DE2922378A1

DE2922378A1 - Verfahren zur herstellung einer nichtstaubenden, schwermetallhaltigen stabilisator/gleitmittel-kombination fuer halogenhaltige vinylpolymerisate

Info

Publication number: DE2922378A1
Application number: DE19792922378
Authority: DE
Inventors: Peter Wedl; Kurt Dipl Chem Dr Worschech
Original assignee: Neynaber Chemie GmbH
Current assignee: Neynaber Chemie GmbH
Priority date: 1979-06-01
Filing date: 1979-06-01
Publication date: 1980-12-11
Also published as: DE2922378C2

Description

Verfahren zur Herstellung einer nichtstaubenden, schwer-
metallhaltigen Stebilisator/Gleitmittel-Kombination für halogenhaltige Vinylpolymerisate Bei der Verarbeitung halogenhaltiger Yinylpolmerisate speziell von PVC, wird eine Reihe von Verarbeitungshilfsmitteln verwendet, zum Beispiel Stabilisatoren, tiberwiegend Schwermetallstabilisatoren, Gleitmittel, Pigmente, Füllstoffe, Modifier usw. Bei der Herstellung bestimmter Artikel auf Basis weitgehend einheitlicher Resepturen, zum Beispiel für Rohre, Profile, Fittings, sind bereits seit mehreren Jahren sogenannte Hilfsmittel-Compounds im Einsatz, d.h. die zu verwendenden angeführten Hilfsmittel sind hier zu einem Additiv-Paket zusammengefaßt. Handelsübliche PVC-Stabilisatoren auf Basis von Verbindungen des Bleis, Bariums und Cadmiums sind in der Regel toxische und darüber hinaus stark staubende Verbindungen. Von seiten der PVC-Verarbeiter wird daher verlangt, daß Stabilisatoren und die erwähnten dditiv-Compounds in staubfreier beziehungsweise gewerbehygienisch unbedenklicher Form angeliefert werden. Heute werden stabilisatorhaltige Additiv-Gemische unter anderem nach folgenden Verfahren hergestellt: 1. Kaltmischverfahren Primärstabilisatoren, zum Beispiel Bleipigment-Stabilisatoren, Metallseifen -'wie Bleistearate und Calciumstearat - und Gleitmittel sowie eventuell andere Ingredienzien werden kalt gemischt; dabei erfolgen keine erfolge keine chemischen Reaktionen. Diese Kaltmischungen werden entweder in Portionsbeutel abgefüllt und können dadurch staubfrei gehandhabt oder über Kompaktiereinheiten in Granulate übergeführt werden.
2. Schmelzverfahren 2.1 Metallstearate und Gleitmittel werden aufgeschmolzen, die Pigmentstabilisatoren werden in dieser Schmelze suspendiert. Das Schmelzgut wird anschließend durch einen Schuppier- oder Sprühprozeß in rieselfähige, staubfreie Produkte übergeführt. Der Prozeß erfordert recht hohe Temperaturen (>1500 C), damit das Schmelzgut in ausreichend niedriger Viskosität vorliegt.
2.2 Die Erzeugung der Bleistearate kann in einem abgeänderten Verfahren in der Schmelze von Gleitmittel und Stearinsäure vorgenommen werden. Die Zugabe von Bleipigmentstabilisatoren und die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgtdann wie unter 2.1 beschrieben. Auch dieses Verfahren arbeitet bei relativ hohen Temperaturen (1000 C bis 1800 C).
3. Agglomeration durch Schnellmischprozesse In sogenannten Fluidmischern können die unter 1. beschriebenen Ingredienzien miteinander vermischt werden. Durch die auftretende geringe Friktionswärme gelingt bei geeigneter Abstimmung der Rezepturpartner die Herstellung staub armer KrUmelgranulate. Es kann dabei zu chemischen Umsetzungen zwischen Fettsäuren und basischen Schwermetallverbindungen kommen, eine quantitative Umsetzung gelingt jedoch nicht.
-Ein Nachteil der Kaltmischprozesse ist, daß damit keine staubfreien Granulate hergestellt werden können. Nachteilig ist ferner, daß sich die im Kaltkompaktierverfahren und im-SchmelzprozeR hergestellten Produkte oft nur unter Anwendung hoher Mischtemperaturen in PVC optimal dispergieren lassen. Die Schmelzprozeßprodukte haben zusätzlich den Nachteil, daß die mitverwendeten chemischen Produkte wie Metallseifen, Fettsäuren und Estergleitmittel durch die notwendigen hohen Prozeßtemperaturen thermisch geschädigt werden. Darüber hinaus können auch unerwünschte chemische Reaktionen (Veresterung, Esterspaltung) ablaufen und Qualität sowie Qualitätskonstanz der Mischprodukte beeinträchtigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem die oben genannten Nachteile ausgeschaltet werden.
Es wurde gefunden, daß staubfreie, homogene, qualitäts konstante und gut dispergierbare Additiv-Gemische auf handelsüblichen kontinuierlich arbeitenden Kompaktiergeräten, z.B. Doppelschnecken-Extrudern, wie sie bei der Verarbeitung von PVC-Dryblends und PVC-Granulaten eingesetzt werden, hergestellt werden können.
Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung einer nichtstaubenden, in situ gebildete Schwermetallseifen enthaltenden Stabilisator/ Gleitmittel-Kombination für halogenhaltige Vinylpolymerisate durch reaktives Vermischen der Ausgangskomponenten, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die reaktive Vermischung in einem Doppelschneckenextruder vorgenommen wird.
Die Ausgangskomponenten werden in Form einer kalt hergestellten Vormischung, die auf langsam oder schnell laufenden Mischern hergestellt worden ist, dem Doppelschnecken-Extruder zugeführt und bei niedrigen Temperatüren homogenisiert, kompaktiert und ausgetragen. Der * Doppelschnecken-Extruder soll mit einer gut regelbaren Heizung besonders im Temperaturbereich von 40 bis 800 C, mit einer Schneckentemperierung und einer Zylinderentgasung ausgestattet sein. Dem Extruder ist ein Granulierkopf bzw. eine geeignete Bandgranuliervorrichtung nachzuschalten.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Ausgangsgemische enthalten in der Regel basische Bleipigment-Stabilisatoren und/oder Bleioxid - üblicherweise in Form von Bleiglätte -, die zur Herstellung von Bleiseifen erforderlichen Fettsäuren, die zweckmäßigerweise in freier Form eingesetzt werden sowie Gleitmittel.
Diese Gleitmittel werden erfindungsgemäß wenigstens anteilsweise in Form niedrig schmelzender und/oder bei Normaltemperatur flüssiger Gleitmittel eingesetzt.
Beispiele für solche Gleitmittel sind Fettalkohole, Paraffine, Ester von Fettsäuren mit Fettalkoholen, Polyolen sowie Ester von Fettalkoholen mit ein- oder mehrwertigen Carbonsäuren und Fettsäuren. Darüber hinaus kann Calciumstearat in das Gemisch mit einbezogen werden.
Die Auswahl der niedrig schmelzenden Gleitmittel beziehungsweise des entsprechenden Gleimittelanteils wird so auf die Verfahrenstemperatur abgestimmt, daß die maximalen auftretenden Massetemperaturen einige Grade über dem Schmelzpunkt der verwendeten Gleitmittel -beziehungsweise des entsprechenden Gleitmittelanteils -liegen.
Die bevorzugten Verfahrenstemperaturen liegen unterhalb 1000 C, vorzugsweise unterhalb 800 C, wobei Temperaturen im Bereich zwischen 40 bis 700 C, vorzugsweise zwischen 50 bis 600 C besonders zweckmäßig sein k8nnen. Durch diese Auswahl und Abstimmung von Verfahrenstemperatur --und Schmelztemperatur des Gleitmittels beziehungsweise des niedrig schmelzenden Gleitmittelanteils gelingt es, im Extruder eine zäh fließende Masse zu verarbeiten und letztlich zu extrudieren, die sich entweder durch einen Kopfgranulator oder durch Bandgranulierung in ein staubfreies Granulat zerkleinern läßt. Die basischen Bleistabilisatoren und die zugesetzten Seifen bildenden Fettsäuren, beispielsweise Stearinsäure, setzen sich auch bei diesen niedrigen Temperaturen unter den erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen nahezu quantitativ um.
Als Schwermetallverbindungen sind Bleiverbindungen besonders bevorzugt. Geeignete basische Bleipigment-Stabilisatoren sind zum Beispiel Bleisulfat, -phosphit, -phosphitsulfit, -phthalat, -maleinat. Neben oder anstelle dieser Verbindungen kann Bleioxid, insbesondere in Form von Bleiglätte vorliegen.
Die in erfindungsgemäßer Weise hergestellten staubfreien Granulate lassen sich nach den bekannten Schnellmischverfahren einwandfrei in PVC-Pulver dispergieren und zu gut rieselfähigen Dryblends vermischen.
Die mit den erfindungsgemäßen Produkten hergestellten PVC-Dryblends lassen sich zum Beispiel in bekannter Weise auf Doppelschnecken-Extrudern zu PVC Hart-Rohren verarbeiten. Diese Rohre unterscheiden sich in Homogenität und Reservestabilität nicht von solchen, die mit gleichem Rezepturaufbau, jedoch von Einzelkomponenten ausgehend (unter Verwendung gefällten Bleistearats), hergestellt wurden.
Beispiel Im rolgenden werden zwei Rezepturen für die Herstellung der erfindungsgemäßen staubfreien Granulate angegeben: Mischung I: 54,1 % basisches Bleisulfat 10,8 % Calciumstearat 13,5 % Wachsester (Kettenlänge C 35; Tropfpunkt 54 - 560C) 18,9 % Stearinsäure 2,7 % Paraffin (Schmelzpunkt 1050C) Mischung II: 54,1 % basisches Bleisulfat 10,8 ffi Calciumstearat 13,5 % Pentaerythrit-monostearat (Tropfpunkt 49 - 530c) 18,9 % Stearinsäure 2,7 ffi Paraffin (Schmelzpunkt 1050C) Nach diesen Rezepturen wurden in an sich bekannter Weise Vormischungen hergestellt, die durch folgende fettchemische Daten charakterisiert sind: Soxhlet Etherlös- Säurezahl (Gew-%) licher mg/KoH Anteil Mischung I 31,7 117,7 Mischung II 31,4 108,0 Diese Vormischungen werden in der beschriebenen Art einem Doppelschnecken-Extruder mit Entgasungszone zugeführt. (Schneckendurchmesser: 55 mm, Schneckenlänge: 16 D) Extrusionsbedingungen: Massetemp. °C Zylindertemp.° C Drehzahl Adap- Loch-1 2 3 4(Adapter) U/Min. ter. platte Mischung I 50 55 50 50 25 70 56 -~ischung II 50 50 40 50 25 68 62 Bei diesem Kompaktierprozeß wird eine zähfließende Masse extrudiert, die sich entweder durch einen Kopfgranulator oder durch Bandgranulierung in ein staubfreies Granulat zerkleinern läßt. Die basischen Bleistabilisatoren und die Stearinsäure setzen sich auch bei diesen niedrigen Temperaturen nahezu quantitativ um. Dies wurde durch folgende Messung belegt. Nach der Granulierung konnten an den granulierten Mischungen folgende Daten gemessen werden: Soxhlet Etherlös- Säurezahl (Gew.-%) licher mg/KoH Anteil Mischung I 15,11 5,73 Mischung II 15,12 3,43

Claims

Verfahren zur Herstellung einer nichtstaubenden, schwermetallhaltigen Stabilisator/Gleitmittel-Kombination für halogenhaltige Vinylpolymerisate Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung einer nichtstaubenden, in situ gebildete Schwermetallseifen enthaltenden Stabilisator/Gleitmittel-Kombination für halogenhaltige Vinylpolymerisate durch reaktives Vermischen der Ausgangskomponenten, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktive Vermischung in einem Doppelschneckenextruder vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Doppelschneckenextruder ein Mehrkomponentengemisch zugeführt wird, das in seinem Gleitmittelbestandteil, wenigstens anteilsweise, niedrig schmelzende und/oder flüssige Gleitmittel enthält, wobei vorzugsweise der Schmelzpunkt der niedrig schmelzenden Gleitmittel 800 C nicht übersteigt.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Extruder zugeführte Mehrkomponentengemisch basische Bleipigmentstabilisatoren und/oder Bleioxid in Form von Bleiglätte sowie Seifen bildende freie Fettsäuren enthält.
4. Verfahren nach Anspruchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktive Vermischung bei Temperaturen unterhalb 100° C, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 700 c und in Gegenwart von bei Mischtemperatur flüssigem beziehungsweise geschmolzenem Gleitmittel durchgeführt wird.
5. Verrahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Extruder gearbeitet wird, der mit regelbarer Zylinderheizung, Schneckentemperierung und Vakuumentgasung sowie nachfolgenden geeigneten Granuliereinrichtungen ausgestattet ist.