NO129237B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av mineralvoksblandinger.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte

til fremstilling av mineralvoksblandinger av voksholdige mineralsmøreoljef raks joner. Ved hjelp av denne fremgangsmåte oppnåes der på en enkel måte forholdsvis store utbytter av så godt som oljefri mineralvoksblandinger som utmerker seg ved at de har en høy duktilitet og bøyelighet ved lave temperaturer og ikke danner

sprekker ved plutselig avkjøling. De er derfor godt egnede materialer til overtrekning av papir eller kartong som f. eks. beholdere av kartong for melk eller bråkjølede føde-varer, eller til fremstilling av overtrekks-materialer som foruten mineralvoksblan-dingene inneholder vanlig paraffinvoks.

Paraffinvoks og mikrokrystallinsk mineralvoks som er tilstede i mineralolje-fraksjoner som er utvunnet som destillater eller destillasjons- eller ekstraksjons-residuer av mineraloljer eller fraksjoner av sådanne fremstilles vanligvis ved av-kjøling av de anvendte utgangsmaterialer, i regelen etter tilsetning av et oppløsnings-middel, fraskillelse av den voks som ved avkjølingen utskilles i form av en oljeholdig voksfraksjon, og oppdeling av denne fraksjon i en voksholdig olj ef raks jon og den ønskede mineralvoks. Den således erholdte mineralvoks har forskjellige egen-skaper og mangler som er avhengige av det anvendte utgangsmateriale og de anvendte arbeidsbetingelser, f. eks. den la-veste temperatur som er nådd ved avkjøl-ingen og avkjølingshastigheten. Man har tidligere forsøkt å forbedre voksede egen-skaper på forskjellige måter ved tilsetning av utgangsmaterialets myke voksfraksjon som i alminnelighet forblir i oljen som skil-les fra den ønskede mineralvoks. Denne myke voksfraksjon inneholder betydelige mengder olje, og adskillelsen av denne fra den myke voks volder store vanskeligheter. Disse skyldes dels det forholdsvis lave smeltepunkt for den myke voks og dels det relativt store innhold av olje i den myke voksfraksjon. Den myke voks inneholder derfor alltid temmelig store mengder olje og er av dårlig kvalitet, i særdeleshet fordi den ikke inneholder de sterkt duktile lavt smeltende og derfor særdeles verdifulle voksarter, idet disse blir tilbake i den olje som fraskilles ved isoleringen av den myke voks. Den myke voksfraksjon brukes derfor i alminnelighet ikke til forbedring av egenskapene hos mineralvoks, men til andre formål, f. eks. som billig utgangsmateriale for fremstilling av lavt kokende kullvann-stoffer, f. eks. olefiner, ved termisk spalt-ning.

Ved oppdeling av den oljeholdige voksfraksjon som fåes som første mellomprodukt i den ovenfor angitte kjente fremgangsmåte til fremstilling av paraffinvoks eller mikrokrystallinsk voks i en voksholdig olj ef raks jon og mineralvoks har man forsøkt å øke voksens innhold av myk voks ved å utføre denne oppdeling ved en så lav temperatur at også den myke voks krystalliserer ut sammen med den hårdere voks. Denne forholdsregel er beheftet med den ulempe at oljens viskositet ved den anvendte lave temperatur øker betydelig, hvad der vanskeliggjør isoleringen av en oljefri voks. Voksen inneholder derfor ofte betydelige mengder uønsket olje. Dessuten er denne forholdsregel beheftet med den ulempe at den bare muliggjør fremstilling av mineralvoks med et innhold av myk voks, tilsvarende utgangsmaterialets innhold myk voks, og dette kan variere sterkt. Den således fremstillede mineralvoks inneholder derfor ofte for lite eller for meget myk voks og oppfyller ikke alltid de krav som stilles av forbrukerne av voks, f. eks. fabrikanter av melkebeholdere av kartong eller papir som er overtrukket eller impreg-nert med mineralvoks.

De foran nevnte ulemper unngåes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvis karakteristiske hovedtrekk er at en voksholdig mineralsmøreoljef raks jon ved fraksjonert destillasjon oppdeles i flere fraksjoner, av hvilke den ene er et tungt destillat med bestanddeler som koker 10—90 pst. mellom 430 og 600° C, fortrinsvis mellom 460 og 500° C, mens minst én annen fraksjon er et destillat med lavere kokepunkt, fortrinsvis mellom 400 og 525° C, hvoretter de utvundne destillater hver for seg ved hjelp av et oppløsningmiddel oppdeles i en olj ef raks jon og en oljeholdig voksfraksjon, og de således erholdte oljeholdige voksfraksjoner hver for seg oppdeles i paraffinvoks og en oljeholdig myk voks, hvorpå oljeholdig myk voks som er utvunnet av det tunge destillat blandes med oljeholdig myk voks som er utvun-. net av destillat med lavere kokepunkt, og den olje som er tilstede i blandingen fjer-nes ved hjelp av et oppløsningsmiddel.

I denne fremgangsmåte består den blanding av oljeholdig myk voks som er fremstillet som mellomprodukt hensikts-messig av 20—40, særlig 25—35 volumdeler oljeholdig myk voks som er utvunnet av det tunge destillat, og 80—60, særlig 75—65 volumdeler oljeholdig myk voks som er utvunnet av destillat ved lavere kokepunktgrenser.

De mineralvoksblandinger som fåes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan med særlig fordel brukes som tilsetninger for forbedring av egenskapene hos destillatparaffinvoks som inneholder normale paraffiner som hovedbestanddeler, og oppfinnelsen omfatter også de således utvundne mineralvoksblandinger, særlig sådanne som inneholder 10—40, fortrinsvis 15—35 volumdeler av de ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utvundne mineralvoksblandinger og 90—£0, fortrinsvis 85— 75 volumdeler destillatparaffinvoks.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til vedføyede tegning som skje-matisk viser et anlegg til utførelse av fremgangsmåten.

En voksholdig mineralsmøreoljefrak-sjon i en tank 1 strømmer til en vakuum-destillasjonskolonne 2 i hvilken smøreolje-fraksjonen oppdeles i fem fraksjoner som forlater destillasjonskolonnen gjennom fem rørledninger betegnet 3, 4, 5, 6 og 7. Den annen fraksjon som fra destillasjonskolonnen 2 strømmer gjennom rørlednin-gen 4 ledes til et oppvarmningsapparat 8 i hvilket den oppløses i et oppløsningsmid-del som kommer fra en forrådsbeholder 9, hvoretter oppløsningen strømmer inn i en kjøler 10 i hvilken der ved avkjøling utskilles en oljeholdig voks som i det vesentlige består av normale paraffiner. Den blanding som er dannet i kjøleren 10 ledes til et filter 11 i hvilket den oljeholdige voks frafiltreres, hvoretter det oppløsningsmid-del som er tilstede i denne voks destilleres fra i en destillasjonskolonne 12 og ledes tilbake til forrådsbeholderen 9. Den oljeholdige voks som utvinnes som destilla-sjonsresiduum i destillasjonskolonnen 12 strømmer gjennom en ledning i hvilken den blandes med oppløsningsmiddel fra en forrådsbeholder 13, til et oppvarmningsapparat 14 i hvilket den oppløses i oppløs-ningsmidlet. Den oppløsning som dannes i oppvarmningsapparatet 14 ledes til en kjø-ler 15 i hvilken der ved avkjøling utskilles en paraffinvoks med lave kokepunktsgrenser. Denne frafiltreres i et tilsluttet filter 16. Filtratet fra filtret 16 som består av en oppløsning av oljeholdig myk voks i oppløsningsmidlet ledes til en destillasjonskolonne 18 i hvilken oppløsningsmidlet avdestilleres, hvoretter det ledes tilbake til forrådsbeholderen 13.

Den fjerde fraksjon som fra destillasjonskolonnen 2 strømmer gjennom rørled-ningen 6 er et tungt destillat av hvilket 10—90 pst. koker ved 430—600° C, fortrinsvis 460—580° C ved atmosfæretrykk. Denne fraksjon ledes til et oppvarmningsapparat 19 i hvilket den oppløses i oppløs-ningsmiddel som tilføres fra forrådsbeholderen 9. Oppløsningen strømmer fra oppvarmningsapparatet 19 til en kjøler 20 i hvilken der ved avkjøling utskilles oljeholdig paraffinvoks som frafiltreres i et tilsluttet filter 21. Det oppløsningsmiddel som er tilstede i den oljeholdige paraffinvoks avdestilleres i en destillasjonskolonne 23 og ledes tilbake til forrådsbeholderen 9, mens den oljeholdige paraffinvoks med høye kokepunktgrenser som fåes som de-stillasjonsresiduum oppløses i oppløsnings-middel fra forrådsbeholderen 13 i et oppvarmningsapparat 24. Den oppløsning som er dannet i oppvarmningsapparatet 24 av-kjøles i en kjøler 25, hvorved der utskilles praktisk talt oljefri paraffinvoks med høye kokepunktsgrenser. Denne paraffinvoks frafiltreres i et tilsluttet filter 26. Filtratet som er en oppløsning av oljeholdig myk voks i oppløsningsmiddel, ledes til en destillasjonskolonne 28 i hvilken oppløsnings-midlet avdestilleres og ledes tilbake til forrådsbeholderen 13.

Destillasjonsresiduene fra destilla-sjonskolonnene 18 og 28 som består av oljeholdig myk voks ledes til et oppvarmningsapparat 29 i hvilket de oppløses i oppløs-ningsmiddel fra forrådsbeholderen 13, hvorpå oppløsningen avkjøles i en kjøler 30. Den herved utskilte myke voks frafiltreres i et tilsluttet filter 31.

De mineralsmøreoljef raks joner som brukes som utgangsmateriale i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan være destillater eller residuer fra destillasjon eller ekstraksjon. Destillatene inneholder i det vesentlige paraffinvoks med unntagelse av paraffinene med særlig høyt smeltepunkt, som finnes i destillasjons- eller ekstrak-sjonsresiduene. De sistnevnte inneholder mikrokrystallinsk voks eventuelt sammen med høyt smeltende normale paraffiner. Destillatene inneholder som hovedprodukt voksaktige normale paraffiner ved siden av voksaktige isoparaffiner. Disse paraffiner har smeltepunkter mellom 43 og 66° C, særlig mellom 46 og 63° C. Der brukes hen-siktsmessig dearomatiserte destillater som koker innenfor et forholdsvis snevert tem-peraturintervall.

I denne fremgangsmåte utføres opp-delingen av olje-voksblandingene i en olje-og en voksfraksjon ved hjelp av de vanlige selektive oppløsningsmidler og på vanlig måte ved avkjøling. Eksempler på brukbare oppløsningsmidler er ketoner, alkoholer eller kullhydrogener som aceton, metyletylketon, metylpropylketon, metylisobutylke-ton, etylalkohol, propylalkohol, isopropyl-alkohol, benzen, toluen, propan, propylen, butan og isobutan. Som oppløsningsmid-del kan også brukes petroleter, halogenerte kullhydrogener som etylendiklorid og di-kloretylen og blandinger av de nevnte opp-løsningsmidler, som en blanding av benzen og metyletylketon. Ved oppdeling av de voksholdige smøreoljef raks joner i en olje- og en voksfraksjon bruker man fortrinsvis 2—4 volumdeler oppløsningsmid-del pr. volumdel voksholdig smøreoljefrak-sjon og temperaturer fra —26° C til —10° C. Ved oppdeling av den oljeholdige voks som kan inneholde fra 2 til 60 pst. olje i en olje- og en voksfraksjon, bruker man fortrinsvis 4—7 volumdeler oppløsnings-middel pr. volumdel oljeholdig voks og temperaturer mellom 4° C og 18° C.

De forskjellige myke voksarter som i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ut-nyttes til fremstilling av mineralvoksblandinger og som finnes i utgangsmaterialet, består av blandinger av naftenkullhydro-gener eller kullhydrogener med sterkt for-grenet kullstoff kjede som har vesentlig lavere smeltepunkter og en større plastisi-tet enn de voksaktige kullhydrogener med nesten uforgrenet kullstoff kjede og med samme molekylvekt som også er tilstede i utgangsmaterialet. Imidlertid ligger de forskjellige voksarters kokepunktsgrenser tilnærmelsesvis innenfor det samme tem-peraturområde når dette ikke er for stort. Den myke voks som utvinnes av den tunge smøreoljefraksjon med kokepunktsgrenser 430—600° C inneholder som hovedbestanddel kullhydrogener med kullstoff kjeder som ikke er like, og i alminnelighet har isoparaffin eller naftenstruktur, og som inneholder 23—45 kullstoffatomer i molekylet, mens den myke voks som utvinnes av smøreolj ef raks j onen eller -fraksjonene med lavere kokepunktgrenser som hovedbestanddel inneholder kullhydrogener med en lavere molekylvekt og med kullstoff-kjeder som heller ikke er like, og som i regelen inneholder 20—28 kullstoffatomer i molekylet.

I det følgende beskrives som eksempel en utførelsesform for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Eksempel:

En voksholdig smøreolje utvunnet av Texas-jordolje ved avdestillasjon av de lette fraksjoner blev ved vakuumdestilla-sjon oppdelt i tre destillatfraksjoner av hvilke den første fraksjon A ved atmosfæretrykk hadde kokegrensene 10 pst. ved 420° C og 90 pst. ved 460° C, mens den annen fraksjon B hadde kokegrensene 10 pst. ved 460° C og 90 pst. ved 523° C, og den tredje fraksjon C kokegrensene 10 pst. ved 405° C og 90 pst. ved 580° C. Alle tre destillasjonsf raks joner ble hver for seg oppdelt i en olj ef raks jon og en oljeholdig voksfraksjon ved oppløsning i det tredobbelte volum av en blanding av like volumdeler metyletylketon og toluen, avkjøling av oppløsningen til —22° C og fraskillelse fra oljen av den ved avkjølingen utskilte oljeholdige voksfraksjon ved hjelp av et filter. Alle tre oljeholdige voksfraksjoner A, B og C ble deretter hver for seg oppdelt ved oppløsning i samme oppløsningsmid-delblanding, avkjøling av oppløsningen og

fraskillelse av den ved avkjølingen ad-

skilte paraffinvoks fra den myke voksfrak-

sjon ved hjelp av et filter.

Av en del av fraksjonene av myk voks

A, B og C ble der fremstillet en blanding av

like volumdeler myke voksfraksjoner A, B

og C, med voksfraksjon D. Disse fire frak-

sjoner av myk voks ble hver for seg opp-

løst ved 66° C i det firedobbelte volum av en blanding av like store volumdeler metyletylketon og toluen, hvoretter oppløs-

ningen ble avkjølt til —2° C. Den myke voks som skilte seg ut ved avkjølingen ble frafiltrert og ved —2° C vasket med det tredobbelte volum av et oppløsningsmiddel og ble ved —2° C findelt og omrørt med 1,4 volumdeler oppløsningsmiddel, hvoretter blandingen ble filtrert, og filterresiduet ved —2° C vasket med 1,2 volumdeler opp-løsningsmiddel pr. volumdel residuum.

De således utvundne raffinerte myke voksarter A, B, C og D og en blanding av like volumdeler voksart A og B, voksart E,

samt en blanding av like volumdeler voks-

art A, B og C, voksart F, ble undersøkt som følger: Smeltepunktet ble bestemt ved ASTM-D-87, penetrasjon ved ASTM-D-1321

metoden ved 25° C, og oljeinnhold ved ASTM-D-721. Dessuten ble stabiliteten mot

dannelse av sprekker ved lave temperatu-

rer bestemt med en blanding av 15 pst. av voksarten og 85 pst. paraffinvoks med smeltepunkt 56° C, på følgende måte:

Bunnen av en melkebeholder av kartong

som ikke var behandlet med voks ble med 5 ml av den smeltede blanding forsynt med et lag av størknet voks, hvoretter man lot beholderen stå i 60 minutter ved 23° C og deretter dyppet den 60 minutter i vann,

hvis temperatur var 2° C. Deretter ble leng-

den av de i vokslaget dannede sprekker målt i mm.

Resultatene var:

Den myke voksart A smeltet ved 46° C,

hadde en penetrasjon på 3,4 mm, et olje-

innhold på 1,9 pst. og en stabilitet mot sprekker på 512 mm.

i Den nye voksart B smeltet ved 44° C,

hadde en penetrasjon på 6 mm, et olje-

innhold på 0,6 pst. og en stabilitet mot dannelse av sprekker på 230—256 mm.

Den myke voksart C smeltet ved 48° C,

hadde en penetrasjon på 4,3 mm, et olje-

innhold på 0,5 pst. og en stabilitet mot dannelse av sprekker på 205—256 mm.

Den myke voksart D smeltet ved 44° C,

hadde en penetrasjon på 7 mm, et olje-

innhold på 1,2 pst. og en stabilitet mot dannelse av sprekker på 0—13 mm.

Den myke voksart E smeltet ved 45° C,

hadde en penetrasjon på 4,6 mm og en sta-

bilitet mot dannelse av sprekker på 384

mm.

Den myke voksart F smeltet ved 45° C,

hadde en penetrasjon på 5,1 mm og en stabilitet mot dannelse av sprekker på

256 mm.

Til sammenligning nevnes at den paraffinvoks med smeltepunkt 56° C som ble brukt til fremstilling av blandingene til be-stemmelse av stabiliteten mot dannelse av sprekker hadde en penetrasjon på 1,2 mm,

et oljeinnhold på 0,1 pst. og en stabilitet mot dannelse av sprekker på 768 mm.

Det fremgår av de ovenfor anførte re-

sultater at den ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremstilte myke voksart D

har en vesentlig større stabilitet mot dan-

nelse av sprekker enn de andre myke voks-

arter. At denne store stabilitet skyldes til-stedeværelsen av forholdsvis store mengder myk voks, som er tilstede i utgangsmate-

rialets tunge destillatfraksjon, fremgår av forsøk ved hvilke der av andre blan-

dinger av de myke voksfraksjoner A, B og C på den ovenfor angitte måte ble frem-

stillet raffinerte myke voksarter hvis egen-

skaper ble bestemt.

Ved disse forsøk ble der av en blanding

av 46 volumdeler myk voksfraksjon A, 49,5 volumdeler myk voksfraksjon B og 4,5 vo-

lumdeler myk voksfraksjon C fremstillet en raffinert myk voksart C, av en blanding av like store volumdeler myk voksfraksjon A og B fremstillet en raffinert bløt voks-

art H, og av en blanding av 67 volumdeler myk voksfraksjon B og 35 volumdeler myk voksfraksjon fremstillet av raffinert myk voksart I.

Den myke voksart C smeltet ved 44,5°

C, hadde en penetrasjon på 4,2 mm, et oljeinnhold på 0,4 pst. og en stabilitet mot dannelse av sprekker på 280 mm.

Den myke voksart H smeltet ved 44,7°

C, hadde en penetrasjon på 4,2 mm, et olje-

innhold på 0,2 pst. og en stabilitet mot dannelse av sprekker på 256 mm.

Den myke voksart I smeltet ved 44,1°

C, hadde en penetrasjon på 6,3 mm, et oljeinnhold på 0,5 pst. og en stabilitet mot dannelse av sprekker på 128 mm.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av mineralvoksblandinger av voksholdige mi-neralsmøreoljefraksjoner, karakterisert ved at man ved fraksjonert destillasjon oppdeler en voksholdig mineralsmøreolje-f raks jon i flere fraksjoner av hvilke den ene er et tungt destillat med 10—90 pst. bestanddeler som koker mellom 430 og 600° C, fortrinsvis mellom 460 og 580° C, mens

minst én annen fraksjon er et destillat med lavere kokegrenser, hvoretter man oppdeler de utvundne destillater hver for seg ved hjelp av et oppløsningsmiddel i en olj ef raks jon og en oljeholdig voksfraksjon og oppdeler de således utvundne oljeholdige voksfraksjoner hver for seg i paraffinvoks og en oljeholdig myk voks, hvorpå man blander oljeholdig myk voks som er utvunnet av det tunge destillat med oljeholdig myk voks som er utvunnet av destillat med lavere kokegrenser, og fjerner den i blandingen tilstedeværende olje ved hjelp av et oppløsningsmiddel.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at den som mellomprodukt fremstillede blanding av oljeholdig myk voks består av 20—40, fortrinsvis 25— 35, volumdeler oljeholdig myk voks som er utvunnet av det tunge destillat, og 80—60, fortrinsvis 75—65, volumdeler oljeholdig myk voks som er utvunnet av destillat med lavere kokegrenser.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at 10—90 pst. av destillatet med lavere kokegrenser koker mellom 400 og 525° C.

4. Fremgangsmåte til fremstilling av voksblandinger, karakterisert ved at mineralvoksblandinger erholdt ved fremgangsmåte ifølge hvilken som helst av de fore-gående påstander tilsettes et destillatparaffinvoks hvis hovedbestanddel er normale paraffiner.

5. Fremgangsmåte ifølge påstand 4, karakterisert ved at mengdeforholdene av-passes slik at de resulterende voksblandinger inneholder 10—40 volumdeler mineral-voksblanding erholdt ved fremgangsmåten ifølge hvilken som helst av påstander 1—3, og 90—60, fortrinsvis 85—75, volumdeler destillatparaffinvoks.