DE4417191C1 - Weichmachersystem, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung für Kunststoffe, insbesondere für Polyamide - Google Patents
Weichmachersystem, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung für Kunststoffe, insbesondere für PolyamideInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Weichmachersystem, ein Verfahren
zu seiner Herstellung und die Verwendung dieses Weichmacher
systems für Kunststoffe, insbesondere für Polyamide.
Um Kunststoffe mit bestimmten, angestrebten physikalischen
Eigenschaften, wie einem erhöhten Formvermögen und erhöhten
elastischen Eigenschaften, herzustellen, ist es bekannt, den
Kunststoffen weichmachende chemische Verbindungen, sogenann
te Weichmacher, zuzusetzen. Die weichmachende Wirkung dieser
Verbindungen beruht auf dem Prinzip, daß sie sich zwischen
die Ketten eines Kunststoffs lagern, wodurch die Ketten
moleküle aufgelockert und beweglicher werden. Gleichzeitig
nehmen die Weichheit und die Dehnbarkeit des Kunststoffs zu,
und seine Zugfestigkeit wird vermindert.
Aus JP-A-40 184/1972 ist eine Zusammensetzung aus Epoxyharz, Ver
netzungsmittel und Weichmacher bekannt, die als Fugenmasse für
keramische Fliesen verwendet wird. Die in dieser Zusammensetzung
verwendeten Weichmacher können beispielsweise aus expoxidiertem
Pflanzenöl und Polyglykolen bestehen.
In US-A-44 72 537 werden thermoplastische Tinten beschrieben, die
ein pigmentiertes, glasartiges anorganisches Flußmittel, ein or
ganisches Polymer, einen Weichmacher und ein amorphes klebrigma
chendes Harz enthalten. Der Weichmacher kann beispielsweise ge
wählt werden aus Alkylenglykolestern von Monocarbonsäuren, Po
lyalkylenglykolen und epoxidierten Pflanzenölen.
US-A-50 66 422 offenbart elektrisch leitende Kunststoffolien, ins
besondere Vinylkunststoffolien, die neben leitfähigen Teilchen
Weichmacher und Stabilisatoren enthalten. Als Weichmacher wird
beispielsweise eine Mischung aus Polyethylenglykol und epoxi
diertem Sojaöl angegeben.
Zur Weichmachung von Polyamiden, insbesondere bei der Her
stellung von Polyamidfolien und -fasern ist es bekannt,
beispielsweise Lactame, wie α-Butyrolactam, α-Pyrrolidon und
Capryllactam, Pentantriol und seine Ester, Toluolsulfon
säureamide und Hydrochinonphosphat zu verwenden. Bei Verwen
dung der vorstehend genannten Weichmacher bei der Herstel
lung von Polyamiden verdampfen diese jedoch häufig aufgrund
ihrer hohen Flüchtigkeit, weswegen nicht nur eine unzu
reichende Weichmachung der Polyamidprodukte, sondern auch
eine Umweltbelastung durch gesundheitsgefährdende, aggressi
ve Dämpfe sowie eine Geruchsbelästigung entstehen. Weiterhin
können dadurch die bei der Polymerverarbeitung verwendeten
Vorrichtungen angegriffen und beschädigt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Weich
machersystem bereitzustellen, mit dem die vorstehenden Nach
teile des Standes der Technik vermieden und Polymere, insbeson
dere Polyamide, mit einer ausgezeichneten Weichheit und Biegsam
keit erhalten werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Weichmacher-
System, gekennzeichnet durch
- a) mindestens ein natürliches und/oder synthetisches pflanzliches und/oder tierisches epoxidiertes Öl und/oder mindestens einen epoxidierten Fettsäure ester,
- b) mindestens ein Monoglykol und
- c) mindestens ein Polyglykol
gelöst.
Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung dieses Weich
machersystems zur Verfügung gestellt, das dadurch gekenn
zeichnet ist, daß das epoxidierte Öl und/oder der epoxidier
te Fettsäureester mit dem Monoglykol und dem Polyglykol
vermischt wird.
Das genannte Weichmachersystem wird vorzugsweise als Weich
macher für Polyamide verwendet.
Als in dem Bestandteil a) des erfindungsgemäßen Weichmacher
systems verwendbare epoxidierte Öle können alle pflanzlichen
und tierischen Öle und Fette, die Triglyceride enthalten und
epoxidierbar sind, verwendet werden. Beispiele für die
pflanzlichen Öle und Fette sind Palmöl, Kokosöl, Palmkernöl,
Maisöl, Sesamöl, Sonnenblumenöl, Hanföl, Senföl, Sojabohnen
öl, Erdnußöl und Rizinusöl. Als tierische Fette und Öle
eignen sich zum Beispiel Landtierfette, wie Schweinefett und
Rindertalg, und Seetieröle, wie Walöl und Fischöle. Bevor
zugt werden epoxidiertes Leinöl und insbesondere epoxidier
tes Sojabohnenöl als Bestandteil a) verwendet, da mit ihnen
besonders geringe Verdampfungsverluste bei der Herstellung
von diese enthaltenden Kunststoffen festgestellt wurden, was
auf eine besonders starke chemische Bindung zwischen dem
Weichmachersystem und dem Kunststoff schließen läßt.
Erfindungsgemäß können als Bestandteil a) auch epoxidierte
Fettsäureester verwendet werden. Beispielhaft können Alkyl
epoxystearate, Alkylepoxytallate, Alkylepoxysebacate und
Alkylepoxytetrahydrophthalate genannt werden.
Das Monoglykol des Bestandteils b) des erfindungsgemäßen
Weichmachersystems ist vorzugsweise ein C1-6-Alkylenglykol.
Beispiele dafür sind Ethylenglykol, Propylenglykol und
Butylenglykol sowie deren Isomere. Erfindungsgemäß bevorzugt
wird Propylenglykol, da bei dessen Verwendung besonders gute
Eigenschaften des erfindungsgemäßen Weichmachersystems fest
gestellt wurden, d. h. vor allem eine geringe Verdampfung bei
dessen Anwendung.
Als Polyglykol für den Bestandteil c) des erfindungsgemäßen
Weichmachersystems können im Prinzip alle Polyglykole mit
einem Polymerisationsgrad von etwa 5 bis 100 000 verwendet
werden, vorzugsweise Polyalkylenglykole mit 1 bis 6 Kohlen
stoffatomen in der Alkyleneinheit. Polyethylenglykole, Poly
propylenglykole und Polybutylenglykole sind bevorzugt, wobei
Polyethylenglykole und insbesondere Polyethylenglykol 400
besonders bevorzugt sind.
Ein erfindungsgemäßes Weichmachersystem mit besonders guten Ei
genschaften wird erhalten, wenn mindestens ein Monoglykol und
mindestens ein Polyglykol
kombiniert werden, wobei mit einer Kombination aus Propylen
glykol und Polyethylenglykol besonders gute Ergebnisse er
zielt werden.
Es ist bevorzugt, daß der Bestandteil a) in einer Menge von
30 bis 70 Gewichtsteilen, insbesondere 40 bis 60 Gewichts
teilen, und die Bestandteile b) und c) in einer Menge von bis
zu 80 Gewichtsteilen, insbesondere 10 bis 60 Gewichtsteilen, in
dem erfindungsgemäßen Weichmachersystem enthalten sind.
Das erfindungsgemäße Weichmachersystem wird durch Mischen
der vorstehenden Bestandteile a), b) und c), bevorzugt mittels
geeigneter Dosiersysteme, beispielsweise mit Zwangsmischung,
hergestellt.
Vorzugsweise ist in dem erfindungsgemäßen Weichmachersystem
auch ein Emulgator, der kunststoffverträglich sein sollte,
enthalten, da bei dessen Verwendung ein besonders lager
stabiles Weichmachersystem erhalten wird. Beispiele geeigne
ter Emulgatoren sind Sorbitanmonolaurat, Sorbitanmono
palmitat, Sorbitanmonostearat, Glycerintrioleat, Glycerin
monostearat und Glycerinmonolaurat sowie Salze von Fett
säuren, wie beispielsweise Kaliumoleat und Natriumstearat.
Bevorzugt wird Glycerinmonostearat verwendet.
Es ist bevorzugt, daß der Emulgator in einer Menge von 0,5
bis 2 Gewichtsteilen, vorzugsweise etwa 1 Gewichtsteil, in
dem erfindungsgemäßen Weichmachersystem enthalten ist.
Wenn das erfindungsgemäße Weichmachersystem einen Emulgator,
wie vorstehend beschrieben, enthält, ist es bevorzugt,
zuerst die Bestandteile b) und c) und den Emulgator zu ver
mischen, und anschließend die so erhaltene Mischung mit dem
Bestandteil
a) zu vermischen.
Es ist
weiterhin bevorzugt, zuerst das Monoglykol mit dem Emulgator
zu vermischen und dann der so erhaltenen Mischung das Poly
glykol zuzufügen.
Das erfindungsgemäße Weichmachersystem wird insbesondere als
Weichmacher für Kunststoffe verwendet. Es kann aber auch zur
Weichmachung von Klebstoffen, Lacken und Leimen verwendet
werden.
Gemäß herkömmlichen Compoundierungstechniken können bei der
Herstellung eines das erfindungsgemäße Weichmachersystem
enthaltenden Kunststoffs mindestens ein Gleitmittel und/oder
ein Wärmestabilisator und/oder ein Prozeßstabilisator einge
setzt werden, falls dies erforderlich oder erwünscht ist.
Als Gleitmittel sind Metallstearate, wie Zinkstearat,
Bariumstearat, Calciumstearat und Aluminiumstearat, Penta
erythritstearate, wie Pentaerythrittetrastearat,
Ethylen-bis-steramid (EBS) sowie Paraffinwachse verwendbar.
Beispiele geeigneter Wärmestabilisatoren sind
2,4-Bis(n-octylthio)-6-(4-hydroxy-3,5-di-tert.-butylani lino)-1,3,5-triazin,
Pentaerythrityl-tetrakis[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionat],
2,2-Thiodiethylbis-[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl) -propionat] und
Octadecyl[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-propio nat.
2,4-Bis(n-octylthio)-6-(4-hydroxy-3,5-di-tert.-butylani lino)-1,3,5-triazin,
Pentaerythrityl-tetrakis[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionat],
2,2-Thiodiethylbis-[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl) -propionat] und
Octadecyl[3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-propio nat.
Prozeßstabilisatoren, die verwendet werden können, umfassen
Trisnonylphenylphosphit, Natriumphosphit und Tri(2,4-di
tert.-butylphenyl)phosphit.
Die vorstehend genannten Gleitmittel, Wärmestabilisatoren
und Prozeßstabilisatoren können in kleinen Mengen von bei
spielsweise 0, 1 bis 0,5 Gewichtsteilen dem Kunststoff/Weich
machersystem-Gemisch zugefügt werden.
Insbesondere wird das erfindungsgemäße Weichmachersystem als
Weichmacher für Polyamide eingesetzt. Es können sämtliche
Polyamidwerkstoffe oder polyamidhaltige Materialien sowie
Polyamidprepolymere mit dem erfindungsgemäßen Weichmacher
system weichgemacht werden, wobei für Polyamid 6 und Poly
amid 6,6 besonders gute Ergebnisse erzielt werden. Insbeson
dere wird das erfindungsgemäße Weichmachersystem für Poly
amidgranulat zur Verwendung bei der Herstellung von Spritz
gußteilen und für Polyamidfasern und -folien verwendet, bei
denen ein hoher Weichheitsgrad besonders angestrebt wird.
Derart weichgemachte Polyamidmaterialien sind beispielsweise
ausgezeichnete Kabelbinder zur Montage elektrischer Leitun
gen, Verschlüsse, insbesondere Sicherheitsverschlüsse,
Montagebänder, z. B. für Schläuche und Rohre in der
KFZ-Industrie und Rohrmontageschellen in der Installations
technik, sowie geschlossene und geschlitzte Wellrohre.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Epoxidiertes Leinöl, Propylenglykol und Polyethylenglykol
400 wurden in separaten Behältern auf eine Temperatur von
etwa 60°C erwärmt. Dann wurden 25 Gewichtsteile des Propy
lenglykols in einen Rührbehälter gegeben. Anschließend
wurden 30 Gewichtsteile des Polyethylenglykols 400 unter
ständigem Rühren zugefügt und 45 Gewichtsteile epoxidiertes
Leinöl in einem dünnen Strahl bei laufendem Rührwerk zuge
geben.
Epoxidiertes Sojabohnenöl, Propylenglykol, Polyethylenglykol
400 und Glycerinmonostearat wurden in separaten Lagerbehäl
tern auf eine Temperatur von etwa 40°C erwärmt. Dann wurden
20 Gewichtsteile des Propylenglykols in einen Rührbehälter
gegeben und 1 Gewichtsteil des Glycerinmonostearats unter
Rühren zugefügt. Anschließend wurden 29 Gewichtsteile des
Polyethylenglykols 400 dem erhaltenen Gemisch unter ständi
gem Rühren zugegeben und 50 Gewichtsteile des epoxidierten
Sojabohnenöls mit der erhaltenen Mischung vermischt. Die
Mischung wurde anschließend noch 1 h nachgerührt.
0,60 Gewichtsteile Calciumstearat, 0,20 Gewichtsteile Tris
nonylphenylphosphit und 0,20 Gewichtsteile Octadecyl-3-(3,5-
di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat wurden vermischt.
In die Einfüllzone eines Doppelschneckenextruders wurden 84
Gewichtsteile Polyamid 6 und die erhaltene Mischung gravi
metrisch eindosiert. Das Gemisch wurde in der Aufschmelzzone
des Extruders geschmolzen. In die Schmelze wurden 15
Gewichtsteile des in Beispiel 1 oder 2 erhaltenen Weich
machersystems mittels gravimetrisch geregelter Hochdruck
pumpen eingesprüht. Anschließend wurde der Weichmacher in
dem Polyamid/Calciumstearat/Trisnonylphenylphosphit/Octa
decyl-3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat-
Gemisch dispergiert. Die Schmelze wurde über eine Strangdüse
ausgetragen, durch ein Wasserbad geführt und mittels eines
Stranggranulators granuliert. Das Granulat wurde im Vakuum
getrocknet und luftdicht verpackt. Die Weiterverarbeitung zu
Fertigteilen erfolgte durch Spritzgießen und Extrudieren.
Claims (12)
1. Weichmachersystem, gekennzeichnet durch
- a) mindestens ein natürliches und/oder synthetisches pflanzliches und/oder tierisches epoxidiertes Öl und/oder mindestens einen epoxidierten Fettsäure ester,
- b) mindestens ein Monoglykol und
- c) mindestens ein Polyglykol.
2. Weichmachersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es den Bestandteil a) in einer Menge von 30 bis
70 Gew. -Teilen und die Bestandteile b) und c) in einer
Menge von bis zu 80 Gew.-Teilen enthält.
3. Weichmachersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das epoxidierte Öl epoxidiertes Sojaöl
und/oder epoxidiertes Leinöl ist.
4. Weichmachersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der epoxidierte Fettsäureester
aus der Gruppe der Alkylepoxystearate, Alkylepoxytallate,
Alkylepoxysebacate und/oder Alkylepoxytetrahydrophthalate
gewählt ist.
5. Weichmachersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Monoglykol C1-6-Alky
lenglykol ist.
6. Weichmachersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das C1-6-Alkylenglykol Ethylenglykol oder Butylen
glykol und insbesondere Propylenglykol ist.
7. Weichmachersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Polyglykol Polypropy
lenglykol oder Polybutylenglykol und insbesondere Poly
ethylenglykol ist.
8. Weichmachersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gemisch aus Propy
lenglykol und Polyethylenglykol enthält.
9. Weichmachersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß es weiterhin einen Emulgator enthält.
10. Weichmachersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Emulgator Sorbitanmonolaurat,
Sorbitanmonopalmitat, Sorbitanmonostearat, Glycerintri
oleat, Glycerinmonolaurat und/oder mindestens ein Fett
säuresalz ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Weichmachersystems nach
einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das epoxidierte Öl und/oder der epoxidierte Fettsäureester
mit dem Monoglykol und dem Polyglykol vermischt wird.
12. Verwendung eines Weichmachersystems nach einem der Ansprü
che 1 bis 10 als Weichmacher für Kunststoffe, insbesondere für Polyamide.
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DE19944417191 DE4417191C1 (de) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | Weichmachersystem, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung für Kunststoffe, insbesondere für Polyamide |
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DE19944417191 DE4417191C1 (de) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | Weichmachersystem, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung für Kunststoffe, insbesondere für Polyamide |
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ID=6518248
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