DE102005048769A1 - Process for the preparation of polyesters having improved manufacturing and service properties for use in the packaging industry - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyesternanocompositen, insbesondere von Polyalkylenterephthalat-Nanocompositen, mit verbesserten Gebrauchseigenschaften. Die Polyesternanocomposite enthalten insbesondere organophile Nanoschichtsilikate höherer Temperaturbeständigkeit im Bereich von 0,01 bis 20 Gew.-% sowie basische Additive, die in situ während der Polyesterherstellung zugefügt werden. Die genannten Polyesternanocomposite sind inbesondere für die Herstellung von Verpackungsmaterialien wie Folien und Flaschen geeignet, welche ein erhöhtes Barriereverhalten gegenüber der Permeation von O¶2¶, CO¶2¶ aufweisen sowie die UV-Strahlung reduzieren. DOLLAR A Die Besonderheit der Art und Weise der Einbringung eines für die besonderen Temperaturbedingungen der PET-Schmelzepolykondensation und SSP-Nachkondensation angepassten thermostabilen organophilen Nanoschichtsilikat-Additivs ermöglicht einen störungsfreien Ablauf sowohl der Polyester-in-situ-Kondensation in der Schmelzphase wie auch der nachfolgenden Festphasenkondensation. Die eingebrachten, gut exfolierten Nanoschichtsilikate bewirken darüber hinaus sogar eine erhebliche Beschleunigung der SSP-Nachkondensationsgeschwindigkeit des Polyesternanocomposites selbst.The present invention relates to a method for producing polyester nanocomposites, in particular polyalkylene terephthalate nanocomposites, with improved performance properties. The polyester nanocomposites contain, in particular, organophilic nanosheet silicates of higher temperature resistance in the range from 0.01 to 20% by weight as well as basic additives which are added in situ during polyester production. The polyester anocomposites mentioned are particularly suitable for the production of packaging materials such as foils and bottles, which have an increased barrier behavior against the permeation of O¶2¶, CO¶2¶ and reduce UV radiation. DOLLAR A The peculiarity of the way in which a thermostable organophilic nanosilicate silicate additive adapted for the special temperature conditions of the PET melt polycondensation and SSP post-condensation is introduced enables the polyester in-situ condensation in the melt phase and the subsequent solid-phase condensation to run smoothly . The introduced, well-exfoliated nanosilicate silicates also cause a considerable acceleration of the SSP post-condensation rate of the polyester nanocomposite itself.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren der Anwendung einer Substanz zur Erzielung verbesserter Herstellungs- und Gebrauchseigenschaften bei der Anwendung von Polyestertypen in der Verpackungsmittelindustrie, nach den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.The The present invention relates to a method of using a Substance for achieving improved manufacturing and service properties in the application of polyester types in the packaging industry, according to the features in the preamble of the main claim.

Polyester (Homo-PET, Co-PET) ist ein günstiger thermoplastischer Kunststoff, der auf Grund seiner Eigenschaftspalette in Bereichen technischer Applikationen aber auch für Verpackungsmaterialien (Lebensmittelverpackungsfolien, Getränkebehältnisse, Kosmetika etc.) Anwendung gefunden hat. Polyester als solche sind daher nicht nur der Rohstoff für die Textilindustrie, sondern werden auch in erheblichen Mengen zu technischen Folien, aber vor allem zu Verpackungsmaterialien (Container, Lebensmittelfolien, Getränkeflaschen etc.) weiter verarbeitet.polyester (Homo-PET, Co-PET) is a cheap one thermoplastic plastic, due to its range of properties in areas of technical applications but also for packaging materials (Food packaging films, beverage containers, cosmetics, etc.) application has found. Polyester as such are therefore not just the raw material for the Textile industry, but also in significant quantities to technical Films, but especially packaging materials (containers, food films, Beverage bottles etc.) further processed.

Der PET-Bedarf zeigt auch für die Zukunft ein progressives Wachstum für bottle-grade Typen (Einweg- und Mehrweg-Getränkeflaschen für Softgetränke als leichte und unzerbrechliche Alternative zur schwereren Glasflasche, bessere Transportlogistik sowie günstigeres Tonnen/km-Verhältnis) und für Multilayer-Flaschen für Bier und Fruchtsäfte auf Basis PET und MXD6 als kostengünstigere Alternative zu den derzeit noch teuren PEN-Verpackungsapplikationen.Of the PET demand also shows for the future is a progressive growth for bottle-grade types (disposable and Returnable beverage bottles for soft drinks as light and unbreakable alternative to the heavier glass bottle, better transport logistics as well as more favorable tons / km-ratio) and for multilayer bottles for beer and fruit juices based on PET and MXD6 as a cheaper alternative to the currently still expensive PEN packaging applications.

Wichtige Vorteile der PET-Flaschen liegen in folgenden Aspekten:

  • – Form- und Farbgebung der PET-Flasche sind unbeschränkt: Verschiedene individuelle Designs sind lieferbar. Das neue Gebinde unterstützt damit nicht nur die Markteinführung von neuen Sorten wie etwa Bier-Mix-Getränken, sondern lenkt auch die Aufmerksamkeit der Verbraucher auf traditionelle Biersorten. Dies erlaubt Brauern ihre Marken im stagnierenden Biermarkt aus der Masse des übrigen Angebots hervorzuheben. Wie bereits seit längerem in "Outfit" gehört, lässt sich nun die eigene Markenidentität bereits mit der Bierflasche aufbauen.
  • – Das Gesamtgewicht von Produkt und Flasche reduziert sich um etwa ein Drittel: Dank der Leichtigkeit der PET-Gebinde kann „netto" mehr Bier per Lkw transportiert werden. Dies schont über stark verminderten Kraftstoffverbrauch die Umwelt und verringert die Distributionskosten; der Konsument trägt letztendlich weniger an der Verpackung, als am Getränk. Die Bruchsicherheit erschließt den Abfüllern zusätzliche Absatzchancen für Veranstaltungen, bei denen Bier-Behälter aus herkömmlichen Verpackungsmaterial (Glas) verboten sind. Gleichzeitig können während des Füllvorganges in der Brauerei keine Flaschen zerbrechen.
Important advantages of PET bottles are in the following aspects:
  • - The shape and color of the PET bottle are unlimited: Different individual designs are available. The new container not only supports the market launch of new varieties such as beer mix drinks, but also draws consumers' attention to traditional beers. This allows brewers to highlight their brands in the stagnant beer market from the bulk of the rest of the offer. As has long been part of "Outfit", the own brand identity can now be built up with the beer bottle.
  • - The total weight of the product and bottle is reduced by about a third: Thanks to the light weight of the PET containers, "more" beer can be transported by truck, saving on the environment and reducing distribution costs through a significant reduction in fuel consumption, ultimately reducing the consumer's consumption Breakage resistance provides fillers with additional sales opportunities for events that prohibit the use of beer containers made of traditional packaging material (glass), while at the same time no bottles break during the filling process in the brewery.

Auf der NOVAPACK-2000 Konferenz in den USA wurde die Aussage vertreten, dass die PET-Flasche im Bier-Getränkemarkt eine steigende Akzeptanz finden wird, trotz des zur Zeit noch höheren Herstellungspreises gegenüber einer gewöhnlichen PET-Flasche für Softdrinks und Mineralwasser.On The NOVAPACK 2000 conference in the US that the PET bottle is in Beer beverage market a growing acceptance, despite the currently higher production price across from an ordinary one PET bottle for Soft drinks and mineral water.

Der höhere Preis einer PET-Bierflasche resultiert aus der notwendigen Barrieretechnik Barrierekonstruktion zur Verhinderung der Permeation von CO2 aus dem Bier, vor allem aber der Permeation von O2 in das Bier (Die Haltbarkeit eines Bieres ist dabei zu 80% von der Sauerstoffempfindlichkeit der einzelne Aromen und Inhaltsstoffe des jeweiligen Bieres selbst abhängig). Neben der Permeation darf aber auch die Möglichkeit der Migration von Aroma- und Inhaltsstoffen aus dem Bier in die Flaschenwand und von Additiven und Monomeren in das Füllmedium (Bier), sowie die UV-Stabilität, nicht unterschätzt werden.The higher price of a PET beer bottle results from the necessary barrier technology Barrier construction to prevent the permeation of CO 2 from the beer, but above all the permeation of O 2 in the beer (the durability of a beer is thereby 80% of the oxygen sensitivity of the individual Flavors and ingredients of each beer itself). In addition to permeation, however, the possibility of migration of aroma and ingredients from the beer into the bottle wall and of additives and monomers in the filling medium (beer), as well as the UV stability, should not be underestimated.

1 veranschaulicht, welche wichtigen Funktionen eine entsprechend zu modifizierende PET-Flasche für Bierabfüllungen (gilt auch für aromasensitive Säfte etc.) insbesondere erfüllen muss. Bis jetzt versucht man hauptsächlich folgende verschiedenartige PET-Verpackungs-innovationen Mehrschichtverbindkonstruktionen, Metallisierung und SiOx-Beschichtungs-verfahren) auf dem Biergetränke-Markt zu etablieren, um vor allem dem wichtigen Aspekt der verbesserten O2-Barrierewirkung (geringste Mengen an permeierendem Sauerstoff beinträchtigen bereits das Bieraroma beträchtlich) Rechnung zu tragen, da kommerziell übliche PET-Flaschen für Bier-Heißabfüllungen (in-bottle-Pasteurisierstufe) schlecht geeignet und wegen der geringen O2-Barriere auch keine sehr langen Lagerzeiten von Premium-Biersorten erlauben. 1 illustrates which important functions a correspondingly to be modified PET bottle for beer bottlings (also applies to flavor-sensitive juices, etc.) must meet in particular. So far, the main focus of the beer beverage market has been on the following different PET packaging innovations, multi-layer bonding, metallization and SiOx coating processes, in particular to address the important aspect of the improved O 2 barrier effect (very low levels of permeable oxygen are already compromised the beer flavor considerably), since commercially customary PET bottles for in-bottle pasteurization stage poorly suited and because of the low O 2 barrier also not allow very long storage periods of premium beers.

Etwa 80% aller gegenwärtig auf dem Biergetränke-Markt befindlichen Barriereflaschen sind Mehrverbundflaschen.Approximately 80% of all present on the beer beverage market located barrier bottles are multi-composite bottles.

Nanocor Inc. entwickelte zusammen mit Mitsubishi Gas Chemical auf Basis von Nylon-MXD6 einen 3-Schichtfolienverbund PET-N-MXD6-PET; wobei lediglich in die Nylon-MXD6-Zwischenfolie Nanoschichtsilikate eingearbeitet worden waren.Nanocor Inc. developed together with Mitsubishi Gas Chemical on the basis of nylon MXD6 one 3-layer film composite PET-N-MXD6-PET; with only nano layer silicates incorporated into the nylon MXD6 intermediate film.

Dabei agiert vor allem die Nylon-MXD6/Nanosilikat-Innenschicht als eigentliche Hochbarriereschicht, wobei nach Angaben von Nanocor (Technical Paper, Nanocor. Inc.) die zusätzliche Inkorporierung von geringen Mengen an Organoclay in N-MXD6 die CO2-Permeation gegenüber der reinen N-MXD6-Zwischenschicht auf 50% reduziert und die der O2-Permeation auf 25% entsprechend verringert. Nylon MXD6 selbst ist dabei schon ein preislich höher angesiedeltes Matrixpolymer.In particular, the nylon-MXD6 / nanosilicate inner layer acts as the actual high-barrier layer, whereby the additional incorporation of small amounts of organoclay into N-MXD6, according to Nanocor (Technical Paper, Nanocor Inc.), leads to CO 2 permeation over the pure Reduced N-MXD6 interlayer to 50% and correspondingly reduced O 2 permeation to 25%. Nylon MXD6 itself is already a higher-priced matrix polymer.

Dies sind relative Barriereverbesserungen bedingt durch den Einsatz eines spezifischen Organoclays, wie sie in etwa auch für Einschicht-PA 6-Nanocomposite-Barrierefolien bekannt sind (siehe 2).These are relative barrier improvements due to the use of a specific organoclays, as are known somewhat for single-layer PA 6 nanocomposite barrier films (see 2 ).

Aus Angaben von Nanocor-Inc. ist weiterhin bekannt, dass gut exfolierte Nanoschichtsilikate in einer Polymermatrix auch die UV-Barriere des resultierenden Polymernanocomposites verbessern können, was in 3 zu dieser Erfindungsbeschreibung an Hand einer PET-N-MXD6-PET Mehrschichtfolie (Kurvenlinie M9) gut im Wellenlängenbereich λ = 250...390 nm zu sehen ist. Unter Polyesterfachleuten bestand bisher Einigkeit darüber, dass die technischen Probleme der Einarbeitung von Nanoschichtsilikaten in Polyester als Matrixpolymer noch nicht gelöst sind. Karl Kamena von NANOCOR beschreibt z.B. in einer technischen Dokumentation über „Nanocomposite Technologies for Barrier and Thermal Improvements in PET Containers" [Karl Kamena, Technical Papers, Nanocor Inc. 2000] die Unzulänglichkeiten wie unzureichende Exfolierung, Zunahme der Kristallisationsgeschwindigkeit und zunehmende Verfärbung, die bei einer nanodispersiven Einarbeitung von organophilem Montmorillonit in die Polyestermatrix über den PET-Kondensationsprozess noch als ungelöst gelten.From data from Nanocor-Inc. Furthermore, it is known that well-exfoliated nanosheet silicates in a polymer matrix can also improve the UV barrier of the resulting polymer nanocomposite 3 to this invention description with reference to a PET-N-MXD6-PET multilayer film (curve line M9) well in the wavelength range λ = 250 ... 390 nm can be seen. It has been agreed among polyester experts that the technical problems of incorporation of nanosheet silicates into polyester as matrix polymer have not yet been solved. For example, Karl Kamena of NANOCOR describes in a technical documentation on "Nanocomposite Technologies for Barrier and Thermal Improvements in PET Containers" [Karl Kamena, Technical Papers, Nanocor Inc. 2000] the deficiencies such as insufficient exfoliation, increase in crystallization rate, and increasing discoloration nanodispersive incorporation of organophilic montmorillonite into the polyester matrix via the PET condensation process is still considered unresolved.

In den recherchierten Veröffentlichungen werden Lösungen für Verfahren zur Herstellung von Materialien für die Herstellung von PET basierenden Verpackungsbehältnissen durch Inkorporierung von Nanoschichtsilikatadditiven aufgezeigt, bei denen jedoch folgende Probleme noch nicht für eine großtechnische Realisierung insbesondere bei der in-situ Schmelzphasenkondensationsroute zur Herstellung von Polyesternanocompsiten gelöst worden sind:

  • – ungenügende thermische Eigenstabilität der eingesetzten Nanoschichtsilikate (Zersetzungserscheinungen verbunden mit starken Schäumen im Reaktor)
  • – unzureichende Exfoliergüte in der Polyestermatrix
  • – starke Verfärbungen der Polyesterschmelze
  • – starke Kristallinität (Zunehmende Versprödung)
In the researched publications solutions for processes for the production of materials for the production of PET-based packaging containers by incorporation of Nanoschichtsilikatadditiven shown, but where the following problems have not yet been solved for a large-scale implementation, especially in the in-situ melt phase condensation route for the preparation of Polyesternanocompsiten :
  • Insufficient thermal inherent stability of the nanosheet silicates used (decomposition phenomena associated with strong foams in the reactor)
  • - insufficient exfoliation in the polyester matrix
  • - strong discoloration of the polyester melt
  • - strong crystallinity (increasing embrittlement)

Die Polymerherstellung für bottle-grade Applikationen verlangt nicht nur ständige Innovationen auf dem Gebiet der Polykondensationskatalysatoren, -stabilisatoren und Co-Monomere, sondern auch die Adaption des PET-Materials selbst für spezielle Anwendungen wie heißbefüllbare und aseptische Verpackungsbehältnisse.The Polymer production for Bottle-grade applications not only require constant innovation on the market Field of polycondensation catalysts, stabilizers and co-monomers, but also the adaptation of the PET material itself for special Applications like hot fill and aseptic packaging containers.

Aus einer durchgeführten Literatur- und Patentrecherche sowie vielfältigen Fachgesprächen mit Polyesterherstellern (insbesondere bottle-grade PET-Herstellern) wurde ersichtlich, dass bisher der Einsatz von kommerziell verfügbaren organophilen Nanoschichtsilikaten zur Herstellung von PBT- und PET-Nanocompositen über die Technologie der in-situ Polymerisation über das DMT- bzw. PTA-Verfahren von vielfältigen Schwierigkeiten begleitet war, die bisher keine großtechnische Realisierung aus nachfolgenden Ursachen zuließen:

  • – Inhibierung von Ti-basierenden Katalysatorsystemen in der Polykondensationsphase durch chemische Verunreinigungen in den natürlich vorkommenden MMT-Nanoschichtsilikaten
  • – Erlangung unzureichender Molmassen in der in-situ Polykondensation,
  • – starkes Aufschäumen der Polymerschmelze in der Umesterungs, Veresterungsphase- und Polykondensationsphase,
  • – erhebliche Vakuumprobleme in der Polykondensationsstufe,
  • – unzureichende Exfolierung der Nanoschichtsilikate.
From a literature and patent research as well as various expert discussions with polyester manufacturers (in particular bottle-grade PET manufacturers), it became apparent that the use of commercially available organophilic nanosheet silicates for the production of PBT and PET nanocomposites through the technology of in situ polymerization was accompanied by manifold difficulties with the DMT or PTA process, which hitherto did not permit large-scale implementation for the following reasons:
  • - Inhibition of Ti-based catalyst systems in the polycondensation phase by chemical impurities in the naturally occurring MMT nanosheet silicates
  • Obtaining insufficient molar masses in the in-situ polycondensation,
  • Strong foaming of the polymer melt in the transesterification, esterification phase and polycondensation phase,
  • Considerable vacuum problems in the polycondensation stage,
  • - insufficient exfoliation of the nanosheet silicates.

Insbesondere bei Lebensmittelfolien und vor allem bei Getränkeflaschen (Bierflaschen, Softdrink-Flaschen und Saftflaschen) besteht jedoch nach wie vor das Interesse der einschlägigen Industrie darin, die Gasbarriereeigenschaften der auf PET basierenden Verpackungseinheiten weiter signifikant zu verbessern, ohne kostenintensive Zusatzverfahren wie Mehrschichtfolienverbunde, Metallisierungsverfahren oder z.B. SiOx-Beschichtungsverfahren einzusetzen. Ideal wäre hier ein dementsprechender Polyesternanocomposite, welcher lediglich aus der Polyestermatrix und einer Additivkomponente besteht und somit unter Beibehaltung der ursprünglich im Polyesternanocomposite eingestellten mechanischen, UV- und Barriereeigenschaften ein mehrfaches werkstoffliches oder chemisches Recycling mit vertretbarem technischen Aufwand zulässt.In particular, in the case of food films and especially in beverage bottles (beer bottles, soft drink bottles and juice bottles), however, there is still the interest of the relevant industry to further significantly improve the gas barrier properties of the PET-based packaging units, without costly additional processes such as multilayer film composites, metallization or SiOx-Be to use coating processes. Ideal here would be a corresponding Polyesternanocomposite, which consists only of the polyester matrix and an additive component and thus while maintaining the originally set in Polyesternanocomposite mechanical, UV and barrier properties allows multiple material or chemical recycling with reasonable technical effort.

Obwohl sich z.B. Nanoschichtsilikate im Fall der Thermoplastmatrix Polyamid 6 als sehr erfolgreich bei der Erlangung von kommerziellen Polyamid-Nanocomposite-Verpackungsmaterialien (insbesondere Lebensmittelverpackungsfolien) sowohl über Schmelzecopmpoundierverfahren, vor allem aber über das in-situ-Polymerisationsverfahren, erwiesen haben (Honeywell: AegisTM NC (XA-2908 Type), UBE Industries; Bayer AG: Durethan® KU2-2601), sind vor allem bisher die technisch-technologischen Probleme für Polyester vor allem für die in-situ Polymerisation mit Nanoschichtsilikaten (thermische Zersetzung der Nanoschichtsilikate, Aufschäumen in den Reaktoren, beträchtliche Vakuumstörungen, unzureichende Polymerviskositäten, unzureichende Dispergiergüte) noch nicht gelöst worden. Obwohl man über die alternative Schmelzecompoundier-Route in Doppelschneckenextrudern zwar einigermaßen zufriedenstellende PET-Nanocomosite-Materialien erlangen konnte, sind die damit erlangten Verbesserungen der Gasbarriereeigenschaften nur als gering gegenüber den Erwartungen hierzu zu bewerten.Although, for example, in the case of the thermoplastic matrix polyamide 6, nanosheet silicates have proved to be very successful in obtaining commercial polyamide nanocomposite packaging materials (in particular food packaging films) both via melt-cake compounding processes and, above all, via the in situ polymerization process (Honeywell: Aegis NC (XA-2908 Type), UBE Industries, Bayer AG: Durethan ® KU2-2601), are above all the technical-technological problems for polyester especially for the in-situ polymerization with Nanoschichtsilikaten (thermal decomposition of Nanoschichtsilikate, foaming in the Reactors, considerable vacuum disturbances, insufficient polymer viscosities, insufficient dispersing quality) have not yet been solved. Although it was possible to obtain reasonably satisfactory PET nanocomosite materials through the alternative melt compounding route in twin screw extruders, the improvements in gas barrier properties achieved with it are only to be assessed as low compared to expectations.

Eastman Chemical Company hat sich als großtechnischer Polyesterhersteller in der jüngsten Vergangenheit am intensivsten mit der Schmelze- und in-situ Inkorporierung von unmodifizierten und modifizierten Nanoschichtsilikaten in die Polyestermatrix (bevorzugt PET) beschäftigt und in einem seiner Basispatente aus dem Jahr 1998 (US 97/24221 bzw. WO98/29499) folgende wesentliche Ergebnisse festgestellt:

  • – Alkylammonium modifizierte Nanoschichtsilikate setzen bei der Schmelzecompoundierroute die Intrinsische Viskosität von PET bzw. Co-PET sehr stark herab.
  • – Erhöhte Gehalte an Nanoschichtsilikaten erhöhen bei guter Exfolierung die Schmelzeviskosität erheblich.
  • – Bei zu schneller Vakuumfahrweise setzt ein starkes Schäumen bei der Schmelzephasenkondensation ein.
Eastman Chemical Company, as a large scale polyester producer, has been most intensively involved in the melt and in-situ incorporation of unmodified and modified nanosheet silicates into the polyester matrix (preferably PET) and in one of its 1998 base patents (US 97/24221 or WO98 / 29499) the following significant results have been found:
  • Alkylammonium-modified nanosheet silicates greatly reduce the intrinsic viscosity of PET or Co-PET in the melt-compounding route.
  • - Increased levels of Nanoschichtsilikaten increase with good exfoliation, the melt viscosity significantly.
  • - If the vacuum mode is too fast, strong foaming occurs in the melt phase condensation.

Ohne eine gute Dispergierung der Nanoschichtsilikate und der Etablierung von Teilchengrößen < 20 nm (ein Maximum an vereinzelten Schichtsilikatplättchen und ein Minimum an Stapelaggregaten ist notwendig) kann die Gasbarriere sowie die optische Transparenz von Polymernanocompositen nicht wesentlich verbessert werden. Mit zunehmender Menge an Nanoschichtsilikat bzw. besserer Exfolierung der Silikatplättchen steigt die Schmelzeviskostiät von Polyester im Niedrigscherbereich stark an, wie dies bei langsam laufenden Batchreaktoren oder Disc-Ring-Finisher-Reaktoren der Fall ist, was u.a. zu Schmelzeviskositätsbereichen > 30000 Poise führt und damit verbunden zu erniedrigter Polykondensationsgeschwindigkeit infolge verzögerter EG-Kondensat-Diffusion aus der Schmelze.Without a good dispersion of the nanosheet silicates and the establishment of particle sizes <20 nm (a maximum on isolated phyllosilicate platelets and a minimum of stacking units is necessary) can the gas barrier as well as the optical transparency of polymer nanocomposites not essential be improved. With increasing amount of nanosheet silicate or better exfoliation of the silicate platelets increases the melt viscosity of polyester in the low shear region, as in slow running batch reactors or disc-ring finisher reactors, which is what i.a. leads to melt viscosity ranges> 30,000 poise and associated with lowered polycondensation rate due to delayed EG-condensate diffusion from the melt.

Eastman bevorzugt deshalb in seinem Patent die Herstellung von zunächst niedrig molekularen PET-Nanocomposite-Precursormaterialien über die Schmelzekondensation im Reaktor (IV-Bereich: 0,3....0,5 dl/g), die dann in einer nachfolgenden SSP-Stufe zu höhermolekularen PET-Nanocompositen (0,7....1,0 dl/g) in fester Phase mit beschleunigten Festphasenkondensationszeiten zu höherviskosen Polyester nachkondensiert werden. Organoclaygehalte oberhalb 6 Gew.% verringern die SSP-Geschwindigkeit dann jedoch wieder stärker.Eastman prefers therefore low in its patent, the production of low molecular PET nanocomposite precursor materials over the Melt condensation in the reactor (IV range: 0.3 .... 0.5 dl / g), the then in a subsequent SSP stage to higher molecular weight PET nanocomposites (0.7 .... 1.0 dl / g) in solid phase with accelerated solid phase condensation times to higher viscosity Polyester can be post-condensed. Organoclay contents above 6% by weight but reduce the SSP speed then stronger again.

Die besten Sauerstoff-Barrierewerte hatte Eastman in diesem Patent für mit Ethoquad 18/25 von Akzo Chemie America (Octadecylmethyl[polyoxyethylene(15)]ammoniumchloride) – auch als Ethomeen 18/25 bezeichnet) modifiziertem Montmorrilonite mit 5,0 cm3/100 μm × 24h × m2 × bar für ca. 12 Gew.% Zugabemenge an Ethoquad 18/25-Organoclay und mit 9,7 cm3/100 μm × 24h × m2 × bar für ca. 7 Gew.% an Ethoquad 18/25-MMT in der PET-Matrix (in-situ Inkorporierung) erlangt. Ethoquad 18/25 (Ethomeen)

Figure 00050001
The best oxygen barrier properties had Eastman in this patent with Ethoquad 18/25 from Akzo Chemie America (octadecyl [polyoxyethylene (15)] ammonium chloride) -) also referred to as Ethomeen 18/25 modified montmorillonites with 5.0 cm3 / 100 microns × 24 × m 2 × weight bar for about 12th% addition amount of Ethoquad 18/25 organoclay and 9.7 cm3 / 100 microns × 24 × m 2 × wt bar for about 7 wt.% of Ethoquad 18 / 25-MMT in the PET matrix (in situ incorporation). Ethoquad 18/25 (Ethomeen)
Figure 00050001

Als Referenzwert wurde für eine Vergleichsfolie aus Co-PET ohne Nanoschichtsilikat von Eastman in diesem Patent ein Wert von 45 cm3/100 μm 24h × m2 × bar angeführt. Das Ethoquad 18/25/MMT-Additiv war durch Eastman lediglich im Laborversuchsmaßstab hergestellt worden war; bis jetzt hat noch keiner der weltweiten Nanoclay-Hersteller wie Nanocor Inc., Southern Clay Products; Südchemie AG, Paikong Industries, Kunimine Industries etc. die Herstellung dieses speziell beschriebenen organophilen MMT-Additives kommerzialisiert.As reference value a value of 45 cm3 / 100 microns 24 m × 2 × bar was led for a comparative film of Co-PET without nano-layer silicate from Eastman in this patent. The Ethoquad 18/25 MMT additive had been prepared by Eastman on a laboratory scale only; So far, none of the world's nanoclay manufacturers such as Nanocor Inc., Southern Clay Products; Südchemie AG, Paikong Industries, Kunimine Industries etc. have commercialized the preparation of this specifically described organophilic MMT additive.

Eastman setzte auch eine Variante der Eigenmodifizierung von Na-MMT mit Aminododekansäure in einigen Beispielen bei der in-situ-Modifizierung von PET ein (dies entspricht dem kommerziell verfügbaren 124TL-Organoclay-Typ von Nanocor Inc.), um damit in den entsprechenden Folien einen Sauerstoffbarrierewert von etwa 30–34 cm3/100 μm 24h × m2 × bar bei entsprechender Zugabemenge des Organoclays von respektive 3–11 Gew% zu erhalten.Eastman also used a variant of the self-modification of Na-MMT with aminododecanoic acid in some examples in the in situ modification of PET (this corresponds to the commercially available 124TL organoclay type from Nanocor Inc.) to provide a corresponding in the corresponding films of about 30-34 cm to obtain oxygen barrier value 3/100 micron 24 × m 2 × bar with appropriate addition amount of the organoclays of respectively 3-11% by weight.

Eastman verzichtete in seinen Ansprüchen auch auf mögliche stöchiometrische Balancierungen des durch die Aminododekansäure erzeugten sauren pH-Wertes in der Reaktionsschmelze, die bekanntlich zu extrem höheren DEG-Gehalten (im Eastman Patent selbst als solche definitiv erwähnt), und damit stark abgesenkten Schmelzpunkten des Polyesters führen.Eastman renounced his claims also on possible stoichiometric Balancing of the acidic pH produced by the aminododecanoic acid in the reaction melt, which are known to extremely high DEG levels (definitely mentioned as such in the Eastman patent itself), and thus lead to greatly lowered melting points of the polyester.

Alle in-situ Kondensationsversuche im zitierten Eastman-Patent wurden im Kleinstmaßstab in einem einfachen Rundkolben aus Glas mit Rührer im 100 g Maßstab durchgeführt wobei bei Schmelzeviskositäten von IV = 0,30–0,45 dl/g in der Regel die Polykondensation bereits abgebrochen worden war, um das niedrigmolekulare Precursor-Material für die SSP-Reaktion durch Zerschlagen des Kolben zu erhalten. Durch die Überdimensionierung der Ölvakuumpumpe und der gesteuerten Vakuumkontrolle (Sichtkontrolle) konnte das erwähnte Aufschäumen der Schmelze unter diesen Bedingungen noch leicht gehandhabt werden, im Gegensatz zu eigenen durchgeführten orientierenden Versuchen im Autoklavenmaßstab gemäß vorliegender Erfindungsbeschreibung, wo das starke Schäumen zu Verstopfungen der Brüdenleitungen und des Kondensators durch mitgerissenes und stark schäumendes Monomer sowohl in der Veresterungsphase als auch im anfänglichen Vakuumprogramm führten.All in-situ condensation experiments in the cited Eastman patent on a miniature scale in a simple round bottom flask made of glass with stirrer in the 100 g scale at melt viscosities of IV = 0.30-0.45 dl / g usually the polycondensation has already been stopped was the low molecular weight precursor material for the SSP reaction to get by smashing the piston. By oversizing the oil vacuum pump and the controlled vacuum control (visual inspection) could the mentioned foaming the Melt under these conditions can still be easily handled, unlike your own orienting experiments in autoclave scale according to the present invention description, where the strong foaming to blockages of the vapor lines and the condenser by entrained and strongly foaming Monomer both in the esterification phase and in the initial one Vacuum program led.

Die an Hand der nachfolgend beschriebenen Erfindung (angeführte Versuchsbeispiele im Labormaßstab) als erfolgversprechend betrachtete Einarbeitung eines thermisch stabilen organophilen Nanoschichtsilijkates auf Basis von Natrium-Montmorrilonit modifiziert mit dem Hydrochlorid der Aminododekansäure in Form der kommerziellen Nanoschichtsilikattype I24TL von Nanocor Inc. wurde bisher außer dem zitierten Eastman-Patent nicht weiter in der einschlägigen wissenschaftlichen- und Patentliteratur beschrieben oder beansprucht aufgefunden.The with reference to the invention described below (cited experimental examples in laboratory scale) considered to be promising incorporation of a thermal stable organophilic nanosiloate silicate based on sodium montmorillonite modified with the hydrochloride of aminododecanoic acid in the form of commercial nanosheet silicate type I24TL from Nanocor Inc. so far except the cited Eastman patent in the relevant scientific and Patent Literature are described or claimed.

Laut dem zitierten Patent von Eastman wird bei niedrigen Zugabemengen an Organo-Nanoschichtsilikaten wird trotz erhöhter Barrierewirkung in der SSP-Verfahrensstufe überraschenderweise eine gute Nachkondensationsgeschwindigkeit erzielt.Loud the cited Eastman patent is at low addition levels on organo-nano-layer silicates is despite increased Barrier effect in the SSP process stage surprisingly good Nachkondensationsgeschwindigkeit achieved.

Yu, Hui-min; Han, Ke-qing; Lu, Da-guang; Yu, Mu-huo von der Donghua-Universität Shanghai, China [Xuebao (2004), 22(4), 576–579] beobachteten ebenfalls einen großen Einfluss der Wirkung von reinem Natrium-Montmorrilonit auf die SSP-Festphasenkondensation (SSP, insbesondere auf die Kristallisationsgeschwindigkeit, und schreiben dies der verstärkten Nukleierungswirkung der Nanoschichtsilikate, bedingt durch eine verstärkte Ausbildung von Mikrolithen und stark vergrößerter Kristallitoberfläche durch die Vielzahl der gebildeten Mikrolithe, zu. Diese Mikrolithe sollen die Diffusionsgeschwindigkeit des freiwerdenden MEG in der SSP-Phase gegenüber größeren Kristalliten begünstigen.Yu, Hui-min; Han, Keqing; Lu, da-guang; Yu, Mu-huo from Donghua University Shanghai, China [Xuebao (2004), 22 (4), 576-579] also observed a big Influence of the effect of pure sodium montmorillonite on SSP solid-phase condensation (SSP, especially on the crystallization rate, and write this the amplified Nucleating effect of the Nanoschichtsilikate, due to a increased Formation of microliths and greatly increased crystallite surface by the multitude of microlithe formed, too. These microliths are supposed to the diffusion rate of the liberated MEG in the SSP phase across from larger crystallites favor.

Ke, Yang-Chuan; Yang, Zhi-Bin; Zhu, Chuan-Feng vom Polyolefin National Engineering Research Center, BRICI, Sinopec, China Journal of Applied Polymer Science (2002), 85(13), 2677–269] deuteten diesen positiven Effekt insbesondere als eine direkte Auswirkung der Wechselwirkung der exfolierten Schichtsilikat-Lamellen mit den Molekülketten von PET hin zu einem ausgeprägt regulären Polymerkettenmuster, welche die PET-Kristallisationsgeschwindigkeit als solche beschleunigt und die Polyestermorphologie beeinflusst. (siehe 4).Ke, Yang-Chuan; Yang, Zhi-bin; Zhu, Chuan-Feng of the Polyolefin National Engineering Research Center, BRICI, Sinopec, China Journal of Applied Polymer Science (2002), 85 (13), 2677-269], interpreted this positive effect particularly as a direct effect of the interaction of the exfoliated phyllosilicate. Slats with the molecular chains of PET to a pronounced regular polymer chain pattern, which accelerates the rate of PET crystallization as such and influences the polyester morphology. (please refer 4 ).

Die Japanische Autoren Imai, Yusuke; Inukai, Yoshinari; Tateyama, Hiroshi vom Institute for Structural and Engineering Materials, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Saga, 841-0052, Japan [Polymer Journal (Tokyo, Japan) (2003), 35(3), 230–235] setzten bei Versuchen zur Herstellung von thermostabilen PET-Nanoclay-Compositen über in-situ Schmelzphasenkondensation und nachfolgender SSP als alternative thermostabile organophile Nanoschichtsilikate spezielle quaternäre Phosphoniumsalze ein (dodecyltriphenylphosphonium bromide bzw. 10-[3,5-bis(methoxycarbonyl)phenoxy]decyltriphenylphos-phonium bromide) ein, die jedoch keinerlei kommerzielle Verwertungsaussichten haben können, da diese Phosphoniumverbindungen toxikologisch sehr bedenklich sind, da Phosphinverbindungen bei der thermischer Zersetzung von quaternären Phosphoniumsalze gemäß dem in 5 angeführtem Reaktionsschema entstehen:
Zudem sind quaternäre Phoshoniumverbindungen sehr teuer, weshalb sie bereits bei der großtechnischen Herstellung organophiler Nanoschichtsilikate nicht weiter berücksichtigt worden sind.
The Japanese authors Imai, Yusuke; Inukai, Yoshinari; Tateyama, Hiroshi of the Institute for Structural and Engineering Materials, AIST, Saga, 841-0052, Japan [Polymer Journal (Tokyo, Japan) (2003), 35 (3), 230-235 ] used special quaternary phosphonium as an alternative thermostable organophilic nanosheet silicate in attempts to produce thermostable PET nanoclay composites by in-situ melt-phase condensation and subsequent SSP salts (dodecyltriphenylphosphonium bromide or 10- [3,5-bis (methoxycarbonyl) phenoxy] decyltriphenylphosphonium bromide), which, however, have no commercial exploitation prospects, since these phosphonium compounds are toxicologically very questionable, since phosphine compounds in the thermal decomposition of quaternary phosphonium salts according to the 5 led reaction scheme arise:
In addition, quaternary phosphonium compounds are very expensive, which is why they have not been considered further in the large-scale production of organophilic Nanoschichtsilikate.

Der Inhalt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Technologie zur in-situ Polykondensation von innovativen Nanocomposite-Strukturwerkstoffen aus Polyethylenterephthalat (Homo-PET bzw. Co-PET) als Matrixpolymeren und organophil modifiziertem, höher temperaturbeständigen Nanoschichtsilikat als nanodisperse Verstärkungs- bzw. Barriere- und UV verbessernden Additivekomponenten. Solche Nanocomposite sind u a. für Polyamid 6 als Matrix (erlangt über Schmelzecompoundierung von Nylon 6-Basispoylmer bzw. in-situ Polymerisation von Caprolactam zu Polyamid-Nanocompositen) seit längerem bestens bekannt und werden von einigen Firmen (Bayer AG, Honeywell, UBE Industries, RTP) bereits kommerziell angeboten.Of the Content of the method according to the invention is a technology for in-situ polycondensation of innovative Nanocomposite structural materials made of polyethylene terephthalate (homo-PET or co-PET) as matrix polymers and organophilically modified, higher temperature resistant nanosheet silicate as nanodisperse amplification or barrier and UV-improving additive components. Such Nanocomposites are u a. For Polyamide 6 as a matrix (obtained via Melt compounding of nylon 6 base polymer or in situ polymerization from caprolactam to polyamide nanocomposites) has long been excellent known and used by some companies (Bayer AG, Honeywell, UBE Industries, RTP) already commercially available.

Die Technologie vorliegenger Erfindung zielt im wesentlichen darauf ab, durch die Inkorporierung einer höher temperaturbeständigen organophilen Nanoclaytype (I24TL) mit spezieller Rezepturanpassung an die Spezifika des Homo- bzw. Co-Polyester-Kondensationsprozesses sowohl eine Verbesserung der Gasbarriereeigenschaften (O2 und CO2) um den Faktor 2–5 unter Erhalt einer vom Kunden akzeptierten Transparenz, Kristallisationsrate und Eigenfärbung des Verpackungsmaterials sowie einer Absenkung der UV-Transmissionsrate im Wellenlängenbereich λ = 250–390 nm zu erlangen, als auch bei der Festphasenkondensation von niederviskosen Polyesternanocompositen hin zu hochviskosen Polyesternanocompositen eine prozessökonomische Beschleunigung SSP-Reaktion um den Faktor 2 bis 3 gegenüber reinem Homo- bzw. Co-Polyester zu bewirken.The technology of this invention is essentially aimed at improving both the gas barrier properties (O 2 and CO 2 ) by incorporating a higher temperature resistant organophilic nanoclay type (I24TL) with specific recipe adaptation to the specifics of the homo- or co-polyester condensation process to obtain the factor 2-5 to obtain a customer accepted transparency, crystallization rate and coloration of the packaging material and a reduction of the UV transmission rate in the wavelength range λ = 250-390 nm, as well as in the solid phase condensation of low-viscosity Polyesternanocompositen towards highly viscous Polyesternanocompositen a process-economic Acceleration SSP reaction by a factor of 2 to 3 compared to pure homo- or co-polyester to effect.

Das Ergebnis der vorliegenden Erfindung ist somit eine neue Technologie insbesondere zur Herstellung von innovativen Polyesternanocomposites auf Basis Polyethylenterephthalat-Nanocomposites (PET-NC) über die in-situ Polymerisationsroute von Bis-Hydroxyethylenterephthalat erlangt nach dem DMT- bzw. PTA-Verfahren unter Verwendung herkömmlicher Polyester-Ausgangsmaterialien (Monoethylenglykol = MEG, Diethylenglykol = DEG, Isophthalsäure = IPA, Reine Terephthalsäure = PTA, Cyclohexandimethanol = CHDM und eines zusätzlichen thermostabilen organophilen Additivs auf Basis des Nanoschichtsilikates Nanomer I24TL, die sich vor allem durch eine verbesserte Gasbarriere (O2- und CO2-Permeation), ein beschleunigtes Festphasen-Nachkondensationsverhalten und eine erhöhte UV-Absorption auszeichnen.The result of the present invention is thus a new technology, in particular for the production of innovative Polyesternanocomposites based on polyethylene terephthalate nanocomposites (PET-NC) via the in-situ polymerization route of bis-hydroxyethylene terephthalate obtained by the DMT or PTA process using conventional polyester Starting materials (monoethylene glycol = MEG, diethylene glycol = DEG, isophthalic acid = IPA, pure terephthalic acid = PTA, cyclohexanedimethanol = CHDM and an additional thermostable organophilic additive based on the nanosheet silicate Nanomer I24TL, characterized in particular by an improved gas barrier (O 2 - and CO 2 permeation), an accelerated solid-phase post-condensation behavior and increased UV absorption.

Auf Basis der in-situ Polymerisationstechnologie zur Herstellung neuer, innovativer Polyester-Basisharze mit signifikant verbesserter Gas- und UV-Barriere, wird gemäß dieser Erfindung eine neue Technologie zur Erlangung von Nanocompositmaterialien auf der Basis von Co-Polyester (PET) über das etablierte DMT- bzw. TPA-Verfahren unter in-situ Einarbeitung bereits kommerziell verfügbarer und möglichst laut FDA für Lebensmittelkontakt in Polyamid-Nanocomposite-Verpackungsmaterialien bereits zugelassenen organophilen, hoch exfolierfähigen Montmorillonittype (I24TL) mit hoher thermischer Beständigkeit und von ausgezeichneter Polymerverträglichkeit zu dem Co-Polyester beschrieben, die auf dem Markt erfolgreich etabliert werden kann. Insbesondere über eine maximale Ausbildung der delaminierten Nanostruktur von I24TL (Exfolierung) während des technologischen Prozesses der in-situ-Polymerisation soll das Gasbarriere- und UV-Absorptionsverhalten der resultierenden PET-NC's maßgeblich beeinflusst und gesteuert werden. Die in Polyestermatrix eingebrachten exfolierten I24TL-Nanoschichtsilikatplättchen bewirken dabei die Ausbildung einer Mikro- und Nanokristallitstruktur, die sich wiederum vorteilhaft auf das beschleunigte Diffusionsverhalten von Ethylenglykol bei der Festphasenkondensation der erfindungsgemäßen Polyesternanocomposite in SSP-Anlagen und damit verkürzter SSP-Verweilzeiten auswirkt. Als Bewertungsmaßstab für die Exfoliergüte des I24TL-Nanoschichtsilikates in der Polyestermatrix wurde gemäß vorliegender Erfindung insbesondere das Scherverdünnungsverhalten der erlangten Polyesternanocompositeschmelze bestimmt, wobei die Steilheit des Anstieges der Schmelzeviskositätskurve in genanntem Niedrigscherbereich ein Maß für die Exfolierqualität darstellt. Für erfindungsgemäß erlangte in-situ PET-Nanocomposites mit 3 Gew.% an I24TL wird ein Scherverdünnungskoeffizient n ≧ |–0,5| als ausreichend empfunden, um eine gute bis sehr gute Exfolierung der I24TL-Nanoschichtsilikatplättchen in der Polyestermatrix zu erreichen (siehe 6 zu Ausführungsbeispiel 2). Bei einem Gehalt von 6 Gew. An I24TL-Nanoschichtsilikat war ein Scherverdünnungskoeffizient n ≧ |–0,7| Indiz für eine gute bis sehr gute Exfolierung. Organisch nicht modifiziertes Natrium-Montmorillonit (Na-MMT) bewirkt keinerlei Exfolierung der Nanoschichtsilikatplättchen in der Polyestermatrix, was sich entsprechend durch den äußerst geringen Anstieg der Schmelzeviskosität eines in-situ Na-MMT/PET-Nanocomposites im oben angeführten Niedrigscherberreich mit n = –0,015 zeigte (siehe 7 zu Vergleichsbeispiel 6). Als weiterer Bewertungsmaßstab für die Güte der Exfolierung der in-situ eingebrachten Nanoschichtsilikatplättchen von I24TL in die Polyestermatrix erweist sich die Weitwinkel-Röntgendiffraktometrie/WAXS). Mit fortschreitender Exfolierung der I24TL-Nanoschichtsilikatplättchen durch in-situ kondensierte Polyestermolekülketten, welche die Schichtgitterzwischenräume stark aufweiten, verschwindet in den erlangten WAXS-Kurven der für das I24TL-Additive typische Röntgenreflex-Peak bei 2 Theta = 5,15 Grad (d-spacing Wert = 17,2 nm) mehr oder minder vollständig, währenddessen sich im Winkelbereich 2 Theta < 2,5 Grad sich die Intensität der Röntgenstrahlung (Lin {Counts}) stark entsprechend erhöht. Ein sich neu bildender Röntgenreflex-Peak im 2 Theta-Bereich 6–7 Grad weist jedoch auch auf re-aggregierte Nanoschichtsilikatplättchen zur Montmorillonit-Gitterstruktur hin, was infolge thermischer Zersetzung von organophilen Nanoschichtsilikaten der Fall ist. Reines Natrium-Montmorrilonit(Na-MMT) weist einen Röntgenreflex-Peak bei 2 Theta von etwa 8 Grad auf, je nach Restfeuchte an Wasser. In PET in-situ inkorporiertes Na-MMT unterliegt gemäß 7 des Vergleichsbeispieles 6 keinerlei Exfolierung, lediglich eine geringfügige Interkalierung tritt auf, was sich an dem stark verbreiterten Röntgenreflexpeak von 2 Theta = 6 bis 8 Grad widerspiegelt. Gemäß vorliegender Erfindung zeigte sich, dass bei thermisch nicht so stabilen organophilen Nanoschichtsilikaten mit quaternären Ammoniumsalzen als Organophilierungsreagenz wie im Fall von I34TCN (Nanocor Inc. -Additive) gemäß 8 zu Vergleichsbeispiel 1 infolge thermischer Zersetzung der Organophilierungskomponente bei den in-situ Polykondensationsbedingungen während der Polyesternanocompositeherstellung ein deutlicher MMT-Peak im Bereich von 2 Theta = 5,2 bis 7,0 auftritt, wobei das Ausgangsadditive I34TCN einen scharfen Röntgenreflex-Peak bei 2 Theta = 4,8 Grad aufzeigt.Based on the in-situ polymerization technology for the production of new, innovative polyester base resins with significantly improved gas and UV barrier, according to this invention a new technology for obtaining co-polyester (PET) based nanocomposite materials via the established DMT or TPA process with in-situ incorporation of already commercially available and as loud as the FDA for food contact in polyamide nanocomposite packaging materials already approved organophilic, highly exfoliable montmorillonite (I24TL) described with high thermal stability and excellent polymer compatibility to the co-polyester which can be successfully established in the market. In particular, a maximum formation of the delaminated nanostructure of I24TL (exfoliation) during the technological process of in situ polymerization, the gas barrier and UV absorption behavior of the resulting PET-NC's should be significantly influenced and controlled. The exfoliated I24TL nanosheet silicate platelets introduced into the polyester matrix cause the formation of a microcrystalline and nanocrystallite structure, which in turn has an advantageous effect on the accelerated diffusion behavior of ethylene glycol in the solid-phase condensation of the polyester anocomposites according to the invention in SSP systems and thus shortened SSP residence times. As an evaluation criterion for the exfoliation quality of the I24TL nanosheet silicate in the polyester matrix, the shear thinning behavior of the obtained polyester anomie melt melt was determined according to the present invention, the steepness of the increase of the melt viscosity curve in said low shear range being a measure of the exfoliation quality. For in-situ PET nanocomposites with 3 wt.% Of I24TL obtained according to the invention, a shear thinning coefficient n ≧ | -0.5 | felt sufficient to achieve good to very good exfoliation of the I24TL nanosheet silicate platelets in the polyester matrix (see 6 to embodiment 2). At a content of 6 wt. An I24TL nanosheet silicate had a shear thinning coefficient n ≧ | -0.7 | Indication for a good to very good exfoliation. Organically unmodified sodium montmorillonite (Na-MMT) causes no exfoliation of the Nanoschichtsilikatplättchen in the polyester matrix, which is characterized by the extremely ge The increase in melt viscosity of an in-situ Na-MMT / PET nanocomposite in the above-mentioned low-shear abundance with n = -0.015 showed (see 7 to Comparative Example 6). Another criterion for the goodness of the exfoliation of the in-situ introduced nanosheet silicate platelets of I24TL into the polyester matrix is the wide-angle X-ray diffractometry / WAXS). As the I24TL nanosheet silicate platelets continue to exfoliate through in situ condensed polyester chains, which greatly expand the interlayer lattice spaces, the X-ray reflection peak typical for the I24TL additive disappears at 2 theta = 5.15 degrees (d-spacing value) in the obtained WAXS curves = 17.2 nm) more or less completely, during which the intensity of the X-ray radiation (Lin {counts) increases strongly in the angular range 2 theta <2.5 degrees. However, a newly formed X-ray reflection peak in the 2-theta range 6-7 degrees also indicates re-aggregated nanosheet silicate platelets to the montmorillonite lattice structure, which is due to thermal decomposition of organophilic Nanoschichtsilikaten the case. Pure sodium montmorillonite (Na-MMT) has an X-ray reflectance peak at 2 theta of about 8 degrees, depending on the residual moisture content of water. In-situ incorporated in PET Na-MMT is subject to 7 of Comparative Example 6 no exfoliation, only a slight intercalation occurs, which is reflected in the greatly widened X-ray reflectance peak of 2 theta = 6 to 8 degrees. According to the present invention, it has been found that in thermally unstable organophilic nanosheet silicates with quaternary ammonium salts as Organophilierungsreagenz as in the case of I34TCN (Nanocor Inc. additives) according to 8th to Comparative Example 1 due to thermal decomposition of the organophilicating component at the in-situ polycondensation conditions during polyestersanocomposite production, a clear MMT peak in the range of 2 theta = 5.2 to 7.0 occurs, the starting additive I34TCN exhibiting a sharp X-ray reflection peak at 2 theta = Shows 4.8 degrees.

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Einbringung von organophilen Nanoschichtsilikaten mit erhöhter thermischer Stabilität wie dem Additive I24TL von Nanocor Inc. wird hingegen nur eine äußerst geringe Menge an re-aggregierten MMT-Nanoschichtsilikatplättchen durch thermische Zersetzungsreaktionen erlangt, wie in der WAXS-Kurve von 9 zu Ausführungsbeispiel 2 an Hand der geringen Intensität des d-spacing-Wertes von 14,91 Å ersichtlich ist.In contrast, when using the inventive incorporation of organophilic nanosheet silicates with increased thermal stability, such as the additive I24TL from Nanocor Inc., only an extremely small amount of re-aggregated MMT nanosheet silicate platelets is obtained by thermal decomposition reactions, as in the WAXS curve of FIG 9 to Embodiment 2 on the basis of the low intensity of the d-spacing value of 14.91 Å can be seen.

Die Erfindung hat die Erzeugung und Anwendung eines sortenreinen PET-Nanocomposites mit ausgezeichneter Barrierewirkung zum Inhalt, der sich ohne Verwendung eines zweiten Matrixpolymeren insbesondere für den Einsatz als Flaschenrohstoff eignet. Die entsprechende Rezeptur der Additivierung mit einem speziellen organophilen Nanoschichtsilikat ist dabei zusammen mit den ingenieurtechnischen angepassten großtechnischen PET-Polymerisationsanlagen des Erfinders und auf dem Gebiet von ingenieurtechnischen Polyesterkondensationsanlagen zur Erlangung neuer, innovativer Polyesterprodukte (insbesondere Bereitstellung einer sortenreinen PET-Barriereschicht mit gleichzeitig erhöhter UV-Absorption für den Verpackungssektor und die Getränkeindustrie) zu optimieren.The Invention has the production and application of a single-grade PET nanocomposite with excellent barrier to the content, which can be used without a second matrix polymer, in particular for use as a bottle raw material suitable. The corresponding recipe of additivation with a special Organophilic Nanoschichtsilikat is together with the engineering adapted large-scale PET polymerisation the inventor and in the field of engineering polyester condensation plants to obtain new, innovative polyester products (in particular Providing a single-grade PET barrier layer with at the same time increased UV absorption for the packaging sector and the beverage industry).

Im Gegensatz zu Mehrschichtverbunden aus mehreren Polymeren bzw. physikalisch beschichteten Polyesterbarriereverpackungen ermöglicht ein solches gemäß vorliegender Erfindung konzipiertes Material ein mehrfaches werkstoffliches oder chemisches Recycling unter Beibehaltung der ursprünglich erlangten mechanischen und Barriereeigenschaften mit vertretbarem technischen Aufwand. Montmorrilonit als natürliches Schichtsilikat weist auch nach der Organophilierung mit Aminododekansäure keine toxischen Eigenschaften auf, sodass selbst höhere Einarbeitungsmengen in die Polyestermatrix unbedenklich sein sollten, was vor allem im food-grade Bereich für Folien- und Flaschenverpackungen laut FDA-Regulierung und Bedarfsgegenständeverordnung gesetzlich vorgeschrieben ist.in the Unlike multilayer composites of several polymers or physically coated polyester barrier packaging allows one according to the present Invention conceived material a multiple material or chemical recycling while preserving the originally obtained mechanical and barrier properties with reasonable technical Effort. Montmorillonite as a natural phyllosilicate also shows no activity after organophilization with aminododecanoic acid toxic properties, so even higher incorporation levels in the polyester matrix should be safe, especially in the food-grade area for Foil and bottle packaging according to FDA regulation and consumer goods regulation is required by law.

Diese Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Erlangung von Polyestertypen (Homo-PET und Co-PET) mit verbesserten Herstellungs- und Gebrauchseigenschaften, welche dazu insbesondere höher temperaturbeständige organophile Nanoschichtsilikate im Bereich von 0,01 bis 20 Gew.% enthalten. Aus diesen modifizierten Polyesternanocompositen erlangte Verpackungsmaterialien (Folien, Flaschen etc.) weisen eine signifikante Erhöhung des Gasbarriereverhaltens gegenüber von O2 und CO2 um mindestens den Faktor 2 bis 5 auf und eine erhöhte UV-Barriere im Wellenlängenbereich von λ = 250–390 nm Die Besonderheit der Art und Weise der Einbringung eines für die erhöhten Temperaturbedingungen der PET-Schmelzepolykondensation und SSP-Nachkondensation angepassten thermostabilen organophilen Nanoschichtsilikat-Additives gemäß vorliegender Erfindung ermöglicht einen störungsfreien Ablauf sowohl der Polyester-in-situ Kondensation, wie auch der nachfolgenden Festphasenkondensation ohne die weiter oben geschilderten technologischen Probleme. Die eingebrachten, gut exfolierten Nanoschichtsilikate bewirken darüber hinaus über die Beinflussung der Kristallitgrößen der resultierenden Polyesternanocomposite hin zu Mikro- und Nanokristalliten sogar eine unerwartete Beschleunigung der SSP-Nachkondensationsgeschwindigkeit und reduzieren die UV-Transmission im Bereich kurzwelligen Lichtes (λ = 300–390 nm) beträchtlich, wobei dennoch eine gute optische Transparenz im sichtbaren Wellenlängenbereich von λ = 390–780 nm gegeben ist.More particularly, this invention relates to a process for obtaining polyester (homo-PET and Co-PET) types having improved manufacturing and service properties, which include, in particular, higher temperature resistant organophilic nanosheet silicates in the range of 0.01 to 20 wt%. Packaging materials obtained from these modified polyester anocomposites (films, bottles, etc.) exhibit a significant increase in the gas barrier behavior over O 2 and CO 2 by at least a factor of 2 to 5 and an increased UV barrier in the wavelength range of λ = 250-390 nm Special feature of the way of introducing a adapted for the elevated temperature conditions of the PET melt polycondensation and SSP post-condensation thermostable organophilic Nanoschichtsilikat additive of the present invention allows trouble-free flow of both the polyester in situ condensation, as well as the subsequent solid phase condensation without further above-described technological problems. The introduced, well-exfoliated Nanoschichtsilikate cause beyond influencing the crystallite sizes of the resulting Polyesternanocomposite towards micro- and nanocrystallites even an unexpected acceleration of the SSP Nachkondensationsgeschwindigkeit and reduce the UV transmission in the range of short wavelength light (λ = 300-390 nm) considerably , wherein nevertheless a good optical transparency in the visible wavelength range of λ = 390-780 nm is given.

Gemäß vorliegender Erfindung wird eine von Nanocor Inc. USA kommerziell verfügbare, thermisch sehr stabile organophile Nanoschichtsilikattype dem Prozess der Herstellung von HOMO-Polyester bzw. Co-Polyester als Additiv in Mengen von 0,01–20 Gew.%, bevorzugt 0,5–10 Gew.%, während der in-situ Polymersiation von Bis-Hydroxyethylenterephthalat-Monomer (BHET) zur Erlangung von erfindungsgemäßen Polyesternanocompositen mit einer hohen Exfolierungsrate der verwendeten Nanoschichtsilikatplättchen in der Polyestermatrix verwendet. Bei der eingesetzten Nanoschichtsilikattype handelt es sich um eine bei Nanocor Inc. kommerziell verfügbares Nanomer der Bezeichnung I24TL basierend auf Natrium-Montmorrilonit, welches mit Aminododekansäure ADA) über einen Ionenaustauschverhältnis (CEC) von 125 μequ/100 g entsprechend organophil eingestellt worden ist. Auf Grund der Verwendung eines primären Ammoniumsalzes von ADA in Form von Cl/+H3N – (CH2)11-COOH im Nanoschichtsilikat-Additive ist von vornherein gegenüber solchen Nanoschichtsilikaten, die mit quaternären oder tertiären Ammoniumverbindungen organophiliert worden sind (siehe 10 und 11), eine viel höhere thermische Stabilität gegeben (siehe 12). Um den durch das Organophilierungsreagenz zusätzlich eingebrachten Überschuß an Carboxylgruppen während der Polyester in-situ Kondensationsreaktion Rechnung zu tragen, werden zusammen mit dem Nanoschichtsilikatadditiv I24TL erfindungsgemäß je nach Mengenzugabe an I24TL noch basische Komponenten wie KOH bzw. NaOH bzw. Hexamethylendiamin in entsprechendem Stöchiometrieverhältnis zudosiert. Ohne die gemäß der Erfindung notwendige Verwendung von KOH bzw. NaOH oder Hexamethylendiamin zur Balancierung der durch ADA eingebrachten Carboxylgruppenüberschüsse, werden Co-Polyester mit hohen molaren Anteilen an Diethylenglykol-Monomerbausteinen (20–40 Mol% je nach Kondensationsgrad des eingesetzten Bis-Hydroxyethylenterephthalat-Monomeren) in der Polymerkette erlangt, die einen für die Weiterverarbeitung zu Folien oder Containern ungünstig niedrigen Glasübergangspunkt im Bereich von 35–45°C und Schmelzpunkte im Bereich von 180–230°C liefern. Bei stöchiometrischer Ausbalancierung des COOH-Überschusses mit KOH, NaOH bzw. Hexamethylendiamin hingegen wird ein Polyester mit niedrigen Gehalt an Diethylenglykol (1–5 Mol%) erlangt, was somit auch als in-situ Erzeugung von Diethylenglykolbausteinen in der Erlangung von Co-Polyestern auf Basis von DEG vorteilhaft ausgenutzt werden kann, ohne DEG zusätzlich als externes Co-Monomer mit zuzugeben. Erfindungsgemäß werden das I24TL-Monomer sowie KOH, oder NaOH oder Hexamethylendiamin gleichzeitig zu dem aufgeschmolzenen Bis-Hydroxyethylenterephthalat Monomer BHET erlangt nach dem DMT-Verfahren bzw. nach dem TPA-Direktveresterungsverfahren im Falle der Erlangung eines Homo-Polyesternanocomposites bzw. zu einer Schmelzemischung bestehend aus BHET mit Co-Monomeren wie Diethylenglykol, Isophthalsäure und Cyclohexandimethanol zur Erlangung von Co-Polyestern zugebeben. Die Zugabe des Nanoschichtsilikatadditivs und KOH, oder NaOH in die Schmelze von BHET bzw. BHET/Co-Monomere im Temperaturbereich von 170–240°C erfolgt entweder als Feststoff bzw. Hexamethylendiamin als glykolische Lösung bzw. eine ethylenglykolische Suspension bestehend aus Nanomer I24TL und KOH (oder NaOH oder Hexamethylendiamin) wird zuvor über eine entsprechende Dispergierstufe (Ultraturrax bzw. Nasskugelmühle) bereitet. Diese spezielle I24TL-Glykol-Suspension kann dann ebenfalls in die BHET- bzw. BHET/Co-Monomerschmelze eingespeist werden.According to the present invention, a thermally very stable organophilic nanosheet silicate type commercially available from Nanocor Inc. USA is used in the process of producing HOMO polyester or co-polyester as an additive in amounts of 0.01-20% by weight, preferably 0.5%. 10 wt%, during in-situ polymerization of bis-hydroxyethylene terephthalate monomer (BHET) to obtain polyesters of the invention having a high exfoliation rate of the nanosheet silicate platelets used in the polyester matrix. The nanosheet silicate type used is an I24TL nanomer commercially available from Nanocor Inc. based on sodium montmorillonite, which has been correspondingly organophilicly adjusted with aminododecanoic acid ADA) via an ion exchange ratio (CEC) of 125 .mu.g / 100 g. Due to the use of a primary ammonium salt of ADA in the form of Cl - / + H 3 N - (CH 2 ) 11 -COOH in the nanosheet silicate additive is from the outset against such Nanoschichtsilikaten that have been organophilated with quaternary or tertiary ammonium compounds (see 10 and 11 ), given a much higher thermal stability (see 12 ). In order to take into account the excess of carboxyl groups additionally introduced by the organophilization reagent during the polyester in-situ condensation reaction, basic components such as KOH or NaOH or hexamethylenediamine in appropriate stoichiometric ratio are metered in together with the nanosheet silicate additive I24TL, depending on the amount of I24TL added. Without the necessary according to the invention use of KOH or NaOH or hexamethylenediamine to balance the introduced by ADA carboxyl excesses are co-polyesters with high molar proportions of diethylene glycol monomer (20-40 mol% depending on the degree of condensation of the bis-hydroxyethylene terephthalate monomers ) obtained in the polymer chain, which provide an unfavorably low for further processing into films or containers glass transition point in the range of 35-45 ° C and melting points in the range of 180-230 ° C. On the other hand, with stoichiometric balancing of the COOH excess with KOH, NaOH or hexamethylenediamine, a polyester with a low content of diethylene glycol (1-5 mol%) is obtained, which thus also results in in-situ production of diethylene glycol units in the attainment of copolyesters Based on DEG advantageous can be exploited without adding DEG additionally as an external co-monomer with. According to the invention, the I24TL monomer and KOH, or NaOH or hexamethylenediamine are obtained simultaneously with the molten bis-hydroxyethylene terephthalate monomer BHET obtained by the DMT process or after the TPA direct esterification process in the case of obtaining a Homo-Polyesternanocomposites or to a melt mixture consisting of To add BHET with co-monomers such as diethylene glycol, isophthalic acid and cyclohexanedimethanol to obtain co-polyesters. The addition of the Nanoschichtsilikatadditivs and KOH, or NaOH in the melt of BHET or BHET / Co monomers in the temperature range of 170-240 ° C is carried out either as a solid or hexamethylenediamine as a glycolic solution or an ethylene glycolic suspension consisting of nanomer I24TL and KOH (or NaOH or hexamethylenediamine) is previously prepared via a corresponding dispersing (Ultraturrax or wet ball mill). This particular I24TL glycol suspension can then also be fed to the BHET or BHET / Co monomer melt.

Gemäß vorliegender Erfindung wurden in den Ausführungsbeispielen 2 und 3 für ausgewählte in-situ erzeugte I24L/Homo-PET-Polyesternanocomposite folgende Gasbarrierewerte ermittelt:

  • – 3 Gew.% Zugabe I24TL-Nanomer: O2-Barrierewert = 23 cm3/100 μm 24h × m2 × bar
  • – 6 Gew.% Zugabe I24TL- Nanomer: O2-Barrierewert = 10 cm3/100 μm 24h × m2 × bar.
(bei einem Referenzwert für die clayfreie Folienprobe von 40 cm3/100 μm 24h × m2 × bar).According to the present invention, the following gas barrier values were determined in Examples 2 and 3 for selected in situ generated I24L / homo-PET polyester anocomposites:
  • - 3 wt% addition I24TL-Nanomer: O 2 -Barrierewert = 23 cm3 / 100 microns 24 m × 2 × bar.
  • - 6 wt% addition I24TL- Nanomer: O 2 -Barrierewert = 10 cm3 / 100 microns 24 m × 2 × bar..
(at a reference value for the clayfreie film sample of 40 cm3 / 100 microns x 24 m 2 x bar).

13 liefert dazu eine entsprechende graphische Übersicht der in den Ausführungsbeispielen 2 und 3 erlangten Sauerstoffbarrierewerte im Vergleich mit einer additivfreien Polyesterfolie sowie einer lediglich mit 3 wt% Natrium-Montmorrilonite gefüllten Polyesterfolie. 13 provides a corresponding graphical overview of the obtained in the embodiments 2 and 3 oxygen barrier values in comparison with an additive-free polyester film and a polyester film filled only with 3 wt% sodium montmorillonite.

Bei der Recherche der wissenschaftlichen und Patentliteratur wurde außer dem weiter oben bereits zitierten Eastman Patent WO 98/29499 kein weiteres Beispiel dafür gefunden, dass man z.B. das thermisch wesentlich höher stabile I24TL-Nanoschichtsilikat insbesondere für die in-situ PET-Polymerisation zur Erlangung von PET-Nanocompositen mit untersuchte bzw. entsprechende Patentansprüche dahingehend gestellt hätte. Eastman verzichtete in seinen Ansprüchen in besagtem Patent auf mögliche stöchiometrische Balancierungen des durch die Aminododekansäure erzeugten sauren pH-Wertes in der Reaktionsschmelze, die bekanntlich zu extrem höheren DEG-Gehalten (im Eastman Patent selbst als solche definitiv erwähnt), und damit stark abgesenkten Schmelzpunkten des Polyesters führen.at The search of scientific and patent literature has been outside the previously cited Eastman patent WO 98/29499 no further Example of this found that e.g. the thermally much higher stable I24TL nanosheet silicate especially for in-situ PET polymerisation Obtaining PET nanocomposites with investigated or equivalent claims to that effect. Eastman waived its claims in said patent possible stoichiometric Balancing of the acidic pH produced by the aminododecanoic acid in the reaction melt, which are known to extremely high DEG levels (in Eastman Patent itself as such definitely mentioned), and thus greatly lowered Lead melting points of the polyester.

Laut vorliegender Erfindungsbeschreibung kommt aber gerade der Notwendigkeit einer stöchiometrischen Ausbalancierung der durch die Aminododekansäure des I24TL-Nanomer eingebrachten Überschusses an Carboxylendgruppen (COOH) – und der damit verbundenen Absenkung des pH-Wertes in der Polyesterschmelze – eine große Rolle zu, wozu gemäß vorliegender Erfindung die zusätzliche simultane Zugabe von KOH, oder NaOH oder Hexamethylendiamin mit beansprucht wird.However, according to the present description of the invention, it is precisely the need for a stoichiometric balance of the excess of carboxyl end groups (COOH) introduced by the aminododecanoic acid of the I24TL nanomer - and the associated reduction in the pH in the polyester Melting - a major role, to which according to the present invention, the additional simultaneous addition of KOH, or NaOH or hexamethylenediamine is claimed.

Zudem hatte Eastman in der in-situ Schmelzekondensation von PET-Monomeren mit ADA-modifiziertem MMT, aber auch mit anderen organophilen Nanoschichtsilikaten, lediglich niedermolekulare, in der Schmelzphasen-Polykondensation erlangte PET-NC-Precursormaterialien für eine nachfolgende SSP-Reaktion beansprucht, wo bei diesen Prozessbedingungen (sehr kurze Temperaturverweilzeiten von ca. 30 Minuten bei < 280°C Manteltemperatur, keine Angaben über die wirkliche Produkttemperatur, einfachster Labormaßstab), die eigentlichen technologischen Probleme und Prozessauswirkungen, wie sie in ersten orientierenden in-situ Polykondensationsversuchen (Vergleichsbeispiele 1 und 2 vorliegender Erfindung) mit unterschiedlichen organophilen Nanoschichtsilikaten auf Basis quaternärer Ammoniumsalzverbindungen als solche auftraten stellt, kaum oder gar nicht in der Patentbeschreibung erwähnt. Im Fall des Ausführungsbeispiels (Example 21) des o.g. Patentes von Eastman mit ca. 7 Gew.% Zugabemenge ADA-MMT lieferte jedoch die Aussage, dass man bei einer Precursor-Endviskosität von 0,45 dl/g bei einer max. Polykondensationstemperatur von nur 265°C bereits über 11 Mol% DEG im PET-NC- nach der anschließenden SSP-Reaktion analysierte, den indirekten Hinweis dafür, dass die für das MMT-Additive verwandte Organophilierungskomponente ADA mit den immanenten COOH-Gruppen maßgeblich die säurekatalysierte DEG-Bildung aus MEG-Monomer im Schmelze- und SSP-Prozess nachhaltig beeinflusste.moreover had Eastman in the in-situ melt condensation of PET monomers with ADA-modified MMT, but also with other organophilic nanosheet silicates, only low molecular weight, obtained in the melt phase polycondensation PET-NC precursor materials for a subsequent SSP reaction claims where at these process conditions (very short temperature residence times of about 30 minutes at <280 ° C jacket temperature, no information about the real product temperature, the simplest laboratory scale), the actual technological problems and process effects, as in first orienting in situ polycondensation experiments (Comparative Examples 1 and 2 of the present invention) with different organophilic nanosheet silicates based on quaternary ammonium salt compounds as such occurs, hardly or not at all in the specification mentioned. In the case of the embodiment (Example 21) of the o.g. Patent of Eastman with about 7 wt.% Addition ADA-MMT, however, provided the statement that at a final precursor viscosity of 0.45 dl / g at a max. Polycondensation temperature of only 265 ° C already over 11 mol% Analyzed DEG in PET-NC after the subsequent SSP reaction, the indirect indication that for the MMT additive related organophilicizing component ADA with the immanent COOH groups relevant the acid catalyzed DEG formation from MEG monomer in the melt and SSP process sustainable affected.

Diese Erkenntnis konnte in wenigen orientierenden Vorversuchen in den Vergleichsbeispielen 3 und 4 vorliegender Erfindungsbeschreibung bestätigt gefunden werden, wo bei ähnlichen Zugabemengen an ADA-MMT (von kommerziellem I24TL-Organo-Nanoclay), jedoch bei höheren, üblichen Schmelze-Polykondensationstemperaturen von 285°C und längeren Polykondensationszeiten von ca. 2 h, bereits über 30....40 Mol% DEG im PET-Nanocomposite aufgefunden wurden, was in einem total amorphen PET-Material mit einer IV um 0,60..0,62 dl/g ohne klaren Schmelzpunkt mit einem Glaspunkt um 40–50°C resultierte.These Knowledge could be found in a few preliminary experiments in the Comparative Examples 3 and 4 of the present invention description approved be found where similar Addition levels to ADA-MMT (from commercial I24TL organo-nanoclay), but at higher, usual Melt polycondensation temperatures of 285 ° C and longer polycondensation times from about 2 h, already over 30 .... 40 mol% DEG were found in the PET nanocomposite, which is in a totally amorphous PET material with an IV around 0.60..0.62 dl / g without clear melting point with a glass point around 40-50 ° C resulted.

Gemäß 11 zu dieser Erfindung ist zu sehen, dass der relative Gewichtsverlust von I24TL-Nanoschichtsilikat bei 270° erst ca. 2% (entspricht ca. 8 Gew.% Aminododekansäure bezogen auf MMT) und bei 300°C erst etwa 3% beträgt (entspricht ca. 12 Gew.% Aminododekansäure bezogen auf MMT). Da I24TL selbst nur ein mit einem primären Ammoniumsalz {protonisierte Aminododekansäure [HCL × H2N-(CH2)11-COOH]} organophiliertes MMT darstellt, ist dieses nicht mehr dem thermisch induzierten Hoffmann-Abbau unterworfen, der bevorzugt bei quaternären Ammoniumsalzen gemäß nachfolgendem Schema abläuft:

Figure 00120001
HOFFMANN-Abbau für quaternäre Ammoniumsalze According to Figure 11 of this invention, it can be seen that the relative weight loss of I24TL nanosheet silicate at 270 ° is only about 2% (corresponding to about 8% by weight of aminododecanoic acid relative to MMT) and at about 300 ° C. is only about 3% (corresponds about 12% by weight of aminododecanoic acid based on MMT). Since I24TL itself is only a primary ammonium salt {protonated aminododecanoic acid [HCL × H 2 N- (CH 2 ) 11 -COOH]} organophilized MMT, it is no longer subject to thermally induced Hoffmann degradation, which is preferred for quaternary ammonium salts according to US Pat following scheme:
Figure 00120001
HOFFMANN degradation for quaternary ammonium salts

Gemäß 12 waren selbst bei einer TGA-Temperatur von 350°C erst knapp 10 Gew.% Gesamtverlust gemessen worden, was etwa 45% Abspaltung von Aminododekansäure bezogen auf MMT entspricht. Zu berücksichtigen ist die Tatsache, dass durch die Abspaltung des Organophilierungsreagenz vom Nanoschichtsilikat (hier insbesondere bei quaternären organischen Ammoniumsalzen) die in der Polymerschmelze bei niedrigen Temperaturen zunächst vorinterkalierten Nanoschichtsilikatplättchen sich in entsprechendem Maße wieder vereinigen (Schichtaufweitung → Schichtzusammenlagerung), was man sehr gut in der entsprechenden WAXS-Aufnahme von Vergleichsbeispiel 1 (siehe 8) gemäß dieser Erfindung sehen kann, wo wieder Röntgenreflexe an der für reines MMT typischen 2 Theta-Skala um 6 Grad (entspricht d-spacing Werten von 14–15 Å) aufzufinden sind, was bisher von den meisten Autoren in entsprechenden wissenschaftlichen Veröffentlichungen als solches Erscheinungsbild zwar in entsprechenden WAXS-Aufnahmen auch ähnlich aufgefunden wurde, aber nicht dahingehend gedeutet worden ist.According to 12 even at a TGA temperature of 350 ° C only about 10 wt.% Total loss had been measured, which corresponds to about 45% cleavage of aminododecanoic acid based on MMT. The fact that the cleavage of the organophilization reagent from the nanosheet silicate (here in particular in the case of quaternary organic ammonium salts) that the nanoshillosilicate platelets initially precintercalated in the polymer melt at low temperatures reunite to a corresponding degree (layer expansion → layer aggregation), which is very well known in the art corresponding WAXS image of Comparative Example 1 (see 8th ) according to this invention, where again X-ray reflections can be found at the 2 theta normal for pure MMT by 6 degrees (corresponding to d-spacing values of 14-15 Å), as hitherto recognized by most authors in relevant scientific publications as such Appearance was similarly found in corresponding WAXS shots, but has not been interpreted to that effect.

Bei der Verwendung des thermisch höher stabilen Nanoschichtsilikates I24TL in der Polyestermatrix in den Ausführungsbeispielen 2 und 3 wurde gemäß 9 eine betragsmäßig viel geringfügigere Rückbildung von MMT-Schichtzusammenlagerung in eine I24TL-Polyesternanocompositematerial in WAXS aufgefunden, als bei den I34TCN-Polyesternanocompositen in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 entsprechend gemessen wurde.When using the thermally higher stable Nanoschichtsilikates I24TL in the polyester matrix in the embodiments 2 and 3 was according to 9 found a much smaller regression of MMT layer assembly in an I24TL polyester anocomposite material in WAXS than was measured in the I34TCN polyesters anocomposites in Comparative Examples 1 and 2, respectively.

Aus der Literatur- und Patentrecherche wurde so zunächst ersichtlich, dass bisher zumeist organophile Nanoschichtsilikate mit quaternären Ammoniumsalzen auf Basis langkettiger Alkylgruppen (C14...C18) von den kommerziellen Wettbewerbern bzw. wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen eingesetzt worden waren, die bei den hohen Prozesstemperaturen im in-situ Polykondensationsverfahren für PET zu einer thermischen Zersetzung der organophilen Nanoschichtsilikate infolge der o.g. HOFFMANN-Abbau-Reaktion führten.Out The literature and patent research was so initially apparent that so far mostly organophilic nanosheet silicates with quaternary ammonium salts based on long-chain alkyl groups (C14 ... C18) of the commercial Competitors or scientific research institutions which were at the high process temperatures in the in-situ polycondensation process for PET to a thermal decomposition of the organophilic Nanoschichtsilikate as a result of the o.g. HOFFMANN removal reaction led.

Dabei wird von dem quaternären Ammoniumsalz des Organoclays unter anderem der Alkylrest als Alkenrest abgespalten (im Beispiel (CH2=CH-(CH2)15-CH3]), wobei mit zunehmender Temperatur zudem zusätzlich noch eine Selbstvernetzung mit eintritt bzw. eintreten kann:

Figure 00130001
Here is cleaved from the quaternary ammonium salt of the organoclays, inter alia, the alkyl group as alkene ((in the example CH 2 = CH- (CH 2) 15 -CH 3]), where also additionally self-crosslinking may occur with increasing temperature, with or enter :
Figure 00130001

Aus thermogravimetrischen Analysen (TGA) wurde bestätigend gefunden, dass die quaternären Ammoniumsalz-Organophilierungsreagenzien der verwendeten Nanoschichtsilikate größtenteils schon um 200°C....230°C erste thermische Zersetzungserscheinungen aufzeigten und bei für den PET-Kondensationsprozess üblichen Prozesstemperaturen von 275–290°C schon sehr erhebliche Mengen an C14...C18-Resten abgespalten worden sind (siehe 11).From thermogravimetric analyzes (TGA) it was found that the quaternary ammonium salt organophilization reagents of the nanosheet silicates used exhibited for the most part already at 200 ° C.... 230 ° C. the first thermal decomposition phenomena and at the process temperatures of 275-290 ° C. usual for the PET condensation process C very significant amounts of C14 ... C18 residues have been cleaved off (see 11 ).

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im nachfolgenden mit entsprechenden Vergleichsbeispielen und Ausführungsbeispielen, ohne jedoch auf diese alleinig beschränkt zu sein, im einzelnen näher erläutert. Die in der Erfindungsbeschreibung entsprechenden angemerkten 116 befinden sich im Anhang der Patenbeschreibung.The method according to the invention will be explained in more detail below with corresponding comparative examples and exemplary embodiments, but without being limited to these alone. The noted in the description of the invention noted 1 - 16 are attached to the sponsor's description.

Vergleichsbeispiel 1:Comparative Example 1

1320 g Bis-Hydroxyethylenterephthalat Monomer (erlangt aus vorheriger Umesterung von DMT mit Ethylenglykol) wurden in einem 2I-Autoklaven aufgeschmolzen und bei Erreichen einer Produkttemperatur von 190°C erfolgte die Zugabe von 31 g (3 Gew.%) im Vakuumtrockenschrank bei 2 mbar und 100°C getrockneten organophilen Nanoschichtsilikates I34TCN der Firma Nanocor Inc., 1,25 g H3PO4 (10%-ig, 39,5 ppm P bezogen auf Polyester) und 1,839 g Antimontriacetat (750 ppm Sb bezogen auf Polyester). Überschüssiges Ethylenglykol wurde in der nachfolgenden Vorkondensationsphase unter Rühren bis zum Erreichen einer Produkttemperatur von 265°C abdestilliert. Thermische Zersetzungserscheinungen führten zu einem Aufschäumen der Polyesterschmelze bedingt durch die Freisetzung von gasförmigen Zersetzungsprodukten, was zu einer teilweisen Verstopfung der Brüdenleitungen am Autoklavenkopf führte.1320 g of bis-hydroxyethylene terephthalate monomer (obtained from prior transesterification of DMT with ethylene glycol) were melted in a 2I autoclave and upon reaching a product temperature of 190 ° C, the addition of 31 g (3 wt.%) Was carried out in a vacuum oven at 2 mbar and 100 ° C dried organophilic Nanoschichtsilikates I34TCN Nanocor Inc., 1.25 g H 3 PO 4 (10%, 39.5 ppm P based on polyester) and 1.839 g antimony triacetate (750 ppm Sb based on polyester). Excess ethylene glycol was distilled off in the subsequent precondensation with stirring until reaching a product temperature of 265 ° C. Thermal decomposition phenomena led to foaming of the polyester melt due to the release of gaseous decomposition products, resulting in a partial blockage of the vapor lines at the autoclave head.

Bei Anlegen des Vakuums zur Durchführung der Polykondensationsreaktion verstärkte sich mit zunehmender Polykondensationstemperatur zunehmend die thermische Zersetzung des eingesetzten Nanoschichtsilikates. Die freigesetzten gasförmigen Zersetzungsprodukten bedingten daher nur ein Vakuum von maximal 20 mbar bei einer Produkttemperatur von 280°C bzw. von 50 mbar bei 285–288°C gegen Ende der Polykondensation. Nach 70 Minuten Polykondensationszeit wurde ein stark brauner niedrigmolekularer Homo-Polyesternanocomposit mit einer IV von lediglich 0,40 dl/g erlangt. Auf Grund der niedrigen Polymerviskosität wurde keine APET-Gießfolie hergestellt.at Applying the vacuum to carry out the polycondensation reaction increased with increasing polycondensation temperature increasingly the thermal decomposition of the used Nanoschichtsilikates. The released gaseous Decomposition products therefore only a vacuum of 20 maximum mbar at a product temperature of 280 ° C and 50 mbar at 285-288 ° C towards the end the polycondensation. After 70 minutes polycondensation time was a strong brown low molecular weight homo-polyester anocomposite with an IV of only 0.40 dl / g. Due to the low polymer viscosity was no APET cast film produced.

Die WAXS-Aufnahme (siehe 8) offenbarte, dass bei 6,25 Gad 2 Theta (d-spacing = 14 nm) wieder ein Peak an der Stelle aufritt, wo sonst der Peak von Na-Montmorrilonit liegt, was für die erfolgte partielle thermische Zersetzung des I34TCN-Nanoschichtsilikates spricht. Bei der Scherverdünnungsmethode über die Aufnahme der Fließkurve im Niedrigscherbereich (γ = 10–2...100) eines Kegel-Plate Rotationsviskosimeter wurde der Scherverdünnugskoeffizient (n) = –0,30 ermittelt, was für eine schwache Exfolierung des I34TCN in der Polyestermatrix spricht.The WAXS image (see 8th ) revealed that at 6.25 Gad 2 theta (d-spacing = 14 nm), a peak again occurs at the point where the peak of Na-montmorillonite is otherwise, which speaks for the partial thermal decomposition of the I34TCN nanosheet silicate. In the shear thinning method of taking the yield curve in the low shear range (γ = 10 -2 ... 10 0 ) of a cone-plate rotation viscometer, the shear thinning coefficient (n) = -0.30 was determined, indicating a weak exfoliation of the I34TCN in the polyester matrix speaks.

Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2

528 g eines Veresterungsproduktes aus Terephthalsäure und Ethylenglykol wurden zusammen mit 222 g Terephthalsäure, 144 g Ethylenglykol sowie 12 g Isophthalsäure und 6,4 g Diethylenglykol als Co-Monomer in einem 2I-Autoklaven eingebracht und unter Erhitzen auf eine Produkttemperatur von 190°C unter Rühren erhitzt. Anschließend erfolgte die Zugabe von 24,7 g des im Vakuumtrockenschrank bei 2 mbar und 100°C getrockneten organophilen Nanoschichtsilikates I34TCN der Firma Nanocor Inc. (3 Gew.% bezogen auf Polyester) und 1,839 g Antimontriacetat (750 ppm Sb bezogen auf Polyester). Die Produkttemperatur wurde auf 265°C gesteigert, um die Veresterungsreaktion zu vervollständigen. Während dieser Veresterungsphase in Gegenwart des Nanoschichtsilikates I34TCN setzte bereits ein erhebliches Schäumen der Polymerschmelze ein, die bereist zur teilweisen Verstopfung der Brüdenleitungen führte, was sich bei Anlegen des Vakuumprogrammes zur Durchführung der Polykondensationsreaktion noch weiter verstärkte. Nicht zuletzt durch die thermische Zersetzung des I34TCN-Nanoschichtsilikates unter Freisetzung von gasförmigen Zersetzungsprodukten wurde nur ein Vakuum von maximal 20 mbar erzielt. Nach 70 Minuten Polykondensationszeit wurde ein stark brauner Co-Polyesternanocomposit mit einer IV von lediglich 0,30 dl/g erlangt, das sich nicht weiter zu Filmen verarbeiten ließ528 g of an esterification product of terephthalic acid and ethylene glycol were introduced together with 222 g of terephthalic acid, 144 g of ethylene glycol and 12 g of isophthalic acid and 6.4 g of diethylene glycol as a co-monomer in a 2I autoclave and heated to a product temperature of 190 ° C with stirring heated. Subsequently, the addition of 24.7 g of dried in a vacuum oven at 2 mbar and 100 ° C organophilic Nanoschichtsilikates I34TCN the company Nanocor Inc. (3 wt.% Based on Polyester) and 1.839 g antimony triacetate (750 ppm Sb based on polyester). The product temperature was increased to 265 ° C to complete the esterification reaction. During this esterification phase in the presence of the nanosheet silicate I34TCN, a considerable foaming of the polymer melt already took place, which led to partial blockage of the vapor lines, which was further enhanced when the vacuum program for carrying out the polycondensation reaction was applied. Not least due to the thermal decomposition of the I34TCN nanosheet silicate with the release of gaseous decomposition products, only a maximum vacuum of 20 mbar was achieved. After 70 minutes of polycondensation time, a strong brown co-polyestersanocomposite with an IV of only 0.30 dl / g was obtained, which could not be further processed into films

Vergleichsbeispiel 3:Comparative Example 3

1320 g Bis-Hydroxyethylenterephthalat Monomer (erlangt aus der Umesterung von DMT mit Ethylenglykol) wurden in einem 2I-Autoklaven aufgeschmolzen und bei Erreichen einer Produkttemperatur von 190°C erfolgte zunächst die Zugabe von 1,25 g N3PO4-Stabilisator (10%-ig, entspricht 39,5 ppm Phosphor bezogen auf Polyester), und nach weiteren 10 Minuten Rühren die Zugabe von 10,2 g (1 Gew.%) des im Vakuumtrockenschrank bei 2 mbar und 100°C getrockneten organophilen Nanoschichtsilikates I24TL der Firma Nanocor Inc., sowie von 1,839 g Antimontriacetat (750 ppm Sb bezogen auf Polyester). Überschüssiges Ethylenglykol wurde in der nachfolgenden Umesterungsphase unter Rühren bis zum Erreichen einer Produkttemperatur von 265°C abdestilliert, wobei die so fortgeführte Umesterungsreaktion ohne Aufschäumen der Schmelze verlief. Bei dem Anlegen des Vakuumprogrammes gab es keine Probleme, so dass ein Endvakuum von 2 mbar bei einer Produkttemperatur von 286°C problemlos erreicht wurde. Nach 115 Minuten Polykondensationszeit wurde ein Co-Polyesternanocomposite mit einer IV von 0,69 dl/g und einer COOH-Endgruppenzahl von 42 μequ/g Polyester erlangt. Die Farbe der Polyesterschmelze war hellbraun. Starke Gerüche nach Dioxan in dem Ethylenglykolvorlagebehälter mit einer sehr geringer Menge an abdestilliertem Ethylenglykol aus der Polykondensationsphase, ein Glasübergangspunkt von lediglich 49°C sowie ein breiter, flacher Schmelzepeak bei 181°C im DSC wiesen auf einen sehr hohen DEG-Gehalt von ca. 40 Mol% bezogen auf den Gesamtglykolgehalt im erlangten Polyesternanocomposite hin (siehe dazu 14).1320 g of bis-hydroxyethylene terephthalate monomer (obtained from the transesterification of DMT with ethylene glycol) were melted in a 2 l autoclave and when a product temperature of 190 ° C. was reached, the addition of 1.25 g of N 3 PO 4 stabilizer (10%) was initially carried out. equals 39.5 ppm of phosphorus based on polyester), and after stirring for a further 10 minutes, the addition of 10.2 g (1% by weight) of the organophilic nanophile I24TL from Nanocor dried in a vacuum drying oven at 2 mbar and 100 ° C. Inc., as well as 1.839 g of antimony triacetate (750 ppm Sb based on polyester). Excess ethylene glycol was distilled off in the subsequent transesterification phase with stirring until reaching a product temperature of 265 ° C., the transesterification reaction thus continued without foaming of the melt. When creating the vacuum program, there were no problems, so that a final vacuum of 2 mbar at a product temperature of 286 ° C was easily achieved. After 115 minutes of polycondensation time, a co-polyestersanocomposite having an IV of 0.69 dl / g and a COOH end group number of 42 μequ / g of polyester was obtained. The color of the polyester melt was light brown. Strong odors of dioxane in the ethylene glycol reservoir with a very small amount of distilled ethylene glycol from the polycondensation, a glass transition point of only 49 ° C and a broad, flat melt peak at 181 ° C in the DSC had a very high DEG content of about 40 Mol% based on the total glycol content in the obtained Polyesternanocomposite out (see 14 ).

Auf Grund des äußerst niedrigen Glasübergangspunktes war bereits bei der Granulierung ein Verkleben der anfallenden Polyesterchips unvermeidlich aufgetreten, was eine nachfolgende Granulattrocknung auf < 100 ppm Restwasserfeuchte für Folienextrusion unmöglich machte.On Reason of the extremely low Glass transition point was already in the granulation a bonding of the resulting polyester chips inevitably occurred, resulting in subsequent granule drying to <100 ppm residual water moisture for film extrusion impossible made.

Vergleichsbeispiel 4Comparative Example 4

Die Prozedur des Vergleichsbeispiels 3 wurde wiederholt, außer dass die Zugabemenge von dem thermisch stabilen im Vakuumtrockenschrank bei 2 mbar und 100°C getrockneten organophilen Nanoschichtsilikat I24TL auf 31 g (3 Gew.% bezogen auf Polyester) erhöht wurde.The Procedure of Comparative Example 3 was repeated except that the added amount of the thermally stable in a vacuum oven at 2 mbar and 100 ° C dried organophilic nanosheet silicate I24TL to 31 g (3% by weight) based on polyester) increased has been.

Überschüssiges Ethylenglykol wurde in der nachfolgenden Umesterungsphase unter Rühren bis zum Erreichen einer Produkttemperatur von 265°C abdestilliert, wobei die so fortgeführte Umesterungsreaktion wieder ohne Aufschäumen der Schmelze verlief. Bei dem Anlegen des Vakuumprogramms gab es keine Probleme, so dass ein Endvakuum von 2 mbar bei einer Produkttemperatur von 286°C problemlos erreicht wurde. Nach 165 Minuten Polykondensationszeit wurde ein Polyesternanocomposit mit einer IV von 0,67 dl/g und einer COOH-Endgruppenzahl von 67 μequ/g Polyester erlangt. Die Farbe der Polyesterschmelze war hellbraun. Fehlendes Ethylenglykoldestillat in dem Ethylenglykolvorlagebehälter aus der Polykondensationsreaktion, ein Glasübergangspunkt von lediglich 38°C, ein fehlender Kristallisationspeak, sowie ein breiter, äußerst flacher Schmelzepeak bei 135°C im DSC wiesen auf einen sehr hohen DEG-Gehalt von ≧ 78 Mol% bezogen auf den Gesamtglykolgehalt im erlangten Polyesternanocomposite hin (siehe 14).Excess ethylene glycol was distilled off in the subsequent transesterification phase with stirring until reaching a product temperature of 265 ° C., the transesterification reaction thus proceeded again without foaming of the melt. When applying the vacuum program, there were no problems, so that a final vacuum of 2 mbar at a product temperature of 286 ° C was easily achieved. After 165 minutes of polycondensation time, a polyester anocomposite with an IV of 0.67 dl / g and a COOH end group number of 67 μeq / g of polyester was obtained. The color of the polyester melt was light brown. A lack of ethylene glycol distillate in the ethylene glycol receiver from the polycondensation reaction, a glass transition point of only 38 ° C, a lack of crystallization peak, and a broad, extremely flat melt peak at 135 ° C in the DSC had a very high DEG content of ≧ 78 mol% based on the Total glycol content in the obtained Polyesternanocomposite out (see 14 ).

Auf Grund des äußerst niedrigen Glasübergangspunktes war bei der Granulierung ein noch stärkeres Verkleben der anfallenden Polyesterchips unvermeidlich aufgetreten, was eine nachfolgende Granulattrocknung auf < 100 ppm Restwasserfeuchte für Folienextrusion absolut unmöglichOn Reason of the extremely low Glass transition point was at the granulation an even stronger sticking of accumulating Polyester chips inevitably occurred, causing a subsequent Granule drying to <100 ppm residual water moisture for Film extrusion absolutely impossible

Vergleichsbeispiel 5Comparative Example 5

1200 g eines Bis-Hydroxyethylenterephthaltes mit geringem Gehalt an freiem Glykol (Schmelzpunkt von 230°C) erlangt aus einer Vorstufe der Veresterung von Terephthalsäure mit Ethylenglykol wurden im 2I-Autoklaven aufgeschmolzen. Nach Erreichen einer Produktinnentemperatur von 250°C wurde lediglich der Polykondensationskatalysator Antimon-III-oxid mit 0,36 g (250 ppm Sb bezogen auf Polyester) zugegeben wurden. Überschüssiges Glykol wurde bis zum Erreichen einer Produkttemperatur von 265°C abdestilliert und anschließend Vakuum angelegt. Bei Erreichen einer Polykondensationstemperatur von 288°C bei einem Endvakuum von 2 mbar wurde nach 100 Minuten Polykondensationszeit ein transparenter Polyester mit einer IV von 0,65 dl/g, einem Glasübergangspunkt von 75°C und einer Schmelzetemperatur von 263°C erlangt.1200 g of a bis-Hydroxyethylenterephthaltes with low free glycol content (melting point of 230 ° C) obtained from a precursor of the esterification of terephthalic acid with ethylene glycol were melted in the 2I autoclave. After reaching an internal product temperature of 250 ° C, only the polycondensation catalyst antimony-III-oxide with 0.36 g (250 ppm Sb based on polyester) were added. Excess glycol was distilled off until reaching a product temperature of 265 ° C and then applied vacuum. Upon reaching a polycondensation temperature of 288 ° C at a final vacuum of 2 mbar, a transparent polyester having an IV of 0.65 dl / g, a glass transition point of 75 ° C and a melt temperature of 263 ° C was obtained after 100 minutes polycondensation.

Die granulierten Polyesterchips wurden ausreichend getrocknet und daraus eine APET-Referenzfolie der Dicke 100 μm auf einer Laborfoliengießanlage der Firma Göttfert gegossen.The granulated polyester chips were sufficiently dried and made an APET reference foil the Thickness 100 μm on a laboratory foil caster the company Göttfert cast.

Der Sauerstoff-Barrierertest mit dem Gas-Permeationsmeßgerät der Firma Brugger ergab einen O2-Durchlässigkeitswert von 40 cm3/100 μm × 24 h × bar.The oxygen-Barrierertest with the gas permeation measuring Brugger gave an O 2 permeability value of 40 cm3 / 100 microns x 24 h x bar.

Wie in der 15 zu sehen ist, weist die so erlangte Referenzfolie einen hohen UV-Transmissionswert von 90% im Wellenlängenbereich von 350 nm auf.Like in the 15 can be seen, the reference film thus obtained has a high UV transmission value of 90% in the wavelength range of 350 nm.

Vergleichsbeispiel 6Comparative Example 6

1200 g eines Bis-Hydroxyethylenterephthaltes mit geringem Gehalt an freiem Glykol (Schmelzpunkt von 230°C) erlangt aus einer Vorstufe der Veresterung von Terephthalsäure mit Ethylenglykol wurden im 2I-Autoklaven aufgeschmolzen und bei einer Temperatur von 235°C wurden jetzt 31 g (3 Gew.% bezogen auf Polyester) einer im Vakuumtrockenschrank bei 2 mbar und 100°C getrockneten Nanoschichtsilikattype PK-805 der Firma Paikong (Taiwan), bestehend aus reinem, unmodifiziertem und weißem Natrium-Montmorrilonite, unter Rühren in fester Form zudosiert. Nach Erreichen einer Produktinnentemperatur von 250°C wurde als Polykondensationskatalysator 2,4 g Aluminiumtrihydrat (2000 ppm Al(OH)3 bezogen auf Polyester) zugegeben wurden. Überschüssiges Glykol wurde bis zum Erreichen einer Produkttemperatur von 265°C abdestilliert und anschließend Vakuum angelegt. Es trat kein Schäumen der Polymerschmelze auf. Bei Erreichen einer Polykondensationstemperatur von 290°C bei einem Endvakuum von 2 mbar wurde nach 150 Minuten Polykondensationszeit ein heller, transparenter Polyesternanocomposite mit einer IV von 0,56 dl/g, einem Glasübergangspunkt von 74°C und einer Schmelzetemperatur von 260°C erlangt. Der DEG-Gehalt betrug = 0,7 Gew.% bzw. 2,1 Mol%.1200 g of a bis-Hydroxyethylenterephthaltes with low free glycol content (melting point of 230 ° C) obtained from a precursor esterification of terephthalic acid with ethylene glycol were melted in the 2I autoclave and at a temperature of 235 ° C were now 31 g (3 wt % of polyester) dried in a vacuum oven at 2 mbar and 100 ° C Nanoschichtsilikattype PK-805 Paikong (Taiwan), consisting of pure, unmodified and white sodium montmorillonite, added with stirring in solid form. After reaching an internal product temperature of 250 ° C as a polycondensation catalyst 2.4 g of aluminum trihydrate (2000 ppm Al (OH) 3 based on polyester) were added. Excess glycol was distilled off until reaching a product temperature of 265 ° C and then applied vacuum. There was no foaming of the polymer melt. Upon reaching a polycondensation temperature of 290 ° C at a final vacuum of 2 mbar after 150 minutes polycondensation a bright, transparent Polyesternanocomposite with an IV of 0.56 dl / g, a glass transition point of 74 ° C and a melt temperature of 260 ° C was obtained. The DEG content was 0.7% by weight and 2.1% by mol, respectively.

Die granulierten Polyesterchips wurden ausreichend getrocknet und daraus eine APET-Folie der Dicke 100 μm auf einer Laborfoliengießanlage der Firma Göttfert gegossen. Der Sauerstoff-Barrierertest mit dem Gas-Permeationsmeßgerät der Firma Brugger ergab einen O2-Durchlässigkeitswert von 38,4 cm3/100 μm × 24 h × bar.The granulated polyester chips were sufficiently dried and poured therefrom an APET film of thickness 100 .mu.m on a laboratory film casting of Göttfert. The oxygen-Barrierertest with the gas permeation measuring Brugger gave an O 2 permeability value of 38.4 cm3 / 100 microns x 24 h x bar.

Sowohl die WAXS-Aufnahme (Röntgenreflex bei 2 Theta = 6,26 Grad und d-spacing = 14,1 nm, siehe 16) als auch der äußerst niedrige Scherverdünnungskoeffizient (n) = –0,015 (siehe 7) bekräftigen, dass das eingesetzte Paikong-PK 805 Na-Montmorrilonite keinerlei Exfolierung der Silikatplättchen innerhalb der Polyestermatrix bewirkte.Both the WAXS image (X-ray reflex at 2 theta = 6.26 degrees and d-spacing = 14.1 nm, see 16 ) as well as the extremely low shear thinning coefficient (n) = -0.015 (see 7 ) affirm that the Paikong-PK 805 Na montmorillonite used did not cause any exfoliation of the silicate platelets within the polyester matrix.

Wie in der 15 zu sehen ist, weist die so erlangte Polyester-Folie noch einen sehr hohen UV-Transmissionswert von 90% im Wellenlängenbereich von 350 nm vergleichbar mit dem der Referenzfolie des Vergleichsbeispiels 5 auf. Erst bei einer Wellenlänge von < 325 nm setzt eine starke Reduzierung der UV-Transmission ein.Like in the 15 can be seen, the thus obtained polyester film still has a very high UV transmission value of 90% in the wavelength range of 350 nm comparable to that of the reference film of Comparative Example 5. Only at a wavelength of <325 nm does a strong reduction in UV transmission begin.

Ausführungsbeispiel 1Embodiment 1

Die Prozedur des Vergleichsbeispiels 4 wurde dahingehend wiederholt, dass unmittelbar Zugabemenge nach der Zudosierung der 31 g (3 Gew.% bezogen auf Polyester) des im Vakuumtrockenschrank bei 2 mbar und 100°C getrockneten thermisch stabilen organophilen Nanoschichtsilikates I24TL von Nanocor Inc. bei Erreichen von 190°C Produkttemperatur jetzt noch 3 g (0,17 Mol) Hexamethylendiamin in Form einer wässrigen 70%-igen Lösung zusätzlich zugegeben wurden. Überschüssiges Ethylenglykol wurde bis zum Erreichen einer Produkttemperatur von 265°C abgetrieben. Das abdestillierte EG enthielt kein Hexamethylendiamin (Indikatortest & Geruchsprobe). Sowohl in der Umesterungsphase, wie auch in der Kondensationsphase trat kein Schäumen der Schmelze auf und das Vakuumprogramm konnte ohne Probleme bis auf den Enddruck von 2 mbar abgesenkt werden. Nach 118 Minuten Polykondensationszeit bei einer Polykondensationstemperatur von 288°C wurde ein hellbrauner Polyester mit einer IV von 0,62 dl/g und einer COOH-Endgruppenzahl von 67 μeqv/g Polyester erlangt. Im DSC wurden in der 1. Aufheizung ein Glasübergangspunkt von 69°C, ein Kristallisationspunkt von 123°C und ein Schmelzepeak bei 239°C aufgefunden. Dies entspricht einem DEG-Gehalt von ca. 4,5 Gew.% bzw. 13,5 Mol%.The Procedure of Comparative Example 4 was repeated to that effect, that immediately added amount after the addition of 31 g (3 wt.% based on polyester) of the vacuum oven at 2 mbar and 100 ° C dried thermally stable organophilic nanosheet silicate I24TL from Nanocor Inc. when reaching 190 ° C Product temperature now 3 g (0.17 mol) of hexamethylenediamine in Form an aqueous 70% solution additionally were added. Excess ethylene glycol was aborted until reaching a product temperature of 265 ° C. The distilled EG contained no hexamethylenediamine (indicator test & smell sample). Both in the transesterification phase, as well as in the condensation phase no foaming occurred the melt on and the vacuum program could go up without any problems be lowered to the final pressure of 2 mbar. After 118 minutes polycondensation time at a polycondensation temperature of 288 ° C became a light brown polyester with an IV of 0.62 dl / g and a COOH end group number of 67 μeqv / g polyester obtained. In the DSC in the 1st heating a glass transition point of 69 ° C, a crystallization point of 123 ° C and a melt peak at 239 ° C discovered. This corresponds to a DEG content of about 4.5% by weight. or 13.5 mol%.

Von diesem Polyesterbatch wurden keine Cast-Folien hergestellt.From no cast foils were made in this polyester batch.

Ausführungsbeispiel 2:Embodiment 2:

Die Prozedur des Ausführungsbeispiels 1 wurde lediglich dahingehend abgeändert, dass unmittelbar nach der Zudosierung der 31 g (3 Gew.% bezogen auf Polyester) des im Vakuumtrockenschrank bei 2 mbar und 100°C getrockneten thermisch stabilen organophilen Nanoschichtsilikates I24TL von Nanocor Inc. bei Erreichen von 190°C Produkttemperatur 1,95 g festes Kaliumhydroxid (34,6 mMol) zusätzlich zugegeben wurden. Überschüssiges Ethylenglykol wurde bis zum Erreichen einer Produkttemperatur von 265°C abgetrieben. Sowohl in der Umesterungsphase wie auch in der Kondensationsphase trat keinerlei Schäumen der Schmelze auf und das Vakuumprogramm konnte ohne Probleme bis auf den Enddruck von 2 mbar abgesenkt werden. Nach 120 Minuten Polykondensationszeit bei einer Polykondensationstemperatur von 288°C wurde ein hellbrauner, transparenter Polyester mit einer IV von 0,66 dl/g und einer COOH-Endgruppenzahl von 31 μeqv/g Polyester erlangt. Im DSC wurden in der 1. Aufheizung ein Glasübergangspunkt von 71°C, ein Kristallisationspunkt von 125°C und ein Schmelzepeak bei 248°C aufgefunden. Dies entspricht einem DEG-Gehalt von ca. 3 Gew.% bzw. 9 Mol%. Der Scherverdünnungskoeffizient (n) als Maß für die sehr gute Exfolierung des I24TL-Nanoschichtsilikates in der Polyestermatrix betrug im Niedrigscherbereich γ = 10–2...100 dementsprechend (n) = –0,55 (siehe 6).The procedure of the embodiment 1 was modified only to the effect that immediately after the addition of 31 g (3 wt.% Based on polyester) of dried in a vacuum oven at 2 mbar and 100 ° C thermally stable organophilic Nanoschichtsilikates I24TL Nanocor Inc. upon reaching 190 ° C product temperature 1.95 g of solid potassium hydroxide (34.6 mmol) were additionally added. Excess ethylene glycol was expelled until reaching a product temperature of 265 ° C. Both in the transesterification phase and in the condensation phase, no melting of the melt occurred and the vacuum program could be lowered without problems to the final pressure of 2 mbar. After 120 minutes of polycondensation at a polycondensation temperature of 288 ° C, a light brown, transparent polyester having an IV of 0.66 dl / g and a COOH end group number of 31 μeqv / g of polyester was obtained. In the first heating, a glass transition point of 71 ° C., a crystallization point of 125 ° C. and a melt peak at 248 ° C. were found in the DSC. This corresponds to a DEG content of about 3 wt.% Or 9 mol%. The shear thinning coefficient (n) as a measure of the very good exfoliation of the I24TL nanosheet silicate in the polyester matrix was γ = 10 -2 ... 10 0 in the low shear range, correspondingly (n) = -0.55 (see 6 ).

Die granulierten Polyesterchips wurden ausreichend getrocknet und daraus eine APET-Folie der Dicke 100 μm auf einer Laborfoliengießanlage der Firma Göttfert gegossen. Der Sauerstoff-Barrierertest mit dem Gas-Permeationsmeßgerät der Firma Brugger ergab einen O2-Durchlässigkeitswert von 23 cm3/100 μm × 24 h × bar.The granulated polyester chips were sufficiently dried and poured therefrom an APET film of thickness 100 .mu.m on a laboratory film casting of Göttfert. The oxygen-Barrierertest with the gas permeation measuring Brugger gave an O 2 permeability value of 23 cm3 / 100 microns x 24 h x bar.

Wie in 15 zu sehen ist, weist die erlangte Folie weiterhin eine stark abgesenkte UV-Transmission im Wellenlängenbereich von 350 nm mit 30% Resttransmission gegenüber 90% einer vergleichbaren Polyester-Referenzfolie ohne Nanoschichtsilikat (Vergleichsbeispiel 5) auf.As As can be seen in Figure 15, the obtained film still has a strong lowered UV transmission in the wavelength range of 350 nm with 30% residual transmission compared 90% of a comparable polyester reference film without Nanoschichtsilikat (Comparative Example 5).

Festphasenkondensationsversuche bei Temperaturen von 225 und 230°C im Vakuumtrockenschrank bei einem Druck von 1 mbar ergaben eine Verkürzung der SSP-Verweilzeit um den Faktor 2,5 um eine Intrinsic Viskosität von 0,90 dl/g zu erlangen.Solid-phase condensation tests at temperatures of 225 and 230 ° C in a vacuum oven at a pressure of 1 mbar resulted in a shortening the SSP residence time by a factor of 2.5 to an intrinsic viscosity of 0.90 to obtain dl / g.

Ausführungsbeispiel 3:Embodiment 3

1000 g eines Bis-Hydroxyethylenterephthaltes mit geringem Gehalt an freiem Glykol (Schmelzpunkt von 230°C) erlangt aus einer Vorstufe der Veresterung von Terephthalsäure mit Ethylenglykol wurden im 2I-Autoklaven aufgeschmolzen. Nach Erreichen einer Produktinnentemperatur von 250°C wurden sowohl 65 g I24TL von Nanocor Inc. als auch 4,09 g KOH jeweils in fester Form in die Polyesterschmelze eingerührt. Anschließend wurde als Polykondensationskatalysator Antimon-III-acetat in der Menge von mit 1,839 g (750 ppm Sb bezogen auf Polyester) zugegeben wurden. Überschüssiges Glykol wurde bis zum Erreichen einer Produkttemperatur von 265°C abdestilliert und anschließend Vakuum angelegt. Bei Erreichen einer Polykondensationstemperatur von 288°C bei einem Endvakuum von 2 mbar wurde nach 120 Minuten Polykondensationszeit ein hellbrauner, transparenter Polyester mit einer IV von 0,61 dl/g, einer COOH-Endgruppenzahl von 41 μeqv/g Polyester, und im DSC bei der 1. Aufheizung ein Glasübergangspunkt von 75,6°C, ein Kristallisationspunkt von 120°C und eine Schmelztemperaturpeak von 252°C erlangt. Dies entspricht einem DEG-Gehalt von etwa 2 Gew.% bzw. 6 Mol%.1000 g of a bis-Hydroxyethylenterephthaltes with low content of free Glycol (melting point of 230 ° C) obtained from a precursor of the esterification of terephthalic acid Ethylene glycol was melted in the 2 l autoclave. After reaching a product internal temperature of 250 ° C were both 65 g I24TL of Nanocor Inc. as well as 4.09 g KOH each in solid form in the polyester melt stirred. Subsequently was used as a polycondensation catalyst antimony-III acetate in the amount of 1.839 g (750 ppm Sb based on polyester) were added. Excess glycol was distilled off until reaching a product temperature of 265 ° C. and subsequently Vacuum applied. Upon reaching a polycondensation temperature from 288 ° C at a final vacuum of 2 mbar was after 120 minutes polycondensation time a light brown, transparent polyester with an IV of 0.61 dl / g, a COOH end group number of 41 μeqv / g Polyester, and in DSC at the 1st heating a glass transition point of 75.6 ° C, a crystallization point of 120 ° C and a melting temperature peak of 252 ° C attained. This corresponds to one DEG content of about 2 wt.% Or 6 mol%.

Der Scherverdünnungskoeffizient (n) als Maß für die sehr gute Exfolierung des I24TL-Nanoschichtsilikates in der Polyestermatrix betrug im Niedrigscherbereich γ = 10–2...100 dementsprechend (n) = –0,60.The shear thinning coefficient (n) as a measure of the very good exfoliation of the I24TL nanosheet silicate in the polyester matrix was γ = 10 -2 ... 10 0 in the low shear range, correspondingly (n) = -0.60.

Die granulierten Polyesterchips wurden ausreichend getrocknet und daraus eine APET-Folie der Dicke 100 μm auf einer Laborfoliengießanlage der Firma Göttfert gegossen.The granulated polyester chips were sufficiently dried and made an APET film of thickness 100 μm on a laboratory foil caster the company Göttfert cast.

Der Sauerstoff-Barrierertest mit dem Gas-Permeationsmeßgerät der Firma Brugger ergab einen O2-Durchlässigkeitswert von 10 cm3/100 μm × 24 h × bar.The oxygen-Barrierertest with the gas permeation measuring Brugger gave an O 2 permeability value of 10 cm3 / 100 microns x 24 h x bar.

Wie in 15 zu sehen ist, weist die erlangte Folie weiterhin eine stark abgesenkte UV-Transmission im Wellenlängenbereich von 350 nm mit 15% Resttransmission gegenüber 90% einer vergleichbaren Polyester-Referenzfolie ohne Nanoschichtsilikat (Vergleichsbeispiel 5) auf.As in 15 can be seen, the obtained film further has a greatly reduced UV transmission in the wavelength range of 350 nm with 15% residual transmission compared to 90% of a comparable polyester reference film without Nanoschichtsilikat (Comparative Example 5).

Festphasenkondensationsversuche bei Temperaturen von 225 und 230°C im Vakuumtrockenschrank bei einem Druck von 1 mbar ergaben eine Verkürzung der SSP-Verweilzeit um den Faktor 2, um eine Intrinsic Viskosität von 0,90 dl/g zu erlangen.Solid-phase condensation tests at temperatures of 225 and 230 ° C in a vacuum oven at a pressure of 1 mbar resulted in a shortening the SSP residence time by a factor of 2 to achieve an intrinsic viscosity of 0.90 dl / g.

Ausführungsbeispiel 4:Embodiment 4

1000 g eines Bis-Hydroxyethylenterephthaltes (BHET) mit geringem Gehalt an freiem Glykol (Schmelzpunkt von 230°C) erlangt aus einer Vorstufe der Veresterung von Terephthalsäure mit Ethylenglykol wurden im 2I-Autoklaven aufgeschmolzen. Nach Erreichen einer Produktinnentemperatur von 230°C wurden 100 g einer auf 100°C vorgewärmten ethylenglykolischen Suspension, welche 31 g im Vakuumtrockenschrank bei 2 mbar und 100°C getrockneten I24TL-Nanoschichtsilikates, 0,98 g Antimon-III-acetat (= 500 ppm Antimon) als Polykondensationskatalysator und 1,95 g KOH enthielt, in den Autoklaven über eine Dosierschleuse in die BHET-Schmelze eingebracht. Die Suspensionskomponenten wurden zuvor mittels einer Reibkugelmühle bei einer Temperatur von 50–60°C intensiv in Ethylenglykol scherdispergiert. Der pH-Wert der gescherten Suspension betrug 6,9 und die Korngrößenverteilung mittels einer HORIBA-Capa 700-Teilchenzentrifuge ermittelt ergab einen D50-Wert von 3 μm, wobei keine Teilchen > 10 μm vorlagen. Im WAXS-Spektrum dieser Suspension wurde eine Schichtaufweitung des Nanomer I24TL auf d = 30 nm gemessen. Die Suspension war über mehrere Stunden sedimentationsstabil. (Eine ähnlich hergestellte Suspension, jedoch ohne Zugabe von KOH als stöchiometrischer Ausbalancierung überschüssiger COOH-Gruppen ergab einen pH-Wert von 5,60).1000 g of a bis-Hydroxyethylenterephthaltes (BHET) with low free glycol content (melting point of 230 ° C) obtained from a precursor of the esterification of terephthalic acid with ethylene glycol were melted in the 2I autoclave. After reaching an internal product temperature of 230 ° C, 100 g of a preheated to 100 ° C ethylene glycol suspension containing 31 g in a vacuum oven at 2 mbar and 100 ° C dried I24TL Nanoschichtsilikates, 0.98 g of antimony III acetate (= 500 ppm Antimony) as a polycondensation catalyst and 1.95 g KOH, introduced into the autoclave via a metering lock in the BHET melt. The suspension components were previously shattered extensively in ethylene glycol by means of a rubbing ball mill at a temperature of 50-60 ° C. The pH of the sheared suspension was 6.9 and the particle size distribution determined by means of a HORIBA Capa 700 particle centrifuge gave a D 50 value of 3 μm, with no particles> 10 μm. In the WAXS spectrum of this suspension, a layer widening of the nanomer I24TL to d = 30 nm was measured. The suspension was sedimentation stable for several hours. (A similarly prepared suspension, but without the addition of KOH as the stoichiometric balance of excess COOH groups, gave a pH of 5.60).

Überschüssiges Glykol wurde bis zum Erreichen einer Produkttemperatur von 265°C abdestilliert und anschließend Vakuum angelegt. Bei Erreichen einer Polykondensationstemperatur von 288°C bei einem Endvakuum von 2 mbar wurde nach 125 Minuten Polykondensationszeit ein hellbrauner, transparenter Polyester mit einer IV von 0,64 dl/g, einer COOH-Endgruppenzahl von 40 μeqv/g Polyester, und im DSC bei der 1. Aufheizung ein Glasübergangspunkt von 76°C, ein Kristallisationspunkt von 121°C und eine Schmelzetemperaturpeak von 255°C erlangt. Dies entspricht einem DEG-Gehalt von etwa 1,8 Gew.% bzw. etwa 5 Mol%.Excess glycol was distilled off until reaching a product temperature of 265 ° C. and subsequently Vacuum applied. Upon reaching a polycondensation temperature from 288 ° C at a final vacuum of 2 mbar was after 125 minutes polycondensation time a light brown, transparent polyester with an IV of 0.64 dl / g, a COOH end group number of 40 μeqv / g Polyester, and in DSC at the 1st heating a glass transition point of 76 ° C, a crystallization point of 121 ° C and a melt temperature peak of 255 ° C. This corresponds to one DEG content of about 1.8 wt% or about 5 mol%.

Der Scherverdünnungskoeffizient (n) als Maß für die sehr gute Exfolierung des I24TL-Nanoschichtsilikates in der Polyestermatrix betrug im Niedrigscherbereich γ = 10–2...100 dementsprechend (n) = –0,65.The shear thinning coefficient (n) as a measure of the very good exfoliation of the I24TL nanosheet silicate in the polyester matrix was γ = 10 -2 ... 10 0 in the low-shear range, correspondingly (n) = -0.65.

Die granulierten Polyesterchips wurden ausreichend getrocknet und daraus eine APET-Folie der Dicke 100 μm auf einer Laborfoliengießanlage der Firma Göttfert gegossen.The granulated polyester chips were sufficiently dried and made an APET film of thickness 100 μm on a laboratory foil caster the company Göttfert cast.

Der Sauerstoff-Barrierertest mit dem Gas-Permeationsmessgerät der Firma Brugger ergab einen O2-Durchlässigkeitswert von 20 cm3/100 μm × 24 h × bar.The oxygen-Barrierertest with the gas Permeation Brugger gave an O 2 permeability value of 20 cm3 / 100 microns x 24 h x bar.

Die daraus erlangte Folie wies weiterhin eine stark abgesenkte UV-Transmission im Wellenlängenbereich von 350 nm mit 30% Resttransmission gegenüber 90% einer vergleichbaren Polyester-Referenzfolie ohne Nanoschichtsilikat auf (siehe 16 zu Vergleichsbeispiel 5).The film obtained therefrom furthermore exhibited a greatly reduced UV transmission in the wavelength range of 350 nm with 30% residual transmission compared to 90% of a comparable polyester reference film without nanosheet silicate (cf. 16 to Comparative Example 5).

Festphasenkondensationsversuche bei Temperaturen von 225°C und 230°C im Vakuumtrockenschrank bei einem Druck von 1 mbar ergaben eine Verkürzung der SSP-Verweilzeit um den Faktor 2 um eine Intrinsic Viskosität von 0,92 dl/g zu erlangen.Solid-phase condensation tests at temperatures of 225 ° C and 230 ° C in a vacuum oven at a pressure of 1 mbar resulted in a shortening the SSP residence time by a factor of 2 to an intrinsic viscosity of 0.92 to obtain dl / g.

Claims (19)

Verfahren zur Herstellung von Polyesternanocompositen für die nachfolgende Weiterverarbeitung zu entsprechenden Verpackungsfolien bzw. Verpackungsbehältnissen, dadurch gekennzeichnet, dass 0,01 bis 20 Gew.% eines thermisch stabilen organophilen Nanoschichtsilikats und dazu äquimolarer Mengen an basischen Zusatzstoffen während der in-situ Schmelzphasen-Polykondensation in geeigneter Weise als Additive zur Erlangung von Polyesternanocompositen zugegeben werden, die somit in Abhängigkeit von der Zugabemenge an Nanoschichtsilikat im Vergleich zu unmodifizierten Polyestern erhöhte Barrierewerte für die Permeation von Sauerstoff und Kohlendioxid um den Faktor 2 bis 5, eine erhebliche Verringerung der Transmission von UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von λ = 300–390 nm und eine Beschleunigung der Festphasenkondensation aufweisen.A process for the production of polyester anocomposites for the subsequent further processing into corresponding packaging films or packaging containers, characterized in that 0.01 to 20 wt.% Of a thermally stable organophilic Nanoschichtsilikats and thereto equimolar amounts of basic additives during the in-situ melt-phase polycondensation in a suitable Thus, depending on the addition amount of nanosheet silicate compared to unmodified polyesters, the barrier values for the permeation of oxygen and carbon dioxide by a factor of 2 to 5, a significant reduction in the transmission of UV radiation in the Wavelength range of λ = 300-390 nm and have an acceleration of the solid phase condensation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der Polyesternanocomposite ein thermisch bis 290°C ausreichend thermisch beständiges organophiles Nanoschichtsilikat enthält, welches von einem chemisch modifiziertem natürlichen Bentonit abstammt.Method according to claim 1, characterized in that that the composition of the polyester anocomposite is a thermal up to 290 ° C sufficiently thermally resistant contains organophilic Nanoschichtsilikat, which of a chemically modified natural Bentonite is derived. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der Polyesternanocomposite zwischen 80 und 99,99 Gew.% Polyester und 0,01–20 Gew.% an thermisch stabilem organophilen Nanoschichtsilikat und insbesondere zwischen 90 und 99,5 Gew.% Polyester und 0,5–10 Gew. an thermisch stabilem organophilen Nanoschichtsilikat beträgt.Method according to claim 1, characterized in that that the composition of the polyester anocomposites is between 80 and 99.99% by weight of polyester and 0.01-20% by weight of thermally stable organophilic nanosheet silicate and in particular between 90 and 99.5% by weight of polyester and 0.5-10 Weight of thermally stable organophilic Nanoschichtsilikat. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das für die Herstellung der Polyesternanocomposite eingesetzte thermisch stabile organophile Nanoschichtsilikat ein mit Aminododekansäure modifiziertes Natrium-Montmorrilonite ist, welches 90–150 μequv Aminododekansäure, bevorzugt 120–130 μequv Aminododekansäure, bezogen auf 100 g des Natrium-Montmorrilonits enthält.Process according to Claims 1 and 3, characterized that for the preparation of the polyester anocomposites used thermally stable organophilic nanosheet silicate a modified with aminododecanoic acid Sodium montmorillonite, which is 90-150 μequv of aminododecanoic acid, is preferred 120-130 μequv of aminododecanoic acid, based to 100 g of sodium montmorillonite. Verfahren nach Ansprüchen 1,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung der Polyesternanocomposite unmittelbar nach Zugabe des thermisch stabilen organophilen Nanoschichtsilikates in die Polyesterschmelze zusätzlich KOH, NaOH bzw. Hexamethylendiamin in den stöchiometrischen Mengen von 50 bis 120 Mol%, bevorzugt 95 bis 100 Mol%, bezüglich der molaren Menge an über das thermostabile Nanoschichtsilikat eingebrachtem Aminododekansäureäquivalents, zugegeben wird.Process according to claims 1, 3 and 4, characterized that for the preparation of the polyester anocomposites immediately after addition of thermally stable organophilic Nanoschichtsilikates in the Polyester melt in addition KOH, NaOH or hexamethylenediamine in the stoichiometric amounts of 50 to 120 mol%, preferably 95 to 100 mol%, with respect to the molar amount of on the thermostable nanosheet silicate-incorporated aminododecanoic acid equivalent, is added. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Schmelzphasepolykondensation erlangten Polyesternanocomposite bei nachfolgender Festphasenkondensation (SSP) eine Reduzierung der Verweilzeit in der SSP-Kondensation um den Faktor 2 bis 3 gegenüber reinem Polyester bewirken.Method according to claim 1, characterized in that that over the melt phase polycondensation obtained polyester anocomposites in the subsequent solid phase condensation (SSP) a reduction of the Residence time in the SSP condensation by a factor of 2 to 3 compared to pure Polyester effect. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erlangten Polyesternanocomposite im Bereich des kurzwelligen Lichtes von 300nm–390 nm bei einem Gehalt von 3–6 Gew.% an besagtem thermisch stabilen organophilen Nanoschichtsilikat eine Verringerung der UV-Transmission gegenüber unmodifiziertem Polyester um mindes tens 60% aufweisen.Process according to Claims 1 and 4, characterized that the obtained Polyesternanocomposite in the range of short-wave Light of 300nm-390 nm at a content of 3-6 % By weight of said thermally stable organophilic nanosheet silicate a reduction in UV transmission over unmodified polyester by at least 60%. Verfahren nach Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung der Polyesternanocomposite die Zugabe des thermisch stabilen organophilen Nanoschichtsilikates sowie von KOH oder NaOH oder Hexamethylendiamin in Form der reinen Additives in die Schmelze von Bis-Hydroxyalkylenterephthalat bevorzugt im Temperaturbereich von 230 bis 250°C erfolgt.Process according to Claims 1, 4 and 5, characterized that for the preparation of the polyester anocomposite the addition of the thermal stable organophilic Nanoschichtsilikates and of KOH or NaOH or hexamethylenediamine in the form of the pure additives in the melt of bis-hydroxyalkylene terephthalate, preferably in the temperature range from 230 to 250 ° C he follows. Verfahren nach Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung der Polyesternanocomposite die Zugabe des thermisch stabilen organophilen Nanoschichtsilikates bevorzugt in Form einer ethylenglykolischen Suspension unter Zusatz von KOH oder NaOH oder Hexamethylendiamin in die Schmelze von Bis-Hydroxyalkylenterephthalat, bevorzugt im Temperaturbereich von 230 bis 250°C, über eine Dosierschleuse erfolgt.Process according to Claims 1, 4 and 5, characterized that for the preparation of the polyester anocomposite the addition of the thermal stable organophilic Nanoschichtsilikates preferably in the form of a ethylene glycol suspension with the addition of KOH or NaOH or Hexamethylenediamine in the melt of bis-hydroxyalkylene terephthalate, preferred in the temperature range from 230 to 250 ° C, via a metering lock. Verfahren nach Ansprüchen 1, 4, 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Herstellung der Polyesternanocomposite eingesetzte ethylenglykolische Suspension bestehend aus den Additivkomponenten thermisch stabiles organophiles Nanoschichtsilikat, KOH oder NaOH bzw. Hexamethylendiamin sowie dem Antimon-Katalysator in einer Reibkugelmühle intensiv einer Scherdispergierung unterworfen wird.Process according to claims 1, 4, 5 and 9, characterized marked that for the production of the polyester anocomposites used ethylene glycolic Suspension consisting of the additive components thermally stable organophilic nanosheet silicate, KOH or NaOH or hexamethylenediamine and the antimony catalyst in a Reibkugelmühle intense is subjected to shear dispersion. Verfahren nach Ansprüchen 1, 4, 5, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Herstellung der Polyesternanocomposite verwendete ethylenglykolische Suspension bestehend aus den Additivkomponenten thermisch stabiles organophiles Nanoschichtsilikat, KOH oder NaOH bzw. Hexamethylendiamin sowie dem Antimon-Katalysator einen pH-Wert von 6,5–7,5, bevorzugt 6,8–7,2, und einen D50-Wert von < 5 μm, bevorzugt < 3 μm, aufweist und keine großen Teilchen > 15 μm, bevorzugt > 10 μm, mehr in der Suspension enthalten sind.Process according to Claims 1, 4, 5, 9 and 10, characterized in that the ethylene glycolic suspension used for the production of the polyester anocomposites consisting of the additive components thermally stable organophilic Nanoschichtsilikat, KOH or NaOH or hexamethylenediamine and the antimony catalyst has a pH of 6.5-7.5, preferably 6.8-7.2, and has a D 50 value of <5 μm, preferably <3 μm, and no large particles> 15 μm, preferably> 10 μm, more in the suspension are included. Verfahren nach Ansprüchen 1, 4, 5, 9, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Herstellung der Polyesternanocomposite eingesetzte ethylenglykolische Suspension bestehend aus den Additivkomponenten thermisch stabiles organophiles Nanoschichtsilikat, KOH oder NaOH bzw. Hexamethylendiamin sowie dem Antimon-Katalysator über mindestens 3 Stunden sedimentationsstabil ist.Process according to claims 1, 4, 5, 9, 10 and 11, characterized in that for the production of the polyester anocomposites used ethylene glycolic suspension consisting of the additive components thermally stable organophilic nanosheet silicate, KOH or NaOH or hexamethylenediamine and the antimony catalyst over at least 3 hours sedimentation stable. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung der Polyesternanocomposite als Katalysator bevorzugt Antimon in Form von Antimontriacetat bzw. Antimon-III-ocxid im Bereich der Zugabemenge von 150–1000 ppm, bevorzugt 250–750 ppm, eingesetzt wird.Method according to claim 1, characterized in that that for the preparation of the polyester anocomposite is preferred as the catalyst Antimony in the form of antimony triacetate or antimony-III-oxide in the range the addition amount of 150-1000 ppm, preferably 250-750 ppm is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung antimonfreier Polyesternanocomposite Aluminiumtrihydrat im Bereich der Zugabemenge von 100 bis 5000 ppm Al(OH)3, bevorzugt 1000–3000 ppm Al(OH)3, verwendet wird, welches in Form einer ethylenglykolischen Suspension zusammen mit den Additivkomponenten thermisch stabiles organophiles Nanoschichtsilikat, KOH oder NaOH bzw. Hexamethylendiamin in die Schmelze von Bis-Hydroxyalkylenterephthalat, bevorzugt im Temperaturbereich von 230 bis 250°C, über eine Dosierschleuse eingebracht wird.A method according to claim 1, characterized in that for the production of antimony-free Polyesternanocomposite aluminum trihydrate in the range of addition amount of 100 to 5000 ppm Al (OH) 3 , preferably 1000-3000 ppm Al (OH) 3 , is used, which in the form of an ethylene glycolic suspension together thermally stable organophilic Nanoschichtsilikat, KOH or NaOH or hexamethylenediamine is introduced into the melt of bis-hydroxyalkylene terephthalate, preferably in the temperature range of 230 to 250 ° C, via a metering lock with the additive components. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung besagter Polyesternanocomposite als Säurekomponente mindestens 50 Mol% einer dibasischen Säure bzw. des entsprechenden Dimethylesters, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Terephthalsäure, Isophthalsäure, Naphthalindikarbonsäure, 1,4-Cyclohexandikarbonsäure und jeweiliger Mischungen davon und mindestens eine Glykolkomponente, ausgewählt aus einer Gruppe von Glykolen, die zwischen 2 und 10 Kohlenstoffatome besitzen, eingesetzt werden.Method according to claim 1, characterized in that that for the production of said polyester anocomposite as the acid component at least 50 mol% of a dibasic acid or of the corresponding dimethyl ester, selected from the group consisting of terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid and respective mixtures thereof and at least one glycol component, selected from a group of glycols containing between 2 and 10 carbon atoms own, are used. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass bis zu 50 Mol% einer zweiten Säurekomponente oder mehrere dibasische Säurekomponenten zugegeben werden, die aus aromatischen Dikarbonsäuren mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen, aus aliphatischen Dikarbonsäuren mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und aus cycloaliphatischen Dikarbonsäuren mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen bestehen können.Process according to Claims 1 and 15, characterized that up to 50 mol% of a second acid component or more dibasic acid components which are selected from aromatic dicarboxylic acids having 8 to 14 carbon atoms, from aliphatic dicarboxylic acids with 4 to 12 carbon atoms and from cycloaliphatic dicarboxylic acids with 8 to 12 carbon atoms can exist. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten dibasischen Säurekomponenten aus der Gruppe stammen, die Terephthalsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, 1,4-, 1,5-, 2,6-, und 2,7-Naphthalin-Dikarbonsäure, Diphenyl-4,4'-Dikarbonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure und entsprechender Mischungen davon beinhalten.Process according to Claims 1 and 16, characterized that the dibasic acid components used from the group terephthalic acid, phthalic acid, isophthalic acid, 1,4-, 1,5-, 2,6-, and 2,7-naphthalene dicarboxylic acid, diphenyl-4,4'-dicarboxylic acid, succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid and corresponding mixtures thereof. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 15, dadurch kennzeichnet, dass die besagte Glykolkomponente aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Ethylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Cyclohexandimethanol, Diethylenglykol und entsprechender Mischungen davon besteht.Process according to claims 1 and 15, characterized that said glycol component is selected from the group those of ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, cyclohexanedimethanol, diethylene glycol and corresponding mixtures thereof. Verfahren nach Ansprüchen 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erlangten Polyesternanocomposite sich hervorragend zur Weiterverarbeitung zu transparenten Polyesterfolien und Polyesterflaschen gemäß den dafür etablierten Verarbeitungstechnologien eignen.Process according to Claims 1, 6 and 7, characterized that the obtained polyester anocomposites are outstanding for Further processing to transparent polyester films and polyester bottles according to the established Processing technologies are suitable.
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