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In Wasser dispergierbare Formtrennmittel Gegenstand der Erfindung
ist die Zusammensetzung eines in Wasser dispergierbaren Formtrennmittels auf der
Grundlage einer Mischung aus Organosiliciumverbindungen mit Emulgatoren, die leicht
in Wasser dispergierbar sind und die bei Silikontrennmitteln auftretenden Schwierigkeiten
des schlechten Haftens und der schlechten Benetzbarkeit gegenüber Farben nicht zeigen.
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Es ist bereits seit langem bekannt, daß Organopolysiloxane, insbesondere
die Methylpolysiloxane, ausgezeichnete Trennmittel beim Verpressen von organischen
Kunststoffen, Metallen und anderen Stoffen darstellen.
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Die Überlegenheit der Methylsiloxane wird durch die Tatsache bewiesen,
daß siede in der Kautschukindustrie am meisten angewandten Trennmittel sind. Der
so hergestellte Preßling weist auf seiner Oberfläche jedoch Spuren der Organosiliciumverbindung
auf; dadurch wird die darauffolgende Färbung des Gegenstandes schwierig oder sogar
unmöglich. Außerdem ist es mitunter schwierig, Bindemittel zu finden, die auf den
Oberflächen von Preßlingen, welche aus mit Siliciumverbindungen überzogenen Preßformen
kommen, haften. Aus diesen Gründen ist einer der führenden Autohersteller bereits
zu der Überzeugung gelangt, daß bei der Herstellung von Windschutzscheiben- und
Türendichtungen kein Silikon als Trennmittel benutzt werden kann. Ebenso können
die bisher angewandten Silikontrennmittel bei vielen Spritzgußanwendungen nicht
benutzt werden, weil der gegossene Metallgegenstand anschließend nicht gefärbt werden
kann.
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Diese Schwierigkeit beruht darauf, daß Metallflächen, die Spuren von
Siloxanen aufweisen, von organischen Deckmassen nicht genügend benetzt werden. Aus
diesen Schwierigkeiten folgt, daß die bisher verwendeten Silikone auf vielen Gebieten
als Trennmittel unbrauchbar sind.
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Eine weitere Schwierigkeit ist die Unbeständigkeit der Silikontrennemulsionen.
Wenngleich in den letzten Jahren viel getan wurde, um diese Aufgabe zu lösen, stellt
dieses Problem immer noch einen beträchtlichen Nachteil der Silikontrennmittel dar.
Es besteht daher ein großes Bedürfnis nach einem stabilen, leicht dispergierbaren
Material, das - auch wenn es nach dem Verdünnen kremartig wird - leicht und mit
einem Minimum an Aufwand dispergiert werden kann.
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Das erfindungsgemäße, im wesentlichen aus einer Mischung von Organosiliciumverbindungen
und Emulgatoren bestehende, in Wasser dispergierbare Formtrennmittel enthält als
Organosiliciumverbindung Alkylenglykoldialkylsilylester mit Einheiten der Formel
R' -SiORO-R' worin ORO einen beliebigen Glykol- oder Polyglykolrest
und R' einen
niederen Alkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen, vorzugsweise Methyl, bedeutet, wobei die
Ester 1 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, an Dialkylsilyleinheiten,
berechnet als R2Si , aufweisen Besonders eignen sich die Dimethylester der Äthylen-
und Propylenglykole.
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Die Organosiliciumverbindungen der angegebenen Formel können auf
verschiedenste Art hergestellt werden, beispielsweise durch Veresterung von Dimethylpolysiloxan
mit einem Äthylen- oder Propylenglykol in Gegenwart eines Alkalikatalysators, wobei
man jedoch dafür Sorge tragen muß, daß das Wasser unmittelbar nach seiner Entstehung
entfernt wird. Die Ester können auch durch Umesterung eines Alkoxydimethylsilans
mit einem Äthylen- oder Propylenglykol gewonnen werden sowie durch Umsetzung eines
Dimethyldihalogensilans mit einem oder mehreren der Glykole.
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Das erfindungsgemäß angewandte Glykol kann außer Äthylenglykol auch
Di-, Tetra- und Hexaäthylenglykol oder ein beliebiges Propylenglykol, wie Di- oder
Pentapropylenglykol, sein. Somit umfaßt die Bezeichnung » Glykol « nicht nur die
monomere Verbindung, sondern auch polymere Kondensate dieser Stoffe.
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Für den erfindungsgemäßen Zweck müssen die Silylester, wie erwähnt,
1 bis 60 Gewichtsprozent Organosiliciumanteile, berechnet als R2Si =, aufweisen;
liegt die Menge an Dialkylsiliciumverbindung oberhalb oder unter halb dieser Werte,
so werden die wünschenswerten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verbindungen nicht
voll erzielt.
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Die erfindungsgemäßen Kompositionen bestehen zweckmäßig aus etwa
0,5 bis 30 Gewichtsprozent Emulgator und etwa 70 bis 99,5 Gewichtsprozent Glykolester.
Der Emulgator kann kation- oder anionaktiven Charakter
haben; jedoch
werden Stoffe nicht ionogenen Charakters vorgezogen.
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Beispiele von geeigneten kationaktiven Emulgatoren sind höhere aliphatische
Amine und deren Derivate, z. B.
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Dodecyl- und Octadecylaminacetat sowie Acetate der Amine von Talgfettsäuren;
Homologe von aromatischen Aminen mit höheren Alkylketten, wie Dodecylanilin; Fettsäureamide
aus aliphatischen Diaminen, wie Undecylimidazolin; Fettsäureamide aus disubstituierten
Aminen, wie Oleylaminodiäthylamin; Derivate von Äthylendiamin; quartäre Ammoniumverbindungen,
wie Dioctadecyl-, Didodecyl- und Dihexadecyldimethylammoniumchlorid; Amidderivate
von Aminoalkoholen, wie p-Oxäthylstearylamid; Aminsalze langkettiger Fettsäuren;
quartäre Ammoniumbasen aus Fettsäureamiden von disubstituierten Diaminen, wie Oleylbenzylaminoäthylendiäthylaminhydrochlorid;
quartäre Ammoniumbasen der Benz-Imidazole, wie Methylheptadecylbenzimidazolhydrobromid;
basische Pyndiniumverbindungen und ihre Derivate, wie Cetylpyridiniumchlorid; Sulfoniumverbindungen,
wie Octadecylsulfoniummethylsulfat; quartäre Ammoniumverbindungen von Betain, wie
Betainveibindungen von Diäthylaminoessigsäure und Octadecylchlormethyläther; Urethane
von Äthylendiamin, wie Kondensationsprodukte von Stearinsäure und DiäthylentIiamin;
Polyäthylendiamine und Polypropanolpolyäthanolamine.
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Geeignete nicht ionogene Emulgatoren sind Saponine; Kondensationsprodukte
von Fettsäuren mit Äthylenoxyd, wie Dodecyläther von Tetraäthylenoxyd; Kondensationsprodukte
von Äthylenoxyd und Sorbitanmonolaurat oder -trioleat oder Seitenketten aufweisenden
Phenolverbindungen, wie Kondensationsprodukte von Äthylenoxyd Init Isododecylphenol;
Iminderivate, wie polymerisiertes Äthylenimin und N-Octadecyl-N,N'-äthylenimid.
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Geeignete anionaktive Emulgatoren sind Alkalisulforicinate; sulfonierte
Glycerinester von Fettsäuren, wie sulfonierte Monoglyceride von Kokosnußölsäuren;
Salze von sulfonierten einwertigen Alkoholestern, wie Natriumoleylisothionat; Amide
von Aminosulfonsäuren, wie das Natriumsalz von Oleylmethyltaurid; Sulfonierungsprodukte
von Fettsäurenitrilen, wie Palmitonitrilsulfonat; sulfonierte aromatische Kohlenwasserstoffe,
wie Natriuma-naphthalinmonosulfonat; Kondensationsprodukte von Naphthalinsulfonsäuren
mit Formaldehyd; Natriumoctahydroanthracensulfonat und Alkylarylsulfonate, welche
eine oder mehrere Alkylgruppen mit bis zu 8 C-Atomen aufweisen.
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Die Mischungen gemäß der Erfindung weisen drei wünschenswerte Eigenschaften
auf, nämlich leichte Dispergierbarkeit in Wasser, ausgezeichnete Trennfähigkeit
bei organischen Kunststoffen und Metallen sowie keinerlei Schwierigkeiten beim Färben
oder Abtrennen des Preßlings. Im Vergleich zu den bisher angewandten Silikontrennmitteln
sind diese Eigenschaften einzigartig.
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Diese Kompositionen werden dispergiert, indem man sie zu Wasser gibt
und die Mischung sodann leicht rührt.
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Für den Gebrauch können die Dispersionen in beliebigem Ausmaß verdünnt
werden und sind in verdünnter Form längere Zeit stabil. Sollen sie zu Trennzwecken
dienen, so verwendet man vorzugsweise verdünnte wäßrige Suspensionen mit einem Gehalt
von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Dimethylsilylester. Gegebenenfalls können jedoch auch
Suspensionen höherer Konzentration angewandt werden.
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Die Dispersionen können durch Streichen, Begießen oder Besprühen
auf die geformte Oberfläche aufgebracht werden. Die Trennung geht ähnlich glatt
vonstatten, und es bleiben keine Rückstände in der Presse zurück wie bei reinen
Dimethylsiloxantrennmitteln. Nach Entfernung des Preßlings aus der Form kann dieser
ohne weiteres
gefärbt und für Zwecke verwendet werden, bei denen ein Bindemittel
an den Gegenständen fest haften soll.
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Gegebenenfalls können die erfindungsgemäßen Mischungen rostverhindernde
Mittel enthalten, vorzugsweise solche, die mit dem Dimethylsilylester verträglich
sind. Es wurde gefunden, daß Ammoniumsalze von sauren Alkylphosphaten sowohl als
Dispergiermittel wie als rostverhindernde Mittel wirken können.
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Für die nachfolgend beschriebene Herstellung der Silylester wird
im Rahmen der vorliegenden Erfindung kein Schutz beansprucht.
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Beispiel 1 Durch Umsetzung von 3 Mol Dimethyldiäthoxysilan mit 4
Mol Äthylenglykol während eines Zeitraumes, bis die theoretische Menge Äthanol entfernt
ist, wird ein Dimethylsilylester hergestellt, der 40 Gewichtsprozent (CH3)2Si =
und 60 Gewichtsprozent Glykolreste enthält.
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Dieser Ester ist eine klare Flüssigkeit, welche mit verschiedenen
Emulgatoren in den in der Tabelle angegebenen Mengen gemischt wird. Die Mischungen
sind in Wasser leicht dispergierbar und bewirken bei Kautschukpreßlingen und bei
im Spritzguß verarbeiteten Aluminiumgegenständen eine gute Trennung. In allen Fällen
konnten die gepreßten oder gespritzten Gegenstände ohne Schwierigkeit eingefärbt
werden.
| Emulgator |
| Emulgator Emulgator silylester |
| Gewichtsprozent Gewichtsprozent |
| Polyäthylenglykol- |
| monostearat . . . . . . 15 85 |
| Polyäthylenglykol- |
| monocaprat ....... 20 80 |
| Polyäthylenglykol- |
| monolinoleat* .... 20 80 |
| Polyäthylenglykol- |
| monolaurat ...... 20 80 |
| Polyäthylenglykol- |
| monomyristat ..... 20 80 |
| Polyäthylenglykol- |
| distearat ......... 20 80 |
| Ammoniumsalz von |
| saurem Alkyl- |
| phosphat ......... 15 85 |
| (C12H25) (C14H29) |
| (CH3)2NCl 15 85 |
| Alkylpolyglykol- |
| fettsäureester ....... 15 85 |
| (ClsH37) (CH3)3Ncl 15 85 |
| Natriumsalz von Alkyl- |
| arylpolyäthersulfat 15 85 |
| Polyalkylenglykol- |
| tetradodecylthio- |
| ester ......... 15 85 |
| Polyoxyäthylen- |
| sorbitanmonooleat . 15 85 |
* Dieses Material enthält etwas Polyäthylenglykolmonopalmitat und -oleat.
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Gleichwertige Ergebnisse erzielt man, wenn man einen aus 4 Mol Propylenglykol
und 3 Mol Dimethyldiäthoxysilan bereiteten Ester velwendet.
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Beispiel 2 Durch Umsetzung von 2 Mol Polyäthylenglykol vom durchschnittlichen
Molekulargewicht 400 und 1 Mol Dimethyldiäthoxysilan so lange, bis die theoretische
Menge Äthanol entfernt ist, erhält man einen Ester, den man in zwei Teile teilt.
Dem einen Teil setzt man 1 Gewichtsprozent Alkylätherpolyäthylenglykol zu; der
andere
Teil wird mit 5 Gewichtsprozent Polyoxyäthylensorbitanmonooleat gemischt. Beide
Mischungen lassen sich in Wasser leicht dispergieren. Die Dispersionen eignen sich
gut als Trennmittel z. B. für Kautschukartikel; die gepreßten Gegenstände können
ohne weiteres gefärbt werden.
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PATENTANSPRtJCHE 1. In Wasser dispergierbare Formtrennmittel, im
wesentlichen bestehend aus einer Mischung von Organosiliciumverbindungen mit einem
Emulgator, dadurch gekennzeichnet, daß die Organosiliciumver bindung aus Alkylenglykoldialkylsilylestern
mit Einheiten der Formel R' -Si-ORO-R'
worin ORO einen beliebigen Glykol- oder Polyglykolrest
und R' einen niederen Alkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen bedeutet, wobei die Ester 1
bis 60 Gewichtsprozent Dialkylsilyleinheiten, berechnet als R2 Si , aufweisen, besteht.