DE60123024T2

DE60123024T2 - Extrusionsverfahren zur erstellung von dispersionen

Info

Publication number: DE60123024T2
Application number: DE60123024T
Authority: DE
Inventors: Ahmad Riaz Solihull CHOUDHERY; Andrew Kenneth Maidenhead MURRAY; Barry Stephen High Wycombe DOWNING; John David Upper Bucklebury SOUTHGATE
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: DE60123024D1; GB0004898D0; ATE339465T1; US6767956B2; US20030176564A1; WO2001064774A3; EP1263844A2; AU5215101A; JP4227746B2; ES2272463T3; JP2004500466A; WO2001064774A2; EP1263844B1

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von wässrigen Dispersionen aus fein verteiltem Polymer, und zur Herstellung von Pulvern aus diesen Dispersionen.
Fein verteilte feste Polymere, entweder in Pulverform oder als Dispersionen in einer Trägerflüssigkeit, sind für eine Vielzahl von Anwendungen nützlich, darunter Beschichtungen. Für Anwendungen in Beschichtungen und Klebstoffen ist es wichtig, dass das Polymer sehr fein verteilt ist, so dass es, wenn das Pulver oder die Dispersion auf eine Substratoberfläche aufgebracht wird, erhitzt werden kann und zu einem dünnen Film mit einem ausreichenden Verlauf geschmolzen werden kann, so dass ein glatter Überzug erhalten wird.
Das Vermahlen von festen Polymeren zu feinen Pulvern ist unbequem und kostenaufwendig. Nur Polymere, die spröde und für ein Trockenmahlen geeignet sind, wenn sie kalt sind, können effizient vermahlen werden. Insbesondere erzeugt der Mahlprozess selbst Wärme, die durch Kühlen entfernt werden muss, um zu vermeiden, dass das Polymer schmilzt und neuerlich zu einer festen Masse verschmilzt. Ferner führt das Vermahlen zu irregulär geformten Teilchen und in einer breiten Größenverteilung, was beides für Beschichtungen nicht ideal ist.
Als Alternative zum Vermahlen ist es bekannt, dass Dispersionen von Polymeren, die bei normalen Temperaturen fest sind, in bestimmten Trägerflüssigkeiten unter Verwendung eines Extruders erzeugt werden können, wie beispielsweise gezeigt ist in US 5 124 073 . Extruder sind Einschnecken- oder Mehrschnecken-Fördermischer. Die Verwendung eines Extruders macht es möglich, Polymere einer hohen Viskosität einfach in einem kontinuierlichen Prozess in Flüssigkeiten zu dispergieren. Im Allgemeinen wird das Polymer dem Ex truder in Pelletform zugeführt und erhitzt, während es sich durch den Extruderzylinder bewegt, und zwar wenigstens bis es ausreichend flüssig wird, um dispergiert zu werden. Die Trägerflüssigkeit und ein Dispergiermittel werden über eine Einlassöffnung auf der Länge des Extruderzylinders an einem Punkt zugegeben, an dem das Polymer flüssig genug ist, um dispergiert zu werden. Die kombinierte Wirkung der Erhitzung des Polymeren, so dass es flüssig ist, und der von dem Extruder ausgeübten Scherung in Gegenwart der Trägerflüssigkeit und des Dispergiermittels führt zur Bildung von feinen Polymerdispersionen. Diese können gekühlt werden, um das Polymer wieder zu verfestigen und auf diese Weise eine Dispersion von festen Polymerteilchen in dem flüssigen Träger herzustellen. Wenn stabile Dispersionen benötigt werden, wird üblicherweise ein Stabilisator in die Mischung eingearbeitet, üblicherweise in die Trägerflüssigkeit. Wenn alternativ dazu Pulver gewünscht werden, kann man das Polymer absetzen lassen und abzentrifugieren und abfiltrieren und trocknen. Das Ergebnis eines derartigen Verfahrens sind sphärische Teilchen aus Polymer mit einer einigermaßen gleichmäßigen Größe.
US 4 996 259 beschreibt wässrige Dispersionen von synthetischem Wachs, die als Überzugsfilme verwendet werden können und die ein teilweise oder vollständig neutralisiertes Copolymer aus einem C₂-C₄ Olefin und einer ungesättigte Mono- oder Dicarbonsäure oder einem ungesättigten Dicarbonsäureanhydrid umfassen. Die Herstellung erfolgt durch Neutralisieren und Dispergieren des festen Materials in Wasser in einem Extruder.
Für diesen Extrusionsprozess existieren jedoch Einschränkungen. Es ist klar, dass die Mischung nicht über den Siedepunkt der Trägerflüssigkeit erhitzt werden kann, weil sonst die Flüssigkeit siedet und es unmöglich wird, das Polymer zu dispergieren. Das bedeutet, dass der Siedepunkt der Trägerflüssigkeit in einem sicheren Abstand oberhalb der Tempera tur liegen muss, bei der das Polymer ausreichend flüssig für eine Dispergierung ist. Der Prozess, durch den das Polymer ausreichend flüssig für eine Dispergierung wird, kann im Allgemeinen als Schmelzen bezeichnet werden, und die Temperatur, bei der das Polymer flüssig genug ist, um dispergiert zu werden, kann allgemein als sein Schmelzpunkt (Tm) bezeichnet werden. Viele Polymere, die für Beschichtungen nützlich sind, weisen Schmelzpunkte von mehr als etwa 90 °C, und einige von mehr als 150 °C auf, wobei kristalline Polyester beispielsweise bei etwa 120 bis 250 °C schmelzen. Bei diesen Polymeren ist die Anwendung des bekannten Extruderprozesses zur Herstellung von Dispersionen in Wasser nicht möglich.
EP-A-O 246 729 beschreibt die Verwendung eines Extruders zur Herstellung von etwas, was als wässrige Dispersionen bezeichnet wird, bei Extrudertemperaturen von über 100 °C. Die in diesem Verfahren hergestellten Typen von Zusammensetzungen umfassen ein Polymer und nur 3 bis 25 Gew.-% Wasser. Diese Zusammensetzungen sind offenkundig fest, und sind keine frei fließenden wässrigen Dispersionen, die für Beschichtungszusammensetzungen geeignet sind. Die verwendete Apparatur umfasst einen erhitzten Extruder, der an seinem Ausgang eine Kühlvorrichtung aufweist. Die Kombination der hohen Menge des viskosen Harzes und der Kühlvorrichtung scheint am Extruderauslass einen viskosen Stopfen zu erzeugen, und dieser Stopfen führt dazu, dass der Druck im erhitzten Teil des Extruders ansteigt, so dass das Wasser am Sieden gehindert wird. Es ist klar, dass dieses Verfahren nicht angewandt werden kann, wenn die nach dem Verfahren hergestellten Dispersionen eine niedrigere Viskosität aufweisen, da sich dabei kein Stopfen bilden würde. Derartige Dispersionen einer niedrigeren Viskosität sind im Allgemeinen diejenigen mit einem höheren Wasseranteil.
Das vorliegende Verfahren stellt eine Modifikation der bekannten Extrusionsverfahren dar, um die Herstellung von feinen flüssigen wässrigen Dispersionen von Polymeren mit einem Schmelzpunkt in der Nähe von oder über 100 °C, z.B. über 90 °C, zu ermöglichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Dispersion eines Polymers in einem wässrigen Medium geschaffen, bei dem das Polymer in einem wässrigen Medium in einem Extruder bei einer Temperatur oberhalb 100 °C in einem Extruder mit einem Auslass dispergiert wird, wobei der Druck im Extruder auf oberhalb Atmosphärendruck gehalten wird, so dass das wässrige Medium nicht siedet, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das wässrige Medium weniger als 40 Gew.-% organisches Lösemittel enthält und dass eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung des Drucks über Atmosphärendruck mit dem Auslass verbunden ist und ein Überdruckventil oder einen unter Druck stehenden Sammelbehälter einschließt, und wobei die wässrige Dispersion aus dem Extruder in den Auslass und die Einrichtung zur Aufrechterhaltung des Drucks eintritt und der Wirkung einer Kühlzone ausgesetzt wird, um die Temperatur der wässrigen Dispersion auf unterhalb 100 °C zu vermindern.
Vorzugsweise weist die Dispersion eine Viskosität von weniger als 5 Pa·s und stärker bevorzugt unter 1 Pa·s auf.
Um nunmehr ein typisches Verfahren zu beschreiben, wird das Polymer in Form von Pellets in die Aufnahmeöffnung des Extruders eindosiert, wo es in der anfänglichen Schmelzzone des Extruders bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Polymers, vorzugsweise von 5 bis 150 °C, typischerweise 10 bis 130 °C, oberhalb des Schmelzpunkts aufgeschmolzen wird. Alle anderen nicht-flüchtigen Bestandteile, die in der Zusammensetzung benötigt werden, wie beispielsweise Pigmente und andere Zusätze, können gemeinsam mit dem Polymer zugeführt werden.
Während das Material sich durch den Extruderzylinder bewegt, schließt sich an die Schmelzzone eine oder mehrere Einlassöffnung(en) an, durch die unter Druck ein wässriges Medium injiziert wird, ggf. zusammen mit einem Dispergiermittel. In dem Teil des Extruders, der auf die Einlassöffnungen folgt, wird die Mischung aus wässrigem Medium und Polymer in der Dispergierzone einer Scherung ausgesetzt, um so eine Dispersion zu erzeugen. Das wässrige Medium kann zur Herstellung einer Dispersion des Polymers in dem wässrigen Medium in einer Portion injiziert werden. Alternativ und vorzugsweise kann jedoch anfangs ein kleinerer Anteil des wässrigen Mediums injiziert werden, typischerweise zusammen mit Dispergiermittel, wobei angenommen wird, dass sich eine Dispersion des wässrigen Mediums in dem Polymer bildet, und daran kann sich mehr wässriges Medium anschließen, um auf diese Weise die erforderliche Dispersion des Polymers in dem wässrigen Medium zu erzeugen.
Auf dieser Stufe ist das Polymer geschmolzen, und die Dispersion umfasst Tröpfchen von dispergiertem Polymer. Abschließend wird eine Kühlzone verwendet, um die Temperatur der Dispersion auf unterhalb des Schmelzpunktes, Tm, des Polymers abzusenken, um auf diese Weise eine Dispersion von festen Polymerteilchen in dem wässrigen Medium herzustellen.
Der Druck in dem Extruder kann dadurch aufrechterhalten werden, dass man eine Druckregelvorrichtung wie ein Überdruckventil am Extruderauslass anordnet. Alternativ und bevorzugt kann der Druck dadurch aufrechterhalten werden, dass man den Auslass des Extruders mit einem unter Druck stehenden Sammelbehälter verbindet. Die Verwendung eines unter Druck stehenden Sammelbehälters ist bevorzugt, da Überdruckventile dazu neigen, blockiert zu werden, und zwar aufgrund der kleinen Auslassöffnung.
Der Druck im Extruder wird aufrechterhalten, um zu verhindern, dass das Wasser in dem wässrigen Medium siedet, wes halb der genaue Druck von der Temperatur abhängt, bei der die Dispergierung erfolgt. Der Druck, der benötigt wird, um Wasser bei verschiedenen Temperaturen oberhalb 100 °C am Sieden zu hindern, ist gut bekannt oder kann leicht errechnet werden. Beispielsweise verhindert ein Druck von wenigstens 3 bar bei 130 °C, von wenigstens 5 bar bei 150 °C und wenigstens 10 bar bei 180 °C das Sieden des Wassers. Der genaue Druck kann so gewählt werden, dass ein Sicherheitsabstand im Falle einer Überhitzung erhalten wird, wobei es jedoch kein wirklicher Vorteil ist, einen sehr viel höheren Druck anzuwenden als zur Verhinderung des Siedens erforderlich ist. Der Extruder ist vorzugsweise ein kontinuierlicher Zweischneckenextruder. Ein Beispiel für einen geeigneten Extruder ist ein gleichsinnig drehender Zweischneckenmikroextruder 18 GL 40D^TM von Leistritz.
Das Polymer ist ein Feststoff oder eine hoch viskose Flüssigkeit bei Normaltemperaturen, vorzugsweise ein Feststoff. Unter einem hoch viskosen Polymer sind Polymere einer Viskosität zu verstehen, die vorzugsweise größer ist als 100 Pa·s, gemessen bei einer Scherrate von 10 s^-1 bei 20 °C. Mit "fest" wird gemeint, dass es bei 20 °C fest ist.
Beispiele für geeignete Polymere sind Polyester, Polyamide, Polycarbonate, Polyolefine, Polyurethane, Polyharnstoffe, Polyimide, Phenoxyharze und Mischungen aus diesen und ggf. anderen Polymeren, die in der Lage sind, mit Härtern und Vernetzern zu reagieren. Bevorzugte Polymere sind Polyester und Polyolefine. Insbesondere sind kristalline Polyester und Polyolefine bevorzugt, wenn die Polymerdispersionen für Beschichtungen verwendet werden sollen. Vorzugsweise ist es ein kristalliner Polyester. Kristalline Polyester machen normalerweise besondere Schwierigkeiten, wenn man wässrige Dispersionen durch Extrusion herstellt, und zwar aufgrund ihres hohen Schmelzpunktes.
Wenn das Polymer ein Polyester ist, ist es typischerweise aus einem Glykol und einer Disäure und ggf. einem Verzweigungsmittel hergestellt. Beispiele für nützliche Glykole sind Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Diethylenglykol, Cyclohexandimethylol. Beispiele für nützliche Disäuren sind Terephthalsäure, Isophthalsäure, Naphthalin-di-carbonsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure und Cyclohexan-di-carbonsäure. Beispiele für nützliche Verzweigungsmittel sind Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Trimellitsäureanhydrid. Beispiele für nützliche Polyester sind Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Copolymere aus Ethylenglykol und einer Mischung aus Terephthal- und Isophthalsäure (PET/I), Copolymere aus PET oder PBT mit aliphatischen Disäuren und Isophthalsäure und Polyethylennaphthenat (PEN).
Beispiele für nützliche Polyamide sind Nylon 6, Nylon 6,6, Nylon 6,10, Nylon 6,12, Nylon 4,6, Nylon 11, und aromatische Nylons, die Polyamide sind, die Kondensate von aromatischen Diaminen wie beispielsweise 1,3-Di(aminomethyl)benzol umfassen.
Beispiele für nützliche Polycarbonate sind 2,2-Bis(4-hydroxyphenol)propan (Bisphenol A)-polycarbonat, das erhältlich ist von Enichem Spa, Italien unter der Marke Sinvet.
Beispiele für nützliche Polyolefine sind Homopolymere oder Copolymere von Ethylen und/oder Propylen. Nützliche Beispiele für Homopolymere sind lineares Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen hoher Dichte und Polypropylen. Nützliche Beispiele für Copolymere sind Copolymere aus Ethylen mit bis zu 40 Gew.-% anderer alpha-Olefine oder olefinisch ungesättigter Carbonsäuren oder Estern, wie beispielsweise Vinylacetat oder Niederalkyl (beispielsweise C1 bis C4)-acrylaten oder -methacrylaten. Andere nützliche Beispiele für Copolymere sind Copolymere von Ethylen und Vinylalkohol. Nützliche Polypropylencopolymere schließen ein Copolymere, die bis zu 15 Gew.-% Ethylen aufweisen. Polyolefine können vorteilhafterweise miteinander oder mit bis zu 30 Gew.-% Ethylen-Propylen-Kautschuken vermischt werden.
Das Polymer kann einen Schmelzpunkt von über 90 °C aufweisen und trotzdem zu feinen wässrigen Dispersionen verarbeitet werden. Vorzugsweise liegt der Schmelzpunkt des Polymeren über 130 °C, stärker bevorzugt über 140 °C und am stärksten bevorzugt über 150 °C. Polymere mit Schmelzpunkten unter 90 °C können ebenfalls verwendet werden, wobei es jedoch bei diesen Polymeren keinen großen Vorteil bietet, Drucke oberhalb des normalen Atmosphärendrucks anzuwenden.
Das wässrige Medium ist eines, das im Wesentlichen Wasser umfasst. Es können bis zu 40 Gew.-% wassermischbare organische Lösemittel in dem wässrigen Medium vorhanden sein. Wenn das Lösemittel einen Siedepunkt unter dem von Wasser aufweist, kann es erforderlich sein, den Druck im Extruder zu erhöhen, um das Lösemittel am Sieden zu hindern. Vorzugsweise gibt es in dem wässrigen Medium nur wenig oder kein organisches Lösemittel, beispielsweise weniger als 30 Gew.-%, stärker bevorzugt weniger als 10 Gew.-% und am stärksten bevorzugt weniger als 5 Gew.-%.
Vorzugsweise enthält die Dispersion mehr als 25 Gew.-% wässrige Phase, stärker bevorzugt mehr als 30 % und besonders bevorzugt mehr als 35 %.
Das Dispergiermittel ist ein Material, das dazu beiträgt, die Polymerschmelze zu emulgieren, und es kann die dispergierten Polymerteilchen stabilisieren, um ein Ausflocken oder Absetzen zu verhindern. Ein typisches Dispergiermittel ist Polyvinylalkohol, der vorzugsweise teilweise hydrolysiert ist. Alternativ kann ein wasserdispergierbares säurefunktionelles Acrylpolymer-Dispergiermittel verwendet werden, wie beispielsweise ein Laurylmethacrylat/Rcrylsäure-Copolymer.
Die Teilchengröße des dispergierten Polymers hängt von der Viskosität des geschmolzenen Polymers ab, und somit von den Eigenschaften des Polymers und der Temperatur in der Dispergierzone. Sie hängt auch von der einwirkenden Scherung ab und somit von der Geschwindigkeit und Konfiguration der Schnecken des Extruders. Das Verfahren kann dazu verwendet werden, Polymerdispersionen mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 10 μm herzustellen, was unter Anwendung eines Mahlprozesses sehr schwer zu erreichen ist. Aufgrund des Verfahrens, nach dem sie hergestellt werden, sind die Teilchen sphärisch. Die kleine Größe der Teilchen und ihre sphärische Form macht sie besonders nützlich für Beschichtungen und Klebstoffe. Sie sind besonders nützlich in Beschichtungsanwendungen, wenn ein dünner Überzugsfilm benötigt wird, beispielsweise, wenn Filme mit einer Dicke unter 10 μm gewünscht werden, wie beispielsweise beim Beschichten von Lebensmittel- und Getränkedosen. Bevorzugte Teilchengrößen für flüssige Beschichtungszusammensetzungen sind 0,1 bis 20 μm, und für Pulverbeschichtungsverwendungen ist der bevorzugte Bereich 1 bis 50 μm.
Andere herkömmliche Beschichtungsbestandteile, wie Pigmente, Füllstoffe, Wärmestabilisatoren, Lichtstabilisatoren, Biocide, Verdickungsmittel, Härtungsmittel, Vernetzer, Tenside, können ebenfalls zugesetzt werden. Diese können dem Polymer beigefügt werden, wenn es in den Extruder gegeben wird, mit dem wässrigen Medium injiziert werden, oder können der fertigen Dispersion zugesetzt werden.
Die Dispersionen können weiterverarbeitet werden, um überschüssiges Dispergiermittel zu entfernen, beispielsweise durch Zentrifugieren und Dekantieren des Überstands und ggf. Redispergieren in reinem Wasser, um die Wasserempfindlichkeit bei den fertigen Filmen zu vermindern, die durch das Dispergiermittel eingeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht erstmals die Herstellung von niederviskosen wässrigen Dispersionen von Polymeren mit einem Schmelzpunkt von mehr als 90 °C. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine wässrige Dispersion von im Wesentlichen sphärischen Teilchen von Polymeren geschaffen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus Polyestern, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyolefinen, Polyurethanen, Polyharnstoffen, Polyimiden und Phenoxyharzen, mit einer Viskosität unter 10 Pa·s, in denen das Polymer einen Schmelzpunkt von mehr als 90 °C aufweist. Insbesondere gestattet das Verfahren erstmals die Herstellung von wässrigen Dispersionen von im Wesentlichen sphärischen Teilchen von kristallinen Polyestern, die ein Erhitzen auf mehr als 150 °C erfordern, um sie zu schmelzen, und zwar ohne wesentlichen Abbau des Polymers durch Reaktion mit Wasser. Der Grund dafür liegt in der relativ kurzen Zeit, für die die Polymerdispersion über die Schmelztemperatur des Polymers erhitzt bleibt, und zwar im Gegensatz zu Batch-Verfahren, bei denen die Polymerdispersion länger bei Temperaturen oberhalb der Polymer-Schmelztemperatur gehalten wird. Da ferner das Polymer als Schmelze dispergiert wird, und nicht gemahlen wird, sind die dispergierten Polymerteilchen sphärisch und nicht irregulär geformt. Sphärische Teilchen sind bevorzugt, da sie die Neigung zeigen, einen besseren Verlauf in den endgültigen Beschichtungsfilmen zu liefern und zwar verglichen mit irregulär geformten Teilchen aus dem Mahlen. Es können auch Polymerdispersionen hergestellt werden, die frei von organischem Lösemittel sind.
Die erhaltenen Teilchen können in Beschichtungsanwendungen entweder in dispergierter Form oder in Form eines Pulvers verwendet werden, bei dem die Polymerteilchen aus dem wässrigen Medium isoliert wurden. Die Polymerteilchen können nach herkömmlichen Techniken, wie beispielsweise durch Filtrieren, Sprühtrocknen, Gefriertrocknen, Zenrifugieren oder Dekantieren oder Ofentrocknung isoliert werden. Iso lierte Teilchen können gewünschtenfalls in einem anderen flüssigen Träger redispergiert werden.
Die Erfindung wird nunmehr mit Hilfe der nachfolgenden Beispiele illustriert:
Beispiel 1
Eine wässrige Dispersion wurde wie folgt hergestellt. Pellets eines kristallinen Polyesterpolymers 88EG^TM von Bostik wurden in einer Menge von 3 kg/h dem Einlass eines gleichsinnig drehenden Zweischnecken-Leistritz-Mikro-18 GL 40D^TM-Extruders zugeführt, wobei die Schnecken mit 350 Umdrehungen pro Minute rotierten. Der Druck am Extruderausgang wurde mit Hilfe eines selbstregulierenden Überdruckventils auf 8 bar gehalten. Die acht Heizzonen in dem Extruder wurden so eingestellt, dass vom Einlass zum Auslass das folgende Temperaturprofil (in °C) eingehalten wurde:
180 – 280 – 240 – 150 – 150 – 150 – 150 – 150.
In der dritten Zone befand sich eine Injektionsöffnung, durch die ein wässriges Dispergiermittel (zu 88 % hydrolysierter Polyvinylalkohol, 30 Gew.-% in Wasser, verkauft als Gohsenol GL05^TM) zu 1 kg/h injiziert wurde. In der fünften Zone war eine Injektionsöffnung, durch die Wasser zu 4 kg/h unter Druck bei 150 °C injiziert wurde.
Die resultierende Polymerdispersion wies eine mediane Teilchengröße von 1,92 μm und eine Viskosität von 27 mPa·s (Brookfield-Viskosimeterspindel 2 bei 12 U/min) auf. Die Polymerdispersion wurde zur Entfernung des Dispergiermittels gewaschen, indem man sie zentrifugierte und den flüssigen Überstand dekantierte, es wurde Wasser zugesetzt, und die Teilchen wurden durch Rühren redispergiert. Das Zentrifugieren und Dekantieren wurde wiederholt, und abschließend wurde das Polymer in Wasser durch einfaches Rühren redispergiert, um eine Beschichtungszusammensetzung zu bilden. Diese wurde auf eine Aluminiumtafel aufgetragen und 5 Minuten auf 230 °C erhitzt, um einen Film mit einer Dicke von 10 μm zu bilden. Der auf diese Weise gebildete Film wurde mit einem Film der gleichen Dicke verglichen, der aus den gleichen Polymerpellets, aufgelöst in heißem Cyclohexanon unter Bildung einer 15 Gew.-%igen Lösung, gebildet wurde. Beide Filme wurden auf Anlaufbeständigkeit durch Kochen in 3 %iger-wässriger Essigsäure für 30 Minuten getestet. Die Flexibilität des Films wurde nach dem Keiltest bestimmt. Beide Filme lieferten identische Ergebnisse, was zeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren keinen schädigenden Effekt auf das Polymer aufweist.
Beispiel 2
Eine wässrige Dispersion wurde wie folgt hergestellt. Pellets des Polyethylens hoher Dichte Eraclene MS80 von Enichem (Schmelzflussindex 35 g/10 min, 190 °C, 2,16 kg) wurden in einer Menge von 3 kg/h dem Einlass eines gleichsinnig drehenden Zweischnecken-Leistritz-Mikro-18 GL 40D-Extruders zugeführt, wobei die Schnecken mit 500 Umdrehungen pro Minute rotierten. Die acht Heizzonen des Extruders wurden auf das folgende Temperaturprofil (in °C) vom Einlass zum Auslass eingestellt:
190 – 250 – 190 – 160 – 160 – 160 – 160 – 160.
In der dritten Zone befand sich eine Injektionsöffnung, durch die ein wässriges Dispergiermittel (Gohsenol GL05, 30 Gew.-% in Wasser) zu 1 kg/h injiziert wurde. In der fünften Zone befand sich eine Injektionsöffnung, durch die Wasser zu 4 kg/h unter Druck bei 160 °C injiziert wurde.
Die Dispersion wurde in einem wassergekühlten Druckbehälter gesammelt, der unter Stickstoff auf 7 bar gehalten wurde, und aus dem die Dispersion, nachdem sie auf unter 100 °C abgekühlt war, periodisch entfernt werden konnte.
Die erhaltene Polymerdispersion wies eine mediane Teilchengröße von 11,00 μm und eine Viskosität von 44 mPa·s (Brookfield Viskosimeter-Spindel 2 bei 12 U/min) auf.
Beispiel 3
Eine wässrige Dispersion wurde wie folgt hergestellt. Pellets des kristallinen Polyesterpolymers 88EG^TM von Bostik (7 Teile) wurden mit einem Pigmentpasten-Masterbatch (1 Teil) vermischt, das 88 EG^TM von Bostik (60 %), Pigment TiO₂ (RTC30 von Tioxide, 33 %) und expoxidiertes Leinöl (Edenol B316 von Henkel, 7 %) umfasste. Das Ganze wurde in einer Menge von 2 kg/h dem Einlass eines gleichsinnig drehenden Zweischnecken-Leistritz-Mikro-18 GL 40D-Extruders zugeführt, wobei die Schnecken mit 300 Umdrehungen pro Minute rotierten. Die acht Heizzonen des Extruders wurden auf das folgende Temperaturprofil (in °C) vom Einlass zum Auslass eingestellt:
180 – 280 – 250 – 160 – 160 – 160 – 160 – 160.
In der dritten Zone befand sich eine Injektionsöffnung, durch die ein wässriges Dispergiermittel (Gohsenol GL05, 30 Gew.-% in Wasser) zu 1 kg/h injiziert wurde. In der fünften Zone befand sich eine Injektionsöffnung, durch die Wasser zu 3 kg/h unter Druck bei 160 °C injiziert wurde.
Die Dispersion wurde in einem wassergekühlten Druckbehälter gesammelt, der unter Stickstoff auf 7 bar gehalten wurde, und aus dem die Dispersion, wenn sie einmal unter 100 °C abgekühlt war, periodisch entfernt werden konnte.
Die resultierende Polymerdispersion wies eine mediane Teilchengröße von 5,74 μm und eine Viskosität von 59 mPa·s (Brookfield Viskosimeter-Spindel 2 bei 12 U/min) auf.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Dispersion eines Polymers in einem wässrigen Medium, bei dem das Polymer in einem wässrigen Medium in einem Extruder bei einer Temperatur oberhalb 100 °C in einem Extruder mit einem Auslass dispergiert wird, wobei der Druck in dem Extruder auf oberhalb Atmosphärendruck gehalten wird, so dass das wässrige Medium nicht siedet, dadurch gekennzeichnet, dass das wässrige Medium weniger als 40 Gew.-organisches Lösemittel enthält und dass eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung des Drucks über Atmosphärendruck mit dem Auslass verbunden ist und ein Überdruckventil oder einen unter Druck stehenden Sammelbehälter einschließt, und wobei die wässrige Dispersion aus dem Extruder in den Auslass und die Einrichtung zur Aufrechterhaltung des Drucks eintritt und der Wirkung einer Kühlzone ausgesetzt wird, um die Temperatur der wässrigen Suspension auf unterhalb 100 °C zu vermindern.
Verfahren nach Anspruch 1, das bei einer Temperatur von 5 bis 150 °C oberhalb des Schmelzpunktes des Polymers durchgeführt wird.
Verfahren nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, wobei der Extruder ein kontinuierlicher Zweischneckenextruder ist.
Verfahren nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, wobei das Polymer ein kristalliner Polyester oder ein kristallines Polyolefin ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Polymer ein kristalliner Polyester ist.
Verfahren nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, wobei das Polymer einen Schmelzpunkt oberhalb 130 °C aufweist.
Verfahren nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, wobei die Dispersion wenigstens 25 Gew.-% des wässrigen Mediums enthält.
Verfahren nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, wobei das wässrige Medium außerdem ein Dispergiermittel für das Polymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Dispergiermittel ein wenigstens teilweise hydrolisierter Polyvinylalkohol ist.
Verfahren zur Herstellung eines Pulvers eines Polymers, das die Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung einer Dispersion eines Polymers in einem wässrigen Medium, bei dem das Polymer in einem wässrigen Medium in einem Extruder bei einer Temperatur oberhalb 100 °C in einem Extruder mit einem Auslass dispergiert wird, wobei der Druck in dem Extruder auf oberhalb Atmosphärendruck gehalten wird, so dass das wässrige Medium nicht siedet, umfasst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das wässrige Medium weniger als 40 Gew.-% organisches Lösemittel enthält und dass eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung des Drucks über Atmosphärendruck mit dem Auslass verbunden ist und ein Überdruckventil oder einen unter Druck stehenden Sammelbehälter einschließt, und wobei wässrige Dispersion aus dem Extruder in den Auslass und die Einrichtung zur Aufrechterhaltung des Drucks eintritt und der Wirkung einer Kühlzone ausgesetzt wird, um die Temperatur der wässrigen Suspension auf unterhalb 100 °C zu vermindern, sowie das Isolieren der Polymerteilchen aus dem wässrigen Medium.