DE2413827A1

DE2413827A1 - Gleitmittel fuer polyvinylchloridmassen

Info

Publication number: DE2413827A1
Application number: DE2413827A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Chem Dr Brotz; Guenther Dipl Chem Dr Illmann; Alfred Dipl Chem Dr Riedel; Friedrich Dipl Chem Dr Zinnert
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1974-03-22
Filing date: 1974-03-22
Publication date: 1975-10-16
Also published as: US3963658A

Description

FARBWERKE HOECHST AG Gersthofen, den 11. März

vormals Meister Lucius & Brüning Pä Dr.Mb/Lr

HOE 74/F 801 (Ge. 503)

Gleitmittel für Polyvinylchloridmassen

Candelillawachs ist, wie die meisten Naturwachse, ein ausgezeichnetes Gleitmittel für PVC. Es zeigt in diesem gute Verträglichkeit, was sich durch kurze Plastifizierzeiten und lange Laufzeiten ohne Zersetzung und Kleben ausdrückt. Ferner schwitzt es bei der Verarbeitung nicht auf den heißen Metalloberflächen der Maschine unter Belagbildung aus. Als Gleitmittel bei der Verarbeitung von transparenten PVC-Massen, z.B. für Flaschen, Platten und Profile, ist Candelillawachs jedoch nicht geeignet, da es die Formkörper stark trübt.

Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, Candelillawachs chemisch so abzuwandeln, daß es unter weitgehender Bewahrung der guten Gleiteigenschaften in PVC-Massen diese nicht mehr trübt.

Die Erfindung betrifft demzufolge ein Verfahren zur Herstellung eines auf Basis Candelillawachs aufgebauten, bei der Verarbeitung transparenter Polyvinylchloridmassen nicht trübenden Gleitmittels, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man Candelillawachs durch Behandlung mit Calcium-, Barium-, Zink-, Magnesium- oder Aluminiumhydroxid so weit verseift, daß ein Produkt entsteht, das praktisch säurezahl-

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frei ist und dessen Verseifungszahl um 5 bis 20 Einheiten niedriger liegt, als die des Ausgangswachses.

Es war überraschend und nicht zu erwarten, daß ein nach der beanspruchten Arbeitsweise modifiziertes Candelillawachs die gewünschten Eigenschaften aufweisen würde, nachdem die gleichartige Behandlung eines anderen Naturwachses, nämlich die des Carnaubawachses, nicht die geringsten Verbesserungen bringt, d.h. modifiziertes und nichtmodifxziertes Carnaubawachs beim Einsatz als Gleitmittel für PVC-Massen diese gleich stark trüben.

Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren ist Candelillawachs, welches als Naturprodukt in seinen Kennzahlen erheblichen Schwankungen unterworfen sein kann. So kann die Säurezahl handelsüblichen Candelillawachses zwischen etwa 12 und 22 und die Verseifungszahl zwischen etwa 43 und 65 liegen. Um zu einem Gleitmittel mit den gewünschten Eigenschaften zu kommen, ist die absolute Höhe dieser Kennzahlen jedoch nicht wesentlich, es kommt vielmehr darauf an, die Umsetzung so vorzunehmen, daß das resultierende Verfahrensprodukt praktisch säurezahlfrei ist und eine Verseif ungszahl besitzt, die 5 bis 20 Einheiten unterhalb der des Ausgangsmaterials liegt.

Die Verseifung des Candelillawachses kann so vorsieh gehen, daß man der Schmelzendes Wachses bei ca. 120 C die zur Verseifung der freien Carboxylgruppen und der Estergruppen notwendige Menge Hydroxid, berechnet aus Säurezahl und Verseifungszahl, zugibt und so lange rührt, bis die Reaktion beendet ist. Geeignete Hydroxide sind bevorzugt Erdalkalihydroxide wie Calciumhydroxid, Bariumhydroxid und Magensiumhydroxid,ferner Zinkhydroxid und Aluminiumhydroxid. Bevorzugt wird die Umsetzung mit Calciumhydroxid.Es ist auch möglich,

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zunächst mit einem Alkalihydroxid, insbesondere wäßrigem Kaiiumhydroxid (2- bis 5$ig)> zu verseifen und die dabei entstandene Alkaliseife dann mit der wäßrigen Lösung eines Salzes des betreffenden Metalles, z.B. eines Chlorids, Sulfats, Nitrats oder Acetats, beispielsweise mit Calciumchlorid, umzusetzen. Es besteht ferner die Möglichkeit, mit Mischungen der Metallhydroxide zu verseifen, bzw. die letztgenannte doppelte "Umsetzung mit Mischungen von Salzen vorzunehmen .

Die auf die eine oder andere Weise erhaltenen, modifizierten Candelillawach.se stellen schwach graue, harte Substanzen vom Tropfpunkt 85 bis 105 ⁰C dar, die sich leicht zu Pulvern mahlen lassen, eine Versexfungszahl - je nach Ausgangsmaterial - zwischen etwa 23 und 60 aufweisen und praktisch keine freien Carboxylgruppen mehr besitzen. Sie dienen in Mengen von 0,2 bis 3|0, vorzugsweise 0,5 üs 2,0 Gew.-^b, als hervorragende Gleitmittel beim Kalandrieren, Extrudieren oder Spritzgießen von PVC-Massen - insbesondere solchen, an die die Forderung hoher Transparenz gestellt werden, da sie selbst bei Verwendung großer Mengen keine trübende Wirkung zeigen. Setzt man Produkte ein, bei denen Säurezahl und/oder Versexfungszahl außerhalb der gefundenen Grenzen liegen, z.B. solche, die vollständig neutralisiert und völlig oder auch zu weitgehend verseift sind, so wird keine optimale Transparenz mehr erreicht.

Beispiel 1

1 000 g Candelillawachs mit Säurezahl 20 und Verselfungszahl werden bei 120 C geschmolzen. In die Schmelze trägt man unter Rühren 50 g Calciumhydroxid ein und rührt unter Einhaltung

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der Temperatur noch 5 Stunden weiter. Es resultiert eine homogene Schmelze, die nach dem Abkühlen zu einer schwach grauen Wachsmasse erstarrt. Das Produkt besitzt eine Säurezahl von 0, eine Verseifungszahl von 51 und einen Fließ-Tropfpunkt von 110 °C.

Beispiel 2

200 g des in Beispiel 1 verwendeten Candelillawachses werden geschmolzen. Unter Rühren läßt man zu dieser Schmelze 2 000 g wäßriges, 2 ^iges Kaliumhydroxid innerhalb von 1 Stunde zulaufen und hält dabei die Temperatur bei 90 C. Nun wird eine Lösung von 80 g Calciumchlorid, gelöst in 200 ml Wasser eingerührt. Man läßt noch 1 Stunde bei 90 °C nachreagieren und kühlt sodann ab. Die ausgeschiedene Calciumseife wird abgesaugt, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Das erhaltene Wachs vom Fließ-Tropfpunkt 89/9O ⁰C zeigt weder eine Säurezahl noch eine "Verseifungszahl.

Beispiele 3 bis 8

Die Prüfung der Massen auf ihre Gleitwirkung erfolgt in üblicher Weise auf einer Zweiwalze bei 180 C, indem 200 g Suspensionspolyvinylchlorid vom K-Wert 65 mit 2 g Zinnstabilisator und 1 g (0,5 /o) Prüf subs tanz plastifiziert und so lange gewalzt werden, bis sich das Fell zersetzt.

Zur Prüfung der Transparenz wird auf derselben Walze ein Ansatz aus 200 g S-PVC vom K-Wert 65, 3 g Zinnstabilisator und 2 g (1 $) Prüfsubstanz 10 Minuten plastifiziert, worauf man das Walzfell auf einer beheizbaren Presse zu 2 mm starken Plättchen verpreßt. Die Schwächung eines Lichtstrahles mit einer Wellenlänge von 7^1 nm beim Durchgang durch dieses Plättchen in $ des ungefilterten Strahles ist ein Maß für die Transparenz.

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In der nachstehenden Tabelle sind die Ergebnisse zusammengestellt. Die Beispiele 7 und 8 zeigen, daß die Eigenschaften von Carbaubawachs durch die erfindungsgemäße Modifizierung nicht verbessert werden.

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HOE

801 (Ge« 503)

Tabelle

Beispiel Nr,	Eingesetztes Gleitmittel	modifiziert mit	Säurezahl	Verseifungs- zahl	Valzzeit/Min. (0,5 ?° Gleit mittel)	Transparenz (^) (1 ^dp Gleitmittel)
3 5 6 7 8	Ausgangswachs	Ca(OH)₂ nach Bsp. 2 Ca(OH)₂ nach Bsp. 1 Ca(OH)₂ nach Bsp. 1 Ca(OH)₂ nach Bsp. 1	20 0 0 0 6 0	56 0 38 51 75 50	85 60 65 60 15 73	52 trüb 69 etwas trüb 82 fast klar 87 klar 5 trüb 5 trüb N)
Candelilla Candelilla Candelilla Candelilla Carnauba Carnauba

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines auf Basis Gandelillawachs aufgebauten, bei der Verarbeitung transparenter Polyvinylchloridmassen nicht trübenden Gleitmittels, dadurch gekennzeichnet, daß man Candelillawachs durch Behandlung mit Calcium-, Barium-, Zink-, Magnesium- oder Aluminiumhydroxid so weit verseift, daß ein Produkt entsteht, das praktisch säurezahlfrei ist und dessen Verseifungszahl um

5 bis 20 Einheiten niedriger liegt, als die des Ausgangswachses .

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Verseifung mit wäßrigem Kaliumhydroxid vornimmt,
worauf die erhaltene Kaliseife mit einer wäßrigen Lösung
eines Salzes eines der genannten Metalle umgesetzt wird.

3. Modifiziertes Candelillawachs mit einer Säurezahl von praktisch 0, einer Verseifungszahl zwischen etwa 23 und 60,
einem Tropfpunkt von 85 bis 110 C und einem Gehalt an
Calcium-, Barium-, Zink-, Magnesium- oder Aluminiumionen, erhalten nach dem Verfahren der Ansprüche 1 oder 2.

k. Verwendung eines modifizierten Candelillawachses nach Anspruch 3» als Gleitmittel bei der Herstellung transparenter PVC-Massen in einer Menge von 0,2 bis 3»0 Gew.-^, bezogen auf den PVC-Anteil.

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