DE2851579A1

DE2851579A1 - Verfahren zur herstellung einer wasser- und loesungsmittelverduennbaren dispersion eines oxidierten polyaethylenwachses

Info

Publication number: DE2851579A1
Application number: DE19782851579
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dipl Chem Dr Dietsche
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1978-11-29
Filing date: 1978-11-29
Publication date: 1980-06-12

Description

Verfahren zur Herstellung einer wasser- und lösungsmittel-
verdünnbaren Dispersion eines oxidierten Polyäthylenwachs es Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung wasser- und lösungsmittelverdünnbarer Dispersionen oxidierter Polyäthylenwachse (im folgenden der Einfachheit halber "Wachse" genannt), die als Zusatz von Druckfarben Verwendung finden können.
Gemäß der Lehre der DE-OS 25 47 967 verwendet man Butyldiglykol (Diäthylenglykol-mono-n-butyläther) als Lösung mittel für das Wachs, und die erhaltene Lösung wird anschließend abgekühlt, wobei das Wachs in dispergierter Form anfällt. Ausdrücklich heißt es in dieser Literaturstelle, daß es zweckmäßig sei, die Dispersion anschließend mittels eines Schnellrührers oder, um eine optimale Verteilung zu erhalten, einer Kugelmühle zu homogenisieren.
Zahlreiche Versuche im Labor und im Betrieb haben darüber hinaus ergeben, daß in Diäthylenglykolmono-n-butyläther als Lösungsmittel häufig noch zu grobe Wachskristalle entstehen, wenn die in der DE-OS 25 47 967 empfohlene mechanische Nachbehandlung weggelassen wird. Diese Nachbehandlung führt aber zu unerwünscht hohen Herstellkosten.
Ziel der Erfindung war es, das Verfahren derart zu modifizieren, daß das Wachs sofort möglichst feinteilig und homogen ausfällt, so daß die mechanische Nachbehandlung unnötig wird.
Bei der systematischen Untersuchung der Kristallisation von oxidierten PE-Wachsen aus zahlreichen Lösungsmitteln oder Lösungsmitte-lgemischen wurde überraschenderweise gefunden, daß sich Athylenglykolmono-n-butyläther ("Butylglykol") wesentlich besser eignet als Butyldiglykol oder dessen Gemische mit anderen Lösungsmitteln.
Das erfindungsgeniäße Verfahren ist gemäß den Patentansprüchen definiert.
Unter diesen Bedingungen kristallisiert das oxidierte PE-Wachs so feinteilig und gleichmäßig aus, daß eine homogene Dispersion direkt entsteht, die ohne weitere mechanische Nachbehandlung in lösungsmittelhaltige oder wäßrige Druckfarben eingerührt werden kann.
Oxidierte Polyäthylenwachse sind im Handel erhältlich. Man erhält sie durch Oxidation von Polyäthylenwachsen, die nach den gebräuchlichen Hoch- und Niederdruckverfahren zur Polymerisation von Äthylen hergestellt werden. Die Molgewichte der oxidierten Polyäthylenwachse liegen zwischen 1000 und 12000, vorzugsweise zwischen 2000 und 6000 und weisen Säurezahlen zwischen 10 und 30, vorzugsweise 15 und 25 auf.
Äthylenglykolmono-n-butyläther ("Butylglykol") ist ebenfalls im Handel erhältlich.
Zur Herstellung der Dispersion kann man beispielsweise das oxidierte Polyäthylenwachs und das Butylglykol im gewünschten Mengenverhältnis mischen und bis zur Lösung des Wachses erhitzen, oder aber kann man das Lösungsmittel' auf die Lösungstemperatur allein erhitzen und das Wachs dann zugeben. Die Temperaturen zur vollständigen Lösung des Wachses richten sich nach dessen Molgewicht und Säurezahl - sie liegen zwischen 100 und 150 0C, vorzugsweise zwischen 100 und 1200C.
Um leicht verarbeitbare Dispersionen zu erhalten, wählt man Feststoffgehalte bis zu 35 Gew.% - bezogen auf die Dispersion - . Höhere Gehalte führen zu pastösen Dispersionen mit hohen Viskositäten, die anwendungstechnisch weniger geeignet sind.
Will man in dem Bereich zwischen 30 bis 35 Gew.% Feststoffgehalt zu besonders dünnflüssigen Dispersionen gelangen, so ist es zweckmäßig, dem Ansatz - bezogen auf die Dispersion - 2 bis 10 Gew.% mindestens eines aliphatischen einwertigen Alkohols mit 1 bis 4 C-Atomen, vorzugsweise Äthanol oder tert.-Butanol, und/oder 0,2 bis 2 Gew.% mindestens einer Magnesium- und/oder Aluminiumseife, vorzugsweise Mg- und/oder Al-stearat zuzusetzen.
Grundsätzlich können auch Lösungsmittel, wie Benzin, Toluol oder Xylol in geringen Mengen zugesetzt werden, doch bringt dies im allgemeinen keine Vorteile, da besonders in hohen Konzentrationsbereichen ebenfalls keine niederviskosen Dispersionen, sondern Pasten anfallen.
Die heiße Lösung wird anschließend langsam, unter leichtem Rühren abgekühlt, wobei sich aus der Lösung eine feinteilige und homogene Dispersion bildet, die nicht mehr mechanisch nachbehandelt werden muß.
"Langsames Abkühlen im Sinne der Erfindung soll besagen, daß die heiße Lösung ohne zusätzliche Kühlung (Schockküh- lung oder Zugabe von kaltem Lösungsmittel) von selbst ab- ' kühlen soll. Ausgezeichnete Ergebnisse erhält man insbesondere, wenn man die Lösung um etwa 20 bis 30 0C/Stunde abkühlen läßt.
Bei zu schneller Abkühlung fällt das Wachs ebenfalls pastös aus.
Die erhaltenen Dispersionen lassen sich, wie auch die nach dem Verfahren gemäß DE-OS 25 47 967 erhaltenen, direkt in wasser- und lösungsmittelhaltige Druckfarbenzubereitungen einarbeiten. Bezüglich der Technik dieser Verwendungsart sei auf die genannte Literaturstelle verwiesen.
Die nun folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Teile sind Ge wichtsteile.
Beispiel 1 30 ziege Wachsdispersion 210 Teile oxidiertes Polyäthylenwachs (Molgewicht 3700 bis 4500, viskosimetrisch, Erstarrungspunkt nach 1)GF-M-III 4a: 99-95 0C, Schmelzviskosität bei 120 0C nach DGF-M-III 8: 300-500 m2/s, Säurezahl nach DGF-M-IV 2: 18-25) und 490 Teile Butylglykol (Äthylenglykol-mono-n-butyläther) werden unter Rühren aufgeheizt. Bei ca. 105 0C entsteht eine klare Lösung, die man anschließend unter Rühren ohne zusätzliche Kühlung abkühlen läßt. Bei 90 bis 93 0C wird der Trübungspunkt durchschritten und das Wachs beginnt feinteilig auszukristallisieren. Nach 2 1/2 bis 3 Stunden ist eine Temperatur von 30 bis 35 0C erreicht und die Kristallisation beendet. Die entstandene Wachsdispersion kann direkt in wäßrige oder lösungsmittelhaltige, flüssige Druckfarben zur Verbesserung der Scheuerfestigkeit der damit hergestell-L J 'ten Drucke eingerührt werden. Eine zusätzliche Homogenisierung mittels Schnellrührer, Ultra-Turrax oder Kugelmühle ist nicht erforderlich.
Eigenschaften der Wachsdispersion: Viskosität im Fordbecher bei 230C: 15 sec.
(nach DIN 53 211, 4 mm Düse) Feinteiligkeit: 3 +Visuelle Beurteilung des Aufstrichs auf der Glasplatte: 1 = mittelfein mit starkem Grobanteil 2 = mittelfein ohne Grobanteil 3 = fein 4 = sehr fein Ab Feinteiligkeit 2 sind die Dispersionen für Druckfarben brauchbar zum direkten Einrühren.
Beispiel 2 33 %ige Wachsdispersion aus 231 g Wachs / 469 g Butylglykol nach Beispiel 1.
Viskosität: 2 37 sec.
Feinteiligkeit: 3 Beispiel 3 35 %ige Wachsdispersion aus 245 g Wachs + 455 g Butylglykol nach Beispiel 1.
Viskosität: feste Paste Feinteiligkeit: 3 Nicht einrührbar in flüssige Druckfarben.
Beispiel 4 35 %ige Wachsdispersion aus 245 g Wachs + 420 g Butylglykol + 35 g Äthanol nach Beispiel 1.
Viskosität: 68 sec.
Feinteiligkeit: 3 Beispiel 5 35 %ige Wachsdispersion aus 245 g Wachs + 420 g Butylglykol + 35 g i-Butanol nach Beispiel 1.
Viskosität: dickflüssig Feinteiligkeit: 3 Gerade noch geeignet zum Einrühren in flüssigen Druckfarben.
Beispiel 6 35 %ige Wachsdispersion aus 245 g Wachs * 420 g Butylglykol + 35 g t-Butanol nach Beispiel 1.
Viskosität: 85 sec.
Feinteiligkeit: 2-3 Beispiel 7 35 %ige Wachsdispersion aus 245 g Wachs + 451,5 g Butylglykol + 3,5 g Mg-Stearat nacht Beispiel 1.
Viskosität: 52 sec.
Feinteiligkeit: 2 Beispiel 8 35 %ige Wachsdispersion aus 245 g Wachs + 448 g Butylglykol + 7 g Mg-Stearat nach Beispiel 1.
Viskosität: 26 sec.
Feinteiligkeit: 2-3 Beispiel 9 35 %ige Wachsdispersion aus 245 g Wachs + 448 g Butylglykol + 7 g Al-Stearat nach Beispiel 1.
Viskosität: 76 sec., thixotrop.
Feinteiligkeit: 2 Vergleichsbeispiel a 30 ziege Wachsdispersion aus 210 g Wachs + 490 g Butyldiglykol gemäß DE-OS 25 47 967 (Arbeitswelse nach Beispiel 1).
Viskosität: dickflüssig Feinteiligkeit: 1 Unbrauchbar zum Einrühren in flüssige Druckfarben, da zu grobteilig und zu viskos.
Vergleichsbeispiel b 30 %ige Wachs di spersion aus 210 g Wachs + 245 g Butyldiglykol + 245 g Butylglykol nach Beispiel 1.
Viskosität: 53 sec.
Feinteiligkeit: 1 Unbrauchbar zum Einrühren in flüssige Druckfarben, da zu grobteilig.
Vergleichsbeispiel c 30 %ige Wachsdispersion aus 210 g Wachs + 490 g Butylglykol. Nach Erreichen des Trübungspunktes bei ca. 90 0C wird mit kaltem Wasserbad schnell (ca. 20 Minuten) auf 35 0C abgekühlt.
Viskosität: weiche Paste Feinteiligkeit: 2 Nicht einrührbar in flüssige Druckfarben.
Vergleichs beispiel d 30 %ige Wachsdispersion aus 210 g Wachs + 490 g Butylglykol. Das Wachs wird in 210 g Butylglykol bei 11erz gelöst. Zu dieser Lösung gibt man unter kräftigem Rühren in 20 Minuten die restlichen 280 g Butylglykol. Mischungstemperatur 75 0C. Weitere Abkühlung an der Luft auf 400C (Lösungsmittel zum Wachskonzentrat).
Viskosität; feste Paste Feinteiligkeit: 3-4 Nicht einrührbar in flüssige Druckfarben.
Vergleichsbeispiel e 30 %ige Wachsdispersion aus 210 g Wachs + 490 g Butylglykol. In Umkehrung von Vergleichsbeispiel c wird die 110 0C heiße Lösung des Wachses in 210 g Butylglykol durch ein beheiztes Rohr unter kräftigem Rühren in 280 g Butylglykol inca. 15 Minuten einlaufen gelassen. Mischungstemperatur- 73°C. Weitere Abkühlung an der Luft auf 400c (Wachskonzentrat zum Lösungsmittel).
Viskosität: feste Paste Feinteiligkeit: 3 Nicht einrührbar in flüssige Druckfarben.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von wasser- und lösungsmittelverdünnbaren Dispersionen oxidierter Polyäthylenwachse mit bis zu 35 Gew.% Festgehalt - bezogen auf die Dispersion - durch Lösen des oxidierten Polyäthylenwachses in einem Glykolderivat bei erhöhter Temperatur und anschließendes langsames Abkühlen der erhaltenen Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Äthylenglykolmono-n-butyläther einsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zusammen mit dem Lösungsmittel zusätzlich - bezogen auf die Dispersion - 2 bis 10 Gew.% eines einwertigen aliphatischen Alkohols mit 1 bis 4 C-Atomen mit einsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man - bezogen auf die Dispersion - 0,2 bis 2 Gew.% mindestens einer Magnesium- und/oder Aluminiumseife mit einsetzt.