DE4117000A1 - Dispergator zur verbesserung der fliessfaehigkeit - Google Patents
Dispergator zur verbesserung der fliessfaehigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Dispergator zur Verbesserung
der Fließfähigkeit auf der Basis von Wachszusammensetzungen
für Gemische feinverteilter Feststoffe in rasch verflüssig
baren Trägern und insbesondere derartige Zusammensetzungen
für Farben wie Kohlepapierfarben und dergleichen sowie ein
Verfahren zur Herstellung dieser Zusammensetzungen.
Bestimmte Pflanzenwachse wie Carnauba- oder Ouricurywachs
oder bestimmte Mineralwachse wie Montanwachs, die sowohl
nichtmodifiziert als auch modifiziert sind, wurden lange
Zeit üblicherweise zur Verleihung einer hohen günstigen
Härte und Ölhaltigkeit für Farbsysteme wie Kohlepapierfarben
sowie zur Verbesserung der Dispergierung von feinverteilten
Feststoffen in verschiedenen Produkten, die leicht verflüs
sigbare Träger enthalten, verwendet. Der ständig steigende
Preis für Pflanzen- und Mineralwachse, verbunden mit Unge
wißheiten im Zusammenhang mit ihren üblichen Rohstoffquellen
haben die Hersteller veranlaßt, sie in zunehmend geringeren
Mengen in Kohlepapierfarben und ähnlichen Stoffen zur Ver
wendung als selektive "fließfähige Wachse" zur Erzielung
einer ausreichenden Dispergierung in diesen zu verwenden und
sie durch andere billigere Stoffe zu ersetzen, um dem Pro
dukt die gewünschte Härte und das erforderliche Ölhaltungs
vermögen zu verleihen. Aber selbst die Kosten für verringer
te Mengen an Pflanzen- und Mineralwachsen sind noch so
gestiegen, daß dies für die Hersteller von Kohlepapier
farben und ähnlichen Produkten ernsthafte wirtschaftliche
Schwierigkeiten aufwirft.
Das genannte Problem besteht schon lange. Frühere Versuche
zielten auf die Herstellung heimischer synthetischer Wachse
ab, die wenigstens gewisse wünschenswerte Eigenschaften
eines Mittels zur Steigerung der Fließfähigkeit aufweisen.
Obwohl derartige synthetische Wachse gewisse vorteilhafte
Fließfähigkeit verleihende Eigenschaften aufweisen, besitzen
sie dennoch nicht die hohe Härte und das hohe Ölhaltungsver
mögen, wie sie normalerweise von Farben und ähnlichen Pro
dukten gefordert sind, die einen gewöhnlich im festen Zu
stand vorliegenden, jedoch leicht verflüssigbaren Träger
enthalten. Beispiele für derartige synthetische Wachse sind
die in den US-PS 28 90 124, 28 90 125 und 31 63 548 be
schriebenen modifizierten synthetischen Wachse. Leider
steigen auch die Preise für die aus diesen Wachsen herge
stellten Produkte ständig an, was eher zu einer Verschärfung
als zu einer Verbesserung des Ausgangsproblems führt.
Ein Produkt auf der Basis eines synthetischen Wachses aus
jüngster Zeit wird in der US-PS 39 41 608 beschrieben. Aber
auch hier führte der zunehmende Anstieg des Preises für
Ausgangsstoff und Verfahren zu einem zunehmenden Anstieg des
Preises des daraus hergestellten Produktes.
Abgesehen vom zunehmenden Preisanstieg führte die wirt
schaftlich bedingte Verwendung zunehmender Mengen an Paraf
finwachs und anderer Ersatzstoffe anstelle der erwähnten
Pflanzen- und Mineralwachse zu einer zunehmenden Wahr
scheinlichkeit einer nachteiligen Gelierung der Farbsysteme
und der daraus hergestellten Produkte.
Wie oben erwähnt, ist von Montanwachsen - sowohl in der
Ausgangsform als auch in der modifizierten Form - lange
bekannt, daß sie die Fähigkeit besitzen, eine günstige Härte
und hohes Ölhaltungsvermögen sowie die Fähigkeit zu ver
leihen, bei Verwendung rasch verflüssigbarer Träger die
Dispergierung von feinverteilten Feststoffen in verschiede
nen Produkten zu verbessern.
Montanwachs in seiner Ausgangsform ist ein aus Lignitlö
sungsmittel extrahiertes Mineralwachs, das aus einem kom
plexen Gemisch aus höhermolekularen Estern langkettiger
aliphatischer Säuren und Wachsalkoholen besteht. Sowohl
Montanwachs in der Ausgangsform als auch chemisch behandel
tes bzw. modifiziertes Montanwachs sind harte Wachse von
mikrokristalliner Struktur und im Handel erhältliche Produk
te.
Die Erfindung betrifft ein chemisch abgewandeltes Montan
wachs, das in vorteilhafter Weise als Dispergator auf der
Basis einer Wachszusammensetzung zur Verbesserung der Fließ
fähigkeit von Farbsystemen und insbesondere für Kohlepapier
farben verwendet werden kann, sowie Verfahren zur Herstel
lung dieses Dispergators. Im weiteren Sinne erhält man das
chemisch modifizierte Montanwachs durch Reaktion zwischen
einem Montanwachs und Lecithin. Im engeren Sinne betrifft
die Erfindung die Herstellung eines mit Lecithin modifizier
ten Montanwachses, das drei bis ca. zehn Prozent Lecithin
enthält.
Zu den Vorteilen der Erfindung gehört die Bereitstellung
eines wirksamen Dispergators für feinverteilte Feststoffe in
verflüssigbaren Trägern wie Farbsystemen und insbesondere
Kohlepapierfarben, der eine Fließfähigkeit verleiht, die
über der natürlicher Pflanzenwachse wie Carnauba und Ouri
cury und der im Handel erhältlichen Montanwachse liegt und
der abgesehen davon, daß er die Gefahr einer nachteiligen
Gelierung deutlich vermindert, bei einem Bruchteil der
Kosten hergestellt werden kann, wie sie im Falle der gegen
wärtig im Handel erhältlichen und üblicherweise als Mittel
zur Verbesserung der Fließfähigkeit verwendeten Dispergato
ren in diesen Medien anfallen. Ein weiterer Vorteil ist die
Bereitstellung eines einfachen wirtschaftlichen Verfahrens
zur Herstellung verbesserter Dispergatoren zur Erhöhung der
Fließfähigkeit, das gekennzeichnet ist durch erheblich
niedrigere Betriebstemperaturen und stark herabgesetzte
Kosten für das Ausgangsmaterial, verglichen mit den Kosten
für die derzeit im Handel erhältlichen Dispergatoren auf der
Basis modifizierter natürlicher und synthetischer Wachse,
wie sie oben angegeben wurden. Ein zusätzlicher Vorteil der
Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten wachs
ähnlichen Dispergators und eines Mittels zur Erhöhung der
Fließfähigkeit für eine starke Verbesserung der Eigenschaf
ten von verflüssigbaren Trägern für verschiedene Produkte
und die Möglichkeit der Verwendung von Füllern und billigen
Wachsen in diesen Produkten.
Eine erste Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung
eines Dispergators auf der Basis von mit Lecithin modifi
ziertem Montanwachs zur Verbesserung der Fließfähigkeit für
Farbensysteme und insbesondere für Kohlepapierfarben.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung
eines wirtschaftlichen Verfahrens zur Herstellung eines
verbesserten Dispergators auf der Basis von mit Lecithin
modifiziertem Wachs zur Verbesserung der Fließfähgikeit für
Kohlepapierfarben.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus den
nachfolgenden Teilen der Beschreibung und den Patentansprü
chen hervor. Wie oben ausgeführt, ist Montanwachs ein natür
liches Mineralwachs, das man durch Lösungsmittelextraktion
aus Lignit erhält und das die Basiskomponente des verbes
serten Produktes ist. Montanwachs ist ein natürlich vorkom
mendes fossiles Hartwachs, das aus einer Vielzahl von Wach
sen besteht und ein komplexes Gemisch höhermolekularer Ester
langkettiger aliphatischer Säuren und Alkohole in Verbin
dung mit geringen Mengen farbintensiver Asphaltharze dar
stellt. Montanwachs ist in der Ausgangsform lösungsmit
telextrahiert sowie in mit verschiedenen chemischen Nach
behandlungen modifizierter Form erhältlich. Haupthersteller
für Montanwachse ist das VEB Braunkohlenwerk "Gustav Sobott
ka" DDR-4256 Roblingen am See, DDR, das sowohl Montanwachs
in der Ausgangsform als auch modifiziertes bzw. chemisch
nachbehandeltes Montanwachs unter dem Warenzeichen ROMONTA
herstellt und vertreibt. Ein weiterer Hersteller für Mont
anwachse ist die Firma American Lignite Products Co. of
Ione, Kalifornien, die sowohl Montanwachs in der Ausgangs
form als auch modifiziertes bzw. chemisch nachbehandeltes
Montanwachs unter dem Warenzeichen ALPCO herstellt und
vertreibt. Die Erfindung betrifft bevorzugte Montanwachse
beiderlei Typs, wobei als Beispiele die nachfolgenden ange
führt seien:
Der Modifikator ist Lecithin. Lecithin ist ein Phospho
glycerid oder Phosphatid oder insbesondere ein Gemisch aus
Diglyceriden von Stearin-, Palmitin- und Oleinsäure in
Verbindung mit Phosphorsäurecholinester. Eines der häufig
sten und in großer Menge vorhandenen Phosphoglyceride ist
Cholinphosphoglycerid, das in reinem Zustand einen wachs
artigen weißen Feststoff darstellt. Lecithin wird üblicher
weise aus Sojabohnenöl hergestellt und stellt gewöhnlich ein
Gemisch aus Phosphatiden dar, und zwar größtenteils aus
Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin und Phosphati
dylserin.
Der erfindungsgemäße Dispergator wird gewöhnlich durch
Erwärmen der Komponente auf Montanwachsbasis auf eine Tempe
ratur zwischen 104 und 177°C, vorzugsweise ca. 113°C in
einem Mischgefäß unter starkem Rühren hergestellt, um dem
Produkt einen hohen Flüssigkeitsgrad zu verleihen. Danach
wird unter fortgesetztem Rühren langsam Lecithin zugesetzt,
und zwar in einer Menge von mindestens ca. 3 bis höchstens
ca. 10 Gew.-%. Nach der Lecithinzugabe wird die Reaktions
masse mindestens eine Stunde weitergerührt. Nach Abschluß
der Reaktion wird der Dispergator zur Verbesserung der
Fließfähigkeit auf der Basis eines lecithinmodifizierten
Montanwachses zu Flocken oder Granulat verarbeitet oder auf
andere Weise abgekühlt und mechanisch in die gewünschte Form
gebracht.
Als Beispiel wurden zwei Formulierungen von Kohlepapierfarbe
unter Verwendung unterschiedlicher Mengen des verbesserten
Dispergators hergestellt, wobei die Vergleichsmessungen für
die Viskosität mit Hilfe eines Zahn-Bechers Nr. 2 mit einer
Austragsöffnung von vorbestimmter Größe verwendet wurde. Die
Farben wurden auf 93°C erwärmt, wonach abgemessene Mengen in
den erwähnten Becher eingefüllt wurden. Gemessen wurde dann
die für die Entleerung des Bechers erforderliche Zeit in
Sekunden. Diese ist ein Indikator für die relative Viskosi
tät der jeweils getesteten Kohlepapierfarbe. Je geringer die
Entleerungsdauer ist, um so geringer ist die Viskosität und
umgekehrt. Nachfolgend sind zwei getestete Kohlepapier
farbformulierungen angeführt, die sich im Hauptwachsträger
unterschieden:
| Formulierung A | ||
| Montanwachs-Komponente | 6% | |
| Rohparaffin | 42% | |
| Vaseline | 15% | |
| 100 Sekunden-Paraffinöl | 12% | |
| Ruß | 20% | |
| Ton | 5% | |
| Formulierung B @ | Montanwachskomponente | 6% |
| Mikrokristallines Rohparaffin | 42% | |
| Vaseline | 15% | |
| 100 Sekunden-Paraffinöl | 12% | |
| Ruß | 20% | |
| Ton | 5% |
Die nachfolgende Tabelle mit den Viskositätswerten zeigt
deutlich die günstigen Eigenschaften der lecithinmodifizier
ten Montanwachse:
Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, führte die Verwendung von
lecithinmodifiziertem Montanwachs in jedem Fall zu einer
deutlichen Abnahme der Viskosität der Kohlepapierfarbe
bei 93°C.
Die günstigen Eigenschaften aufgrund der Verwendung von
lecithinmodifizierten Montanwachsen wurden im allgemeinen
dann erzielt, wenn sich der Prozentgehalt an Lecithin zwi
schen ca. 3 und ca. 10 Gew.-% bewegte. Der bevorzugte Pro
zentgehaltsbereich für Lecithin beträgt ca. 5 bis 8%, wobei
optimale Ergebnisse bei einem Lecithingehalt von ca. 7%
erreicht werden. Eine Lecithinzugabe von lediglich 3%
verbessert deutlich das Produkt, während eine Lecithinzugabe
von über 10% keine weitere deutliche Verbesserung der
Viskosität erbringt und sich sogar negativ auf die Härte und
auf das Ölhaltungsvermögen des Endproduktes auswirken kann.
Hinweise für das oben Gesagte ergeben sich aus den nachfol
genden Viskositätswerten bei Veränderung des Lecithingehal
tes in der Formulierung A unter Verwendung von Romonta C-
Wachs als Basis-Montanwachskomponente:
| Romonta C|27 sec | |
| Romonta C + 3% Lecithin | 29 sec |
| Romonta C + 5% Lecithin | 25 sec |
| Romonta C + 7% Lecithin | 18 sec |
| Romonta C + 10% Lecithin | 18 sec |
Weitere Beispiele für die Viskositätsverminderung durch
Lecithinzugabe zu den Montanwachsen, jeweils unter Verwen
dung eines Zahn-Bechers Nr. 2 und eines Wachses von einer
Temperatur von 93°C sind in der nachfolgenden Tabelle zu
sammengestellt:
Die zu verwendende Lecithinmenge scheint im allgemeinen
zumindest teilweise von der Art des Farbträgers und der zu
verwendenden Pigmentmenge abzuhängen. Farbformulierungen mit
vermindertem Pigmentgehalt scheinen weniger Lecithin bei der
zulässigen Verwendung einer härteren Wachsbasis zu erfor
dern. Werden höhere Mengen an Pigment in der Farbformulie
rung verwendet als in Formulierung B angegeben ist, ist ein
höherer Prozentgehalt an Lecithin und/oder ein höherer
Prozentgehalt an Montanwachs erforderlich.
Eine weitere Rußfarbe (Formulierung C), die die Komponenten
| Montanwachskomponente|5% | |
| Carnaubawachs | 2% |
| Rohparaffin | 56% |
| 70 Sekunden-Paraffinöl | 12% |
| Ruß | 20% |
| Ton | 5% |
enthielt, wurde in fünf Proben hergestellt, die die Montan
wachskomponente in folgender Zusammensetzung enthielten:
Probe Nr. 1 Romonta C
Probe Nr. 2 Alpco 1650
Probe Nr. 3 Romonta C + 7% Lecithin
Probe Nr. 4 Romonta C + 7% Lecithin
Probe Nr. 5 Romonta C + 7% Lecithin
Probe Nr. 2 Alpco 1650
Probe Nr. 3 Romonta C + 7% Lecithin
Probe Nr. 4 Romonta C + 7% Lecithin
Probe Nr. 5 Romonta C + 7% Lecithin
Diese Proben wurden dem oben beschriebenen Viskositätstest
unter verschiedenen Alterungsbedingungen ohne Rühren unter
Erzielung der nachfolgenden Ergebnisse unterzogen:
Aus der obigen Tabelle geht hervor, daß die lecithinmodifi
zierten Proben im allgemeinen bessere Alterungseigenschaften
bzw. höhere Beständigkeit aufweisen, was ihre Verwendung für
die industrielle Herstellung verschiedener Produkte erleich
tert.
Es wurde festgestellt, daß Reaktionsdauer und -temperatur
für die einzelnen Montanwachs-Basiskomponenten etwas vari
iert werden können. So z. B. wurden 465 g Romontawachs Typ C
mit den Parametern:
| Schmelzpunkt, in °C|78 bis 83 | |
| Säurezahl | 22 bis 28 |
| Verseifungszahl | 92 bis 110 |
| Spezifisches Gewicht bei 25°C | 1,00 |
in einem Gefäß unter Rühren auf ca. 113°C erwärmt. Nachdem
das Montanwachs eine Temperatur von 113°C erreicht hatte,
wurden 35 g Lecithin der Firma Archer Daniels Midland zu
gesetzt, wonach man während mindestens 30 Minuten unter
fortgesetztem Rühren reagieren ließ. Das geschmolzene Pro
dukt wurde dann durch Abkühlen in die gewünschte Form ge
bracht. Das erhaltene lecithinmodifizierte Wachs zeigte
folgende Eigenschaften:
| Schmelzpunkt, °C|80 bis 85 | |
| Säurezahl | 8 bis 14 |
| Verseifungszahl | 78 bis 86 |
| Spezifisches Gewicht bei 25°C | 1,08 |
Die kritische Bedeutung der Reaktionstemperatur illustriert
eine vierte Ruß-Farbformulierung:
| Formulierung D | |
| Montanwachskomponente | 5% |
| Carnaubawachs | 2% |
| Rohparaffin Nr. 3 | 41% |
| Vaseline | 15% |
| 120 Sekunden-Paraffinöl | 12% |
| Ruß | 20% |
| Ton | 5% |
Diese wurde in 5 Proben mit der Montanwachskomponente herge
stellt:
Probe 1 Alpco 1650
Probe 2 Romonta 76 + 7% Lecithin, Umsetzung bei 149°C
Probe 3 Romonta 76 + 7% Lecithin, Umsetzung bei 135°C
Probe 4 Romonta 76 + 7% Lecithin, Umsetzung bei 113°C
Probe 5 Romonta C + 7% Lecithin, Umsetzung bei 113°C.
Probe 2 Romonta 76 + 7% Lecithin, Umsetzung bei 149°C
Probe 3 Romonta 76 + 7% Lecithin, Umsetzung bei 135°C
Probe 4 Romonta 76 + 7% Lecithin, Umsetzung bei 113°C
Probe 5 Romonta C + 7% Lecithin, Umsetzung bei 113°C.
Diese Proben wurden dem oben beschriebenen Viskositätstest
unter verschiedenen Alterungsbedingungen ohne Rühren unter
Erzielung der nachfolgenden Ergebnisse unterzogen:
Die oben beschriebenen lecithinmodifizierten Produkte auf
Montanwachsbasis halten bzw. verbessern die Eigenschaften
des Montanwachses im Hinblick auf Härte und Ölhaltungsver
mögen und führen zu einer starken Verbesserung der Fließfä
higkeit und Dispergierung. Obwohl das erfindungsgemäße
Produkt auf der Basis von lecithinmodifiziertem Montanwachs
in erster Linie bei der Herstellung von Kohlepapier Ver
wendung findet, kann es auch ebenso für andere, eine Disper
gierung des Pigments erforderliche Produkte mit einem übli
cherweise festen, jedoch verflüssigbaren Träger verwendet
werden. Einige mögliche Verwendungszwecke sind Druckfarben,
Farben für Kohlefarbbänder, Kunststoffe, Farben und Politu
ren.
Claims (6)
1. Dispergator zur Verbesserung der Fließfähigkeit feinver
teilter Feststoffe in verflüssigbaren Trägern, dadurch
gekennzeichnet, daß er ein Gemisch aus Mon
tanwachs mit 3 bis 10% darin homogen verteiltem Lecithin
umfaßt.
2. Dispergator nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß er 5 bis 8% homogen verteiltes Leci
thin enthält.
3. Dispergator nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß er 7% homogen verteiltes Lecithin
enthält.
4. Dispergator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Montanwachs einen Er
starrungspunkt zwischen 165°F (74°C) und 190°F (88°C),
eine Säurezahl zwischen 5 und 80 und eine Verseifungszahl
zwischen 75 und 125 aufweist.
5. Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Dispergators
nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeich
net durch folgende Stufen:
Verflüssigung von Montanwachs bei einer Temperatur zwischen 220°F (104°C) und 350°F (177°C) unter ständigem Rühren,
langsame Zugabe von 3 bis 10% Lecithin zum verflüssigten Montanwachs unter ständigem Rühren und
ständiges Rühren des verflüssigten Gemischs bei der angege benen Temperatur während einer Zeitdauer, die für die homo gene Dispergierung des Lecithins im Montanwachs ausreicht.
Verflüssigung von Montanwachs bei einer Temperatur zwischen 220°F (104°C) und 350°F (177°C) unter ständigem Rühren,
langsame Zugabe von 3 bis 10% Lecithin zum verflüssigten Montanwachs unter ständigem Rühren und
ständiges Rühren des verflüssigten Gemischs bei der angege benen Temperatur während einer Zeitdauer, die für die homo gene Dispergierung des Lecithins im Montanwachs ausreicht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Montanwachs während der Zugabe
des Lecithins bei 235°F (113°C) gehalten wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4117000A DE4117000A1 (de) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | Dispergator zur verbesserung der fliessfaehigkeit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4117000A DE4117000A1 (de) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | Dispergator zur verbesserung der fliessfaehigkeit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4117000A1 true DE4117000A1 (de) | 1992-11-26 |
Family
ID=6432353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4117000A Withdrawn DE4117000A1 (de) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | Dispergator zur verbesserung der fliessfaehigkeit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4117000A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5707082A (en) * | 1995-07-18 | 1998-01-13 | Moore Business Forms Inc | Thermally imaged colored baggage tags |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2062782A (en) * | 1936-01-10 | 1936-12-01 | Albert K Epstein | Treatment of lecithin |
| US3031327A (en) * | 1959-11-20 | 1962-04-24 | Columbia Ribbon & Carbon | Method of preparing transfer sheets |
-
1991
- 1991-05-24 DE DE4117000A patent/DE4117000A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2062782A (en) * | 1936-01-10 | 1936-12-01 | Albert K Epstein | Treatment of lecithin |
| US3031327A (en) * | 1959-11-20 | 1962-04-24 | Columbia Ribbon & Carbon | Method of preparing transfer sheets |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5707082A (en) * | 1995-07-18 | 1998-01-13 | Moore Business Forms Inc | Thermally imaged colored baggage tags |
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