Die Verarbeitung von Kunststoffen erfolgt bis auf wenige Ausnahmen in der Schmeize. Die damit verbundenen Struktur-und Zustandsänderungen übersteht kaum ein Kunststoff, ohne sich in seiner chemischen Struktur zu verändern.

Vernetzungen, Oxidation, Molekulargewichtsänderungen und damit auch Änderungen der physikalischen und technischen Eigenschaften können die Folge sein. Um die Belastung der Polymere während der Verarbeitung zu reduzieren setzt man je nach Kunststoff unterschiedliche Additive ein. So werden aus diesem Grund vielen Kunststoffen in nicht unerheblichem Maße Gleitmittel, insbesondere Polyolefinwachse, beigemengt, die die Aufgabe haben, das Fließverhalten der Schmeize zur verbessern, d. h. die innere und äußere Reibung zu reduzieren.

Diese Gleitmittel haben somit nicht nur die Aufgabe, die Rheologie der Kunststoffschmelze zu verbessern, sondern auch die Schädigung des Materials herabzusetzen.

Gleitmittel erfüllen bei der Verarbeitung eine Vielzahl von Aufgaben. Sie sind dafür verantwortlich, dass ein Kunststoff in der Verarbeitungsmaschine gezielt und ausreichend aufschließt und als homogene Schmelze vorliegt. Weiterhin verhindern Gleitmittel das zu starke Kleben der Kunststoffschmelze an heißen Maschinenteilen. Eine Übersicht der in Kunststoffen eingesetzten Gleitmitteln und ihrer Funktionsweise findet sich in R. Gächter, H. Müller (Ed.) : "Kunststoffadditive", 3. Auflage, Hanser Verlag, München 1989, S. 443 ff.

Stand der Technik ist der Einsatz von Polyolefinwachsen und deren polar modifizierten Derivate in weiten Bereichen der Verarbeitung von Thermoplasten.

Die Wachse werden nach dem Zieglerverfahren, in einer Hochdruckpolymerisation oder durch Abbaureaktionen hergestellt und gegebenenfalls polar modifiziert (vgl. Ullmann\'s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Basel, Cambridge, New York, Tokyo, 5. Ed., Vol. A 28, S 146 ff). Unter dem Begriff Polyolefinwachse versteht man im allgemeinen die Homo-und Copolymeren des Ethens, Propens und anderer a-Olefine. Polar modifizierte Polyolefinwachse sind oxidierte oder mit polaren Reagenzien gepfropfte Polyolefine. Sie finden in Polyolefinen (Polypropylen, Polyethylen und deren Copolymere), in technischen Thermoplasten (Polyester, Polyamide, Polycarbonate, Styrolpolymere, Polyoxymethylene und thermoplastische Elastomere) und polaren Vinylpolymeren (Polyvinylchlorid und Copolymere des Vinylchlorids, chloriertes Polyethylen) Verwendung. Ihre Aufgabe ist neben einer Verbesserung der Fließfähigkeit durch das Herabsetzen der inneren Reibung vor allem die Trennwirkung. Polyolefinwachse haben die Aufgabe, das Kleben von Kunststoffschmelzen an heißen Maschinenteilen zu verhindern, indem sie als Trennmittel wirken.

Die größte Bedeutung haben Polyolefinwachse und deren polar modifizierten Derivate im Bereich des Hart-PVC. Diese Produkte werden in diesem Anwendungsgebiet üblicherweise für die Regulierung des Aufschmelzverhaltens und der Klebeneigung an den Verarbeitungsaggregaten eingesetzt. Sie werden in der Regel in Kombination mit anderen Wachsen, wie Montanwachsen, Fettsäurederivaten oder Paraffinen eingesetzt. Der Einsatz solcher Produkte ist in der Literatur (z. B. K. Worschech : Gleitmittel für PVC in : G. Becker, D. Braun (Hrsg.) : Kunststoff-Handbuch Polyvinylchlorid Bd. 2/1,2. Aufl., Hanser Verlag, München. S. 571 ff.) und in der Patentliteratur, wie US-5 414 035 und WO-96 11 228 beschrieben. Dort wird der Einsatz von Polyethylenwachsen einer bestimmten Viskosität für Kalanderfolien, insbesondere für Blisterverpackungen und Kreditkarten und für den Spritzguss, insbesondere von Rohrfittings, beschrieben. Die Kalanderfolien zeichnen sich durch eine hohe Transparenz,

Stabilität und Plate-out-Beständigkeit aus. Die Spritzgussteile zeigen verbesserte Fertigteileigenschaften.

Polyolefinwachse werden in Praxis in verschiedenen Formen als Gleitmittel eingesetzt. Sie können als reines Produkt einem Kunststoff auf verschiedenen Wegen zugegeben werden. Polyolefinwachse werden auch als Mischung (Pulverblend oder Schmelzeblend) in Kombination mit anderen Gleitmitteln wie Montanwachsen und deren Salzen, Fettsäurederivaten und deren Salzen, Paraffinen, anderen Polyolefinwachsen und deren polar modifizierten Derivaten, Amidwachsen, Siliconen und Fluorkunststoffen eingesetzt. Weiterhin sind Polyolefinwachse Bestandteil von Additivmischungen (One-Packs), die neben Gleitmitteln auch z. B. Thermostabilisatoren, Costabilisatoren, UV-Absorber, Antioxidantien, Lichtschutzmittel, Antistatika, Füllstoffe, Pigmente und Verarbeitungshilfsmittel enthalten können.

Polyolefinwachse werden schon während der Herstellung eines Kunststoffes in den laufenden Polymerisationsprozess hinzugefügt. Weiterhin werden sie einem Polymeren vor einem Verarbeitungsschritt zu gegeben. Dazu kommen verschiedene Verfahren in Frage : Polyolefinwachse können auf ein Polymeres aufgepudert werden, eincompoundiert werden oder in einem kalten oder warmen Pulvermischverfahren in einen Kunststoff eingebracht werden.

Die in der Technik eingesetzten Polyolefinwachse zeigen in ihrer Anwendung als Gleit-und Trennmittel in Kunststoffen einige Nachteile. Herkömmliche Wachse müssen in relativ hohen Mengen zugegeben werden damit eine optimale Wirksamkeit als Gleit-und Trennmittel erzielt werden kann. Zu hohe Dosierungen von Wachsen führt jedoch zu Plate-out (Auswandern) und Ablagerungen an Maschinenteilen, sowie zu Migration von Wachsen an die Oberfläche von Fertigartikeln mit Verschlechterung von Bedruckbarkeit und anderen Nachbearbeitungsschritten (z. B. Verkleben, Metallisieren) sowie insbesondere bei PVC zu einem deutlich reduzierten Energieeintrag bei Verarbeitungsmaschinen mit der Folge eines zu späten oder schlecht kontrollierbaren Aufschmelzens der PVC-Mischung.

Es wurde nun gefunden, dass sich Polyolefinwachse, die mit Hilfe von Metallocenkatalysatoren hergestellt wurden, in besonderer Weise als Gleit-und Trennmittel in Kunststoffen eignen. So ist die erzielbare Gleit-und Trennwirkung mit solchen Polyolefinwachsen in Kunststoffen deutlich höher ausgeprägt ist als mit herkömmlichen Polyolefinwachsen.

Durch die verbesserte Gleit-und Trennwirkung der beanspruchten Polyolefinwachse lässt sich bei gleicher Dosierung ein besserer Effekt erzielen, oder aufgrund der besseren Wirkung kann geringer dosiert werden, um allgemeine Nachteile von Gleitmitteln, wie z. B. Plate-Out, Ablagerungen oder verringerte Bedruckbarkeit zu reduzieren.

Da über die Beziehung zwischen der molekularen Struktur und insbesondere der Molekulargewichtsverteilung von Polyethylenwachsen und ihrer Wirksamkeit als Gleit-und Trennmittel bisher keinerlei Erkenntnisse vorliegen, waren die gefundenen Ergebnisse völlig überraschend.

Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung von mittels Metallocenkatalysatoren hergestellten Polyolefinwachsen, wobei die Polyolefinwachse Homopolymerisate des Ethylens oder Copolymerisate des Ethylens mit einem oder mehreren 1-Olefinen sind, und als 1-Olefine lineare oder verzweigte, substituierte oder unsubstituierte Olefine mit 3-18 C-Atomen, Verwendung finden, als Gleit-und Trennmittel für Kunststoffe.

Die 1-Olefine umfassen vorzugsweise 3-6 C-Atome. Beispiele hierfür sind Propen, 1-Buten, 1-Hexen, 1-Octen oder 1-Octadecen, weiterhin Styrol. Bevorzugt sind Copolymere des Ethylens mit Propen oder 1-Buten. Die Copolymeren bestehen zu 70-99,9, bevorzugt zu 80-99 Gew.-% aus Ethylen. Sind die 1-Olefine substituiert, dann ist der Substituent vorzugsweise ein aromatischer Rest, der mit der Doppelbindung des 1-Olefins in Konjugation steht.

Besonders gut geeignet sind Polyolefinwachse mit einem Tropfpunkt zwischen 90 und 130°C, bevorzugt zwischen 100 und 120°C, einer Schmeizviskosität bei

140°C zwischen 10 und 10000 mPa s, bevorzugt zwischen 50 und 5000 mua-s und einer Dichte bei 20°C zwischen 0,89 und 0,96 g/cm3, bevorzugt zwischen 0,91 und 0,94 g/cm.

Metallocenkatalysatoren zur Herstellung der Polyolefinwachse sind chirale oder nichtchirale Übergangsmetallverbindungen der Formel M1Lx Die Übergangsmetallverbindung M\'Lx enthalt mindestens ein Metalizentralatom M\', an das mindestens ein s-Ligand, z. B. ein Cyclopentadienylligand gebunden ist.

Darüber hinaus können Substituenten, wie z. B. Halogen-, Alkyl-, Alkoxy-oder Arylgruppen an das Metalizentralatom M1 gebunden sein. M\'ist bevorzugt ein Element der Ill., IV., V. oder VI. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente, wie Ti, Zr oder Hf. Unter Cyclopentadienylligand sind unsubstituierte Cyclopentadienylreste und substituierte Cyclopentadienylreste wie Methylcyclopentadienyl-, Indenyl-, 2-Methylindenyl-, 2-Methyl4-phenylindenyl-, Tetrahydroindenyl-oder Octahydrofluorenylreste zu verstehen. Die 71-Liganden können verbrückt oder unverbrückt sein, wobei einfache und mehrfache Verbrückungen-auch über Ringsysteme-möglich sind. Die Bezeichnung Metallocen umfasst auch Verbindungen mit mehr als einem Metallocenfragment, sogenannte mehrkernige Metallocene. Diese können beliebige Substitutionsmuster und Verbrückungsvarianten aufweisen. Die einzelnen Metallocenfragmente solcher mehrkernigen Metallocene können sowohl gleichartig als auch voneinander verschieden sein. Beispiele für solche mehrkernigen Metallocene sind z. B. beschrieben in EP-A-0 632 063.

Beispiele für aligemeine Strukturformeln von Metallocenen sowie für deren Aktivierung mit einem Cokatalysator sind u. a. in EP-A-0 571 882 gegeben.

Neben unpolaren Metallocenwachsen können auch deren durch polare Modifizierung gewonnenen Derivate eingesetzt werden. Die Modifizierung geschieht beispielsweise durch Oxidation mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen oder durch Pfropfung mit polaren Monomeren, beispielsweise Maleinsäure oder deren Derivate.

Die beschriebenen Polyolefinwachse auf Metallocenbasis können in verschiedenen Formen einem Kunststoff hinzugefügt werden : Die Polyolefinwachse können einzeln auf kalte oder warme Träger (z. B. dem Kunststoff) aufgetrommelt, eincompoundiert, oder in einem kalten oder warmen Pulvermischprozess in einen Kunststoff eingemischt werden. Sie können als Pulver-oder Schmelzeblend gemeinsam mit anderen Gleitmitteln wie Montanwachsen und deren Salze, Fettsäurederivaten und deren Salze, Paraffinen, anderen Polyolefinwachsen und deren polar modifizierten Derivaten, Amidwachsen, Siliconen und Fluorkunststoffen eingesetzt werden.

Die Polyolefinwachse können als Bestandteil von Additivmischungen (One-Packs) eingesetzt werden. Diese One-Packs bestehen aus verschiedenen Gleitmitteln, Thermostabilisatoren, Costabilisatoren, UV-Absorbern Antioxidantien, Lichtschutzmitteln, Antistatika, Füllstoffen, Pigmenten, Verarbeitungshilfsmitteln und anderen Wirkstoffen.

Die Polyolefinwachse werden zur optimierten Verteilung vorzugsweise in mikronisierter Form in Mischungen aus überwiegend pulverförmigen Ausgangsstoffen eingesetzt. Sie können schon während der Herstellung eines Kunststoffes in der Polymerisation hinzugefügt werden.

Die Polyolefinwachse werden vorzugsweise vordispergiert in Form von Wachskonzentraten (Masterbatches) in einem Trägerkunststoff (z. B. Polyolefin) eingesetzt.

In den nachfolgenden Beispielen werden folgende Polyolefinwachse hinsichtlich ihrer Gleit-und Trennwirkung in Kunststoffen verglichen.

Beispiele Produkt Verfahren Tropf-Säurezahl Viskosität, punkt140°C Bsp. 1 Ethylen-Homopolymer Metallocen 125°C 320 mua-s Bsp. 2 Ethylen-/Propylen-Metallocen 116°C 680 mPa-s Copolymer Bsp. 3 Oxidat * Metallocen 105°C 18 mg KOH/g 250 mPa-s Vergl. 1 Ethylen-Homopolymer Ziegler 125°C 300 mPa-s Vergl. 2 Ethylen-/Propylen-Ziegler 118°C 600 mPa s Copolymer Vergl. 3 Ethylen-Homopolymer Hochdruck 1080C 600 mpa-s Vergl. 4 Oxidat** Ziegler 108°C 18 mg KOH/g 250 mPa s

*Mittels Luft oxidiertes Ethylen-/Propylen Copolymerwachs aus Beispiel 2 **Mittels Luft oxidiertes Ethylen-/Propylen Copolymerwachs aus Vergleich 2 Trennwirkung in PVC-hart : Zur Beurteilung der Trennwirkung von Gleitmitteln in PVC-hart werden üblicherweise mit Zweiwalzwerken klebefrei Zeiten ermittelt. Dazu wird eine verarbeitungsfertige PVC-Mischung auf ein Walzwerk (190°C, 15/20 RPM, Spaltweite ca. 0,5 mm) aufgegeben und die Zeit bis zum Kleben der PVC- Schmeize gemessen. Eine lange klebefrei Zeit bedeutet eine gute Trennwirkung des geprüften Gleitmittels.

Verwendete PVC-Rezeptur : Vinnolits S 3160 100,0 phr Irgastabe 17 MOK 1, 5 phr Paraloide BTA 702 S 8,0 phr Edenols D 81 0,5 phr Distearylphthalat 0,3 phr Prüfprodukt 0,3 phr

Erhaltene Ergebnisse : Beispiel 1 18 min klebefrei Zeit Beispiel 2 17 min klebefrei Zeit Beispiel 3 21 min klebefrei Zeit Vergleich 1 11 min klebefrei Zeit Vergleich 2 9 min klebefrei Zeit Vergleich 3 9 min klebefrei Zeit Vergleich 4 16 min klebefrei Zeit Trennwirkung in Polyamid (PA) : Die Trennwirkung von Gleitmitteln in technischen Kunststoffen wird üblicherweise mittels Entformungskraftmessungen beim Spritzgießen quantifiziert. Dazu wird eine zylindrische Hülse im Spritzgießverfahren hergestellt und die benötigte Maximalkraft zum Entformen der Hülse aus dem Werkzeug wird als Entformungskraft registriert. Eine niedrige Enfformungskraft zeigt eine gute Trennwirkung des eingesetzten Gleitmittels.

Für ein ungefülltes/unverstärktes PA 6 wurden folgende Ergebnisse ermittelt : Beispiel 1 : 550 N, Dosierung 0,3 % Beispiel 2 : 650 N, Dosierung 0,3 % Beispiel 3 : 500 N, Dosierung 0,3 % Vergleich 1 : 900 N, Dosierung 0,3 % Vergleich 2 : 980 N, Dosierung 0,3 % Vergleich 3 : 850 N, Dosierung 0,3 % Vergleich 4 : 800 N, Dosierung 0,3 % Trennwirkung in Polypropylen (PP) : Die Trennwirkung von Gleitmitteln in Polyolefinen wird üblicherweise mittels Enfformungskraftmessungen beim Spritzgießen quantifiziert. Dazu wird eine zylindrische Hülse im Spritzgießverfahren hergestellt und die benötigte Maximalkraft zum Entformen der Hülse aus dem Werkzeug wird als

Enfformungskraft registriert. Eine niedrige Enfformungskraft zeigt eine gute Trennwirkung des eingesetzten Gleitmittels.

Für ein Talkum-verstärktes PP/EPDM-Compound wurden folgende Ergebnisse bestimmt : Beispiel 1 : 750 N, Dosierung 0,1 % Beispiel 2 : 700 N, Dosierung 0,1 % Beispiel 3 : 600 N, Dosierung 0,1 % Vergleich 1 : 900 N, Dosierung 0,1 % Vergleich 2 1050 N, Dosierung 0,1 % Vergleich 3 : 950 N, Dosierung 0,1 % Vergleich 4 : 850 N, Dosierung 0,1 %