JPH05306331A - 酸素透過性の低い共ポリエステル - Google Patents

酸素透過性の低い共ポリエステル

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JPH05306331A
JPH05306331A JP36127191A JP36127191A JPH05306331A JP H05306331 A JPH05306331 A JP H05306331A JP 36127191 A JP36127191 A JP 36127191A JP 36127191 A JP36127191 A JP 36127191A JP H05306331 A JPH05306331 A JP H05306331A
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acid
mol
copolyester
glycol
derived
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JP36127191A
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Riccardo Po
ポー リッカルド
Paolo Cioni
チオニ パオロ
Ernesto Occhiello
オッチエロ エルネスト
Fabio Garbassi
ガルバッシー ファビオ
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Istituto Guido Donegani SpA
Original Assignee
Istituto Guido Donegani SpA
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    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
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    • C08G63/16Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
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Abstract

(57)【要約】 〔構成〕バリヤー性,機械的性質,熱的性質及びレオロ
ジー的性質の改良された組み合わせを有しかつアシル基
とグリコール基とからなり,該アシル基が少なくともイ
ソフタル酸及び2,6−ナフタレンジカルボン酸に由来
しかつ該グリコール基の少なくとも90モル%がエチレ
ングリコールに由来する共ポリエステル。 〔効果〕本発明の共ポリエステルは70℃以上以上のガ
ラス転移点を有しかつ酸素透過度が1.30cm・m
m/m・24hr.atm.以下であり,酸成分がイ
ソフタル酸単独又は2,5−ナフタレンジカルボン酸単
独である共ポリエステルよりも酸素透過度が著しく低
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は性質の改良された組合わ
せを有する非晶質共ポリエステルに関する。特に、本発
明はバリヤー性、機械的性質、熱的性質及びレオロジー
的性質の優れた組み合わせを有しかつ食品の包装に用い
るために特に適している共ポリエステルに関する。
【従来技術】熱可塑性ポリエステル、特にポリエチレン
テレフタレート(PET)は、一般に良好な機械的性質
及びバリヤー性を特徴としかつ栄養分野に於ける現行法
規に従っているので、食品、医薬品及び化学薬品の包装
分野で広く用いられる重合体である。しかし、例えばブ
ドウ酒及びビールのような2、3の食品種では、PET
及び他のポリエステル及び共ポリエステルの酸素に対す
るバリヤー性が充分でないことが知られている。M.S
alameが“Plastic Film Techn
ology”(K.M.Finlayson編、Tec
hnomic、Lancaster 1989)中で報
告している食品の酸素に対する最大許容値から推測でき
るように、1lびん中に少なくとも120日間ブドウ酒
又はビールを貯蔵するためには、PETのそれぞれ1/
2及び1/4の低い透過度を有する材料が所要である。
PETが示すもう1つの制限は、溶融した重合体の粘度
が充分に高くないので、中空容器の成形のためにブロー
成形技術の利用が困難だということにある。このため、
PET製の中空物体は、円筒形パリソンを予備射出成形
し、次に最終容器を製造するためにガラス転移温度より
高い温度で延伸しかつブローすることによって製造され
る。さらに、G.W.HalekがJournal o
f Polymer Science、Polymer
Symposia(Vol.74、83−92頁、1
986)中で述べていることによれば、270℃を越え
るPET高処理温度はアセトアルデヒドの生成を生じ、
最小の濃度でも食品へ不快な背後臭(back−tas
te)を与える。上記の欠点の1つ以上を克服するため
に幾つかの企てが試みられた。かくして、例えば、溶融
ポリエステルのメルトフロー特性を改良してブロー成形
で成形できるようにするために、米国特許第4,23
4,708号及び第4,554,328号では、架橋剤
及び連鎖停止剤を含むテレフタル酸及びエチレングリコ
ールをベースとするポリエステルを用いることを提案し
ている。流動性の問題を解決するための別の方法が、シ
クロヘキサンジメタノールを含む非晶質共ポリエステル
を記載している米国特許第4,093,603号及び
4,398,022号中に示唆されている。これらの共
ポリエステルはPET単独重合体と比べてより低温で成
形することができ、それによってより好ましい流動性条
件が得られる。ポリエステルのバリヤー性の改良に関し
ては、ポリエチレンイソフタレート(PEI)及び優勢
なイソフタル酸基含量を有する共ポリエステルはPET
よりも低い酸素透過度を示すことが技術上知られてい
る。米国特許第4,578,437号はPEIとテレフ
タル酸の他の共ポリエステルとの混合物を記載してお
り、該混合物については、組成に比例した傾向から期待
できるものよりも低い二酸化炭素透過度が観察されてい
る。しかし、かかる混合物では、酸素透過度がイソフタ
ル酸単位の含量にほぼ比例するようである。米国特許第
4,398,017号、第4,622,268号及び第
4,388,456は改良されたバリヤー性を有しかつ
それぞれ芳香族又はアルキル芳香族ジオール、芳香族ヒ
ドロキシ酸及びジカルボキシフタルイミドをも含むイソ
フタル酸共ポリエステルを記載している。さらに、米国
特許第4,403,090号はイソフタル酸と50%ま
での異なる二酸との混合物から製造される、ガラス転移
温度(Tg)が70℃以下の共ポリエステルを記載して
いる。特に、該特許の実施例4では、エチレングリコー
ル及びジメチルイソフタレートと15モル%のジメチル
−2,6−ナフタレンジカルボキシレートとの混合物か
ら出発して得られる共重合体が記載されている。酸素透
過度がPEIのものよりも少し低くかつTgが67℃に
等しいかかる共重合体は、その熱サイクルの幾つかが7
0℃の閾値より高い食品工業の熱サイクルにかけられる
物品の製造に用いることはできなかった。
【発明が解決しようとする課題】本発明の1つの目的
は、バリヤー性、熱的性質、レオロジー的性質及び機械
的性質の優れた組み合わせを有し、食品、特にブドウ酒
及びビールのような製品の包装分野で使用するのに特に
適している共ポリエステルを製造することである。本発
明のもう1つの目的は1.5(cm・mm/m・2
4hr.atm.)より低い酸素透過度及び70℃以上
のガラス転移温度を有する共ポリエステルを製造するこ
とである。特に、本発明の1つの目的は、食品工業の熱
サイクルに耐え得る成形物品の製造に適した、高バリヤ
ー性を有する共ポリエステルを提供することである。
【課題を解決するための手段】今回、本出願人は、これ
の目的及びその他の目的がアシル基とグリコール基とか
らなる非晶質熱可塑性共ポリエステルであって、アシル
基が少なくともイソフタル酸及び2,6−ナフタレンジ
カルボン酸に由来し、後者がアシル基の合計に対して2
0モル%より高い量で存在し、かつグリコール基の少な
くとも90モル%がエチレングリコールに由来する共ポ
リエステルによって達成されることを発見した。かくし
て、本発明の1つの目的は、酸成分が50〜80モル%
のイソフタル酸又はその誘導体と50〜20モル%の
2,6−ナフタレンジカルボン酸又はその誘導体とから
本質的になり、かつグリコール成分がグリコールの全モ
ル量に対して90〜100モル%の量のエチレングリコ
ールと10〜0モル%の他の脂肪族又はシクロ脂肪族グ
リコールとから実質的になる酸成分とグリコール成分と
を反応させることによって製造される非晶質共ポリエス
テルを提供することである。本発明のさらにもう1つの
目的は該共ポリエステルから出発して製造される、例え
ば中空容器、シート、プレート及びフィルムのような製
造物品である。“誘導体”という用語は、ハロゲン化ア
シル、対応する二酸のエステル及び無水物あるいはジカ
ルボン酸の、随意に10モル%までの他の脂肪族又はシ
クロ脂肪族グリコールと混合した、エチレングリコール
とのオリゴマーを意味する。酸成分へ、脂肪族性及び芳
香族性の両方を有しかつ前記の2種の酸とは異なる第3
のジカルボン酸を、該2種の酸の合計に対して0〜5モ
ル%の量で随意に添加することもできる。好ましくは、
本発明の共ポリエステルのアシル基は、本質的に、60
〜80モル%がイソフタル酸又はその誘導体に、かつ4
0〜20モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸又は
その誘導体に由来する。前記2種の酸と異なり、芳香族
性と脂肪族性の両方を有する第3のジカルボン酸又はそ
の誘導体は該2種の酸の合計に対して0〜2モル%の量
で随意に存在することができる。本発明の共ポリエステ
ルへ賦与されるべき特別な最終特性の関数として任意の
第3のジカルボン酸又はその誘導体を該2種の酸へ添加
することができる。特に、下記のジカルボン酸が好まし
い。テレフタル酸、4,4′−ジフェニルジカルボン
酸、1,3−フェニレンジオキシジ酢酸、シクロヘキサ
ンジカルボン酸、4,4′−オキシジ安息香酸、1,4
−フェニレンジオキシジ酢酸、コハク酸、アジピン酸、
デカン二酸、ドデカン二酸及びp−ヒドロキシ安息香
酸。本発明の共ポリエステルのグリコール成分中に、エ
チレングリコールに加えて任意の脂肪族又はシクロ脂肪
族のグリコールを用いることができる。これらのグリコ
ールの中の好ましいものはジエチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ヘキサンジオール、ブタンジオー
ル、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シ
クロヘキサンジメタノール、メタ−又はパラ−キシリレ
ンジオール及び1,000までの分子量を有するポリエ
チレングリコールである。本発明の共ポリエステルは、
例えば“Comprehensive Polymer
Science”、G.C.Eastmond et
al.編、Pergamon Press、Oxfo
rd 1989、Vol.5、275頁以降に発表され
たF.Pilatiの論文のような技術上一般的に記載
されている方法に従って、二酸成分とグリコール成分と
を適当な比率及び条件で、随意に触媒の存在下で反応さ
せる重縮合反応によって製造される。記載されている異
なる製造法の中で、C〜C脂肪族アルキルでエステ
ル化されたジカルボン酸成分とジカルボン酸成分に対し
て50〜120モル%の過剰で添加される単独又は混合
物でのエチレングリコールとの溶融重縮合を含む2工程
法が好ましい。ジカルボン酸のメチルジエステルとエチ
レングリコールとから出発する典型的な製造に於ては、
触媒をも含む反応混合物を脱気し、不活性雰囲気中に入
れ、180〜200℃へ加熱し、その温度で、アルコー
リシス反応中に遊離したメタノールが留出する。次に、
過剰のグリコールの蒸留及び重合体の生成をもたらす重
縮合に有利なために、圧力を0.1〜0.5torrへ
下げながら、温度を徐々に280〜290℃まで上げ
る。本発明の共ポリエステルの製造のために有用な触媒
は、例えば硫酸及びp−トルエンスルホン酸のようなプ
ロトン酸、あるいは亜鉛、マンガン、コバルト又は鉛の
酢酸塩のようなルイス酸のような酸性格の種々の化合
物、あるいはさらにアンチモン又はケルマニウムの酸化
物のような酸性酸化物であることができ、あるいはテト
ライソプロピルチタネートのような遷移金属のアルコラ
ートであることができる。本発明のポリエステルを製造
するためには、重合体処理温度に於てアセトアルデヒド
生成反応の触媒作用の活性が低くかつ着色生成物の生成
をもたらさない酸化アンチモンと亜鉛、コバルト又はマ
ンガンの酢酸塩との混合物からなる触媒系の使用が好ま
しい。本発明の共ポリエステルは1.5(cm・mm
/m・24hr.atm.)未満、好ましくは1.0
(cm・mm/m・24hr.atm.)以下の酸
素透過度値(マノメトリー法ASTM D1434によ
り、25℃、相対湿度0%で測定)を特徴とする。さら
に、本発明の共ポリエステルは、驚くべきことには、酸
成分の各成分を個々に用いて同じ製造条件下で得られる
ポリエステル値の間の直線的内挿によって計算される透
過度値より著しく低い透過度値を示す。本発明の共ポリ
エステルは0.5〜1.5dl/g、好ましくは0.6
〜約1.2dl/gの範囲の固有粘度(フェノール/
1,1,2,2−テトラクロロエタン60/40重量比
混合物中の約0.25g/dl重合体の溶液について3
0℃で測定)を有する。該内部粘度値は固体状態での重
合体の品質向上を行わずに、直接溶融重合法、結果とし
て製造法の単純化による直接溶融重合によって得られ
る。本発明の共ポリエステルのレオロジー的挙動は押出
しブロー成形法で一般に用いられるポリエステルの挙動
に似ている。特に、かかる共ポリエステルは零に等しい
剪断速度で成形温度で測定された溶融粘度が500P
a.sより高く、好ましくは1000Pa.sより高い
こと及び剪断速度が増すときPETの場合に於て起こる
こと、すなわちほとんど変化がないこととは対照的に溶
融粘度の明らかな減少を特徴とする。さらに、本発明の
共ポリエステルは、高温条件下での充填操作がしばしば
である食品工業に於ける重合体容器の使用のために所要
な熱安定性特性を満足させることができる。特に、本発
明の共ポリエステルは、走査熱量測定(DSC)で測定
して70℃以上のガラス転移温度を特徴とし、従って多
くの用途のために充分であると一般に考えられるPET
の熱的挙動と一致している。本発明の共ポリエステル
は、技術上一般に知られている量で用いられる、染料、
顔料、可塑剤、酸化防止剤、安定剤などのような1種以
上の添加剤をも含むことができる。該添加剤は直接反応
混合物へ、あるいは最終重合体へ添加することもでき
る。本発明の共ポリエステルは、通常の技術、特に中空
容器、フィルム及びシートの製造のための通常の技術に
よって製造することができる。さらに、本発明の共ポリ
エステルは、接合積層物又は他の多層物品の製造のため
又は混合物を得るために他の重合体材料と共に用いるこ
とができる。本発明の共ポリエステルは、得られた接合
物品へバリヤー性を与えるために、2層以上の重合体層
間で共押出しすることができる。本発明の共ポリエステ
ルから得られる容器は、食品、医薬品及び同様な物質の
保護に特に適している。これらの用途に於けるかかる容
器の利益はPETに比べて低い酸素透過度に実質的に由
来する。本発明をより良く説明するために以下に実施例
を示すが、これらの実施例は決して本発明の特許請求の
範囲の限定と考えられるべきでない。実施例中に挙げ又
は説明されるポリエステルは1つ以上のパラメータ一を
特徴とするが、その記号、名祢及び測定方法を下に示
す。 Perm(O):100×100×0.5mmの寸法
の熱圧縮試料についてLyssy L100−3001
装置を用いて測定した酸素透過度。マノメトリー法(A
STM D−1434)により温度25℃、相対湿度0
%で測定した。 Tg :8〜12mg試料を用い、Perk
in Elmer DSC−7装置で示差走査熱量測定
(DSC)によって測定したガラス転移温度。 Visin :フェノール/1,1,2,2−テト
ラクロロエタン60/40重量比混合物中の約0.25
g/dl濃度の重合体溶液について温度30℃で測定し
た固有粘度。 Vis :直径1.0mmの毛細管を用いてキ
ャピラリーレオメーターRheograph−2001
で測定した溶融粘度。特に断らない限り、測定は230
℃で行った。 押出し又は成形操作の前に、すべてのポリエステル及び
共ポリエステルは、当業者に知られていることにより、
70〜100℃の範囲の温度で24時間、真空(10t
orr)下で乾燥された。
【実施例1】(比較試験)500mlのガラスフラスコ
中へ、不活性雰囲気下で、165.0gのジメチルイソ
フタレート、111.1gのエチレングリコール、42
8mgの酢酸亜鉛2水化物及び81mgの三酸化アンチ
モンを導入した。反応混合物を180℃にし、この温度
で約90分間保った。この時間中にメタノールの留出が
始まった。次に温度を徐々に240℃に上げながらメタ
ノール除去を続行した。次に、0.1torrの圧力に
達するまで真空をかけ、温度を290℃まで上げた。こ
の条件をさらに30分間保ち、この間に過剰のエチレン
グリコールを留出し、重縮合反応及びポリエステル分子
量の増加を促進した。反応終了後、Visin=0.4
1 dl/gを有するポリエチレンイソフタレートから
なる重合体を得た。透過度特性は下記の表中に示す。
【実施例2】(比較試験)比較実施例1と同じ条件下で
重合を行った。但し、98.2gのジメチル−2,6−
ナフタレン−ジカルボキシレート、52.8gのエチレ
ングリコール、205mgの酢酸亜鉛2水化物及び40
mgの三酸化アンチモンからなる反応混合物を用い、最
終温度を290℃ではなく300℃にした。反応終了
後、Visin=0.64dl/gを有するポリエチレ
ン2,6−ナフタレンジカルボキシレート(PEN)か
らなる重合体を得た。透過度特性は下記表中に示す。
【実施例3】(比較試験)比較実施例2記載に従って操
作した。但し、70.0gのジメチルテレフタレート、
70.0gのジメチルイソフタレート、94.0gのエ
チレングリコール、363gの酢酸亜鉛3水化物及び6
7mgの三酸化アンチモンを用いた。反応終了後、Vi
in=0.70dl/gを有するポリエチレン・(テ
レフタレート−共−イソフタレート)からなる重合体を
得た。透過度特性は下記表中に示す。
【実施例4】比較実施例1の操作を、42.0gのジメ
チル−2,6−ナフタレンジカルボキシート、98.0
gのジメチルイソフタレート、88.1gのエチレング
リコール、345mgの酢酸亜鉛2水化物及び64mg
の三酸化アンチモンを用いて繰り返した。反応終了後、
Visin=0.63dl/gを有するポリエチレン−
(イソフタレート−共−2,6−ナフタレンジカルボキ
レート)からなる重合体を得た。透過度特性は下記表中
に示す。
【実施例5】比較実施例2の操作を、60.0gのジメ
チル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、60.
0gのジメチルイソフタレート、72.3gのエチレン
グリコール、280mgの酢酸亜鉛及び52mgの三酸
化アンチモンを用いて繰り返した。反応終了後、Vis
in=0.67dl/g、10s−1の剪断速度に於け
る1,800Pa.sの溶融粘度及び1,000s−1
の剪断速度で500Pa.sの溶融粘度を有するポリエ
チレン−(イソフタレート−共−2,6−ナフタレンジ
カルボキシレート)からなる重合体を得た。透過度特性
は下記表中に示す。
【実施例6】ステンレス鋼製AISI−304反応器中
へ、窒素不活性雰囲気下で、4,200gのジメチル−
2,6−ナフタレンジカルボキシレート、2,360g
のエチレングリコール、0.85gの酢酸マンガン4水
化物及び0.75gの酢酸コバルト4水化物を導入し
た。反応混合物を180℃にし、アルコーリシス反応中
に遊離するメタノールを留出させた。次に温度を220
℃に上げ、0.72gの亜燐酸及び36gの安定剤IR
GANOX(登録商標)1010(CIBAGEIGY
製)を反応器中へ導入し、次いで1.73に等しい(エ
チレングリコール)/(イソフタル酸)比を特徴とする
ポリエチレンイソフタレートオリゴマー9,779g及
び4.0gの三酸化アンチモンを導入した。次に、圧力
を0.5torrへ下げ、温度を280℃にし、3時間
反応を行い、過剰のエチレングリコールを漸時留出させ
た。反応終了後、Visin=0.87dl/gを有す
るポリエチレン−(イソフタレート−共−2,6−ナフ
タレンジカルボキシレート)からなる重合体を得た。透
過度特性は下記表中に示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エルネスト オッチエロ イタリア 28100 ノヴァラ コルソ カ ヴァロッティ 13 (72)発明者 ファビオ ガルバッシー イタリア 28100 ノヴァラ ヴィア チ ポルタ 6

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アシル基とグリコール基とからなり、バ
    リヤー性、機械的性質、熱的性質及びレオロジー的性質
    の改良された組み合わせ並びに70℃以上のガラス転移
    温度を有する共ポリエステルであって、アシル基が少な
    くともイソフタル酸及び2,5−ナフタレンジカルボン
    酸に由来し、後者がアシル基の合計に対して20モル%
    より高い量で存在し、かつグリコール基の少なくとも9
    0モル%がエチレングリコールに由来する共ポリエステ
    ル。
  2. 【請求項2】 25℃及び相対湿度0%に於てマノメト
    リー法ASTM D−1434で測定して1.5cm
    ・mm/m・24hr.atm未満、好ましくは1c
    ・mm/m・24hr.atm以下の酸素透過度
    を有する請求項1記載の共ポリエステル。
  3. 【請求項3】 フェノール/1,1,2,2−テトラク
    ロロエタン60/40重量比混合物中約0.25g/d
    lの濃度の重合体溶液について温度30℃で測定して
    0.5〜1.5dl/g、好ましくは0.6〜1.2d
    l/gの範囲の固有粘度及び零に等しい剪断速度に於て
    成形温度で測定して500Pa・sより高い、好ましく
    は1,000Pa・sより高い溶融粘度を有する請求項
    1又は2記載の共ポリエステル。
  4. 【請求項4】 アシル基の50〜80モル%がイソフタ
    ル酸又はその誘導体に由来しかつ50〜20モル%が
    2,6−ナフタレンジカルボン酸又はその誘導体に由来
    し、かつグリコール基の90〜100モル%がエチレン
    グリコールに由来しかつ10〜0モル%が他の脂肪族グ
    リコール又はシクロ脂肪族グリコールに由来する前記請
    求項のいずれかに記載の共ポリエステル。
  5. 【請求項5】 さらに、アシル基の5モル%までがイソ
    フタル酸及び2,6−ナフタレンジカルボン酸以外の脂
    肪族又は芳香族のジカルボン酸又はその誘導体に由来す
    る前記請求項のいずれかに記載の共ポリエステル。
  6. 【請求項6】 アシル基の60〜80モル%がイソフタ
    ル酸又はその誘導体に由来し、40〜20モル%が2,
    6−ナフタレンジカルボン酸又はその誘導体に由来しか
    つ該酸の合計に対して0〜2モル%がイソフタル酸又は
    2,6−ナフタレンジカルボン酸以外の芳香族性又は脂
    肪族性のジカルボン酸又はその誘導体に由来する前記請
    求項のいずれかに記載の共ポリエステル。
  7. 【請求項7】 イソフタル酸又は2,6−ナフタレンジ
    カルボン酸以外のジカルボン酸がテレフタル酸、4,
    4′−ジフェニルジカルボン酸、4,4′−オキシジ安
    息香酸、1,4−フェニレンジオキシジ酢酸、1,3−
    フェニレンジオキシジ酢酸、シクロヘキサンジカルボン
    酸、コハク酸、アジピン酸、デカン二酸、ドジカン二酸
    及びp−ヒドロキシ安息香酸から選ばれる請求項5又は
    6記載の共ポリエステル。
  8. 【請求項8】 脂肪族又はシクロ脂肪族のグリコールが
    ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサ
    ンジオール、ブタンジオール、1,4−シクロヘキサン
    ジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、
    メタ−又はパラ−キシリレンジオール及び1,000ま
    での分子量を有するポリエチレングリコールから選ばれ
    る前記請求項のいずれかに記載の共ポリエステル。
  9. 【請求項9】 酸の誘導体がハロゲン化アシル、該酸の
    エステル及び無水物、あるいは該酸の、随意に10モル
    %までの他の脂肪族又はシクロ脂肪族のグリコールと混
    合したエチレングリコールとのオリゴマーである前記請
    求項のいずれかに記載の共ポリエステル。
  10. 【請求項10】 前記請求項中に記載された共ポリエス
    テルから製造される中空容器、フィルム、シート、プレ
    ート、積層及び接合物品。
JP36127191A 1990-12-24 1991-12-24 酸素透過性の低い共ポリエステル Pending JPH05306331A (ja)

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