DE3854746T2 - Herstellung einer Zusammensetzung vom thermoplastischen Harz durch Polymerisation in festem Zustand. - Google Patents

Herstellung einer Zusammensetzung vom thermoplastischen Harz durch Polymerisation in festem Zustand.

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die weitverbreitete Beliebtheit von Mikrowellenherden für den Hausgebrauch hat das Interesse an Speisetabletts entfacht, die für Mikrowellenherde sowie Heiß luf therde geeignet sind. Solche Speisetabletts müssen Herdtemperaturen bis zu 200ºC widerstehen können. Sie sind als Behälter für gefrorene Fertiggerichte von besonderem Wert. Demzufolge müssen solche Tabletts sowohl bei Gefrierschrank- als auch bei Herdtemperaturen hohe Schlagzähigkeit und Formstabilität besitzen. Wichtig ist natürlich auch, daß solche Tabletts in der Lage sind, schnellem Erhitzen von Gefrierschranktemperaturen von etwa -20ºC auf Herdtemperaturen von etwa 175ºC oder mehr zu widerstehen.
  • Behälter, die sowohl in Heißluftherden als auch in Mikrowellenherden erhitzt werden können, werden im folgenden als dualherdtauglich bezeichnet. Zur Herstellung solcher dualherdtauglichen Behälter sind Polyester bestens geeignet. Wichtig ist jedoch, daß der Polyester eher im kristallinen als im amorphen Zustand vorliegt, um eine ausreichende Hochtemperaturstabilität zu erhalten. Polyester werden normalerweise durch Hitzebehandlung bei erhöhten Temperaturen kristallisiert, wobei die gebildeten Kristallite fast bis zum Schmelzpunkt des Polyesters weitgehend stabil bleiben. Im allgemeinen werden dualherdtaugliche Behälter aus Polyester hitzebehandelt, um eine Kristallinität größer etwa 25% zu erhalten.
  • Gängige Methoden zum Formen von Gegenständen aus thermoplastischem Polyester sind Spritzgießen und Warmformen. Beim Spritzgießen wird der Polyester über seinen Schmelzpunkt hinaus erhitzt und unter Druck, der ausreicht, um den geschmolzenen Polyester zur Ausfüllung der Formhöhlung zu zwingen, eingespritzt. Der geschmolzene Polyester wird in der Form abgekühlt, bis er hart genug ist, um entformt zu werden. Das Spritzgießen einer 0,5 bis 20 Gewichtsprozent an isotaktischem Polybuten-1 enthaltenden Polyesterzusammensetzung ist in US-PS 3,839,499 beschrieben. Zur Produktion dünnwandiger Gegenstände wie dualherdtauglicher Tabletts ist die Spritzgußmethode jedoch im allgemeinen aufgrund der während des Füllens der Form gebildeten Fließlinien und Aufschichtungen, die zu nichteinheitlichen Eigenschaften, Oberflächenunregelmäßigkeiten und Verformung der fertigen Gegenstände führen, nicht geeignet.
  • Warmformen ist ein anderes zur Herstellung von Gegenständen aus Polyester kommerziell angewandtes Verfahren. Diese Technik ist zur Herstellung dünnwandiger Gegenstände wie dualherdtauglicher Speisetabletts auf kommerzieller Basis besonders wertvoll. Beim Warmformen wird eine Folie aus vorgeformtem Polyester auf eine zur Verformung der Folie ausreichende Temperatur erhitzt. Die Folie wird dann den Konturen einer Form mit Hilfe von beispielsweise Vakuum, Druckluft oder Formstanzen angepaßt. Der durch Warmformen hergestellte Gegenstand wird normalerweise in der Form hitzebehandelt, um eine Kristallinität von mindestens etwa 25% zu erhalten.
  • Die Kristallisationsgeschwindigkeiten können im allgemeinen durch die Zugabe einer geringen Menge eines Keimbildners zu den Polyesterzusammensetzungen verbessert werden. In der US-PS 3,960,807 wird zum Beispiel ein Warmformverfahren für Gegenstände mit einer Polyesterzusammensetzung aus (1) einem kristallisierbaren Polyester, (2) einem Rißhemmer, vorzugsweise einem Polyolefin und (3) einem Keimbildner beschrieben. Unter Verwendung derartiger Zusammensetzungen hergestellte Gegenstände aus Polyester haben im allgemeinen verbesserte Formtrenneigenschaften und Schlagzähigkeit. Zusätzlich hat die Verwendung solcher modifizierter Polyesterzusammensetzungen aufgrund der erzielten schnelleren Kristallisationsgeschwindigkeit kürzere Warmform-Arbeitszyklen zur Folge.
  • In der US-PS 4,572,852 wird eine Polyesterformteilzusammensetzung beschrieben, die aus Polyethylenterephthalat, (2) einem Polyolefin mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen und (3) einer wirksamen Menge eines Wärmestabilisiermittels besteht. Unter Verwendung solcher Zusammensetzungen hergestellte dünnwandige warmgeformte Gegenstände weisen verbesserte Schlagzähigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit auf. Aus diesem Grunde werden dualherdtaugliche Tabletts aus Polyester/Polyolefin-Mischungen in großem Umfang kommerziell genutzt. Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskositätszahl von mindestens etwa 0,65 wird für solche Anwendungen in großem Umfang genutzt. Das für dualherdtaugliche Tabletts verwendete Polyethylenterephthalat muß eine Grenzviskositätszahl von mindestens etwa 0,65 besitzen, um dem Gegenstand ausreichende Schlagzähigkeit bei tiefen Temperaturen, wie sie in einem Gefrierschrank vorherrschen, zu verleihen.
  • Polyester mit hohem Molekulargewicht (Polyester mit hohen Grenzviskositätszahlen) werden üblicherweise aus Polyestern mit niedrigem Molekulargewicht der gleichen Zusammensetzung durch Polymerisation in festem Zustand hergestellt. Die dabei verwendeten Polyester mit niedrigem Molekulargewicht (Prepolymere) werden charakteristischerweise durch herkömmliche Schmelzpolymerisationstechniken hergestellt. Die Polymerisation in festem Zustand wird im allgemeinen als vorteilhaft angesehen, weil die Handhabung von hochviskosen geschmolzenen Polymeren mit hohem Molekulargewicht während der Schmelz phase entfällt. Außerdem wird während des Festphasenschritts der Polymerisation thermischer Abbau weitgehend vermieden.
  • Beim Warmformen von dualherdtauglichen Behältern verwendete Polyester/Polyolefin-Mischungen werden im allgemeinen hergestellt, indem man den Polyester zusammen mit dem Polyolefin bei einer Temperatur oberhalb ihrer Schmelzpunkte extrudiert. Der Polyester und das Polyolefin werden mit anderen Worten in herkömmlicher Weise in einem getrennten Schritt gemischt, nachdem die Polymere bis zur angestrebten Grenzviskositätszahl polymerisiert worden sind. Es wäre sehr erstrebenswert, diesen getrennten Mischungsschritt zu eliminieren. Jedoch ist es in der Praxis sehr schwierig, Polyethylenterephthalat mit Polyolefinen wie etwa linearem Polyethylen niederer Dichte im Reaktor zu mischen, weil sich Agglomerate bilden, die an den Reaktorwänden haften, was ein sehr schwieriges Reinigungsproblem darstellt. Mit anderen Worten ist es in der Praxis nicht machbar, Polyethylenterephthalat während der Schmelzpolymerisation Polyethylen beizumischen. Durch diese Einschränkung wird die Möglichkeit der Beimischung von Polyethylen zu Polyethylenterephthalat im Reaktor auf kommerzieller Grundlage ausgeschlossen.
  • Darstellung der Erfindung
  • Unerwartet wurde gefunden, daß Mischungen aus Polyethylenterephthalat und flüssigkristallinem Polymer eine hervorragende Kombination von Eigenschaften für den Gebrauch als thermoplastische Harzzusammensetzungen bieten, die zum Warmformen warmgehärteter, dünnwandiger Gegenstände wie dualherdtauglicher Behälter verwendet werden können. Tatsächlich wurden unter Verwendung solcher Mischungen aus Polyethylenterephthalat und flüssigkristallinem Polymer dualherdtaugliche Tabletts mit hervorragender Kriechstromfestigkeit, Schlagzähigkeit und Formstabilität hergestellt. Außerdem wurde festgestellt, daß flüssigkristalline Polymere mit einem Schmelzpunkt im Bereich von etwa 90ºC bis etwa 300ºC mit Polyethylenterephthalat im Reaktor gemischt werden können. Weiter wurde festgestellt, daß solche Mischungen für lange Zeiträume ohne newienswerten Polymerabbau in festem Zustand polymerisiert werden können. Dank dieser Erfindung wird somit das Mischen im Reaktor kommerziell gangbar, ohne die Eigenschaften der unter Verwendung solcher Mischungen hergestellten Gegenstände aufzugeben. Vielmehr werden die Eigenschaften unter Verwendung solcher Zusammensetzungen hergestellter dünnwandiger, warmgeformter Gegenstände in bestimmter Hinsicht verbessert.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen Harzzusammensetzung, bei dem man (1) ein Polyethylenterephthalat-Prepolymer in einem (herkömmlichen) Schmelzpolymerisationsverfahren in Gegenwart von mindestens einem flüssigkristallinen Polymer zur Herstellung einer Mischung aus Polyethylenterephthalat- Prepolymer und flüssigkristalline Polymer, wobei besagte Mischung 94 bis 99 Gewichtsprozent Polyethylenterephthalat und 1 bis 6 Gewichtsprozent flüssigkristallines Polymer mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 90ºC bis 300ºC enthält, herstellt; und die besagte Mischung aus Polyethylenterephthalat und flüssigkristallinem Polymer mindestens etwa 1 Stunde lang bei einer Temperatur im Bereich von etwa 195ºC bis etwa 255ºC zur Herstellung einer thermoplastischen Harzzusammensetzung im festen Zustand polymerisiert. Die Anwesenheit des flüssigkristallinen Polyners scheint weder den Verlauf der Polymerisation in festem Zustand zu beeinträchtigen noch deren Geschwindigkeit zu verlangsamen. Weiter beschreibt die Erfindung ein Verfahren, bei dem man besagte thermoplastische Harzzusammensetzung zu einem Gegenstand mit einer Kristallinität in Bereich von etwa 10 bis etwa 40% warmformt.
  • Die erfindungsgemäß hergestellten thermoplastischen Harzzusammensetzungen sind für die Verwendung beim Warmformen dualherdtauglicher Behälter besonders geeignet. Diese Erfindung beschreibt auch solche dualherdtauglichen Behälter und ihre Fertigungsverfahren. Im einzelnen beschreibt diese Erfindung einen warmgeformten, unorientierten, thermofixierten, dünnwandigen Gegenstand aus: (1) etwa 85 bis etwa 99,5 Gewichtsprozent Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität im Bereich von etwa 0,7 bis etwa 2,0 dl/g, gemessen bei 30ºC in einem Mischlösungsmittel aus Phenol/Tetrachlorethan im Volumenverhältnis 60:40; und (2) etwa 0,5 bis etwa 15 Gewichtsprozent eines flüssigkristallinen Polymers mit einem Schmelzpunkt im Bereich von etwa 90ºC bis etwa 300ºC. Solche warmgeformten Gegenstände werden in Bestfall auch eine wirksame Menge eines Wärmestabilisiermittels gehalten.
  • Genaue Beschreibung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäß hergestellten thermoplastischen Harzzusammensetzungen bestehen aus Polyethylenterephthalat (PET) und mindestens etwa 1 Gewichtsprozent eines flüssigkristallinen Polymers (LCP). In den meisten Fällen enthalten solche Zusammensetzungen jedoch nicht mehr als 6 Gewichtsprozent an LCP. Solche Zusammensetzungen enthalten 94 bis 99 Gewichtsprozent PET und 1 bis 6 Gewichtsprozent LCP. Im allgemeinen wird für die erfindungsgemäßen thermoplastischenharzzusammensetzungen ein Gehalt von 96 bis 98 Gewichtsprozent PET und 2 bis 4 Gewichtsprozent LCP bevorzugt. Besonders bevorzugt sind Zusammensetzungen mit einem Gehalt von etwa 2,5 bis etwa 3,5 Gewichtsprozent LCP und etwa 96,5 bis etwa 97,5 Gewichtsprozent PET. PET besteht aus Repetiereinheiten, die sich von Terephthalsäure oder einem ihrer Diester und Ethylenglykol oder einem seiner Diester ableiten. Das für die erfindungsgemäßen thermoplastischen Harzzusammensetzungen verwendete PET kann auch modifiziert sein. Es kann kleine Mengen an Repetiereinheiten enthalten, die sich von anderen zweibasigen Säuren als Terephthalsäure und/oder Glykolen zusätzlich zu Ethylenglykol ableiten. Zum Beispiel können in der zur Herstellung von PET verwendeten Säurekomponente kleine Mengen an Isophthalsäure oder einer Naphthalindicarbonsäure verwendet werden. Auch PET, das mit einer kleinen Menge eines Diols mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen modifiziert worden ist, kann als Beispiel eines verwendbaren modifizierten PET dienen. Zum Beispiel kann zur Herstellung von modifiziertem PET eine kleine Menge an 1,4-Butandiol in der Glykolkomponente verwendet werden. Normalerweise bestehen in so modifiziertem PET nicht mehr als etwa 5 Gewichtsprozent der Repetiereinheiten aus anderen zweibasigen Säuren oder Diolen als Terephthalsäure und Ethylenglykol. Natürlich können Diester solcher Dicarbonsäuren und Diole auch verwendet werden. In den meisten Fällen enthält so modifiziertes PET weniger als etwa 3% anderer zweibasiger Säuren als Terephthalsäure und weniger als 3% anderer Diole als Ethylenglykol. Bevorzugt enthalten so modifizierte Polyester normalerweise nur etwa 1% anderer zweibasiger Säuren als Terephthalsäure und/oder weniger als 1% anderer Glykole als Ethylenglykol. Jedenfalls ist Polyethylenterephthalat-Homopolymer eine ausgezeichnete Wahl für die Verwendung in den thermoplastischen Harzzusammensetzungen.
  • Praktisch ist jeder Typ flüssigkristalliner Polymere mit einem Schmelzpunkt im Bereich von etwa 90ºC bis etwa 300ºC für die erfindungsgemäßen thermoplastischen Harzzusammensetzungen verwendbar. Solche flüssigkristallinen Polymere sind im Handel aus einer Vielzahl von Quellen erhältlich. Zum Beispiel verkauft Celanese geeignete flüssigkristalline Polymere unter dem Warenzeichen Vectra . Dabei hat sich Celanese Vectra A-900 LCP-Harz bei der Verwendung in den erfindungsgemäßen thermoplastischen Harzzusammensetzungen besonders bewährt.
  • Flüssigkristalline Polymere mit der allgemeinen Strukturformel -[A¹-R¹-A²-R²-R³&rsqbstr;n, wobei A¹ und A² gleich oder unterschiedlich sein können und aromatische Gruppen, R¹ eine verbrückende Gruppe, R² eine funktionelle Gruppe und R³ einen Abstandsblock bedeuten, sind für den Gebrauch in den erfindungsgemäßen Harzzusammensetzungen bestens geeignet. Die aromatischen Gruppen (A¹ und A²) in einem solchen LCP können zum Beispiel ein Benzolring oder eine Naphthalingruppe sein. Einige typische Beispiele geeigneter aromatischer Gruppen sind 1,3-Phenylengruppen, 1,4-Phenylengruppen, 1,4-Naphthylengruppen, 1,5- Naphthylengruppen und 2,6-Naphthylengruppen. 1,4-Phenylengruppen haben die Strukturformel:
  • und 2,6-Naphthylengruppen haben die Strukturformel:
  • und diese beiden Arten aromatischer Gruppen sind besonders bevorzugt.
  • Das Vorhandensein einer verbrückenden Gruppe, einer funktionellen Gruppe oder eines Abstandsblocks in einem solchen LCP ist nicht notwendig. Zum Beispiel können die aromatischen Gruppen in solch einem flüssigkristallinen Polymer direkt miteinander verbunden sein. Ein solches LCP läßt sich durch die einfache Strukturformel &lsqbstr;A¹-A²&rsqbstr;n, wobei A¹ und A² aromatische Gruppen, die gleich oder unterschiedlich sein können, bedeuten, darstellen. Ein von para-Hydroxybenzoesäure und 6- Hydroxy-2-naphtoesäure abgeleitetes LCP kann mit folgender Strukturformel dargestellt werden:
  • wobei x und y ganze Zahlen sind und anzeigt, daß die Verteilung der Repetiereinheiten statistisch sein kann. Einige typische Beispiele für Brückengruppen (R¹), die in solchen flüssigkristallinen Polymeren vorhanden sein können, sind: -CO-O-Gruppen, -CR=CR-Gruppen, -CR=NO-Gruppen, -CO=NH-Gruppen, -NO=N-Gruppen, -C C-Gruppen und -CR=N-N=CR-Gruppen, wobei R eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder ein Wasserstoffatom bedeutet. Einige typische Beispiele funktioneller Gruppen (R²), die in solchen flüssigkristallinen Polymeren vorhanden sein können, sind -O-Gruppen, -CO-O-Gruppen und -O-CO-Gruppen. Einige typische Beispiele für Abstandsblöcke (R³), die in solchen flüssigkristallinen Polymeren vorhanden sein können, sind &lsqbstr;CH&sub2;&rsqbstr;n -S-R-S-Gruppen, -SiR&sub2;-O-Gruppen und &lsqbstr;CH&sub2;-CHR&rsqbstr;n Gruppen, wobei R eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder ein Wasserstoffatom bedeutet. Siliziumhaltige Abstandsblockgruppen wie:
  • werden für besonders vorteilhafte Abstandsblöcke gehalten. In der Haupt- und in der Seitenkette flüssigkristalline Polymere, die zur Verwendung in den erfindungsgemäßen thermoplastischen Harzzusammensetzungen geeignet sind, werden von Chung, "The Recent Developments of Thermotropic Liquid Crystalline Polymers", Polymer Engineering and Science, Band 26, Nr. 13 (Juli 1986), worauf hiermit in seiner Gänze ausdrücklich Bezug genommen wird, ausführlich beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße thermoplastische Harzzusammensetzung enthält vorzugsweise ein oder mehrere Wärmestabilisiermittel. Die Einbeziehung eines oder mehrerer Wärmestabilisiermittel ist von besonderem Nutzen, wenn der aus dem Rarz hergestellte fertige Gegenstand für lange Zeit hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt wird. Die Erhaltung hinreichender physikalischer Eigenschaften, besonders der Schlagzähigkeit, ist für Anwendungen wie dualherdtauglichen Speisetabletts sehr wichtig. Als Wärmestabilisiermittel werden hier Verbindungen verwendet, die antioxidierende Eigenschaften zeigen, deren wichtigste die Fähigkeit zur Oxidationshemmung ist. Bei der Ausführung dieser Erfindung muß ein wirksames Wärmestabilisiermittel fähig sein, den wärmegeformten Gegenstand bei erhöhten Temperaturen zu schützen. Die folgenden Verbindungen sind typische Beispiele brauchbarer Wärmestabilisiermittel, die sich in die erfingungsgemäßen thermoplastischen Harzzusammensetzungen einarbeiten lassen: alkylierte substituierte Phenole, Bisphenole, Thiobisacrylate, aromatische Amine, organische Phosphite und Polyphosphite. Zu den aromatischen Aminen, die spezifische Wärmestabilisierungsfähigkeiten zeigen, gehören: primäre Polyamine, Diarylamine, Bisdiarylamine, alkylierte Diarylamine, Keton/Diarylamin-Kondensationsprodukte, Aldehyd/Amin-Konden sationsprodukte und Aldehydimine. Als streng werden solche Bedingungen bezeichnet, unter denen der wärmegeformte Gegenstand für mehr als etwa 30 Minuten Temperaturen um 200ºC ausgesetzt ist. Für derartige Hochtemperaturanwendungen werden die Polyphenole, die mehr als zwei Phenolringstrukturen enthalten, bevorzugt, insbesondere, wenn jegliche Fleckenbildung oder Verfärbung durch das Wärmestabilisiermittel unerwünscht ist. Einige typische Beispiele geeigneter Polyphenole sind Tetrakis(methylen-3(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat)methan und 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)benzol.
  • Fachleute werden mit Leichtigkeit die benötigte wirksame Menge Wärmestabilisiermittel ermitteln können, die im allgemeinen im Bereich von etwa 0,005 bis etwa 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der thermoplastischen Harzzusammensetzung, liegt. Vorzugsweise liegt die Menge an verwendetem Wärmestabilisiermittel normalerweise im Bereich von 0,01 und 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der thermoplastischen Harzzusammensetzung. Die verwendete Menge Wärmestabilisiermittel schwankt mit solchen Faktoren wie dem erforderlichen Schutzgrad, dem Grad der Hitzeaussetzung, Löslichkeitsbegrenzungen des gewählten Wärmestabilisiermittels in der thermoplastischen Harzzusammensetzung und der Gesamtwirksamkeit des Wärmestabilisiermittels.
  • Ebenso können ein oder mehrere Pigmente oder Farbmittel der thermoplastischen Harzzusammensetzung zugesetzt werden, um sie mit der gewünschten Farbe zu versehen. Die Zugabe von Titandioxid zu der thermoplastischen Harzzusammensetzung ergibt zum Beispiel eine strahlend weiße Farbe. Ein oder mehrere Farbmittel können der thermoplastischen Harzzusammensetzung ebenso zugegeben werden, um sie mit einer Vielzahl von Farben zu versehen. Solche Farbmittel wirken normalerweise nicht als Keimbildner. Einige typische Beispiele nichtkeimbildender organischer Farbmittel sind: Phthalocyanin blau, Solvent Red 135, und Disperse Yellow 64 (CAS-Nr. 10319-14-9). Viele andere Farbmittel aus den Gruppen der Solvent- und Dispersionsfarbstoffe sind ebenfalls zur Färbung der erfindungsgemäßen thermoplastischen Harzzusammensetzungen verwendbar. Die zum Erhalt einer bestimmten gewünschten Farbe benötigte Menge eines Farbmittels oder einer Kombination von Farbmitteln kann von Fachleuten leicht bestimmt werden.
  • Der Schmelzpunkt von PET liegt, abhängig von seinem Kristallinitätsgrad, im Bereich von 256ºC bis 271ºC.
  • Die thermoplastischen Harzzusammensetzungen werden in einem Reaktormischverfahren hergestellt. Ein solches Vorgehen macht einen anschließenden Schmelzmischschritt überflüssig. Das Mischen im Reaktor kann durch einfache Zugabe des flüssigkristallinen Polymers zur Reaktionszone, in der das PET durch herkömmliche Schmelz polymerisation hergestellt wird, durchgeführt werden. Die Anwesenheit des flüssigkristallinen Polymers während der Herstellung des PETS durch Schmelzpolymerisation stört die Polymerisation nicht, und besondere Vorsichtsmaßnahmen oder Abänderungen der Schmelzpolymerisation sind nicht erforderlich. Aus diesen Grunde können herkömmliche Schmelzpolymerisationsverfahren eingesetzt werden, wobei die einzige erforderliche Abänderung die Zugabe des flüssigkristallinen Polymers zur Reaktionszone oder dem Polymerisationsreaktor ist. Die Zugabe des flüssigkristallinen Polymers kann in jeder Stufe der Schmelzpolymerisation erfolgen. Kommerzielle Schmelzpolymerisationsverfahren zur Herstellung von PET beinhalten jedoch normalerweise Filtrationsschritte, wobei die flüssigkristallinen Polymere dazu neigen, Filter der üblicherweise verwendeten Größenordnung zu verstopfen. Aus diesem Grunde erfolgt die Zugabe des flüssigkristallinen Polymers zum Schmelzpolymerisationsreaktionssystem vorzugsweise erst, nachdem darin enthaltene Verunreinigungen herausgefiltert worden sind. Falls nach der Zugabe des flüssigkristallinen Polymers ein zusätzlicher Filtrationsschritt erwünscht ist, sollte ein Filter verwendet werden, dessen Größe mindestens der der LCP-Teilchen entspricht. Ein solches Filter ist zur Entfernung großer Verunreinigungen aus dem Polymerisationssystem befähigt und ist nicht so verstopfungsempfindlich wie Filter herkömmlicherer Größen.
  • Schmelzpolymerisationsverfahren können zur Herstellung von PET mit hohen Grenzviskositäten (Molekulargewichten) verwendet werden. In den meisten Fällen ist jedoch die Anwendung eines Polymerisationsverfahrens in festem Zustand sehr erwünscht, um die Grenzviskosität des PET auf Werte von über etwa 0,6 zu erhöhen. Die bei solchen Polymerisationen in festem Zustand verwendeten PET-Prepolymere werden durch herkömmliche Schmelzpolymerisationstechniken hergestellt und enthalten zusätzlich zum PET-Prepolymer ein flüssigkristallines Polymer. Die Grenzviskosität durch Mischen im Reaktor hergestellter thermoplastischer Harzzusammensetzungen kann also durch den Einsatz von Polymerisationsverfahren in festem Zustand weiter erhöht werden. Die bei solchen Polymerisationen in festem Zustand verwendeten PET-Prepolymere haben üblicherweise Grenzviskositäten im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,7 dl/g, gemessen bei 30ºC in einem Mischlösungsmittel aus Phenol und Tetrachlorethan im Volumenverhältnis 60/40 bei einer Konzentration von 0,4 g/dl. In vielen kommerziellen Verfahren besitzt das PET-Prepolymer eine Grenzviskosität im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,65 dl/g. Nachdem man mittels Schmelzpolymerisation die erwünschte Grenzviskositätszahl erreicht hat, wird das Prepolymer üblicherweise zur Polymerisation in festem Zustand zu Tabletten oder Chips geformt. Die Tabletten oder Chips bestehen natürlich aus dem PET-Prepolymer, dem flüssigkristallinen Polymer und gegebenenfalls Wärmestabilisiermitteln und Farbmitteln. Solche Prepolymerchips oder -tabletten können im Grunde genommen jede Form haben und in ihrer Größe sehr unterschiedlich sein. Als allgemeine Regel gilt jedoch, je kleiner die Prepolymertabletten oder -chips, desto schneller erfolgt die Polymerisation in festem Zustand.
  • Das aus PET mit niedrigem Molekulargewicht und dem flüssigkristallinen Polymer bestehende Prepolymer wird im allgemeinen vor der Polymerisation im festen Zustand zur Erhöhung seiner Erweichungstemperatur vom amorphen in den kristallinen Zustand überführt. Das macht man, um zu vermeiden, daß die Prepolymertabletten oder -chips als feste Masse im Reaktor zur Polymerisation in festen Zustand zusammenkleben. Vorzugsweise besitzt das im festen Zustand zu polymerisierende Prepolymer eine Kristallinität von mindestens etwa 20%. Diese Kristallinität kann man auf geeignete Weise wie zum Beispiel kontrolliertes Erhitzen des Polyester-Prepolymers oder durch Behandeln des Prepolymers mit dem Dampf eines geeigneten organischen Lösungsmittels erreichen.
  • Die Erweichungstemperatur von kristallinen oder teilweise kristallinen Polyethylenterephthalat-Prepolymeren beträgt etwa 230ºC und ist somit viel höher als ihre Erweichungstemperatur in amorphem Zustand, die etwa 100ºC bis 150ºC beträgt. Vor der Polymerisation in festem Zustand werden Polyesterprepolymere gewöhnlich bis zu einer Kristallinität von mindestens etwa 20% kristallisiert. Ein PET-Prepolymer kann üblicherweise durch 5 bis 300 ninütiges Erhitzen auf 150ºC zu etwa 20% bis 40% Kristallinität umgewandelt werden. Niedrigere Kristallisierungstemperaturen erfordern normalerweise längere Heizzeiten. Geeignete Zeit/Temperatur-Beziehungen können von Fachleuten leicht ermittelt werden.
  • Die zur Kristallisation der Oberflächen von Tabletten oder Chips aus der Prepolymerzusammensetzung durch Dampfbehandlung erforderliche Zeitdauer variiert mit der Konzentration des Dampfes, der Art der verwendeten flüchtigen organischen Verbindung, der Ausgangsgrenzviskosität des verwendeten Prepolymers und mit der angestrebten Kristallinität. Da Dampfbehandlung die Prepolymere von der Oberfläche nach innen kristallisiert, ist gewöhnlich ein geringerer Kristallinitätsgrad erforderlich als bei der Kristallisation der Prepolymere durch Wärmebehandlung, um die aus dem Prepolymer hergestellten Chips oder Tabletten am Zusammenkleben zu hindern. Dieser erhöhte Kristallisationsgrad des Prepolymers ist durch einfache Behandlung mit den Dämpfen einer geeigneten organischen Verbindung wie einem flüchtigen chlorierten Kohlenwasserstoff, einem flüchtigen Keton, Tetrahydrofuran, Ethylenoxid oder Propylenoxid erhältlich. Zur Verwendung in solchen Dampfkristallisationen sind als flüchtige organische Verbindungen Methylenchlorid und Aceton besonders bevorzugt.
  • PET-Prepolymere können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Verfahren in festem Zustand polymerisiert werden. Für die Polymerisation in festem Zustand geeignete Temperaturen können im Bereich von einer Temperatur knapp oberhalb der Schwellentemperatur der Polymerisationsreaktion bis zu einer Temperatur um die Erweichungstemperatur des PETS, die weit unterhalb des Schmelzpunkts liegen kann, liegen. So beträgt z.B. die Erweichungstemperatur kristalliner oder teilweise kristalliner PET-Prepolymere etwa 240ºC, was viel höher als ihre Erweichungstemperatur im amorphen Zustand ist, die üblicherweise etwa 100ºC bis 150ºC beträgt.
  • Die zur Polymerisation in festem Zustand angewandte Temperatur beträgt üblicherweise von etwa 1ºC bis etwa 50ºC unterhalb der Erweichungstemperatur des PET- Prepolymers. In der Regel liegt die optimale Temperatur zur Polymerisation eines PET-Prepolymers in festem Zustand bei etwa 5ºC bis etwa 20ºC unterhalb seiner Erweichungstemperatur. Bei der Polymerisation von Tabletten oder Chips aus PET in festem Zustand liegen beispielsweise die höchsten normalerweise anwendbaren Temperaturen im Bereich von 240ºC bis etwa 255ºC, d.h. knapp unterhalb seiner Erweichungstemperatur und seines Schmelzpunkts. Im allgemeinen wird die PET-Prepolymer/ LCP-Zusammensetzung bei einer Temperatur von etwa 195ºC bis etwa 255ºC in festem Zustand polymerisiert. In den meisten Fällen werden PET-Prepolymer/LCP-Zusammensetzungen bei einer Temperatur von 210ºC bis 255ºC, bevorzugt bei Temperaturen im Bereich von 220ºC bis 245ºC, in festem Zustand polymerisiert.
  • Beim Fortschreiten der Polymerisation eines Polyester-Prepolymers in festem Zustand kann dessen Erweichungstemperatur ansteigen. Also kann die Temperatur der Polymerisation in festem Zustand während des Verlaufs der Polymerisation stufenweise erhöht werden. Zum Beispiel kann im Falle von Polyethylenterephthalat das in US-PS 3,718,621 beschriebene Verfahren, auf das hier in seiner Gänze Bezug genommen wird, verwendet werden.
  • Die Polymerisation in festem Zustand wird unter Vakuum oder in Gegenwart eines Inertgasstroms durchgeführt. Normalerweise werden solche Polymerisationen in festem Zustand in Gegenwart eines Inertgasstroms durchgeführt. Dabei ist sehr wünschenswert, daß das Inertgas einheitlich durch die mit Tabletten aus der zu polymerisierenden PET-Prepolymer/LCP-Zusammensetzung gefüllten Zone der Polymerisation in festem Zustand fließt. Um einen homogenen oder einheitlichen Fluß des Inertgases durch die Zone der Polymerisation in festem Zustand ohne Umgehung bestimmter Bereiche zu gewährleisten, wird im allgemeinen ein Gerät zur Verteilung des Inertgases verwendet. Deshalb wird ein guter Polymerisationsreaktor so konstruiert sein, daß das Inertgas homogen durch das darin enthaltene Prepolymer fließt. Es sollte bemerkt werden, daß der Hauptteil des Inertgases während des Durchströmens der Zone der Polymerisation in festem Zustand um die Tabletten oder Chips aus Polyesterprepolymer herumfließt.
  • Einige zur Verwendung im erfindungsgemäßen Polymerisationsverfahren im festen Zustand geeignete Inertgase sind u.a. Stickstoff, Kohlendioxid, Helium, Argon, Neon, Krypton, Xenon und bestimmte industrielle Abgase. Verschiedene Kombinationen oder Gemische unterschiedlicher Inertgase können ebenfalls verwendet werden. In den meisten Fällen wird Stickstoff als Inertgas verwendet.
  • Die zur Polymerisation eines Polyester-Prepolymers in festem Zustand zu einem Polyesterharz mit hohem Molekulargewicht in einem gegebenen Reaktor zur Polymerisation in festem Zustand bei einer gegebenen Temperatur benötigte Gesamtmenge Inertgas kann durch Pulsen des Inertgases durch das Polyester-Prepolymer bedeutend vermindert werden. Die Mindestmenge Inertgas, die pro Zeit- und Gewichtseinheit durch die PET-Prepolymer/LCP-Zusammensetzung gepulst werden muß, variiert mit der zur Polymerisation in festem Zustand verwendeten Temperatur und der Konstruktion des Polymerisationsreaktors. Die optimale Weise des Pulsierens des Inertgases durch den Reaktor wird ebenso mit der verwendeten Polymerisationstemperatur sowie der Konstruktion und der Größe des Polymerisationsreaktors variieren. Gewöhnlich werden etwa 0,05 bis etwa 2 Liter Inertgas pro Stunde und pro Kilogramm des Polyester-Prepolymers durch das Polyesterprepolymer gepulst. Im allgemeinen ist die beste Art, das Inertgas durch das im festen Zustand zu polymerisierende Polyester-Prepolymer zu pulsen, den Inertgasfluß wiederholt an- und abzustellen. US-PS 4,532,319, auf das hier in seiner Gänze Bezug genommen wird, beschreibt dieses Verfahren zur Verminderung des Inertgasverbrauchs näher.
  • Die Zone der Polymerisation in festem Zustand kann praktisch jede Anordnung haben, die es erlaubt, die PET-Prepolymer/LCP-Zusammensetzung für die gewünschte Verweilzeit bei der gewünschten Temperatur der Polymerisation in festem Zustand zu halten und Nebenprodukte der Reaktion wie Acetaldehyd zu entfernen. Bei solchen Zonen der Polymerisation in festem Zustand kann es sich um Reaktoren mit einem Festbett, einem statischen Bett, einem Wirbelbett oder einem Wanderbett handeln. In den meisten Fällen ist die Verwendung eines röhrenförmigen Polymerisationsreaktors, in dem die Prepolymertabletten oder -chips mit der gewünschten Verweilzeit durch den Reaktor fließen, bevorzugt. Solche röhrenförmigen Reaktoren haben einen weitgehend einheitlichen Querschnitt und sind hoch genug, um den Fluß der PET- Prepolymer/LCP-Zusammensetzung vom Kopf zum Boden des Reaktors in der gewünschten Verweilzeit unter dem Einfluß der Schwerkraft zu gewährleisten. Mit anderen Worten bewegt sich das Prepolymer vom Kopf zum Boden eines solchen röhrenförmigen Polymerisationsreaktors in einem teilweise gestauten Zustand. Die Durchströmungsgeschwindigkeit durch einen solchen Reaktor kann durch Austragsregulierung am Boden des Reaktors gesteuert werden. Im allgemeinen ist bevorzugt, ein Inertgas im Gegenstrom (aufwärts) bei einer Gasgeschwindigkeit weit unterhalb des Turbulenzpunktes durch den Reaktor fließen zu lassen, so daß das Prepolymer nicht verwirbelt wird < die Tabletten oder Chips bleiben immer in Berührung miteinander).
  • Das Polyester-Prepolymer wird so lange in festem Zustand polymerisiert, wie zur Erhöhung seines Molekulargewichts oder seiner Grenzviskositätszahl auf das der gewünschten thermoplastischen Harzzusammensetzung ausreicht. Es ist wünschenswert, daß das hergestellte Polyesterharz mit hohem Molekulargewicht eine Grenzviskositätszahl von mindestens 0,7 dl/g besitzt. In den meisten Fällen hat dieses Harz mit hohem Molekulargewicht eine Grenzviskositätszahl von mindestens 0,85 dl/g und für viele Anwendungen vorzugsweise eine Grenzviskositätszahl von mindestens etwa 1,0 dl/g (innerhalb des Bereichs von 1,0 bis 2,0 dl/g).
  • Die zur Erhöhung des Molekulargewichts des Polyester-Prepolymers auf ein gegebenes gewünschtes Molekulargewicht erforderliche Polymerisationszeit wird natürlich mit der verwendeten Polymerisationstemperatur, der Grenzviskositätszahl des verwendeten PET-Prepolymers und der gewünschten endgültigen Grenzviskositätszahl variieren. Der Einsatz sehr langer Polymerisationszeiten ist möglich, wenn Harze mit ultrahohem Molekulargewicht erwünscht sind. Im allgemeinen werden die erfindungsgemäßen Polymerisationen in festem Zustand mindestens etwa eine Stunde lang durchgeführt. In den meisten Fällen liegen die Polymerisationszeiten, die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden, im Bereich von etwa 2 Stunden bis etwa 12 Stunden. In den meisten Fällen ist die Verwendung einer Polymerisationszeit im Bereich von etwa 3 Stunden bis etwa 6 Stunden bevorzugt. Solche Polymerisationen in festem Zustand können natürlich unter Verwendung diskontinuierlicher, halbkontinuierlicher oder kontinuierlicher Techniken durchgeführt werden. Im Falle kontinuierlicher Polymerisationen in festem Zustand sind die erwähnten Polymerisationszeiten Verweilzeiten in der Reaktionszone der Polymerisation in festem Zustand.
  • Die hergestellten thermoplastischen Harzzusammensetzungen können zur Anfertigung einer Vielzahl nützlicher Fabrikate verwendet werden. Die erfindungsgemäß hergestellten thermoplastischen Harzzusammensetzungen besitzen besonderen Wert zur Verwendung als Warmform- Zusammensetzungen, aus denen dünnwandige Gegenstände wie dualherdtaugliche Tabletts hergestellt werden können. Die Fabrikate sind dünnwandige warmgeformte Gegenstände. Unter dünnwandig sind hier Gegenstände mit einer Wanddicke von weniger als etwa 1 mm zu verstehen. Ein Gegenstand mit einer Wanddicke von mehr als 1 mm (40 Millizoll) könnte mittels der erfindungsgemäßen Warmformverfahren nur hergestellt werden, wenn die vorgeformte Folie auf eine geeignete Warmformtemperatur unter Erhaltung des weitgehend amorphen Zustands der Folie vorgewärmt werden könnte. Die zum Vorwärmen der Folie gegenwärtig verfügbaren Methoden verteilen die Hitze nicht schnell genug einheitlich, um eine Kristallinitätserhöhung vor dem Formen auf ein Mindestmaß zu verringern, wenn die Gegenstände eine Wanddicke von mehr als etwa 1 mm haben.
  • Nachdem ein teilkristalliner fertiger Gegenstand für gute Formstabilität bei hohen Temperaturen notwendig ist, ist die Kenntnis des Kristallinitätsgrads oder des Kristallinitätsprozentsatzes von beträchtlicher Wichtigkeit. Eine geeignete Methode zur Bestimmung des Kristallinitätsprozentsatzes ist die Dichte, da bei einer gegebenen Polyesterzusammensetzung ein direkter Zusammenhang zwischen den beiden Größen besteht. Zur Bestimmung der Dichte bei einer bestimmten Temperatur kann eine kalibrierte Gradientensäule benutzt werden. Der Dichtewert kann dann in einen Kristallinitätsprozentsatz umgerechnet werden.
  • Unter den auswechselbaren Begriffen Kristallisationstemperatur und Kristallisationsbeginn sind die Temperatur oder der Temperaturbereich zu verstehen, bei dem eine durch eine Kombination aus molekularer Beweglichkeit und sekundären Bindungskräften hervorgerufene, sich regelmäßig wiederholende Morphologie über eine nolekulare Entfernung von mindestens einigen hundert Angström in einem Polymer hervorgerufen wird. Die Kristallisationstemperatur oder der Kristallisationsbeginn sind visuell als der Punkt wahrnehmbar, an dem eine weitgehend amorphe, unorientierte Folie aus PET/LCP von einer durchscheinenden, schleierartigen Erscheinung in eine weiße übergeht.
  • In dieser Beschreibung und den angefügten Ansprüchen ist unter Glasübergangstemperatur eine Temperatur oder ein Temperaturbereich zu verstehen, bei dem ein Wechsel in der Steigung der Volumen/Temperatur-Kurve des besagten Polymers auftritt und der einen Temperaturbereich definiert, unter dem das Polymer glasartige Merkmale und oberhalb dessen das Polymer gummiartige Merkmale aufweist. Die Glasübergangstemperatur (Tg) von Polyethylenterephthalat wird mit 67ºC im amorphen Zustand, 81ºC im kristallinen Zustand und 125ºC im geordneten kristallinen Zustand angegeben.
  • Aus den erfindungsgemäß hergestellten thermoplastischen Harzzusammensetzungen können dünnwandige Gegenstände unter Verwendung herkömmlicher Warmformausrüstung gebildet werden. Das vollständige Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:
  • 1. Bildung einer weitgehend amorphen Folie aus der homogen gemischten PET/LCP-Zusammensetzung.
  • 2. Vorwärmen der Folie, bis sie erweicht und deren Anordnung über der Form.
  • 3. Aufziehen der vorgewärmten Folie auf die erhitzte Formoberfläche.
  • 4. Thermofixieren der geformten Folie durch Aufrechterhalten des Kontakts der Folie mit der erhitzten Form, bis die Folie teilweise kristallisiert ist.
  • 5. Abstreifen des Artikels von der Formhöhlung.
  • Folien zum Gebrauch im Warmformverfahren können mit beliebigen herkömmlichen Methoden hergestellt werden. Die gängigste Methode ist das Extrudieren durch eine Flachdüse. Es ist wichtig, die Folie sofort nach dem Extrudieren zur Verringerung des nach dem Formen entwickelten Ausmaßes der Kristallisation auf ein Mindestmaß abzulöschen.
  • Unter weitgehend amorph ist hier eine Folie mit einem hinreichend niedrigen Kristallinitätsgrad zu verstehen, der das Warmformen der Folie mit ausreichender Formgenauigkeit und Formteilbildung ermöglicht. In den gegenwärtig verfügbaren Warmformverfahren sollte der Kristallinitätsgrad der vorgeformten Folie nicht mehr als 10 Prozent betragen.
  • Das Vorwärmen der weitgehend amorphen Folie vor der Anordnung über der Warmform-Form ist zur Erzielung der für ein rentables kommerzielles Verfahren erforderlichen sehr kurzen Formzeiten erforderlich. Die Folie muß bis über ihre Tg und unterhalb des Punkts, an dem sie während der Anordnung über der Formhöhlung übermäßig durchhängt, erhitzt werden. Der bevorzugte Bereich ist 120ºC-160ºC, besonders bevorzugt 135ºC-150ºC.
  • Die Form sollte auf eine zur Erreichung des gewünschten Kristallinitätsgrads ausreichende Temperatur vorgewärmt werden. Die Wahl der optimalen Formtemperatur hängt von der Art der Warmformausrüstung, der Gestalt und der Wanddicke des zu formenden Gegenstands und anderen Faktoren ab. Die Formbetriebstemperaturen liegen im Bereich von 150º-215ºC. Der bevorzugte Bereich ist 170º- 190ºC.
  • Unter Thermofixieren ist ein Verfahren zur thermisch induzierten Teilkristallisierung eines Polyestergegenstands ohne nennenswerte Orientierung zu verstehen. In der Praxis erreicht man Thermofixierung durch ausreichend langes Aufrechterhalten eines innigen Kontakts des Films oder der Folie mit der erwärmten Formoberf läche, bis ein Kristallinitätsgrad erreicht ist, der dem fertigen Artikel ausreichende physikalische Eigenschaften verleiht. Es wurde gefunden, daß ein Kristallinitätsgrad von etwa 10 bis etwa 40 Prozent wünschenswert ist. Bei Behältern zur Verwendung im Lebensmittelbereich bei hohen Temperaturen wurden für ausreichende Formstabilität bei Entformungsvorgängen Kristallinitätsgrade von über 15 Prozent für notwendig befunden. Ein bevorzugter Kristallinitätsbereich liegt bei 20 bis 35 Prozent; dieser Bereich ergibt Artikel mit ausgezeichneter Formstabilität und Schlagzähigkeit.
  • Der thermofixierte Artikel kann von der Formhöhlung durch bekannte Möglichkeiten der Entfernung abgestreift werden. Eine Methode, das Zurückblasen, besteht aus dem Aufbrechen des zwischen der Form und der geformten Folie herrschenden Vakuums durch die Einleitung von Preßluft. Im kommerziellen Warmformverfahren wird der Artikel anschließend zugeschnitten und der Abfall gemahlen und wiederverwertet.
  • Bei der Herstellung von Folien für den anschließenden Gebrauch in Warmformverfahren ist es sehr wichtig, daß das LCP homogen in dem PET dispergiert ist, so daß eine homogene Mischung zur Erzielung optimaler Ergebnisse entsteht. Die Folie kann mit herkömmlichen Extrusions- oder Gießmethoden hergestellt werden. Je nach der zur Herstellung der Folie angewandten Methode kann die Grenzviskositätszahl der hergestellten Folie fast die gleiche oder etwas niedriger als die Grenzviskositätszahl der ursprünglichen thermoplastischen Harzzusammensetzung sein. Mit anderen Worten kann die Grenzviskositätszahl der thermoplastischen Harzzusammensetzung durch das Gießoder Extrusionsverfahren etwas verringert werden. Die hergestellten warmgeformten Gegenstände sollten Grenzviskositätszahlen besitzen, die denen der Folie, aus denen sie hergestellt wurden, ähnlich sind.
  • In der Beschreibung und den angefügten Ansprüchen sind alle Prozentangaben Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung, der Folie oder des Gegenstands.
  • Beispiel 1
  • PET wurde durch Umsetzung von Terephthalsäure mit Ethylenglykol in einem herkömmlichen Schmelzpolymerisationsverfahren hergestellt. Bei einer Grenzviskositätszahl von 0,6 dl/g wurden 3 Gewichtsprozent eines flüssigkristallinen Polymers zugegeben, was eine PET/LCP- Schmelzmischung aus 97 Gewichtsprozent PET und 3 Gewichtsprozent LCP ergab. Das zugegebene LCP war Celanese Vectra A-900. NMR (Kernmagnetische Resonanz)- Analyse zeigt, daß Vectra A-900 para-Hydroxybenzoesäure und 6-Hydroxy-2-naphthoesäure zuzuordnende Signale aufwies. Man nimmt an, daß Vectra A-900 aus Repetiereinheiten besteht, die von den folgenden Monomeren abgeleitet sind:
  • Die erhaltene Reaktormischung wurde etwa 10 bis 15 Minuten durchmischt und anschließend aus dem Reaktor ausgetragen und gewürfelt. Aufgrund ungenügender Scherspannung im Reaktor schmolzen die einzelnen LCP-Teilchen nicht, sondern waren im PET dispergiert. Das erhaltene gewürfelte Gemisch, das im wesentlichen das in einer PET- Matrix eingeschlossene LCP enthielt, wurde dann in festem Zustand bis zu einer Grenzviskositätszahl von 0,923 dl/g polymerisiert.
  • Aus diesem gewürfelten, in festem Zustand polymerisierten Material wurden dann durch Extrusion in einem 1,75 Zoll-(4,45 cm)-HPM-Extruder Folien hergestellt. Der Maddox-Mischkopf auf den Extruderschnecken erzeugte zur homogenen Mischung des LCPS und des PETS ausreichende Scherspannung, wobei eine homogene, hochwertige, glänzende Folie entstand. Die hergestellte Folie wurde dann mit einem Comet-Warmformer zu Tabletts warmgeformt. Diese warmgeformten Tabletts hatten eine Dicke von 30 Millizoll. Das Warmformverfahren wurde bei einer Filmtemperatur von 290-300ºF (143-149ºC), einer Formtemperatur von 315ºF (157ºC), einer Ofenzykluszeit von 11,5 Sekunden und einer Formstandzeit von 6 Sekunden durchgeführt.
  • Die in diesem Versuch hergestellten Tabletts waren sehr zufriedenstellend. In der Tat wurde bei diesen Tabletts eine ausgezeichnete Tieftemperatur-Schlagzähigkeit bei -20ºF (-29ºC) festgestellt.
  • Beispiel 2 (zum Vergleich)
  • Hier wurde der Versuch unternommen, im Reaktor lineares Polyethylen niederer Dichte mit PET zu mischen. PET wurde gemäß Beispiel 1 in einer herkömmlichen Schmelzpolymerisation hergestellt. Lineares Polyethylen niederer Dichte wurde dann dem Reaktor zugegeben, in dem das PET in der Schmelzpolymerisation hergestellt wurde (wie in Beispiel 1). In diesem Versuch war das Mischen im Reaktor jedoch höchst erfolglos, da sich das lineare Polyethylen niederer Dichte zusammenballte und an den Wänden des Reaktors klebte, was eine sehr unangenehme Situation hervorrief.
  • Beispiel 3 (zum Vergleich)
  • In diesem Versuch wurde ein ionomermodifiziertes Polyethylen (Duponts Surlyn 9721) gemäß Beispiel 1 im Reaktor mit PET gemischt. Es zeigte sich jedoch, daß das ionomermodifizierte Polyethylen die Kristallisationsgeschwindigkeit des PETS nicht verbessert. Somit ist es klar, daß ionomermodifiziertes Polyethylen nicht in die für die Herstellung von dualherdtauglichen Tabletts durch ein Reaktormischverfahren erforderliche Art von Formzusammensetzungen eingearbeitet werden kann.
  • Beispiel 4 (zum Vergleich)
  • In diesem Versuch wurde ein thermoplastisches Polyester-Elastomer (Hytrel 4074) gemäß Beispiel 1 im Reaktor mit PET gemischt. Es zeigte sich jedoch, daß das thermoplastische Polyester-Elastomer die Kristallisationsgeschwindigkeit des PETS nicht verbessert.
  • Dieser Versuch zeigt, daß es nicht möglich ist, thermoplastische Polyester-Elastomere im Reaktor mit PET zu mischen. Hytrel 4074 konnte nämlich noch nicht einmal 5 Minuten lang einer Schmelztemperatur von 270ºC ohne Zersetzung widerstehen. Es ist deshalb äußerst klar, daß Hytrel 4074 nicht im Reaktor mit PET gemischt werden kann, weil eine minimale Reaktormischzeit von mindestens etwa 15 Minuten erforderlich wäre. Ein Zeitraum von 15 Minuten ist viel länger, als das thermoplastische Polyester-Elastomer den für das Mischen im Reaktor erforderlichen Temperaturen widerstehen könnte.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen Harzzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß man: (1) ein Polyethylenterephthalat-Prepolymer in einem Schmelzpolymerisationsverfahren in Gegenwart von mindestens einem flüssigkristallinen Polymer zur Herstellung einer Mischung aus Polyethylenterephthalat-Prepolymer und flüssigkristallinem Polymer, wobei besagte Mischung 94 bis 99 Gewichtsprozent Polyethylenterephthalat-Prepolymer und 1 bis 6 Gewichtsprozent flüssigkristallines Polymer mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 90ºC bis 300ºC enthält; und (2) die besagte Mischung aus Polyethylenterephthalat-Prepolymer und flüssigkristallinem Polymer mindestens etwa 1 Stunde lang bei einer Temperatur im Bereich von 195ºC bis 255ºC im festen Zustand polvmerisiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Polyethylenterephthalat-Prepolymer eine Grenzviskosität im Bereich von 0,3 dl/g bis 0,7 dl/g, gemessen bei 30ºC in einem Mischlösungsmittel aus Phenol/Tetrachlorethan im Volumenverhältnis 60 :40, besitzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Polymerisation 2 Stunden bis 12 Stunden lang bei einer Temperatur im Bereich von 210ºC bis 250ºC durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltene thermoplastische Harzzusammensetzung eine Grenzviskosität von mindestens 0,85 dl/g, gemessen bei 30ºC in einem Mischlösungsmittel aus Phenol/Tetrachlorethan im Volumenverhältnis 60:40, besitzt; und daß besagte Mischung aus 96 bis 98 Gewichtsprozent Polyethylenterephthalat und 2 bis 4 Gewichtsprozent flüssigkristallinem Polymer besteht.
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