WO2011082747A2 - Foamed body composed of thermoplastic polyesters and method for the production thereof - Google Patents

Foamed body composed of thermoplastic polyesters and method for the production thereof Download PDF

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WO2011082747A2
WO2011082747A2 PCT/EP2010/007316 EP2010007316W WO2011082747A2 WO 2011082747 A2 WO2011082747 A2 WO 2011082747A2 EP 2010007316 W EP2010007316 W EP 2010007316W WO 2011082747 A2 WO2011082747 A2 WO 2011082747A2
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foam body
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Benedikt Moser
Richard John Artley
Dietmar Rakutt
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3A Technology & Management Ltd.
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    • C08J2367/02Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds

Definitions

  • the invention relates to polyester-containing foam body with high homogeneity, low off-set and high shear fracture elongation, containing functional thermoplastics and modifiers, means for producing the foam body and method for producing foam bodies by foaming of polyesters.
  • WO 93/12164 discloses foamed cellular polyesters and a process for their preparation. It is described that thermoplastic polyesters suitable for extrusion foaming have, for example, an intrinsic viscosity of more than 0.8 dl / g. In order to obtain the stated value of the intrinsic viscosity, a two-stage process is described, accordingly, a polyester having a
  • Intrinsic viscosity of higher than 0.52 dl / g with a dianhydride of an organic tetracarboxylic acid is added and reacted to obtain a polyester having an intrinsic viscosity of 0.85 to 1.95 dl / g.
  • the foaming process can then be initiated by extrusion foaming with the thus prepared polyester.
  • further dianhydride can be added to an organic tetracarboxylic acid during extrusion foaming.
  • foamed polyester can be obtained by forming a molten mixture and extruding this mixture.
  • CONFIRMATION COPY Mixture is formed from a major proportion of polyester and a minor part of a mixture of polyester with a substance that has a chain extension, resp. Branch, causes.
  • Particularly valuable foams of polyester have, for example, at low density, high homogeneity, low Offanzmaschine, high strength and in particular a high shear fracture strain.
  • the foaming of polyesters into foam bodies is a process that is difficult to control.
  • intrinsically viscous polyesters (IV) can either not be foamed at all or, if foaming is still possible, the foams have poor properties such as varying high density, high open-poredness, irregular pore distribution and low shear fracture elongation.
  • further properties are desirable, such as a further improved mechanical strength, such as compressive strength and shear modulus, the foams, respectively. with the same mechanical strength of the foams, a reduced specific foam weight or conductivities for heat or electricity.
  • the invention has for its object to propose polyester-containing foam body as well as means and methods for their preparation to get to foam bodies with advantageous properties with respect to overall good mechanical properties and good conductivities, for example, for heat or electricity.
  • the present invention describes foams which, for example, have improved compressive strength, an improved print modulus, a better shear strength and a better shear modulus over known foams at the same density. Or, conversely, foams which have the same compressive strength at low density, the same pressure modulus, the same shear strength and the same shear modulus According to the invention, this object is achieved in that the polyester-containing foam body contains nanoparticles selected from the series of carbon nanotubes and nanoclays.
  • the polyester-containing foam body may contain the nanoparticles, for example, in amounts of from 0.1 to 20.0% by weight, based on the weight of the foam body.
  • nanoparticles are present in amounts of 0.3% and more, advantageously of 0.5% and more, and in particular of 1.0% and more, in each case in% by weight, based on the weight of the foam body.
  • nanoparticles are present in amounts of 15.0% and less, advantageously 10.0% and less, and in particular 5.0% and smaller, in each case in% by weight, based on the weight of the foam body.
  • nanoparticles contain carbon nanotubes, amounts of from 0.1 to 10.0% by weight, based on the weight of the foam body, are advantageous.
  • carbon nanotubes in amounts of 0.3% and greater, and advantageously of 0.5% and greater, each in wt .-%, based on the weight of the foam body, included.
  • carbon nanotubes are in amounts of 10.0% and smaller, advantageously of 5.0% and smaller and in particular of 3.0% and smaller, each in wt .-%, based on the weight of
  • Foam body included.
  • nanoclays are contained as nanoparticles, amounts of from 0.5 to 20.0% by weight, based on the weight of the foam body, are advantageous.
  • nanoclays are present in amounts of 0.5% and more, advantageously of 0.5% and more, and in particular of 2.0 and more, in each case in% by weight, based on the weight of the foam body.
  • nanoclays are present in amounts of 15.0% and less, advantageously 10.0% and less and in particular 5.0% and less, in each case in% by weight, based on the weight of the foam body.
  • the nanoparticles can be contained in a mixture with any proportions of carbon nanotubes and nanoclays in amounts of from 0.1 to 20% by weight, based on the weight of the foam body.
  • Foamed bodies according to the present invention may have, for example, an open cell density of less than 8% and in particular of less than 4%.
  • foam bodies according to the invention have a shear fracture elongation of more than 12%, advantageously more than 16% and preferably more than 50%.
  • nanoparticles that are particularly applicable herein include the carbon nanotubes and nanoclays.
  • the Carbon Nano Tubes are also known as carbon nanotubes. Further equivalent terms for carbon nanotubes are nanoscale carbon tubes or the abbreviated designation "CNT” for carbon nanotubes and, in the following, the most commonly used form in the art, namely "CNT", will continue to be used.
  • CNT nanoscale carbon tubes
  • the CNTs are fullerenes and are carbon modifications with closed polyhedral structure.
  • Known fields of application for CNT are found in the field of semiconductors or to improve the mechanical properties of conventional plastics
  • the CNTs can be single-walled or multi-walled, such as double-walled.
  • the CNTs can be open or closed tubes.
  • the CNTs may have, for example, from 0.4 nm (nanometers) to 50 nm in diameter and a length of 5 nm to 50 ⁇ 00 nm.
  • the CNTs may also be sponge-like structures, ie 2- or 3-dimensional frameworks, of mutually cross-linked carbon nanotubes.
  • the diameter of the individual tubes moves in the process
  • the extent of the sponge structure ie the side lengths of a framework body of CNT, can be given by way of example with 10 nm to 50 ⁇ 00 nm, advantageously with 1 ⁇ 00 nm to 50 ⁇ 00 nm in each of the dimensions.
  • the material CNT is advantageously in granular form or in the form of particles, the particle size of 0.5 ⁇ to 2000 ⁇ , advantageously from 1 ⁇ ⁇ ⁇ to 1000 pm, is.
  • the nanoclays are, for example, organically intercalated phyllosilicates.
  • the Nanoclays are especially water-swellable natural or synthetic phyllosilicates. When swelling in the water, platelets in the nano-range dissolve, creating networks in the example, polymers or generally long-chain ions or other charged particles in the interlayers penetrate, intercalation, can. This results in intercalated nanoclays that can be extracted using other swelling agents. The original order in the phyllosilicates is lost through exfoliation.
  • Fully exfoliated smectites such as montmorillonite as an example of such a layered silicate, can form particle sizes with a very high aspect ratio of up to 1000, obtained by layers of about 1 nm in diameter, about 100 nm in width and 500-1000 nm in length.
  • the natural or synthetic phyllosilicates In order for the inherently hydrophobic plastics to become processable with nanoclays, the natural or synthetic phyllosilicates generally have to be made orga- nophilic.
  • a cation exchange can be used as a method suitable for the organophilic modification of the sheet silicates.
  • the cation exchange can be carried out in the aqueous phase with cationic surfactants based on ammonium, phosphonium or sulfonium surfactants.
  • Another method is acid activation, e.g. B. with hydrochloric acid, known.
  • a masterbatch can be prepared in order to be used in a production process or procedure.
  • Nanoparticles are advantageously functionalized to give, for example, a linkage, such as a covalent bond to a substance, such as a dianhydride of a tetracarboxylic acid, in particular a dianhydride of an organic tetracarboxylic acid, e.g. Pyromellitic dianhydride (PMDA), on polyolefins, such as polyethylene or polypropylene, on polycarbonates, on polyesters, on thermoplastic polyesters, such as thermoplastic polyester elastomers (TPEE), can take place.
  • PMDA Pyromellitic dianhydride
  • polyolefins such as polyethylene or polypropylene
  • polycarbonates e.g.
  • polyesters e.g. polyethylene or polypropylene
  • thermoplastic polyesters such as thermoplastic polyester elastomers (TPEE)
  • Possible functional groups on the nanoparticles are, for example, hydroxyl groups and epoxy groups.
  • the nanociays contained in the masterbatch have, for example, an average particle size of from 0.1 to 1000 ⁇ m, preferably from 0.1 to 100 ⁇ m, particularly preferably from 1 to 15 ⁇ m and very particularly preferably from 2 to 10 ⁇ m.
  • the nanociays may be partially or completely ground. Milling can be done for example by means of a jet mill, ball mill, vibrating mill, roller mill, impact mill, impact beater, attritor mill, pin mill, etc.
  • the foam bodies of polyesters according to the present invention contain functional thermoplastics.
  • Suitable functional thermoplastics include, for example, polyolefins such as polyethylene or polypropylene, polycarbonates or thermoplastic elastomers such as TPEE (thermoplastic poly ester elastomers).
  • TPEE thermoplastic poly ester elastomers
  • the thermoplastic elastomers are preferred and are advantageously polymer blends or thermoplastic copolyester elastomers.
  • foamed bodies according to the invention contain functional thermoplastics in amounts of from 0.5 to 15.0% by weight, and amounts of from 0.5 to 12% by weight, and preferably from 1.5 to 12% by weight, in each case are appropriate on the weight of the foam body.
  • the preferred thermoplastic elastomers consist of or contain polymers or a blend of polymers (blend) which exhibit properties similar to those of vulcanized rubber at service temperature but which can be processed and worked up at elevated temperatures, such as a thermoplastic.
  • the polymer blends have a polymer matrix of hard thermoplastic with incorporated particles of soft crosslinked or uncrosslinked elastomers.
  • the thermoplastic copolyester elastomers contain hard thermoplastic sequences and soft elastomeric sequences.
  • thermoplastic copolyester elastomers contain polyester blocks, expediently from a diol, preferably from 1,4-butanediol or 1,2-ethanediol, and a dicarboxylic acid, preferably terephthalic acid, which esterify with polyethers which carry hydroxyl end groups in a condensation reaction were.
  • Thermoplastic elastomers are also known under the abbreviation TPE and the subgroups TPO (thermoplastic olefin elastomers), TPS (thermoplastic styrene elastomers), TPV (thermoplastic rubber vulcanizates), TPU (thermoplastic urethane elastomers), TPA
  • thermoplastic polyamide elastomers thermoplastic polyamide elastomers
  • TPC thermoplastic copolyester elastomers
  • TPZ other unclassified thermoplastic elastomers
  • the TPEs include block polymers or segment polymers, for example thermoplastic styrene block polymers, thermoplastic copolyesters, polyether esters, thermoplastic polyurethanes or polyether-polyamide Block copolymers.
  • the TPEs obtain their elastomeric properties either by copolymerizing hard and soft blocks or blending a thermoplastic matrix. In the case of graft copolymerization, the hard segments form so-called domains, which function as physical crosslinks. TPE are repeatedly melted and processed.
  • TPE thermoplastic copolyester elastomers
  • TPC-EE thermoplastic copolyester elastomers
  • soft segments with ether and ester linkages
  • TPC-ES / -ET with soft polyester segments, respectively.
  • Polyether In the present case, the TPC-EE are of particular interest.
  • thermoplastic copolyester elastomers resp. thermoplastic copolyester or thermoplastic polyetherester, resp. elastomeric copolyethers are alternately constructed of hard polyester segments and soft polyether segments. Depending on the type and length of the hard and soft segments, a wide hardness range is adjustable.
  • Thermoplastic copolyesters are block copolymers consisting on the one hand of amorphous soft segments of polyalkylene ether diols and / or long-chain aliphatic dicarboxylic acid esters and on the other hand of hard segments of crystalline polybutylene terephthalate.
  • the preparation of the elastomeric copolyetheresters is carried out in the melt by transesterification reactions between a terephthalate ester, a polyalkylene ether glycol (for example polytetramethylene ether glycol, polyethylene oxide glycol or polypropylene oxide glycol) and a short-chain diol, for example 1,4-butanediol or 1,2-ethanediol.
  • a polyalkylene ether glycol for example polytetramethylene ether glycol, polyethylene oxide glycol or polypropylene oxide glycol
  • a short-chain diol for example 1,4-butanediol or 1,2-ethanediol.
  • foam bodies according to the invention contain functional thermoplastics, such as thermoplastic elastomers, in amounts of from 0.5 to 15.0% by weight, based on the weight of the foam body.
  • functional thermoplastics such as thermoplastic elastomers
  • a modifier can be added to the polyester.
  • the modifier is, for example, a dianhydride of an organic tetracarboxylic acid (tetracarboxylic acid dianhydride).
  • Preferred dianhydrides are the dianhydrides of the following tetracarboxylic acids:
  • the preferred dianhydride is pyromellitic dianhydride (benzene-1, 2,4,5-tetracarboxylic acid 1, 2: 4,5-dianhydride).
  • polyesters such as thermoplastic polyesters obtainable by polycondensation of aromatic dicarboxylic acids with diols.
  • aromatic acids are terephthalic and isophthalic acids, naphthalene dicarboxylic acids and diphenyl ether dicarboxylic acids.
  • diols are glycols such as ethylene glycol, tetraethylene glycol, cyclohexanedimethanol, 1,4-butanediol and 1,2-ethanediol.
  • Polyesters of or containing polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene terephthalate copolymers containing up to 20% of isophthalic acid are preferred.
  • starting materials such as of polyesters having an intrinsic viscosity as low as about 0.4 dl / g and above, and especially of polyesters having an intrinsic viscosity of, for example, 0.6 to 0.7 dl / g and above, can reliably form foams be manufactured with the required properties.
  • the proportion of modifier, in particular the tetracarboxylic dianhydride, based on the polyester used must be increased accordingly.
  • the concentration of modifier in the masterbatch and the amount of masterbatch used with respect to the amount of polyester the intrinsic viscosity of the processed polyester, and hence its foamability, is easily controlled.
  • the intrinsic viscosity of 0.6 to 0.7 dl / g can be increased by the modification to above 1, 0 or even 1, 2 dl / g and above.
  • the present invention also relates to compositions for producing foam bodies from polyesters of high homogeneity, low open-cell content and high shear fracture elongation, containing nanoparticles, functional thermoplastics and as modifier dianhydrides of tetracarboxylic acids.
  • the compositions are a masterbatch containing functional thermoplastics in amounts of from 12.5 to 87.5% by weight, based on the weight of the composition, and dianhydrides of tetracarboxylic acids in amounts of from 2.5 to 30% by weight on the weight of the agent as well as nanoparticles in amounts of 10 to 50 wt .-%, preferably 20 to 30%, based on the weight of the composition.
  • compositions for producing foam bodies from polyesters where the agent is a premix comprising nanoparticles, functional thermoplastics, such as thermoplastic elastomers or thermoplastic copolymers.
  • lyesterelastomere in amounts of 10 to 87.5 wt .-% and dianhydrides of a tetracarboxylic acid in amounts of 2.5 to 30% by weight, nanoparticles in amounts of 10 to 50 wt .-%, based on the weight of the composition, and 0 to 70%, preferably 1 to 50 wt .-%, each based on the weight of the composition, stabilizers, nucleating agents, flame retardants and / or polyesters, suitably a polyester of the same quality, such as a starting polyester to be modified.
  • the means i. the premix
  • the means can be prefabricated and temporarily stored. Thereafter, in the quantities provided, the premix and the polyesters to be foamed can be mixed together. This mixture of premix and polyesters can be further fed to the foaming process and processed into foam bodies.
  • the present invention also relates to a process for producing foam bodies from polyesters of high homogeneity and shear fracture elongation, containing functional thermoplastics and as modifying agent dianhydrides of a tetracarboxylic acid and nanoparticles.
  • the process for producing high homogeneity, low tack, and high rebound fracture strain polyester-containing foam bodies may be carried out to produce a blend containing polyester, nanoparticles from the carbon nanotube series or nanoclay in amounts of from 0.1 to 20.0 Wt .-%, based on the weight of the foam body, and at least one premix and the mixture to a foam body is foamed.
  • the premixes containing in particular functional thermoplastics.
  • a premix or at least one of the premixes contains a modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids,
  • polyester-containing foams of high homogeneity, low off-set and high shear fracture elongation, wherein the polyester nanoparticles, from the series of carbon nanotubes bes or Nanociays, in amounts of 0.1 to 20.0 wt .-%, based on the weight of the foam body, and a premix containing functional thermoplastics, mixed and foamed into a foam body.
  • the polyester According to another method for producing polyester-containing foam bodies, the polyester, the premix containing functional thermoplastics, nanoparticles, from the series of carbon nanotubes or Nanociays, in quantities in the foam body to 0.1 to 20 wt .-%, based on the Weight of the foam body lead, and a modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids are added.
  • the polyester nanoparticles from the series of carbon nanotubes or Nanociays, in amounts in the foam body to 0.1 to 20 wt .-%, based on the weight of the foam body, mixed.
  • the polyester blended with the nanoparticles may be mixed with a masterbatch containing functional thermoplastics and a modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids and then foamed to a foam body.
  • the nanoparticles can be present in amounts of from 0.1 to 20% by weight, based on the weight of the foam body, in the foam body.
  • the process for the production of polyester-containing foam bodies can be carried out such that the polyester with two premixes containing functional thermoplastics, mixed and foamed into a foam body.
  • a first premix is the nanoparticles, from the series of carbon nanotubes or Nanociays, in quantities in the foam body to 0.1 to 20 wt .-%, based on the weight of the
  • polyester-containing foam bodies can be carried out by admixing nanoparticles from the series of carbon nanotubes or nanoclays with the polyester, and adding to the polyester a first premix containing functional thermoplastics and nanoparticles from the series the carbon nanotubes or Nanoclays, in amounts which in the foam body to 0.1 to 20 wt .-%, based on the weight of the foam body, contains.
  • the polyester is additionally admixed with a second premix containing functional thermoplastics and a modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids.
  • the polyester, the nanoparticles as such and / or as part of at least one premix, and the masterbatch or masterbatches as components may be combined into a reactor or mixer, especially a single or twin screw extruder or a multi-screw extruder or a tandem machine of two
  • the abovementioned premixes may contain as further constituents, for example a total of 0 to 70%, preferably 0.1 to 70% by weight and in particular 1 to 50% by weight, for example polyesters, stabilizers, nucleating agents, fillers and flame retardants.
  • the polyesters listed for the further ingredients may be of the same quality as the starting polyesters, e.g. with an intrinsic viscosity above about 0.4 dl / g and in particular polyester having an intrinsic viscosity of about 0.6 to 0.7 dl / g and above, be.
  • the preparation of the premix can be carried out by feeding the components into a mixer, for example a screw extruder, such as a single- or twin-screw extruder or a multi-screw extruder etc., and intimately mixing the components over a period of 0 to 120 seconds at temperatures of 200 to 260 ° C take place.
  • the premix may be off applied to the mixer and in a further processable form, eg granulated, be.
  • a polyester having an intrinsic viscosity of at least 0.4 dl / g submitted a) mixed with the nanoparticles and the premix or b) mixed with nanoparticles premix or c) with the part of the nanoparticles and with the premix containing the other part of the nanoparticles, mixed and mixed. It may be used occasionally several premixes.
  • a masterbatch containing, in addition to the functional thermoplastic, the modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids and another masterbatch containing, in addition to the thermoplastic elastomer, the entire intended amount or at least a portion of the intended amount of nanoparticles can be used.
  • the premix or premixes can be used in proportions of 1.0 to 20.0% by weight, based on the polyester. Shares of 2.0 to 4.0 wt .-%, based on the polyester are advantageous. In some cases, in addition to the polyester and the premix, resp. the premixes, other components of the mixing and foaming process, are supplied.
  • the amounts of further components are, for example, up to 15% by weight, advantageously from 0.1 to 15% by weight, based on the sum of polyester and premix.
  • Other components for example for controlling the cell size and the cell distribution in the foam, can also be added to the mixing and foaming process. These are for example up to 5 wt .-%, suitably 0.1 to 5 wt .-%, (based on the sum of polyester and premix) of metal compounds of I. to III. Group in the periodic system, such as sodium carbonate, calcium carbonate, aluminum or magnesium stearate, aluminum or Magnesium myrissate or sodium terephthalate and the other suitable
  • Compounds such as e.g. Talc or titanium dioxide.
  • the components may be fed to and mixed in a reactor or mixer, for example a single or twin screw extruder or a multi-screw extruder or a tandem unit of two single-screw extruders combined or combined with one another, a twin-screw and a single-screw extruder.
  • the residence time of the components in the reactor or mixer can be for example from 8 to 40 minutes.
  • the temperature during the residence time can be from 240 to 320 ° C.
  • the reactor or mixer for example, the said extruders, the blowing agent is also supplied to the foaming.
  • Suitable propellants are, for example, easily vaporizable liquids, thermally decomposing substances which release gases or inert gases and mixtures or combinations of said agents.
  • Easily vaporizable liquids include saturated aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons and halogenated hydrocarbons. Examples are butane, pentane, hexane, cyclohexane, ethanol, acetone and HFC 152a. C0 2 and nitrogen can be mentioned as inert gas.
  • the blowing agent is usually fed into the extruder after the feed zone, the components.
  • the foam body of substantially substantially closed-cell form is formed continuously
  • Foam which may for example have a round, rounded, rectangular or polygonal cross-section.
  • the foam body can then be as far as required, according to the use, deformed, cut and / or joined. If foamed bodies are produced, then the foamed bodies can be stacked next to one another and / or one above the other and processed to form foam blocks, in particular homogeneous foam blocks, with mutual release-resistant connection, such as mutual bonding or, in particular, welding.
  • the foam bodies may be plate-shaped and be stacked.
  • the touching surfaces can be connected to each other over the entire surface, as if welded. This creates foam blocks with welds that run in the extrusion direction. It can, in particular transversely to the extrusion direction, resp. transverse to the welds, individual foam sheets are separated from the foam block.
  • the components can be fed to and mixed in a reactor or mixer, for example a single- or twin-screw extruder or a multi-screw extruder or a tandem unit consisting of two single-screw extruders combined together or combined with one another, a twin-screw extruder and a single-screw extruder.
  • the mixed components can be introduced into the cavity of a one- or multi-part mold and foamed in the cavity.
  • the mixed components in strands may contain the outlet port of the extruder, e.g. through a nozzle or nozzle plate with holes, leave, foam and the foam into granules, e.g. by underwater graining.
  • the foam body according to the invention has the advantageous features, such as extensive purity of variety with respect to the polymers and regular closed-cell pores.
  • the process according to the invention is also distinguished, for example, by the fact that no gel formation takes place during extrusion.
  • the premix is fully miscible with the polyester and no second undesirable phase forms.
  • the premix can be produced in devices known per se, the so-called compounding devices, the process being easy to control.
  • the properties of the resulting foam body can also be controlled in a simple manner by the choice of the thermoplastic copolyester elastomer (TPC) and the soft elastomers and hard thermoplastic sequences contained therein.

Abstract

The invention relates to a foamed body composed of thermoplastic polyesters with high homogeneity, low open-cell factor and high elongation at break under shear stress, wherein the polyester foam contains, based on the weight of the foamed body, from 0.1 to 20 wt% of nanoparticles selected from the series of carbon nanotubes and nanoclays, and at least one thermoplastic elastomer, such as a thermoplastic copolyester elastomer. The foamed bodies can be obtained by foaming a polyester of low intrinsic viscosity in a mixture with nanoparticles, thermoplastic copolyester elastomers and dianhydrides of tetracarboxylic acids. At least the thermoplastic copolyester elastomers and the dianhydrides of tetracarboxylic acids form a master batch which is admixed with the polyester. The nanoparticles can be added to the polyester, to the master batch or to both.

Description

Schaumkörper aus thermoplastischen Polyester und Verfahren zu deren Herstellung  Thermoplastic polyester foams and process for their preparation
Die Erfindung betrifft polyesterhaltige Schaumkörper mit hoher Homogenität, niedriger Offenzeiligkeit und hoher Schubbruchdehnung, enthaltend funktionelle Thermoplaste und Modifizierungsmittel, Mittel zur Herstellung der Schaumkörper und Verfahren zur Herstellung Schaumkörpern durch Aufschäumen von Polyestern. Es sind beispielsweise aus der WO 93/12164 geschäumte zelluläre Polyester und ein Verfahren zu deren Herstellung bekannt. Es wird beschrieben, dass thermoplastische Polyester, die sich für das Extrusionsschäumen eignen, beispielsweise eine Grenzviskosität (intrinsic viscosity) von mehr als 0,8 dl/g aufweisen. Um den angegebenen Wert der Grenzviskosität zu erhalten, wird ein zweistufiges Verfahren beschrieben, demgemäss ein Polyester mit einerThe invention relates to polyester-containing foam body with high homogeneity, low off-set and high shear fracture elongation, containing functional thermoplastics and modifiers, means for producing the foam body and method for producing foam bodies by foaming of polyesters. For example, WO 93/12164 discloses foamed cellular polyesters and a process for their preparation. It is described that thermoplastic polyesters suitable for extrusion foaming have, for example, an intrinsic viscosity of more than 0.8 dl / g. In order to obtain the stated value of the intrinsic viscosity, a two-stage process is described, accordingly, a polyester having a
Grenzviskosität von höher als 0,52 dl/g mit einem Dianhydrid einer organischen Tetracarbonsäure versetzt und zur Reaktion gebracht wird, um einen Polyester mit einer Grenzviskosität von 0,85 bis 1.95 dl/g zu erhalten. Mit dem derart aufbereiteten Polyester kann danach der Schäumungsvorgang durch Extrusions- schäumen eingeleitet werden. Fallweise kann während des Extrusionsschäu- mens weiteres Dianhydrid einer organischen Tetracarbonsäure zugegeben werden. Intrinsic viscosity of higher than 0.52 dl / g with a dianhydride of an organic tetracarboxylic acid is added and reacted to obtain a polyester having an intrinsic viscosity of 0.85 to 1.95 dl / g. The foaming process can then be initiated by extrusion foaming with the thus prepared polyester. In some cases, further dianhydride can be added to an organic tetracarboxylic acid during extrusion foaming.
Nachteil des genannten Verfahrens ist, dass zwei aufwändige Prozessschritte notwendig sind, um zunächst das ganze Volumen an Polyester mit dem Dianhydrid der Tetracarbonsäure zu vermischen, und es dann in einem Festphasenreaktor auf Reaktionstemperatur zu bringen und bis zum Ende der Reaktion mehrere Stunden auf Temperatur zu halten. Danach erst schliesst sich der eigentliche Schäumungsvorgang an. Disadvantage of said method is that two complex process steps are necessary to first mix the entire volume of polyester with the dianhydride of tetracarboxylic acid, and then bring it to a reaction temperature in a solid phase reactor and to keep for several hours at the end of the reaction to temperature , Only then does the actual foaming process follow.
Gemäss der US 5,288,764 kann geschäumtes Polyester durch Bilden einer geschmolzenen Mischung und Extrudieren dieser Mischung erhalten werden. Die According to US 5,288,764, foamed polyester can be obtained by forming a molten mixture and extruding this mixture. The
BESTÄTIGUNGSKOPIE Mischung wird aus einem Hauptanteil Polyester und einem kleineren Teil einer Mischung aus Polyester mit einer Substanz gebildet, die eine Ketten Verlängerung, resp. -Verzweigung, bewirkt. Besonders wertvolle Schäume aus Polyester weisen beispielsweise bei niedriger Dichte, eine hohe Homogenität, eine niedrige Offenzeiligkeit, eine hohe Festigkeit und insbesondere eine hohe Schubbruchdehnung auf. Das Schäumen von Polyestern zu Schaumkörpern ist ein nur schwer beherrschbarer Pro- zess. Insbesondere Polyester mit niedriger Grenzviskosität (Intrinsic Viscosity, IV), lassen sich entweder gar nicht schäumen oder falls ein Schäumen dennoch möglich ist, so weisen die Schäume schlechte Eigenschaften auf, wie variierende hohe Dichte, hohe Offenzeiligkeit, unregelmässige Porenverteilung und geringe Schubbruchdehnung. Es hat sich aber gezeigt, dass weitere Eigenschaften wünschbar sind, wie eine weiter verbesserte mechanische Festigkeit, wie Druckfestigkeit und Schubmodul, der Schäume, resp. bei gleicher mechanischer Festigkeit der Schäume ein reduziertes spezifisches Schaumgewicht oder Leitfähigkeiten für Wärme oder Elektrizität. CONFIRMATION COPY Mixture is formed from a major proportion of polyester and a minor part of a mixture of polyester with a substance that has a chain extension, resp. Branch, causes. Particularly valuable foams of polyester have, for example, at low density, high homogeneity, low Offanzigkeit, high strength and in particular a high shear fracture strain. The foaming of polyesters into foam bodies is a process that is difficult to control. In particular, intrinsically viscous polyesters (IV) can either not be foamed at all or, if foaming is still possible, the foams have poor properties such as varying high density, high open-poredness, irregular pore distribution and low shear fracture elongation. However, it has been shown that further properties are desirable, such as a further improved mechanical strength, such as compressive strength and shear modulus, the foams, respectively. with the same mechanical strength of the foams, a reduced specific foam weight or conductivities for heat or electricity.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, polyesterhaltige Schaumkörper sowie Mittel und Verfahren zu deren Herstellung vorzuschlagen, um zu Schaumkörpern mit vorteilhaften Eigenschaften bezüglich insgesamt guten mechanischen Eigenschaften und mit guten Leitfähigkeiten, beispielsweise für Wärme oder Elektrizität, zu gelangen. Mit vorliegender Erfindung werden Schäume beschrieben, die z.B. gegenüber bekannten Schäumen bei gleicher Dichte eine verbesserte Druckfestigkeit, ein verbessertes Druckmodul, eine bessere Scherfestigkeit und ein besseres Schubmodul aufweisen. Oder, im Umkehr- schluss, Schäume, die bei niedriger Dichte gleiche Druckfestigkeit, ein gleiches Druckmodul, eine gleiche Scherfestigkeit und ein gleiches Schubmodul aufweisen Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der polyesterhaltige Schaumkörper Nanopartikel, ausgewählt aus der Reihe der Carbon Nano Tubes und Nanoclays, enthält. The invention has for its object to propose polyester-containing foam body as well as means and methods for their preparation to get to foam bodies with advantageous properties with respect to overall good mechanical properties and good conductivities, for example, for heat or electricity. The present invention describes foams which, for example, have improved compressive strength, an improved print modulus, a better shear strength and a better shear modulus over known foams at the same density. Or, conversely, foams which have the same compressive strength at low density, the same pressure modulus, the same shear strength and the same shear modulus According to the invention, this object is achieved in that the polyester-containing foam body contains nanoparticles selected from the series of carbon nanotubes and nanoclays.
Erfindungsgemäss kann der polyesterhaltige Schaumkörper die Nanopartikel beispielsweise in Mengen von 0,1 bis 20,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, enthalten. Zweckmässig sind Nanopartikel in Mengen von 0,3% und grösser, vorteilhaft von 0,5% und grösser und insbesondere von 1 ,0 % und grösser, jeweils in Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, enthalten. Zweckmässig sind Nanopartikel in Mengen von 15,0% und kleiner, vorteilhaft von 10,0% und kleiner und insbesondere von 5,0 % und kleiner, jeweils in Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, enthalten. According to the invention, the polyester-containing foam body may contain the nanoparticles, for example, in amounts of from 0.1 to 20.0% by weight, based on the weight of the foam body. Expediently, nanoparticles are present in amounts of 0.3% and more, advantageously of 0.5% and more, and in particular of 1.0% and more, in each case in% by weight, based on the weight of the foam body. Expediently, nanoparticles are present in amounts of 15.0% and less, advantageously 10.0% and less, and in particular 5.0% and smaller, in each case in% by weight, based on the weight of the foam body.
Sind als Nanopartikel Carbon Nano Tubes enthalten, so sind Mengen von 0,1 bis 10,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, vorteilhaft. Zweckmässig sind Carbon Nano Tubes in Mengen von 0,3% und grösser, und vorteilhaft von 0,5% und grösser, jeweils in Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, enthalten. Zweckmässig sind Carbon Nano Tubes in Mengen von 10,0% und kleiner, vorteilhaft von 5,0% und kleiner und insbesondere von 3,0 % und kleiner, jeweils in Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des If nanoparticles contain carbon nanotubes, amounts of from 0.1 to 10.0% by weight, based on the weight of the foam body, are advantageous. Conveniently, carbon nanotubes in amounts of 0.3% and greater, and advantageously of 0.5% and greater, each in wt .-%, based on the weight of the foam body, included. Suitably carbon nanotubes are in amounts of 10.0% and smaller, advantageously of 5.0% and smaller and in particular of 3.0% and smaller, each in wt .-%, based on the weight of
Schaumkörpers, enthalten. Foam body, included.
Sind als Nanopartikel Nanoclays enthalten, so sind Mengen von 0,5 bis 20,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, vorteilhaft. Zweckmässig sind Nanoclays in Mengen von 0,5% und grösser, vorteilhaft von 0,5% und grösser, und insbesondere von 2.0 und grösser, jeweils in Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, enthalten. Zweckmässig sind Nanoclays in Mengen von 15,0% und kleiner, vorteilhaft von 10,0% und kleiner und insbesondere von 5,0 % und kleiner, jeweils in Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, enthalten. Es können die Nanoteilchen in Mischung, mit beliebigen Anteilen von Carbon Nano Tubes und Nanoclays, in Mengen von 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, enthalten sein. If nanoclays are contained as nanoparticles, amounts of from 0.5 to 20.0% by weight, based on the weight of the foam body, are advantageous. Expediently, nanoclays are present in amounts of 0.5% and more, advantageously of 0.5% and more, and in particular of 2.0 and more, in each case in% by weight, based on the weight of the foam body. Expediently, nanoclays are present in amounts of 15.0% and less, advantageously 10.0% and less and in particular 5.0% and less, in each case in% by weight, based on the weight of the foam body. The nanoparticles can be contained in a mixture with any proportions of carbon nanotubes and nanoclays in amounts of from 0.1 to 20% by weight, based on the weight of the foam body.
Schaumkörper nach vorliegender Erfindung können beispielsweise eine Offen- zelligkeit von kleiner als 8% und insbesondere von kleiner als 4% aufweisen. Foamed bodies according to the present invention may have, for example, an open cell density of less than 8% and in particular of less than 4%.
Vorteilhaft sind erfindungsgemässe Schaumkörper die eine Schubbruchdehnung von mehr als 12 %, zweckmässig von mehr als 16 % und bevorzugt von mehr als 50 % aufweisen. Advantageously, foam bodies according to the invention have a shear fracture elongation of more than 12%, advantageously more than 16% and preferably more than 50%.
Zu den bekannten Nanopartikeln, die vorliegend insbesondere Anwendung finden, gehören die Carbon Nano Tubes und Nanoclays. Known nanoparticles that are particularly applicable herein include the carbon nanotubes and nanoclays.
Die Carbon Nano Tubes sind auch als Kohlenstoffnanoröhrchen bekannt. Wei- tere äquivalente Begriffe für Kohlenstoffnanoröhrchen sind nanoskalige Kohlen- stoffröhrchen oder die Kurzbezeichnung„CNT" für Carbon Nano Tubes und. Nachfolgend wird die in der Fachwelt gebräuchlichste Form, nämlich„CNT", weiterverwendet. Die CNT stellen Fullerene dar und sind Kohlenstoffmodifikationen mit geschlossener polyedrischer Struktur. Bekannte Anwendungsgebiete für CNT sind im Bereich der Halbleiter zu finden oder zur Verbesserung der mechanischer Eigenschaften von herkömmlichen Kunststoffen The Carbon Nano Tubes are also known as carbon nanotubes. Further equivalent terms for carbon nanotubes are nanoscale carbon tubes or the abbreviated designation "CNT" for carbon nanotubes and, in the following, the most commonly used form in the art, namely "CNT", will continue to be used. The CNTs are fullerenes and are carbon modifications with closed polyhedral structure. Known fields of application for CNT are found in the field of semiconductors or to improve the mechanical properties of conventional plastics
(www.de.wikipedia.org unter„Kohlenstoffnanoröhre"). (www.de.wikipedia.org under "carbon nanotube").
Als CNT können beispielsweise katalytisch, im Lichtbogen, mittels Laser oder durch Gaszersetzung erzeugte Materialien verwendet werden. Die CNT können einwandig oder mehrwandig, wie zweiwandig, sein. Die CNT können offene oder geschlossene Röhren sein. Die CNT können beispielsweise von 0,4 nm (Nanometer) bis 50 nm Durchmesser und eine Länge von 5 nm bis 50Ό00 nm aufweisen. Die CNT können auch schwammähnliche Gebilde, d.h. 2- oder 3-di- mensionale Gerüstkörper, aus gegenseitig vernetzten Kohlenstoffnanoröhrchen darstellen. Der Durchmesser der einzelnen Röhrchen bewegt sich dabei im oben angegebenen Bereich von z.B. 0,4 nm bis 50 nm. Die Ausdehnung der Schwammstruktur, d.h. die Seitenlängen eines Gerüstkörpers aus CNT, kann beispielhaft mit 10 nm bis 50Ό00 nm, vorteilhaft mit 1 Ό00 nm bis 50Ό00 nm in jeder der Dimensionen angegeben werden. As CNT, for example, catalytically, in an arc, by laser or by gas decomposition generated materials can be used. The CNTs can be single-walled or multi-walled, such as double-walled. The CNTs can be open or closed tubes. The CNTs may have, for example, from 0.4 nm (nanometers) to 50 nm in diameter and a length of 5 nm to 50Ό00 nm. The CNTs may also be sponge-like structures, ie 2- or 3-dimensional frameworks, of mutually cross-linked carbon nanotubes. The diameter of the individual tubes moves in the process The extent of the sponge structure, ie the side lengths of a framework body of CNT, can be given by way of example with 10 nm to 50Ό00 nm, advantageously with 1 Ό00 nm to 50Ό00 nm in each of the dimensions.
Der Werkstoff CNT liegt vorteilhaft in körniger Form oder in Form von Partikeln vor, wobei die Partikelgrösse von 0,5 μιτι bis 2000 μιτι, vorteilhaft von 1 μηι bis 1000 pm, beträgt. The material CNT is advantageously in granular form or in the form of particles, the particle size of 0.5 μιτι to 2000 μιτι, advantageously from 1 μ η ι to 1000 pm, is.
Bei den Nanoclays handelt es sich vorliegend beispielsweise um organisch in- terkalierte Schichtsilikate. Die Nanoclays sind insbesondere wasserquellbare natürliche oder synthetische Schichtsilikate. Bei der Quellung im Wasser lösen sich Schichtplättchen im Nano-Bereich ab, wodurch Netzwerke entstehen in die beispielsweise Polymere oder allgemein langkettige Ionen oder andere geladene Teilchen in die Zwischenschichten eindringen, Interkalieren, können. Da- bei entstehen interkalierte Nanoclays, die unter Einsatz weiterer Quellmittel ex- foliert werden können. Die ursprüngliche Nahordnung in den Schichtsilikaten geht durch die Exfolierung verloren. Vollständig exfolierte Smectite, wie der Montmorillonit als Beispiel eines solchen Schichtsilikats, können Teilchengrös- sen mit einem sehr hohen Aspektverhältnis von bis zu 1000 ausbilden, erhalten durch Schichten mit ca. 1 nm Durchmesser, ca. 100 nm Weite und 500 - 1000 nm Länge. In the present case, the nanoclays are, for example, organically intercalated phyllosilicates. The Nanoclays are especially water-swellable natural or synthetic phyllosilicates. When swelling in the water, platelets in the nano-range dissolve, creating networks in the example, polymers or generally long-chain ions or other charged particles in the interlayers penetrate, intercalation, can. This results in intercalated nanoclays that can be extracted using other swelling agents. The original order in the phyllosilicates is lost through exfoliation. Fully exfoliated smectites, such as montmorillonite as an example of such a layered silicate, can form particle sizes with a very high aspect ratio of up to 1000, obtained by layers of about 1 nm in diameter, about 100 nm in width and 500-1000 nm in length.
Damit die an sich hydrophoben Kunststoffe mit Nanoclays verarbeitbar werden, müssen die natürlichen oder synthetischen Schichtsilikate in der Regel orga- nophil gemacht werden. Als ein für die organophile Modifizierung der Schichtsilikate geeignetes Verfahren kann z.B. ein Kationenaustausch angewendet werden. Der Kationenaustausch kann in der wässrigen Phase mit kationischen Tensiden auf der Basis von Ammonium-, Phosphonium- oder Sulfonium-Tensi- den durchgeführt werden. Es ein weiteres Verfahren ist als Säureaktivierung, z. B. mit Salzsäure, bekannt. Zur Entfaltung ihrer Wirksamkeit kann es erforderlich sein, dass die Nanociays im Polymer, in das sie eingebracht werden sollen, exfoliert werden. Auf diese Weise werden die Nanociays gleichmässig im polymeren Werkstoffen verteilt und es erfolgt eine Präexfolierung bzw. die vollständige Delaminie- rung/Exfolierung nach Einarbeitung in das gewünschte Polymer. In order for the inherently hydrophobic plastics to become processable with nanoclays, the natural or synthetic phyllosilicates generally have to be made orga- nophilic. As a method suitable for the organophilic modification of the sheet silicates, for example, a cation exchange can be used. The cation exchange can be carried out in the aqueous phase with cationic surfactants based on ammonium, phosphonium or sulfonium surfactants. Another method is acid activation, e.g. B. with hydrochloric acid, known. In order to be effective, it may be necessary for the nanoclay to be exfoliated in the polymer into which it is to be incorporated. In this way, the nanociays are uniformly distributed in the polymeric materials and there is a pre-exfoliation or the complete delamination / exfoliation after incorporation into the desired polymer.
Mit den Nanociays, insbesondere aus einem quellfähigen anorganischen Schichtmaterial, die in einem trockenen Verfahren mit einem pre-exfolierenden Additiv oder einer Additivmischung oberflächenbeschichtet sein können, kann ein Masterbatch angefertigt, um dann in einem Produktionsprozess oder Verfahrensablauf eingesetzt zu werden. With the nanociays, in particular from a swellable inorganic layer material, which can be surface-coated in a dry process with a pre-exfoliating additive or an additive mixture, a masterbatch can be prepared in order to be used in a production process or procedure.
Nanopartikel erden vorteilhaft funktionalisiert, damit beispielsweise eine Anbin- dung, wie eine kovalente Anbindung an eine Substanz, wie an ein Dianhydrid einer Tetracarbonsäure, insbesondere ein Dianhydrid einer organischen Tetracarbonsäure, z.B. Pyromellitsäuredianhydrid (PMDA), an Polyolefine, wie Polyethylen oder Polxpropylen, an Polycarbonate, an Polyester, an thermoplastische Polyester, wie thermoplastische Polyesterelastomere (TPEE), erfolgen kann. Mögliche funktionelle Gruppen an den Nanopartikeln sind beispielsweise Hydroxylgruppen und Epoxygruppen. Nanoparticles are advantageously functionalized to give, for example, a linkage, such as a covalent bond to a substance, such as a dianhydride of a tetracarboxylic acid, in particular a dianhydride of an organic tetracarboxylic acid, e.g. Pyromellitic dianhydride (PMDA), on polyolefins, such as polyethylene or polypropylene, on polycarbonates, on polyesters, on thermoplastic polyesters, such as thermoplastic polyester elastomers (TPEE), can take place. Possible functional groups on the nanoparticles are, for example, hydroxyl groups and epoxy groups.
Die im Masterbatch enthaltenen Nanociays weisen beispielsweise eine mittlere Teilchengrösse von 0,1 bis 1000 pm, bevorzugt von 0,1 bis 100 pm besonders bevorzugt von 1 bis 15 pm und ganz besonders bevorzugt von 2 bis 10 pm auf. Um die angegebenen Teilchengrössen zu erreichen, können die Nanociays teilweise oder vollständig gemahlen sein. Das Mahlen kann beispielsweise mittels Jet-Mühle, Kugelmühle, Schwingmühle, Walzenmühle, Schlagmühle, Schlagprallmülle, Reibmühle, Stiftmühle usw. erfolgen. The nanociays contained in the masterbatch have, for example, an average particle size of from 0.1 to 1000 μm, preferably from 0.1 to 100 μm, particularly preferably from 1 to 15 μm and very particularly preferably from 2 to 10 μm. In order to achieve the stated particle sizes, the nanociays may be partially or completely ground. Milling can be done for example by means of a jet mill, ball mill, vibrating mill, roller mill, impact mill, impact beater, attritor mill, pin mill, etc.
Die Schaumkörper aus Polyestern nach vorliegender Erfindung enthalten funktionelle Thermoplaste. Zu den geeigneten funktionellen Thermoplasten gehören beispielsweise Polyolefine, wie Polyethylen oder Polypropylen, Polycarbonate oder thermoplastische Elastomere, wie TPEE (thermoplastische Poly Ester Elastomere). Die thermoplastischen Elastomere werden bevorzugt und sind vorteilhaft Polymer-Blends oder thermoplastische Copolyesterelastomere. The foam bodies of polyesters according to the present invention contain functional thermoplastics. Suitable functional thermoplastics include, for example, polyolefins such as polyethylene or polypropylene, polycarbonates or thermoplastic elastomers such as TPEE (thermoplastic poly ester elastomers). The thermoplastic elastomers are preferred and are advantageously polymer blends or thermoplastic copolyester elastomers.
Beispielsweise enthalten erfindungsgemässe Schaumkörper funktionelle Thermoplaste in Mengen von 0,5 bis 15,0 Gew.-%, zweckmässig sind Mengen von 0,5 bis 12 Gew.-%, und bevorzugt von 1 ,5 bis 12 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers. For example, foamed bodies according to the invention contain functional thermoplastics in amounts of from 0.5 to 15.0% by weight, and amounts of from 0.5 to 12% by weight, and preferably from 1.5 to 12% by weight, in each case are appropriate on the weight of the foam body.
Die bevorzugten thermoplastischen Elastomere bestehen aus oder enthalten Polymere oder eine Polymermischung (Blend), die bei Gebrauchstemperatur Eigenschaften aufweisen, die denen von vulkanisiertem Kautschuk ähnlich sind, die sich jedoch bei erhöhten Temperaturen wie ein thermoplastischer Kunststoff verarbeiten und aufarbeiten lassen. Die Polymer-Blends weisen eine Polymermatrix aus hartem Thermoplast mit darin eingelagerten Partikeln aus weichen vernetzten oder unvernetzten Elastomeren auf. Die thermoplastischen Copolyesterelastomere enthalten harte thermoplastische Sequenzen und weiche elastomere Sequenzen. Die thermoplastischen Copolyesterelastomere enthalten Polyesterblöcke, zweckmässig aus einem Diol, vorzugsweise aus 1 ,4-Bu- tandiol oder 1 ,2-Ethandiol, und einer Dicarbonsäure, vorzugsweise Terephthal- säure, die mit Polyethern, die Hydroxyl-Endgruppen tragen, in einer Kondensationsreaktion verestert wurden. The preferred thermoplastic elastomers consist of or contain polymers or a blend of polymers (blend) which exhibit properties similar to those of vulcanized rubber at service temperature but which can be processed and worked up at elevated temperatures, such as a thermoplastic. The polymer blends have a polymer matrix of hard thermoplastic with incorporated particles of soft crosslinked or uncrosslinked elastomers. The thermoplastic copolyester elastomers contain hard thermoplastic sequences and soft elastomeric sequences. The thermoplastic copolyester elastomers contain polyester blocks, expediently from a diol, preferably from 1,4-butanediol or 1,2-ethanediol, and a dicarboxylic acid, preferably terephthalic acid, which esterify with polyethers which carry hydroxyl end groups in a condensation reaction were.
Thermoplastische Elastomere (beispielsweise nach prEN ISO 18064) sind auch unter dem Kürzel TPE und den Untergruppen TPO (thermoplastische Olefine- lastomere), TPS (thermoplastische Styrenelastomere), TPV (thermoplastische Kautschukvulkanisate), TPU (thermoplastische Urethanelastomere), TPA Thermoplastic elastomers (for example according to prEN ISO 18064) are also known under the abbreviation TPE and the subgroups TPO (thermoplastic olefin elastomers), TPS (thermoplastic styrene elastomers), TPV (thermoplastic rubber vulcanizates), TPU (thermoplastic urethane elastomers), TPA
(thermoplastische Polyamidelastomere), TPC (thermoplastische Copolyesterelastomere) und TPZ (sonstige, nicht klassierte thermoplastische Elastomere) bekannt. Zu den TPE gehören Blockpolymere oder Segmentpolymere, wie beispielsweise thermoplastische Styrolblockpolymere, thermoplastische Copoly- ester, Polyetherester, thermoplastische Polyurethane oder Polyether-Polyamid- Blockcopolymere. Die TPE erhalten ihre elastomeren Eigenschaften entweder durch Copolymerisieren von harten und weichen Blöcken oder durch Blenden einer thermoplastischen Matrix. Im Falle von Propfcopolymerisation bilden die Hartsegmente sogenannte Domänen, die als physikalische Vernetzungsstellen fungieren. TPE sind wiederholt aufschmelz- und verarbeitbar. Die TPE, beschrieben als thermoplastische Copolyesterelastomere, resp. auch TPC genannt, sind unterteilt in die TPC-EE mit weichen Segmenten mit Ether- und Esterverknüpfungen und die TPC-ES/-ET mit weichen Polyestersegmenten, resp. Polyethersegmenten. Vorliegend sind die TPC-EE von besonderem Interesse. (thermoplastic polyamide elastomers), TPC (thermoplastic copolyester elastomers) and TPZ (other unclassified thermoplastic elastomers) known. The TPEs include block polymers or segment polymers, for example thermoplastic styrene block polymers, thermoplastic copolyesters, polyether esters, thermoplastic polyurethanes or polyether-polyamide Block copolymers. The TPEs obtain their elastomeric properties either by copolymerizing hard and soft blocks or blending a thermoplastic matrix. In the case of graft copolymerization, the hard segments form so-called domains, which function as physical crosslinks. TPE are repeatedly melted and processed. The TPE, described as thermoplastic copolyester elastomers, resp. also called TPC, are divided into the TPC-EE with soft segments with ether and ester linkages and the TPC-ES / -ET with soft polyester segments, respectively. Polyether. In the present case, the TPC-EE are of particular interest.
Die thermoplastischen Copolyesterelastomere, resp. thermoplastischen Copo- lyester oder thermoplastischen Polyetherester, resp. elastomere Copoyethe- rester sind alternierend aus harten Polyestersegmenten und weichen Polyethersegmenten aufgebaut. Je nach Art und Länge der harten und weichen Segmente ist ein breiter Härtebereich einstellbar. Thermoplastische Copolyester sind Blockcopolymere bestehend einerseits aus amorphen Weichsegmenten aus Polyalkylenetherdiolen und/oder langkettigen aliphatischen Dicarbonsäu- reestern und andererseits aus Hartsegmenten aus kristallinem Polybutylente- rephthalat. Die Herstellung der elastomeren Copolyetherester erfolgt in der Schmelze durch Umesterungsreaktionen zwischen einem Terephthalatester, einem Polyalkylenetherglycol (z.B. Polytetramethylenetherglycol, Polyethyleno- xidglycol oder Polypropylenoxidglycol) und einem kurzkettigen Diol, beispielsweise 1 ,4-Butandiol oder 1 ,2-Ethandiol. The thermoplastic copolyester elastomers, resp. thermoplastic copolyester or thermoplastic polyetherester, resp. elastomeric copolyethers are alternately constructed of hard polyester segments and soft polyether segments. Depending on the type and length of the hard and soft segments, a wide hardness range is adjustable. Thermoplastic copolyesters are block copolymers consisting on the one hand of amorphous soft segments of polyalkylene ether diols and / or long-chain aliphatic dicarboxylic acid esters and on the other hand of hard segments of crystalline polybutylene terephthalate. The preparation of the elastomeric copolyetheresters is carried out in the melt by transesterification reactions between a terephthalate ester, a polyalkylene ether glycol (for example polytetramethylene ether glycol, polyethylene oxide glycol or polypropylene oxide glycol) and a short-chain diol, for example 1,4-butanediol or 1,2-ethanediol.
Beispielsweise enthalten erfindungsgemässe Schaumkörper funktionelle Ther- moplaste.wie thermoplastische Elastomere, in Mengen von 0,5 bis 15,0 Gew.- %, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers. Zweckmässig sind Mengen an funktionellen Thermoplasten, wie thermoplastischen Elastomeren, von 0,5 bis 12 Gew.-%, und bevorzugt von 1 ,5 bis 12 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers. Um bei Polyestern das Molekulargewicht zu erhöhen, kann dem Polyester ein Modifizierungsmittel beigegeben werden. Das Modifizierungsmittel ist beispielsweise ein Dianhydrid einer organischen Tetracarbonsäure (Tetracarbon- säuredianhydrid). Bevorzugte Dianhydride sind die Dianhydride folgender Tetracarbonsäuren: For example, foam bodies according to the invention contain functional thermoplastics, such as thermoplastic elastomers, in amounts of from 0.5 to 15.0% by weight, based on the weight of the foam body. Suitably amounts of functional thermoplastics, such as thermoplastic elastomers, from 0.5 to 12 wt .-%, and preferably from 1, 5 to 12 wt .-%, each based on the weight of the foam body. In order to increase the molecular weight of polyesters, a modifier can be added to the polyester. The modifier is, for example, a dianhydride of an organic tetracarboxylic acid (tetracarboxylic acid dianhydride). Preferred dianhydrides are the dianhydrides of the following tetracarboxylic acids:
Benzol-1 ,2,4,5-Tetracarbonsäure (Pyromellitsäure),  Benzene-1, 2,4,5-tetracarboxylic acid (pyromellitic acid),
3,3',4,4'-Diphenyltetracarbonsäure,  3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid,
3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäure,  3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid,
2,2-Bis-(3,4-dicarboxyphenyl)-propan,  2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane,
Bis-(3,4-dicarboxyphenyl)-ether,  Bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether,
Bis-(3,4-dicarboxylphenyl)-thioether,  Bis (3,4-dicarboxylphenyl) thioether,
Naphthalin-2,3,6,7-tetracarbonsäure,  Naphthalene-2,3,6,7-tetracarboxylic acid,
Bis-(3,4-dicarboxylphenyl)-sulfon,  sulfone bis (3,4-dicarboxylphenyl)
Tetrahyd rof u ran-2 , 3 ,4 , 5-tetraca rbonsäu re ,  Tetrahydrofuran-2, 3, 4, 5-tetraca rolysis,
2,2-Bis-(3,4-dicarboxlphenyl) hexafluoropropan,  2,2-bis (3,4-dicarboxlphenyl) hexafluoropropane,
1 ,2,5,6 -Naphthalintetracarbonsäure,  1, 2,5,6 -naphthalenetetracarboxylic acid,
Bis-(3,4-dicarboxyphenyl)-sulfoxid  Bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfoxide
und Mischungen davon. and mixtures thereof.
Das bevorzugte Dianhydrid ist das Pyromellitsäuredianhydrid (Benzol-1 ,2,4,5- tetracarbonsäure-1 ,2:4,5-dianhydrid).  The preferred dianhydride is pyromellitic dianhydride (benzene-1, 2,4,5-tetracarboxylic acid 1, 2: 4,5-dianhydride).
Zur Erzeugung von geschäumten Polyestern anwendbare Ausgangsmaterialien sind Polyester, wie thermoplastische Polyester, die durch Polykondensation von aromatischen Dicarbonsäuren mit Diolen erhältlich sind. Beispiele von aromatischen Säuren sind Terephthal- und Isophthalsäuren, Naphthalindicarbonsäuren und Diphenyletherdicarbonsäuren. Beispiele von Diolen sind Glykole wie Ethy- lenglykol, Tetraethylenglykol, Cyclohexandimethanol, 1 ,4-Butandiol und 1 ,2- Ethandiol. Starting materials which can be used to produce foamed polyesters are polyesters, such as thermoplastic polyesters obtainable by polycondensation of aromatic dicarboxylic acids with diols. Examples of aromatic acids are terephthalic and isophthalic acids, naphthalene dicarboxylic acids and diphenyl ether dicarboxylic acids. Examples of diols are glycols such as ethylene glycol, tetraethylene glycol, cyclohexanedimethanol, 1,4-butanediol and 1,2-ethanediol.
Polyester aus oder enthaltend Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat sowie Polyethylenterephthalat-Copolymere enthaltend bis zu 20 % Einheiten Isophthalsäure, sind bevorzugt. Ein besonders wichtiges Merkmal der als Ausgangsmaterial eingesetzten Polyester, die erfindungsgemäss modifiziert und zu den erfindungsgemässen Schaumkörpern geschäumt werden, ist die Grenzviskosität. Es war bis anhin nicht möglich, ausgehend von Polyestern mit einer Grenzviskosität von etwa 0,4 dl/g Schäume herzustellen. Nach vorliegender Erfindung können aus Ausgangsmaterialien, wie aus Polyestern mit einer Grenzviskosität bereits ab Werten von etwa 0,4 dl/g und darüber und insbesondere aus Polyestern mit einer Grenzviskosität von z.B. 0,6 bis 0,7 dl/g und darüber, zuverlässig Schäume mit den geforderten Eigenschaften gefertigt werden. Um tiefe Grenzviskositäten zu erhöhen, muss der Anteil an Modifizierungsmittel, insbesondere des Tetracar- bonsäuredianhydrids, bezogen auf den eingesetzten Polyester, entsprechend erhöht werden. Durch die Wahl der Konzentration des Modifizierungsmittels in der Vormischung und die Menge eingesetzter Vormischung bezüglich der Menge Polyester, lässt sich die Grenzviskosität des verarbeiteten Polyesters - und damit dessen Schäumbarkeit - leicht kontrollieren. Beispielsweise kann die Grenzviskosität von 0,6 bis 0,7 dl/g durch die Modifizierung auf über 1 ,0 oder auch 1 ,2 dl/g und darüber erhöht werden. Polyesters of or containing polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene terephthalate copolymers containing up to 20% of isophthalic acid are preferred. A particularly important feature of the polyesters used as starting material, which are modified according to the invention and foamed to form the foam bodies according to the invention, is the intrinsic viscosity. It has not been possible to produce foams starting from polyesters having an intrinsic viscosity of about 0.4 dl / g. According to the present invention, starting materials, such as of polyesters having an intrinsic viscosity as low as about 0.4 dl / g and above, and especially of polyesters having an intrinsic viscosity of, for example, 0.6 to 0.7 dl / g and above, can reliably form foams be manufactured with the required properties. In order to increase low intrinsic viscosities, the proportion of modifier, in particular the tetracarboxylic dianhydride, based on the polyester used, must be increased accordingly. By choosing the concentration of modifier in the masterbatch and the amount of masterbatch used with respect to the amount of polyester, the intrinsic viscosity of the processed polyester, and hence its foamability, is easily controlled. For example, the intrinsic viscosity of 0.6 to 0.7 dl / g can be increased by the modification to above 1, 0 or even 1, 2 dl / g and above.
Vorliegende Erfindung betrifft auch Mittel zur Erzeugung von Schaumkörpern aus Polyestern hoher Homogenität, niedriger Offenzelligkeit und hoher Schubbruchdehnung, enthaltend Nanopartikel, funktionelle Thermoplaste und als Modifizierungsmittel Dianhydride von Tetracarbonsäuren. Die Mittel stellen eine Vormischung dar, enthaltend funktionelle Thermoplaste in Mengen von 12,5 bis 87,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels, und Dianhydride von Tetracarbonsäuren in Mengen von 2,5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels sowie Nanopartikel in Mengen von 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 30%, bezogen auf das Gewicht des Mittels. The present invention also relates to compositions for producing foam bodies from polyesters of high homogeneity, low open-cell content and high shear fracture elongation, containing nanoparticles, functional thermoplastics and as modifier dianhydrides of tetracarboxylic acids. The compositions are a masterbatch containing functional thermoplastics in amounts of from 12.5 to 87.5% by weight, based on the weight of the composition, and dianhydrides of tetracarboxylic acids in amounts of from 2.5 to 30% by weight on the weight of the agent as well as nanoparticles in amounts of 10 to 50 wt .-%, preferably 20 to 30%, based on the weight of the composition.
Bevorzugt sind Mittel zur Erzeugung von Schaumkörper aus Polyestern, wobei das Mittel eine Vormischung darstellt, enthaltend Nanopartikel, funktionelle Thermoplaste, wie thermoplastischen Elastomere oder thermoplastische Copo- lyesterelastomere, in Mengen von 10 bis 87,5 Gew.-% und Dianhydride einer Tetracarbonsäure in Mengen von 2,5 bis 30 Gew-%, Nanopartikel in Mengen 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels, sowie 0 bis 70%, vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Mittels, Stabilisatoren, Nukleierungsmittel, Flammschutzmittel und/oder Polyester, zweckmässig ein Polyester der gleichen Qualität, wie ein zu modifizierender Ausgangspolyester . Preference is given to compositions for producing foam bodies from polyesters, where the agent is a premix comprising nanoparticles, functional thermoplastics, such as thermoplastic elastomers or thermoplastic copolymers. lyesterelastomere, in amounts of 10 to 87.5 wt .-% and dianhydrides of a tetracarboxylic acid in amounts of 2.5 to 30% by weight, nanoparticles in amounts of 10 to 50 wt .-%, based on the weight of the composition, and 0 to 70%, preferably 1 to 50 wt .-%, each based on the weight of the composition, stabilizers, nucleating agents, flame retardants and / or polyesters, suitably a polyester of the same quality, such as a starting polyester to be modified.
Das Mittel, d.h. die Vormischung, kann vorgefertigt und fallweise zwischengelagert werden. Danach können, in den vorgesehenen Mengen, die Vormischung und die zu schäumenden Polyester zusammengemischt werden. Diese Mischung aus Vormischung und Polyestern kann weiter dem Schäumprozess zugeführt und zu den Schaumkörpern verarbeitet werden. The means, i. the premix, can be prefabricated and temporarily stored. Thereafter, in the quantities provided, the premix and the polyesters to be foamed can be mixed together. This mixture of premix and polyesters can be further fed to the foaming process and processed into foam bodies.
Vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern aus Polyestern hoher Homogenität und Schubbruchdehnung, enthaltend funktionelle Thermoplaste und als Modifizierungsmittel Dianhydride einer Tetracarbonsäure sowie Nanopartikel. The present invention also relates to a process for producing foam bodies from polyesters of high homogeneity and shear fracture elongation, containing functional thermoplastics and as modifying agent dianhydrides of a tetracarboxylic acid and nanoparticles.
Das Verfahren zur Herstellung von polyesterhaltigen Schaumkörpern hoher Homogenität, niedriger Offenzeiligkeit und hoher Schubbruchdehnung, kann derart ausgeführt werden, dass ein Gemisch erzeugt wird, enthaltend Polyester, Nanopartikel aus der Reihe der Carbon Nano Tubes oder Nanociays in Mengen von 0,1 bis 20,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, und wenigstens eine Vormischung und das Gemisch zu einem Schaumkörper, aufgeschäumt wird. Die Vormischungen enthaltend insbesondere funktionelle Thermoplaste. Die eine Vormischung oder wenigstens eine der Vormischungen enthält ein Modifizierungsmittel aus Dianhydriden von Tetracarbonsäuren, The process for producing high homogeneity, low tack, and high rebound fracture strain polyester-containing foam bodies may be carried out to produce a blend containing polyester, nanoparticles from the carbon nanotube series or nanoclay in amounts of from 0.1 to 20.0 Wt .-%, based on the weight of the foam body, and at least one premix and the mixture to a foam body is foamed. The premixes containing in particular functional thermoplastics. A premix or at least one of the premixes contains a modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids,
Bevorzugt ist ein Verfahren zur Herstellung von polyesterhaltigen Schaumkörpern hoher Homogenität, niedriger Offenzeiligkeit und hoher Schubbruchdehnung, wobei dem Polyester Nanopartikel, aus der Reihe der Carbon Nano Tu- bes oder Nanociays, in Mengen von 0,1 bis 20,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, und eine Vormischung enthaltend funktionelle Thermoplaste, vermischt und zu einem Schaumkörper, aufgeschäumt werden. Preference is given to a process for the production of polyester-containing foams of high homogeneity, low off-set and high shear fracture elongation, wherein the polyester nanoparticles, from the series of carbon nanotubes bes or Nanociays, in amounts of 0.1 to 20.0 wt .-%, based on the weight of the foam body, and a premix containing functional thermoplastics, mixed and foamed into a foam body.
Nach einem anderen Verfahren zur Herstellung von polyesterhaltigen Schaumkörpern kann dem Polyester die Vormischung, enthaltend funktionelle Thermoplaste, Nanopartikel, aus der Reihe der Carbon Nano Tubes oder Nanociays, in Mengen die im Schaumkörper zu 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers führen, und ein Modifizierungsmittel aus Dianhydriden von Tetracarbonsäuren beigemischt werden. According to another method for producing polyester-containing foam bodies, the polyester, the premix containing functional thermoplastics, nanoparticles, from the series of carbon nanotubes or Nanociays, in quantities in the foam body to 0.1 to 20 wt .-%, based on the Weight of the foam body lead, and a modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids are added.
Nach einem weiteren möglichen Verfahren zur Herstellung von polyesterhaltigen Schaumkörpern hoher Homogenität, niedriger Offenzelligkeit und hoher Schubbruchdehnung, werden dem Polyester Nanopartikel, aus der Reihe der Carbon Nano Tubes oder Nanociays, in Mengen die im Schaumkörper zu 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers führen, beigemischt. Der mit den Nanopartikeln vermischte Polyester kann mit einer Vormischung, enthaltend funktionelle Thermoplaste und ein Modifizierungsmittel aus Dianhydriden von Tetracarbonsäuren gemischt und danach zu einem Schaumkörper, aufgeschäumt werden. Die Nanopartikel, können in Mengen von 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, im Schaumkörper enthalten sein. According to another possible method for producing polyester-containing foams of high homogeneity, low open-cell content and high shear fracture elongation, the polyester nanoparticles, from the series of carbon nanotubes or Nanociays, in amounts in the foam body to 0.1 to 20 wt .-%, based on the weight of the foam body, mixed. The polyester blended with the nanoparticles may be mixed with a masterbatch containing functional thermoplastics and a modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids and then foamed to a foam body. The nanoparticles can be present in amounts of from 0.1 to 20% by weight, based on the weight of the foam body, in the foam body.
In wieder anderer Weise kann das Verfahren zur Herstellung von polyesterhaltigen Schaumkörpern derart ausgeführt werden, dass der Polyester mit zwei Vormischungen, enthaltend funktionelle Thermoplaste, vermischt und zu einem Schaumkörper, aufgeschäumt wird. Einer ersten Vormischung sind die Nanopartikel, aus der Reihe der Carbon Nano Tubes oder Nanociays, in Mengen die im Schaumkörper zu 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des In yet another way, the process for the production of polyester-containing foam bodies can be carried out such that the polyester with two premixes containing functional thermoplastics, mixed and foamed into a foam body. A first premix is the nanoparticles, from the series of carbon nanotubes or Nanociays, in quantities in the foam body to 0.1 to 20 wt .-%, based on the weight of the
Schaumkörpers führen, beigemischt. Der zweiten Vormischung ist das Modifizierungsmittel aus Dianhydriden von Tetracarbonsäuren beigemischt. In wieder anderer Weise kann das Verfahren zur Herstellung von polyesterhal- tigen Schaumkörpern so ausgeführt werden, dass dem Polyester Nanopartikel aus der Reihe der Carbon Nano Tubes oder Nanoclays, zugemischt werden und dass dem Polyester eine erste Vormischung, enthaltend funktionelle Thermoplaste und Nanopartikel aus der Reihe der Carbon Nano Tubes oder Nanoclays, zugemischt werden, in Mengen, die im Schaumkörper zu 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers führen, enthält. Zudem wird dem Polyester zusätzlich eine zweite Vormischung, enthaltend funktionelle Thermoplaste und ein Modifizierungsmittel aus Dianhydriden von Tetracarbonsäuren, beigemischt. Lead foam body, mixed. The second premix is admixed with the modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids. In yet another way, the process for the production of polyester-containing foam bodies can be carried out by admixing nanoparticles from the series of carbon nanotubes or nanoclays with the polyester, and adding to the polyester a first premix containing functional thermoplastics and nanoparticles from the series the carbon nanotubes or Nanoclays, in amounts which in the foam body to 0.1 to 20 wt .-%, based on the weight of the foam body, contains. In addition, the polyester is additionally admixed with a second premix containing functional thermoplastics and a modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids.
Bei den vorgenannten Verfahren können der Polyester, die Nanopartikel als solche und/oder als Teil wenigstens einer Vormischung sowie die Vormischung oder die Vormischungen als Komponenten einem Reaktor oder Mischer, insbesondere einem Ein- oder Doppelschneckenextruder oder einem Mehrwellenextruder oder einer Tandemanlage aus zwei miteinander kombinierten In the aforementioned methods, the polyester, the nanoparticles as such and / or as part of at least one premix, and the masterbatch or masterbatches as components may be combined into a reactor or mixer, especially a single or twin screw extruder or a multi-screw extruder or a tandem machine of two
Einschneckenextrudern oder aus einem Doppel- und einem Einschneckenextruder, zugeführt und darin vermischt werden Single screw extruders or from a twin and a single screw extruder, fed and mixed therein
Die genannten Vormischungen können als weitere Bestandteile, beispielsweise insgesamt 0 bis 70%, vorzugsweise 0,1 bis 70 Gew.-% und insbesondere 1 bis 50 Gew.-%, beispielsweise Polyester, Stabilisatoren, Nukleierungsmittel, Füllstoffe und Flammschutzmittel enthalten. Die zu den weiteren Bestandteilen angeführten Polyester können von der gleichen Qualität, wie die Ausgangspolyester, z.B. mit einer Grenzviskosität ab etwa 0,4 dl/g und insbesondere Polyester mit einer Grenzviskosität von ca. 0,6 bis 0,7 dl/g und darüber, sein. The abovementioned premixes may contain as further constituents, for example a total of 0 to 70%, preferably 0.1 to 70% by weight and in particular 1 to 50% by weight, for example polyesters, stabilizers, nucleating agents, fillers and flame retardants. The polyesters listed for the further ingredients may be of the same quality as the starting polyesters, e.g. with an intrinsic viscosity above about 0.4 dl / g and in particular polyester having an intrinsic viscosity of about 0.6 to 0.7 dl / g and above, be.
Die Bereitstellung der Vormischung kann durch Zuführen der Bestanteile in ei- nen Mischer, beispielsweise einen Schneckenextruder, wie einen Ein- oder Doppelschneckenextruder oder einen Mehrwellenextruder etc., und einer innigen Vermischung der Bestandteile über eine Zeitraum von 0 bis 120 Sekunden bei Temperaturen von 200 bis 260°C erfolgen. Die Vormischung kann aus dem Mischer ausgebracht und in eine weiter verarbeitbare Form, z.B. granuliert, werden. The preparation of the premix can be carried out by feeding the components into a mixer, for example a screw extruder, such as a single- or twin-screw extruder or a multi-screw extruder etc., and intimately mixing the components over a period of 0 to 120 seconds at temperatures of 200 to 260 ° C take place. The premix may be off applied to the mixer and in a further processable form, eg granulated, be.
Zur Herstellung der Schaumkörper aus Polyestern erfolgt durch einen Misch- und Schäumprozess. Dazu wird beispielsweise ein Polyester mit einer Grenzviskosität von wenigstens 0,4 dl/g, vorgelegt und a) mit den Nanopartikeln sowie mit der Vormischung vermischt oder b) die mit Nanopartikeln versetzte Vormischung oder c) mit dem einem Teil der Nanopartikel und mit der Vormischung enthaltend den anderen Teil der Nanopartikel, versetzt und vermischt. Es können fallweise auch mehrere Vormischungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Vormischung, die neben dem funktionellen Thermoplasten, das Modifizierungsmittel aus Dianhydriden von Tetracarbonsäuren enthält und eine weitere Vormischung, die neben dem thermoplastischen Elastomer die gesamte vorgesehene Menge oder wenigstens einen Teil der vorgesehenen Menge an Nanopartikeln enthält, eingesetzt werden. Die Vormischung oder die Vormischungen können in Anteilen von 1 ,0 bis 20,0 Gew.-%, bezogen auf den Polyester, eingesetzt werden. Vorteilhaft sind Anteile von 2,0 bis 4,0 Gew.-%, bezogen auf den Polyester. Fallweise können zusätzlich zum Polyester und der Vormischung, resp. den Vormischungen, weitere Komponenten dem Misch- und Schäumprozess, zugeführt werden. Es sind dies die bereits erwähnten Stabilisatoren, Füllstoffe und Flammschutzmittel, die anstelle oder soweit nicht schon in der Vormischung enthalten, zugeführt werden können. Die Mengen weiterer Komponen- ten sind beispielsweise bis zu 15 Gew.-%, zweckmässig 0,1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Summe von Polyester und Vormischung. Weitere Komponenten, beispielsweise zur Steuerung der Zellgrösse und der Zellverteilung im Schaum, können ebenfalls dem Misch- und Schäumprozess zugeführt werden. Es sind dies beispielsweise bis zu 5 Gew.-%, zweckmässig 0,1 bis 5 Gew.-%, (bezogen auf die Summe von Polyester und Vormischung) an Metallverbindungen der I. bis III. Gruppe im periodischen System, wie z.B. Natriumcarbonat, Calciumcarbonat, Aluminium- oder Magnesiumstearat, Aluminium- oder Magnesiummyrisat oder Natriumterephtalat und die weiteren geeigneten To produce the foam body of polyesters is carried out by a mixing and foaming process. For this purpose, for example, a polyester having an intrinsic viscosity of at least 0.4 dl / g, and submitted a) mixed with the nanoparticles and the premix or b) mixed with nanoparticles premix or c) with the part of the nanoparticles and with the premix containing the other part of the nanoparticles, mixed and mixed. It may be used occasionally several premixes. For example, a masterbatch containing, in addition to the functional thermoplastic, the modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids and another masterbatch containing, in addition to the thermoplastic elastomer, the entire intended amount or at least a portion of the intended amount of nanoparticles can be used. The premix or premixes can be used in proportions of 1.0 to 20.0% by weight, based on the polyester. Shares of 2.0 to 4.0 wt .-%, based on the polyester are advantageous. In some cases, in addition to the polyester and the premix, resp. the premixes, other components of the mixing and foaming process, are supplied. These are the already mentioned stabilizers, fillers and flame retardants, which instead or not already contained in the premix, can be supplied. The amounts of further components are, for example, up to 15% by weight, advantageously from 0.1 to 15% by weight, based on the sum of polyester and premix. Other components, for example for controlling the cell size and the cell distribution in the foam, can also be added to the mixing and foaming process. These are for example up to 5 wt .-%, suitably 0.1 to 5 wt .-%, (based on the sum of polyester and premix) of metal compounds of I. to III. Group in the periodic system, such as sodium carbonate, calcium carbonate, aluminum or magnesium stearate, aluminum or Magnesium myrissate or sodium terephthalate and the other suitable
Verbindungen, wie z.B. Talkum oder Titandioxid. Compounds, such as e.g. Talc or titanium dioxide.
Die Komponenten können einem Reaktor oder Mischer, beispielsweise einem Ein- oder Doppeischneckenextruder oder einem Mehrwellenextruder oder einer Tandemanlage aus zwei miteinander kombinierten Einschneckenextrudern oder aus, miteinander kombiniert, einem Doppel- und einem Einschneckenextruder zugeführt und vermischt werden. Die Verweilzeit der Komponenten im Reaktor oder Mischer kann beispielsweise von 8 bis 40 Minuten betragen. Die Tempe- ratur während der Verweilzeit kann von 240 bis 320°C betragen. The components may be fed to and mixed in a reactor or mixer, for example a single or twin screw extruder or a multi-screw extruder or a tandem unit of two single-screw extruders combined or combined with one another, a twin-screw and a single-screw extruder. The residence time of the components in the reactor or mixer can be for example from 8 to 40 minutes. The temperature during the residence time can be from 240 to 320 ° C.
Dem Reaktor oder Mischer, z.B. den genannten Extrudern, wird auch das Treibmittel zum Aufschäumen zugeführt. Geeignete Treibmittel sind beispielsweise leicht verdampfbare Flüssigkeiten, thermisch zersetzende Stoffe, die Gase freisetzen oder Inertgase sowie Mischungen oder Kombinationen genannter Mittel. Zu den leicht verdampfbaren Flüssigkeiten gehören gesättigte aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe und halogenierte Kohlenwasserstoffe. Beispiele sind Butan, Pentan, Hexan, Cyclohexan, Ethanol, Aceton und HFC 152a. Als inertes Gas kann C02 und Stickstoff genannt werden. Das Treibmittel wird in der Regel nach dem Zuführungsbereich die Komponenten in den Extruder eingespeist. The reactor or mixer, for example, the said extruders, the blowing agent is also supplied to the foaming. Suitable propellants are, for example, easily vaporizable liquids, thermally decomposing substances which release gases or inert gases and mixtures or combinations of said agents. Easily vaporizable liquids include saturated aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons and halogenated hydrocarbons. Examples are butane, pentane, hexane, cyclohexane, ethanol, acetone and HFC 152a. C0 2 and nitrogen can be mentioned as inert gas. The blowing agent is usually fed into the extruder after the feed zone, the components.
An der formgebenden Auslassöffnung des Extruders entsteht kontinuierlich der Schaumkörper aus im wesentlichen weitestgehend geschlossenzelligem At the shaping outlet opening of the extruder, the foam body of substantially substantially closed-cell form is formed continuously
Schaum, der beispielsweise einen runden, gerundeten, rechteckigen oder polygonalen Querschnitt aufweisen kann. Der Schaumkörper kann danach soweit gefordert, nach Massgabe des Einsatzes, verformt, geschnitten und/oder gefügt werden. Werden Schaumkörper erzeugt, so können die Schaumkörper nebeneinander und/oder übereinander gestapelt werden und unter gegenseiti- ger trennfester Verbindung, wie gegenseitiges verkleben oder insbesondere verschweissen, zu Schaumstoffblöcken, insbesondere homogenen Schaumstoffblöcken, verarbeitet werden. Die Schaumkörper können plattenförmig sein und gestapelt werden. Die sich berührenden Flächen können vollflächig miteinander verbunden, wie verschweisst, werden. Dadurch entstehen Schaumstoffblöcke mit Schweissnähten, die in Extrusionsrichtung laufen. Es können, insbesondere quer zur Extrusionsrichtung, resp. quer zu den Schweissnähten, vom Schaumstoffblock einzelne Schaumstoffplatten abgetrennt werden. Foam, which may for example have a round, rounded, rectangular or polygonal cross-section. The foam body can then be as far as required, according to the use, deformed, cut and / or joined. If foamed bodies are produced, then the foamed bodies can be stacked next to one another and / or one above the other and processed to form foam blocks, in particular homogeneous foam blocks, with mutual release-resistant connection, such as mutual bonding or, in particular, welding. The foam bodies may be plate-shaped and be stacked. The touching surfaces can be connected to each other over the entire surface, as if welded. This creates foam blocks with welds that run in the extrusion direction. It can, in particular transversely to the extrusion direction, resp. transverse to the welds, individual foam sheets are separated from the foam block.
Die Komponenten können einem Reaktor oder Mischer, beispielsweise einem Ein- oder Doppelschneckenextruder oder einem Mehrwellenextruder oder einer Tandemanlage aus zwei miteinander kombinierten Einschneckenextrudern oder aus, miteinander kombiniert, einem Doppel- und einem Einschneckenextruder zugeführt und vermischt werden. Am Anschluss an den Extruder können die gemischten Komponenten in den Hohlraum eines ein- oder mehrteiligen Formwerkzeuges eingeführt und im Hohlraum aufgeschäumt werden. In anderer Weise können die gemischten Komponenten in Strängen die Auslassöffnung des Extruders, z.B. durch eine Düse oder Düsenplatte mit Bohrungen, verlassen, aufschäumen und der Schaum zu Granulaten, z.B. durch Unterwassergra- nulierung, verarbeitet werden. The components can be fed to and mixed in a reactor or mixer, for example a single- or twin-screw extruder or a multi-screw extruder or a tandem unit consisting of two single-screw extruders combined together or combined with one another, a twin-screw extruder and a single-screw extruder. At the connection to the extruder, the mixed components can be introduced into the cavity of a one- or multi-part mold and foamed in the cavity. Alternatively, the mixed components in strands may contain the outlet port of the extruder, e.g. through a nozzle or nozzle plate with holes, leave, foam and the foam into granules, e.g. by underwater graining.
Der erfindungsgemässe Schaumkörper weist die vorteilhaften Merkmale, wie weitgehende Sortenreinheit bezüglich der Polymere sowie regelmässige geschlossenzellige Poren. The foam body according to the invention has the advantageous features, such as extensive purity of variety with respect to the polymers and regular closed-cell pores.
Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich beispielsweise auch dadurch aus, dass beim Extrudieren keine Gel-Bildung stattfindet. Die Vormischung ist vollständig mit dem Polyester mischbar und es bildet sich keine zweite unerwünschte Phase. Die Vormischung lässt sich in an sich bekannten Vorrichtungen, den sog. Compoundiervorrichtungen, herstellen, wobei der Prozess leicht beherrschbar ist. Die Eigenschaften des entstehenden Schaumkörpers lassen sich auch durch die Wahl des thermoplastischen Copolyesterelastomeren (TPC) und der darin enthaltenen weichen Elastomeren und harten thermoplastischen Sequenzen auf einfache Weise steuern. The process according to the invention is also distinguished, for example, by the fact that no gel formation takes place during extrusion. The premix is fully miscible with the polyester and no second undesirable phase forms. The premix can be produced in devices known per se, the so-called compounding devices, the process being easy to control. The properties of the resulting foam body can also be controlled in a simple manner by the choice of the thermoplastic copolyester elastomer (TPC) and the soft elastomers and hard thermoplastic sequences contained therein.

Claims

Patentansprüche claims
1. Schaumkörper enthaltend thermoplastische Polyester, mit hoher 1. Foam body containing thermoplastic polyester, with high
Homogenität und Schubbruchdehnung sowie niedriger Offenzelligkeit, enthaltend funktionelle Thermoplaste und als Modifizierungsmittel Dianhydride von Tetracarbonsäuren, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Schaumkörper Nanopartikel, ausgewählt aus der Reihe der Carbon Nano Tubes und Nanoclays, enthält.  Homogeneity and shear fracture elongation and low open-cell content, containing functional thermoplastics and as modifier dianhydrides of tetracarboxylic acids, characterized in that the foam body contains nanoparticles selected from the series of carbon nanotubes and Nanoclays.
2. Schaumkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel in Mengen von 0,1 bis 20,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, enthalten sind. 2. Foamed body according to claim 1, characterized in that the nanoparticles in amounts of 0.1 to 20.0 wt .-%, based on the weight of the foam body, are included.
3. Schaumkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Nanopartikel Carbon Nano Tubes in Mengen von 0,1 bis 10,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, darin enthalten sind. 3. foam body according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that as nanoparticles carbon nanotubes in amounts of 0.1 to 10.0 wt .-%, based on the weight of the foam body, are contained therein.
4. Schaumkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Nanopartikel Nanoclays in Mengen von 0,5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, darin enthalten sind. 4. foam body according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that as nanoparticles Nanoclays in amounts of 0.5 to 20 wt .-%, based on the weight of the foam body, are contained therein.
5. Schaumkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyesterschaum eine Offenzelligkeit von kleiner als 8% und insbesondere von kleiner als 4% aufweist. 5. foam body according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the polyester foam has an open-cell content of less than 8% and in particular of less than 4%.
6. Schaumkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyesterschaum eine Schubbruchdehnung von mehr als 12 %, zweckmässig von mehr als 16 % und bevorzugt von mehr als 50 % aufweist. 6. foam body according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the polyester foam has a shear fracture strain of more than 12%, suitably more than 16% and preferably more than 50%.
7. Verfahren zur Herstellung von polyesterhaltigen Schaumkörpern hoher Homogenität, niedriger Offenzeiligkeit und hoher Schubbruchdehnung, wobei ein Polyester mit wenigstens einer Vormischung, eine davon enthaltend funktionelle Thermoplaste, vermischt und zu einem Schaumkörper, aufgeschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Nanopartikel, aus der Reihe der Carbon Nano Tubes oder Nanociays, in Mengen von 0,1 bis 20,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, beigemischt werden. 7. A process for the preparation of polyester-containing foam bodies of high homogeneity, low off-set and high shear fracture strain, wherein a polyester with at least one premix, one of which contains functional thermoplastics, mixed and foamed to form a foam body, characterized in that nanoparticles, from the series of Carbon nanotubes or Nanociays, in amounts of from 0.1 to 20.0 wt .-%, based on the weight of the foam body, mixed.
8. Verfahren zur Herstellung von polyesterhaltigen Schaumkörpern nach Anspruch 7, wobei ein Polyester mit der Vormischung, enthaltend funktionelle Thermoplaste, vermischt und zu einem Schaumkörper, aufgeschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Vormischung Nanopartikel, aus der Reihe der Carbon Nano Tubes oder Nanociays, in Mengen von 0,1 bis 20,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, und ein Modifizierungsmittel aus Dianhydriden von Tetracarbonsäuren beigemischt werden. 8. A process for the production of polyester-containing foam bodies according to claim 7, wherein a polyester is mixed with the premix containing functional thermoplastics and foamed into a foam body, characterized in that the premix comprises nanoparticles, from the series of carbon nanotubes or nanoclay, in amounts of 0.1 to 20.0 wt .-%, based on the weight of the foam body, and a modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids are added.
9. Verfahren zur Herstellung von polyesterhaltigen Schaumkörpern hoher Homogenität, niedriger Offenzeiligkeit und hoher Schubbruchdehnung nach Anspruch 7, wobei ein Polyester mit einer Vormischung, enthaltend funktionelle Thermoplaste, vermischt und zu einem Schaumkörper, aufgeschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Polyester Nanopartikel, aus der Reihe der Carbon Nano Tubes oder Nanociays, in Mengen von 0, 1 bis 20,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, beigemischt werden und die Vormischung ein Modifizierungsmittel aus Dianhydriden von Tetracarbonsäuren enthält. 9. A process for the production of polyester-containing foams of high homogeneity, low off-set and high shear fracture strain according to claim 7, wherein a polyester with a premix containing functional thermoplastics, mixed and foamed to a foam body, characterized in that the polyester nanoparticles, from Row of carbon nanotubes or Nanociays, in amounts of 0, 1 to 20.0 wt .-%, based on the weight of the foam body, admixed and the premix contains a modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids.
10. Verfahren zur Herstellung von polyesterhaltigen Schaumkörpern hoher Homogenität, niedriger Offenzeiligkeit und hoher Schubbruchdehnung nach Anspruch 7, wobei ein Polyester mit zwei Vormischungen, enthaltend funktionelle Thermoplaste, vermischt und zu einem Schaumkörper, aufgeschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der einen Vormischung Na- nopartikel, aus der Reihe der Carbon Nano Tubes oder Nanociays, in Mengen von insgesamt 0,1 bis 20,0 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, beigemischt werden und der zweiten Vormischung ein Modifizierungsmittel aus Dianhydriden von Tetracarbonsäuren beigemischt wird. 10. A process for the production of polyester-containing foams of high homogeneity, low off-set and high shear fracture strain after Claim 7, wherein a polyester with two premixes containing functional thermoplastics is mixed and foamed to form a foam body, characterized in that the one premix comprises nanoparticles, from the series of carbon nanotubes or nanoclay, in amounts of in total 0, 1 to 20.0 wt .-% based on the weight of the foam body, admixed and the second premix of a modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids is added.
1 1. Verfahren zur Herstellung von polyesterhaltigen Schaumkörpern nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Polyester Nanopartikel aus der Reihe der Carbon Nano Tubes oder Nanociays, eine erste Vormischung, enthaltend funktionelle Thermoplaste und Nanopartikel aus der Reihe der Carbon Nano Tubes oder Nanociays, so dass der Schaumkörper Nanopartikel in Mengen von 0,1 bis 20,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Schaumkörpers, enthält, und eine zweite Vormischung, enthaltend funktionelle Thermoplaste und ein Modifizierungsmittel aus Dianhydriden von Tetracarbonsäuren, beigemischt werden. 1 1. A process for the production of polyester-containing foam bodies according to claim 7, characterized in that the polyester nanoparticles from the series of carbon nanotubes or Nanociays, a first premix containing functional thermoplastics and nanoparticles from the series of carbon nanotubes or Nanociays, so the foam body contains nanoparticles in amounts of from 0.1 to 20.0% by weight, based on the weight of the foam body, and a second premix containing functional thermoplastics and a modifier of dianhydrides of tetracarboxylic acids.
12. Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern nach Anspruch 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Polyester mit der Vormischung oder den Vormischungen und die Nanopartikel als Komponenten einem Reaktor oder Mischer, insbesondere einem Ein- oder Doppelschneckenextruder oder einem Mehrwellenextruder oder einer Tandemanlage aus zwei miteinander kombinierten Einschneckenextrudern oder aus einem Doppel- und einem Einschneckenextruder, zugeführt und darin vermischt werden 12. A process for the preparation of foam bodies according to claim 7 to 1 1, characterized in that the polyester with the premix or premixes and the nanoparticles as components of a reactor or mixer, in particular a single- or twin-screw extruder or a multi-screw extruder or a tandem of two single-screw extruders combined or from a twin and a single-screw extruder, fed and mixed therein
13. Mittel zur Erzeugung von Schaumkörpern enthaltend Polyester, mit hoher Homogenität, niedriger Offenzelligkeit und hoher Schubbruchdehnung, enthaltend als Modifizierungsmittel Dianhydride von Tetracarbonsäuren, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel eine Vormischung, enthaltend funktionelle Thermoplaste, vorzugsweise thermoplastische Copolyestere- lastomere, in Mengen von 10,0 bis 87,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels, Dianhydride von Tetracarbonsäuren in Mengen von 2,5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels, und Nanopartikel, insbesondere Carbon Nano Tubes oder Nanoclays in Mengen von 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels, darstellt. 13. A composition for producing foams containing polyester, with high homogeneity, low open-cell content and high shear fracture strain, containing as modifier dianhydrides of tetracarboxylic acids, characterized in that the composition comprises a premix containing functional thermoplastics, preferably thermoplastic copolyester elastomers, in amounts of from 10.0 to 87.5% by weight, based on the weight of the composition, of dianhydrides of tetracarboxylic acids in amounts of from 2.5 to 30% by weight, based on the weight of the composition, and of nanoparticles, in particular carbon nanotubes or nanoclays in amounts of from 10 to 50% by weight, based on the weight of the composition.
14. Mittel zur Erzeugung von Schaumkörper gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel eine Vormischung darstellt, enthaltend thermoplastische Copolyesterelastomere in Mengen von 12,5 bis 87,5 Gew.-%, zweckmässig von 20 bis 80 Gew.-%, Dianhydride von Tetracarbonsäuren in Mengen von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels, und Nanopartikel, insbesondere Carbon Nano Tubes oder Nanoclays in Mengen von 20 bis 30%, bezogen auf das Gewicht des Mittels, enthält. 14. Foaming agent according to claim 13, characterized in that the agent is a premix containing thermoplastic copolyester elastomers in amounts of 12.5 to 87.5 wt .-%, suitably from 20 to 80 wt .-%, dianhydrides of tetracarboxylic acids in amounts of from 5 to 15% by weight, based on the weight of the composition, and of nanoparticles, in particular carbon nanotubes or nanoclays, in amounts of from 20 to 30%, based on the weight of the composition.
15. Mittel zur Erzeugung von Schaumkörper gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel eine Vormischung darstellt, enthaltend funktionelle Thermoplaste, vorzugsweise thermoplastischen Elastomere oder thermoplastische Copolyesterelastomere, in Mengen von 10 bis 87,5 Gew.-% und Dianhydride einer Tetracarbonsäure in Mengen von 2,5 bis 30 Gew-%, Nanopartikel in Mengen 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Mittels, sowie 0 bis 70%, vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Mittels, wenigstens einer der Zusätze ausgewählt aus Stabilisatoren, Nukleierungsmittel, Flammschutzmittel und/oder Polyester, zweckmässig ein Polyester der gleichen Qualität, wie ein zu modifizierender Ausgangspolyester. 15. Foaming agent-producing agent according to claim 13, characterized in that the agent is a premix containing functional thermoplastics, preferably thermoplastic elastomers or thermoplastic copolyester elastomers, in amounts of from 10 to 87.5% by weight and dianhydrides of a tetracarboxylic acid in quantities from 2.5 to 30% by weight, nanoparticles in amounts of from 10 to 50% by weight, based on the weight of the composition, and from 0 to 70%, preferably from 1 to 50% by weight, in each case based on the weight of the composition at least one of the additives selected from stabilizers, nucleating agents, flame retardants and / or polyesters, suitably a polyester of the same quality as a starting polyester to be modified.
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