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Die
Erfindung betrifft eine verbesserte Zusammensetzung von Alditolacetal,
insbesondere von Dibenzylidensorbit oder eines seiner Derivate.
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Sie
betrifft insbesondere eine neue pulverförmige Zusammensetzung von alkyliertem
Alditoldiacetal.
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Sie
betrifft ferner ein neues Verfahren zur Verbesserung des Fließverhaltens
und/oder der Stabilität von
Alditolacetal-Zusammensetzungen.
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Gegenstand
der Erfindung ist ferner die Verwendung dieser Zusammensetzungen
für die
Herstellung von Kunststoffen oder gelierten Stoffen oder von Zusätzen für diese
Stoffe.
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Es
ist allgemein bekannt, dass Alditolacetale, wie Dibenzylidensorbit
und seine Derivate, als Zusätze und
insbesondere als Nukleationsmittel oder Clarifer für Kunststoffe,
wie Polyolefine, verwendet werden können.
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Diese
Produkte werden auch als Geliermittel oder viskosifizierende Mittel
für verschiedene
Stoffe wie kosmetische oder pharmazeutische Zusammensetzungen, Klebezusammensetzungen
oder Farben verwendet. Diese Zusammensetzungen können auch in Artikeln, wie
Stiften oder "Sticks" aus Klebstoff oder
kosmetischem Material, beispielsweise Deodorants oder Luftverbesserer,
in Form gebracht werden.
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Einer
der Hauptnachteile, die mit der industriellen Verwendung von Alditolacetalen,
wie Dibenzylidensorbit und seinen Derivaten verbunden sind, betrifft
das schlechte Fließverhalten
dieser Produkte. Dies ist zumindest teilweise auf den im Allgemeinen
sehr pulverförmigen
und sehr klebenden Charakter dieser Produkte zurückzuführen. Dies bringt Schwierigkeiten
bei den industriellen Arbeitsgängen
des Transports, Zerkleinerns, des Absackens, der Dosierung, des
Mischens, der Lagerung, der Reinigung und anderen mit sich.
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Insbesondere
bilden die Alditolacetalpulver in den Speicherbehältern und/oder
den Förderleitungen "Brücken". Dies behindert
oder beeinträchtigt
ihre Beförderung,
ihre Dosierung und/oder ihre Abführung
aus Versorgungsbunkern und Dosiersystemen der Industrieanlagen,
beispielsweise Anlagen zur Herstellung von Kunststoffen oder Zusätzen für Kunststoffe.
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Unter "Kunststoffen" versteht man insbesondere
Polyolefine, insbesondere die Gruppe der Polymere auf der Basis
von Propylen und/oder Ethylen, Polyamide, thermoplastische Polyester,
Vinylharze, Acrylharze und ihre Mischungen.
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Dieses
Fließproblem
der pulverförmigen
Alditolacetalformen konnte bisher in der industriellen Praxis nur
durch Einsatz von angepassten Vorrichtungen, wie z. B. besonderen
pneumatischen Versorgungssystemen oder Bunkern mit teflonbeschichteter
Innenverkleidung, gelöst
werden.
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Abgesehen
davon, dass derartige Vorrichtungen kostspielig und/oder komplex
sein können,
gestatten sie nicht immer die Vermeidung des oben erwähnten Auftretens
von "Brü cken" oder zumindest von
Verschmutzungserscheinungen in Bunkern oder Dosiersystemen oder,
weiter stromabwärts,
an Förderschnecken,
die die Mischungen bis zu den Einheiten zur Herstellung der Kunststoffe
oder gelierten Stoffe befördern.
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Ferner
können
Alditolacetale in den Zusammensetzungen von Stoffen, in die sie
eingeführt
werden konnten und denen sie in befriedigender Weise zudosiert werden
konnten, eine schlechte Eignung zum Dispergieren zeigen. Diese Erscheinung
kann insbesondere in Kunststoffen und gelierten Stoffen eine mehr
oder weniger ausgeprägte
Heterogenität
oder Beeinträchtigung
der endgültigen
Merkmale dieser Stoffe mit sich bringen (allgemeines Aussehen, organoleptische,
optische, mechanische Eigenschaften usw.).
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Zur
Beseitigung der erwähnten
Probleme der schlechten Dispergierbarkeit der Alditolacetale, insbesondere
von Dibenzylidensorbit und seinen Derivaten, wurden bereits verschiedene
Methoden vorgeschlagen. Beispielsweise in dem japanischen Patent
JP 60-101131 wird die Trocknung und darauf folgende feine Zerkleinerung
eines Alditoldiacetals beschrieben, das zuvor mit Terephthalsäure in Gegenwart
eines anionischen Netzmittels behandelt wurde.
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Ferner
wurde die Lyophilisierung eines Alditoldiacetal-Gels in einem Lösungsmittel vorgeschlagen, wie
in dem japanischen Patent JP 62-253646 beschrieben wird. Das auf
diese Weise erhaltene lyophilisierte Produkt besitzt eine niedrige
Stampf dichte, und zwar von etwa 100 g/l, die auf jeden Fall gegenüber dem
Ausgangsalditoldiacetal sehr signifikant verringert wurde (um einen
Faktor von etwa 3).
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In
neuerer Zeit wurde mit dem Patent
EP
569 198 die ultrafeine Zerkleinerung von Alditoldiacetalen auf
angepassten Vorrichtungen vorgeschlagen, bei denen ein Wirbelbett
und eine Turbine mit sehr hoher Geschwindigkeit kombiniert wird,
um Produkte mit einer besonders kleinen mittleren Korngröße zu erhalten,
und zwar von höchstens
gleich 15 μm
und vorzugsweise weniger als 6 μm.
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Aus
der Beschreibung des Beispiels 2 dieser Schrift geht hervor, dass
eine solche an Dibenzylidensorbit der Marke "MILLAD® 3905" vorgenommene Behandlung
der ultrafeinen Zerkleinerung zu einer signifikanten Verringerung
(um einen Faktor von etwa 3,3) der Stampfdichte ("packed bulk density") des Produkts führt.
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In
jüngerer
Zeit wurden noch andere Technologien zur Verbesserung der Dispergierbarkeit
von Alditoldiacetalen vorgeschlagen, und zwar insbesondere:
- – die
Herstellung eines feinen Pulvers auf der Basis einer Mischung zwischen
einem Alditoldiacetal und einem besonderen Phosphit durch Trocknung/Pulverisierung,
wobei diese Mischung zuvor in einem Lösungsmittel solubilisiert wurde
(Patent EP 651 006 ),
oder
- – die
starke Trocknung und Zerkleinerung von feuchtem Alditoldiacetal
insbesondere in einem Instanttrockner, wobei das erhaltene getrocknete/zerkleinerte
Produkt einen sehr niedrigen Restwassergehalt (0,01%) und eine scheinbare
Dichte von etwa 200 g/l besitzt (Patent JP 06-048783 ).
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Die
zur Gewährleistung
einer guten Dispergierbarkeit von Alditolacetalen in Kunststoffen
und anderen Stoffen vorgeschlagenen Mittel sind also im Allgemeinen
komplex und/oder kostspielig oder sogar gefährlich, und zwar ins besondere
aus dem Grund, dass sie den Einsatz von speziellen Trocknungs- und
Zerkleinerungseinrichtungen und/oder von spezifischen Lösungsmitteln
erfordern.
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Außerdem haben
diese Mittel im Allgemeinen, wie angeführt wurde, eine signifikante
Verringerung der Dichte der Alditolacetale zum Ziel oder zur Wirkung,
was deren Staubcharakter und deren Gefährlichkeit (Explosionsgefahr
und Gefahr des Einatmens) erhöht
und ihr Fließvermögen beeinträchtigt.
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Ein
anderer Nachteil, der mit der industriellen Verwendung der Alditolacetale,
jedenfalls eines Teils von ihnen, wie z. B. manche alkylierten oder
halogenierten Derivate von Dibenzylidensorbit, verbunden ist, hat
seinen Ursprung in dem instabilen Charakter dieser Produkte. Diese
Instabilität
zeigt sich insbesondere in Geruchsproblemen und in der Verringerung
der Wirksamkeit unter manchen Verwendungsbedingungen.
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Diese
Probleme können
am Produkt selbst organoleptisch wahrnehmbar sein, das heißt schon
vor jeder Anwendungsbehandlung oder jeder besonderen Verwendung
dieses Produkts.
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Sie
können
auch erst zu dem Zeitpunkt organoleptisch wahrnehmbar sein, zu dem
das Alditolacetal industriell verwendet wird, und zwar beispielsweise
bei der Warmformung eines Kunststoffs, in den Alditolacetal eingearbeitet
wurde.
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Eine
solche Wärmebehandlung
kann unter anderem Erscheinungen der Zersetzung hervorrufen, begünstigen
oder verstärken,
und zwar insbesondere der Hydrolyse und/oder der Sublimation des
Alditolacetals und der Freisetzung von unerwünschten Gerüchen, insbesondere von Aldehydnatur.
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Dies
ist besonders nachteilig für
Stoffe, die dazu bestimmt sind, mit Nahrungsmittelprodukten, pharmazeutischen
oder kosmetischen Produkten in Kontakt gebracht zu werden.
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Diese
insbesondere thermische Instabilität der Alditolacetale ist im
Allgemeinen von einem Abfallen ihrer Wirksamkeit als Nukleationsmittel
oder Clarifer begleitet, da die Zersetzungs- oder Hydrolyseprodukte
der Alditolacetale derartige Aufgaben nicht erfüllen können.
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Es
wurden bereits verschiedene Technologien vorgeschlagen, um die Stabilität, insbesondere
die thermische Stabilität
der Alditolacetale, insbesondere von Dibenzylidensorbit und seinen
alkylierten oder halogenierten Derivaten, zu verbessern und auf
diese Weise die Geruchsprobleme und/oder die Probleme der Verringerung
der Wirksamkeit, die mit der Verwendung dieser Produkte verbunden
sind, zu minimieren, zu maskieren oder auszuschalten.
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Diese
Probleme können
insbesondere auf das Vorhandensein von Resten von Substanzen, wie
Rückständen von
Polymerisationskatalysatoren saurer Natur, die die Zersetzung von
Alditolacetalen katalysieren können,
in den Kunststoffen zurückzuführen sein,
wie in dem Patent
EP 68 773 beschrieben
wird.
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Dieses
Patent schlägt
vor, in besondere Kunststoffe (lineare Polyethylene niederer Dichte
mit hohen Gehalten an Restkatalysatoren) die Zersetzung von Diacetalen
hemmende Mittel einzuarbeiten, die aus sehr unterschiedlichen che mischen
Familien ausgewählt
sind (Metallsequestriermittel, Amine, Alkene, Epoxyde, cyclische
Ester, ...).
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Ferner
wurde, wie im Patent
EP 298 375 ,
vorgeschlagen, die Oberfläche
von Alditoldiacetalen zur Verbesserung ihrer thermischen Stabilität mit Metallsalzen
von aliphatischen Säuren
oder von Milchsäuren
zu behandeln. Gemäß den Beispielen
dieses Patents wird 1,3-2-4-Di(methylbenzyliden)sorbit durch warmes
Mischen mit einem äquivalenten
Gewicht Calciumstearat stabilisiert, wobei die erhaltene Mischung
nach Kühlung zerkleinert
wird, bevor sie in ein Polypropylenharz eingeführt wird.
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Das
Patent
EP 361 087 beschreibt
die Einarbeitung von Cyclodextrin als Mittel zur Stabilisierung
von Dibenzylidensorbit oder seinen Derivaten in ein kristallines
Polyolefin.
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Es
wurde auch vorgeschlagen, ein primäres aliphatisches Amin in Polypropylen
einzuarbeiten, um den Geruch, der von dem in ihm enthaltenen Alditoldiacetal
erzeugt wird, zu verringern, wie in dem Patent JP 4-82890 beschrieben
wird.
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Das
Patent
EP 522 558 beschreibt
seinerseits die Stabilisierung von Dibenzylidensorbit und seinen Derivaten
durch Mischen mit 0,05 bis 20 Gew.-% Sorbinsäure und/oder Kaliumsorbat vorzugsweise
im Lösungsmittelmedium
(Methanol).
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Das
Patent JP 9-286788 beschreibt die Stabilisierung von DBS und Derivaten
durch Zusetzen von Polyalkoholen, wobei dieser Zusatz entweder während des
Herstellungsprozesses des Alditoldiacetals oder später durch
physikalisches Mi schen trocken oder in Gegenwart eines Lösungsmittels
wie Wasser oder Alkohol stattfinden kann.
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Gemäß der Lehre
dieses Patents und insbesondere seiner Beispiele wird das Polyol
vorteilhafterweise in relativ hohen Anteilen eingeführt, und
zwar insbesondere in Anteilen von 20 bis 150%, bezogen auf das Gewicht
des Alditoldiacetals.
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Die
Beispiele sehen übrigens
weiterhin die Verwendung von Polyol in einem Lösungsmittel, im vorliegenden
Fall Isopropanol, vor, in dem das Diacetal dispergiert ist, wobei
dieses seinerseits im Allgemeinen in Form einer Suspension in einem
anderen Lösungsmittel,
im vorliegenden Fall Methanol, zugesetzt wird.
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Die
Zusammensetzung dieses Diacetals wird nach Erhitzen und Homogenisieren
der gebildeten Mischung gewonnen, indem das ganze verwendete Lösungsmittel
abgedampft wird.
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Wie
im Nachstehenden mit Beispielen belegt wird, erscheint es jedoch,
dass eine auf diese Weise hergestellte Zusammensetzung ein schlechtes
Fließvermögen und
einen klebenden Charakter beibehält.
Außerdem
wird seine Schüttdichte
in keinem Fall erhöht.
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Schließlich wird
in dem oben genannten Patent
EP
569 198 , das Sorbit- oder Xylitdiacetale mit ultrafeinen
Korngrößen betrifft,
angegeben, dass derartige Produkte die Farb- und Geruchsprobleme
der Endprodukte reduzieren. Dieses Patent ist in der Tat das einzige,
das die Möglichkeit
der Herstellung von Produkten, die von vorn herein hinsichtlich "Dispergierbarkeit" und hinsichtlich "Geruch" gleichzeitig verbessert
sind, durch Anwendung einer einzigen Technologie (ultrafeine Zerkleinerung)
beschreibt.
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Wie
jedoch oben erwähnt
wurde, erfordert diese Technologie die Verwendung von sehr speziellen
Zerkleinerungsvorrichtungen und führt zur Herstellung von Pulverformen,
die sehr wenig dicht sind und sehr schwer fließen.
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Es
besteht also ein Bedarf, über
ein einfaches, nicht kostspieliges und nicht gefährliches Mittel zu verfügen, das
eine Verbesserung des Fließens
und/oder der Stabilität
der Alditolacetale gewährleistet,
und zwar ohne den anderen Funktionsmerkmalen dieser Produkte zu
schaden und ohne ihre Anwendbarkeit insbesondere als Zusätze für Kunststoffe
und gelierte Stoffe zu verringern.
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Die
Anmelderin hat nach umfangreichen Forschungen gefunden, dass ein
derartiges Mittel darin bestehen kann, dass diese Acetale mit gewissen
ausgewählten
Verbindungen, und zwar Tocopherolen und ihren Derivaten, Polyolen
und ihren nichtfetten Derivaten und deren Mischungen, versetzt werden.
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Gegenstand
der Erfindung, ist genauer gesagt, eine Alditolacetal-Zusammensetzung
mit verbessertem Fließverhalten
und/oder mit verbesserter Stabilität, dadurch gekennzeichnet,
dass sie mindestens ein Alditolacetal und mindestens einen Zusatzstoff
umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die die Tocopherole und
ihre Derivate sowie die Polyole und ihre nichtfetten Derivate umfasst,
und dass sie eine Schüttdichte über 250
g/l aufweist.
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Die
erfindungsgemäße Alditolacetalzusammensetzung
kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass das Alditolacetal und
der ausgewählte
Zusatzstoff, wie er oben definiert ist, in Gegenwart von beiden
einer Behandlung der Formung und/oder der Verdichtung, insbesondere
der Granulierung, der Kompaktierung oder der Extrusion, unterzogen
wurden.
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Die
Verbesserung des Fließverhaltens
der Alditolacetalzusammensetzungen, die durch Anwendung solcher
Zusatzstoffe erhalten werden können,
kann sich insbesondere äußern in:
- – einer
weniger stark ausgeprägten
Neigung zur Bildung von Brücken,
Verschmutzungen oder anderen Behinderungen in den herkömmlichen
industriellen Speicher-, Transport-, Abfuhr-, Dosier- oder Mischvorrichtungen
und/oder
- – einer
weniger stark ausgeprägten
Neigung zur Erzeugung von Feinstoffen oder Staub bei ihrer Manipulation
oder ihrer Verwendung.
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Zu
diesem Zweck können
die oben genannten Zusatzstoffe die Rolle von Bindemitteln oder
Verdichtungsmitteln für
Alditolacetale spielen.
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Die
Verbesserung der Stabilität
der Alditolacetalzusammensetzungen, die ferner durch Einsatz dieser Zusatzstoffe
erhalten werden können,
können
sich insbesondere in einer weniger stark ausgeprägten Neigung äußern, während und/oder
nach thermischer Behandlung unerwünschte organoleptische feststellbare
Gerüche
abzugeben und/oder in einer noch besseren Transparenz der Kunststoffe,
in die diese Zusammensetzungen eingearbeitet sind.
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Zu
diesem Zweck können
die oben genannten Zusatzstoffe gegenüber den Alditolacetalen auch
die Rolle von Stabilisierungsmitteln oder geruchsmaskierenden Mitteln
spielen.
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Unter "Alditolacetal" im Sinne der vorliegenden
Erfindung versteht man insbesondere die Alditoldiacetale, insbesondere
diejenigen, die sich aus der Dehydrokondensation eines Alditols
mit fünf
oder sechs Kohlenstoffatomen an zwei Stellen mit einem benzoylischen
Aldehyd ergeben.
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Dieses
Alditol kann insbesondere aus der Gruppe ausgewählt sein, die Sorbit, Xylit,
Mannitol, Ribitol, Arabitol und Iditol umfasst. Es kann an dem letzten
Kohlenstoffatom seiner Kette insbesondere durch Einführung einer
Carboxylgruppe modifiziert werden und auf diese Weise aus einem
Gluconat oder einem Xylonat besteht.
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Der
benzoylische Aldehyd, der zum Zweck der Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren
Alditolacetale eingesetzt wird, kann insbesondere aus Benzaldehyd,
1-Naphtaldehyd oder
aus einem beliebigen ihrer jeweiligen Derivate bestehen.
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Der
verwendete benzoylische Aldehyd besteht vorzugsweise aus Benzaldehyd
oder aus einem beliebigen seiner Derivate, beispielsweise aus denjenigen,
die an einer oder mehreren Stellen durch eine Alkyl-, Alkoxyl-,
Hydroxyl-, Halogen-, Thioalkyl- oder Sulfoalkylgruppe substituiert
sind.
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Wenn
der Benzaldehyd an mehreren Stellen substituiert ist, können seine
Substituenten identisch oder nicht identisch sein. Sie können auch
miteinander einen Kohlenstoffring bilden.
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Der
Benzaldehyd ist vorteilhafterweise an einer, zwei oder drei Stellen
durch eine Alkylgruppe, insbesondere Methyl oder Ethyl, durch eine
Halogengruppe, insbesondere Chlor oder Fluor, durch eine Hydroxylgruppe
und/oder durch eine Alkoxylgruppe, insbesondere Methoxyl, substituiert.
Die Substitution kann insbesondere in Stellung 2 (ortho), 3 (meta)
und/oder 4 (para) des Benzaldehyds stattfinden.
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Das
erfindungsgemäß verwendbare
Alditolacetal kann insbesondere aus denjenigen ausgewählt sein, die
in den europäischen
Patenten
EP 286 522 und
EP 421 634 und/oder in einem
der oben im Rahmen der vorliegenden Beschreibung genannten Patente
beschrieben werden.
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Das
Alditolacetal ist vorzugsweise ein Alditoldiacetal, das aus der
Gruppe ausgewählt
ist, die 1,3-2,4-Di(benzyliden)sorbit
(im Nachstehenden "DBS"), 1,3-2,4-Di(benzyliden)xylit
(im Nachstehenden "DBX") und ihren insbesondere
alkylierten und/oder halogenierten Derivaten besteht, und das vorzugsweise aus
DBS und seinen alkylierten Derivaten ausgewählt ist.
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Auf
besonders vorteilhafte Weise ist das Alditoldiacetal aus den methylierten
Derivaten von DBS ausgewählt,
und zwar insbesondere aus solchen, die durch Dehydrokondensation
von Sorbit mit einem Benzaldehyd erhalten werden, der mindestens
in Position 3 oder 4 seines Rings (Position "meta" oder "para") methyliert ist.
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Die
methylierten Derivate von DBS bestehen insbesondere aus folgenden
Produkten:
- – 1,3-2,4-Di(4-ethylbenzyliden)sorbit,
- – 1,3-2,4-Di(4-methylbenzyliden)sorbit,
- – 1,3-2,4-Di(3-methylbenzyliden)sorbit,
und
- – 1,3-2,4-Di(3,4-dimethylbenzyliden)sorbit.
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Die
erfindungsgemäß verwendbaren
Zusatzstoffe zur Verbesserung des Fließens und/oder der Stabilität der Alditolacetale
sind, wie oben angegeben wurde, aus den Tocopherolen und ihren Derivaten,
den Polyolen und ihren nichtfetten Derivaten ausgewählt.
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Unter "Tocopherolen" im Sinne der vorliegenden
Erfindung versteht man insbesondere "Tocol" oder 3,4-Dihydro-2-methyl-2(4,8,12-trimethyltridecyl)-2H-1-benzo-propan-6-ol
und alle seine Derivate, insbesondere die alkylierten Derivate,
seien sie natürlichen
oder synthetischen Ursprungs.
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Die
alkylierten Derivate von Tocol können
insbesondere aus Produkten bestehen, die mindestens an einer der
Stellungen 5,7 und/oder 8 des Benzopyranrings des Tocols methyliert
sind, und insbesondere den α-, β-, gamma-
und δ-Tocopherolen und
ihren Mischungen entsprechen.
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Vorteilhafterweise
verwendet man ein natürliches
oder synthetisches Tocopherol, das ganz oder teilweise aus α-Tocopherol und insbesondere
aus natürlichem
oder synthetischem Vitamin E besteht.
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Die
Tocopherolderivate können
aus Tocopherolen bestehen, die insbesondere in Position 6 des Benzopyranrings
durch verschiedene Substituenten, wie Acetat- oder Succinatgruppen,
verestert sein.
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Unter "Tocopherolderivaten" im Sinne der vorliegenden
Erfindung versteht man auch Tocotrienol und alle seine alkylierten
und/oder veresterten Derivate. Es kann sich um alkylierte Derivate
handeln, wie die α-, β-, gamma-
und δ-Tocotrienole
und ihre Mischungen.
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Die
oben genannten Verbindungen und Derivate werden in der Literatur
ausführlich
beschrieben, und zwar beispielsweise in:
- – dem Werk "THE MERCK INDEX", TENTH EDITION,
1983, Seiten 1358–1360
und 1437,
- – dem
Artikel "VITAMIN
E: Biological and Clinical Aspects of Topical Treatment" von K. FURUSE, COSMETICS & TOILETRIES, Band
102, Nov. 1987, Seiten 99–115,
- – dem
europäischen
Patent EP 384 472 , Seite
3, Zeilen 45–47,
wobei
diese Texte in der vorliegenden Beschreibung als durch Bezug aufgenommen
gelten.
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Die
als erfindungsgemäße Zusatzstoffe
verwendbaren Polyole sind insbesondere aus den Zuckeralkoholen,
Glycerin, Pentaerythritol und ihren jeweiligen nichtfetten Derivaten
ausgewählt.
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Unter "Zuckeralkoholen" versteht man insbesondere
die oben für
die Herstellung Alditoldiacetalen genannten Alditole, Maltitol,
Isomoltitol, hydrierte Isomaltulose, Maltotriitol, hydrierte Stärkehydrolysate,
Erythritol, Lactitol und ihre Mischungen.
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Die
nichtfetten Derivate aller dieser Produkte können von diesen durch mehr
oder weniger starke Dehydratisierung, Kondensation, Polymerisation,
physikalische Modifikation und/oder chemische Modifikation abgeleitet
werden. Sie können
beispielsweise aus Isosorbid, Isomannid, Sorbitan, Gluconaten, Xylonaten,
Dipentaerythritol, phenolischen Derivaten von Pentaerythritol, nichtfetten
Derivaten von Glycerin wie ethoxylierten Derivaten, usw. bestehen.
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Die
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendbaren Polyole sind vorzugsweise aus Sorbit, Glycerin und
Pentaerythritol ausgewählt.
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Gemäß einer
ersten Variante ist die erfindungsgemäße Alditolacetalzusammensetzung
mit verbessertem Fließverhalten
und/oder verbesserter Stabilität
dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:
- – 50 bis
99 Gew.-% Alditolacetal(e) und
- – 1
bis 50 Gew.-% mindestens eines Zusatzstoffs der oben definierten
Art, wobei sich diese Prozentsätze auf
das in der Zusammensetzung enthaltene Gesamtgewicht von Alditolacetal(en)
und Zusatzstoff(en) beziehen.
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Diese
Alditolacetalzusammensetzung ist vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet,
dass sie 1 bis 20 Gew.-% und vorzugsweise 3 bis 20 Gew.-% mindestens
eines solchen Zusatzstoffs enthält.
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Die
erfindungsgemäße Alditolacetalzusammensetzung
kann in verschiedenen Formen vorliegen, vorzugsweise in Form von
Pulver und/oder Granulat, insbesondere in Form eines verdichteten
oder kompaktierten Pulvers, von Körnern, von "Pellets", von Pastillen oder von Extrudaten.
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Die
Pulverformen, wie die verdichteten oder kompaktierten Pulver, können insbesondere
in Form von frei fließenden
Zusammensetzungen ("free-flowing
powders") auf der
Grundlage von Teilchen unterschiedlicher Form und Abmessungen vorliegen,
und zwar beispielsweise in Form von Agglomeraten in Form von Schuppen,
deren größte Abmessung
im All gemeinen etwa 1 bis 10 mm beträgt und deren Dicke kleiner
als etwa 1 mm ist.
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Diese
verschiedenen festen Formen können
außerdem
andere Bestandteile als Alditolacetal und Zusatzstoffe enthalten.
Wenn die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
für die
Herstellung von Kunststoffen bestimmt sind, können sie beispielsweise einen
oder mehrere dritte Bestandteile enthalten, die aus den in den oben
genannten Patenten beschriebenen Zusatzstoffen ausgewählt sind,
wie z. B. unter anderem Antioxidationsmittel, Stabilisierungsmittel,
Neutralisierungsmittel, Chelatbildner, Nukleationsmittel, Clarifer,
Schmiermittel, UV-Schutzmittel, Antischleiermittel, Antiblock-Mittel,
antistatische Mittel, Füllstoffe,
Pigmente, Phosphite.
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Das
Zusammenbringen von Alditolacetal und Zusatzstoff in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
kann auf verschiedene Weisen vorgenommen werden, und zwar insbesondere
durch warmes oder kaltes Mischen, worauf im Allgemeinen die eine
oder die andere der bekannten Techniken der Granulierung, Kompaktierung,
Pelletisierung oder Extrusion folgen.
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Die
Anmelderin hat zunächst
entdeckt, dass das Zusammenbringen des Alditolacetals und des Zusatzstoffs,
um wirksam zu sein, sich aus einer einfachen physikalischen Mischung
dieser beiden Bestandteile ergeben kann.
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Die
Anmelderin hat dann gefunden, wie noch anhand von Beispielen erläutert wird,
dass es vorteilhaft ist, ein Alditolacetal, wie ein methyliertes
Derivat von DBS, und einen Zusatzstoff, wie Glycerin, Sorbit oder Pentaerythritol,
kalt zu mischen und die erhaltene Mischung dann ebenfalls kalt einem
Arbeitsgang der Kompaktierung beispielsweise auf einer Walzenpresse
zu unterziehen.
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Unter "kalter" Mischung oder Kompaktierung
versteht man Arbeitsgänge,
die bei Fehlen von jeder äußeren Wärmequelle
durchgeführt
werden, deren Einsatz zum Ziel hätte,
die Temperatur der Mischung direkt oder indirekt signifikant zu
erhöhen.
Es wird auch jeder Arbeitsgang ausgeschlossen, der zum Ziel hat,
einen Zusatzstoff, der bei Umgebungstemperatur in fester Form vorliegt,
zu schmelzen oder in einem Lösungsmittel zu
solubilisieren.
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Unter "Raumtemperatur" versteht man im
Allgemeinen eine Temperatur unter 30°C, die im Allgemeinen zwischen
etwa 15 und 25°C
liegt.
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Im
Rahmen der Erfindung verwendet man vorzugsweise den Zusatzstoff
in dem physikalischen Zustand, in dem er sich bei Raumtemperatur
befindet.
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Diese
Vorgehensweise bei Raumtemperatur gestattet eine maximale Begrenzung
der Gefahren der Zersetzung von Alditolacetal, des Energieaufwands
und der Gefährlichkeit,
die mit einem Verfahren verbunden sind, das Arbeitsgänge der
Erhitzung und/oder die Verwendung eines Lösungsmittels mit sich bringen
würde.
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Auf
besonders vorteilhafte Weise enthält die "kalt" hergestellte
und kompaktierte Mischung einen Zusatzstoff, der in fester Form
eingesetzt wurde, das heißt
in einer weder flüssigen
noch breiförmigen
Form und der bei den Arbeitsgängen
des Mischens/Kompaktierens in dieser Form gehalten wird.
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Die
Anmelderin hat auf überraschende
und unerwartete Weise gefunden, das ein amorpher oder kristalliner
fester Zusatzstoff (d. h. nicht geschmolzen oder in einem Lösungsmittel
solubilisiert) einwandfrei die Rolle eines Bindemittels spielen
kann, und zwar durch einfaches Pressen, und die Herstellung von
Alditolacetalzusammensetzungen gestatten kann, die gleichzeitig
hinsichtlich Fließverhalten,
Dichte und Dispergierbarkeit verbessert sind.
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Nach
Erkenntnis der Anmelderin scheint der nicht geschmolzene Zustand
des Bindungsmittels die Probleme der Haftung der Zusammensetzung
zu beseitigen, die an den Wänden
der Herstellungs-, Transport-, Zerkleinerungs-, Absack-, Dosier-,
Misch-, Lagerkammern und dergleichen auftritt.
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Die
Anmelderin hat ferner festgestellt, dass die kristalline Struktur
des in der Zusammensetzung enthaltenen Diacetals bei der "kalten" Vorgehensweise insbesondere
bei Raumtemperatur gegenüber
der kristallinen Struktur des nicht versetzten Ausgangsdiacetals
nicht signifikant modifiziert wird.
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Dagegen
hat sie festgestellt, dass diese kristalline Struktur bei Verwendung
eines im flüssigen,
solubilisierten oder geschmolzenen Zustand verwendeten Bindemittels
mehr oder weniger stark beeinträchtigt wird.
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I zeigt beispielsweise ein
Rasterelektronenmikroskopbild ("REM" – 3500-fache Vergrößerung)
einer erfindungsgemäßen Alditolacetalzusammensetzung,
die durch Pressen von 1,3-2,4-Di(3-methylbenzyliden)sorbit (im Nachstehenden "MDBS") mit 10 Gew.-% eines
bei dieser Tem peratur festen Polyols, im vorliegenden Fall Sorbit,
auf einer Dreiwalzenpresse bei etwa 20°C erhalten wurde.
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Man
stellt fest, dass die kristalline Struktur des Diacetals, das in
der auf diese Weise hergestellten Zusammensetzung enthalten ist,
nicht signifikant beeinträchtigt
wird, da diese Struktur wie das Ausgangs-MDBS und allgemein wie
die methylierten Derivate von DBS vorwiegend (das heißt zu mehr
als 50% seines Gewichts) in Form von Stäben von einer Länge zwischen
5 und 10 μm
vorliegt, deren Konturen gut vereinzelt sind. Diese Kristalle sind
wie die des Ausgangs-MDBS nicht in einer bevorzugten Richtung gerichtet.
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II zeigt ein REM-Bild einer
ebenfalls erfindungsgemäßen Alditolacetalzusammensetzung,
die unter denselben Bedingungen aus MDBS und 20 Gew.-% eines bei
20°C flüssigen Polyols,
im vorliegenden Fall Glycerin, erhalten wurde.
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In
diesem Fall ist die kristalline Struktur von MDBS relativ stark
beeinträchtigt
und liegt in Form von unregelmäßigen, nicht
bevorzugt gerichteten Stäben
mit schlecht vereinzelten Umrissen vor, die vorwiegend eine Länge von
weniger als 5 μm
haben.
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III zeigt ein REM-Bild einer
MDBS-Zusammensetzung, die auf dieselbe Weise hergestellt wurde, wobei
jedoch 10 Gew.-% eines Zusatzstoffs, im vorliegenden Fall Glycerinmonostearat
eingesetzt wurde, das in geschmolzener Form zugesetzt wurde und
bei den Arbeitsgängen
des Mischens und Formens in diesem Zustand gehalten wurde.
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In
diesem Fall ist die kristalline Struktur des MDBS stark beeinträchtigt.
Man beobachtet ein mehr oder weniger kontinuierliches Kristallmagma,
das in einer bevorzugten Richtung gerichtet ist, und das aus weich aussehenden
länglichen
Strukturen mit nicht vereinzelten Umrissen besteht.
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Gegenstand
der Erfindung ist ferner auch ein Verfahren zur Verbesserung des
Fließverhaltens und/oder
der Stabilität
eines Alditolacetals, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens
einen Schritt umfasst, in dem man das Alditolacetal mit mindestens
1 Gew.-%, vorzugsweise mit 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Mischung, eines Zusatzstoffes kalt mischt, in Form bringt und/oder
ebenfalls kalt insbesondere durch Granulierung, Kompaktierung oder
Extrusion verdichtet, wobei dieser Zusatzstoff in festem Zustand
zugesetzt und gehalten wird und vorzugsweise ein das Alditolacetal
stabilisierendes oder seinen Geruch maskierendes Mittel ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Zusammensetzung eines alkylierten,
vorzugsweise methylierten Alditoldiacetals in Form eines neuen Industrieprodukts,
dadurch gekennzeichnet, dass:
- a) es frei fließt,
- b) mindestens einen Zusatzstoff enthält, der:
- – bei
Raumtemperatur fest ist,
- – vorzugsweise
3 bis 20% des Gesamtgewichts von Alditoldiacetal und Zusatzstoff
in der Zusammensetzung darstellt und
- c) ein alkyliertes Alditoldiacetal enthält, das vorwiegend in Form
von stabförmigen
Kristallen mit einer Länge von
5 bis 10 μm
vorliegt, deren Umrisse gut vereinzelt sind.
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Die
Arbeitsgänge
der Kompaktierung, aber auch der Granulation oder insbesondere der
Pelletisierung gestatten die einfache, reproduzierbare und nicht
kostspielige Herstellung von erfindungsgemäßen Alditoldiacetalzusammensetzungen
mit Schüttdichten
von mehr als 250 g/l, die 700 g/l erreichen können.
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Unter "Schüttdichte" versteht man die
Dichte einer Zusammensetzung, gemessen ohne jedes Stampfen oder
Rütteln.
Diese Messung wird vorgenommen, indem man die Zusammensetzung unter
ihrem eigenen Gewicht durch einen Trichter mit verformbaren Wänden (Papiertrichter)
in einen Messzylinder von 100 ml fließen lässt.
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Trotz
solcher Dichten hat die Anmelderin festgestellt, dass diese Alditoldiacetalzusammensetzungen vollkommen
befriedigend in Stoffen, in die sie eingeführt wurden, dispergierten und
in diesem auf überraschende
Weise eine nicht verringerte, sondern sogar verbesserte Wirksamkeit
besaßen.
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Die
erfindungsgemäße verbesserte
Alditoldiacetalzusammensetzung ist deshalb auch dadurch gekennzeichnet,
dass sie eine Schüttdichte
zwischen 275 und 700 g/l und vorzugsweise zwischen 300 und 650 g/l
besitzt. Diese Dichte kann insbesondere 300 bis 490 g/l betragen.
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Nach
Kenntnis der Anmelderin stellt eine frei fließende pulverförmige alkylierte
Alditoldiacetalzusammensetzung mit einer solchen Schüttdichte
ein neues Industrieprodukt dar, dessen unerwarteten Vorteile im Nachstehenden
an Beispielen erläutert
werden.
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Gegenstand
der Erfindung ist ferner eine pulverförmige Zusammensetzung von alkyliertem,
insbesondere ethyliertem Alditoldiacetal, die frei fließt und eine
Schüttdichte
von über
250 g/l vorzugsweise 275 bis 700 g/l und noch bevorzugter zwischen
300 und 650 g/l besitzt.
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Auf
sehr vorteilhafte Weise besitzen derartige pulverförmige Zusammensetzungen
eine Schüttdichte von
300 bis 490 g/l.
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Ein
besonderer Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Alditoldiacetalzusammensetzungen
ist die Herstellung von Kunststoffen oder gelierten Stoffen, aber
auch die Herstellung von für
diese Stoffe bestimmten Zusätzen.
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Sie
können
insbesondere in Form von Pulvern, beispielsweise verdichteten oder
kompaktierten Pulvern, oder in Form von Granulaten für die Herstellung
von Zusätzen
für Kunststoffe
verwendet werden, die vorteilhafterweise in Granulatform vorliegen.
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Derartige
Zusätze
können
insbesondere aus verwendungsfertigen Mischungen bestehen, die in
Form von frei fließendem
Granulat vorliegen und endgültig,
abgesehen von Alditolacetal und dem Zusatzstoff gemäß der Erfindung,
einen oder mehrere dritte Bestandteile enthalten, die aus den in
den oben genannten Patenten beschriebenen Zusätzen ausgewählt sind. Solche Mischungen
sind dem Fachmann unter den Bezeichnungen wie "one pack", "custom
blend", "preblend" oder "no dust blend" bekannt.
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Unter "Zusätze für Kunststoffe" versteht man auch
Vormischungen ("masterbatchs") in Form von Granulaten
von Kunststoffen, beispielsweise Polypropylen, in denen Zu sätze, die
dem fertigen Produkt schließlich eingegliedert
sein sollen, ganz oder teilweise vordispergiert wurden.
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Gleichgültig, für welchen
Zweck die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
bestimmt werden, verfügt
man nun über
neue Verfahren zum Verbessern des Strömungsverhaltens und/oder der
Stabilität
eines Alditolacetals. Ein Verfahren kann insbesondere dadurch gekennzeichnet
sein, dass es mindestens einen Schritt umfasst, in dem man das Alditolacetal
mit mindestens 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung,
eines Zusatzstoffes, der aus den Tocopherolen und ihren Derivaten,
den Polyolen und ihren nichtfetten Derivaten und den beliebigen
Mischungen dieser Produkte ausgewählt ist, mischt und in Form
bringt und/oder auf beliebige Weise, insbesondere durch Granulation
oder Kompaktierung verdichtet.
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Aus
dem Vorstehenden geht hervor, dass das Konzept der vorliegenden
Erfindung auch auf einem Verfahren zum Verdichten und/oder Verbessern
des Strömungsverhaltens
einer Zusammensetzung von vorzugsweise alkyliertem und noch bevorzugten
methyliertem Alditoldiacetal beruht, bei dem ein dieses Diacetal stabilisierendes
oder seinen Geruch maskierendes Mittel verwendet wird, das vorzugsweise
bei seiner Verwendung in festem Zustand vorliegt.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung folgen Beispiele, die nur zur Veranschaulichung dienen.
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BEISPIEL 1: HERSTELLUNG
VON ERFINDUNGSGEMÄSSEN
ALDITOLACETALZUSAMMENSETZUNGEN
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In
einem Mischer vom Typ "ROBOT-COUPE" führt man
bei Raumtemperatur ein handelsübliches
alkyliertes DBS- Derivat,
im vorliegenden Fall – 1,3-2,4-Di(4-methylbenzyliden)sorbit
(im Nachstehenden "MDBS" genannt) in Form
eines schwer fließenden
Pulvers mit einer geringen Schüttdichte
(160 g/l) sowie 11 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Alditoldiacetals,
eines der folgenden erfindungsgemäßen Zusatzstoffe ein: Glycerin,
Sorbit, Pentaerythritol und Vitamin E.
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Nach
Mischen während
5 Minuten bei Raumtemperatur wird jede der auf diese Weise hergestellten Zusammensetzungen
kalt einer Kompaktierung auf einer Dreiwalzen-Presse unterzogen,
wie sie für
die Raffinierung von Zucker oder Schokolade verwendet wird.
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Die
gebildeten Zusammensetzungen besitzen eine sehr signifikant verbesserte
Fließfähigkeit
und eine sehr signifikant erhöhte
Schüttdichte,
und zwar etwa 330–340
g/l (erhalten mit Sorbit oder Pentaerythritol) bis etwa 370 g/l
(erhalten mit Glycerin oder Vitamin E).
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Dieses
Beispiel zeigt die Bedeutung der im Rahmen der Erfindung gewählten Zusatzstoffe
als Bindemittel oder Verdichtungsmittel der Alditolacetale.
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Diese
Zusatzstoffe gestatten es auf bemerkenswerte Weise, schon bei relativ
geringen Einführungsprozentsätzen, die
Herstellung von Alditolacetalpulvern, die frei fließen und
gleichzeitig eine hohe Schüttdichte besitzen.
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Sie
gestatten insbesondere die Herstellung von alkylierten DBS-Derivaten,
die frei fließen
und Schüttdichten
aufweisen, die (sehr) höher
als 250 g/l sind. Nach Kenntnis der Anmelderin wurde ein solches
Ergebnis vorher nie erreicht.
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BEISPIEL 2: HERSTELLUNG
VON KUNSTSTOFFEN DURCH EINSATZ VON ERFINDUNGSGEMÄSSEN ODER NICHT ERFINDUNGSGEMÄSSEN ZUSAMMENSETZUNGEN
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In
einer Vorrichtung vom Typ "RHEOCORD
90", die mit einem
Zweischneckenextruder der Bezeichnung "RHEOMEX TW 100" ausgerüstet ist, der mit einer Geschwindigkeit
von 30 U/min und mit einer Solltemperatur von 255°C arbeitet,
stellt man zunächst
eine Vormischung her auf der Basis von Polypropylen (Grad "P243L" von BOREALIS) und
von 1,1 Gew.-%, bezogen auf das Polypropylen,
- – entweder
eines handelsüblichen
MDBS-Pulvers von geringer Schüttdichte,
wie es in BEISPIEL 1 beschrieben wird,
- – oder
jedes der erfindungsgemäßen Pulver
mit verbessertem Fließverhalten,
wie sie in BEISPIEL 1 beschrieben sind,
- – oder
von nicht erfindungsgemäßen Pulvern,
die unter denselben Bedingungen, wie sie im BEISPIEL 1 beschrieben
sind, durch Einsatz von 11% (/Gewicht des MDBS) von fetten Verbindungen,
wie Vegetalin, Triacetin, Stearinsäure, Laurinsäure, SPAN® 85
oder TWEEN® 80,
erhalten wurden.
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Jede
der erhaltenen Vormischungen wird wieder in ungemischtes Polypropylen
eingeführt,
und zwar zu einem solchen Einarbeitungsgrad, dass die endgültige Mischung,
die einem zweiten Extrusionszyklus unterzogen wird, 0,2 Gew.-% MDBS
mit oder ohne Zusatzstoff enthält.
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Jeder
der auf diese Weise erhaltenen Kunststoffe wird bei 240°C auf einer
Presse vom Typ "ALL ROUNDER
200" formgespritzt,
wobei die Kühltemperatur
der Form auf 17°C
festgelegt ist.
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Die
erhaltenen Spritzgussartikel haben die Form von standardisierten
Prüflingen
mit einer Dicke von 2 mm.
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BEISPIEL 3: CHARAKTERISIERUNG
DER ERHALTENEN KUNSTSTOFFE
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Bei
jedem der gemäß BEISPIEL
2 erhaltenen Spritzgussartikel ermittelt man mit Hilfe von Messungen, die
auf einer Vorrichtung "HAZE
GUARD PLUS" vorgenommen
werden, den Gewinn (+) oder umgekehrt den Verlust (–) an Transparenz,
errechnet durch Differenz der am Prüfling gemessenen Trübungswerte
("haze") gegenüber dem
Vergleichsprodukt, das heißt
einem mit 0,2% MDBS allein versetzten Produkt.
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Ferner
ermittelt man durch sensorische Analyse die positive oder negative
Wirkung oder die Wirkung Null der MDBS-Zusammensetzungen auf den
Geruch des spritzgegossenen Kunststoffs, wobei das Vergleichsprodukt
ebenfalls aus der Probe besteht, der man 0,2% MDBS ohne Zusatzstoff
zugesetzt hat.
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Dieser
organoleptische Test wird folgendermaßen durchgeführt: für jede getestete
MDBS-Zusammensetzung entnimmt man 15 spritzgegossene Prüflinge,
die in 5 Prüflingen/Flasche
auf 3 luftdichte Glasflaschen vom Typ "twist off" von 400 ml verteilt werden. Die Prüflinge werden
eine Woche in den Behältern
bei Raumtemperatur belassen. Dann werden sie "blind" durch eine Fachjury von 15 Personen
getestet.
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Die
Synthese der erhaltenen Bewertungen für jede getestete MDBS-Zusammensetzung
gestattet es, diese mit dem Vergleichsprodukt mit MDBS ohne Zusatzstoff
zu vergleichen, und zwar nach der folgenden Benotung:
- – Note "0": Geruch gleichwertig mit dem des Vergleichsprodukts,
- – Note "+": Geruch weniger wahrnehmbar als der
des Vergleichsprodukts, wobei die Anzahl von "+" proportional
zur Verringerung des Geruchsproblems/Vergleichsprodukt ist,
- – Note "–": Geruch stärker wahrnehmbar oder unangenehmer
als der des Vergleichsprodukts, wobei die Anzahl von "–" proportional zu der Zunahme des Geruchsproblems/Vergleichsprodukt
ist.
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Die
Ergebnisse dieser Transparenz- und Geruchstests sind im Nachstehenden
in Abhängigkeit
von dem in Kombination mit dem MDBS verwendeten Produkt zugeführt.
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Es
versteht sich, dass die Verbesserung der Stabilität des MDBS
sich entweder in der Verbesserung eines der beiden untersuchten
Merkmale (Transparenz oder Geruch) allein äußern kann, wobei diese Verbesserung
schlimmstenfalls nur von einer geringfügigen negativen Wirkung auf
das andere Merkmal (Geruch bzw. Transparenz) begleitet ist, oder
dass sie sich vorzugsweise in der Verbesserung beider Merkmale äußern kann.
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-
Diese
Ergebnisse zeigen, dass von den getesteten Produkten nur die erfindungsgemäß ausgewählten Zusatzstoffe
eine Erhöhung
der Stabilität
von Alditolacetalen wie MDBS gestatten, und zwar insbesondere durch
eine Reduzierung oder Maskierung der wahrnehmbaren unerwünschten
Gerüche,
die sie insbesondere nach einer Wärmebehandlung erzeugen. Und
man stellt bemerkenswerterweise fest, dass solche Zusatzstoffe nicht
nur geeignet sind, gleichzeitig das Fließvermögen und die Stabilität von Alditolacetalen
hin sichtlich Gerüchen
zu verbessern, sondern dass diese doppelte Fähigkeit keineswegs auf Kosten
der Wirksamkeit dieser Produkte stattfindet, ja, diese Wirksamkeit
signifikant erhöht.
Im Fall von Glycerin, Sorbit, Pentaerythritol und Vitamin E, beispielsweise
stellt man nämlich
einen Synergismus hinsichtlich der Verringerung der Trübung fest.
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BEISPIEL: HERSTELLUNG
EINER MDBS-ZUSAMMENSETZUNG GEMÄSS
BEISPIEL 1 DES PATENTS JP 9-286788
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Gemäß dem in
Beispiel 1 des Patentes JP 9-286788 beschriebenen Protokoll dispergiert
man 10 g Pentaerythritol in 400 ml Isopropanol.
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Man
setzt eine Suspension von 90 g MDBS in 600 g Methanol zu. Das verwendete
MDBS liegt in Form eines nicht frei fließenden Pulvers mit einer geringen
Schüttdichte
(148 g/l) vor.
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Die
Mischung wird unter Rühren
während
30 Minuten zum Rückfluss
gebracht und dann unter Unterdruck zur Trockne eingedampft. Das
erhaltene Produkt wird gemahlen.
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Es
hat ein schlechtes Fließvermögen und
einen klebenden Charakter. Seine Schüttdichte hat sich nicht erhöht, sondern
hat signifikant abgenommen (125 g/l).