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Es ist wünschenswert, dass die blasgeformten Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Sauerstoff-Durchlassrate in cm³/m²·Tag·atm (20ºC, 75% RH) von nicht höher als 50,
bevorzugt nicht höher als 10, mehr bevorzugt nicht höher als 5, aufweisen.
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Jedoch wurde herausgefunden, dass, wenn ein PAL modifiziert wird, um die Probleme der
Erfindung zu lösen, das heißt, die Formbarkeit beim Blasformen, das Erscheinungsbild und
die Fallbruchfestigkeiten verbessern, zum Beispiel dadurch, dass ein THF-Ring in diesem
PAL gebildet wird oder mit einer ungesättigten Verbindung, unterschiedlich von Ethylen,
wie zum Beispiel Propylen, copolymerisiert wird, neue Probleme, wie die Verschlechterung
der Gas-sperrenden Eigenschaften und der Feuchtigkeitsundurchlässigkeit, verursacht werden.
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Dieses neue Problem kann durch Anpassen der Dichte des PALs in einem Bereich von 1,12
bis 1,21 g/cm³, bevorzugt von 1,15 bis 1,20 g/cm³, mehr bevorzugt von 1,16 bis 1,19 g/cm³,
gelöst werden.
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Eine zu niedrige Dichte verschlechtert die Gas-sperrenden Eigenschaften und die
Feuchtigkeitsundurchlässigkeit, wogegen eine zu hohe Dichte die Festigkeit der Abquetschstelle und
die Fallbruchfestigkeit erniedrigt.
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Die Dichte eines PALs kann zum Beispiel durch Anpassen der Bedingungen bei der
Wärmebehandlung des PALs, durch Strecken des PALs, durch Einbringen eines
Kristallisationsbeschleunigers, wie zum Beispiel eines kristallinen keimbildenden Mittels in den PAL,
durch Copolymerisation eines Comonomers mit der Hauptkette des PALs, durch
Pfropfpolymerisation eines Comonomers mit dem PAL, durch Umsetzen des PALs mit einer
Verbindung, die mit den Hydroxygruppen des PALs reagieren kann, und durch Vernetzen
des PALs mittels Elektronenstrahl oder mit einem Vernetzungsmittel, angepasst werden.
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Unter diesen Verfahren ist die Anpassung der Bedingungen bei der Wärmebehandlung
einfach und leicht. Zu diesem Zweck ist es am empfehlenswertesten, die
Abkühlgeschwindigkeit des geschmolzenen Rohlings, der aus der Düse extrudiert wird, anzupassen,
oder beim Blasen des Rohlings die Temperatur der Form und die Verweilzeit in der Form
anzupassen, oder beide Verfahren anzuwenden. Diese Verfahren sind exemplarisch in den
hierin später aufgeführten Beispielen aufgezeigt. Das heißt, beim direkten Blasformen wird
heißes Wasser von zum Beispiel 40 bis 60ºC durch die Form zirkuliert, wobei der Rohling
Schritt für Schritt abkühlt; und beim Spritzblasformen wird der eingepresste Rohling in einer
Temperierapparatur bei einer Temperatur von zum Beispiel 100 bis 120ºC behandelt und
dann in die Blasform überführt.
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Für die blasgeformten PAL-Behälter der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, um
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ausreichend zu erfüllen, dass der verwendete PAL
auf einer oder beiden Seiten mit einer Schicht eines von PAL verschiedenen
thermoplastischen Harzes beschichtet wird. Beispiele für das thermoplastische Harz sind
Polyolefine, Polyester, Polystyrol, Polyamide, Polycarbonate, Polyvinylchlorid,
Polyvinylidenchlorid, Polyacetale, Polyurethane und Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer.
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Beispiele für Polyolefine, die für diesen Zweck verwendet werden können, sind
Polyethylene (Polyethylene mit hoher, mittlerer und niedriger Dichte, Polyethylen mit extrem
niedriger Dichte und lineares Polyethylen mit niedriger Dichte),
Ethylen-Propylen-Copolymer, Polypropylen, Ionomer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer,
Ethylen-(Meth)acrylsäure-Copolymer und Ethylen-(Meth)acrylsäureester-Copolymer. Beispiele für geeignete
Polyester sind Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat.
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Unter diesen Harzen wird eine Auswahl von Polyolefinen oder Polyestern bevorzugt, um die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besser zu erfüllen; und eine Auswahl von Polyoleinen
wird am stärksten bevorzugt.
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Bei der Herstellung von blasgeformten Behältern ist es wünschenswert, zwischen der
Schicht des oben erwähnten PALs der vorliegenden Erfindung und der Schicht des
thermoplastischen Harzes eine Klebharzschicht einzubauen, die eine Delaminierung zwischen den
Schichten verhindert und die Fallbruchfestigkeit verbessert. Dafür kann jedes Klebharz ohne
besondere Einschränkung verwendet werden, solange es die beiden Schichten fest
miteinander verbinden kann. Jedoch werden bevorzugt die Folgenden für diesen Zweck
verwendet: Olefine, die durch Pfropfen auf ihre Seitenketten oder durch Copolymerisation
an ihre Hauptkette mit einer ungesättigten Carbonsäure oder ihrem Anhydrid, ihren Salzen
oder Estern verändert wurden, wie mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes Polyethylen und
Ethylen-(Meth)acrylsäure-Copolymer; und Diene, wie hydriertes
Styrol-Butadien-Copolymer, flüssige Butadiene und Ethylen-Propylen-Dien-Copolymere, die durch Pfropfen
mit einer ungesättigten Carbonsäure oder ihrem Anhydrid, wie Maleinsäure oder
Maleinsäureanhydrid, verändert wurden.
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Beispiele für den verwendeten Schichtenaufbau sind PAL-Schicht/Schicht aus
thermoplastischem Harz, PAL-Schicht/Schicht aus thermoplastischem Harz/PAL-Schicht,
Schicht aus thermoplastischem Harz/PAL-Schicht/Schicht aus thermoplastischem Harz,
Schicht aus thermoplastischem Harz/PAL-Schicht/Schicht aus aufbereitetem
Abfall/Schicht aus thermoplastischem Harz, Schicht aus thermoplastischem Harz/Schicht aus
aufbereitetem Abfall/PAL-Schicht/Schicht aus aufbereitetem Abfall/Schicht aus
thermoplastischem Harz und jene, die eine Schicht des oben erwähnten Klebharzes zwischen
den zwei vorher beschriebenen aneinandergrenzenden Schichten umfassen.
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Die blasgeformten Behälter der vorliegenden Erfindung werden geeigneterweise zur
Verpackung von Lebensmitteln, Trinkwasser, Kosmetika, Chemikalien, Apothekerwaren,
Agrochemikalien, Ölen und Fetten, Kerosinen und Kraftstoff und ähnlichem verwendet.
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Die durch die vorliegende Erfindung erzielten Wirkungen sind im Folgenden
zusammengefasst:
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1) Verbesserung der Formbarkeit beim Blasformen und des Erscheinungsbildes;
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2) Verbesserung der Fallbruchfestigkeit;
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3) Verbesserung der Feuchtigkeitsundurchlässigkeit;
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4) Verbesserung der Gas-sperrenden Eigenschaften.
BEISPIELE
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Andere Merkmale der Erfindung werden durch die nun folgende Beschreibung von
exemplarischen Ausführungsformen offensichtlich, die zur Erläuterung der Erfindung
aufgezeigt sind und nicht einschränkend sein sollen. In den folgenden Beispielen und
Vergleichsbeispielen wurden die charakteristischen Eigenschaften mit Hilfe folgender
Verfahren bestimmt und bewertet.
Testverfahren für Eigenschaften
(I) Grenzviskosität
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Erhalten durch Viskositätsmessungen, die an einer Probelösung in Wasser-enthaltendem
Phenol (Wasser/Phenol = 15/85 nach Gewicht) mit einem Ostwald-Viskosimeter bei 30ºC
durchgeführt wurden.
(2) Schmelzpunkt
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Gemessen mit einem Kalorimeter mit Differentialabtastung (DSC) (Typ
RDC220/SSC5200H, hergestellt von Seiko Industries, Inc.) bei einer Geschwindigkeit der
Temperaturerhöhung von 10ºC/Minute. Die Temperatur wurde mit Indium und Blei
kalibriert.
(3) Dichte
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Gemessen mit einem Dichtegradientenrohr bei einer Temperatur von 25ºC unter
Verwendung von Xylol und Tetrachlorkohlenstoff als Gradientenflüssigkeiten.
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Die hier gemessene Dichte bedeutet die Dichte von PAL, der in blasgeformte Behälter
geformt wurde.
(4) THF-Ringegenalt
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Bestimmt über NMR-Spektrometrie, unter Verwendung von deuteriertem Dimethylsulfoxid
als Lösungsmittel.
(5) Sauerstoff-Durchlassrate
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Es wurde eine Apparatur zur Bestimmung der Sauerstoff-Durchlasssrate (MOCON OX-
TRAN 10/50, hergestellt von Modern Controls, Inc.) verwendet. In eine Probe eines
blasgeformten Behälters wurde Stickstoff-Trägergas eingeleitet, wogegen seine Außenseite
einer Sauerstoff-Atmosphäre ausgesetzt war. Die Messungen wurden unter den Bedingungen
von 20ºC und 85% RH gemäß JIS K7216 (Verfahren mit gleich bleibendem Druck)
durchgeführt.
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In der vorliegenden Erfindung bedeutet die Sauerstoff-Durchlassrate eines blasgeformten,
mehrschichtigen Behälters die des mehrschichtigen Körpers.
Bewertungsverfahren
(I) Formbarkeit beim Blasformen und Erscheinungsbild
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Um zylindrische Hohlbehälter mit einem Außendurchmesser von 70 mm ø, einer Körper-
Wandstärke von 700 um und einem Fassungsvermögen von 500 ml durch direktes
Blasformen und Spritzstreckblasformen herzustellen, wurden jeweils eine Vorrichtung zum
direkten Mehrschicht-Blasformen (TB-ST-6P, hergestellt von Suzuki Iron Works;
Schraubendurchmesser: 45 mm ø, 40 mm ø, 35 mm ø und 30 mm ø) und eine zum
Spritzstreckblasformen (ASB-50T, hergestellt von Nissei ASB Machinery;
Schraubendurchmesser: 38 mm ø und 19 mm ø) verwendet.
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Die vorstehend erwähnte Vorrichtung zum direkten Mehrschicht-Blasformen kann bis zu
vier Arten von Harzen beschichten und kann auch, wenn nötig, zwei bis drei Harze in einer
Einzelschicht-Formung oder einer Mehrschicht-Formung verarbeiten. Die vorstehend
erwähnte Vorrichtung zum Spritzstreckblasformen kann zwei Arten von Harzen beschichten
und kann auch, wenn notwendig, Einzelschicht-Formung durchführen.
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Die Formbarkeit beim Blasformen wurde basierend auf den Eigenschaften des Harzes beim
Blasformen des Rohlings, das heißt, basierend auf der Neigung zum Unterdruckzug
(drawdown tendency) (im Falle des Spritzgießens wurde die Formbarkeit beim Spritzgießen
des Rohlings bewertet) und der Blaseignung bewertet. Das Erscheinungsbild wurde
basierend auf dem Erscheinungsbild der erhaltenen Behälter, das heißt, basierend auf dem
Ausmaß der Bildung von Abweichungen in der Dicke, der Streifen-, Gel- oder
Fischaugenbildung, bewertet.
(2) Fallbruchfestigkeit
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Eine Probe eines Behälters wurde mit Wasser gefüllt und nach dem Temperieren auf 3ºC aus
zwei Meter Höhe auf einen Betonboden mit der Abquetschstelle nach unten gerichtet fallen
gelassen. Der Behälter wurde dann optisch überprüft und bewertet (Fallbruchfestigkeit bei
niedriger Temperatur).
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Eine Probe eines Behälters, der bei 65% RH auf 20ºC temperiert wurde, ließ man für eine
Minute bei 20ºC stehen und dann aus zwei Meter Höhe auf einen Betonboden mit der
Abquetschstelle nach unten gerichtet fallen. Der Behälter wurde dann optisch überprüft und
bewertet (Fallbruchfestigkeit bei hoher Temperatur).
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Bei der Bewertung wurde der Gesamtzustand als ausgezeichnet eingestuft, wenn an der
Abquetschstelle kein Bruch oder keine Verformung zu erkennen war, und selbst bei nur
teilweisem Bruch der Abquetschstelle oder bei langsamem Durchsickern des enthaltenen
Wassers wurde der Gesamtzustand als schlecht eingestuft.
(3) Feuchtigkeitsundurchlässigkeit und Tauglichkeit zur Lagerung von Nahrungsmitteln
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Eine Probe eines blasgeformten Behälters wurde mit trockenen, geschälten Erdnüssen
gefüllt, und nachdem die Luft in diesem Behälter ausreichend mit Stickstoff ausgetauscht
worden war, wurde der Behälter versiegelt. Der Behälter wurde in einem Ofen für konstante
Temperatur und konstante Feuchtigkeit bei 35ºC und 75% RH für 60 Tage aufbewahrt und
dann geöffnet. Der Inhalt wurde dann von fünf Probanden getestet. Die Feuchtigkeits-
undurchlässigkeit wurde basierend auf dem Gefühl des Widerstandes an den Zähnen und die
Tauglichkeit zur Einlagerung von Nahrungsmitteln basierend auf dem Geschmack und der
Farbe eingestuft.
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Der Durchschnitt der S Probanden wurde als Bewertungsergebnis verwendet.
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Die Ergebnisse der oben beschriebenen Bewertung wurden in Ausdrücken der folgenden
Abstufung angegeben.
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: excellent
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O: good
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Δ: a little poor
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x: poor
Beispiel 1
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Ein Hastelloy C Autoklav wurde mit 20 Gewichtsanteilen eines alternierenden Copolymers
aus Kohlenmonoxid und Ethylen (CO-Gehalt: 50 Mol-%), synthetisiert mit einem
Katalysator, umfassend Palladiumacetat/1,3-Bis[bis(2-methoxyphenyl)-phosphino]propan 1
p-Toluolsulfonsäure, wie in JP-A-225027/1992 (US-A-5,138,032) beschrieben, 0,3
Gewichtsanteile Rutheniumacetylacetonat, 0,8 Gewichtsanteile Tri(n-octyl)phosphin, 0,05
Gewichtsanteile Phosphorsäure und 150 Gewichtsanteilen eines 80/20-Gemisches
(Volumenanteile) aus Methanol und Wasser bestückt und dann verschlossen. Nachdem die
Luft im Innenraum des Autoklaven bei Raumtemperatur mit Wasserstoff ersetzt worden war,
wurde weiterhin Wasserstoff unter Druck in den Autoklaven eingeführt, bis der Innendruck
auf 110 Atmosphären angestiegen war. Unter Rühren wurde der Autoklav auf eine
Innentemperatur von 110ºC aufgeheizt, und dieses Heizen und Rühren wurde vier Stunden
fortgesetzt. Dann, nachdem die Innentemperatur auf 180ºC erhöht worden war, wurde
Wasserstoff bis zu einem Innendruck von 160 Atmosphären zugeführt, und das Heizen und
Rühren wurde für weitere 20 Stunden fortgesetzt.
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Der Autoklav wurde abgekühlt, und der Druck abgelassen, und dann wurde der Autoklav
geöffnet. Der Rückstand wurde in Aceton aufgenommen, um den festen PAL zu erhalten.
Die Umwandlung der Carbonylgruppen fand zu 100% statt. Die Eigenschaften des PALs
waren wie in Tabelle 1 gezeigt.
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Der PAL wurde durch direktes Blasformen in blasgeformte Einzelschichtbehälter geformt,
wobei die Extrusionsbedingungen so gewählt wurden, dass die erhaltenen Behälter eine
Körper-Wandstärke von 700 um aufwiesen. Dabei betrug die Düsentemperatur beim Formen
180ºC und heißes Wasser von 50ºC zirkulierte in der Blasform, so dass ein allmähliches
Abkühlen erreicht werden konnte.
Beispiel 2
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Direktes Blasformen wurde unter Verwendung des in Beispiel 1 erhaltenen PALs als eine
Zwischenschicht, eines Polypropylens (Typ B200, hergestellt von Mitsui Petrochemical
Industries, Ltd.; Vicat-Erweichungstemperatur: 155ºC/ASTM D1525, Beschickung 1 kg)
als innere und äußere Schichten und eines mit Maleinsäureanhydrid pfropfmodifizierten
Polypropylens (ADMER QB540, hergestellt von Mitsui Petrochemical Industries, Ltd.), das
zwischen den oben erwähnten Schichten platziert ist, durchgeführt, um (3-Arten/5-
Schichten-)Behälter zu erhalten. Die Extrusionsbedingungen wurden so gewählt, dass der
Aufbau der Dicken der Teile des Körpers wie folgt war: (äußere Schicht) PP (300 um)/
modifiziertes PP (20 um)/PAL (20 um)/modifiziertes PP (20 um)/PP (340 um) (innere
Schicht) (Gesamtdicke: 700 um). Dabei betrug die Düsentemperatur beim Formen 210ºC,
und heißes Wasser von 50ºC zirkulierte in der Form, so dass allmähliches Abkühlen erreicht
werden konnte.
Beispiel 3
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Um einen alternierenden PAL zu erhalten, der mit Propylen copolymerisiert ist, wurde das
Verfahren von Beispiel 1 wiederholt, mit dem Unterschied, dass ein alternierendes
Copolymer aus Kohlenmonoxid und Ethylen, das mit 4 Mol-% Propylen (CO-Gehalt: 50
Mol-%) copolymerisiert wurde, erhalten gemäß einem Verfahren, wie in der Japanischen
Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 225027/1992, beschrieben, anstelle des
alternierenden Copolymers aus Kohlenmonoxid und Ethylen, das in Beispiel 1 verwendet
wurde, verwendet wurde.
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Der PAL wurde in blasgeformte Einzelschichtbehälter in der gleichen Art und Weise wie in
Beispiel 1 geformt.
Beispiel 4
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Der PAL, der in Beispiel 3 erhalten wurde, wurde in blasgeformte Behälter mit einer 3-
Arten/5-Schichten-Struktur in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 2 geformt.
Beispiel 5
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Ein Autoklav wurde mit 30 Gewichtsanteilen des gleichen alternierenden Copolymers von
Kohlenmonoxid und Ethylen (CO-Gehalt: 50 Mol-%), das auch in Beispiel 1 verwendet
wurde, mit 5 Gewichtsanteilen Raney-Cobalt als Hydrierkatalysator und mit 300
Gewichtsanteilen eines 80/20-Gemisches (Volumenanteile) aus Methanol und Wasser als
Reaktionslösungsmittel bestückt und dann verschlossen. Nachdem die Luft im Innenraum
des Autoklaven bei Raumtemperatur mit Wasserstoff ersetzt worden war, wurde weiterhin
Wasserstoff unter Druck in den Autoklaven eingeführt, bis der Innendruck auf 110
Atmosphären angestiegen war. Unter Rühren wurde der Autoklav auf eine Innentemperatur
von 120ºC aufgeheizt, und dieses Heizen mit Rühren wurde vier Stunden fortgesetzt. Dann,
nachdem die Innentemperatur auf 160ºC erhöht worden war, wurde Wasserstoff bis zu
einem Innendruck von 160 Atmosphären zugeführt und das Heizen unter Rühren wurde für
weitere 20 Stunden fortgesetzt.
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Der Autoklav wurde abgekühlt und der Druck abgelassen, und dann wurde der Autoklav
geöffnet. Der Rückstand wurde in Aceton aufgenommen, um einen festen PAL zu erhalten.
Die Umwandlung der Carbonylgruppen fand zu 100% statt. Die Eigenschaften des PALs
waren wie in Tabelle 1 gezeigt.
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Der PAL wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 in blasgeformte
Einzelschichtbehälter geformt.
Beispiel 6
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Der PAL, der in Beispiel 5 erhalten wurde, wurde in blasgeformte Behälter mit einer 3-
Arten/5-Schichten-Struktur in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 2 geformt.
Beispiel 7
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Ein alternierendes Copolymer aus Kohlenmonoxid und Ethylen (CO-Gehalt: 50 Mol-%), das
unter Verwendung eines Katalysators, umfassend
Palladiumacetat/1,3-Bis(diphenylphosphino)propan/H[B(OC&sub6;H&sub4;CO&sub2;)&sub2;], wie in der Japanischen Patentanmeldung mit der
Veröffentlichungsnummer 132629/1989 (USP 4,925,918) beschrieben, synthetisiert wurde,
gemäß einem Verfahren, wie in der Japanischen Patentanmeldung mit der
Veröffentlichungsnummer 204929/1989, beschrieben, wurde unter Rückfluss und Rühren 24
Stunden in Hexafluorisopropanol mit Natriumborhydrid reduziert, wobei ein PAL erhalten
wurde. Das Produkt wurde einer Strukturanalyse unter Verwendung von NMR-
Spektroskopie unterzogen. Es wurde herausgefunden, dass die Umwandlung der
Carbonylgruppen zu 100% stattfand. Die Eigenschaften des PALs waren wie in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 8
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Der PAL, der in Beispiel 7 erhalten wurde, wurde in blasgeformte Behälter mit einer 3-
Arten/5-Schichten-Struktur in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 2 geformt.
Beispiel 9
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Um blasgeformte Behälter mit einer 3-Arten/5-Schichten-Struktur zu erhalten, wurde
Beispiel 2 wiederholt, nur mit dem Unterschied, dass anstelle des Polypropylens, das als
innere Schicht verwendet wurde und anstelle des modifizierten Polypropylens von Beispiel 2
jeweils ein Polyethylen mit niedriger Dichte (PETROCENE 219; hergestellt von Toso Co.;
Schmelzpunkt: 118ºC, Schmelzindex: 3 g/10 Minuten JIS K6760) und ein mit
Maleinsäureanhydrid pfropfmodifiziertes Polypropylen mit niedriger Dichte und linearer Struktur
(ADMER NB550, hergestellt von Mitsui Petrochemical Industries, Ltd.) verwendet wurde.
Beispiel 10
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Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, nur mit dem Unterschied, dass anstelle des
Polypropylens, das als innere Schicht verwendet wurde, und anstelle des modifizierten
Polypropylens von Beispiel 2 jeweils ein auf Polyethylenterephthalat-basierender Polyester
für direktes Blasformen (KURAPET KS710B; hergestellt von Kuraray Co., Ltd.) und ein mit
Maleinsäureanhydrid pfropfmodifiziertes lineares Polypropylen mit niedriger Dichte
(ADMER SF710, hergestellt von Mitsui Petrochemical Industries, Ltd.) verwendet wurde,
um blasgeformte Behälter mit einer 3-Arten/5-Schichten-Struktur zu erhalten.
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Hier betrug die Düsentemperatur während des Formens 265ºC, und heißes Wasser von 50ºC
zirkulierte in der Form, so dass ein allmähliches Abkühlen erreicht werden konnte.
Beispiel 11
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Ein Polyethylenterephthalat (PET) mit einer Grenzviskosität von 0,68 dl/g und einem
Schmelzpunkt von 255ºC wurde in eine erste Spritzgießmaschine, die eine
Zylindertemperatur von 285ºC hatte, eingefüllt, und der PAL, der in Beispiel 1 erhalten wurde,
wurde in eine zweite Spritzgießmaschine mit einer Zylindertemperatur von 245ºC eingefüllt.
Die beiden Materialien wurden durch ein heißes Einspritzventilsystem, das eine Temperatur
von 280ºC hatte, über eine Einlassöffnung in den Hohlraum für den Rohling der Form, der
eine Temperatur von 20ºC hatte, co-eingespritzt, wodurch mehrschichtige Rohlinge erhalten
wurden, die den PAL als Zwischenschicht und das PET als innere und äußere Schichten
aufwiesen. Die Rohlinge wurden dann, nachdem sie in einer Temperierapparatur auf 110ºC
temperiert worden waren, in eine Blasform überführt. Gleich danach wurden die Rohlinge in
axialer Richtung um das Zweifache mit Hilfe einer Streckstange gestreckt, und gleichzeitig
wurde radial um das Dreifache gestreckt, indem komprimierte Luft mit 10 kg/cm² eingeführt
wurde. Dabei wurden die Materialien in die Gestalt der Form eingepasst und abgekühlt, und
so konnten co-eingespritzte, streckblasgeformte Behälter mit einer 2-Arten/3-Schichten-
Struktur, die einen Aufbau der Dicken der Teile des Körpers wie folgt hatten: (äußere
Schicht) PET (300 um)/PAL (20 um)/PET (380 um) (innere Schicht) (Gesamtdicke: 700
um), erhalten werden.
Vergleichsbeispiele 1 und 2
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Beispiel 1 wurde wiederholt, mit dem Unterschied, dass die verwendeten PKe so verändert
wurden, dass PALe mit unterschiedlichen Grenzviskositäten erhalten wurden. Der erhaltene
PAL wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 bewertet.
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Der PAL, der in Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurde, konnte nicht einfach in
zufriedenstellende Rohlinge geformt werden, weil während des Formens ein starker Unterdruckzug
und eine große Ungleichheit in der Dicke verursacht wurden, so dass die Bewertung danach
beendet wurde. Der PAL, der in Vergleichsbeispiel 2 erhalten wurde, verursachte während
der Extrusion eine große Belastung im Extruder und konnte nicht einfach in
zufriedenstellende Rohlinge geformt werden, da die erhaltenen Rohlinge Streifen und Gele
aufwiesen. Eine Bewertung nach dem Blasen wurde deshalb nicht durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 3
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Beispiel 4 wurde wiederholt, mit dem Unterschied, dass das Verhältnis des in Beispiel 4 zur
Copolymerisation verwendeten Propylens in dem PAL auf 7 Mol-% verändert wurde und
dass auch der THF-Ringgehalt des PALs verändert wurde. Der erhaltene PAL wurde in der
gleichen Art und Weise wie in Beispiel 4 bewertet.
Vergleichsbeispiel 4
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Die Behälter, die in Beispiel 1 erhalten wurden, wurden durch Erwärmen in einer 0,1 N
Schwefelsäure, die 1,9-Nonandial enthielt, bei 80ºC 3 Stunden behandelt, so dass der
Schmelzpunkt des PALs anstieg. Die erhaltenen Behälter wurden in der gleichen Art und
Weise wie in Beispiel 1 bewertet.
Vergleichsbeispiel 5
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Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, nur mit dem Unterschied, dass ein
statistisches Copolymer aus Kohlenmonoxid, Ethylen und Propylen (CO: Ethylen
Propylen = 50 : 45 :
5), das gemäß des Verfahrens, das in Vergleichsbeispiel 1 der
Japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 232228/1990 beschrieben wird,
hergestellt wurde, verwendet wurde, um einen PAL (statistisches Polymer) durch Reduktion
zu erhalten. Der PAL wurde dann in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 2 bewertet,
außer dass während des Formens kaltes Wasser von 20ºC durch die Blasform zirkulierte.
Vergleichsbeispiel 6
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Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, nur mit dem Unterschied, dass die
Rohlinge, die die Düse passierten, während des Blasformens mit kühler Luft gekühlt
wurden, so dass die dabei entstehenden Behälter einen hohen Grad an molekularer
Orientierung aufwiesen, und dass kaltes Wasser von 20ºC durch die Blasform zirkulierte,
um Behälter zu erhalten. Die erhaltenen Behälter wurden dann jeweils in verschiedene
Formen zur Wärmebehandlung gestellt, wobei eine Wärmebehandlung bei einer
Formtemperatur von 105ºC für 3 Minuten durchgeführt wurde, während die Innenseite des
Behälters komprimierter Luft ausgesetzt wurde.
Vergleichsbeispiel 7
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Beispiel 6 wurde wiederholt, nur mit dem Unterschied, dass als Reaktionslösungsmittel bei
der Reduktion des PKs m-Cresol verwendet wurde und dass die Reaktionsbedingungen
verändert wurden, wobei bei einem Innendruck zu Beginn der Reaktion von 160
Atmosphären gearbeitet wurde. Die Temperatur betrug 190ºC und die Reaktionszeit 24
Stunden. Der PAL wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 6 bewertet.
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Unter Berücksichtigung der vorstehend erwähnten Erläuterungen ist es offensichtlich, dass
zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen der Erfindung möglich sind. Deshalb sollte
die Erfindung innerhalb des Bereiches der angefügten Patentansprüche verstanden werden,
so dass die Erfindung auch auf in dieser Patentschrift nicht genau beschriebene
Ausführungsformen angewendet werden kann.
Tabelle 1
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Anmerkungen CO: Kohlenmonoxid, P: Propylen, PP: Polypropylen, AD: Haftpolymer, PE: Polyethylen, PES: Polyester