CZ291984B6 - Kompozice nitrátu celulózy a změkčovadla a jejich použití - Google Patents

Abstract

eÜen se t²k kompozic nitr tu celul zy a zm k ovadla, sest vaj c ch z 40 a 82 % hmotnostn ch nitr tu celul zy s obsahem dus ku m n ne 12,6 % hmotnostn ch a 18 a 60 % hmotnostn ch formylovan²ch polyurethan jako zm k ovadla a jejich pou it jako laka°sk suroviny.\

Description

Vynález se týká kompozic nitrátu celulózy a změkčovadla, sestávajících z 40 % až 82 % hmotnostních nitrátu celulózy s obsahem dusíku méně než 12,6 % hmotnostních a 18 až 60 % hmotnostních formylovaných polyurethanů jako změkčovadla a jejich použití.

Dosavadní stav techniky

Nitrát celulózy je jako podstatná součást lakových systémů známý (viz například B. U. Biethan, Lacke und Lósemittel, Verlag Chemie GmbH, Weinheim, 1. vydání, 1979, str. 8).

Vzhledem k tomu, že se nitrát celulózy v suchém stavu velmi lehce nárazem nebo třením přivede k zapálení, musí být na trhu obvyklé lakařské nitráty celulózy zpracovány buď flegmatizačním činidlem (například zvlhčovacím činidlem) v množství alespoň 25 % hmotnostních, nebo želatinizačním změkčovadlem v koncentraci alespoň 18 % hmotnostních, aby se snížilo nebezpečí při skladování, manipulaci a transportu.

Jako zvlhčovači činidla se vedle vody používají všeobecně alkoholy, jako je ethylalkohol, isopropylalkohol a butylalkohol. Při zpracování nitrát celulózy obsahujících laků ovšem alkoholy ruší v obvyklých absorpčních zařízeních, která jsou zařazena pro snižování emisí lakařských zařízení. Kromě toho ruší alkoholy při použití v PUR-lacích. Reagují s isokyanáty na nízkomolekulámí sloučeniny, čímž se výrazně snižuje kvalita lakového filmu.

V DE-A 30 41 085 a v US 3 284 253 jsou popsané nitráty celulózy, které obsahují jako zvlhčovači činidlo inertní rozpouštědlo (například toluen). Výroba se provádí pomocí destilativního pracovního kroku, který je výrazně nákladný a z bezpečnostně technického hlediska problematický.

U všech nitrátů celulózy, opatřených zvlhčovacím činidly, existuje dále problém odpařování zvlhčovacího činidla, popřípadě nehomogenního rozdělení v důsledku propadání při skladování v sudech.

Aby uživatelé nebyli zatěžováni volbou použitelných rozpouštědel, nabízí se nitrát celulózy také v plastifikované formě (takzvané NC-Chips). Výroba těchto NC-Chips se všeobecně provádí zpracováním změkčovadel do vodou zvlhčeného nitrátu celulózy. Tato výroba je například popsaná v DE 1 203 652, DE 1 570 121, DE 1 470 860 a DE 2 338 852.

Předpokladem pro výrobu NC-Chips jsou želatinizující změkčovadla v čisté formě, popřípadě taková změkčovadla, která získají přídavkem organických rozpouštědel rozpouštějících nitrát celulózy želatinizující vlastnosti. Tato organická rozpouštědla se při sušení opět odstraní. Při takovémto výrobním procesu jsou tedy nutná opatření pro ochranu životního prostředí, která by zaručila zachování zákony vyžadovaných emisních hodnot a hranic explozivity.

Vedle želatinizační schopnosti změkčovadla se zřetelem na nitrát celulózy jako základního předpokladu pro výrobu NC-Chips se vyžadují na trhu dodatečné vlastnosti změkčovadel, jako je nezávadnost pro potraviny, odolnost vůči migraci, jakož i dobré všeobecné mechanické a chemické vlastnosti.

Je známé, že polyurethany splňují velký počet požadovaných vlastností. Vyznačují se například dobrou odolností vůči chemikáliím, tepelnou stálostí, odolností vůči působení světla (u polyurethanů na bázi alifatických isokyanátů) a velmi dobrými mechanickými vlastnostmi.

-1CZ 291984 B6

Výroba nitrátu celulózy plastifikovaných polyurethanovými oleji je popsána v DOS 2 215 624. Podle tohoto vynálezu se smíchá dohromady vodná suspenze plastifikačního činidla za silného míchání s vodnou suspenzí vláken nitrátu celulózy a resultující produkt se odfiltruje, vymačká, kalandrováním se zformuje, vysuší a nařeže se na chipsy. Pro výrobu suspenze plastifikačního činidla se použijí anionické a/nebo neionogenní emulgátory, které po výrobním procesu zůstanou v NC-Chips a zhoršují nežádoucím způsobem odolnost vůči chemikáliím a obzvláště odolnost vůči vodě u takto vyrobených povlaků.

Aby se vyloučily popsané nevýhody, bylo by potřebné, aby bylo možno vyrobit takové NCChips přímým nanesením polyurethanového změkčovadla na NC-vlákna. V důsledku chybějící želatinizační schopnosti dosud známých polyurethanových změkčovadel, popřípadě polyurethanových olejů, však toto dosud nebylo možné.

Úkolem předloženého vynálezu tedy je umožnit použitím speciálně modifikovaných polyurethanových změkčovadel přímé a tedy hospodárné nanesení na NC-vlákna a dospět tak k homogennímu a rovnoměrně proželatinovanému produktu bez toho, že by se musely zneškodnit dodatečné pomocné látky, jako jsou organická rozpouštědla nebo emulgátory.

Podstata vynálezu

Překvapivě bylo zjištěno, že použitím formylovaných polyurethanů se může zvýšit schopnost želatinizace těchto polymemích změkčovadel vůči nitrocelulóze, čímž mohl být splněn výše uvedený úkol.

Formylované polyurethany je možno získat například pod obchodním označením Centroplast^ a vyznačující se stálostí vůči působení světla, tepelnou stálostí na nezmýdlenitelností. Dále mají FDAaBGA přípustnost. Molekulární hmotnost těchto změkčovadel je v rozmezí 900 až 2000 g/mol.

Pro výrobu kompozic nitrátu celulózy a změkčovadla podle předloženého vynálezu se použijí nitráty celulózy s obsahem dusíku méně než 12,6 % hmotnostních. Obzvláště výhodné jsou komerčně obvyklé nitráty celulózy různých stupňů viskosity s obsahem dusíku 10,0 až 12,6 % hmotnostních.

Výhodné přípravky nitrátu celulózy a změkčovadla typu podle předloženého vynálezu jsou takové, které sestávají z 40 % až 82 % hmotnostních nitrátu celulózy a 18 až 60 % hmotnostních polymemího změkčovadla na bázi formylovaných polyurethanů.

U kompozic nitrátu celulózy a změkčovadla je možnost nahradit formylovaný polyurethan parcielně jiným, pro nitrát celulózy vhodným, změkčovadlem (viz například B. A. Kraus, Handbuch der Nitrocelluloselacke, díl 3: Weichmachungsmittel, Wilhem Pansegrau Verlag, Berlin-Wilmersdorf, 1961). Vhodná jiná změkčovadla jsou mimo jiné ftaláty, jako je například dibutylftalát nebo dioktylftalát, estery kyseliny citrónové, jako je například acetyltributylcitrát, estery kyseliny fosforečné, jako je například 2-ethylhexyl-difenylfosfát, adipáty, jako je například diisobutyladipát, sebakáty, jako je například dibutylsebakát, epoxidované nebo ethoxylované estery přírodních kyselin, popřípadě triglyceridů, jako je například epoxidovaný olej ze sojových bobů (ESO) nebo ethoxylovaný ricinový olej, deriváty cukrů, jako je například sacharózaacetátisobutyrát (SAIB), nebo deriváty glycerolu, jako je například glyceroldiacetát a glyceroltriacetát.

Výroba kompozic nitrátu celulózy a změkčovadla podle předloženého vynálezu probíhá přímým nanesením změkčovadla na vodou zvlhčený nitrát celulosy v mísiči, který nezpůsobuje zhutnění, jak je popsáno v DE 1 203 652 a v následujících příkladech.

-2CZ 291984 B6 í

I Dalším předmětem předloženého vynálezu je použití nových NC-Chips jako lakařské suroviny pro potahování libovolných substrátů. Pro přizpůsobení na určité profily požadavků se při tom mohou NC-Chips podle předloženého vynálezu kombinovat s dalšími lakařskými surovinami. Příkladně je možno jmenovat použití přípravků lakovaných pojiv podle předloženého vynálezu v lacích na dřevo, papír, kůži, textil a fólie, jakož i v tiskových barvách.

Aplikace laků se provádí pomocí metod, obvyklých v lakařské technologii, například stříkáním, poléváním, máčením nebo válečkováním.

Následující příklady provedení vynález blíže objasňují bez toho, že by jej nějak omezovaly.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Do horizontálního válcovitého mísiče o jmenovitém objemu 300 1, opatřeného rychloběžným míchadlem a rozprašovacím agregátem, se naplní 62,55 kg vodou zvlhčeného nitrátu celulózy (typ normy A 30 podle DIN 53 179) s obsahem vody 28,1 %, takže stupeň plnění mísiče činí asi 85 % jmenovitého objemu. Za běhu míchadla se potom pomocí nastřikovacího přístroje v průběhu 10 minut nanese na vodou zvlhčený nitrát celulózy 9 kg Centroplastu^R FU 112 (polymemí změkčovadlo na bázi formylovaného alifatického polyurethanu firmy Vianova Resins), zahřátého na teplotu 60 °C. Při tomto procesu ztrácí nitrát celulózy svoji vláknitou strukturu a přechází na granulát, který se potom vyválcuje na rouno. Rouno se potom rozřeže na malé destičky (takzvané Chips). Tyto Chips se nakonec suší na koncový obsah vody < 2 % hmotnostní.

Příklad 2

Mísič, popsaný v příkladě 1, který je dodatečně opatřený dvojitým pláštěm, se naplní 48,1 kg vodou zvlhčeného nitrátu celulózy (typ normy E 24 podle DIN 53 179) s obsahem vody 27,2 % hmotnostních. Potom se mísič vyhřeje parou na teplotu 100 °C, načež se v průběhu 10 minut na tento vodou zvlhčený nitrát celulózy nastříká 7,7 kg na teplotu 60 °C zahřátého Centroplastu^R FU 210 (polymemí změkčovadlo na bázi formylovaného alifatického polyurethanu firmy Vianova Resins). Potom se směs míchá po dobu 5 minut a produkt ve formě granulátu se dále zpracuje stejně, jako je popsáno v příkladě 1.

Claims (3)

1. Kompozice nitrátu celulózy a změkčovadla, vyznačující se tím, že sestává z 40 až 82 % hmotnostních nitrátu celulózy s obsahem dusíku méně než 12,6 % hmotnostních a z 18 až 60 % hmotnostních formylovaného polyurethanu jako změkčovadla.

2. Kompozice nitrátu celulózy a změkčovadla podle nároku 1,vyznačující se tím, že část formylovaného polyurethanu je nahrazena známým změkčovadlem.

3. Použití kompozice nitrátu celulózy a změkčovadla podle některého z nároků 1 nebo 2 jako lakařské suroviny.