DE1940686B2 - Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von wachsartigem, niedermolekularem Polyäthylen aus festem, hochmolekularem Polyäthylen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von wachsartigem, niedermolekularem Polyäthylen aus festem, hochmolekularem Polyäthylen, wobei man das feste Polyäthylen, das ein Molekulargewicht (nach der Lichtstreumethode) von 80000 bis 20000 hat, jeweils kontinuierlich, unter intensivem Durchmischen und Aufheizen auf eine Temperatur von 350 bis 500° C aufschmilzt, das aufgeschmolzene Polyäthylen gegen einen Druck von 1 bis 20 atü in ein beheiztes Rohr extrudiert, in dem beheizten Rohr bei einer Massetemperatur von 350 bis 500° C sowie einer Verweilzeit von 10 bis 120 Minuten zu wachsartigem, niedermolekularem Polyäthylen thermisch abbaut mit der Maßgabe, daß den höheren Temperaturen die kürzeren Verweilzeiten, den niederen Temperaturen die längeren Verweilzeiten zugeordnet sind, und das wachsartige niedermolekulare Polyäthylen innerhalb einer Zeitspanne von 3 bis 5 Minuten auf eine Temperatur unter 250° C abkühlt.

Ein Verfahren dieser Art ist z. B. aus der deutschen Patentschrift 818426 bekannt und hat Eingang in die Technik gefunden.

Von gewissem Nachteil bei diesem bekannten Verfahren ist es, daß zum Abbau der festen, hochmolekularen Polyäthylene - auch bei relativ niederem Molekulargewicht dieser Polyäthylene - trotz relativ hoher Temperaturen relativ lange Verweilzeiten erforderlich sind, und daß dadurch Verfahrensprodukte ent

stehen, die unerwünschte Abbauprodukte enthalten.

Aus der US-Patentschrift 3087922 ist auch bereits ein Verfahren bekannt, bei dem ein Niederdruckpolyäthylen hoher Dichte und hoher Kristallinität (d. h. ein Polyäthylen, das praktisch keinen oder einen sehr geringen Verzweigungsgrad aufweist) in einem beheizten Rohr zu wachsartigem, niedermolekularem Polyäthylen abgebaut wird. Das gemäß der genannten US-Patentschrift eingesetzte Niederdruckpolyäthylen wurde in Gegenwart von 2,5 Gew.% Chromcxidkatalysator erhalten und enthält dementsprechend erhebliche Mengen des Schwermetallkatalysators. Es zeigte sich aber, daß das aus dem Niederdruckpolyäthylen hoher Dichte hergestellte Abbauwachs einen relativ hohen Schmelzpunkt und eine relativ hohe Schmelzviskosität aufweist, so daß bei Verwendung eines solchermaßen erhaltenen Polyäthylenwachses Granulate mit den in der Düngemittelindustrie üblichen Apparaturen nicht mehr im gewünschten Maße zu umhüllen sind.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs definierten Art aufzuzeigen, das mit den vorerwähnten Nachteilen nicht oder in erheblich geringerem Umfang belastet ist.

Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man als Ausgangsmaterial ein spezielles, festes, hochmolekulares Polyäthylen mit einer Dichte von 0,918 bis 0,930 g/cm^s und einem Verzweigungsgrad, d. h. eine Zahl der Methylgruppen pro 1000 Kohlenstoffatome, von 30 bis 20 einsetzt, und das feste, hochmolekulare Polyäthylen innerhalb einer Zeitspanne von 1 bis 6 Minuten aufgeschmolzen wird.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden festen, hochmolekularen Polyäthylene der Dichte 0,918 bis 0,930 g/cm³ und des Verzweigungsgrades (= Zahl der Methylgruppen pro 1000 Kohlenstoffatome) 30 bis 20 sind an sich bekannt und im Handel erhältlich.

Das Verfahren als solches kann - unter Berücksichtigung der erfindungswesentlichen Besonderheiten — in einschlägig üblicher Weise mit den einschlägig üblichen Vorrichtungen durchgeführt werden.

Als zweckmäßig hat sich z. B. die folgende Arbeitsweise herausgestellt:

In einem elektrisch geheizten einwelligen Extruder wird das feste, hochmolekulare Polyäthylen gemäß vorliegender Erfindung kontinuierlich innerhalb der gegebenen Zeitspanne von 1 bis 6 Minuten aufgeschmolzen und bis zur gegebenen Extrusionstemperatur aufgeheizt. An den Extruder schließt sich ein ebenfalls elektrisch beheiztes, eisernes, zum thermischen Abbau des Polyäthylens bestimmtes Rohr an, dessen Länge bzw. Inhalt (bezogen auf den Durchsatz des Extruders) der gegebenen Verweilzeit entspricht. Durch eine an sich bekannte Vorrichtung (Ventil oder Düse) am Ende des Rohres wird der gegebene Gegendruck, gegen den das Polyäthylen extrudiert wird, eingestellt. Die anfallende Schmelze des wachsartigen, niedermolekularen Polyäthylens wird dann in einer an sich bekannten Verfahrensweise (Siedekühlung) innerhalb der gegebenen Zeit auf eine Temperatur unter 250° C gebracht.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es überraschenderweise, Wachse mit guten Eigenschaften herzustellen. Letztere sind z. B. gutes Ölbindevermögen, hohe Härte (< 0,28 mm; Eindringtiefe nach Höppler, DGF, M-III 9a), niederer Schmelzpunkt (97

bis 102° C) und niedere Schmelzviskosität.

Die Wachse können für die einschlägig üblichen Anwendungsgebiete verwendet werden sowie für die Herstellung von Pasten, Polituren, Dispersionen, Glanz- und Pflegemitteln. Sie sind besonders geeignet als Umhüllungsmittel für Granulate, z. B. von Düngemittelgranulaten mit den in der Düngemittelindustne üblichen Apparaturen.

Versuchsbeispiel

Es wird ausgegangen von einem festen, hochmolekularen Polyäthylen, das ein Molekulargewicht (nach der Lichtstreumethode) von 200OOÜ, eine Dichte von 0,921 g/cm¹ und einen Verzweigungsgrad von ca. 26 hat. Zur Verarbeitung dieses Polyäthylens wird in der Weise verfahren, wie sie in der Beschreibung als zweckmäßig näher dargelegt ist. Im einzelnen werden dabei die folgenden Bedingungen eingehalten:
Zeitspanne zum Aufschmelzen: 3 Minuten

Temperatur des Polyäthylens beim
Extrudieren in das Rohr: 400° C

Druck des Polyäthylens beim
Extrudieren in das "Rohr 8 atü

Massetemperatur im Rohr 400° C

Verweilzeit im Rohr 22 Minuten

Zeitspanne zum Abkühlen unter 250 ⁰C 5 Minuten Das so erhaltene abgebaute Polyäthylen hat einen Schmelzpunkt von 99 bis 102° C, eine Härte gemessen nach Höppler von ca. 400 und eine Härte gemessen nach der Penetrometer-Methode von ca. 600. Das erhaltene Wachs ist über eine in der Düngemittelindustrie übliche Apparatur zur Umhüllung von Düngemitteln geeignet.

Vcrgleichsbeispiel

Vergleichsweise wurde in vollständiger Identität zu obigem Beispiel gemäß Erfindung gearbeitet mit der einzigen Ausnahme, daß ausgegangen wurde von Polyäthylen des gleichen Molekulargewichts (200000), jedoch mit der Dichte 0,950 g/cm¹ und einem Verzweigungsgrad von unter 8.

Das erhaltene abgebaute Polyäthylen hat einen Schmelzpunkt von 112 bis 115° C und eine Härte nach Höppler von ca. 700 und nach der Penetrometer-Methode von ca. 1300. Das Wachs ist über die gleiche in der Düngemittelindustne übliche Apparatur zur Umhüllung von Düngemitteln nicht mehr geeignet.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Hersteilen von wachsartigen;, niedermolekularem Polyäthylen aus festem, hochmolekularem Polyäthylen, wobei man das feste Polyäthylen, das ein Molekulargewicht (nach der Lichtstreumethode) von 80000 bis 200000 hat, jeweils kontinuierlich, unter intensivem Durchmischen und Aufheizen auf eine Temperatur von 350 bis 500° C aufschmilzt, das aufgeschmolzene Polyäthylen gegen einen Druck von 1 bis 20 atii in ein beheiztes Rohr extrudiert, in dem beheizten Rohr bei einer Massetemperatur von 350 bis 500° C sowie einer Verweilzeit von 10 bis 120 Minuten zu wachsartigem, niedermolekularem Polyäthylen thermisch abbaut mit der Maßgabe, daß den höheren Temperaturen die kürzeren Verweilzeiten, den niederen Temperaturen die längeren Verweilzeiten zugeordnet sind, und das wachsartige niedermolekulare Polyäthylen innerhalb einer Zeitspanne von 3 bis 5 Minuten auf eine Temperatur unter 250° C abkühlt, dadurch gekennzeichnet, daß das feste, hochmolekulare Polyäthylen eine Dichte von 0,918 bis 0,930 g/cm' und einen Verzweigungsgrad, d. h. eine Zahl der Methylgruppen pro 1000 Kohl.enstoffatome, von 30 bis 20 aufweist und das feste, hochmolekulare Polyäthylen innerhalb einer Zeitspanne von 1 bis 6 Minuten aufgeschmolzen wird.

2. Verwendung der wachsartigen, niedermolekularen Polyäthylene nach Anspruch 1 als Umhüllungsmittel für Granulate.