DE1022798B - Verfahren zur Herstellung von Wachsen mit sehr guter Flexibilitaet - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Wachsen mit sehr guter Flexibilitaet

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DE1022798B
DE1022798B DER14915A DER0014915A DE1022798B DE 1022798 B DE1022798 B DE 1022798B DE R14915 A DER14915 A DE R14915A DE R0014915 A DER0014915 A DE R0014915A DE 1022798 B DE1022798 B DE 1022798B
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Germany
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waxes
chlorine
wax
flexibility
hydrogen chloride
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DER14915A
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English (en)
Inventor
Dr Friedrich Rappen
Dr Helmut Kolling
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Ruhrchemie AG
Original Assignee
Ruhrchemie AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/26Removing halogen atoms or halogen-containing groups from the molecule

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Wachsen mit sehr guter Flexibilität In der Verpackungsmittelindustriebenutzt man, zur Imprägnierung von Papier neben Tafelparaffin insbesondere die sogenannten mikrokristallinen Erdölwachse. Diese Wachse besitzen eine gute Flexibilität und halben Erstarrungspunkte, die im allgemeinen zwischen etwa 70 und 90° liegen. Für viele Zwecke ist es erwünscht, Wachsüberzüge herzustellen, .die auch noch bei höheren Temperaturen beständig sind. Man hat daher beispielsweise vorgeschlagen, das sogenannte Hartparaffin aus der katalytischen Kohlenoxydhydrierung, das einen Erstarrungspunkt zwischen etwa 90 und 100° besitzt, zu verwenden. Dieses Hartparaffin besitzt jedoch :eine große Sprödigkeit, so daß es für die Papierimprägnierung nur beschränkt verwendbar ist.
  • Die Flexibilität von Wachsen läßt sich derart bestimmen, daß man zunächst einen schwarzen Papierstreifen beiderseitig mit etwa 0,01 bis 0,02 mm Wachsschicht bedeckt. Der Streifen wird dann über einen Rundstab von etwa 4 mm Durchmesser mehrmals von beiden Seiten so übergezogen, daß seine beiden Enden senkrecht nach unten zeigen. Das mit zunehmender Sprödigkeit des betreffenden Wachses zunehmende Aufbrechen des Wachsfilmes, das dem schwarzen Papier eine Aufhellung verleiht, wird nunmehr photometrisch bestimmt. Je höher der so ermittelte Weißgehalt des Papiers, verglichen mit Barytweiß, ist, desto weniger flexibel ist das. betreffende Wachs. Tafelparaffin besitzt nach dieser Methode beispielsweise einen \@Teißgehalt von 4, mikrokristalline Erdölwachse mit Stockpunkten zwischen etwa 70 und 90° haben Weißgehalte zwischen 4 und 10, wobei die Weißgehalte mit steigendem Stockpunkt ansteigen. Hartparaffin aus der Fischer-Tropsch-Synthese hat einen. Weißgehalt von -etwa 20.
  • Es ist schon vorgeschlagen worden, Hartparaffin aus der Fischer-Tropsch-Synthese in flexible Wachse überzuführen, indem man an das Hartparaffin pro Mol Kohlenwasserstoff mehr als 1 Grammatom und weniger als 5 Grammatom-e Chlor anlagert und das Reaktionsprodukt anschließend einer Chlorwasserstoffaibspaltung unterwirft. Die nach diesem Verfahren hergestellten Wachse haben Erstarru:ngspunkte zwischen etwa 75 und 90°, die Weißgehalte nachdem oben beschriebenen Flexibilitätstest überschreiten auch bei den höchststockenden Typen den Wert 5 nicht. Sie besitzen einen um etwa 10° höheren Erstarrun.gspunkt als die mikrokristallinen Erdölwachse der gleichen Flexibilität.
  • Weder mit den mikrokristallinen Erdölwachsen noch mit den aus Hartparaffin gewonnene flexiblen Wachsen lassen sich Papierüberzüge herstellen, die bei Temperaturen über etwa 85° beständig sind, wie man dies beispielsweise dann erkennt, wenn man mit einer Wachsschicht bedeckte Papierstreifen auf ihre Durchlässigkeit gegenüber Wasser prüft. Es 'ist daher schon vorgeschlagen worden, Papierimprägnierungen unter Verwendung von Polyäthylen oder auch von Mischungen aus Hartparaffin und Polyäthylen herzustellen. Der Nachteil derartiger Produkte besteht darin, daß sie im Schmelzfluß außerordentlich viskos sgind. Die Herstellung von Papierüberzügen ,wird durch diese hohe Viskosität sehr erschwert, so daß besondere Arbeitsgänge erforderlich werden. Die Hartparaffin enthaltenden Mischungen besitzen im übrigen eine verhältnismäßig schlechte Flexibilität, so daß sie für die Papierimprägnierung nur im beschränkten Maße verwendbar sind, Verwendet man niedrigmolekulare Polyäthylene, wie sie beispielsweise durch Spaltung der normalen Polyäthylene mit Molekulargewichten von 20000 gewonnen werden können, beispielsweise Polyäthylene mit Molekulargewichten von etwa 3000, für die Papierimprägnierung, so sind zwar die oben 'beschriebenen technischen Schwierigkeiten bei der Herstellung der Wachsüberzüge wesentlich geringer. Die damit hergestellten Wachsfilme besitzen aber eine doch recht unbefriedigende Flexibilität. Sie ergeben nach dem oben beschriebenen Flexibilitätstest Weißgehalte von nur etwa 10. Diese schlechte Flexibilität steht einer Verwendung dieser Wachse bei der Papierimprägnierung hindernd im Wege, obwohl die Ers.tarrungspunkte dieser Wachse über 90" liegen. Es wurde gefunden, daß die Herstellung von Wachsen mit sehr guter Flexibilität und Erstarrungspunkten über etwa 90° möglich ist, wenn Polyäthylen mit einem Molekulargewicht unter etwa 10000 zunächst in an sich bekannter Weise bei Temperaturen, die 20 bis 40° über seinem Schmelzpunkt liegen, solange mit Chlorgas, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Belichtung, behandelt wird, bis sein Chlorgehalt 2 bis 4,5% 'beträgt, worauf durch mehrstündiges Erhitzen auf 280 bis 320°, vorzugsweise auf 300°, unter Durchleiten eines langsamen Stickstoffstroms Chlorwasserstoff abgespalten wird, bis das Endprodukt höchstens noch 0,1 °/o Chlor enthält.
  • Häufig ist es vorteilhaft, das Reaktionsprodukt nach der Chlorwasserstoffabspaltung noch einer katalytischen Hydrierung zu unterwerfen.
  • Es ist überrasch.en.d, wie stark sich der Charakter der Wachse durch diese Arbeitsweise verändert. Während der Erstarrungspunkt praktisch kaum verändert wird. erhöht sich die Flexibilität der Wachse in ganz außerordentlichem Maße. Beim Einsatz eines Polyäthylens mit einem Molekulargewicht von etwa 3000, einem Erstarrungspunkt von etwa 98° und einem Weißgehalt nach dem oben beschriebenen Flexibilitätstest von 10, erhält man ein flexibles Wachs mit etwa gleichem Erstarrungspunkt, das aber einen Weißgehalt von 4 besitzt. In Wirklichkeit ist .die Flexibilität dieses Wachses noch weitaus besser. Mit dem oben beschriebenen Flexibilitätstest ist dies allerdings nicht mehr festzustellen. Man erkennt die außerordentlich gute Flexibilität daran, daß man noch verhältnismäßig dicke Streifen des Wachses selbst biegen kann, ohne daß sie brechen. Stellt man Wachsstreifen gleicher Dicke aus dem Ausgangsmaterial her, so zeigen diese ein außerordentlich sprödes Verhalten und können praktisch überhaupt nicht gebogen werden. Ein ebenso sprödes Verhalten zeigen auch die hochschmelzenden mikrokristallinen Erdölwachse. Es ist also nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erstmalig möglich, Wachse mit Erstarrungspunkten von über 90° und einer sehr guten Flexibilität herzustellen. Außerdem besitzen die erfindungsgemäßen Wachse eine große Härte, Dünne Platten der erfindungsgemäßen Wachse zeigen ein elastisches, gummiähnliches Verhalten.
  • Zu völlig anderen Produkten, die weit von der gewünschten Verwendbarkeit entfernt sind, kommt man bei der Chlorierung und Dechlorierung von Polväthylen nach der USA.-Patentschrift 2 261757. Es entstehen hierbei teils unschmelzbare Produkte mit geringer Löslichkeit. teils zähflüssige Öle oder auch Produkte mit beträchtlichem Chlorgehalt. Eine Verwendung derartigen Materials im Bereich der flexiblen Wachse ist -nicht denkbar. Gerade aus der völlig andersartigen Beschaffenheit der so gewonnenen Produkte ist klar zu erkennen, daß nur die in der vorliegenden Erfindung offenbarte Arbeitsweise zur Gewinnung eines ganz speziellen Produktes aus Polyäthylen, nämlich den flexiblen Wachsen, führen kann.
  • Die für die Arbeitsweise nach der Erfindung benötigte Chlorierung erfolgt in an sich bekannter Weise durch Einleiten von Chlor in das geschmolzene Polyäthylen bei Temperaturen, die 20 bis -10° übe-- dessen Schmelzpunkt liegen. Es kann zweckmäßig sein, die Chlorierung unter Belichtung durchzuführen. Die Chlorwasserstoffabspaltung -wird durch Erhitzen bei Temperaturen zwischen 280 und 320°, vorzugsweise bei Temperaturen von 300°, unter Durchleiten kleiner Stickstoffmengen durchgeführt. Die Erhitzungsdauer beträgt mehrere Stunden. vorzugsweise zwischen 5 und 40 Stunden. Es kann vorteilhaft sein, geringe Mengen von Aktivkohle beizumischen. Für die gegebenenfalls anschließend durchgeführte Hydrierung verwendet man an sich bekannte Hydrierkatalysatoren.. beispielsweise Nickelkontakte. Die Hydrierung kann diskontinuierlich nach dem Sumpfverfahren oder auch kontinuierlich über fest angeordnete Katalysatoren erfolgen. Beispiel 1 Polyäthylen mit einem Molekulargewicht von etwa 3000. das einen Erstarrungspunkt von 98° aufwies. wurde bei 130 bis 1-10° unter Belichtung und Rühren so lange chloriert, bis eine Chloraufnahme von 4,5 Gewichtsprozent erreicht war. Das Chlorierungsgemisch wurde unter Zusatz von 1. Gewichtsprozent Aktivkohle unter Rühren und Durchleiten von kleinen Stickstoffmengen 6 Stunden auf 300° erhitzt. Nach dem Abfiltrieren der festen Bestandteile erhielt mau ein gelbliches Reaktionsprodukt, das einen Erstarrungspunkt von 97° hatte und noch 0.1 Gewichtsprozent Chlor enthielt.
  • Das Reaktionsprodukt wurde dann in einem mit Rührwerk versehenen Autoklav 3 Stunden frei 2'00 his 250° und einem Überdruck von 120 his 150 kgleni= unter Verwendung von Nickelkontakt mit Wasserstoff hydriert. \Tach dem Abfiltrieren vom Kontakt wurde ein schwachgelbliches Produkt erhalten. das einen Erstarrungspunkt von 98° hatte.
  • Aus dem derart gewonnenen Wachs wurde ein Streifen von 1 min Dicke. 50 mm Länge und 15 rum Breite geschnitten und der Wachsstreifen über einen Rundstab von 1 mm Durchmesser so übergezogen, daß die beiden Enden des Wachsstreifens senkrecht nach unten zeigten. Ein Aufbrechen des Waclisstreife»s erfolgte nicht. Beispiel 2 Das Polyäthylen des Beispieles 1 wurde unter Belichtung bei 130 bis 140° bis zu einer Chloraufnahme von 2.0 Gewichtsprozent chloriert. Das Chlorierungsgemisch wurde mit 1 Gewichtsprozent Aktivkohle vermischt und unter Rühren und Durchleiten von kleinen Stickstoffmengen -10 Stunden auf 300° erhitzt. Nach dem Abfiltrieren der Aktivkohle wurde ein gelbliches Reaktionsprodukt erhalten. das einen Erstarrungspunkt von 96° hatte und weniger als 0,05 Gewichtsprozent Chlor enthielt.
  • Das Wachs zeigte bei der Bestimmung der Flexibilität nach der im Beispiel 1 angegebenen Weise das gleiche Verhalten wie <las Wachs aus Beispiel 1.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Wachsen mit sehr guter Flexibilität und Erstarrungspunkten über etwa 90°. dadurch -ekeiiiizeicliiiet, daß 1'ol\--äthyIen mit einem Molekulargewicht unter etwa 10 000 zunächst in an sich bekannter Weise bei Temperaturen, die 20 bis -10= über :einem Schmelzpunkt liegen, so lange mit Chlorgas, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Belichtung. behandelt wird, bis sein Chorgehalt 2 bis 4,50!0 beträgt, worauf durch mehrstündiges Erhitzen auf 280 1» s 320°, vorzugsweise auf 300F. unter Durchleiten eines s s toff abgespalten langsamen wird, Stickstoffstroms bis da Endprodukt höchstens noch 0.1% Chlor enthält. ?. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chlorwasserstoffabspaltung in Gegenwart kleiner Mengen an Aktivkohle erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Chlorwasserstoffabspaltung noch eine katalytische Hydrierung des Reaktionsproduktes erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 2617571 2 183 J56.
DER14915A 1954-08-24 1954-08-24 Verfahren zur Herstellung von Wachsen mit sehr guter Flexibilitaet Pending DE1022798B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2183556A (en) * 1936-09-11 1939-12-19 Ici Ltd Halogenated solid ethylene polymer
US2261757A (en) * 1937-03-19 1941-11-04 Ici Ltd Dehalogenation of halogenated ethylene polymers

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2183556A (en) * 1936-09-11 1939-12-19 Ici Ltd Halogenated solid ethylene polymer
US2261757A (en) * 1937-03-19 1941-11-04 Ici Ltd Dehalogenation of halogenated ethylene polymers

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