DE2452013C2 - Verwendung von Wachsen als Gleitmittel für die Kunststoffverarbeitung - Google Patents

Description

propan oder Pentaerythrit. Verseifungskomponenten sind vor allem Metallionen der ersten, zweiten und dritten Gruppe des Periodensystems, z. B. Li^-, Na-, K% Mg-, Ca²⁺, Al³⁺ sowie Pb;⁺ und Cd²⁺. Zur Amidierung sind z. B. Amine wie Äthyiamin, Stearylamin, Äthylendiamin, aber auch Ammoniak geeignet.

Erfindungsgemäß kann man bis zu 95 Gewichtsprozent sowohl des Rindenwachses als auch seiner Abwandlungsprod'jkte durch andere Naturwachse und/oder Kohlenwasserstoffwachse bzw. deren Raifinate oder Oxidate sowie durch aus diesen hergestellte Veresterungs-, Verseifungs-, Teilveresterungs-, und/ oder Teilverseifungs- oder Amidierungsprodukte, die analog den Rindenwachsabwandlungsproduktcn hergestellt werden, ersetzen, d. h., es ist möglich und in vielen Fällen auch vorteilhaft, das Rindenwachs oder seine Abwandlungsprodukte in Mischung mit derartigen Wachsen zu verwenden.

Unter anderen Naturwachsen sind pflanzliche oder tierische Wachse zu verstehen, wie z. B. Zuckerrohrwachs, Candelillawachs, Ouricourywachs, Carnaubawachs und entharztes oder nicht entharztes Rohmontanwachs. Diese Naturwachse eignen sich als Mischkomponenten, insbesondere in Form ihrer Raffinate, die z. B. durch Behandlung mit wäßriger Chromschwefelsäure oder durch Anwendung anderer bekannter Reinigungsmaßnahmen erhalten und als teilsynthetische Wachse bezeichnet werden. Die Raffinate werden vorzugsweise nach Überführung in Veresterungs-, Verseifungs-, Teilveresterungs- und/oder Teilverseifungs- oder Arhidierungsprodukte eingesetzt, die unter der Bezeichnung »teilsynthelische Esterwachse«, insbesondere als Folgeprodukte des Montanwachses, bekannt sind.

Zu den Kohlenwasserstoffwachsen, die ebenfalls als Mischkomponenten in Betracht kommen, sind natürliche oder synthetische Paraffinwachse, Mikrowachse und Polyolefine zu zählen. Unter Polyolefinen sind vorzugsweise unverzweigte «-Olefine mit 16 bis 70 Kohlenstoffatomen im Molekül, wie sie etwa durch Oligomerisation von Äthylen an aluminiurnorganischcn Katalysatoren hergestellt werden, zu verstehen, ferner Polyolefinwachse, wie sie durch Homo- oder Copolymerisation von Äthylen und anderen «-Olefinen erhalten werden oder beim thermischen, kalalytischen oder *5 oxidativen Abbau höhermolekularer Polyolefine entstehen. Die Kohlenwasserstoffwachse können mit Luft und/oder anderen Oxidationsmitteln, wie Chromschwefelsäure oxidiert sein. Zu den oxidierten Kohlenwasserstoffwachsen sind z. B. auch die gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 2 035 706 durch Luftoxidation höhermolekularer Polyolefine in wäßriger Dispersion erhaltenen Produkte mit Säurezahlen bis 200 iU zählen, die gegebenenfalls mit wäßriger Chromschwefelsäure nachoxidiert sein können. Die oxidierten Kohlenwasserstoff wachse werden vorzugsweise in Form ihrer Veresterungs-, Verseifungs-. Teilveresterungs- und/oder Teilverseifungs- oder Amidierungsprodukte eingesetzt. Die Naturwachse und Kohlenwasserstoffwachse bzw. ihre Folgeprodukte können miteinander und auch unter sich in jedem beliebigen Verhältnis vermischt zum Einsatz kommen.

Das Mengenverhältnis zwischen Rindenwachs unJ Mischkomponeiiten kann man beliebig variieren. Im allgemeinen richtet es sich nach dem Charakter der ^6s benutzten Mischkomponenten und nach der Art der angestrebten Gleiteffekte, je nachdem, ob z. B. eine mehr innere oder äußere Gleitwirkung erzielt werden soll. In der Regel liegt der Anteil des Rindenwacnses bei den Mischungen zwischen 5 und 95 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 20 und 80 Gewichtsprozent und insbesondere zwischen 40 und 80 Gewiciitsprozent.

Die Gleitrr.itteikombinationen lassen sich z. B. durch Vermischen von Schmelzen der Mischungskomponentten im gewünschten Verhältnis erhalten. Eine andere Methode, die sich als besonders vorteilhaft für die Herstellung von Gleitmittelkombinationen aus Abwandlungsprodukten von Rindenwachs und AbwandiLngsprodukten von anderen Naturwachsen bzw. Kohlcnwasserstoffwachsen erwiesen hat, besteht darin, die Ausgangsstoffe gemeinsam einer Veresterung, Verseifung, Amidierung usw. zu unterwerfen.

Die enindungsgemäß einzusetzenden Gleitmittel a;.f c'cr Basis des durch Extraktion mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen aus Baumrinden gewonnenen Wachses zeigen bei der Verarbeitung von Kunststoffen, insbesondere PVC, verbesserte Eigenschaften im Vergleich zu den für diese Verwendung bisher bekannten Rindenwachsen. Die Wachse besitzen ein ausgeprägt innerliches Gleitverhalten, weshalb sie sich bevorzugt zur Herstellung transparenter Kunslstoffartikel eignen. Auf Grund der hellen Farbe der Wachse kommt es bei ihrem Einsatz im Gegensatz zum bisher verwendeten Rindenwachs zu keiner oder nur zu einer geringen Verfärbung des Kunststoffs, so daß es nun möglich wird, auch das in großen Mengen verfügbare Rindenwachs für diese Einsatzgebiete zu nutzen.

Das Rindenwachs selbst besitzt als Verarbeititngshilfe für Kunststoffe eine Gleitwirkung, die vergleichbar ist mit der der günstigsten bisher bekannten Produkte, nämlich der Wachssäurederivate, in der Transparenz jedoch übertrifft es diese bei weitem.

Die Gleiteigenschaften des Rindenwachses kissen sich durch die erwähnte Abmischungsmögiichkeit mit anderen Wachsen und/oder die Überführung in die Abwandlungsprodukte wie Ester, Seifen usw. vielseitig variieren und den jeweiligen Erfordernissen der Praxis im besonderen anpassen. Beispielsweise läßt sich auf diese Weise praktisch jede gewünschte Abstufung zwischen einer mehr inneren und einer mehr äußeren Gleitwirkung einstellen. Durch Einsatz der Cadmumi- oder Bleisalze kann z. B. auch noch eine stabilisierende Wirkung erzielt werden.

Die angeführten Möglichkeiten zur Modifizierung der Gleiteigcnschaften des Rindenwachses durch Abmischung mit anderen Wachsen und/oder Überführung in Folgeprodukte läßt sich selbstverständlich auch auf durch andersartige Extraktion erhaltene Rindenwachse, etwa das mit Lösungsmittelgemischcn aus aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen gewonnene Rindenwachs, übertragen, wobei jedoch wegen der unterschiedlichen Zusammensetzung und der dunkleren Farbe dieser Wachse nicht die hohe Qualität wie bei dem mit rein aliphatischen Kohlenwasserstoffen aus Rinde extrahierten Wachs erreicht wird. Durch die angeführten Modifizierungsmöglichkeiten können die Rindenwachse in ihren Eigenschaften auch für den Einsatz auf anderen Gebieten verbessert werden, beispielsweise für die Verwendung in Putz- und Pflegemitteln, in Hilfsmitteln für die Metallbearbeitung, in Hydrophobierungsmitteln, als Trennmittel u. dgl,

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Gleitmittel werden dem zu verarbeitenden Thermoplasten in Mengen von 0,1 bis 5,0, vorzugsweise 0,1 bis 3,0%, bezogen auf das Gewicht des Kunststoffs, zugegeben,

5 ^{r 6}

{Re-vinr des Klebens nach 68 min), ßci der

im allgemeinen zusammen mit weiteren, bei der Kunst- Setzung ( g · _{für dk} Transparcnzprü-

stoffverarbeitung üblichen Zusätzen, wie Stabilisa- Herste!lung c ^ ^ _{plmQ mjf cjncr}

toren, Fließhilfsmitteln, Farbstoffen usw. ! ichtdurcWässigkeit von 89 %.

^Beisf^iel ' 5 Beispiel 4

Ein durch Extraktion mittel. Heptan aus Rinde der eingesetzten R.ndenwachscs

Douglasie (Pseudotsuga tax.fol.a) gewonnenes he.l- 300 g _d«' ™ «*«*£\ ¹^^_{10 c mit} 90 _g Stearvl-

gelbes Wachs mit einer Säurezahl von 65, einer Ver- werden in der Schmelze bei rυ ^ ·■

feifungszahl von .49 und einem Tropfpunkt von STC alkoholin ^^^^^^^^

wird als Gleitmittel für die Verarbeitung von Poly- xo saure bis auf e.ne ^^slf^aur^!jJ° _{ifu h}, _{von 130}

viny.ch.orid verwendet. Hierzu wird ein Gemisch aus ^f^J^^^^^^r wird als

100,0 Gewichtsteilen Suspensions-Polyvinylchlorid ^^,"„"j bei der PVC-Verarbeitung gemäß Bei-

vom K-Wert 65 ... _SDie'l l eingesetzt. Man erreicht eine Walzdauer von

0,5 Gewichtsleilen Rindenwachs und spici ι *> Kleben Der semäß Beispiel 1 herge-

1,0 Gewichtsteilen einer Organozinnverbmdung »5 " .JJl",^^, _zeiet eine schwach gelbliche Farbe.

als Stabilisator _{Dje Ljchtdurc}hiässigkeit (Transparenz) beträgt 92%.

auf einem geheizten Walzwerk bei 180 C verarbeitet.

Man erreicht eine Walzdauer von 70 mm bis zur Beispiel

Zersetzung, ohne daß Kleben auftritt. _{ao m des im} Beispiel 1 eingesetzten Rindenwachses Aus einer gleichartig, jedoch unter Zusatz von _{werden !n}j_t 100 g eines Esterwachses auf Monlan-1,0 Teilen des Rindenwachses und 1,5 Teilen des _wacnsbasis mit einer Säurezahl von 18 und einer Vtr-Stabilisators gewalzten Mischung wird eine Platte von sejfungszahl von 138 durch Verrühren der Schmelzen 2 mm Stärke gepreßt. Die Platte ist praktisch farblos, ^. _{π0 Q verm}j_scnt. Die erhaltene Wachsmischung ihre Lichtdurchlässigkeit (Transparenz) für einen ^.^ ^ _Glcitmj_Ue| für die Verarbeitung von PolyLichtstrahl der Wellenlänge 741 nm beträgt 90%. vinylchlorid gemäß Beispiel 1 verwendet. Man erreicht Zum Vergleich wird das Rindenwachs durch em ^ _Wa!zdauer bis zum Kleben von 60 min. Der Esterwachs auf Montanwachsbasis ersetzt. Die Walz- _Prüfkörper für die Messung der Transparenz ist gelbdauer beträgt hier nur 44 min und die Transparenz 2%. ^ g_ef_arbt. Die Lichtdurchlässigkeit beträgt 86%.

Beispiel 2 30 Beispiel 6

(Vergleichsbeispie.) _{des im BnispieI} , _eingesetzten Ein durch Extraktion mittels eines Heptan/Benzol- _a:„L„wachses mit 80 g eines luftoxidierten PoIy-Gemischs aus Rinde der Douglasie gewonnenes, grün- f¹™™ _{wdches eine} Säurezah! von 65, eine Verbraunes Wachs wird in der im Beispiel 1 beschriebenen «nyrc , ^ ^ ^ ^^ _{Trüpfpunkt von} , _{10 c} Weise als Gleitmittel geprüft. Die erreichte Walzdauer 35 seiiu g ^ ^^^ ^.^ _{dem jr der deulschen} beträgt 69 min bis zur Zersetzung, das Walzfell Qffenlegungsschrift 2 035 706 beschriebenen Verfahren beginnt jedoch schon nach 62 min zu kleben. Luftoxidation in wäßriger Dispersion aus einem Die für die Transparenzprüfung hergestellte Platte, Γ , _o,_{ekularen kun}ststoffartigen Polyäthylen crhaldie intensiv gelb gefärbt ist, besitzt e.ne Lichtdurch- ™_{n war gemjsch},

lässigkeit (Transparenz) von 83 /_o. _{Das Gemjsc}h _wi_rd sodann durch Verrühren der

Beispiel 3 Schmelze mit 8 g Calciumhyü.oxid bis auf eine Rest-

300 g des im Beispie. 1 eingesetzten Rindenwachses säurezah. von 5^ verseift Man ^^*.™£$_

werdeidurch Verrühren der Schmelze be. 1.0 C mit mit e.ner \^^^^%^^Ζ_&

waci^rSr suss- r ία J=⁴⁵ iÄSig; Ufa vars

tung von Polyvinylchlorid gemäß Beispiel I geprüft. ist praktisch farblos. D_ie Lichtdurchlässigen lieg Man erreicht eine Walzdauer von 77 min bis zur Zer- 5° bei 91 %.

Claims (1)

1. ^ Gleitmittel für die Kunststoffverarbeitung, gegebenen-

   Patentansprüche: falls in Mischung mit anderen Naturwachsen und,oder

   mit Kohlenwasserstoffwachsen, mit Oxidaten oder

   i. Verwendung von <·arch Extraktion von Baum- Raffinaten von anderen Naiurwachscn oder Koiiienrinden mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen ge- 5 wasserstoffwachsen, oder mit den Veresterungs-, Vcrwonnenem Rinden wachs, seinen Oxidaten oder seifungs-, TeilveresCerungs-, Teilverseif ungs- und Ami-Raffinaten und den Veresterungs-, Verseifungs-, dierungsprodukten der Naturwachse oder der oxidier-Teilverestcungs-, Teilverseiiungs- und Amidie- ten Natur- oder Kohlenwasserstoffwachse, rungsprodukten des Rindenwachses und seiner Es war überraschend und nicht vorherzusehen, daß

   Oxidate bzw. Raffinate, als Gleitmittel für die ic das mit rein aliphatischen Kohlenwasserstoffen aus Kunststoffverarbeitung, gegebenenfalls in Mi- Rinde extrahierte Wachs günstige Wirkungen als schung mit anderen Naturwachsen und/oder mit Gleitmittel bei der Kunststoffverarbeitung zeigen wür-Kohlenwasserstoffwachsen, mit Oxidaten oder de, da nach den bisher vorliegenden Kenntnissen und Raffinaten von anderen Naturwachsen oder Koh- nach der Lehre der USA.-Patentschrift 3 789 058 lenwasserstoffwachsen, oder mit den Veresterungs-, 15 angenommen werden mußte, daß solche Ergebnisse Verseifungs-," cilveresterungs-, Teilverseifungs- und nur bei dem mit einem Gemisch aus aliphatischen und Amidierungsprodukten der Naturwachse oder der aromatischen Kohlenwasserstoffen gewonnenen Wachs oxidierten Natur- oder Kohlenwasserstoffwachse. ajfGrjnd seiner besonderen Zusammensetzung erziel-2. Verwendung nach Anspruch I, dadurch ge- bar seien. Noch weniger war zu erwarten, daß das unter kennzeichnet, daß das Rindenwachs oder eines 20 Benutzung aliphatischer Kohlenwasserstoffe gewonseiner Abwandlungsprodukte in Mischung mit nene Rindenwachs sogar ein besseres Gleitmittel dar-Wachsen auf Montanwachsbasis eingesetzt wird. stellt, als das für diesen Verwendungszweck besonders

   empfohlene, durch Extraktion mit dem Aliphaten-

   Aromatengemisch erhaltene Wachs.

   25 Für den erfindungsgemäßen Einsatz als Gleitmittel eignen sich Wachse, die durch Extraktion von Baum-Aus Baumrinden lassen sich durch Extraktion mit rinden mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen, denen Lösungsmitteln Wachse gewinnen. Nach einem neue- auch die Cycloparaffine zugerechnet werden sollen, ren Verfahren (USA.-Patentschrift 3 789 058) ist es wie beispielsweise Hexan, Heptan, Petroleum oder möglich, unter Verwendung eines Gemischs aus 30 Naphtha, erhalten werden. Die Herstellung solcher aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen Wachse ist in der USA.-Patentschrift 2 662 893 beals Lösungsmittel ein Rindenwachs zu erhalten, das schrieben. Die Wachse stellen hellgelbe bis hellbraune sich in seiner Zusammensetzung und in seinen Eigen- Substanzen von bienenwachsartiger Konsistenz dar schäften von durch Extraktion mit anderen Lösungs- mit Säurezahlen zwischen 20 und 90, Verseifungszahlcn mitteln erhaltenen Rindenwachsen unterscheidet und 35 zwischen 110 und 180 und Schmelzpunkten zwischen für viele Zwecke brauchbar ist, für die sich dir anders- 45 und 70 C. Sie weisen einen geringeren Anteil an artig gewonnenen Rindenwachse nicht eignen. Unter phenolischen Verbindungen auf als die mit Mischunanderem ist für das Rindenwachs der genannten gen aus aliphatischen und aromatischen Kohlenwas-USA.-Patentschrift die Verwendbarkeit als inneres serstoffen aus Rinden extrahierten Wachse. Gleitmittel bei der Kunststoffverarbeitung beschrieben. 40 Das Rindenwachs kann vor der erfindungsgemäßen Dieses Wachs weist jedoch eine braungrüne bis dunkel- Verwendung noch besonders raffiniert, gereinigt oder grüne Farbe auf, die sich bei seiner Verwendung als weiter aufgehellt werden, beispielsweise durch Extralc-Gleitmittel äußerst nachteilig auswirkt, da sie Anlaß tionen mit Lösungsmitteln oder Umfällungen aus Lozu starken Verfärbungen der mit Hilfe des Wachses sungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen, oder durch hergestellten Kunststoffartikel gibt. In vielen Fällen 45 Behandlung mit Aktivkohle oder Bleicherden. Eine verbietet sich deshalb der Einsatz dieses Rinden- Aufhellung kann auch durch Anwendung üblicher wachses als Gleitmittel für die Kunststoffverarbeitung Bleichmittel erzielt werden. Auch Abwandlungsprovon vornherein. _{(iukte dcs} Rj_ndenwachses, wie Veresterungs-, Versei-

   Seit längerem ist es bekannt, daß sich aus Baum- fungs-, Teilveresterungs-, Teilverseifungs- und Amirinden auch ein hellgelbes bis hellbraunes Wachs mit 50 dierungsprodukte lassen sich verwenden. Sie entstehen \x; u^T ^^{usammensetzun}g als das oben genannte beispielsweise durch Umsetzung einer Schmelze des Wachs erhalten läßt, wenn die Extraktion der Rinden Rindenwachses nach bekannten Verfahren mit einmit rein aliphatischen Kohlenwasserstoffen vorgenom- oder mehrwertigen aliphatischen Alkoholen mit 2 bis men wird (USA.-Patentschrift 2 662 893). etwa 30 bzw. 2 bis 6 C-Atomen oder mit 1 bis 3wertigen

   bs wurde nun gefunden, daß dieses durch Extraktion 55 Metallioncn, wobei teilweise oder vollständig verestert von Rinden mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen bzw. verseift oder zunächst teilweise verestert und an gewonnene Wachs sowohl als solches als auch in Form schließend teilweise oder vollständig verseift wird von Abwandlungsprodukten und Mischungen mit Dabei können neben den freien Säuren der Wachse anderen wachsartigen Stoffen vorteilhaft als Gleit- auch die gebundenen Säuren nach vorausgehender mittel bei der Kunststoffverarbeitung verwendet 60 Esterspaltung umgesetzt werden. Amidierungsprodukte werden kann. werden in entsprechender Weise durch Reaktion der

   Die vorliegende Erfindung betrifft demzufolge die Wachse mit ein- oder mehrwertigen aliphatischen verwendung von durch Extraktion von Baumrinden Aminen oder Ammoniak erhallen. Als Verestcrdimsmit aliphatischen Kohlenwasserstoffen gewonnenem komponenten kommen beispielsweise Äthanol, Propa-Rmdenwachs, seinen Oxidaten oder Raffinaten und 65 „öl, Butanol, Stearylalkohol oder Monlanol (hydricroen veresterungs- Verseifungs-, Teilveresterungs-, tes Montanwachs) in Betracht, ferner Diole wie Äthyieilverseitungs- und Amidierungsprodukten des Rin- lenglykol, Propandiol-1,2, Butandiol-1,3 oder Diäthydenwachses und seiner Oxidate bzw. Raffinate, als lenglykol sowie höherwertigc Alkohole wieTrimethylol-