DE102010010985A1

DE102010010985A1 - Verwendung von 2-Propylheptylestern als Weichmacher oder Viskositätsmodifizierer für Polymere

Info

Publication number: DE102010010985A1
Application number: DE102010010985A
Authority: DE
Inventors: Dr. Daute Peter; Dr. Schäfer Martin; Heinz Müller
Original assignee: Emery Oleochemicals GmbH
Current assignee: Emery Oleochemicals GmbH
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2030-03-11
Also published as: DE102010010985B4; WO2011110350A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, beinhaltend als Komponenten (α1) mindestens ein Polymer, (α2) 1 bis 30 Gew.-% eines Carbonsäure-2-propylheptylesters, (α3) 20 bis 120 Gew.-% mindestens eines von den Komponenten (α1) und (α2) verschiedenen Weichmachers, (α4) 0 bis 40 Gew.-% mindestens eines von den Komponenten (α1), (α2) und (α3) verschiedenen Additivs, wobei die Gew.-% Angaben jeweils auf das Polymer bezogen sind undein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers, den durch dieses Verfahren erhältlichen Formkörper sowie die Verwendung eines Fettsäure-2-propylheptylesters.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers, den durch dieses Verfahren erhältlichen Formkörper sowie die Verwendung eines Fettsäure-2-propylheptylesters.
Weichmacher sind Substanzen, die spröden und harten Kunststoffen, wie zum Beispiel Polyvinylchlorid (PVC), beigemengt werden, um diesen für Verarbeitung und Gebrauch wünschenswerte Eigenschaften wie Plastizität, Biegsamkeit und Dehnbarkeit zu verleihen. Die technisch relevanten Weichmacher und ihre Anwendung sind bekannt und werden zum Beispiel beschrieben in David F. Cadogan, Christopher J. Howick: „Plasticizers", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Electronic Release, 6th ed., Kap. 1–6, Wiley-VCH, Weinheim 2003 und L. Meier: „Weichmacher", in R. Gächter, H. Müller (Ed.): Taschenbuch der Kunststoffadditive, 3. Ausgabe, S. 341 ff., Hanser, München 1990.
In besonders großen Mengen sind Weichmacher in sogenannten „Pastisolen” enthalten. Plastisolformmassen werden in großem Umfange im Fahrzeugbau zum Abdichten, Verbinden und Versiegeln von Nähten und Bördelfälzen von Karosserieblechen im Innen- und Außenbereich verwendet. Insbesondere kommen für diesen Zweck Plastisole auf der Basis von PVC-Polymerisaten und/oder -Copolymerisaten in Frage. Derartige Plastisolformmassen bestehen aus feinen Polymerteilchen, die in einem flüssigen, nicht flüchtigen Weichmacher dispergiert sind. Bei Raumtemperatur sind die festen Polymerteilchen im Weichmacher unlöslich, der sie jedoch bei erhöhter Temperatur solvatisiert (= Gelierung), so dass eine homogene Lösung des Polymeren im Weichmacher erhalten wird, die sich beim Abkühlen zu einem mehr oder weniger starren Film verfestigt.
In derartigen Plastisolen werden als Weichmacher üblicherweise Phthalsäureester, insbesondere Di-2-ethylhexylphthalat (DEHP), Diisononylphthalat (DINP) oder Diisodecylphthalat (DIDP) eingesetzt. Auf Grund von Diskussionen um reproduktionstoxische Effekte, die bereits in einigen Fällen zu einer verstärkten gefahrstoffrechtlichen Kennzeichnung und im Falle von Kleinkinderspielzeug auch zu Verwendungsbeschränkungen geführt haben, muss davon ausgegangen werden, dass die Verwendung dieser Phthalate künftig, insbesondere in sensiblen Anwendungen, wie Lebensmittelverpackungen und Medizinalanwendungen, deutlich zurückgehen wird. Es wird angestrebt, die Menge an auf Phthalaten basierenden Weichmachern in Plastisolen zumindest zu reduzieren. EP-A-1 256 566 oder auch DE-A-10 2008 002 168 A1 schlagen in diesem Zusammenhang vor, anstelle der auf Phthalaten basierenden Weichmacher solche auf der Basis von Zitronensäureestern einzusetzen. In diesen Anwendungen werden auch vermehrt Polymerweichmacher aus Dicarbonsäuren und Diolen eingesetzt, die häufig hochviskoser als Monomerweichmacher sind.
Der Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Pastisole besteht jedoch unter anderem darin, dass die Viskosität der untemperierten Plastisole, insbesondere die Viskosität der untemperierten, auf PVC-basierenden Palstisole mit einem PVC-Gehalt von mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Plastisols, sehr hoch ist, so dass sich diese Plastisole kaum für Verfahren eignen, in denen die Plastisole bei der Formkörperherstellung auf Substrate aufgegossen bzw. aufgespritzt oder in Formen eingegossen bzw. eingespritzt werden müssen.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile im Zusammenhang mit Weichmacher beinhaltenden Plastisolen zu überwinden.
Insbesondere lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Zusammensetzungen beinhaltend ein Polymer und mindestens einen Weichmacher anzugeben, welche im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Zusammensetzungen durch eine geringe Viskosität gekennzeichnet sind. Auch sollte diese Zusammensetzung möglichst geringe Mengen an Weichmachern mit reproduktionstoxischem Potential beinhalten. Die durch Gelierung dieser Zusammensetzung erhaltenen, ausgehärten Formkörper sollten vergleichbaren Formkörpern des Standes der Technik in ihren Eigenschaften, beispielsweise in ihrer Weichheit, in nichts nachstehen.
Weiterhin lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Zusammensetzung anzugeben.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet eine Zusammensetzung, beinhaltend als Komponenten

(α1) ein, vorzugsweise thermoplastisches, Polymer,
(α2) 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 20 Gew.-% und besonders bevorzugt 2 bis 15 Gew.-% eines Carbonsäure-2-propylheptylesters, vorzugsweise mit 5 bis 21 und besonders bevorzugt 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, weiterhin bevorzugt ein Fettsäure-2-propylheptylesters mit den vorstehend genannten Zahlen an Kohlenstoffatomen
(α3) 20 bis 120 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 100 Gew.-% und besonders bevorzugt 35 bis 80 Gew.-% mindestens eines von den Komponenten (α1) und (α2) verschiedenen Weichmachers,
(α4) 0 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 30 Gew.-% und besonders bevorzugt 1,5 bis 25 Gew.-% mindestens eines von den Komponenten (α1), (α2) und (α3) verschiedenen Additivs,

Als Komponente (α1) beinhaltet die erfindungsgemäße Zusammensetzung ein Polymer. Als Polymer kommen insbesondere Polymere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polyacrylaten, insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyalkylmethacrylat (PAMA), Fluorpolymeren, insbesondere Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylacetat (PVAc), Polyvinylalcohol (PVA), Polyvinylacetalen, insbesondere Polyvinylbutyral (PVB), Polystyrolpolymeren, insbesondere Polystyrol (PS), expandierbares Polystyrol (EPS), Acrylonitril-Styrol-Acrylat (ASA), Styrolacrylonitril (SAN), Acrylonitril-Butadien-Styrol (ABS), Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer (SMA), Styrol-Methacrylsäure-Copolymer, Polyolefinen, insbesondere Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), thermoplastischen Polyolefinen (TPO), Polyethylen-Vinylacetat (EVA), Polycarbonaten, Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyoxymethylen (POM), Polyamid (PA), Polyethylenglykol (PEG), Polyurethan (PU), thermoplastischem Polyurethan (TPU), Polysulfiden (PSu), Biopolymeren, insbesondere Polymilchsäure (PLA), Polyhydroxylbuttersäure (PHB), Polyhydroxylvaleriansäure (PHV), Polyester, Stärke, Cellulose und Cellulose-Derivaten, insbesondere Nitrocellulose (NC), Ethylcellulose (EC), Celluloseacetat (CA), Cellulose-Acetat/Butyrat (CAB), Gummi oder Silikone sowie Mischungen oder Copolymeren der vorstehend genannten Polymere in Betracht. Vorzugsweise beinhaltet die erfindungsgemäße Zusammensetzung PVC als Polymer der Komponente (α1).
Vorzugsweise ist das Polymer der Komponente (α1) in partikulärer Form in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten, wobei bei der Verwendung von PVC insbesondere der Einsatz von Suspensions-, Masse-, Mikrosuspensions- oder Emulsions-PVC besonders bevorzugt ist. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung besteht das Polymer zu mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 75 Gew.-% und am meisten bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-% aus Partikeln mit einer Partikelgröße von weniger als 1.000 μm, besonders bevorzugt weniger als 500 μm, darüber hinaus bevorzugt weniger als 250 μm und noch mehr bevorzugt weniger als 100 μm. Als Beispiele geeigneter PVC-Polymere seien beispielsweise die unter der Bezeichnung VESTOLIT^® von der Firma Vestolit GmbH & Co. KG, Marl, Deutschland, oder die unter der Bezeichnung PEVIKON® von der Firma Norsk Hydro, Hamburg, Deutschland, erhaltenen PVC-Typen genannt.
Als Komponente (α2) beinhaltet die erfindungsgemäße Zusammensetzung einen Fettsäure-2-propylheptylester, wobei dieser vorzugsweise die allgemeine Struktur (I)
aufweist, in der R ein gesättigter oder ungesättigter, linearer oder verzweigter Alkylrest mit 5 bis 21 Kohlenstoffatomen, bevorzugt mit 6 bis 17 Kohlenstoffatomen und am meisten bevorzugt mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen ist. Denkbar als Komponente (α2) sind auch Mischungen aus verschiedenen Fettsäure-2-propylheptylestern, die sich in der Fettsäurekomponente unterscheiden.
Ein solcher Ester ist beispielsweise durch die Umsetzung von 2-Propylheptanol mit geeigneten Fettsäuren erhältlich, wobei als Fettsäuren insbesondere Fettsäuren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Capronsäure, Önanthsäure, Caprylsäure, Pelargonsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Fischölfettsäure, Palmitinsäure, Pelagonsäure, Margarinsäure, Stearinsäure, Isostearinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure, Cerotinsäure, Undecylensäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Vaccensäure, Icosensäure, Rapsölfettsäure, Cetoleinsäure, Erucasäure, Nervonsäure, Linolsäure, Linolensäure, Arachidonsäure, Timnodonsäure, Clupanodonsäure, Cervonsäure oder einer Mischung aus zwei oder mehr davon bevorzugt sind. Ebenso könne Carbonsäuregemische eingesetzt werden, wie sie sich aus in der Natur vorkommenden Ölen und Fetten durch deren Mischungsverhältnisse und -bestandteile ergeben.
Die Herstellung des Carbonsäure- bzw. Fettsäure-2-propylheptylesters durch die Veresterung einer der vorstehend genannten Fettsäuren oder eines Derivates davon (beispielsweise eines Säurechlorids, Säureanhydrids oder Alkylesters dieser Fettsäuren) mit 2-Propylheptanol kann durch dem Fachmann bekannte Veresterungsreaktionen erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Umsetzung des Alkohols mit der Säure oder dem Säurederivat in Gegenwart eines Veresterungskatalysators. Als Katalysatoren können prinzipiell Säuren, wie beispielsweise Schwefelsäure, Methansulfonsäure oder p-Toluolsulfonsäure, andere Mineralsäuren oder Metalle oder deren Verbindungen eingesetzt werden. Geeignet sind z. B. Zinn, Titan, Zirkonium, die als feinverteilte Metalle oder zweckmäßig in Form ihrer Salze, Oxide oder in Form von löslichen, organischen Verbindungen verwendet werden können. Allerdings sind die Metallkatalysatoren im Vergleich zu den Protonensäuren Hochtemperaturkatalysatoren, die ihre volle Aktivität oft erst bei Temperaturen oberhalb von 180°C erreichen. Die Katalysatorkonzentration kann abhängig von der Art des Katalysators in weiten Bereichen variiert werden. Für Protonensäuren sind Konzentrationen von 0,05 bis 2 Massen-%, bevorzugt von 0,1 bis 1 Massen-%, besonders bevorzugt von 0,15 bis 0,5 Massen-%, üblich. Höhere Säurekonzentrationen erhöhen zwar die Reaktionsgeschwindigkeit, können jedoch Nebenreaktionen begünstigen. Vorzugsweise erfolgt die Veresterung im Temperaturbereich von 120°C bis 200°, besonders bevorzugt in einem Temperaturbereich von 130°C bis 180°C.
Als Komponente (α3) beinhaltet die erfindungsgemäße Zusammensetzung mindestens einen von den Komponenten (α1) und (α2) verschiedenen Weichmacher, wobei als Weichmacher grundsätzlich alle Weichmacher eingesetzt werden können, welche üblicherweise als Weichmacher für Weichmacher, besonders bevorzugt als Weichmacher in PVC-basierten Plastisolen eingesetzt werden. Hierzu sei beispielhaft auf WO96/028505 und die darin offenbarten Weichmacher verweisen. Als Weichmacher kommen hier vorzugsweise Di- oder Tricarbonsäureester, vorzugsweise Di- oder Tricarbonsäurepolyester, beispielsweise Phthalsäureester, insbesondere Di-2-ethylhexylphthalat (DEHP), Diisononylphthalat (DINP) oder Diisodecylphthalat (DIDP), sowie phthalatfreie Weichmacher auf Citronensäurebasis, auf Adipinsäurebasis und/oder Benzoatester-Basis in Betracht, insbesondere Acetyltributylcitrat, Tri-(2-ethylhexyl)actylcitrat, Trioctylcitrat, Tridecylcitrat, Tributylcitrat, Trihexylcitrat, Triethylcitrat, Dioctyladipat, Diisodecyladipat, Diisononyladipat, Bis(2-ethylhexyl)adipat, 2,2,4-Triethyl-1,3-Pentanediyldibenzoat und Derivate davon, Triethylenglycoldibenzoat, Diethylenglycoldiben-zoat, Diethylenglycolmonobenzoat oder Propylenglycoldibenzoat. Daher ist es in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in einer Ausgestaltung bevorzugt, dass der Weichmacher einen Dicarbonsäureester beinhaltet. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Dicarbonsäureester Diisononylphthalat oder Adipinsäurepolyester oder eine Mischung aus beiden ist.
Als Komponente (α4) kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung mindestens ein von den Komponenten (α1), (α2) und (α3) verschiedenes Additiv enthalten, wobei als Additive insbesondere Stabilisatoren, Co-Stabilisatoren, Füllstoffe, Farbmittel, Gleitmittel, Treibmittel, Kicker, Antixidantien oder Biozide eingesetzt werden können.
Stabilisatoren verbessern die PVC-Stabilität, d. h. sie verhindern u. a. die Abspaltung von Chlorwasserstoff. Dazu werden vor allem anorganische und organische Salze der Metalle Calcium, Zink, Zinn, Magnesium, Natrium und Kalium eingesetzt, beispielswiese Calciumstearat, Natriumstearat, Kaliumstearat, Zinkstearat, Magnesiumstearat, Zinnstearat und/oder Gemische der Metallsalze. Der Zusammensetzung können außerdem noch Co-Stabilisatoren zugesetzt werden, wobei es sich bei den Co-Stabilisatoren beispielsweise um Fettsäureester, bevorzugt um langkettigen Fettsäureester mit einer Kettenlänge von mehr als 12 Kohlenstoffatomen handeln kann. Der Fettsäureester besteht bevorzugt aus einer geradkettigen Fettsäure und einem Alkohol. Der Alkohol ist vorzugsweise ein verzweigter Alkohol (mit Ausnahme von 2-Propylheptanol). Als Beispiel sei Octadecylsäureester sowie epoxidiertes Sojaöl, epoxidierter Ölsäuremethylester, epoxidierter Linolsäuremethylester, epoxidierter Linolensäuremethylester, epoxidierter Linolensäureiso-propylester, epoxidierter Rapsfettsäuremethylester, Sojafettsäuremethylester, epoxidierter Leinfettsäuremethylester oder ein Gemisch aus diesen genannt.
Als Füllstoffe können anorganische und organische Füllstoffe eingesetzt werden, wobei als Beispiele Kaolin, Kreide, Talkum, Aluminiumhydroxid und/oder Tonmehl genannt seien. Die Partikelgröße dieser Füllstoffe ist vorzugsweise kleiner als 250 μm, besonders bevorzugt kleiner als 100 μm und noch mehr bevorzugt kleiner als 63 μm. Als weitere Füllstoffe können auch Metallglitter, Glitzerpulver und Glitzerplättchen oder Mischungen dieser Stoffe in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten sein, um dadurch beispielsweise besondere optische Effekte zu erzielen. Des Weiteren kann auch Füllstoff auf Polymerbasis in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten kann, wie etwa PAMA, PMMA und/oder Polethylen.
Als Farbmittel können Pigmente in reiner Form, als Pulverpigmente, als wässrige Pigmentpräparationen, bevorzugt als azofreies Farbpigment, Effektpigment und/oder azofreier verlackter Farbstoff in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten sein. Als Beispiele seien Pigment Yellow 14 (C.I. 21095), Pigment Red 254 (C.I. 56110), Pigment Orange 34 (C.I. 21110) Pigment Red 122 (C.I. 73915) Pigment Green 7 (C.I. 74260), Pigment White 6 (C.I. 77891), Pigment Black 7 (C.I 77266), Pigment Red 101 (C.I. 77491), Pigment Violet 23 (C.I. 51319), Pigment Blue 29 (C.I. 77007), Pigment Yellow 185 (C.I. 56290), Pigment Yellow 1 (C.I. 11680), Pigment Red 48:2 (C.I. 15865:2), Pigment Red 53:1 (C.I. 15585:1), Pigment Orange 34 (C.I. 21115), Pigment Yellow 83 (C.I. 21108) und Pigment Blue 15 (C.I. 74160) genannt.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung handelt es sich bei dieser um ein Plastisol, welches in Form einer Dispersion vorliegt, in der das Polymer in Form von Partikeln in einer kontinuierlichen Phase des Weichmachers dispergiert ist. So sind hierbei häufig zwei und mehr Partikel in der kontinuierlichen Phase des Weichmachers wie in einer Matrix zumindest teilweise eingebettet und können nicht wie in einem Schüttgut fließen Hierbei ist es bevorzugt dass Weichmacher in einer Menge in einem Bereich von mehr als 50 bis 120 Gew.-%, vorzugsweise in einem Bereich 60 bis 110 Gew.-% und besonders bevorzugt in einem Bereich von 70 bis 100 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Polymer, eingesetzt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist es bevorzugt, dass das Polymer in Form von gegeneinander beweglichen Partikeln als Schüttgut vorliegt, wobei diese Partikel den Weichmacher beinhalten. In diesem Fall sind die Partikel nicht in einer kontinuierlichen Phase des Weichmachers dispergiert und können daher frei fließen. Die ses wird häufig dadurch erreicht, in dem ein flüssiger Weichmacher durch das bereits teilchenförmig vorliegende Polymer aufgenommen wird. Hierbei quellen die Polymerteilchen oftmals um mindestens das 1,1-Fache ihres Volumens im Vergleich zum ungequollenen Zustand. Bevorzugt nehmen die Polymerteilchen in einem Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise in einem Bereich von 15 bis 40 Gew.-% und besonders bevorzugt in einem Bereich von 20 bis 30 Gew.-% Weichmacher, jeweils bezogen auf das Polymer, auf. Die mittlere Größe der Teilchen (d₅₀) liegt allgemein in einem Bereich von 10 bis 5 μm, vorzugsweise in einem Bereich von 50 bis 200 μm und besonders bevorzugt in einem Bereich von 60 bis 10 μm. Durch die vorstehenden Maßnahmen soll eine gute Rieselfähigkeit des Polymers bei hohem Weichmachergehalte und damit eine gute Verarbeitbarkeit erreicht werden.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Zusammensetzung, insbesondere jedoch die vorstehend beschriebene Dispersion, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei einem Gehalt an Polymer, insbesondere bei einem Gehalt an PVC, von mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eine bei 40°C bestimmte Viskosität nach Brookfield von weniger als 10.000 mPas, besonders bevorzugt von weniger als 5.000 mPas, noch mehr bevorzugt von weniger als 2.500 mPas und am meisten bevorzugt von weniger als 2.000 mPas aufweist.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, beinhaltend die Verfahrensschritte:

(β1) Bereitstellung eines, vorzugsweise thermoplastischen, Polymers,
(β2) Bereitstellung eines Carbonsäure-2-propylheptylesters,
(β3) Bereitstellung mindestens eines von den in den Verfahrensschritten (β1) und (β2) bereitgestellten Komponenten verschiedenen Weichmachers,
(β4) gegebenenfalls Bereitstellung mindestens eines von den in den Verfahrensschritten (β1), (β2) und (β3) bereitgestellten Komponenten verschiedenen Additivs,
(β5) Vermischen der in den Verfahrensschritten (β1), (β2), (β3) und (β4) bereitgestellten Komponenten unter Erhalt einer Zusammensetzung;
(β6) in einer Ausgestaltung optional und in einer weitern Ausgestaltung der Erfindung zwingend, Erhitzen der Zusammensetzung auf 160 bis 220°C. Bevorzugt erfolgt das Erhitzen unter Bedingungen, die zum Gelieren der Zusammensetzung zu einem, vorzugsweise elastischen, Plastifikat führen.

In den Verfahrensschritten (β1), (β2), (β3) und (β4) werden zunächst das Polymer, der Fettsäure-2-propylheptylester, der von dem Polymer und dem Fettsäure-2-propylheptylester verschiedene Weichmacher sowie gegebenenfalls das mindestens eine von dem Polymer, dem Fettsäure-2-propylheptylester und dem Weichmacher verschiedene Additiv bereitgestellt, wobei als Polymer, als Fettsäure-2-propylheptylester, als Weichmacher und als Additiv diejenigen Verbindungen bzw. Komponenten bevorzugt sind, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung als bevorzugte Polymere, Fettsäure-2-propylheptylester, Weichmacher und Additive genannt wurden.
Im Verfahrensschritt (β5) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden sodann die in den Verfahrensschritten (β1), (β2), (β3) und (β4) bereitgestellten Komponenten unter Erhalt einer Zusammensetzung vermischt, wobei Einzelheiten zur Herstellung von Plastisolen, insbesondere hinsichtlich der dafür verwendeten Mischvorrichtungen beispielsweise aus folgenden Fachbüchern entnommen werden können: Krekeler, Wick, Kunststoff-Handbuch (1963), Band II Teil 1, Seite 21 ff., W. A. Colomb, Verlag Stuttgart; Becker, Braun, Kunststoff-Handbuch (1986), Band II, Teil 1 und 2, Hanser Verlag, München-Wien. Vorzugsweise erfolgt das Vermischen der Komponenten bei einer Temperatur in einem Bereich von 10 bis 50°C und/oder bei einem absoluten Druck von weniger als 1000 mbar, besonders bevorzugt von weniger als 500 mbar und am meisten bevorzugt von weniger als 100 mbar. Ein derartiger Unterdruck wird häufig nachdem mit dem Mischen begonnen wurde oder nach Ende des Mischens angelegt. In der Regel dauert die Unterdruckbehandlung bis zur Entgasung der Zusammensetzung an. So kann einen Blasenbildung in dem aus der Zusammensetzung hergestellten Formkörper oder Folie verringert oder gar vermieden werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die in den Verfahrensschritten (β1), (β2), (β3) und (β4) bereitgestellten Komponenten in solchen relativen Mengen eingesetzt, dass die eingangs beschriebene, erfindungsgemäße Zusammensetzung erhalten wird. Weiterhin ist es im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass im Verfahrensschritt (β5) eine Dispersion erhalten wird, in der das Polymer in Form von Partikeln in einer kontinuierlichen Phase des Weichmachers dispergiert ist.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe leistet auch ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers, beinhaltend die Verfahrensschritte:

a) das Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung oder einer durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen Zusammensetzung,
b) das Überführen der Zusammensetzung in eine definierte Form,
c) das Formen der Zusammensetzung,
d) das Abkühlen der Zusammensetzung unter Erhalt eines Formkörpers.

Im Verfahrensschritt a) wird zunächst eine erfindungsgemäße Zusammensetzung oder eine durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältliche Zusammensetzung breitgestellt, wobei es sich bei dieser Zusammensetzung vorzugsweise um ein PVC-basiertes Plastisol handelt, in dem PVC-Partikel als Komponente (α1) in einer kontinuierlichen Phase des Weichmachers (α3) dispergiert sind.
Im Verfahrensschritt b) wird diese Zusammensetzung dann geformt. Dieses kann dadurch geschehen, dass die Zusammensetzung in Form einer Beschichtung auf eine Substratoberfläche aufgetragen wird. So werden etwa im Fahrzeugbau Plastisole, insbesondere PVC-Plastisole, entweder im Rohbau auf nichtentfettetes Rohblech oder anschließend an die Elektrotauchlackierung auf die mit üblicherweise kataphoretisch aufgetragener Grundierung versehene Bleche aufgetragen. Werden die Plastisole im Rohbau aufgetragen, findet der Geliervorgang (Verfahrensschritt c) mit nachfolgender Verfestigung in einem Vorgelierofen vor der Elektrotauchlackierung oder im Einbrennofen der Elektrotauchlackierung statt. Im Falle des Auftrags auf elektrotauchlackierte Bleche findet die Verfestigung der Plastisole beim Einbrennen der nachfolgend aufgetragenen Füller, d. h. einer Zwischenschichtlackierung, oder Decklacke statt.
Gegebenenfalls kann das Formen der Zusammensetzung im Verfahrensschritt b) auch dadurch geschehen, dass die Zusammensetzung in eine Form eingefüllt wird, etwa im Rahmen eines Spritz-Guss-Verfahrens. Vor oder während des Formens der Zusammensetzung gemäß Verfahrensschritt b) kann die Zusammensetzung gegebenenfalls noch aufgeschäumt werden.
Im Verfahrensschritt c) wird die Zusammensetzung sodann erhitzt und auf diese Art und Weise geliert, wobei die Temperatur und die Dauer des Erhitzens von der genauen Zusammensetzung der Zusammensetzung abhängen. Üblicherweise liegt die Temperatur auf welche die Zusammensetzung im Verfahrensschritt c) erhitzt wird, in einem Bereich von 140°C bis 240°C, besonders bevorzugt in einem Bereich von 160°C bis 220°C, während die Dauer des Erhitzens in einem Bereich von 60 Sekunden bis 20 Minuten, vorzugsweise 1 bis 10 Minuten.
Im Verfahrensschritt d) wird die Zusammensetzung unter Erhalt eines ausgehärteten Formkörpers abgekühlt. Dazu lässt man den Formkörper auf eine Temperatur in einem Bereich von 15°C bis 60°C, vorzugsweise 20°C bis 40°C und am meisten bevorzugt auf Raumtemperatur abkühlen.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch ein durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhältlicher Formkörper.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet weiterhin die Verwendung eines Fettsäure-2-propylheptylesters als Viskositätsmodifizierer in Kombination mit Weichmachern für Polymere, besonders bevorzugt als Weichmacher oder Viskositätsmodifizierer in auf PVC-basierten Plastisolen.
Die Erfindung wird nun anhand nicht limitierender Beispiele näher erläutert.
BEISPIELE
1. Herstellung von PVC-Pasten
Es werden die folgenden PVC-Pasten P1, P2 und P3 hergestellt (Mengenangaben in g):

Komponente P1 P2 P3

PVC PEVIKON^® DP 1000 100 100 100

VESTINOL^® (DINP) 80 60 60

REAGENS CL 145 1,5 1,5 1,5

Laurinsäure-2-ethylhexylester - 20 -

Caprylsäure-2-propylheptylester - - 20

PVC PEVIKON^® DP 1000 Pasten-PVC der Firma Norsk Hydro

VESTINOL^® Diisononylphthalat der Firma Evonik Degussa GmbH

REAGENS CL 145 Flüssiger Stabilisator der Firma Reagens Deutschland GmbH
Aus dem PVC-Pulver und den verschiedenen Additiven wurden die Pasten P1 (nicht erfindungsgemäß), P2 (nicht erfindungsgemäß) und P3 (erfindungsgemäß) in einem Dissolver der Firma Werner Mathis AG, Oberhasli, Schweiz, hergestellt. Die Dispergierung erfolgt bei Raumtemperatur (ca. 20°C) und im Vakuum (100 mbar).
2. Bestimmung der Viskosität der Pasten P1, P2 und P3
Von den vorstehend erhaltenen Pasten P1, P2 und P3 wurde die Viskosität nach Brookfield bei 40°C bestimmt. Folgende Messwerte wurden erhalten:

P1 P2 P3

520 mPas 210 mPas 160 mPas
Durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Fettsäure-2-propylheptylestern als Weichmacher bzw. Viskositätsreduzierer kann die Viskosität der PVC-Pasten signifikant reduziert werden. Insbesondere kann aufgrund des Einsatzes von Fettsäure-2-propylheptylestern die Menge an Phthalatweichmacher in der PVC-Paste signifikant reduziert werden.
3. Gelierung der PVC-Pasten P1, P2 und P3
Die Pasten wurden in einem Mathis-Thermotester (Firma Werner Mathis AG) zu Fellen geliert (180°C, 3 Minuten). Anschließend wurde die Shore-Härte A bestimmt, die ein Maß für die Weichheit eines Probekörpers ist. Je weiter bei einer bestimmten Meßdauer eine genormte Nadel in den Probekörper eindringen kann, desto geringer fällt der Messwert aus. Folgende Messwerte wurden erhalten:

P1 P2 P3

61 63 62
Diese Ergebnisse zeigen, dass der erfindungsgemäße Zusatz von Fettsäure-2-propylheptylestern als Weichmacher bzw. Viskositätsreduzierer die Eigenschaften der gelierten Zusammensetzung nicht nachteilig beeinflusst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1256566 A [0004]
DE 102008002168 A1 [0004]
WO 96/028505 [0015]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

David F. Cadogan, Christopher J. Howick: „Plasticizers”, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Electronic Release, 6th ed., Kap. 1–6, Wiley-VCH, Weinheim 2003 [0002]
L. Meier: „Weichmacher”, in R. Gächter, H. Müller (Ed.): Taschenbuch der Kunststoffadditive, 3. Ausgabe, S. 341 ff., Hanser, München 1990 [0002]
Krekeler, Wick, Kunststoff-Handbuch (1963), Band II Teil 1, Seite 21 ff., W. A. Colomb, Verlag Stuttgart [0025]
Becker, Braun, Kunststoff-Handbuch (1986), Band II, Teil 1 und 2, Hanser Verlag, München-Wien [0025]

Claims

Eine Zusammensetzung, beinhaltend als Komponenten (α1) mindestens ein Polymer, (α2) 1 bis 30 Gew.-% eines Carbonsäure-2-propylheptylesters, (α3) 20 bis 120 Gew.-% mindestens eines von den Komponenten (α1) und (α2) verschiedenen Weichmachers, (α4) 0 bis 40 Gew.-% mindestens eines von den Komponenten (α1), (α2) und (α3) verschiedenen Additivs, wobei die Gew.-% Angaben jeweils auf das Polymer bezogen sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polymer Polyvinylchlorid (PVC) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das thermoplastische Polymer in partikulärer Form in der Zusammensetzung enthalten ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fettsäure-2-propylheptylester die allgemeine Struktur (I)
aufweist, in der R ein gesättigter oder ungesättigter, linearer oder verzweigter Alkylrest mit 5 bis 21 Kohlenstoffatomen ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Weichmacher einen Dicarbonsäureester beinhaltet.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei der Dicarbonsäureester Diisononylphthalat oder Adipinsäurepolyester oder eine Mischung aus beiden ist.
Die Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung eine Dispersion ist, in der das Polymer in Form von Partikeln in einer kontinuierlichen Phase des Weichmachers dispergiert ist.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Polymer in Form von Partikeln als Schüttgut vorliegt, wobei diese Partikel den Weichmacher beinhalten.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, beinhaltend die Verfahrensschritte: (β1) Bereitstellung eines Polymers, (β2) Bereitstellung eines Carbonsäure-2-propylheptylesters, (β3) Bereitstellung mindestens eines von den in den Verfahrensschritten (β1) und (β2) bereitgestellten Komponenten verschiedenen Weichmachers, (β4) gegebenenfalls Bereitstellung mindestens eines von den in den Verfahrensschritten (β1), (β2) und (β3) bereitgestellten Komponenten verschiedenen Additivs, (β5) Vermischen der in den Verfahrensschritten (β1), (β2), (β3) und (β4) bereitgestellten Komponenten unter Erhalt einer Zusammensetzung.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die in den Verfahrensschritten (β1), (β2), (β3) und (β4) bereitgestellten Komponenten in solchen relativen Mengen eingesetzt werden, dass eine Zusammensetzung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 8 definiert, erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Polymer in partikulärer Form eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Vermischen bei einer Temperatur in einem Bereich von 10 bis 50°C erfolgt.
Verfahren nach einem Ansprüche 9 bis 12, wobei der Weichmacher einen Dicarbonsäureester beinhaltet.
Zusammensetzung nach Anspruch 13, wobei der Dicarbonsäureester Diisononylphthalat oder Adipinsäurepolyester oder eine Mischung aus beiden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei im Verfahrensschritt (β5) eine Dispersion erhalten wird, in der das in der das Polymer in Form von Partikeln in einer kontinuierlichen Phase des Weichmachers dispergiert ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers, beinhaltend die Verfahrensschritte: a) das Bereitstellen einer Zusammensetzung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 8 definiert, oder einer Zusammensetzung, erhältlich durch ein Verfahren, wie in einem der Ansprüche 9 bis 15 definiert, b) das Formen der Zusammensetzung, c) das Erhitzen der Zusammensetzung, d) das Abkühlen der Zusammensetzung unter Erhalt eines Formkörpers.
Formkörper, erhältlich durch ein Verfahren nach Anspruch 16.
Verwendung eines Fettsäure-2-propylheptylesters als Viskositätsmodifizierer in Kombination mit einem Weichmacher für Polymere.