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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kristallisation von Polyesterzusammensetzungen. Speziell
betrifft diese Erfindung die Erhöhung
der Kristallisationsgeschwindigkeit von Poly(ethylenterephthalat)
(PET) durch hyperfunktionelle Nukleierungsmittel.
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Hintergrund der Erfindung
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Thermoplastische
Polyestermaterialien besitzen viele kommerzielle Anwendungen und
werden üblicherweise
in Geweben, Folien und Behältern
verwendet. Polyester sind aufgrund ihrer mechanischen Festigkeit,
Biegeeigenschaften, Transparenz, Wärmestabilität, Schlagzähigkeit und Durchlässigkeitseigenschaften
beliebt. In der Getränkeindustrie
hat sich besonders Poly(ethylenterephthalat) zu einem vorherrschenden
Material zur Abfüllung
von kohlensäurehaltigen
sowie kohlensäurefreien
Getränken entwickelt.
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Trotz
dieser positiven Eigenschaften besitzt PET einige bedeutende Einschränkungen.
Eine dieser Einschränkungen
betrifft dessen Kristallisationsgeschwindigkeit. Die Kristallisationsgeschwindigkeit von
PET ist langsam, verglichen mit einigen anderen Kunststoffen, wie
z.B. Poly(butylenterephthalat) (PBT) und Niederdruckpolyethylen
(HDPE). Eine Folge dieser relativ langsamen Kristallisationsgeschwindigkeit
ist, daß relativ
lange Arbeitsgänge
benötigt werden,
um eine Kristallinität
bei PET zu erzielen, und wenn sie erzielt wurde, geht mit der Kristallinität aufgrund
der relativ großen
Größe der bei
der thermischen Kristallisation gebildeten Kristallite oft eine Trübung einher.
Die Kristallinität
selbst ist aufgrund der mit einer Kristallinität verbundenen höheren thermischen
und mechanischen Stabilität
in Formteilen oft erwünscht.
Die Kristallinität
ist besonders wünschenswert,
wenn Teile oder Behälter
erhöhten
Temperaturen ausgesetzt werden.
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Die
Verfahren des Stands der Technik zur Erhöhung der Kristallisationsgeschwindigkeit
von PET betrafen den Einbau von anorganischen Verbindungen, Polyolefinen
und Salzen in PET, um als Nukleierungshilfsmittel zu dienen. Die
Verwendung dieser anorganischen Verbindungen und Salze hat zwar eine
positive Auswirkung auf die Kristallisationsgeschwindigkeit, dafür hat sie
aber andere nachteilige Konse quenzen. Insbesondere verringern die
anorganischen Verbindungen und Salze typischerweise die thermische
Stabilität
von PET. Salze, wie z.B. Natriumchlorbenzoat, reagieren mit dem
Polyester und wirken sich nachteilig auf das Molekulargewicht aus. Darüber hinaus
ist ihre Wirksamkeit zeitabhängig; d.h.,
die Wirksamkeit einer bestimmten Menge an Natriumchlorbenzoat hängt von
der Verarbeitungszeit in der Polymerschmelze ab. Obwohl Polyolefin-Nukleierungsmittel
die Kristallisationsgeschwindigkeit von PET erhöhen, sind sie relativ unwirksam (hohe
Zugabemengen sind notwendig), sie beeinflussen von Natur aus die
Transparenz und sind bei normalen Polyesterverarbeitungsbedingungen
thermisch instabil.
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Das
US-Patent Nr. 4 983 660 (Yoshida et al.) offenbart PET-Zusammensetzungen,
die unter anderem 0,5 bis 130 Gewichtsteile eines Nukleierungsmittels
pro 100 Gewichtsteile bestimmter PET-Copolymere enthalten. Die offenbarten
Nukleierungsmittel sind Talk und Natrium- und Kaliumsalze eines
Olefin/Acrylsäure
oder Methacrylsäure-Copolymers,
wobei das Olefin 50-98 Gew.-%, vorzugsweise 80-98 Gew.-%, des Copolymers
ausmacht und wenigstens 30% des gesamten Carbonsäurerestes in dem Copolymer
mit Natrium oder Kalium neutralisiert sind.
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Die
EP-A-0 371 753 (Polysar) offenbart Mehrkomponentenzusammensetzungen,
einschließlich
kristallisierbaren Polyestern mit hohem Molekulargewicht und einem
Nukleierungssystem, das umfaßt:
wenigstens 50 Gew.-% von wenigstens einem festen Anhydrid einer
organischen Carbonsäure,
wobei das Anhydrid eine Schmelztemperatur von wenigstens 100°C und eine
Siedetemperatur von nicht unter 230°C besitzt, und bis zu 50 Gew.-%
von einem oder mehreren Nukleierungsmitteln, ausgewählt aus: (i)
Talk und Natriumhydrogencarbonat, (ii) Alkalimetallsalze von Carbonsäuren, (iii)
Ionomere und (iv) Kristallisationsverstärker.
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Es
besteht ein Bedarf im Stand der Technik für ein Verfahren zur Beschleunigung
der Kristallisationsgeschwindigkeit von PET, das es ermöglicht, PET-Teile
herzustellen, ohne daß dabei
lange Arbeitsgänge
notwendig sind. Speziell besteht ein Bedarf für ein Verfahren zur Beschleunigung
der Kristallisationsgeschwindigkeit von PET, das nicht den Einschränkungen
der Verfahren des Stands der Technik unterliegt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Kristallisation einer Polyesterzusammensetzung zur Verfügung zu
stellen, um einen Polyestergegenstand zu erzeugen, der hochkristallin
ist.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur
Kristallisa tion einer Polyesterzusammensetzung zur Verfügung zu
stellen, um einen hochkristallinen Polyestergegenstand mit hohen
Geschwindigkeiten und ohne mehrere Verfahrensschritte zu erzeugen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur
Kristallisation einer Polyesterzusammensetzung mit besserer Transparenz,
verglichen mit den Erfindungen des Stands der Technik, zur Verfügung zu
stellen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur
Kristallisation einer Polyesterzusammensetzung zur Verfügung zu
stellen, das die thermische Stabilität des Polyesters nicht beeinträchtigt.
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Diese
Erfindung löst
die oben beschriebenen Probleme des Stands der Technik, indem sie
ein Verfahren zur Erhöhung
der Kristallisationsgeschwindigkeit eines kristallisierbaren Polyesters
zur Verfügung stellt,
umfassend den Einbau einer wirksamen Menge eines hyperfunktionellen
Nukleierungsmittels. Das hyperfunktionelle Nukleierungsmittel umfaßt eine Vielzahl
von funktionellen Gruppen und ist in der Lage, kovalente Bindungen
mit Polyesterketten zu bilden. Man nimmt an, daß, wenn das hyperfunktionelle Nukleierungsmittel
in den Polyester eingebaut wird, die Polymerkette eine stärkere Clusterbildungsneigung
mit einer einhergehenden Verringerung der Entropie des Polyesters
in der Nähe
des hyperfunktionellen Nukleierungsmittels besitzt. Daher ist das
hyperfunktionelle Nukleierungsmittel ein stabiler Kern in dem Polyester,
um den herum die weitere Kristallisation stattfindet.
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Diese
Erfindung umfaßt
auch ein Verfahren zur Kristallisation von Polyester, umfassend
das Warmformen einer Mischung, die Polyester und eine wirksame Menge
eines hyperfunktionellen Nukleierungsmittels enthält. Geeignete
Verfahren zur Warmformung sind u.a. die Schmelzextrusion, das Spritzgießen und
das Blasformen. Daher umfaßt
die Erfindung auch Gegenstände,
die durch Warmformen der Mischung, die Polyester und das hyperfunktionelle Nukleierungsmittel
enthält,
hergestellt werden. Zum Beispiel eignet sich das Verfahren dieser
Erfindung zur Herstellung von Behältern, wie z.B. Flaschen.
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Diese
und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus
der folgenden detaillierten Beschreibung und den Ansprüchen ersichtlich werden.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Bei
der Kristallisation von Polymeren finden zwei getrennte Vorgänge statt.
Der erste Vorgang ist die Bildung von Kernen in der Polymermatrix.
Der zweite Vorgang ist das Wachstum des Kristalliten um diese Kerne
herum. Die Gesamt-Kristallisations geschwindigkeit des Polymers hängt daher
von der Gleichgewichtskonzentration der Kerne in der Polymermatrix
und von der Wachstumsgeschwindigkeit der Kristallite um diese Kerne
herum ab.
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Typischerweise
ist bei hohen Temperaturen die Kristallitenwachstumsgeschwindigkeit
hoch, während
die Gleichgewichtskonzentration der Kerne relativ niedrig ist. Umgekehrt
ist bei niedrigeren Temperaturen die Gleichgewichtskonzentration
der Kerne höher,
die Kristallitenwachstumsgeschwindigkeit jedoch langsamer. Eine
Folge dieses zweistufigen Verfahrens ist, daß bei hohen Temperaturen (relativ
nahe dem Schmelzpunkt) und bei niedrigen Temperaturen (relativ nahe
der Glasübergangstemperatur)
die Kristallisationsgeschwindigkeit langsam ist, während die Geschwindigkeit
bei Temperaturen zwischen diesen beiden Übergangstemperaturen vergleichsweise schneller
ist. Eine weitere Folge ist, daß bei
hohen Temperaturen relativ wenige große Kristallite gebildet werden,
während
bei niedrigen Temperaturen vergleichsweise eine höhere Anzahl
kleinerer Kristallite gebildet wird.
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Um
die Kristallisationsgeschwindigkeit eines Polymers zu erhöhen, muß man also
entweder die Gleichgewichtskonzentration der Kerne in der Polymermatrix
erhöhen
oder die Wachstumsgeschwindigkeit der Kristallite erhöhen. Die
Erhöhung
der Kristallwachstumsgeschwindigkeit bei niedriger Temperatur ist
ohne Änderung
der Polymerzusammensetzung selbst schwierig, da die Kristallwachstumsgeschwindigkeit
inhärent
mit der Geschwindigkeit der Polymerkettenbewegung verknüpft ist,
die wiederum direkt mit der Glasübergangstemperatur
verbunden ist. Andererseits kann die Gleichgewichtskonzentration
der Kerne im Prinzip leicht angepaßt werden, wenn stabile Ersatzkerne
in die Polymermatrix eingebaut werden können. Wenn dies erreicht werden kann,
dann wird die Kristallisationsgeschwindigkeit mit steigender Temperatur
zunehmen, anstatt durch eine Maximalgeschwindigkeit bei dazwischenliegenden
Temperaturen zu gehen. Diese Wirkung würde sich durch eine Verschiebung
der Temperatur der maximalen Kristallisationsgeschwindigkeit zu
höheren
Temperaturen hin offenbaren.
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Während die
Anzahl der gebildeten Kristallite direkt mit der Anzahl an vorhanden
Kernen zusammenhängt,
wird die bei einer bestimmten Temperatur letztlich erzielte Gesamtkristallinität etwa gleich
sein, ungeachtet der Anzahl der Kerne. Somit werden, wenn relativ
wenige oder relativ große
Kerne vorhanden sind, die resultierenden Kristallite relativ groß sein.
Umgekehrt werden, wenn eine relativ große Anzahl von Kernen vorhanden
ist und jeder Kern relativ klein ist, die resultierenden Kristallite
auch relativ klein sein. Große
Kristallite haben eine größere Neigung
zur Streuung von einfallendem Licht als kleine Kristallite; daher
wird, wenn große
Kristallite vorhanden sind, die Polymermatrix trüber oder lichtundurchlässiger sein
als wenn kleine Kristallite vorhanden sind (bei gleichem Gesamt-Kristallisationsgrad).
Daher kann durch Verwendung von wirksamen Nukleierungsmitteln, welche
die Bildung vieler kleiner Kristallite fördern, der Trübungsgrad
in dem kristallisierten Polyester verringert werden, trotz der Kristallisation bei
hohen Temperaturen. Darüber
hinaus kann die Größe der Kristallite
durch Steuerung der zugegebenen Menge an Nukleierungsmittel vorbestimmt
werden.
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Verfahren
des Stands der Technik zur Erhöhung
der Kristallisationsgeschwindigkeit von Polyestern beruhten auf
der Zugabe von anorganischen Verbindungen, Salzen und Polyolefinverbindungen, die
als Nukleierungshilfsmittel für
das Kristallitenwachstum dienen. Diese Verfahren des Stands der Technik
führen
zur Gegenwart von relativ wenigen großen Kernen für die Kristallisation,
die wiederum zu relativ geringfügigen
Verbesserungen der Kristallisationsgeschwindigkeiten und zu einer
bedeutenden Trübung
des kristallisierten Polyesters führen.
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Wir
haben jetzt entdeckt, daß die
Kristallisationsgeschwindigkeit von Polyestern deutlich erhöht werden
kann, wenn geringe Mengen an organischen hyperfunktionellen Verbindungen
in den Polyester eingebaut werden und man diese mit dem Polymer chemisch
reagieren läßt. Die
hyperfunktionelle organische Verbindung enthält eine Mehrzahl von funktionellen
Gruppen und ist in der Lage, kovalente Bindungen mit den Polyesterketten
zu bilden. Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein, nimmt man an, daß, wenn
eine solche hyperfunktionelle organische Verbindung eingebaut wird
und mit dem Polyester reagiert, eine erhöhte Neigung besteht, daß die Polymerketten
Cluster bilden, mit einer einhergehenden Verringerung der Entropie
des Polyesters in der Nähe des
hyperfunktionellen organischen Moleküls. Daher dient die hyperfunktionelle
organische Verbindung als eine Quelle für stabile Kerne, um die herum
eine weitere Kristallisation stattfinden kann.
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Da
die hyperfunktionellen Verbindungen in der Polyestermatrix auf molekularer
Ebene dispergiert werden können,
kann die hyperfunktionelle Verbindung als Nukleierungsstelle fungieren.
Daher führen
Fraktionen der hyperfunktionellen Verbindung mit niedrigem Gewicht
zu einer großen
Anzahl von sehr kleinen Kernen, welche die Bildung von vielen kleinen
Kristalliten anstatt wenigen großen Kristalliten begünstigen.
Da viele stabile Kerne vorhanden sind, kann ferner die Gesamtkristallisationsgeschwindigkeit
schneller sein als die, die mit einigen Nukleierungsmitteln des
Stands der Technik erzielt wird.
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Die
zum Erreichen von höheren
Kristallisationsgeschwindigkeiten benötigte Menge an hyperfunktionellem
Nukleierungsmittel hängt
von der inhärenten
Kristall wachstumsgeschwindigkeit des eingesetzten Polyesters, von
der Art der zugegebenen hyperfunktionellen Verbindung und von der
Kristallisationstemperatur ab. Im allgemeinen wird das hyperfunktionelle
Nukleierungsmittel in einer Menge von bis zu etwa 1 Gew.-% des Polyesters
zu dem Polyester zugegeben, um wirksame Kristallisationsgeschwindigkeiten
zu erzielen. Wünschenswerterweise wird
das hyperfunktionelle Nukleierungsmittel in einer Menge von etwa
0,005 bis etwa 0,5 Gew.-% des Polyesters zu dem Polyester zugegeben.
Insbesondere wird das hyperfunktionelle Nukleierungsmittel zu dem
Polyester in einer Menge von etwa 0,005 bis etwa 0,1 Gew.-% des
Polyesters zugegeben.
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Die
Zusammensetzung des hyperfunktionellen Nukleierungsmittels kann über einen
breiten Bereich variiert werden. Geeignete hyperfunktionelle Nukleierungsmittel
verfügen
wünschenswerterweise über mehrere
Merkmale. Erstens enthalten geeignete hyperfunktionelle Nukleierungsmittel
eine Vielzahl von funktionellen Gruppen, die in der Lage sind, mit Polyesterketten
zu reagieren. Die Anzahl an funktionellen Gruppen pro einzelnem
hyperfunktionellem Nukleierungsmittelmolekül beträgt vorzugsweise mehr als 10,
besonders bevorzugt mehr als 25, noch bevorzugter mehr als 50 und
ganz besonders bevorzugt mehr als 100. Zweitens sind geeignete hyperfunktionelle
Nukleierungsmittel unter den Schmelzverarbeitungsbedingungen für den Polyester
relativ stabil. Abgesehen von der Reaktion der funktionellen Gruppen
mit den Polyesterketten sind stabile hyperfunktionelle Nukleierungsmittel
während
der Schmelzverarbeitung des Polyesters im wesentlichen inert. Drittens
haben geeignete hyperfunktionelle Nukleierungsmittel vorzugsweise
eine relativ kompakte Struktur. Beispiele für hyperfunktionelle Nukleierungsmittel
mit relativ kompakten Strukturen sind u.a. Dendrimere, hyperverzweigte
Polymere und vernetzbare hyperfunktionalisierte Polymere. Viertens sollten
geeignete hyperfunktionelle Nukleierungsmittel eine hohe Dichte
an funktionellen Gruppen besitzen. Zum Beispiel sollte die Reaktion
von Polyesterketten mit den funktionellen Gruppen eines geeigneten
hyperfunktionellen Nukleierungsmittels zu einer großen Anzahl
von Polyesterketten führen,
die in relativ enge Nachbarschaft zueinander gezwungen werden. Fünftens sollten
geeignete hyperfunktionelle Nukleierungsmittel in dem Polyester
auf molekularer Ebene dispergiert werden können, wobei sie ihre hyperfunktionelle
Eigenschaft beibehalten.
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Beispiele
für hyperfunktionelle
Nukleierungsmittel, welche die obigen Kriterien erfüllen, sind
u.a. Starburst-Dendrimere mit carbonsäurefunktionellen Gruppen, hyperverzweigte
Poly(phosphinoxide), Poly(hydroxyethylmethacrylat), hydroxyethylierte
Cyclodextrine, Poly(acrylsäure)
und dergleichen. Beispiele für
Verbindungen, die die obigen Kriterien nicht erfüllen, sind u.a. Ethylen/Acrylsäure-Copolymere,
bei denen die Acrylsäure-Mol-%
weniger als etwa 20% betragen; Cellulose; unmischbare Polymere,
wie z.B. oxidierte Polyolefine, und unmischbare Polyester, die unter
Bildung von Copolymeren reagieren können. Letztere Verbindungen
sind, obwohl sie als Nukleierungsmittel geeignet sind, wenn eine
Teilumesterung stattgefunden hat, keine stabilen Nukleierungsmittel, da
eine Umesterung typischerweise mit der Zeit bis zur Vollständigkeit
verläuft
und den Verlust der Nukleierungsfähigkeit zur Folge hat.
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Geeignete
Polyester zur Verwendung bei dieser Erfindung sind u.a., ohne jedoch
darauf beschränkt
zu sein, Poly(ethylenterephthalat) (PET), PET, das durch Einbau
von Disäuren
anders als Terephthalsäure
(wie z.B. Isophthalsäure)
oder Glycolen anders als Ethylenglycole (wie z.B. Cyclohexandimethanol
(CHDM)) modifiziert ist, Copolymere, die Terephthalsäure, CHDM
und andere zweibasische Säuren
enthalten, wie z.B. Isophthalsäure,
Poly(ethylennaphthalat) (EPN), modifiziertes PEN, Poly(ethylenisophthalat),
modifiziertes Poly(ethylenisophthalat) und Mischungen davon.
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Da
die Wirksamkeit der hyperfunktionellen Nukleierungsmittel der vorliegenden
Erfindung auf Dauer stabil ist, ist es möglich, sie durch eine Reihe von
Verfahren in die vorliegenden Polyester einzubauen. So können sie
in die Polymerrezeptur während
der Herstellung des Polyesters, während oder nach der Schmelzpolymerisation
oder zu dem Zeitpunkt, an dem der Polyester schmelzverarbeitet wird, um
die fertigen Teile oder Gegenstände
zu bilden, eingebaut werden.
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Eine
Reihe von Gegenständen
kann unter Verwendung von hyperfunktionellen Nukleierungsmitteln
gemäß dieser
Erfindung warmgeformt werden. Außer dieser Verwendung von hyperfunktionellen
Nukleierungsmitteln können
Gegenstände
gemäß dieser
Erfindung durch herkömmliche
Warmformverfahren, wie z.B. Schmelzverarbeitung, erzeugt werden.
Zum Beispiel können
die Verfahren und Zusammensetzungen dieser Erfindung verwendet werden,
um jede Art von Behälter
auf Polyesterbasis zu erzeugen, insbesondere diejenigen, die zum Transport
und zur Aufbewahrung von Getränken
verwendet werden. Geeignete Behälter
sind u.a., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Flaschen, Fässer, Karaffen,
Kühlbehälter und
dergleichen. Flaschen können
durch herkömmliche
Blasformverfahren, wie z.B. durch die herkömmliche zweistufige Verarbeitung,
die Spritzgießen,
gefolgt von Blasformen, umfaßt,
hergestellt werden. Flaschen-Vorformlinge werden durch Spritzgießen der
Zusammensetzung dieser Erfindung hergestellt, und anschließend werden aus
den festen Vorformlingen durch Blasformverfahren Flaschen gebildet.
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Da
die hyperfunktionellen Nukleierungsmittel der vorliegenden Erfindung
die Kristallisationsgeschwindigkeit des Polyesters durch Bereitstellen
von stabilen Kernen zum Kristallwachstum erhöhen, ist ein geeignetes Maß für die Wirksamkeit
die Temperatur, bei der die Kristallisation mit maximaler Geschwindigkeit
stattfindet (Tc-Spitzentemperatur), wobei
diese durch DSC (Differentialscanningkalorimetrie) und Abkühlen mit
einer bestimmten Geschwindigkeit aus der Polymerschmelze gemessen
wird. Je höher
die Tc-Spitzentemperatur ist, desto wirksamer ist
das getestete Nukleierungsmittel bei der Nukleierung der Polyesterkristallisation.
Wünschenswerterweise
verleihen stabile hyperfunktionelle Nukleierungsmittel dem Polyester
eine Tc-Spitzentemperatur, die, selbst wenn
der Polyester, der mit dem hyperfunktionellen Nukleierungsmittel
vermischt ist, einer längeren
Wärmebehandlung
ausgesetzt wird, kaum variiert. Zum Beispiel hat eine Mischung aus Polyester
und einem geeigneten hyperfunktionellen Nukleierungsmittel nach
der Durchführung
einer 8stündigen
Wärmebehandlung
bei 180°C
eine Tc-Spitzentemperatur, die wenigstens
98% der Tc-Spitzentemperatur der Mischung
ohne die Wärmebehandlung
beträgt.
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Bei
den folgenden Beispielen, die Ausführungsformen dieser Erfindung
und Vergleichsverfahren veranschaulichen, werden ausgewählte hyperfunktionelle
Nukleierungsmittel anhand dieses Testverfahrens auf ihre Nukleierungswirksamkeit
in PET untersucht und mit Kontrollen, wie z.B. PET ohne zugegebene
Nukleierungsmittel und PET mit einem bekannten hochwirksamen Nukleierungsmittel,
wie z.B. Natriumbenzoat, verglichen.
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Bei
jedem Beispiel wurde PET 8406 (von Shell Chemical) mit der angegebenen
Menge an Nukleierungsmittel durch physikalisches Vermischen der
beiden Materialien in der angegebenen Menge, gefolgt von der Schmelzextrusion
bei 275°C,
compoundiert. Das vermischte Material wurde dann durch Differentialscanningkalorimetrie
(DSC) bei der angegebenen Temperatur untersucht. Stets wurde die
Probe auf 300°C
erhitzt und dort 10 Minuten gehalten, um ein vollständiges Schmelzen
des Polyesters zu gewährleisten;
die Probe wurde dann entweder mit 25°C oder 40°C pro Minute abgekühlt und
die Temperatur der Übergänge sowie
die Gesamtmenge an Wärmefluß für jeden Übergang
aufgezeichnet.
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Vergleichsbeispiel 1
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PET
8406 wurde ohne Additive extrudiert. Bei einer Abkühlgeschwindigkeit
von 25°C/Minute betrug
die Tc-Spitzentemperatur 154,4°C. Bei einer Abkühlgeschwindigkeit
von 40°C/Minute
hatte die PET-Kontrolle eine Tc-Spitzentemperatur
von 151°C.
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Vergleichsbeispiel 2
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PET
8406, schmelzextrudiert wie in dem vorherigen Beispiel, wurde über Nacht
in einem Vakuumofen auf 180°C
erhitzt. Anschließend
wurde das Material wie zuvor einer DSC-Analyse unterworfen. Bei
einer Abkühlgeschwindigkeit
von 25°C/Minute betrug
die Tc-Spitzentemperatur 154,3°C. Dieses Beispiel
zeigt, daß die
Spitzentemperatur Tc durch die Wärmebehandlung
nicht wesentlich beeinflußt wird,
wenn dem PET keine Nukleierungsmittel zugesetzt wurden.
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Vergleichsbeispiel 3
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PET
8406 wurde mit 0,1% Natriumbenzoat durch Schmelzextrusion compoundiert.
Das extrudierte Material wurde der DSC-Analyse unterworfen. Bei
einer Abkühlgeschwindigkeit
von 25°C/Minute betrug
die Tc-Spitzentemperatur 188,7°C. Bei einer Abkühlgeschwindigkeit
von 40°C/Minute
betrug die Tc-Spitzentemperatur 179,5°C.
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Vergleichsbeispiel 4
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Das
PET-Material von Beispiel 3 wurde über Nacht in einem Vakuumofen
auf 180°C
erhitzt. Anschließend
wurde das Material wie zuvor der DSC-Analyse unterworfen. Bei einer
Abkühlgeschwindigkeit
von 25°C/Minute
betrug die Tc-Spitzentemperatur 182,4°C. Dieses
Beispiel zeigt den Verlust der Nukleierungsfähigkeit von Natriumbenzoat bei
der Wärmebehandlung.
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Vergleichsbeispiel 5
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PET
8406 wurde mit 2% PETI-40 durch Schmelzextrusion compoundiert. Das
extrudierte Material wurde der DSC-Analyse unterworfen. Bei einer
Abkühlgeschwindigkeit
von 25°C/Minute
betrug die Tc-Spitzentemperatur 190,9°C. Bei einer
Abkühlegeschwindigkeit
von 40°C/Minute
betrug die Tc-Spitzentemperatur 181,0°C.
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Vergleichsbeispiel 6
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Das
PET-Material von Beispiel 5 wurde über Nacht in einem Vakuumofen
auf 180°C
erhitzt. Anschließend
wurde das Material wie zuvor der DSC-Analyse bei einer Abkühlgeschwindigkeit
von 25°C
unterworfen. Die Tc-Spitzentemperatur betrug 156,1°C. Dieses
Beispiel zeigt den Verlust der Nukleierungsfähigkeit von unmischbaren Polyestern
bei der Wärmebehandlung.
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Vergleichsbeispiel 7
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PET
8406 wurde mit 0,4 Gew.-% Ethylen/Acrylsäure-Copolymer compoundiert,
wobei das Molverhältnis
von Ethylen zu Acrylsäure
4:1 betrug. Das extrudierte Material wurde der DSC-Analyse unterworfen.
Bei einer Abkühlgeschwindigkeit
von 25°C betrug
die Tc-Spitzentemperatur 156,1°C. Dieses Beispiel
zeigt, daß Materialien
mit einer relativ niedrigen Dichte an funktionellen Gruppen als
Nukleierungsmittel für
Polyester unwirksam sind.
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Beispiel 1
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PET
8406 wurde mit 0,4% Poly(hydroxyethylmethacrylat) durch Schmelzextrusion
compoundiert. Das extrudierte Material wurde der DSC-Analyse unterworfen.
Bei einer Abkühlgeschwindigkeit
von 40°C/Minute
betrug die Tc-Spitzentemperatur 182,2°C. Bei einer
Abkühlgeschwindigkeit
von 25°C/Minute
hatte das Material eine Tc-Spitzentemperatur
von 189,2°C.
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Beispiel 2
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Das
PET-Material von Beispiel 7 wurde über Nacht in einem Vakuumofen
auf 180°C
erwärmt.
Anschließend
wurde das Material wie zuvor der DSC-Analyse bei einer Abkühlgeschwindigkeit
von 40°C
unterworfen.
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Die
Tc-Spitzentemperatur betrug 181,9°C. Dieses
Beispiel zeigt sowohl die Wirksamkeit als auch die Stabilität der beanspruchten
hyperfunktionellen Nukleierungsmittel bei der Erhöhung der
Kristallisationsgeschwindigkeit eines Polyesters.
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Beispiel 3
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PET
8406 wurde mit 0,4% Poly(acrylsäure) durch
Schmelzextrusion compoundiert. Das extrudierte Material wurde der
DSC-Analyse unterworfen. Bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 40°C/Minute betrug
die Tc-Spitzentemperatur 178,6°C. Bei einer Abkühlgeschwindigkeit
von 25°C/Minute
betrug die Tc-Spitzentemperatur 187,5°C.
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Beispiel 4
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Das
Material von Beispiel 3 wurde in einem Verhältnis von 1:10 mit frischem
PET 8406 vermischt und schmelzextrudiert, um eine weitere Reaktion zwischen
den relativ unreaktiven Carbonsäuregruppen
und dem Polyester zu erreichen. Das resultierende Material enthielt
0,04% Poly(acrylsäure).
Die DSC-Analyse bei einer Abkühlgeschwindigkeit
von 40°C
zeigte eine Tc-Spitzentemperatur von 185,0°C. Dieses Beispiel
zeigt, daß auch
hyperfunktionelle Nukleierungsmittel, die relativ unreaktive Carbonsäuregruppen
enthalten, hohe Nukleierungswirkungsgrade erzielen können, wenn
für eine
ausreichende Reaktionszeit gesorgt wird, und daß hohe Nukleierungsgrade bei
sehr niedrigen Konzentrationen an Nukleierungsmitteln der beanspruchten
Erfindung erzielt werden können.
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Beispiel 5
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PET
8406 wurde mit 0,4% eines carbonsäureterminierten Starburst-Dendrimers
(CAS-Registriernummer [26937-01-9]) compoundiert. Das extrudierte
Material wurde der DSC-Analyse unterworfen. Bei einer Abkühlgeschwindigkeit
von 25°C/Minute betrug
die Tc-Spitzentemperatur 179,0°C.
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Beispiel 6
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Das
PET-Material von Beispiel 5 wurde über Nacht in einem Vakuumofen
auf 180°C
erhitzt. Anschließend
wurde das Material wie zuvor der DSC-Analyse bei einer Abkühlgeschwindigkeit
von 25°C
unterworfen. Die Tc-Spitzentemperatur betrug 176,0°C. Dieses
Beispiel zeigt sowohl die Wirksamkeit als auch die Stabilität der beanspruchten
hyperfunktionellen Nukleierungsmittel bei der Erhöhung der
Kristallisationsgeschwindigkeit eines Polyesters.
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Es
ist zu verstehen, daß die
obigen Ausführungen
spezielle Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung betreffen und zahlreiche Änderungen durchgeführt werden
können,
ohne vom Umfang der Erfindung, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert
ist, abzuweichen.