DE19532538B4

DE19532538B4 - Process for the preparation of aqueous Montanwachssuspensionen or of aqueous Montanharzsuspensionen

Info

Publication number: DE19532538B4
Application number: DE1995132538
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof. Dr.-Ing.habil. Naundorf; Dietmar Dr.-Ing. Trommer; Ralf Dr.-Ing. Wollenberg; Jutta Dipl.-Chem. Edel; Jörg Dipl.-Ing. Abraham
Original assignee: ROMONTA GmbH
Current assignee: ROMONTA GmbH
Priority date: 1995-09-04
Filing date: 1995-09-04
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2015-09-05
Also published as: DE19532538A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von wässrigen Montanwachssuspensionen oder von wässrigen Montanharzsuspensionen, dadurch gekennzeichnet,
dass ohne Zusatz von stabilisierenden Additiven, insbesondere Dispergatoren, gearbeitet wird, wobei vorzerkleinertes Montanwachs bzw. Montanharz einer intensiven Nassmahlung unter den Bedingungen unterzogen wird, dass die Mahltemperatur so weit unter dem Schmelzpunkt des Montanwachses bzw. Montanharzes liegt, dass Partikel mit Hydrathüllen entstehen, die im Wasser eine stabile Suspension bilden,
und dass die Mahlintensität so gewählt wird, dass sich eine Partikelfeinheit in Abhängigkeit vom Anwendungsgebiet kleiner 50 μm einstellt, wobei nicht unbedingt bis zur kolloidalen Feinheit zerkleinert werden muss.Process for the preparation of aqueous montan wax suspensions or of aqueous montan resin suspensions, characterized
that without the addition of stabilizing additives, in particular dispersants, is worked, with pre-shredded montan or Montanwachs an intensive wet grinding is subjected under the conditions that the grinding temperature is so far below the melting point of Montanwachses or Montanharzes that particles with Hydrathüllen arise, the form a stable suspension in water,
and that the grinding intensity is selected so that a particle fineness of less than 50 microns, depending on the field of application sets, which does not necessarily have to be crushed to colloidal fineness.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wässrigen Montanwachssuspensionen oder von wässrigen Montanharzsuspensionen. Ziel ist es, solche Suspensionen zur Verfügung zu stellen, die aus ökologischer Sicht unbedenklich einsetzbar sind. Weiterhin wird eine Kostensenkung bei der Herstellung und letztlich beim Endprodukt angestrebt.The The invention relates to a process for the preparation of aqueous Montanwachssuspensionen or of aqueous Montanharzsuspensionen. The aim is to provide such suspensions, which are from ecological View are safe to use. Furthermore, a cost reduction sought in the production and ultimately the end product.

Bekanntermaßen werden Montanwachssuspensionen beispielsweise zur Hydrophobierung von Oberflächen oder zur Herstellung hydrophobierter Sperrschichten im Erdreich eingesetzt. Sie sind seit langem im Praxiseinsatz und als Handelsprodukt auf dem Markt erhältlich. Es handelt sich hierbei um homogene Suspensionen des Wachses in Wasser. (Chemie und Technologie des Montanwachses, v. Vcelak, Verlag der tschecheslovakischen Akademie der Wissenschaften, 1959). Zur Herstellung von Montanwachs- wie auch Montanharzsuspensionen, im folgenden Text sämtlich mit dem Begriff Montanwachssuspension bezeichnet, ist die Verwendung von Dispergatoren erforderlich. Dadurch wird gesichert, dass sich die Montanwachspartikel gleichmäßig im wässrigen Medium verteilen ( DE 29 26 197 ; DE 30 31 082 ; DE 41 17 000 ).As is known, montan wax suspensions are used, for example, for hydrophobicizing surfaces or for producing hydrophobized barrier layers in the soil. They have long been in practical use and available as a commercial product on the market. These are homogeneous suspensions of the wax in water. (Chemistry and technology of montan wax, v. Vcelak, publisher of the Czechoslovakian Academy of Sciences, 1959). For the production of montan wax as well as Montanharzsuspensionen, in the following text all designated by the term montan wax suspension, the use of dispersants is required. This ensures that the montan wax particles distribute evenly in the aqueous medium ( DE 29 26 197 ; DE 30 31 082 ; DE 41 17 000 ).

Die Herstellung erfolgt dabei über die Schmelzphase des Wachses, wobei das Dispergierhilfsmittel die Reagglomeration der Wachspartikel bei Abkühlung verhindern muss. Mit Hilfe der Dispergatoren können Montanwachsgehalte in der Dispersion bis zu maximal 25 % realisiert werden. Auf Grund dessen ist die Hydrophobierungswirkung der Dispersion bei bestimmten Anwendungsfällen begrenzt.The Production takes place via the melt phase of the wax, wherein the dispersing aid the Reagglomeration of the wax particles during cooling must prevent. With Help the dispersants can Montanwachsgehalte in the dispersion realized up to a maximum of 25% become. Due to this, the hydrophobing effect of the dispersion in certain applications limited.

Dispergatoren sind als Fremdstoffe anzusehen und zu dem ein erheblicher Kostenfaktor für das Gesamtprodukt. Sie werden aus ökologischer Sicht zunehmend kritisch betrachtet, weil man eine Kontaminierung von Boden und Grundwasser befürchtet.dispersants are to be regarded as foreign substances and to the a considerable cost factor for the entire product. They become more ecological Viewpoint increasingly critically considered because of a contamination feared of soil and groundwater.

Vorrichtungsseitig werden nach Ullmann, Enzyklopädie der technischen Chemie "Emulsionen" zur großtechnischen Herstellung von kolloidalen Systemen Kolloidmühlen eingesetzt, die nach verschiedenen Prinzipien arbeiten und im Wesentlichen durch hohen Energieverbrauch gekennzeichnet sind. Durchgesetzt haben sich Kolloidmühlen mit schnelllaufendem Schlagkreuz und Gegenhalter als wesentliche Bauteile.the device side become after Ullmann, encyclopedia of technical chemistry "emulsions" for large-scale Production of colloidal systems used colloid mills, which according to different Principles work and essentially by high energy consumption Marked are. Have enforced colloid mills with fast-running crossbolt and counter-holder as essential components.

Nach A. Davidson, Polishes, Leonard-Hill-Verlag, 1968, kommen auch Mixer mit traditionellem Rührwerk zum Einsatz, sowie auch solche, die als Scherorgan einen glockenartigen mit Lochungen versehenen Rührer verwenden. Weiterhin sind so genannte In-Line-Mixer bekannt, bei denen das Medium durch einen von zwei Scheiben gebildeten Spalt hindurchtritt, wobei eine Scheibe in Rotation versetzt ist.To A. Davidson, Polishes, Leonard Hill Publishing, 1968, also come blender with traditional agitator for use, as well as those that as a shearing organ a bell-like perforated stirrer use. Furthermore, so-called in-line mixers are known in which the medium through a gap formed by two discs passes, wherein a disc is set in rotation.

Unter Würdigung des Standes der Technik ergibt sich somit zur Sicherung der erfinderischen Zielstellung die Notwendigkeit, Montanwachssuspensionen oder Montanharzsuspensionen zur Verfügung zu stellen, bei deren Einsatz eine Kontaminierung von Boden und Grundwasser durch Tenside ausgeschlossen ist, die also weitestgehend frei von Fremdstoffen sind und somit die aufgezeigten Nachteile nicht aufweisen.Under appreciation The prior art thus results in securing the inventive objective the need for montan wax suspensions or montan resin suspensions to disposal to put in their use a contamination of soil and Groundwater is excluded by surfactants, that is as far as possible are free of foreign substances and thus the disadvantages shown do not have.

Dem steht aber entgegen, dass bei Weglassen der Dispergatoren auch deren positive Wirkungen nicht zur Verfügung stehen. Im Wesentlichen sind das die Unterstützung der gleichmäßigen Verteilung der Montanwachspartikel im wässrigen Medium, die Stabilität der Suspension und die Realisierbarkeit von Montanwachsgehalten in der Suspension bis zu 25 %.the stands contrary, however, that omitting the dispersants and their positive effects are not available. Essentially that's the support the even distribution the montan wax particles in the aqueous Medium, the stability the suspension and the feasibility of Montanwachsgehalten in suspension up to 25%.

Aufgabenstellungtask

Somit ist die erfinderische Aufgabe folgende:
Es sollen wässrige Montanwachssuspensionen oder wässrige Montanharzsuspensionen hergestellt werden, die unter weitestgehender Reduzierung von Dispergatoren bzw. anderen aus ökologischer Sicht als problematisch geltenden Additiven geeignet sind, die Anforderungen der Praxis an das Endprodukt uneingeschränkt zu erfüllen. Gegebenenfalls sind die Eigenschaften dahingehend zu beeinflussen, dass sich erweiterte Einsatzmöglichkeiten ergeben.Thus, the inventive task is as follows:
It should be prepared aqueous Montanwachssuspensionen or aqueous Montanharzsuspensionen, which are suitable with the greatest possible reduction of dispersants or other ecologically considered problematic additives to fully meet the requirements of the practice of the final product. If necessary, the properties are to be influenced in such a way that there are extended possibilities of use.

Die Lösung der Aufgabenstellung ist im Patentanspruch 1 angegeben.The solution The task is specified in claim 1.

Die in den Unteransprüchen beschriebenen Merkmale sind zweckmäßige Ausgestaltungen der Merkmale des Hauptanspruchs 1.The in the subclaims described features are expedient refinements of the features of the main claim 1.

Erfindungsgemäß wurde ein Verfahren zur Herstellung von wässrigen Montanwachssuspensionen bzw. von wässrigen Montanharzsuspensionen benannt, das gänzlich ohne Einsatz von stabilisierenden Additiven, d. h., ohne Dispergatoren, auskommt.According to the invention was a process for the preparation of aqueous montan wax suspensions or of aqueous Montanharzsuspensionen named, without the use of stabilizing Additives, d. h., Without dispersants, manages.

Das vorzerkleinerte Montanwachs bzw. Montanharz wird einer intensiven Nassmahlung derart unterzogen, dass sich Partikelfeinheiten kleiner 50 μm, vorzugsweise kleiner 20 μm, einstellen. Geeignete Mühlen dafür sind zum Beispiel Schwingmühlen oder Rührwerksmühlen.The pre-shredded montan wax or montan resin becomes intense Wet grinding subjected to such that particle fineness smaller 50 μm, preferably less than 20 μm, to adjust. Suitable mills for that are for example, vibratory mills or Stirred mills.

Bedingung ist, dass die Mahltemperatur deutlich unter dem Schmelzpunkt des Montanwachses bzw. Montanharzes liegt, vorzugsweise im Bereich unter 30° C. Außerdem ist die Mahlintensität so eingestellt, dass die o.g. Partikelfeinheit erzielt wird. Dabei ist es aber nicht erforderlich, dass die zu dispergierende Phase unbedingt auf kolloidale Feinheit zerkleinert wird.Condition is that the grinding temperature is well below the melting point of Montanwachses or Montanharzes, preferably in the range below 30 ° C. In addition, the grinding intensity is adjusted so that the above particle fineness is achieved. However, it is not necessary for the phase to be dispersed to be comminuted to colloidal fineness.

Durch den Mahlprozess werden unter den Bedingungen der Nassaufschlussmahlung in der Mühle ständig neue Feststoffoberflächen geschaffen, an deren bindungsaktive Zentren sich sofort Wassermoleküle anlagern. Die Wassermoleküle treten mit den hydrophilen Stoffgruppen des Wachses bzw. Harzes in Wechselwirkung. Auf diese Weise entstehen im Verlauf des Prozesses der Intensivzerkleinerung im wässrigen Milieu Partikel mit einer Hydrathülle, die im Wasser eine stabile Suspension bilden. Die Ausbildung stabiler Hydrathüllen ist Voraussetzung für die Stabilität der Suspension. Mit zunehmender Temperatur werden die Hydrathüllen schwächer und die Reagglomerationsneigung der Partikel nimmt zu. Deshalb hat die Mahltemperatur einen entscheidenden Einfluss.By The milling process is carried out under the conditions of wet digestion grinding in the mill constantly new solid surfaces created at their bonding active centers immediately attach water molecules. The water molecules occur with the hydrophilic substance groups of the wax or resin in interaction. In this way arise during the process Intensive comminution in aqueous Milieu particles with a hydration shell that is stable in the water Form suspension. The formation of stable Hydrathüllen is requirement for the stability the suspension. As the temperature increases, the hydration shells become weaker and the Reagglomerationsneigung of the particles increases. That's why the grinding temperature has a decisive influence.

Im Bereich der Schmelztemperatur des Montanwachses bzw. Montanharzes ist die Wechselwirkung zwischen den Wassermolekülen und den sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen so gering, dass eine Dispergierung nicht mehr möglich ist. Die durch die Zerkleinerungswirkung erzeugten "Schmelztropfen" fließen sofort wieder zusammen.in the Range of melting temperature of Montanwachses or Montanharzes is the interaction between the water molecules and the oxygenated ones functional groups so low that a dispersion no longer possible is. The "melting drops" generated by the comminution effect flow immediately together again.

Die Stabilität der Suspension ist außerdem von der Partikelfeinheit und vom Feststoffanteil abhängig. Die Partikelfeinheit wird durch die spezifische Wirkung der Mühle erreicht. Dabei ist es günstig, wenn die Mahlung durch hohe spezifische Druck- und Scherbeanspruchung sowie durch hohe Beanspruchungsfrequenz und gleichzeitig beliebig einstellbare Mahldauer gekennzeichnet ist. Bei geringem Feststoffanteil müssen die Partikel feiner sein. Wenn die Partikelfeinheit nicht im kolloidalen Bereich liegt, besteht teilweise eine gewisse Neigung zum Absetzen. Aufgrund der stabilen Hydrathüllen kommt es aber nicht zur Ausflockung oder zu anderen Agglomerationserscheinungen.The stability the suspension is also of the particle fineness and the proportion of solids. The particle fineness is achieved by the specific action of the mill. That's it cheap, though Grinding by high specific pressure and shear stress as well as by high stress frequency and at the same time arbitrarily adjustable grinding time is characterized. At low solids content have to the particles are finer. If the particle fineness is not colloidal Range, there is a certain tendency to settle. Due to the stable Hydrathüllen but it does not come to flocculation or other agglomeration phenomena.

Die abgesetzten Partikel können stets durch leichte Rührbewegungen wieder gleichmäßig suspendiert werden. Mit steigendem Feststoffanteil erhöht sich die Stabilität der Suspension. Konzentrierte Suspensionen sind auch bei geringer Partikelfeinheit stabil, weil die freie Beweglichkeit der Partikel in zunehmendem Maße eingeschränkt wird.The settled particles can always by slight stirring movements again evenly suspended become. As the proportion of solids increases, the stability of the suspension increases. Concentrated suspensions are stable even at low particle fineness, because the free mobility of the particles is increasingly limited.

Es sind Feststoffkonzentrationen von über 35 % möglich. Das Mahlprodukt hat dann pastösen oder cremigen Charakter bei hoher Stabilität seiner Konsistenz. Unter diesen Verhältnissen wirkt das Wasser eher wie ein Gleitmittel und verleiht dem Produkt eine sehr gute Verformbarkeit. Die Produkte sind deshalb auch bei hoher Montanwachs- bzw. Montanharzkonzentration pumpfähig.It Solids concentrations of over 35% are possible. The milled product has then pasty or creamy character with high stability of its consistency. Under these conditions The water acts more like a lubricant and gives the product a very good deformability. The products are therefore also at high Montanwachs- or Montanharzkonzentration pumpable.

Die freie Variabilität der Feststoffkonzentration wird als wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gesehen. Dadurch besteht die Möglichkeit, das Produkt besser an die z.B. geforderten Hydrophobierungs-, Isolations- bzw. Sperrwirkungen anzupassen. Als weiterer Vorteil wird gesehen, dass die Herstellung wässriger Suspensionen durch Nassmahlung weitestgehend unabhängig von der Qualität des Montanwachs- bzw. Montanharzproduktes ist. Bei Einsatz einer Schwingmühle mit Kugelbesatz gelang unter Laborbedingungen die Herstellung von stabilen Suspensionen mit Feststoffkonzentrationen von 10 bis 40 %, und zwar mit verschiedenen Montanwachs- bzw. Montanharzprodukten. Das Verfahren ist, wie bereits ausgeführt, gleichermaßen zur Herstellung von Montanwachs- und Montanharzsuspensionen geeignet.The free variability the solids concentration becomes a significant advantage of the process of the invention seen. This makes it possible the product better to the e.g. required hydrophobing, insulation or to adjust blocking effects. Another advantage is seen that the production of aqueous Suspensions by wet grinding largely independent of the quality of the Montanwachss- or Montanharzproduktes is. When using a vibrating mill with Kugelbesatz succeeded in the production of stable under laboratory conditions Suspensions with solids concentrations of 10 to 40%, namely with different montan wax or Montan resin products. The process is, as already stated, equally for the production of Montan wax and Montanharzsuspensionen suitable.

Claims

A process for the preparation of aqueous Montanwachssuspensionen or of aqueous Montanharzsuspensionen, characterized in that without the addition of stabilizing additives, in particular dispersants, worked, wherein pre-shredded Montanwachs or Montanharz an intensive wet grinding is subjected under the conditions that the grinding temperature so far below the melting point the Montanwachses or Montanharzes is that particles are formed with Hydrathüllen that form a stable suspension in the water, and that the Mahlintensität is chosen so that a particle fineness, depending on the field of application is less than 50 microns, but not necessarily comminuted to colloidal fineness must become.

Method according to claim 1, characterized in that that the grinding temperature is below 30 ° C lies.

Method according to claim 1, characterized in that that the meal intensity so chosen is that sets a particle fineness smaller than 20 microns.