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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundmaterial, umfassend eine
Papierschicht und eine Schicht einer Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verbundmaterial
mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit,
Biegsamkeit und Gassperreigenschaften, sowie einen aus dem Verbundmaterial
gebildeten Papierverpackungsbehälter.
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Papierverpackungsbehälter, von
denen eine oder beide Oberflächen
mit Polyolefin behandelt sind, weisen verschiedene Vorteile auf,
d. h. sie weisen geringes Gewicht auf, sind nicht zerbrechlich,
billig und ausreichend hygienisch und werden weit verbreitet bei
Nahrung, Getränken
und anderer Industrie verwendet. Diese Papierverpackungsbehälter weisen
jedoch nicht ausreichende Gassperreigenschaften auf. Verbundmaterialien
aus Papier und einer Polyolefinfolie oder einer technischen Kunststofffolie
wurden entwickelt, um die Gassperreigenschaften zu verbessern. Sowohl
die Polyolefinfolie als auch die technische Universalkunststofffolie
weisen jedoch noch nicht ausreichende Gassperreigenschaften in Bezug
auf Wasserdampf und Sauerstoff auf. Das bewirkt häufig eine
Oxidation, Zersetzung und Schlechtwerden des Inhalts im Papierverpackungsbehälter aus
diesen Bestandteilen. Ein anderes Problem des herkömmlichen
Papierverpackungsbehälters
ist die nicht ausreichende Wärmebeständigkeit.
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Mehrere
Verfahren wurden zum Lösen
solcher Probleme vorgeschlagen. Zum Beispiel offenbart JP-A-1-199880
einen Papierverpackungsbehälter,
der eine Papierschicht und ein synthetitisches Gassperrharz einschließt.
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In
einem anderen Beispiel offenbart JP-A-3-061040 eine Laminatfolie,
die eine Poly-3-methyl-1-buten-Schicht
und eine Papierschicht einschließt.
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In
noch einem anderen Beispiel offenbart JP-A-3-153348 ein Plattenlaminat,
das eine Papierschicht und eine Polymerschicht aus Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer
einschließt.
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In
einem anderen Beispiel offenbart JP-A-5-154964 ein Verpackungsmaterial,
das eine Papierschicht und eine Polymerschicht aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer
einschließt.
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Keines
dieser vorgeschlagenen Laminate, das Papier als Substrat einschließt, weist
jedoch ausreichende Gassperreigenschaften oder Wärmebeständigkeit auf.
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Ein
anderes bekanntes Beispiel ist ein Laminat aus Papier und einer
Metallfolie, wie einer Aluminiumfolie, das ausgezeichnete Gassperreigenschaften
aufweist, aber nicht frei von einer Reihe anderer Probleme ist;
d. h. leicht Nadellöcher
bewirkt, schlechte Biegsamkeit aufweist, nicht für Mikrowellenherde verwendbar
ist und Schwierigkeiten bei der Abfallbehandlung durch das Vorhandensein
der Metallfolie aufweist.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist so, ein Verbundmaterial,
umfassend eine Papierschicht als ein Substrat und eine Schicht einer
Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung,
das ausgezeichnete Wärmebeständigkeit,
Biegsamkeit und Gassperreigenschaften aufweist, sowie einen Papierverpackungsbehälter, der
aus einem solchen Verbundmaterial gebildet wird, bereitzustellen.
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In
einer Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verbundmaterial, umfassend
mindestens eine Papierschicht als ein Substrat und eine Schicht
einer Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung, die
aufeinander gelegt sind, wobei die Schicht, die eine Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
enthält, (A)
einen Flüssigkristallpolyester
als eine kontinuierliche Phase und (B) einen Kautschuk mit einer
funktionellen Gruppe, die mit dem Flüssigkristallpolyester reaktiv
ist, als eine dispergierte Phase umfasst, wobei die Kautschukkomponente
(B) einen Gehalt an Ethyleneinheiten von weniger als 50 Gew.-% aufweist.
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In
einer anderen Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verbundmaterial, umfassend
eine Papierschicht als ein Substrat, eine Schicht einer Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
und eine thermoplastische Harzschicht, die aufeinander gelegt sind,
wobei die Schicht, die eine Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
enthält,
(A) einen Flüssigkristallpolyester
als eine kontinuierliche Phase und (B) einen Kautschuk mit einer
funktionellen Gruppe, die mit dem Flüssigkristallpolyester reaktiv
ist, als eine dispergierte Phase umfasst, wobei die Kautschukkomponente
(B) einen Gehalt an Ethyleneinheiten von weniger als 50 Gew.-% aufweist.
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In
noch einer anderen Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung ferner einen Papierverpackungsbehälter, der
aus einem solchen Verbundmaterial gebildet wird.
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1 veranschaulicht
einen Papierverpackungsbehälter,
der aus dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial
gebildet wird.
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2 ist
ein Querschnitt, der das Verbundmaterial des Papierverpackungsbehälters von 1 zeigt.
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3 veranschaulicht
schematisch eine Vorrichtung, die in Beispiel 3 verwendet wird.
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Die
in den Figuren verwendeten Bezeichnungen sind folgende.
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- 1
- Polyethylenschicht
mit geringer Dichte
- 2
- Schicht
einer Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
- 3
- Milchkartonpapier
- 4
- T-Düse
- 5
- Polyethylenfolie
- 6
- Papierschicht
- 7
- Wärmewalze
- 8
- Walze
- 9
- Aufwickelwalze
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Die
vorliegende Erfindung wird im Einzelnen beschrieben.
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Das
als Substrat in der vorliegenden Erfindung verwendete Papier ist
nicht besonders beschränkt, sondern
kann Kraftpapier, Milchkartonpapier, Gravurpapier, tonbeschichtetes
Papier, allgemein holzfreies Papier, Weißkarton, Manilakarton, Kaschierpapier,
Maschinenpappe oder Japanpapier sein.
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Die
Dicke einer Papierschicht als Substrat in der vorliegenden Erfindung
ist nicht besonders beschränkt,
sondern kann gemäß den Anforderungen
variiert werden. Eine Papierschicht mit einer Dicke von 5 bis 1000 μm wird vorzugsweise
verwendet.
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Die
Komponente (a) der Flüssigkristallpolyester
in der erfindungsgemäßen Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
ist ein Polyester, genannt „thermotropes
Flüssigkristallpolymer".
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Genaue
Beispiele sind jene, die eine anisotrope Schmelze bei einer Temperatur
nicht höher
als 400°C bilden
und schließen
ein:
- (1) eine Kombination einer aromatischen
Dicarbonsäure,
eines aromatischen Diols und einer aromatischen Hydroxycarbonsäure;
- (2) eine Kombination unterschiedlicher aromatischer Hydroxycarbonsäuren;
- (3) eine Kombination einer aromatischen Dicarbonsäure und
eines aromatischen Diols; und
- (4) einen erhaltenen Polyester, erhalten durch Umsetzung eines
Polyesters, wie Polyethylenterephthalat, mit einer aromatischen
Hydroxycarbonsäure.
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Die
aromatische Dicarbonsäure,
das aromatische Diol und die aromatische Hydroxycarbonsäure können durch
ihre esterbildenden Derivate ersetzt werden.
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Die
Wiederholungseinheit des Flüssigkristallpolyesters
kann (1) eine Wiederholungseinheit, abgeleitet von einer aromatischen
Dicarbonsäure,
(2) eine Wiederholungseinheit, abgeleitet von einem aromatischen
Diol, und (3) eine Wiederholungseinheit, abgeleitet von einer aromatischen
Hydroxycarbonsäure,
die nachstehend aufgeführt
sind, sein, obwohl sie nicht auf diese Strukturen beschränkt ist.
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(1)
Wiederholungseinheit, abgeleitet von aromatischen Dicarbonsäuren
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(2)
Wiederholungseinheit, abgeleitet von aromatischen Diolen
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(3)
Wiederholungseinheit, abgeleitet von aromatischen Hydroxycarbonsäuren
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Der
bevorzugte Flüssigkristallpolyester,
bezogen auf die gute Ausgewogenheit von Wärmebeständigkeit, mechanischen Eigenschaften
und Verarbeitbarkeit schließt
vorzugsweise mindestens 30 mol-% einer Wiederholungseinheit ein,
die als:
definiert ist, und weist
genauer eine Kombination von Wiederholungseinheiten auf, ausgewählt aus
den nachstehend aufgeführten
Einheiten (I) bis (VI):
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Die
Herstellung dieser Flüssigkristallpolyester
(I) bis (VI) ist zum Beispiel in JP-B-47-47870, 63-3888, 63-3891
und 56-18016 und JP-A-2-051523 genauer beschrieben. Bevorzugte Kombinationen
sind (I), (II) und (IV) und die Kombinationen (I) und (II) sind
stärker
bevorzugt.
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Wenn
hohe Wärmebeständigkeit
für die
erfindungsgemäße Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
erforderlich ist, ist bevorzugt, dass der Flüssigkristallpolyester-Bestandteil
(A) 30 bis 80 mol.-% einer Wiederholungseinheit (a'), 0 bis 10 mol.-%
einer Wiederholungseinheit (b'),
10 bis 25 mol.-% einer Wiederholungseinheit (c') und 10 bis 35 mol.-% einer Wiederholungseinheit
(d') einschließt, die
nachstehend aufgeführt
sind:
wobei Ar einen zweiwertigen
aromatischen Rest bezeichnet.
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Der
Bestandteil (B) der erfindungsgemäßen Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
ist ein Kautschuk mit einer funktionellen Gruppe, die mit dem Flüssigkristallpolyester
reaktiv ist.
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Der
Kautschuk entspricht hier Polymersubstanzen mit Kautschukelastizität bei Raumtemperatur,
wie in Shinpan Kobunshi Jiten (New Edition of Polymer Dictionary)
(zusammengestellt von Polymer Society, 1998, Asakura Shoten) definiert.
Konkrete Beispiele des Kautschuks schließen natürlichen Kautschuk, Butadienpolymere,
Butadien-Styrol- Copolymere
(einschließlich
statistische Copolymere, Blockcopolymere (einschließlich SEBS-Kautschuk oder SBS-Kautschuk)
und Pfropfcopolymere) und ihren hydrierten Kautschuk, Isoprenpolymere,
Chlorbutadienpolymere, Butadien-Acrylnitril-Copolymere, Isobutylenpolymere,
Isobutylen-Butadien-Copolymerkautschuk, Isobutylen-Isopren-Copolymere, Acrylat-Ethylen-Copolymerkautschuk,
Ethylen-Propylen-Copolymerkautschuk, Ethylen-Buten-Copolymerkautschuk,
Ethylen-Propylen-Styrol-Terpolymerkautschuk, Styrol-Isopren-Copolymerkautschuk,
Styrol-Butylen-Copolymere, Styrol-Ethylen-Propylen-Terpolymerkautschuk,
Perfluorkautschuk, Fluorkautschuk, Chloroprenkautschuk, Butylkautschuk,
Siliconkautschuk, Ethylen-Propylen-nicht konjugiertes Dien-Terpolymerkautschuk,
Thiolkautschuk, Polysulfidkautschuk, Polyurethankautschuk, Polyetherkautschuk
(wie Polypropylenoxid), Epichlorhydrinkautschuk, Polyesterelastomer
und Polyamidelastomer ein. Bevorzugte Beispiele sind Acrylkautschuk,
Butadien-Styrol-Copolymere
und ihr hydrierter Kautschuk und Acrylat-Ethylen-Copolymere und
insbesondere bevorzugt ist (Meth)acrylat-Ethylen-Copolymerkautschuk.
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Diese
Kautschuksubstanzen können
in der Gegenwart eines beliebigen Katalysators (zum Beispiel Peroxide,
Trialkylaluminiumverbindungen, Lithiumhalogenide und Nickelkatalysatoren)
gemäß einem
beliebigen Herstellungsverfahren (zum Beispiel Emulsionspolymerisation
und Lösungspolymerisation)
hergestellt werden.
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Der
erfindungsgemäße Kautschuk
(B) ist einer der vorstehenden Kautschuke mit einer funktionellen Gruppe,
die mit dem Flüssigkristallpolyester
reaktiv ist.
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Die
funktionelle Gruppe, die mit dem Flüssigkristallpolyester reaktiv
ist, kann eine Oxazolylgruppe, eine Epoxygruppe oder eine Aminogruppe
sein, aber eine Epoxygruppe ist bevorzugt. Die Epoxygruppe kann als
Teil einer anderen funktionellen Gruppe, wie einer Glycidylgruppe,
vorhanden sein.
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Das
Verfahren zum Einführen
der funktionellen Gruppe, die mit dem Flüssigkristallpolyester reaktiv
ist, in den erfindungsgemäßen Kautschuk
(B) ist nicht besonders beschränkt,
sondern jedes bekannte Verfahren ist anwendbar. Zum Beispiel kann
ein Monomer mit einer funktionellen Gruppe, die mit dem Flüssigkristallpolyester
reaktiv ist, in den Kautschuk durch Copolymerisation im Verlauf
der Synthese des Kautschuks eingeführt werden. In einem anderen
Beispiel kann ein Monomer mit einer funktionellen Gruppe, die mit
dem Flüssigkristallpolyester
reaktiv ist, mit dem Kautschuk pfropfcopolymerisiert werden.
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Bevorzugte
Beispiele des Monomers mit einer funktionellen Gruppe, die mit dem
Flüssigkristallpolyester
reaktiv ist, insbesondere des Monomers mit einer Glycidylgruppe,
schließen
ungesättigte
Glycidylcarboxylate und ungesättigte
Glycidylether ein. Der erfindungsgemäße Kautschuk (B) mit einer
funktionellen Gruppe, die mit dem Flüssigkristallpolyester reaktiv
ist, ist vorzugsweise ein Copolymerkautschuk, der eine ungesättigte Glycidylcarboxylateinheit
und/oder eine ungesättigte
Glycidylethereinheit enthält.
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Das
ungesättigte
Glycidylcarboxylat wird als allgemeine nachstehend aufgeführte Formel
ausgedrückt:
wobei R einen Kohlenwasserstoffrest
mit 2 bis 13 Kohlenstoffatomen mit einer ungesättigten Ethylenbindung bezeichnet.
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Der
ungesättigte
Glycidylether wird als allgemeine nachstehend aufgeführte Formel
ausgedrückt:
wobei R einen Kohlenwasserstoffrest
mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen mit einer ungesättigten Ethylenbindung bezeichnet
und X CH
2-O- oder
bezeichnet.
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Konkrete
Beispiele des ungesättigten
Glycidylcarboxylats schließen
Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, Diglycidylitaconat, Triglycidylbutentricarboxylat
und Glycidyl-p-styrolcarboxylat
ein.
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Konkrete
Beispiele des ungesättigten
Glycidylethers schließen
Vinylglycidylether, Allylglycidylether, 2-Methylallylglycidylether,
Methacrylglycidylether und Styrol-p-glycidylether ein.
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Ein
bevorzugtes Beispiel des Kautschuks (B) mit einer funktionellen
Gruppe, die mit dem Flüssigkristallpolyester
reaktiv ist, ist (Meth)acrylat-Ethylen-(ungesättigtes Glycidylcarboxylat
und/oder ungesättigter
Glycidylether)-Terpolymerkautschuk.
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Das
(Meth)acrylat ist ein aus Acrylsäure
oder Methacrylsäure
und einem Alkohol erhaltener Ester. Vorzugsweise ist der Alkohol
einer der Alkohole, die ein bis acht Kohlenstoffatome enthalten.
Konkrete Beispiele des (Meth)acrylats schließen Methylacrylat, Methylmethacrylat,
n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat, tert-Butylacrylat, tert-Butylmethacrylat,
2-Ethylhexylacrylat und 2-Ethylhexylmethacrylat ein. Eines oder
eine Kombination dieser Beispiele kann als (Meth)acrylat verwendet
werden.
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Der
(Meth)acrylat-Ethylen-(ungesättigtes
Glycidylcarboxylat und/oder ungesättigter Glydicylether)-Terpolymerkautschuk
wird mit einem bekannten Verfahren, zum Beispiel Massepolymerisation
mit einem Radikalinitiator, Emulsionspolymerisation oder Lösungspolymerisation,
hergestellt. Ein typisches Polymerisationsverfahren stellt den Terpolymerkautschuk
in Gegenwart eines Polymerisationsinitiators zur Bildung freier Radikale
unter einem Druck von nicht weniger als 500 kg/cm2 bei
Temperaturen von 400 bis 300°C,
wie in JP-B-46-45085 und JP-A-61-127709 im Einzelnen beschrieben,
her.
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Der
erfindungsgemäße Kautschuk
(B) mit einer funktionellen Gruppe, die mit dem Flüssigkristallpolyester
reaktiv ist, schließt
die (Meth)acrylateinheit in einer Menge von mehr als 40 Gew.-% und
weniger als 97 Gew.-% oder vorzugsweise im Bereich von 45 bis 70
Gew.-%, die Ethyleneinheit in einer Menge von mindestens 3 Gew.-%
und weniger als 50 Gew.-% oder vorzugsweise im Bereich von 10 bis
49 Gew.-%, und die ungesättigte
Glycidylcarboxylat- und/oder ungesättigte Glycidylethereinheit
in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-% oder vorzugsweise im Bereich
von 0,5 bis 20 Gew.-% ein.
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Die
(Meth)acrylateinheit in einer Menge von nicht mehr als 40 Gew.-%
verringert die Kautschukelastizität und kann die Wirkung der
Verbesserung der Stoßbeständigkeit
der Zusammensetzung verringern. Die (Meth)acrylateinheit in einer
Menge von nicht weniger als 97 Gew.-% erhöht andererseits den Brüchigkeitspunkt
des Terpolymerkautschuks und kann die mechanischen Eigenschaften
der Zusammensetzung bei geringen Temperaturen verschlechtern.
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Die
ungesättigte
Glycidylcarboxylat- und/oder ungesättigte Glycidylethereinhiet
in einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-% verringert die Stoßbeständigkeit
der Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung. Die
ungesättigte
Glycidylcarboxylat- und/oder ungesättigte Glycidylethereinheit
in einer Menge von mehr als 30 Gew.-% kann andererseits die Steifigkeit
der Zusammensetzung verringern.
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Der
erfindungsgemäße Kautschuk
(B) weist eine Mooney-Viskosität
von vorzugsweise 3 bis 70, stärker
bevorzugt 3 bis 30 und am stärksten
bevorzugt 4 bis 25 auf.
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Die
Mooney-Viskosität
wird bei 100°C
mit einem großen
Rotor nach JIS K6300 gemessen.
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Der
Betrag an Kristallschmelzwärme
des Kautschuks (B) ist vorzugsweise geringer als 6 J/g, stärker bevorzugt
geringer als 3 J/g. Eine Kristallschmelzwärme von nicht weniger als 6
J/g kann die Stabilität
der Zusammensetzung verringern.
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Der
Betrag an Kristallschmelzwärme
wird unter Verwendung von DSC unter Erwärmen des Kautschuks von –150°C auf 100°C bei einer
Geschwindigkeit von 20°C/Minute
gemessen.
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Der
erfindungsgemäße Kautschuk
(B) kann gemäß den Anforderungen
an den vulkanisierten Kautschuk vulkanisiert werden.
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Der
(Meth)acrylat-Ethylen-(ungesättigtes
Glycidylcarboxylat und/oder ungesättigter Glycidylether)-Terpolymerkautschuk
wird mit einer polyfunktionellen organischen Säure, einem polyfunktionellen
Amin oder einer Imidazolverbindung vulkanisiert, obwohl diese Beispiele
in keiner Weise einschränkend
sind.
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Die
erfindungsgemäße Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
schließt
den Flüssigkristallpolyester
(A) als kontinuierliche Phase und den Kautschuk (B) als dispergierte
Phase ein.
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Wenn
der Flüssigkristallpolyester
nicht die kontinuierliche Phase ist, weist die Schicht der Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
extrem verschlechterte Gassperreigenschaften und Wärmebeständigkeit
auf.
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Die
erfindungsgemäße Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
enthält
die Bestandteile (A) und (B) in den folgenden Anteilen: den Bestandteil
(A) in einer Menge von vorzugsweise 56,0 bis 99,9 Gew.-%, stärker bevorzugt
65,0 bis 99,9 Gew.-% und am stärksten
bevorzugt 70 bis 98 Gew.-%, und den Bestandteil (B) in einer Menge
von vorzugsweise 44,0 bis 0,1 Gew.-%, stärker bevorzugt 35,0 bis 0,1
Gew.-% und am stärksten
bevorzugt 30 bis 2 Gew.-%.
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Der
Bestandteil (A) in einer Menge von weniger als 56,0 Gew.-% kann
die Gassperreigenschaften verschlechtern. Der Bestandteil (A) in
einer Menge von mehr als 99,9 Gew.-% kann andererseits eine nicht
ausreichende Verbesserung der filmbildenden Eigenschaften der Zusammensetzung
und Erhöhung
der Herstellungskosten bewirken.
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Jedes
bekannte Verfahren ist für
die Herstellung der erfindungsgemäßen Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
verwendbar. Ein verwendbares Verfahren mischt die jeweiligen Bestandteile
im Zustand einer Lösung
und verdampft das Lösungsmittel
oder fällt
die Zusammensetzung im Lösungsmittel
aus. Vom industriellen Standpunkt ist ein bevorzugtes Verfahren,
die jeweiligen Bestandteile im geschmolzenen Zustand zu kneten.
Knetvorrichtungen, wie ein Einschneckenextruder, ein Doppelschneckenextruder
und verschiedene Knetwerke, können
zum Schmelzen und Kneten verwendet werden. Insbesondere bevorzugt
ist ein Doppelschneckenextruder.
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Die
Temperatur des Zylinders in der Knetvorrichtung im Verfahren des
Schmelzens und Knetens wird vorzugsweise im Bereich von 200 bis
360°C und
stärker
bevorzugt im Bereich von 230 bis 350°C eingestellt.
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Die
jeweiligen Bestandteile können
mit einer Mischvorrichtung, wie einem Freifallmischer oder einem Henschel-Mischer,
vor dem Knetverfahren gemischt werden. In einer anderen Ausführungsform
können
festgelegte Mengen der jeweiligen aufbauenden Bestandteile getrennt
in die Knetvorrichtung eingebracht werden.
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Ein
anorganischer Füllstoff
kann zur erfindungsgemäßen Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
nach Bedarf gegeben werden. Beispiele des anorganischen Füllstoffs
schließen
Calciumcarbonat, Talkum, Ton, Siliciumdioxid, Magnesiumcarbonat,
Bariumsulfat, Titanoxid, Aluminiumoxid, Gips, Glasflocken, Glasfasern,
Kohlenstofffasern, Aluminiumoxidfasern, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Fasern,
Aluminiumboratwhisker und Kaliumtitanatfasern ein.
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Andere
Zusätze
können
ferner zur erfindungsgemäßen Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung im
Herstellungsverfahren oder im anschließenden Verarbeitungsverfahren
nach Bedarf zugegeben werden. Beispiele der Zusätze schließen einen anorganischen Füllstoff,
ein Antioxidationsmittel, einen Wärmestabilisator, einen Lichtstabilisator,
ein Flammverzögerungsmittel,
ein Schmiermittel, ein Antistatikmittel, anorganische und organische
Farbmittel, ein Korrosionsschutzmittel, ein Vernetzungsmittel, ein
Schäumungsmittel,
ein fluoreszierendes Mittel, ein Oberflächenglättungsmittel, ein Mittel zum
Verbessern des Oberflächenglanzes
und ein Mittel zum Verbessern des Formteilens, wie ein Fluorharz,
ein.
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Die
Dicke der erfindungsgemäßen Schicht
einer Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
ist nicht besonders beschränkt,
beträgt
aber vorzugsweise 3 bis 500 μm
und stärker
bevorzugt 3 bis 200 μm.
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Das
erfindungsgemäße laminierte
Material kann ferner eine Schicht eines thermoplastischen Harzes einschließen. Vorzugsweise
schließt
das thermoplastische Harz mindestens einen Bestandteil, ausgewählt aus
Polyolefinen, Polystyrol, Polycarbonaten, Polyestern (außer Flüssigkristallpolyester),
Polyacetalen, Polyamiden, Polyphenylenethern, Polyethersulfonen,
Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid,
Polyphenylensulfiden und Fluorharzen, ein.
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Insbesondere
bevorzugt sind jene, die mindestens einen Bestandteil von Polyolefinen,
Polyestern und Polyamiden einschließen.
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Die
Polyolefine können
einzelne Polymere und Copolymere von Olefinen und Diolefinen sein,
die 2 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten. Konkrete Beispiele der
Olefine und Diolefine schließen
Ethylen, Propylen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen,
1-Nonen, 1- Decen,
1-Hexadecen und 1,4-Eicosen-1,5-methylpenten-2-methyl-1-penten ein.
Konkrete Beispiele der Polyolefine schließen Polyethylen geringer Dichte, Polyethylen
hoher Dichte, Polypropylen, Poly(1-buten), Poly(4-methyl-1-penten),
Ethylen/1-Buten-Copolymer, Ethylen/4-Methyl-1-penten-Copolymer,
Ethylen/1-Hexen-Copolymer, Propylen/Ethylen-Copolymer und Propylen/1-Buten-Copolymer
ein.
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Der
Polyester kann hier ein Polykondensat einer zweiwertigen Carbonsäure und
eines zweiwertigen Alkohols sein und ist vorzugsweise ein Polykondensat
einer aromatischen Dicarbonsäure
und eines Alkylenglycols. Konkrete Beispiele des Polyesters schließen Polyethylenterephthalat
und Polybutylenterephthalat ein.
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Das
Polyamid kann hier ein Polykondensat einer zweiwertigen Carbonsäure und
eines zweiwertigen Amins oder ein Polykondensat einer Aminocarbonsäure sein.
Konkrete Beispiele des Polyamids schließen Polyamid 6, Polyamid 12,
Polyamid 11, Polyamid 6-6, Polyamid 6-12 und Polyamid MXD6 ein.
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Wenn
das erfindungsgemäße Verbundmaterial
für einen
Papierverpackungsbehälter
verwendet wird, sind Polyolefine unter den thermoplastischen Harzen
bevorzugt. Unter den Polyolefinen ist Polyethylen oder genauer Polyethylen
geringer Dichte bevorzugt. Die Dicke der thermoplastischen Harzschicht
ist nicht besonders beschränkt,
liegt aber vorzugsweise im Bereich von 5 bis 100 μm. Die thermoplastische
Harzschicht kann an die Papiersubstratschicht oder die Flüssigkristallpolyesterharzschicht
mit einem bekannten Verfahren, wie Wärmepressen, gebunden werden.
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Die
Schicht der Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
und die Schicht des thermoplastischen Harzes der vorliegenden Erfindung
können
einer Oberflächenbehandlung
unterzogen werden. Die verwendbaren Verfahren für die Oberflächenbehandlung
schließen
Koronaentladungsbehandlung, Plasmabehandlung, Flammbehandlung, Sputterbehandlung
und Lösungsmittelbehandlung
ein.
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Das
erfindungsgemäße Verbundmaterial
schließt
mindestens eine Papierschicht als Substrat (I) und eine Schicht
einer Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
(II) ein. Das Verbundmaterial kann ein zweischichtiges Verbundmaterial
aus der Schicht (I) und der Schicht (II) oder ein drei- oder mehrschichtiges
Verbundmaterial aus den Schichten (I) und (II) alternierend, ein
dreischichtiges Verbundmaterial aus der Schicht (II), der Schicht
(I) und einer thermoplastischen Harzschicht, wie einer Polyethylenschicht,
oder ein vier- oder mehrschichtiges Laminat aus den Schichten (I)
und (II) und der thermoplastischen Harzschicht alternierend sein.
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Ein
anderes mögliches
Verbundmaterial weist die Struktur thermoplastische Harzschicht/Schicht (I)/Schicht
(II)/thermoplastische Harzschicht auf. Das Verbundmaterial kann
die Struktur von mehreren Schichten aufweisen.
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Eine
Klebeschicht kann sich zwischen den jeweiligen Schichten befinden.
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Die
Klebeschicht kann eine Schmelzklebeschicht, Polyurethanklebeschicht
oder eine Klebefolienschicht sein.
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Das
Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials ist nicht
besonders beschränkt.
Ein verwendbares Verfahren bindet eine Papierschicht an eine Folie
einer Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung,
die mit dem Blasfolienformverfahren oder dem T-Düsenextrusionsverfahren erhalten wurde,
oder bindet eine Papierschicht an eine thermoplastische Harzfolie
mit einer erwärmten
Walze oder durch Heißpressen
mit einer Pressvorrichtung. Ein anderes verwendbares Verfahren beschichtet
eine Papierschicht mit geschmolzener Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung.
Noch ein anderes anwendbares Verfahren legt eine Papierschicht über ein
Laminat, das durch Coextrudieren eines Flüssigkristallpolyesterharzes
und eines thermoplastischen Harzes erhalten wurde.
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Das
erfindungsgemäße Verbundmaterial
wird für
einen Papierverpackungsbehälter
verwendet.
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Weder
die Form des Papierverpackungsbehälters noch sein Herstellungsverfahren
sind besonders beschränkt.
Die Form des Papierverpackungsbehälters kann zum Beispiel rechteckig,
paralellepiped, kubisch, zylidrisch oder spitzgiebelig sein. Zum
Beispiel wird das Verbundmaterial zu gewünschter Form ausgestanzt, die
durch thermisches Schweißen
oder Ultraschallschweißen
zu einem Papierverpackungsbehälter
geformt wird.
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Das
erfindungsgemäße Verbundmaterial
bildet weder halogenhaltiges Gas noch hinterlässt es Asche bei Vernichten
oder Verbrennen. Das Verbundmaterial ist für Mikrowellenherde verwendbar.
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Die
Verbundstruktur des Papierverpackungsbehälters weist vorzugsweise eine
thermoplastische Harzschicht, wie eine Polyethylenschicht geringer
Dichte, als innerste Schicht auf, die mit dem Inhalt in direktem
Kontakt ist.
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Der
Inhalt kann Milch, Milchprodukte, Kaffee, Oolongtee, schwarzer Tee,
grüner
Tee, Sportgetränke, Suppe,
dicke Suppe, Mineralwasser, Saft, alkoholische Getränke, Kosmetika,
Duftstoff und Chemikalien sein.
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1 veranschaulicht
einen Papierverpackungsbehälter,
der aus dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial
gebildet ist.
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Der
Papierverpackungsbehälter
schließt
eine innerste Schicht aus Polyethylen geringer Dichte, das in direktem
Kontakt mit dem Inhalt, wie Saft, ist, eine Zwischenschicht aus
Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
und eine äußerste Papierschicht
ein.
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die Beispiele beschrieben, obwohl
diese Beispiele nur veranschaulichend und nicht einschränkend in
irgendeinem Sinn sind.
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(1) Flüssigkristallpolyester-Bestandteil
(A)
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(i)
Ein Gemisch, das 8,3 kg (60 mol) p-Acetoxybenzoesäure, 2,49
kg (15 mol) Terephthalsäure,
0,83 kg (5 mol) Isophthalsäure
und 5,45 kg (20,2 mol) 4,4'-Diacetoxydiphenyl
einschließt,
wurde in einen Polymerisator mit kammförmigen Rührblättern eingebracht, in einer
Stickstoffatmosphäre
unter Rühren
erwärmt
und bei 330°C
eine Stunde polymerisiert. Während
die gasförmige
Essigsäure,
die sich als Nebenprodukt entwickelte, durch ein Kühlrohr zum
Rückgewinnen
und Entfernen verflüssigt
wurde, wurde das Gemisch unter kräftigem Rühren polymerisiert. Das System
wurde allmählich
abgekühlt
und das erhaltene Polymer bei 200°C
aus dem System entnommen. Das erhaltene Polymer wurde mit einer
Hammermühle,
hergestellt von Hosokawa Micron Co., Ltd., zu Teilchen nicht größer als
2,5 mm gemahlen. Die Polymerteilchen wurden in einer Stickstoffatmosphäre bei 280°C drei Stunden
in einem Rotationsofen behandelt, wobei vollständig aromatische Polyesterteilchen mit
einer Fließtemperatur
von 324°C
und den nachstehend definierten Wiederholungseinheiten erhalten wurden.
-
Die
Fließtemperatur
wurde hier bei der Schmelzviskosität von 48000 Poise mit einem
Fließtester CFT-500,
hergestellt von Shimadzu Corp., durch Extrudieren des mit einer
Geschwindigkeit von 4°C/Minute aus
einer Düse
mit 1 mm Innendurchmesser und 10 mm Länge unter einer Last von 100
kgf/cm2 erwärmten Harzes gemessen.
-
Der
so erhaltene Flüssigkristallpolyester
wird nachstehend als A-1 bezeichnet. Dieses Polymer zeigte optische
Anisotropie bei Temperaturen von nicht weniger als 340°C unter Druck.
Das Verhältnis
der Wiederholungseinheiten des Flüssigkristallpolyesters A-1
ist definiert als:
-
-
(ii)
Ein Gemisch, das 16,6 kg (12,1 mol) p-Hydroxybenzoesäure, 8,4
kg (4,5 mol) 6-Hydroxy-2-naphthoesäure und
18,6 kg (18,2 mol) Essigsäureanhydrid
einschließt,
wurde in einen Polymerisator mit kammförmigen Rührblättern eingebracht, in einer
Stickstoffatmosphäre
unter Rühren
erwärmt
und bei 320°C
eine Stunde und unter vermindertem Druck von 2,0 Torr bei 320°C eine weitere
Stunde polymerisiert. Die Essigsäure, die
sich als Nebenprodukt entwickelte, wurde kontinuierlich aus dem
System entnommen. Das System wurde allmählich abgekühlt und das erhaltene Polymer
bei 180°C
aus dem System entnommen.
-
Ähnlich (A-1)
wurde das erhaltene Polymer gemahlen und in einer Stickstoffatmosphäre bei 240°C fünf Stunden
in einem Rotationsofen behandelt, wobei so vollständig aromatische
Polyesterteilchen mit einer Fließtemperatur von 270°C und den
nachstehend definierten Wiederholungseinheiten erhalten wurden.
-
Der
so erhaltene Flüssigkristallpolyester
wird nachstehend als A-2 bezeichnet. Dieses Polymer zeigte optische
Anisotropie bei Temperaturen von nicht weniger als 280°C unter Druck.
Das Verhältnis
der sich wiederholenden Einheiten des Flüssigkristallpolyesters A-2
ist definiert als:
-
-
(2) Kautschuk-Bestandteil
(B)
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Die
Mooney-Viskosität
wurde bei 100°C
mit einem großen
Rotor nach JIS K6300 gemessen.
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Der
Betrag an Kristallschmelzwärme
wurde mit DSC unter Erhöhen
der Temperatur von –150°C auf 100°C mit einer
Geschwindigkeit von 20°C/Minute
gemessen.
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(i)
Der Kautschuk wurde gemäß dem in
Beispiel 5 von JP-A-61-127709 beschriebenen Verfahren hergestellt.
Der Kautschuk enthielt Methylacrylat/Ethylen/Glycidylmethacrylat
= 59,0/38,7/2,3 (Gewichtsverhältnis),
und wies eine Mooney-Viskosität
= 15 auf und einen Betrag an Kristallschmelzwärme < 1 J/g auf. Dieser Kautschuk kann nachstehend
als B-1 bezeichnet werden.
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(ii)
Der Kautschuk wurde gemäß dem in
Beispiel 5 von JP-A-61-127709 beschriebenen Verfahren hergestellt.
Der Kautschuk enthielt Methylacrylat/Ethylen/Glycidylmethacrylat
= 56,0/40,7/3,3 (Gewichtsverhältnis)
und wies eine Mooney-Viskosität
= 12 auf und einen Betrag an Kristallschmelzwärme < 1 J/g auf. Dieser Kautschuk kann nachstehend
als B-2 bezeichnet werden.
-
(3) Messung der Gasdurchlässigkeit
-
Die
Gasdurchlässigkeit
des erhaltenen Verbundmaterials wurde auf folgende Weise gemessen.
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Durchlässigkeit
von Sauerstoffgas: Gemessen mit Sauerstoffgas bei einer Temperatur
von 20°C
nach JIS K7126 (Differentialdruckverfahren). Die Einheit ist cc/m2·24
h·1 atm.
-
Wasserdampfdurchlässigkeit:
Gemessen bei einer Temperatur von 40°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit
von 90% nach JIS Z0208 (Becherverfahren). Die Einheit ist g/m2·24
h·1 atm.
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Bezug 1
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Eine
Zusammensetzung wurde durch Mischen von 77 Gew.-Teilen A-1 und 23
Gew.-Teilen B-1 mit einem Henschel-Mischer und Kneten des Gemisches
bei einer Zylindertemperatur von 349°C und einer Schneckengeschwindigkeit
von 170 Upm mit einem Doppelschneckenextruder TEX-30, hergestellt
von Nihon Seiko Co., Ltd., erhalten.
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Ein
Granulat der Zusammensetzung wurde in einen Einschneckenextruder
mit 50 mm Durchmesser mit einer zylindrischen Düse eingebracht und bei einer
Zylindertemperatur von 351°C
und einer Rotationsgeschwindigkeit von 60 Upm geknetet. Das geschmolzene
Harz wurde aufwärts
aus der zylindrischen Düse
mit einem Durchmesser von 50 mm und einem Düsenaustrittsspalt von 1,0 mm
bei 348°C
extrudiert, wobei eine rohrförmige
Folie gebildet wurde. Getrocknete Luft wurde in den Hohlteil der
rohrförmigen
Folie zur Expansion eingeblasen. Nach dem Abkühlen wurde die expandierte
rohrförmige
Folie durch Nippelwalzen bei einer Aufwickelgeschwindigkeit von
15 m/min aufgewickelt, wobei eine Folie einer Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
erhalten wurde.
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Die
Folie wies ein Ziehverhältnis
von 3,1 in MD-Richtung, ein Blasverhältnis von 3,7 und eine Foliendicke
von 39 μm
auf. Diese Folie kann nachstehend als g-1 bezeichnet werden.
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Bezug 2
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Das
Folienformverfahren wurde wie in Bezug 1 mit nur dem Flüssigkristallpolyester
statt der Zusammensetzung von Bezug 1 durchgeführt, aber es wurde keine Folie
erhalten.
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Bezug 3
-
Eine
Zusammensetzung wurde wie in Bezug 1 erhalten, außer dass
das Gemisch 91 Gew.-Teile
A-2 und 9 Gew.-Teile B-2 einschloss und die Zylindertemperatur auf
298°C eingestellt
wurde. Eine Folie wurde dann wie in Bezug 1, außer den folgenden Bedingungen
erhalten: Zylindertemperatur 290°C,
Düsentemperatur
293°C und
Abziehgeschwindigkeit 25 m/min.
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Die
Folie wies ein Ziehverhältnis
von 5,5 in MD-Richtung, ein Blasverhältnis von 4,1 und eine Foliendicke
von 31 μm
auf. Diese Folie kann nachstehend als g-2 bezeichnet werden.
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Bezug 4
-
Das
Folienformverfahren wurde wie in Bezug 3 durchgeführt, außer dass
das Gemisch 91 Gew.-Teile A-2 und 9 Gew.-Teile Polyethylen geringer
Dichte L405, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd. (MFR = 3,7
g/10 min) einschloss, aber es wurde keine Folie erhalten.
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Beispiel 1
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Ein
härtender
Polyurethanklebstoff des Zweikomponenten-Typs AD-315, hergestellt
von Toyo Morton Co., Ltd., wurde aufgetragen und auf der Folie der
Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
g-1, die in Bezug 1 erhalten wurde, getrocknet. Weißkarton
mit 75 g/m2 Gewicht und 120 Mikrometer Dicke
wurde an die Oberfläche
der Folie mit dem darauf aufgetragenen Klebstoff gebunden und thermisch
mit einem Laminator, hergestellt von Toyo Seiki Co., Ltd., gepresst.
Das ergab eine Verbundfolie.
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Beispiel 2
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Die
Folie der Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
g-2 und eine Polyethylenfolie geringer Dichte S-1 mit 35 μm Dicke,
hergestellt von Kaito Chemical Co., Ltd., wurden nacheinander auf
Milchkartonpapier mit einem Gewicht von 120 g/m2 gelegt
und unter Druck zu einem dreischichtigen Verbund integriert. Die
Ergebnisse des Gassperrtests des erhaltenen Verbunds sind in Tabelle
1 gezeigt.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Eine
Verbundfolie wurde wie in Beispiel 2 erhalten, außer dass
die Folie der Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
g-2 nicht verwendet wurde, und dem Gassperrtest unterzogen. Die
Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 3
-
3 veranschaulicht
schematisch eine hier verwendete Vorrichtung. Lineares Polyethylen
geringer Dichte LL-2 mit 30 μm
Dicke, hergestellt von Kaito Chemical Co., Ltd., wurde von einer
Walze mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min zugeführt, während holzfreies
Papier mit einem Gewicht von 60 g/m2 und
einer Dicke von 75 μm
von einer Walze mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min zugeführt wurde.
Das in Bezug 1 durch Kneten der Zusammensetzung aus 77 Gew.-% A-1
und 23 Gew.-% B-1 erhaltene Granulat wurde aus einer T-Düse (4)
eines Einschneckenextruders mit 50 mm Durchmesser zwischen dem linearen
Polyethylen geringer Dichte LL-2 (5) und dem holzfreien
Papier (6) extrudiert. Die Bedingungen der Extrusion waren
folgende: Zylindertemperatur 350°C,
Schneckengeschwindigkeit 80 Upm, Düsenschnauzenabstand 300 nun
und Düsenausstrittsspaltabstand
0,8 mm und Düsentemperatur
352°C. Sie
wurden unter Verwendung einer Heißwalze (7), die auf
eine Temperatur von 190°C
erwärmt
worden war, gepresst und auf einer Aufwickelwalze (9) mit einer
Geschwindigkeit von 3 m/min aufgewickelt, wobei ein dreischichtiger
Verbund erhalten wurde. Die Schicht der Flüssigkristallpolyesterharzzusammensetzung
im Verbund wies eine Dicke von 47 μm auf. Die Gassperreigenschaft
des Verbunds ist in Tabelle 1 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 2
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Das
Folienformverfahren wurde wie in Beispiel 3 durchgeführt, außer dass
nur A-1 statt der Zusammensetzung aus 77 Gew.-% A-1 und 23 Gew.-%
B-1 verwendet wurde. Die erhaltene A-1 Schicht wies signifikante
Unebenheit der Dicke auf und es wurde kein gewünschtes Verbundmaterial erhalten.
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Das
erfindungsgemäße Verbundmaterial
weist ausgezeichnete Gassperreigenschaften auf und ist relativ billig
und weist gute Verarbeitbarkeit auf. Das Verbundmaterial ist in
Bezug auf die Umwelt sicher, da Verbrennung des Verbundmaterials
weder Asche hinterlässt
noch halogenhaltiges Gas bildet. Das Verbundmaterial ist für Mikrowellenherde
anwendbar und kann weitverbreitet als Verpackungen für Nahrung,
Milch, Milchprodukte, Saft, alkoholische Getränke, Chemikalien, Kosmetika
und elektronische Materialien verwendet werden.