JP3669703B2 - ワックス - Google Patents
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Description
ワックス及びその製造方法は公知である。本発明の意味において、通例は約２０℃で練ることができ、がっちりしているものからもろいものまで堅固で、半透明で、不透明で及び／又は艶出し可能であり、４０℃以上で比較的低粘性の融解物に変わる有機物質をワックスと称する。ワックスは例えば動物性ワックス、例えば蜜蝋、高級脂肪酸のエステル、例えばセチルアルコール、ミリシルアルコールのような高級アルコールを備えたパルミチン酸から主になる植物性ワックス、天然に産出される地蝋、パラフィン蝋（固形アルカン）、ポリオレフィン蝋、モンタン蝋（モンタン酸のエステル）、他の合成ワックス、例えばポリエチレン、塩素化された炭化水素等から誘導されたエステル及び他の天然蝋、例えば高級１価炭酸を備えた高級１価アルコールのエステルである。
これらワックスを例えば種々の材料、例えば紙、木材、皮革等の被覆及び含浸、並びに電気的絶縁等のために環境を損なわない優先的には水溶性のラッカー系の製造に用いることは公知である。この一連の使用において、ワックスは分散体、エマルジョン及び溶液の態様にされ、当該ワックスの分散性、乳化性及び溶解性が非常に重要な処理パラメータである。
ワックスは更にプラスチック加工における助剤として用いられるか、界面活性剤、軟化剤（可塑剤）、石鹸及び洗剤の製造のための出発物質として用いられる。この際、実例に挙げられた適用範囲の一定のもののために、既述のワックスの化学的変更か労力がかかりそれ故に高価な特殊合成によって製造されなければならない特殊ワックスだけが用いられることが公知である。この際、化学的変更又は特殊合成のための公知の方法の場合に、用いられるワックスタイプ及び所望の適用範囲に依存して、変更乃至合成のための異なった方法が用いられなければならないことが不都合である。それ故に具体的な使用目的に合わせられた所定のワックスの製造のために、その都度に独自の設計技術が必要であり、獲得される特殊ワックスの著しい値上がりをもたらす。
更に一連の公知の変更方法の本質的な欠点は、毒性のある及び／又は攻撃的な出発物質、例えばスルホン酸塩素化(Sulfochlorierung)の際のＳＯ2及びＣｌ2、ニトロ化の際のＨＮＯ3がしばしば必要であり及び／又は毒性があり攻撃的な反応生成物、例えばスルホン酸塩素化の際のＨＣｌが生じることにある。それ故に費用のかかる製造の他に、毒性のある及び／又は攻撃的な物質に対する環境の保護のための大々的な保護機構が必要である。
本発明はそれ故に、単純でコストが安く製造可能で、その属性を単純で変化して適応力がありコストが安く且つ環境を損ねない態様で化学的に変更可能であるワックスを創出することを課題とする。
本発明によれば、この課題は公知の未処理ワックスを好ましくは１０ｋＨｚから１０ＧＨｚの周波数範囲において低温プラズマ処理することによって解決される。低温プラズマ処理は、処理されるべき材料自身が所定の温度範囲、例えば４０℃〜６０℃を越えることなく加熱されることと理解される。驚くべきことに、そのように処理されたワックスは増加した湿潤性、改善された分散性、乳化性及び溶解性並びに大きく異なる材料に対して改善された反応性を有することが見いだされた。これによって一方では、公知のあらゆる個々の使用可能性に対して特殊ワックス乃至特殊合成のためにそれにのみ合わせられた特殊な変更を必要とすることなく、本発明に係るワックスがこれら使用可能性において用いられる。ワックスの同一の処理によって、低温プラズマ処理の間に存在するプロセスパラメータの変動によってだけでワックスが種々の適用範囲に、即ち、この適用範囲で当該ワックスに求められる化学的属性に最適に適合させられる。更に驚くほど単純に可能なワックスの化学的変更によって全く新しい適用範囲、例えば色素濃縮液用分散媒、被覆ホットメルト、エナメル接着剤又は化合物用相溶性媒介剤としての適用範囲が結果として生じる。
低温プラズマ処理によってそれぞれの用途に必要な極性を有する基、例えばカルボニル基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基が組み込まれたワックスが特に好適であり、組み込まれるべき極性を有する基の選択は、未処理ワックスの種類に合わせられるが、例えば粒子サイズ、粒子表面積又は意図された使用目的が問題となり、その際、プロセスガスは一方では使用された不活性ガス、使用された不活性ガス混合物、反応ガス、反応ガス混合物と理解される。
特に好適なワックスは、変動する周波数で、好ましくは変動する異なった高周波数の組み合わせで未処理ワックスの低温プラズマ処理が行われる場合に得られる。この際、反応ガスプラズマ及び／又は反応ガス混合物プラズマとの同時処理のもとで未処理ワックスの異なった化学的変更に合わせられると非常に好都合であり、不活性ガス、反応ガス、出発材料及び処理されたワックスの所望の使用目的に周波数を適応させることが最適に行われる。
見いだされた方法によって、必要な極性を有する基の割合が決定的に増加し組み合わされ、それによって本発明に従い処理されたワックスの使用に際して本質的に全く驚くべき品質上の進歩が生じることが判明した。
本発明の更に有利な態様は、従属請求項に挙げられたその他の特徴から明らかである。
本発明は以下で、ワックスの製造のためのプロセスの経過を流れダイアグラムにおいて示した付属の図面に基づいて実施形態において詳細に説明する。
図において本発明がダイアグラムを用いて明らかにされる。第１のプロセスステップ１０において、自由に用いられる原料としての未処理ワックスが準備される。当該未処理ワックスはここで例えば粉末及び／又は顆粒形状、例えば砂礫形状において用いられる。原料として全て公知のワックス（そのうち、始めに幾つか実例として言及された）が用いられうる。
次のプロセスステップ１２において、準備された原料はプロセス室に供給される。プロセス室は例えば低温プラスマ処理の実施のためのそれ自体公知のプラズマ炉の回転ドラムである。
次のプロセスステップ１４において、原料の処理のために所望されるプロセスパラメータとプロセスガスが入れられる。この際、特にプロセスガスの特有の組み合わせが定まっており、即ち、例えば不活性ガスプラズマ、好ましくはヘリウム及び／又はアルゴンでの第１処理、及び反応ガスプラズマ、好ましくは酸素及び／又は窒素での次の処理、又は上記ガスの混合から生じるプラズマでの処理が確定している。更に真空でのプラズマ発生に必要な高周波の調整とその時間的連続性が行われる。それで先ず低めの周波数、例えば１３．５６ＭＨｚで、次いで高めの周波数、例えば２．４５ＧＨｚでプラズマ処理が実行される変形例が考えられる。その他に周波数の交互に起こるスイッチングが考えられる。当然ながら、他の周波数もプラズマ処理の実行のための任意で自由に選択可能な順序に調整されうる。その他の点では回転ドラムの所望の回転数、例えば１分間当たり４〜２０回転の範囲の回転数及び所望のプロセス圧、例えば０．３ミリバール〜１ミリバールの範囲にあるプロセス圧がとられる。プラズマ処理の間、プラズマ圧が本方法を前提とする変動を受けうる。更に原料の処理に必要な処理時間が定められる。これは例えば１５〜６００秒である。既述のプロセスパラメータ乃至プロセスガスは任意の構成に変えられ得、特にそれぞれ具体的に存在する原料、要するに未処理ワックスの組成並びに最終生成物の所望の使用目的に適応させられる。
次のプロセスステップ１６において、ステップ１４で調整されたプロセスパラメータ乃至プロセス条件を備えた原料のプラズマ処理が行われる。この際、同様に考えられる。ステップ１６でのプラズマ処理中、プロセスパラメータの変化及び／又は適合が調節によって行われうる。
本発明に係るワックスで、おのおの考えられるワックスを用いることを必要とする適用が可能である。これは例えば任意の材料の被覆及び／又は含浸のための分散体、エマルジョン及び溶液の製造である。更に、被覆ホットメルト、ポリマー添加剤、分散媒、化合物用相溶性媒介剤、エナメル接着剤、プラスチック加工における助剤、界面活性剤、分離剤、滑り剤(Gleitmittel)としての使用が可能で、並びに既述の適用例の製造、ラッカー分散体の製造、石鹸の製造、洗剤の製造及びガラス繊維乃至炭素繊維用の仕上げ剤の製造の際の成分としての使用も可能である。
具体的な実施例において、それ自身公知の低温プラズマ装置の回転ドラム内に原料としてポリエチレンワックス、例えばＬＥワックス１１２が砂礫形状で詰められる。プロセスパラメータとして０．８ミリバールのプロセス圧が回転ドラムの１分当たり８回転の回転速度において合わせられる。マイクロ波発生器の出力は２５０ワットであり、高周波数供給器も同様に２５０ワットである。低温プラズマ処理は高周波数での１５秒及びマイクロ波周波数での１５秒のアルゴンプラズマ、高周波数での６０秒及びマイクロ波周波数での６０秒の酸素プラズマ並びに高周波数での３０秒及びマイクロ波周波数での３０秒のチッソプラズマにおいて実行される。マイクロ波発生器は２．４５ＧＨｚの周波数を生じ、高周波数供給器は１３．５６ＭＨｚの周波数を生じる。原料の処理の終了後、室温で水性分散体が作り出されうるワックスが得られるが、原料として用いられたＬＥワックス１１２は室温で水性分散体を作り出さないものである。
これらワックスを例えば種々の材料、例えば紙、木材、皮革等の被覆及び含浸、並びに電気的絶縁等のために環境を損なわない優先的には水溶性のラッカー系の製造に用いることは公知である。この一連の使用において、ワックスは分散体、エマルジョン及び溶液の態様にされ、当該ワックスの分散性、乳化性及び溶解性が非常に重要な処理パラメータである。
ワックスは更にプラスチック加工における助剤として用いられるか、界面活性剤、軟化剤（可塑剤）、石鹸及び洗剤の製造のための出発物質として用いられる。この際、実例に挙げられた適用範囲の一定のもののために、既述のワックスの化学的変更か労力がかかりそれ故に高価な特殊合成によって製造されなければならない特殊ワックスだけが用いられることが公知である。この際、化学的変更又は特殊合成のための公知の方法の場合に、用いられるワックスタイプ及び所望の適用範囲に依存して、変更乃至合成のための異なった方法が用いられなければならないことが不都合である。それ故に具体的な使用目的に合わせられた所定のワックスの製造のために、その都度に独自の設計技術が必要であり、獲得される特殊ワックスの著しい値上がりをもたらす。
更に一連の公知の変更方法の本質的な欠点は、毒性のある及び／又は攻撃的な出発物質、例えばスルホン酸塩素化(Sulfochlorierung)の際のＳＯ2及びＣｌ2、ニトロ化の際のＨＮＯ3がしばしば必要であり及び／又は毒性があり攻撃的な反応生成物、例えばスルホン酸塩素化の際のＨＣｌが生じることにある。それ故に費用のかかる製造の他に、毒性のある及び／又は攻撃的な物質に対する環境の保護のための大々的な保護機構が必要である。
本発明はそれ故に、単純でコストが安く製造可能で、その属性を単純で変化して適応力がありコストが安く且つ環境を損ねない態様で化学的に変更可能であるワックスを創出することを課題とする。
本発明によれば、この課題は公知の未処理ワックスを好ましくは１０ｋＨｚから１０ＧＨｚの周波数範囲において低温プラズマ処理することによって解決される。低温プラズマ処理は、処理されるべき材料自身が所定の温度範囲、例えば４０℃〜６０℃を越えることなく加熱されることと理解される。驚くべきことに、そのように処理されたワックスは増加した湿潤性、改善された分散性、乳化性及び溶解性並びに大きく異なる材料に対して改善された反応性を有することが見いだされた。これによって一方では、公知のあらゆる個々の使用可能性に対して特殊ワックス乃至特殊合成のためにそれにのみ合わせられた特殊な変更を必要とすることなく、本発明に係るワックスがこれら使用可能性において用いられる。ワックスの同一の処理によって、低温プラズマ処理の間に存在するプロセスパラメータの変動によってだけでワックスが種々の適用範囲に、即ち、この適用範囲で当該ワックスに求められる化学的属性に最適に適合させられる。更に驚くほど単純に可能なワックスの化学的変更によって全く新しい適用範囲、例えば色素濃縮液用分散媒、被覆ホットメルト、エナメル接着剤又は化合物用相溶性媒介剤としての適用範囲が結果として生じる。
低温プラズマ処理によってそれぞれの用途に必要な極性を有する基、例えばカルボニル基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基が組み込まれたワックスが特に好適であり、組み込まれるべき極性を有する基の選択は、未処理ワックスの種類に合わせられるが、例えば粒子サイズ、粒子表面積又は意図された使用目的が問題となり、その際、プロセスガスは一方では使用された不活性ガス、使用された不活性ガス混合物、反応ガス、反応ガス混合物と理解される。
特に好適なワックスは、変動する周波数で、好ましくは変動する異なった高周波数の組み合わせで未処理ワックスの低温プラズマ処理が行われる場合に得られる。この際、反応ガスプラズマ及び／又は反応ガス混合物プラズマとの同時処理のもとで未処理ワックスの異なった化学的変更に合わせられると非常に好都合であり、不活性ガス、反応ガス、出発材料及び処理されたワックスの所望の使用目的に周波数を適応させることが最適に行われる。
見いだされた方法によって、必要な極性を有する基の割合が決定的に増加し組み合わされ、それによって本発明に従い処理されたワックスの使用に際して本質的に全く驚くべき品質上の進歩が生じることが判明した。
本発明の更に有利な態様は、従属請求項に挙げられたその他の特徴から明らかである。
本発明は以下で、ワックスの製造のためのプロセスの経過を流れダイアグラムにおいて示した付属の図面に基づいて実施形態において詳細に説明する。
図において本発明がダイアグラムを用いて明らかにされる。第１のプロセスステップ１０において、自由に用いられる原料としての未処理ワックスが準備される。当該未処理ワックスはここで例えば粉末及び／又は顆粒形状、例えば砂礫形状において用いられる。原料として全て公知のワックス（そのうち、始めに幾つか実例として言及された）が用いられうる。
次のプロセスステップ１２において、準備された原料はプロセス室に供給される。プロセス室は例えば低温プラスマ処理の実施のためのそれ自体公知のプラズマ炉の回転ドラムである。
次のプロセスステップ１４において、原料の処理のために所望されるプロセスパラメータとプロセスガスが入れられる。この際、特にプロセスガスの特有の組み合わせが定まっており、即ち、例えば不活性ガスプラズマ、好ましくはヘリウム及び／又はアルゴンでの第１処理、及び反応ガスプラズマ、好ましくは酸素及び／又は窒素での次の処理、又は上記ガスの混合から生じるプラズマでの処理が確定している。更に真空でのプラズマ発生に必要な高周波の調整とその時間的連続性が行われる。それで先ず低めの周波数、例えば１３．５６ＭＨｚで、次いで高めの周波数、例えば２．４５ＧＨｚでプラズマ処理が実行される変形例が考えられる。その他に周波数の交互に起こるスイッチングが考えられる。当然ながら、他の周波数もプラズマ処理の実行のための任意で自由に選択可能な順序に調整されうる。その他の点では回転ドラムの所望の回転数、例えば１分間当たり４〜２０回転の範囲の回転数及び所望のプロセス圧、例えば０．３ミリバール〜１ミリバールの範囲にあるプロセス圧がとられる。プラズマ処理の間、プラズマ圧が本方法を前提とする変動を受けうる。更に原料の処理に必要な処理時間が定められる。これは例えば１５〜６００秒である。既述のプロセスパラメータ乃至プロセスガスは任意の構成に変えられ得、特にそれぞれ具体的に存在する原料、要するに未処理ワックスの組成並びに最終生成物の所望の使用目的に適応させられる。
次のプロセスステップ１６において、ステップ１４で調整されたプロセスパラメータ乃至プロセス条件を備えた原料のプラズマ処理が行われる。この際、同様に考えられる。ステップ１６でのプラズマ処理中、プロセスパラメータの変化及び／又は適合が調節によって行われうる。
本発明に係るワックスで、おのおの考えられるワックスを用いることを必要とする適用が可能である。これは例えば任意の材料の被覆及び／又は含浸のための分散体、エマルジョン及び溶液の製造である。更に、被覆ホットメルト、ポリマー添加剤、分散媒、化合物用相溶性媒介剤、エナメル接着剤、プラスチック加工における助剤、界面活性剤、分離剤、滑り剤(Gleitmittel)としての使用が可能で、並びに既述の適用例の製造、ラッカー分散体の製造、石鹸の製造、洗剤の製造及びガラス繊維乃至炭素繊維用の仕上げ剤の製造の際の成分としての使用も可能である。
具体的な実施例において、それ自身公知の低温プラズマ装置の回転ドラム内に原料としてポリエチレンワックス、例えばＬＥワックス１１２が砂礫形状で詰められる。プロセスパラメータとして０．８ミリバールのプロセス圧が回転ドラムの１分当たり８回転の回転速度において合わせられる。マイクロ波発生器の出力は２５０ワットであり、高周波数供給器も同様に２５０ワットである。低温プラズマ処理は高周波数での１５秒及びマイクロ波周波数での１５秒のアルゴンプラズマ、高周波数での６０秒及びマイクロ波周波数での６０秒の酸素プラズマ並びに高周波数での３０秒及びマイクロ波周波数での３０秒のチッソプラズマにおいて実行される。マイクロ波発生器は２．４５ＧＨｚの周波数を生じ、高周波数供給器は１３．５６ＭＨｚの周波数を生じる。原料の処理の終了後、室温で水性分散体が作り出されうるワックスが得られるが、原料として用いられたＬＥワックス１１２は室温で水性分散体を作り出さないものである。
Claims (35)
- 顆粒乃至粉末形状の未処理ワックスを、１０ｋＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数範囲で、且つワックスの化学的な基礎構造を維持しながら極性を有し酸素及び／又は窒素含有の基の組み込みを許容するプロセスガス雰囲気の存在で低温プラズマ処理することにより得られる、ワックス。
- 顆粒乃至粉末形状の未処理ワックスを、１０ｋＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数範囲で、且つワックスの化学的な基礎構造を維持しながら極性を有し酸素及び／又は窒素含有の基の組み込みを許容するプロセスガス雰囲気の存在で低温プラズマ処理することを特徴とするワックスの製造方法。
- プラズマ処理が１３．５６ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚの周波数範囲で行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
- プラズマ処理が変化する周波数で行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
- プラズマ処理が種々の変化する高周波数で行われることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
- 未処理ワックスとしてパラフィン蝋、ポリオレフィン蝋、モンタン蝋及び他の天然蝋が用いられることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
- プラズマ処理が、例えばヘリウム及び／又はアルゴンのような不活性ガスの供給下に行われることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
- プラズマ処理が、例えば酸素及び／又は窒素のような反応ガスの供給下に行われることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の方法。
- プラズマ処理が順々に少なくとも１種の不活性ガスプラズマ及び少なくとも１種の反応ガスプラズマ又は少なくとも１種の反応ガス混合プラズマ又は少なくとも１種の不活性ガスと少なくとも１種の反応ガスの供給下に行われることを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載の方法。
- プラズマ処理が０．１ミリバール〜２ミリバールのプロセス圧で行われることを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載の方法。
- プラズマ処理の持続が５秒〜８００秒であることを特徴とする請求項２〜１０のいずれか一項に記載の方法。
- 未処理ワックスがプラズマ処理の間、動かされることを特徴とする請求項２〜１１のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ワックスが回転ドラム内で、１分当たり４〜２０回転で回転させられることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
- 材料の被覆及び／又は含浸のための分散体、エマルジョン及び溶液の製造のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
- エナメルからなる材料の被覆及び／又は含浸のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
- 被覆ホットメルトとしての請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスの使用法。
- ポリマー添加剤としての請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスの使用法。
- 染料濃縮のための分散媒としての請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスの使用法。
- 化合物用相溶性媒介剤としての請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスの使用法。
- エナメル接着剤としての請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスの使用法。
- 界面活性剤としての請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスの使用法。
- 分離剤としての請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスの使用法。
- 滑り剤としての請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスの使用法。
- 被覆ホットメルトの製造のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
- ポリマー添加剤の製造のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
- 分散媒の製造のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
- 化合物用相溶性媒介物の製造のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
- エナメル接着剤の製造のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
- 界面活性剤の製造のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
- 分離剤の製造のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
- 滑り剤の製造のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
- ラッカー分散体の製造のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
- 石鹸の製造のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
- 洗剤の製造のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
- ガラス繊維及び炭素繊維のための仕上げ剤の製造のために請求項２〜１３のいずれか一項に従い処理されたワックスを使用する法。
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