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Dokumentenidentifikation DE69828328T2 08.12.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000872528
Titel Herstellung von Tallöl Kolophonium Ester mit verringertem Geruch
Anmelder Arizona Chemical Oy, Oulu, FI
Erfinder Karvo, Mikko Kalevi, 90650 Oulu, FI
Vertreter ABACUS Patentanwälte, Klocke, Späth, Barth, 72160 Horb
DE-Aktenzeichen 69828328
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 17.04.1998
EP-Aktenzeichen 986600336
EP-Offenlegungsdatum 21.10.1998
EP date of grant 29.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.12.2005
IPC-Hauptklasse C09F 1/04

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tallölkolophoniumesters mit einer geringen Geruchsstärke, der in anspruchsvollen Anwendungen verwendbar ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Tallöl wird als Nebenprodukt des Sulfatkochprozesses in Form von Seife erhalten, die vor der Destillation mit Schwefelsäure angesäuert wird. Teer, Kolophonium und Fettsäure werden als Hauptfraktionen in der Destillation getrennt. Das Kolophonium enthält hauptsächlich tricyclische C20-Monocarbonsäuren mit Diterpenstruktur, deren Anteil in dem Tallölkolophonium üblicherweise in einer Größenordnung von 85 bis 95 % liegt. Der Rest besteht aus Fettsäuren und Neutralölen, die verschiedene Anhydride, Phenole, Sterole und Diterpenalkohole oder -aldehyde sind. Als Ergebnis des Sulfatprozesses enthält Tallölkolophonium auch geringe Mengen verschiedener organischer Schwefelverbindungen (Gesamtschwefel ungefähr 1000 ppm), die als die Ursache des typischen, irgendwie unangenehmen Geruchs von Tallölkolophonium angesehen werden, der eindeutig von demjenigen von beispielsweise Balsamkolophonium unterscheidbar ist.

Eine Anwendung des Kolophoniums ist seine weitere Raffinierung zu einem Additiv, das Klebstoffen Klebrigkeit verleiht. Diese Klebstoffharze sind am Häufigsten entweder polymerisierte Kolophoniums oder Kolophoniumester, die erhalten werden, indem Polyole wie Pentaerythrit, Glycerol oder Glykole mit Kolophoniumsäuren reagieren gelassen werden. Die Herstellung von Kolophoniumestern findet in der Regel durch ein Chargenverfahren in geschmolzenem Zustand und bei sehr hohen Temperaturen (250 bis 300 °C) statt. Die Verwendung von Katalysatoren zur Beschleunigung der Reaktion ist üblich, und zum Erreichen einer im Wesentlichen vollständigen Veresterung wird allgemein ein Überschuss von ungefähr 15 bis 20 % des Polyols relativ zu seiner stöchiometrischen Menge benötigt (E. E. McSweeney, H. G. Arlt, Jr.; J. Russell, Herausgeber, Tall Oil and its Uses – II, Pulp Chemical Association, Inc., New York (1987)). Das Voranschreiten der Reaktion wird verfolgt, indem die Säurezahl bestimmt wird, die in der Regel in der Größenordnung von 160 bis 180 mg KOH/g für Kolophonium und innerhalb des Bereichs von 5 bis 15 für das Endprodukt, Kolophoniumester, liegt. Die Reaktionszeit in der Produktion im Industriemaßstab beträgt in der Regel 20 bis 30 Stunden, worin ein Wasserdampf strippen von einigen Stunden eingeschlossen ist, das üblicherweise als letzter Schritt durchgeführt wird. Der Zweck des Strippens liegt darin, in der Weise der Wasserdampfdestillation viele Neutralöle und insbesondere Geruchsbestandteile aus dem Reaktionsprodukt zu entfernen, die in dem Kolophonium vorhanden sind. Es führt auch dazu, dass der Erweichungspunkt des Produkts steigt, was als erwünschte Eigenschaft angesehen wird. Mit Wasserdampf durchgeführtes Strippen kann jedoch Neutralöle und Geruchsbestandteile nicht so vollständig entfernen, wie es in Anbetracht der Verwendungen von Kolophoniumestern erwünscht wäre. Diese Produkteigenschaft ist in der Tat in den letzten Jahren zu einem sehr bedeutsamen Qualitätskriterium beim Vergleich von Tallölkolophoniumestern mit entsprechenden aus Balsamkolophonium hergestellten Estern oder mit Kohlenwasserstoffharzen geworden, die für die gleichen Anwendungen verkauft werden. Der für Balsamkolophoniumester typische Geruch stammt aus Terpentinresten, die der Kolophoniumtyp in größeren Mengen als Tallölkolophonium enthält. Andererseits werden zur Behandlung von Balsamkolophonium keine schwefelhaltigen Chemikalien verwendet, und daher werden darin keine entsprechenden organischen Schwefelverbindungen gebildet, die unangenehmen Geruch verursachen. Zu besonders anspruchsvollen Verwendungen von Kolophoniumestern gehören Heißschmelzklebstoffe für Hygieneprodukte und Nahrungsmittelverpackungsprodukte und auch die Verwendung von Glycerolestern von Kolophonium als Bindemittel in Kaugummigemischen.

Die Geruchsstärke korreliert mit der Konzentration der flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) in dem Produkt; VOC ist eine Menge, die durch Messungen angegeben werden kann, verglichen mit Geruchsintensität, die nur subjektiv bewertet werden kann. Die Reduktion der VOC-Konzentrationen in den nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kolophoniumestern, verglichen mit entsprechenden konventionellen Produkten, wird nachfolgend gezeigt.

Die Veresterung des Kolophoniums ist als chemische Reaktion wohl bekannt, und diesbezügliche Veröffentlichungen und Patente sind seit Jahrzehnten vorgestellt worden. Es entstehen jedoch fortlaufend neue Erfindungen, die die Verbesserung der Verfahren und der Produktqualität anstreben, und zahlreiche Verfahren, die Verbesserungen der Farbe von Kolophoniumester anstreben, sind insbesondere in den letzten 10 bis 15 Jahren patentiert worden. Als typische Beispiele hierfür, wobei im Allgemeinen sowohl Veresterung als auch verschiedene Katalysatoren und andere Additive zur Verbesserung des Produkts offenbart werden, können wir beispielsweise US-A-3 780 013, US-A-4 548 746, US-A-4 659 514 und US-A-4 962 186 sowie die oben als Referenzen zitierten Patente nennen. Veröffentlichungen, die sich ausdrücklich auf die Entfernung von Geruchsbestandteilen aus Kolophoniumestern beziehen, wurden nicht gefunden, es sollte begründeterweise jedoch GB-A-1 296 480 zitiert werden, die ein Verfahren zur Reduzierung der Farbe und der Geruchsbestandteile von Tallölkolophonium offenbart. Bei diesem Verfahren wird das Kolophonium zuerst bei einer Temperatur von 240 bis 280 °C 2 bis 8 Stunden wärmebehandelt, um Farbe und Geruchsbestandteile in eine schwere Fraktion zu überführen, und anschließend wird das wärmebehandelte Kolophonium erneut destilliert, wodurch ein Kolophonium mit einer schwächeren Farbe und Geruchsstärke als Destillat gewonnen wird und die schwere Fraktion als Destillationsrückstand gewonnen wird. Als technische Option sind der separate Heizschritt in einem Reaktor und erneute Destillation langsam und teuer, wenn das weitere Raffinieren des dadurch erhaltenen Kolophoniums berücksichtigt wird.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tallölkolophoniumesters mit einer geringen Geruchsstärke, wobei das Verfahren einen Veresterungsschritt umfasst, in dem Tallölkolophonium mit einem Polyol verestert wird, um ein Produkt zu bilden, das einen Tallölkolophoniumester enthält, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das aus der Veresterung erhaltene Produkt einer Verdampfung unterzogen wird, um Geruchsbestandteile und andere flüchtige Bestandteile aus dem Produkt zu entfernen, wobei diese Verdampfung in einem separaten Kurzwegverdampfer, der eine Verdampfungsoberfläche aufweist und, in der Nähe dieser Oberfläche, einen Kühler, an dem die zu entfernenden abgedampften Bestandteile kondensieren, ausgeführt wird, wonach ein Tallölkolophoniumester mit einer geringen Geruchsstärke aus dem Verdampfer gewonnen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kolophoniumesters ist allgemein für Kolophoniumester geeignet, insbesondere jedoch für Kolophoniumester, die einen Ring-und-Kugel-Erweichungspunkt (ASTM E28–92) von mehr als 70 °C haben. Die am Häufigsten zur Herstellung der Kolophoniumester mit diesem Erweichungspunktbereich verwendeten Polyole umfassen Glycerol und Pentaerythrit. Das verwendete Ausgangskolophonium kann ein Tallölkolophonium mit einem Erweichungspunkt im Bereich von ungefähr 55 bis 75 °C sein, vorzugsweise jedoch im Bereich von ungefähr 65 bis 70 °C.

Ein Kolophonium einer geringeren Qualität als konventionell, d. h. ein Kolophonium mit einem niedrigeren Erweichungspunkt, kann auch als Ausgangskolophonium verwendet werden. Auf verschiedene Weisen modifiziertes Kolophonium ist auch eine geeignete Ausgangssubstanz. Zu bekannten Modifizierungen von Kolophonium gehören Dimerisierung und Verstärkung des Kolophoniums mit Chemikalien, die nach dem Diels-Alder-Mechanismus reagieren, wobei die am Häufigsten verwendeten Fumarsäure und Maleinsäureanhydrid sind.

Die Veresterung wird vorteilhaft in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt, geeignete Katalysatoren schließen üblicherweise verwendete Veresterungskatalysatoren ein, wie p-Toluolsulfonsäure, hypophosphorige Säure oder bestimmte handelsübliche Spezialkatalysatoren, wie Irganox 1425 oder Irganox B551 (Hersteller Ciba-Geigy). Irganox 1425 ist chemisch Calciumbis[monoethyl(3,5-di-tert. butyl-4-hydroxybenzyl)phosphonat] und Irganox B551 ist eine Mischung des ersteren und Irganox 415 (4,4'-Thiobis[2-(1,1-dimethylethyl)-5-methylphenol]) in einem Verhältnis von 1:1. Es ist natürlich möglich, dem Produkt andere üblicherweise verwendete Additive zuzusetzen, wie Antioxidantien, um die Wärmebeständigkeit zu verbessern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Menge an Polyol ein im Wesentlichen äquivalentes Verhältnis zu Kolophonium, wobei in diesem Fall die Menge an Polyol in Bezug auf Kolophonium vorzugsweise ungefähr 0,9 bis 1,1:1 beträgt. Dies ist im Vergleich mit konventioneller Veresterung ein eindeutiger Unterschied, bei der in der Regel ein Überschuss an Polyol von ungefähr 15 bis 20 % verwendet wird.

Erfindungsgemäß wird die Veresterung in einer bekannten Weise durchgeführt, bis die Säurezahl auf einen Wert von ungefähr 15 bis 35, vorzugsweise auf einen Bereich von ungefähr 20 bis 28 sinkt. In einer Produktionsvorrichtung im industriellen Maßstab geschieht dies in erheblich kürzerer Zeit, ungefähr 13 bis 17 Stunden, als bei konventioneller Veresterung auf eine Säurezahl von 5 bis 10, da das Voranschreiten der Reaktion sich erheblich verlangsamt, unmittelbar nachdem die Säurezahl einen Wert von 30 bis 25 erreicht.

Der anschließende Schritt in dem Herstellungsverfahren ist die Behandlung des Veresterungsprodukts in einem sogenannten Kurzwegverdampfer, wobei der Kolophoniumester in eine zylindrische Säule eingespeist wird, die mit einem speziellen Rotor zum Ausbreiten der Einsatzmaterialflüssigkeit zu einem dünnen Film auf der Innenoberfläche des Zylinders ausgestattet ist. In dem Verdampfer wird durch Sog ein geeignetes Vakuum, ungefähr 0,1 bis 20 mbar, am meisten bevorzugt ungefähr 0,2 bis 4 mbar erzeugt, woraufhin die neutralen Substanzen und Fettsäuren, die von dem Tallölkolophonium abgeleitet sind und in dem Kolophoniumester vorhanden sind, zusammen mit dem nicht umgesetzten Kolophonium verdampfen. Die Temperatur der Verdampfungsoberfläche beträgt in der Regel ungefähr 150 bis 280 °C und am meisten bevorzugt ungefähr 220 bis 260 °C. Das Kondensieren der flüchtigen Bestandteile findet an einem sogenannten Kühlfinger in der Mittel des Zylinders statt, dies ist ein separat gekühlter Destillatkühler. Eine Verdampfungsvorrichtung dieses Typs hat den Vorteil der raschen Kondensation der destillierbaren Komponenten, da der Abstand von der Verdampfungsoberfläche zu der Kühleroberfläche erheblich kürzer ist, als wenn eine konventionelle Vorrichtung verwendet wird, die auf einem Außenseitenkühler basiert. Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht das Erreichen einer guten Vakuumtiefe, die eine Vorbedingung zum Erreichen der gewünschten Verdampfung ist. Der Destillatfluss und das eigentliche Produkt werden aus dem Kurzwegverdampfer über separate Anschlüsse erhalten. Es ist für den in dem Verdampfer behandelten Kolophoniumester typisch, dass seine Säurezahl auf einen Wert von ungefähr 0,2 bis 10, am meisten bevorzugt auf einen Wert von ungefähr 2 bis 6 sinkt, was unter der Säurezahl von Kolophoniumestern liegt, die in konventioneller Weise hergestellt sind, in der Regel 8 bis 15. Gleichzeitig steigt der Erweichungspunkt auf einen höheren Wert als für Ester, die in konventioneller Weise in einem Reaktor mit Wasserdampf gestrippt worden sind. Der Erweichungspunkt des Pentaerythritesters kann auf einen Wert von ungefähr 103 bis 108°C gebracht werden, wenn die Säurezahl auf einen Wert von ungefähr 0,5 bis 3 abgesenkt wird, beziehungsweise auf einen Wert von ungefähr 98 bis 102 °C, wenn die Säurezahl in einer Größenordnung von ungefähr 4 bis 6 liegt. Die Behandlung in dem Kurzwegverdampfer verschlechtert die Farbe des Kolophoniumesters kaum, die auch eine wichtige Eigenschaft des Produkts bei Heißschmelzklebstoffen ist. Die Zusammensetzung des Destillats variiert natürlich in Abhängigkeit von den gewählten Verdampfungsbedingungen (Vakuum und der Temperatur der Verdampfungsoberfläche sowie der Einsatzmaterialmenge), der Anteil der neutralen Bestandteile liegt in der Regel jedoch in einer Größenordnung von 30 bis 50 %, wobei der Rest aus Fettsäuren und nicht umgesetztem Kolophonium besteht. Die Destillatmenge beträgt in der Regel 5 bis 20 Gew.-% der Menge des Einsatzmaterials. Das Fehlen des Geruchs in dem Produkt und seine niedrigen VOC-Gehalte sind somit auf eine erhebliche Abnahme der Konzentrationen der in der Kurzwegverdampfung entfernten Bestandteile in dem Produkt selbst zurückzuführen.

Die Erfindung wird nachfolgend detaillierter mit Hilfe von Beispielen und Vergleichstests beschrieben. Die Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht, wenn nicht anders angegeben.

Beispiele

Nachfolgend werden zwei Beispiele zur Herstellung von Kolophoniumglycerolester und Kolophoniumpentaerythritester im Labormaßstab gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gegeben.

Beispiel 1

200 g eines Tallölkolophoniums mit einem Erweichungspunkt von 61 °C, einer Säurezahl von 172,0 und einem Gehalt an nicht verseifbarem Material von 7,8 % wurden in einen geeigneten Glaskolben gegeben, der mit einem Thermometer und einem Rührer ausgestattet war. Das Kolophonium wurde in einer Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur von ungefähr 180 °C geschmolzen, und in das Reaktionsgefäß wurden schrittweise als Katalysator 0,8 g handelsüblicher Irganox B551 (Ciba-Geigy)-Katalysator und unmittelbar danach 18 g Glycerol gegeben. Das Reaktionsgefäß wurde mit einem Rückflusskühler ausgestattet, in dem Kondensationsöl mit ungefähr 120 °C zirkulierte, wodurch das in der Veresterung abgegebene Wasser den Reaktor verlassen konnte, das Verdampfen des Glycerols jedoch verhindert wurde. Die Temperatur der Reaktionsmischung wurde auf 275 °C erhöht und dort zwei Stunden gehalten, woraufhin die Säurezahl des Glycerolesters auf 20,9 sank und sein Erweichungspunkt 69 °C betrug. Das Produkt wurde auf 220 °C abgekühlt und anschließend in einen Kurzwegverdampfer mit einer Manteltemperatur von 240 °C und einem Druck von 0 bis 2 mbar eingespeist. Die Zuführungsgeschwindigkeit betrug 200 ml/h und die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 200. Die Menge des abgetrennten Destillats betrug 15 %, und seine Säurezahl betrug 108,3 und der Anteil der Neutralbestandteile in dem Destillat war überraschend hoch, 36,3, wodurch gezeigt wird, dass der Rückstand der Neutralöle in dem Produkt selbst auf einen signifikant niedrigen Wert abgesunken war. Die Säurezahl des als Produkt erhaltenen Kolophoniumesters sank auf 0,8, und sein Erweichungspunkt stieg überraschenderweise auf 89 °C. Die anfängliche Kolophoniumfarbe, die nach dem Verfahren ASTM D 509-70 bestimmt wurde, war XA-X, und diejenige des Produkts war X-WW, wodurch gezeigt wird, dass das Produkt in dem Verdampfer etwas dunkler wurde.

Beispiel 2

Durch Verwendung der in dem vorhergehenden Beispiel beschriebenen Vorrichtung, jedoch ohne den Rückflusskühler, wurde Pentaerythritester hergestellt, indem in den Kolben 200 g eines Kolophoniums mit einem Erweichungspunkt von 69 °C und einer Säurezahl von 177,5 als Charge gegeben wurden. Als Katalysator wurden 0,4 g Weißungsmittel Irganox 415 von Ciba Geigy und 0,8 g Katalysator Irganox 1425 sowie 24 g Pentaerythrit bei einer Temperatur von 210 bis 240 °C zugegeben. Die dreistündige Veresterung bei 280 °C senkte die Säurezahl auf 18,4, und der gemessene Erweichungspunkt war 92 °C. Das Verdampfen unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen produzierte zudem einen Pentaerythritester mit einer Säurezahl von 2,0, einem Erweichungspunkt von 107 °C und einer Farbe von WW-WG. Die Ausbeute an Destillat betrug 11,5 %, seine Säurezahl betrug 126,0 und sein Gehalt an nicht verseifbaren Materialien betrug 29,3 %. Es war in diesem Experiment auch überraschend, dass der Erweichungspunkt während der Verdampfungsbehandlung um 15 °C anstieg und dass der Gehalt an Neutralölen in dem Destillat hoch war.

Das folgende Beispiel veranschaulicht die Herstellung einer experimentellen Charge Pentaerythritester nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im industriellen Maßstab:

Beispiel 3

sGeschmolzenes Kolophonium, dessen gemessener Erweichungspunkt 65 °C betrug, wurde als Charge in einer Menge von 9500 kg unter einer Stickstoffatmosphäre in einen Reaktor eingebracht. Bei einer Temperatur von 205 bis 210 °C wurden schrittweise 35 kg Irganox B551 zugegeben und unmittelbar darauf 1050 kg Pentaerythrit, so dass die Temperatur während der Zugabe oberhalb von 195 °C blieb.

Die Temperatur wurde stetig auf 275 °C erhöht, während eine leichte Stickstoffdusche in den Reaktor gegeben wurde. Die Veresterung wurde verfolgt, indem die Säurezahl als Funktion der Zeit ermittelt wurde. Als die Geschwindigkeit des Absinkens der Säurezahl sich auf weniger als drei Einheiten pro Stunde deutlich verlangsamt hatte, wurde die Charge auf 255 °C abgekühlt und das Produkt in einen Kurzwegverdampfer gepumpt. Die Zeit vom Einbringen der Charge bis zum Abziehen des Reaktors betrug 13 Stunden. Der Erweichungspunkt war in diesem Schritt auf 84 °C gestiegen, und die Säurezahl des Esters betrug vor dem Verdampfen 23,9. Der Ester wurde mit einer Rate von 2200 kg/h in den Kurzwegverdampfer mit einer Manteltemperatur von 240 °C und einem Druck von 1 mbar eingespeist. Die Ausbeute des Endprodukts betrug 85,8 % des Verdampfereinsatzmaterials, und die konventionellen Analysen waren wie folgt: Säurezahl 5,5; Erweichungspunkt 100 °C und Farbe XC-XB. Die Säurezahl des Destillats betrug 102.

Vergleichstests der Geruchsstärke

Zur Bewertung der Geruchsstärken der durch Verwendung eines Kurzwegverdampfers hergestellten Ester wurde ein Riechtest durchgeführt, indem fünf Personen, die zu einer Geruchsversuchsteilnehmergruppe gehörten und in der Aufgabe geübt waren, Geruchsbewertungen vornahmen.

Behandlung der Geruchsprobe: 50 g des zu testenden Kolophoniumesters wurden stark verdünnt in einen sorgfältig desinfizierten braunen Weithals-1 L-Glaskolben gegeben, der mit einem Schliffstopfen ausgestattet war, und 50 ml destilliertes Wasser wurden über den Kolophoniumester gegossen. Der geschlossene Kolben wurde zwei Stunden auf ein siedendes Wasserbad gestellt, und danach wurde der Kolben in einem separaten Geruchslabor eine halbe Stunde auf eine 60 °C warme Platte gestellt.

Durchführung des Tests: Der Test deckt fünf verschiedene Proben ab, die die ausgewählten Tester sensorisch durch Schnüffeln an den kurz geöffneten Probekolben bewerten. Als Ergebnis stellt jeder Tester die Proben in eine Reihenfolge gemäß einer ansteigenden Geruchsstärke. Das Ergebnis des gesamten Tests wird statistisch berechnet, so dass das Ergebnis jedes Testers mit dem Mittelwert verglichen wird, und wenn der so erhaltene Korrelationskoeffizient eines individuellen Testers unter einem bestimmten Wert bleibt, wird das Ergebnis dieses Testers von der Berechnung des Endergebnisses ausgeschlossen. Die Geruchsbewertung der Versuchsteilnehmergruppe kann als zuverlässig angesehen werden, wenn mindestens vier Tester eine akzeptable Korrelation mit den Mittelwerten erreichen. Die relative Intensität des Geruchs unter den bewerteten Proben wird durch eine Zahl im Bereich von 1 bis 5 beschrieben, wobei die Probe mit der niedrigsten Geruchsstärke den niedrigsten Zahlenwert erhält und die Probe mit der höchsten Geruchsstärke den höchsten Zahlenwert erhält.

Für diesen Test wurden von den nach dem neuen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kolophoniumestern zwei Pentaerythritester (A, B) und ein Glycerolester (C) ausgewählt, und als Kontrolle zwei nach dem konventionellen Verfahren, d. h. Veresterung und schließlich Wasserdampfstrippen, hergestellte Glycerolester, wobei einer davon ein Kolophonium der sogenannten Klebstoffkolophoniumqualität (D) und das andere ein Kolophonium der Nahrungsmittelqualität (E) war, das für Kaugummigemisch verwendbar ist. Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse des Tests, bei dem alle der fünf Tester für die Berechnung des Endergebnisses akzeptiert worden waren, und das Ergebnis kann daher als zuverlässig angesehen werden.

Gemäß dem Ergebnis war die Geruchsstärke von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kolophoniumestern geringer als diejenige der als Kontrollen verwendeten Glycerolester, wobei letztere unter Produkten ausgewählt worden waren, die in Bezug auf die getestete Eigenschaft das besten Niveau wiedergaben.

Ein weiteres Verfahren zur Bewertung der Geruchsstärke ist die Bestimmung der Menge an flüchtigen Verbindungen aus dem Produkt, d. h. die sogenannte VOC-Konzentration, die mit dem sensorisch wahrnehmbaren Geruch korreliert. Zur Messung dieser Eigenschaft verwendete unser Labor ein Verfahren, bei dem 20 g des zu testenden Produkts in eine kleine Aluminiumform eingewogen wurden und die Probe danach fünf Stunden in einem Konvektionsofen bei 180 °C gehalten wurde. Nach der Wärmebehandlung wurde die Abnahme der Masse durch Wiegen bestimmt, und der Gewichtsverlust wurde in Prozent angegeben. Es wurden nach einem konventionellen Verfahren hergestellte Glycerol- und Pentaerythritester getestet, zusammen mit nach dem Verdampfungsverfahren hergestellten Kolophoniumestern. In der Studie der unterschiedlichen Proben wurden die folgenden Gewichtsverluste gemessen:

Aus den Ergebnissen der Gewichtsverlustmessungen geht eindeutig hervor, dass die Rückstände an flüchtigen Bestandteilen in den nach dem neuen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Tallölkolophoniumestern eindeutig verringert sind.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung eines Tallölkolophoniumesters mit einer geringen Geruchsstärke, wobei dieses Verfahren einen Veresterungsschritt umfasst, in dem Tallölkolophonium mit einem Polyol in einem Gefäß verestert wird, um ein Produkt zu bilden, das einen Tallölkolophoniumester enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des in der Veresterung verwendeten Polyols zu dem Kolophonium 0,9–1,1:1 beträgt und dass das aus der Veresterung erhaltene Produkt einer Verdampfung unterzogen wird, um Geruchsbestandteile und andere flüchtige Bestandteile aus dem Produkt zu entfernen, wobei diese Verdampfung in einem separaten Kurzwegverdampfer, der eine Verdampfungsoberfläche aufweist und, in der Nähe dieser Oberfläche, einen Kühler, an dem die zu entfernenden abgedampften Bestandteile kondensieren, ausgeführt wird, wonach ein Tallölkolophoniumester mit einer geringen Geruchsstärke aus dem Verdampfer gewonnen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck im Bereich von 0,1–20 mbar, vorzugsweise 0,2–4 mbar, in dem Verdampfer verwendet wird und dass die Temperatur der Verdampfungsoberfläche im Bereich von 150–280 °C, vorzugsweise 220–260 °C, liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zu veresternden Kolophonium um Tallölkolophonium oder modifiziertes Tallölkolophonium handelt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Erweichungspunkt des Kolophoniums bei 55–75 °C, vorzugsweise 65–70 °C, liegt.
  5. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem für die Veresterung verwendeten Polyol um Glycerol oder Pentaerythritol handelt.
  6. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Säurezahl des Produktes während der Veresterung auf ein Niveau von 35–15, vorzugsweise 28–20 abfällt.
  7. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 5–20 Gew.-% einer Substanz, die vorwiegend aus einer Mischung aus Neutralölen, Fettsäure und Kolophonium besteht, während des Verdampfungsschritts aus dem Produkt entfernt wird.
  8. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Säurezahl des aus der Verdampfung erhaltenen Tallölkolophoniumesters 0,2–10, vorzugsweise 2–6, beträgt.
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