DE2929829A1

DE2929829A1 - Verfahren zur herstellung geschaeumter lackharze und deren verwendung

Info

Publication number: DE2929829A1
Application number: DE19792929829
Authority: DE
Inventors: Eckehardt Dipl Chem Dr Wistuba
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1979-07-23
Filing date: 1979-07-23
Publication date: 1981-02-26

Description

Verfahren zur Herstellung geschäumter
Lackharze und deren Verwendung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung geschäumter Lackharze und deren Verwendung zur Herstellung von Lackharzlösungen.
Unter Lackharzen versteht man im allgemeinen Festharze mit Inerten (nach Fikentscher) zwischen 15 und 40, vorzugsweise zwischen 22 und 35, die meistens aus ihren Lösungen in organischen Lösungsmitteln verarbeitet werden.
Derartige Lackharze können durch Polymerisations-, Kondensations- oder Additionsreaktionen meist bei silber dem Erstarrungspunkt der Harze liegenden Temperaturen hergestellt werden. Die Aufarbeitung dieser Schmelzen zu Festprodukten kann z.B. mit Hilfe des Streifbandes oder der Pastilliermaschine erfolgen. Bei diesen Aufarbeitungsverfahren wird die Schmelze kontinuierlich oder diskontinuierlich durch Düsen oder Schlitze auf sich bewegende gekühlte Bleche ausgetragen, wo die Schmelze zu kompakten schwer löslichen Festharzsträngen bzw. -pastillen erstarrt. Zur Verbesserung der Löslichkeit der Festharze muß häufig ein Mahlvorgang angeschlossen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein erfahren zur Herstellung geschäumter Lackharze aufzuzeigen, das eine wesentliche Verringerung der Lösezeit von schmelzbaren Festharzen ergibt, in den Harzherstellprozeß zu integrieren und mit den üblichen Schmelzaufarteitungsvorrichtungen durchzuführen ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung geschäumter Lackharze, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die geschmolzenen Lackharze,die Erweichungspunkte zwischen 60 und 250 0C und Schmelzvlskositaten von 100 bis 250 Pas bei 1500C aufweisen und einen bei der Temperatur der Schmelze unter Normaldruck gasförmigen inerten Stoff in einer nlenge von 0,01 bis 10 Gew.- homogen verteilt enthalten, aus einer Zone erhöhten Drucks von 1 bis 100 bar durch eine oeffnung in einen Raum niedrigeren Drucks extrudiert und die geschäumten Lackharze anschließend abgekühlt werden.
Gegenstand der vorliegenden ¢rSindune ist außerdem die Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten geschäumten Lackharze zur Herstellung von Xackharzlösungen.
Unter homogen verteilt1? wird erfindungsgemäß eine molekulardisperse Verteilung, wie sie beispielsweise in einer Lösung vorliegt, verstanden.
Der sich beim Austrag gegen Atmosphärendruck einer unter Druck mit einem Inertgas gesättigten Harzschmelze bildende Harzschaum erfÜllt z.B. die oben angeführten Erfordernisse.
Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Lackharze sind schmelzbare Festharze, die Erweichungspunkte zwischen 60 und 250, vorzugsweise zwischen 100 und 2000C sowie Echmelzviskositäten (gemessen bei 1500C) von 100 bis 250, vorzugsweise 150 bis 220 Pas aufweisen.
Als derartige Lackharze kommen beispielsweise in Frage: Copolymerisate von Vinylverbindungen, z.B. Vinylaromaten, wie Styrol, Vinyltoluol, Estern der Acryl- und !tethacrylsäure mit 1 bis 18 Kohlenstoffatome enthaltenen Monoalkanolen, wie Acrylsäuremethyl-, äthyl-, propyl-, -n-butyl-, -isobutyl-, -tert.-butyl-, -2-athyl-hexyl-, laurylester, Methacrylsäuremethyl-, -n-butyl-, -i-outylester, sowie Copolymerisate, die durch Einpolymerisieren von Monomeren mit funktionellen Gruppen, wie Hydroxyl-, Carboxyl-, Amid-, Nitrilgruppen, z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylamid, ethacrylamid, Acrylnitril, Allylalkohol, Hydroxyalkyl(meth-)acrylat mit 2 bis G C-Atomen in der Alkylgruppe, wie Hydroxypropylacrylat,in Mengen bis zu 20 Gew.-% modifiziert sind Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Lackharze sind außerdem Polykondensate und Polyaddukte, wie z.B.
lineare Polyester, soweit sie ohne wesentliche Zersetzung bzw. Vernetzung schmelzbar sind.
Als bei der Temperatur der Lackharzschmelze unter Normaldruck gasförmige inerte Stoffe kommen in Frage: Inertgase, wie Stickstoff, Argon oder Kohlendioxid, leichtflüchtige, organische Substanzen, wie niedrigsiedende gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie z.B.
Butan, Pentan, Isobuten scwie fluorierte Kohlenwasserstoffe. Gegebenenfalls kain Isobuten auch durch Erhitzen eines Mischpolymerisats, das tert.-Butylacrylat einpol, merisiert enthält, entstanden sein.
Sofern die Schmelztemperaturen ueber 1000C liegen, kann auch Wasser als gasförmiger inerter Stoff verwendet werden.
Eer gasförmige inerte Stoff ist in der Lackharzschmelze in einer Menge von 0,01 bis 10, vorzugsweise 0,05 bis 8 Gew.-S enthalten.
Erfindungsgemäß enthält die unter erhöhtem Druck stehende Harzschmelze den bei der Temperatur des geschmolzenen Harzes unter Normaldruck gasförmigen inerten Stoff homogen verteilt, was im allgemeinen durch Rühren der Harzschmelze in Gegenwart des inerten gasförmigen Stoffs unter Druck erreicht wird. Aus der Zone erhöhten Drucks, zweckmäßigerweise einem Extruder oder einer ähnlichen Vorrichtung, wird dann die Harzschmelze durch eine Öffnung, wie z.B. durch eine oder mehrere Düsen oder Schlitze in einen Raum niedrigeren Drucks, der z.B. unter ormaldruck oder Unterdruck (Vakuum) steht, ausgetragen. Durch die Entspannung des inerten gasförmigen Stoffes bildet sich das geschäumte Lackharz, das durch anschließende Kühlung zum Lackharzschaum verfestigt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt im Anschluß an die Harzsynthese angewandt, da zu dieser Zeit das Harz meist als Schmelze vorliegt. Andererseits können Festharze aufgeschmolzen und entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren geschäumt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann z.B. in einem geschlossenen Rührkessel das Inertgas, beispielsweise Stickstoff, Argon, Kohlendioxid oder leichtflüchtige inerte Lösungsmittel wie Butan oder Pentan bei Drücken von 1 bis 100 bar, bevorzugt 1 bis 10 bar, innerhalb von 5 bis 120 Minuten, bevorzugt 15 bis 6o Minuten, wobei die kurzen Zeiten bevorzugt für hohe Drucke gelten, in die Harzschmelze eingerührt und die mit Gas beladene Harzschmelze durch Düsen oder Schlitze gegen Atmosphärendruck oder Vakuum ausgetragen werden, so daß das Inertgas sich entsprechend der Druckdifferenz ausdehnt und bedingt durch die Schmelzviskosität und der durch die Abkühlungsgeschwindigkeit der Harzschmelze ansteigenden Viskosität das Harz zu einem Harzschaum aufbläht.
Anstelle eines inerten Gases oder leichtflüchtigen Lösungsmittels, die der Harzschmelze zugesetzt werden, können während der Synthese in das Harz bei höheren Temperaturen gasabspaltende Gruppen eingebaut werden, wie beispielsweise das oben schon erwähnte tert.-Butylacrylat, das in Styrolacrylaten eingebaut bei Schmelztemperaturen von 1600C i-Buten abspaltet, die die auszutragende Harzschmelze ebenfalls aufblähen.
Die erfindungsgemäß hergestellten geschäumten Lackharze können während oder nach dem Abkühlen durch geeignete Vorrichtungen, wie z.B. übliche Abschlag- und Brechervorrichtungen mechanisch zerkleinert werden.
Die Lackharzschäume werden in sehr vorteilhafter Weise zur Herstellung von Lackharzlösungen, vorzugsweise in organischen Lösungsmitteln verwendet.
Man erreicht mit den erfindungsgemäßen geschäumten Lackharzen eine wesentliche Verkürzung der Lösezeit der Lackharze, ohne deren andere Eigenschaften negativ zu beeinflussen.
Die in den Beispielen und dem Vergleichsbeispiel genannten Teile und Prozente sind, soweit nicht anders angegeben, Gewichtsteile und Gewichtsprozente.
beispiel 1 45 Teile Styrol, 37,5 Teile Butylacrylat und 17,5 Teile Laurylacrylat werden in Substanz polmerssiert, Die Polymerschmelze wird bei 150°C 30 minuten lang mit einem Ankerrührer (Umdrehungsgeschwindigkeit: 60 U/min) unter Stickstoff von einem Druck von 3 bar gerührt und unter Aufrechterhaltung des Stickstoffdruckes im Inneren des Xessels gegen den Atmosphrendruck durch eine Düse mit einem Durchmesser von 5 mm auf ein mit Wasser von 15°C gekühltes Streifband gedrückt. Es bildet sich ein aufgeblähter, farbloser Polymerstrang.
Aufgenommene Gasmenge (berechnet): 2,3 Gew.- (Stickstoff) Ergebnisse siehe Tabelle 1.
Beispiel 2 Entsprechend Beispiel 1 wurde die Polymerschmelze 60 Minuten bei einem Stickstoffdruck von 5 bar gerührt.
Aufgenommene Gasmenge (berechnet): 6,3 Gew.-S (Stickstoff) Ergebnisse siehe Tabelle 1.
Vergleichsbeispiel A 45 Teile Styrol, 37,5 Teile Butylacrylat und 17,5 Teile Laurylacrylat werden in Substanz polymerisiert und bei einer Schmelztemperatur von 1500C bei stehendem Führer durch Aufpressen von 5 bar Stickstoff entsprecherd Beispiel 1 und 2 durch eine Düse mit einem DurchmesEer von 5 mm gedrückt. Es bildet sich ein kompakter transparenter Polymerstrang.
Ergebnisse siehe Tabelle 1.
tabelle 1 Polymerisatkennzahlen und Lösezeiten Beispiel Vergleichs-1 1 2 beispiel A SchBelzviskosität bei 150 C (Pas) 180 180 180 Erweichungspunkt (OC) 105 105 105 Dichte (g/cm3) 0,82 ca. 0,5 0,997 K-Wert (nach Fikentscher) 32 32 32 Lösezeit@@on 15 g Polymerisat in 150 g Lösungsmittel bei 23°C (min) Testbenzin 155-185 65 38 125 Butylacetat 30 17 50 Pendelhärte sec. 140-145 140-145 140-145 nach König mittlere Teilchengröße 20 x 10 x 4 mm

Claims

Patentansprüche 1. Uerfahren zur Herstellung geschäumter Lackharze, dadurch ekennzeichnet, daß die geschmolzenen Lackharze, die Erweichungspunkte zwischen 60 und 25000 und Schmelzviskositäten von 100 bis 250 Pas bei 150°C aufweisen und einen bei der Temperatur der Schmelze unter tiormaldruck gasförmigen inerten Stoff in einer Menge von 0,01 bis 10 Sew.- homonen verteilt enthalten, aus einer Zone erhöhten Drucks von 1 bis 100 bar durch eine Öffnung in einen Raum niedrigeren Drucks extrudiert und die geschaumten Lackharze anschließend abgekühlt werden.
2. TTerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige inerte Stoff ein Inertgas ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige inerte Stoff eine leichtflüchtlge organische Substanz ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das extrudierte geschäume Lackharz während oder nach dem Abkühlen mechanisch zerkleinert wird.
5. Verwendung der nach einem der AnsprÜche 1 bis 4 hergestellten geschäumten Lackharze zur Herstellung von Lackharzlösungen.