Descripción
Esta invención es un poliéster que se puede formar en
películas que son muy flexibles y tener un alto punto de fusión. Como
consecuencia de la combinación de flexibilidad y alto punto de fusión, estas
películas son particularmente útiles para aplicaciones de embalaje.
Envasado de productos de consumo ha experimentado un cambio
drástico en las últimas décadas. Antes de la década de 1950, muchos productos
de consumo fueron bien empaquetados individualmente en envases de cartón y
comprado por el consumidor en envases de cartón o productos fueron empaquetados
a granel con productos similares y comprados por el consumidor sin embalaje
individual. Durante la década de 1950 y especialmente durante la década de los
60 la disponibilidad de materiales de embalaje plástico y tecnología de
embalaje adecuado creó una revolución en la industria de embalaje. Durante este
período de tiempo hubo una continua reducción en el número de consumidores de
productos envasados en recipientes de cartón o a granel y el correspondiente
aumento en el número de consumidores productos envasados en paquetes
individuales, parcialmente o totalmente hecha de plástico. Normalmente, el
material de embalaje plástico permite el producto a ser visto por el consumidor
y creó un paquete atractivo y visualmente atractivo. Además, el material de
embalaje plástico proporciona los requisitos estructurales necesarios para el
paquete, así como el vapor necesario o requisitos de barrera líquido para el
paquete. Aunque muchas formas, configuraciones y formas físicas de plásticos se
han utilizado para aplicaciones de embalaje, películas representan uno de los
usos más grandes de materiales plásticos para aplicaciones de embalaje.
Debido a la utilización generalizada de películas plásticas
en aplicaciones de embalaje, ha desarrollado una necesidad de tener diferentes
combinaciones de propiedades de películas. Por ejemplo, películas para
determinados empaquetar aplicaciones tienen que exhibir la combinación de buena
flexibilidad y alto punto de fusión.
Un ejemplo de una aplicación de embalaje que requieren de
una película con una combinación de buena flexibilidad y alto punto de fusión
es la fórmula de bolsas de bebé. Se ha propuesto para preparar la fórmula del
bebé en bolsas por formando un tubo de una película, a continuación,
thermoplastically sellado la fórmula del bebé en una sección del tubo de
película para formar una bolsa y, a continuación, esterilizar la valija
diplomática. Debido a que la bolsa ha sido esterilizada, la bolsa no tendría
que ser refrigerada y podría ser wholesaled, tramitan y almacenada por el
consumidor a temperatura ambiente. Películas que se utiliza en esta aplicación
de embalaje tendría que ser muy flexible a fin de estar preparados en una bolsa
que sería flexible suficiente no romper. Películas que se utiliza en esta
aplicación de embalaje tendría que tener un alto punto de fusión, debido a que
la bolsa podría ser esterilizada en 121.degree. C.
Otro ejemplo de una aplicación de embalaje que requeriría
una película con una combinación de buena flexibilidad y alto punto de fusión
es la preparación de comida precocinada en una llamada "bolsa
retortable". La bolsa retortable podría construirse de papel de aluminio
recubierto con una película. El paquete se prepararía formando el papel de
aluminio alrededor de los alimentos crudos y thermoplastically sellado juntos
la película recubiertos caras de la lámina de aluminio para formar un paquete
para los alimentos crudos. El paquete que contiene los alimentos crudos, a
continuación, sería cocido y esterilizado en 270.degree. F. en una retorta.
Películas para esta aplicación de embalaje tendría que ser flexible, por lo que
podría cumplir completamente el papel de aluminio durante el recubrimiento de
la película el papel de aluminio. Películas para esta aplicación de embalaje
también debe ser flexible para que no se rompen cuando el paquete es preparado
por doblar el papel de aluminio. Películas para esta aplicación de embalaje
tendría que tener un alto punto de fusión, para que la bolsa puede ser
replicada en 270.degree. F.
Ahora he inventado un poliéster que puede prepararse en
películas que se exhiben una combinación de buena flexibilidad y un alto punto
de fusión y son adecuados para las aplicaciones de embalaje anteriores.
En resumen amplio, el poliéster de mi invención es un
poliéster de 1, 4-cyclohexanedicarboxylic ácido y 1, 4-cyclohexanedimethanol
por última vez con mole de 10 a 30 por ciento de dímero ácido.
La aplicación del Estado de la técnica es consciente de es
U.S. Pat. No. 2,901,466. Esta patente revela poliésteres de ácido 1,
4-cyclohexanedicarboxylic, 1, 4-cyclohexanedimethanol y un segundo ácido
dicarboxílico alifático. Varios ácidos de dicarboxílico alifáticos específicos
figuran en la columna 6, 58-59, incluyendo adípico, sebácico, azelaico, .alpha.
de líneas-ethylsuberic y .alpha., .alpha.-ácido diethyladipic.
El poliéster de esta invención se piensa que es la novela
sobre la divulgación de los Estados Unidos Pat. Nº 2,901,466 por dos razones.
En primer lugar, el tipo específico de ácido dicarboxílico alifático, utilizado
en el poliéster de este invento, llamado ácido dímero, no se revela. En segundo
lugar, no se revelarán los rangos específicos de 90 a 70 mole porcentaje 1,
4-cyclohexanedicarboxylic y el mole de 10 a 30 por ciento dímero ácido
utilizados en el poliéster de este invento.
El poliéster de esta invención se cree que unobvious sobre
la divulgación de los Estados Unidos Pat. Nº de 2,901,466 debido a la
combinación de buena flexibilidad y alto punto de fusión de películas
preparados con el poliéster de este invento es unobvious sobre la combinación
de flexibilidad y punto de fusión de películas preparados a partir de
poliésteres similares preparados a partir de 1, 4-cyclohexanedicarboxylic
ácido, 1, 4-cyclohexanedimethanol y bien mole de 10 a 30 por ciento de los
ácidos dicarboxílico alifáticos, divulgados en Estados Unidos. Pat. Nº
2,901,466 o un importe del ácido dímero que está por debajo del 10 por ciento
de la mole o por encima de 30 por ciento de mole. Así, la combinación de buena
flexibilidad y alto punto de fusión de películas preparado desde el poliéster
de esta invención de resultados de la combinación de una serie crítica del
ácido dímero específicos a diferencia de uso de otro ácido dicarboxílico
alifático que el ácido dímero utilizado en la misma cantidad que el ácido dímero
o, alternativamente, utilice una cantidad de ácido dímero por encima o por debajo
del rango de la crítico.
El uso de una serie crítica de dímero ácido es un aspecto
importante de esta invención porque la cantidad de ácido dímero afecta
significativamente flexibilidad y punto de fusión. En términos generales,
grandes cantidades de ácido dímero aumenta la flexibilidad y disminuye el punto
de fusión y disminución de las cantidades de ácido dímero disminuye la
flexibilidad y aumenta el punto de fusión. Así, cuando la cantidad de ácido
dímero está por debajo de la mole de 10 por ciento el punto de fusión es lo
suficientemente alto como para ser aceptable, pero la película no es lo
suficientemente flexible como para ser aceptable. Cuando la cantidad de ácido
dímero está por encima de 30 por ciento de topo la película es suficientemente
flexible para ser aceptable, pero el punto de fusión es demasiado bajo. Sólo
cuando la cantidad de ácido dímero está dentro de 10 a 30 por ciento de topo
son películas aceptablemente flexible y aceptablemente alto punto de fusión.
El uso de ácido dímero, a diferencia de otros ácidos
dicarboxílico alifáticos, es un aspecto importante de este aspecto de esta
invención, porque el uso de otros ácidos alifáticos dicarboxílico en el rango
de 10 a 30 por ciento de mole a veces produce películas con aceptablemente alto
punto de fusión, pero estas películas no son suficientemente flexibles. Por
ejemplo, la mayoría alifáticos dicarboxílico ácidos, tales como los divulgada
en Estados Unidos. Pat. No. 2,901,466, películas de productos que pueden tener
puntos de fusión aceptables si la cantidad de ácido dicarboxílico alifático es
de alrededor de 25 a 30 por ciento de mole, pero estas películas no son lo
suficientemente flexibles como para ser aceptable.
Así, en resumen, la combinación de buena flexibilidad y alto
punto de fusión de películas del poliéster de esta invención resultados del uso
de la cantidad correcta del ácido dicarboxílico correcta, a diferencia del uso
de la cantidad correcta de un ácido dicarboxílico incorrecta, lo que resulta en
películas que a veces tienen un punto de fusión aceptable pero no tienen una
rigidez aceptable, o el uso de una cantidad incorrecta de la correcta ácido,
que produce películas que tienen flexibilidad inaceptable y un punto de fusión
aceptable o tengan flexibilidad aceptable y un punto de fusión inaceptable.
El poliéster de mi invención puede definirse en términos
generales a estar formado por
A. un componente ácido dicarboxílico que es
1. a partir de 90 a mole de 70 por ciento de 1,
4-cyclohexanedicarboxylic ácido con un contenido de isómero trans de al menos
el 80 por ciento, y
2. de 10 a 30 mole dímero porcentaje ácido, y
B. 1, 4-cyclohexanedimethanol con un contenido de isómero
trans de al menos el 60 por ciento.
En una encarnación preferida el componente ácido
dicarboxílico es de 85 a 75 mole porcentaje 1, 4-cyclohexanedicarboxylic y el
topo de 15 a 25 por ciento de dímero ácido.
Como es bien conocido en el arte, el ácido de 1,
4-cyclohexanedicarboxylic útil en esta invención puede existir como un trans y
el cis isómero. En este invento, el ácido de 1, 4-cyclohexanedicarboxylic que
se utiliza para preparar los poliésteres de esta invención debe tener un
contenido de isómero trans de al menos un 80%, preferentemente al menos 90 por
ciento. Si el contenido del isómero trans del ácido dicarboxílico partida está
por debajo de alrededor del 80 por ciento el tiempo para el polímero a
cristalizar desde el derretimiento tiende a ser comercialmente inaceptable.
También el punto de fusión se tiende a bajar a un nivel inaceptable.
El ácido dímero útil en esta invención puede describirse
como un átomo de 36 carbono, ácido dicarboxílico alifáticos de cadena larga. La
preparación y la estructura de los ácidos dímero se describen en el diario de
petróleo químicos sociedad americana, 39, 534-545 (1962). Por lo general está
preparado por dimerizing una de ácidos grasos insaturados que contiene 18
átomos de carbono como linoleico o ácido linolénico o un éster de alcohol
monohídricos su. Se reconoce en el arte que dímero ácidos son productos
químicos de propiedades únicas. Varios grados diferentes de dímero ácidos están
disponibles comercialmente que varían en el valor de contenido y yodo monómero
y trímero. Por ejemplo, ácido dímero está disponible de Emery Industries, Inc.,
bajo el nombre comercial Empol dímero ácido. Preferiblemente, el ácido dímero
utilizado en esta invención es sustancialmente libre de fracciones de monómero
y trímero, lo que pueden lograrse por destilación. Preferiblemente, el
contenido de ácido dímero es al menos el 95%. El ácido dímero puede utilizarse
en su forma hidrogenado o hidrogenar.
El 1, 4-cyclohexanedimethanol utilizada para preparar el
poliéster de esta invención también puede existir como una mezcla de isómeros
cis y trans. En este invento el 1, 4-cyclohexanedimethanol tiene un contenido
de isómero trans de al menos el 60 por ciento. Si el contenido del isómero
trans es menor que alrededor del 60 por ciento el tiempo para el polímero a
cristalizar desde el derretimiento tiende a convertirse en comercialmente
inaceptable. También el punto de fusión se tiende a bajar a un nivel
inaceptable.
El término "ácido dicarboxílico" pretende incluir
equivalentes funcionales de dicarboxílico ácidos, como el compuesto de ésteres.
El poliéster de esta invención puede ser preparado por
métodos para preparar bien conocida en el arte, como la condensación directa o
intercambio de éster de poliéster de alto peso molecular. Preferiblemente el
poliéster es preparado por una combinación de esterificación y intercambio de
éster donde el dimetil éster de ácido 1, 4-cyclohexanedicarboxylic y el
componente ácido dímero se reaccionó con el 1, 4-cyclohexanedimethanol para
formar una mezcla del bis éster del ácido de 1, 4-cyclohexanedicarboxylic y el
bis éster del ácido dímero y, a continuación, la mezcla de ésteres de bis es
polycondensed a alta temperatura y presión baja para formar un polímero de alto
peso molecular a través de la eliminación de 1, 4-cyclohexanedimethanol.
Los poliésteres de esta invención tienen una viscosidad
inherente de por lo menos 0,6 y preferiblemente al menos 0,7, medido en
25.degree. C. usando 0,23 gramos de polímero por 100 ml. de un solvente
compuesta de 60 volúmenes de fenol y 40 de tetrachloroethane.
Como divulgado previamente, películas del poliéster de esta
invención son muy flexibles. Más específicamente, películas del poliéster de
esta invención exhiben un módulo de flexión de 30.000 psi o menos,
preferentemente de 15.000 psi o menos, cuando la prueba de conformidad con la
norma ASTM D882.
Como también ha sido divulgado previamente, películas del
poliéster de esta invención exhiben un alto punto de fusión. Las películas
tienen un punto de fusión de al menos 140.degree. C., preferiblemente en menos
de 150.degree. C. cuando se determine de conformidad con la prueba de bloque de
Fisher. En esta prueba se coloca una muestra de cine de 10 mil entre los
resguardos de cubierta de vidrio y la temperatura se aumenta gradualmente. El
punto de fusión es la temperatura que el polímero fluye bajo presión aplicada
moderada.
El poliéster de esta invención puede ser preparado en
películas por técnicas bien conocidas en el arte como laminación o extrusión.
Preferiblemente, películas son preparados por extrusión utilizando equipos
comerciales bien conocidos en el arte. En un proceso típico gránulos del
poliéster son fundidas y llevó a cabo a través de una extrusora y extruidas en
forma de una película fundida que se enfría rápidamente para que se solidifica
el poliéster y, a continuación, es recogida en rollos de la película.
Los poliésteres de esta invención son útiles para la
preparación de muchos artículos distintos de películas. Por ejemplo, los
poliésteres de esta invención pueden utilizarse para preparar las tuberías y
revestimientos.
Los poliésteres de esta invención pueden contener una gran
variedad de materiales para modificar las propiedades de la poliéster de alguna
manera particular. Por ejemplo, los poliésteres pueden contener un
plastificante, aunque no se requiere un plastificante para lograr las
características de flexibilidad de las películas del poliéster. El poliéster
también puede contener estabilizadores, pigmentos y otros materiales utilizados
comúnmente en polímeros que se utiliza para modificar las propiedades de
poliésteres. Además, el poliéster puede contener una ayuda de extrusión como
pentaeritritol tetrastearate o la stearamide bis de methylenebisaniline.
En el siguiente ejemplo se presenta para ilustrar la
preparación del poliéster de esta invención, para ilustrar la preparación de
las películas del poliéster de esta invención y al documento que películas del
poliéster de esta invención presentan una combinación de flexibilidad y punto
de fusión que es unobvious en comparación con la combinación de flexibilidad y
punto de fusión de películas de poliésteres del tipo divulgada en Estados
Unidos. 2,901,466.
Inicialmente un poliéster de la invención se prepara de 80
mole porcentaje 1, 4-cyclohexanedicarboxylic ácido con 100 por ciento trans
isómero de contenido, mole de 20 por ciento de dímero ácido y 1,
4-cyclohexanedimethanol.
En una reacción se pesa matraz equipado con un agitador,
entrada de nitrógeno y salida para materiales volátiles producidos durante la
reacción siguiente: 80.0 g. (0,40 mol) de 1, 4-cyclohexanedicarboxylic acid,
100 por ciento trans isómero, 56,6 g. (0,10 mol) de Empol 1010 dímero ácido,
disponible en el mercado de Emery Industries, Inc., 124 g. (0,60 mol, exceso de
20%) de una solución de 70% en metanol de 1, 4-cyclohexanedimethanol, isómero
trans de 70% y 150 ppm. Metal de TI como tetraisopropoxide de titanio en Butan.
La mezcla se agita bajo nitrógeno y inmerso en un baño de metal celebrado en
200.degree. C. después de 15 minutos de agitación, la temperatura del baño se
eleva a 225.degree. C., allí durante aproximadamente 20 minutos y elevado a
290.degree. C. al llegar a 290.degree. C., un vacío se aplica a una presión
final de 0,1 torr. La reacción es polycondensed para recursos humanos 3. 15
minutos, tras lo cual el aparato es repressurized con nitrógeno y el polímero
permitidos enfriar. La viscosidad inherente del polímero es 0,81.
Varios otros poliésteres están dispuestos de la misma manera
con cantidades de ácido dímero más allá de la mole de 10 a 30 por ciento de que
entre en el ámbito de la invención. También, varios otros poliésteres se
preparan con 10 a 30 por ciento de mole de alifático ácido dicarboxílico
similar a los divulgada en Estados Unidos. Pat. No. 2,901,466.
Películas de todos los poliésteres son preparadas por extrusión
del poliéster fundido.
El punto de fusión y el módulo de flexión de todas las
películas se determinan con arreglo anteriormente divulgados métodos.
