DE1181538B

DE1181538B - Satinweisshaltige Streichmasse mit verbesserter Viskositaetskonstanz

Info

Publication number: DE1181538B
Application number: DEB57581A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Ernst Hoeger
Original assignee: Joh A Benckiser GmbH
Current assignee: Joh A Benckiser GmbH
Priority date: 1960-04-23
Filing date: 1960-04-23
Publication date: 1964-11-12
Also published as: CH389390A; GB973488A; NL254259A; BE595958A; NL110536C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: D 21h

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

Deutsche Kl.: 5Sf-15/20

B 57581 VIb/55 f
23. April 1960
12. November 1964

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine satinweißhaltige Streichmasse mit verbesserter Viskositätskonstanz.

Es ist bereits bekannt, daß sowohl Satinweißpasten als auch satinweißhaltige Beschichtungsmittel einen großen Wasserbedarf besitzen, um für die modernen Streichverfahren verwendbar zu sein. Man hat nun verschiedentlich versucht, durch Verwendung von Dispergiermitteln aus der Klasse der kondensierten Phosphate streichfähige Beschichtungsmassen mit hohem Feststoff anteil herzustellen. Diese Verbindungen haben den Vorteil, daß sie sehr wirksam sind, jedoch den Nachteil, daß satinweißhaltige Farben beim Stehen stark eindicken.

Es wurde nun gefunden, daß sich dieser Nachteil vermeiden läßt und daß die Viskosität von satinweißhaltigen Streichmassen herabgesetzt und konstant gehalten werden kann, wenn man der Streichmasse 0,01 bis 10%, besonders 0,1 bis 5% (bezogen auf den Trockensubstanzgehalt der Streichmasse) einer Mischung aus 1 bis 99% Alkali- oder Ammoniumcitrat und 99 bis 1% Natriumdinaphthyl-methandisulfonat oder methylennaphthalinsulfonsauren Natrium zusetzt. Es sind also zur Erzielung der verbesserten Viskositätskonstanz Zusatzmengen notwendig, die in etwa dem Bedarf an Salzen der kondensierten Phosphorsäuren entsprechen, um eine genügende Viskositätserniedrigung zu erzielen.

Es ist zwar schon bekannt, citronensäure Salze zu verwenden, um den Wassergehalt von Zementrohschlämmen herabzusetzen bei gleicher Viskosität. Nun besitzen aber Satinweißpasten und satinweißhaltige Papierstreichmassen von den Zementrofaschlämmen so verschiedene physikalische Eigenschaften, daß es nicht naheliegend war, diese Verbindungen auch in Satinweiß und satinweißhaltigen Streichmassen zu verwenden. Dies geht z.B. schon daraus hervor, daß sich Zementrohschlämme permanent verflüssigen lassen, wenn Salze der kondensierten Phosphorsäuren in geringen Mengen den Zementrohschlämmen zugesetzt werden. Die Satinweißpasten bzw. satinweißhaltigen Papierstreichfarben lassen sich mit kondensierten Phosphaten nur kurzzeitig verflüssigen.

In der französischen Patentschrift 1148 456 wird die Herstellung von streichfähigen Papierbeschichtungsmassen vorgeschlagen, bei denen Kaseinlösungen als Bindemittel dienen und wobei als Pigmentanteil Titandioxyd, Ton oder Calciumcarbonat Verwendung findet, um der pigmenthaltigen Masse ein lösliches Schwermetallcitrat, z.B. FeC₆H₅O₇, zuzusetzen. Man hat als Zusatzmittel auch schon eine

Satinweißhaltige Streichmasse mit verbesserter
Viskositätskonstanz

Anmelder:

Joh.A.Benckiser G.m.b.H. Chemische Fabrik, Ludwigshafen/Rhein, Frankenthaler Str. 3

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Chem. Dr. Ernst Höger,
Ludwigshafen/Rhein

Kombination von Tetranatriumpyrophosphat und einem neutralen Salz des Kondensationsproduktes aus Formaldehyd und einer Sulfonsäure eines aromatischen Kohlenwasserstoffs als Dispergiermittel zur Herstellung von Papierstreichfarbe auf der Basis von Primärton verwendet, wie aus der deutschen Auslegeschrift 1 000 680 hervorgeht.

Als weiterer Vorteil hat sich herausgestellt, daß Streichmassen, die mit der erfindungsgemäßen Kombination versetzt wurden, eine verbesserte Abriebfestigkeit besitzen. Außerdem ist durch Satinage eine gleichmäßige, ebene, glänzende Oberfläche zu erzielen.
Satinweißpasten, die industriell mit einem Feststoffgehalt von etwa 20 bis 30%, zuweilen bis zu 40% hergestellt werden, können durch Einrühren geringer Mengen des erfindungsgemäßen Mittels derartig verflüssigt werden, daß eine Förderung durch Pumpwerke gewährleistet ist. Der Vorteil liegt in der leichteren Handhabung während der Fabrikation, während des Transportes und während der Verarbeitung zu Streichmassen.

Beispiel 1

In 320 kg einer Satinweißpaste mit 31% Feststoffgehaltwerden 0,25 kg methylennaphthalinsulfosaures Natrium und 2,25 kg Trinatriumcitrat trocken als Pulver eingerührt. Nach einer Rührzeit von etwa 5 Minuten haben sich die Zusätze so weit gelöst und in der Masse vermischt, daß die Viskosität der Satinweißpaste, die vorher mit dem Rotationsviskosimeter nicht meßbar war, einen Wert von 30 cP bei 20° C erreicht.

Beispiel 2

3,5 kg Kasein werden in 10,5 1 Wasser und 0,8 kg NaOH (50%ig) gelöst. Mit dieser Kaseinlösung und

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100 kg Satinweiß von 31% Feststoffgehalt wird eine Streichfarbe hergestellt. Diese Streichfarbe wird streichfähig, wenn 1 kg Trinatriumcitrat oder 0,9 kg Trinatriumcitrat und 0,1 kg methylennaphthalinsulfosaures Natrium zugegeben werden. In beiden Fällen erreicht man eine Viskosität der Streichfarbe von 33 cP. Die gleiche Streichfarbe aber mit der gleichen Menge von 1 kg methylennaphthalinsulfosaurem Natrium versetzt, besitzt eine Viskosität von 55 cP.

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Beispiel 3

Eine Streichfarbe aus 50 kg Kaolin, 50 kg Satinweißpaste (3l%ig), 70 !Wasser, 17 kg einer 20%igen Stärkelösung und einer Zugabe von 0,35 kg einer Kombination, bestehend aus 0,315 kg Trinatriumcitrat und 0,035 kg methylennaphthalinsulfosaurem Natrium, welche in den 701 Wasser des Ansatzes zuvor gelöst wurde, ergab eine Farbe mit einer Viskosität von 175 cP bei 20° C.

Als Vergleichsfarbe aus 50 kg Kaolin, 50 kg Satinweißpaste (31°/oig), 701 Wasser und 17 kg einer 2O°/oigen Stärkelösung wird eine Streichfarbe hergestellt. Sie besitzt eine Viskosität von 830 cP.

Alle diese Papierbeschichtungsmassen, die mit den erfindungsgemäßen Zusätzen versehen wurden, besitzen eine gute Streichfähigkeit. Der trockene Aufstrich zeichnet sich durch gute Flexibilität und Haftfestigkeit aus.

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Beispiel 4

Eine Streichfarbe wird hergestellt, indem man in 201 Wasser 50 kg Streichkaolin, 50 kg Bariumsulfat und 50 kg Satinweiß mit 3O°/o Feststoffgehalt dispergiert. Dann werden 100 kg 20%ige Kaseinlösung und 7 kg einer 50%igen Polyacrylesterdispersion zugegeben und so lange durchgearbeitet, bis eine homogene Streichmasse entsteht. Diese Streichmasse besitzt eine Viskosität von 1500 cP. Dem Ansatz obiger Zusammensetzung werden 1,38 kg eines Dispergiermittels, das aus 9 Teilen Trinatriumcitrat und 1 Teil Natriumdinaphthyl-methan-disulfonat besteht, trokken zugegeben und bis zur maximalen Verflüssigung durchgerührt. Die Viskosität dieser Streichmasse beträgt danach 1000 cP.

Beispiel 5

Aus 40 kg China Clay und 200 kg 25%igem Satinweiß wird dadurch eine Papierstreichfarbe hergestellt, daß die Pigmentpaste mit 15 kg Kasein in Form einer 20%igen Lösung (etwa 75 1) und 30 kg einer 50%igen Dispersion eines Vinylidenchloridmischpolymerisates versetzt und bis zur Homogenität durchgerührt wird. Diese Streichfarbe besitzt eine Viskosität von 103 cP. Wird der Ansatz obiger Zusammensetzung mit 0,27 kg der erfindungsgemäßen Zusätze, bestehend aus 8 Teilen Natriumeitrat und 2 Teilen methylennaphthalinsulfosaurem Natrium, versetzt, besitzt dieser eine Viskosität von 63 cP. Die Verflüssigung von Satinweiß wird während oder nach der Fabrikation vorgenommen. Vorzugsweise wird man die Behandlung von Satinweiß mit den erfindungsgemäßen Mitteln entweder sofort nach der Entwässerung der Satinweißsuspension in der Filterpresse, Zentrifuge oder sonstigen Entwässerungsvorrichtungen oder nach einer zuvor durchgeführten mechanischen Bearbeitung der Filterkuchen durchführen. Während man zur Verflüssigung eines Teiges mit 20 bis 30% Feststoffgehalt mit einer Zusatzmenge von 0,8 bis 1,5%, auf den Teig berechnet, auskommt, werden zur Verflüssigung von Satinweißpreßkuchen größere Mengen der erfindungsgemäßen Zusatzmittel benötigt, wie aus folgenden Beispielen hervorgeht.

Beispiel 6

1 kg homogenisiertes Satinweiß (Feststoffgehalt 20%) wird mit 10 g einer Kombination aus 9 g Trinatriumcitrat und 1 g Natriumdinaphthyl-methandisulfonat versetzt und gut durchgerührt. Die Viskosität fällt von einem schwer meßbaren Bereich bis auf 20 cP.

Beispiel 7

Dieselbe Satinweißmenge mit gleichem Feststoffgehalt wie im Beispiel 5 wird mit 18 g Trinatriumcitrat und 2 g Natriumdinaphthyl-methandisulfonat versetzt und gut durchgerührt. Der Viskositätsabfall ging ebenfalls bis auf 20 cP.

Diese Unterschiede im Verbrauch an Verflüssigungsmitteln sind durch das strukturviskose Verhalten der Satinweißpsate bzw. des Preßkuchens zu erklären. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verflüssigte Satinweiß besitzt dagegen nahezu die Eigenschaften von Newtonschen Flüssigkeiten.

Infolge dieser Veränderungen im Theologischen Verhalten wird das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Satinweiß pumpfähig, so daß es ohne Schwierigkeit von einem Vorratsgefäß in ein anderes übergeführt werden kann. Außerdem wird der Transport vom Herstellungsort zum Ort des Endverbrauchs, z. B. zur Papierstreicherei, dadurch wirtschaftlicher, daß das verflüssigte Material in Kesselwagen abgefüllt werden kann, was mit nicht verflüssigtem Satinweiß in der gleichen Einfachheit nicht durchgeführt werden kann.

Die Einarbeitung der erfindungsgemäßen Mittel läßt sich mit den verschiedensten Apparaturen, die für das Durchmischen, Durchrühren, Kneten, Umwälzen usw. geeignet sind, durchführen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Zusatzmittel an der Stelle zuzusetzen, an der die Apparatur hauptsächlich auf die Paste einwirkt.

Die Erniedrigung der Viskosität von Satinweißpasten läßt sich mit einer Kombination von Alkalisalzen der Citronensäure und Kondensationsprodukten der Naphthalinsulfonsäuren durchführen, wobei· alle Mischungsverhältnisse möglich sind.

Günstig wirkt sich die Wahl eines Mischungsverhältnisses citronensaures Salz zu Kondensationsprodukt der Naphthalinsulfosäure bzw. deren Salze von 9,5 : 5 bis 80 : 20 auf die Konstanz der Viskosität bei längerer Lagerzeit aus. Während bei Erniedrigung der Viskosität von Satinweißpasten durch andere Mittel, wie z. B. durch Polyphosphate oder Kondensationsprodukte der Naphthalinsulfonsäuren, nach kurzer Lagerzeit ein Viskositätsanstieg zuweilen bis auf den ursprünglichen Zustand eintritt, ändert sich die Viskosität bei der Verflüssigung mittels oben beschriebener erfindungsgemäßer Kombination praktisch nicht oder nur wenig, auch nicht nach mehrwöchiger bzw. mehrmonatiger Lagerzeit. Diese Verhältnisse werden aus folgenden Beispielen ersichtlich.

Beispiel 8
Vergleich 1

200 g Satinweißpaste mit einem Feststoffgehalt von 22% wurden mit 2 g Trinatriumcitrat versetzt und durchgerührt bis zur maximalen Verflüssigung. Die Viskosität betrug nach dieser Behandlung 104 cP.

Vergleichsversuch

Die Viskosität der unbehandelten Paste betrug 46170 cP.

Vergleich 2

200 g Satinweiß der gleichen Art wie im Beispiel 8, Vergleich 1, wurden in gleicher Weise mit 2 g Natriumdinaphthyl-methandisulfonat behandelt. Das so behandelte Satinweiß besaß eine Viskosität von 128cP.

Beispiel 10

Viskosität wurde bei verschiedenem Schergefälle gemessen. Die gefundenen Viskositätswerte sind nahezu konstant, wie aus folgender Übersicht hervorgeht:

Schergefälle in see-¹

122,3
367
1100

Viskosität in Centipoise

31,5

32

32,8

Vergleichsversuch

Die Viskosität der unbehandelten Paste betrug 46 170 cP.

Erfindungsgemäßes Beispiel

200 g Satinweiß der gleichen Art wie im Beispiel 8, Vergleiche 1 und 2, wurden in gleicher Weise mit 1,8 g Trinatriumcitrat und 0,2 g Natriumdinaphthylmethandisulfonat behandelt. Das so behandelte Satinweiß besaß eine Viskosität von 29 cP.

Vergleichsversuch

Die Viskosität der unbehandelten Paste betrug 46170 cP.

Beispiel 9

200 g Satinweiß von einem Feststoffgehalt von 20% besaßen nach der Verflüssigung mit 1,8 g Trinatriumcitrat und 0,2 g Natriumdinaphthyl-methandisulfonat 27 cP.

Dieses Material besaß nach einer Lagerzeit im verschlossenen Gefäß von 7 Monaten eine Viskosität von 33 cP.

Die Viskositätsmessungen in obigen Beispielen wurden bei gleicher Temperatur (2O⁰C) und bei gleichem Schergefälle durchgeführt.

Bei der Behandlung von Satinweißpasten mit den erfindungsgemäßen Mitteln, insbesondere mit der Kombination von 9 Teilen Trinatriumcitrat und 1 Teil Natriumdinaphthyl-methandisulfonat, stellt sich ein pH-Wert ein, der zwischen 11,5 und 12,5 liegt. Es hat sich an Hand von Vergleichsversuchen herausgestellt, daß in diesem pH-Wert eine größtmögliche Verflüssigung erzielt wird. Diese Verhältnisse werden aus folgender Übersicht deutlich:

pH-Wert	Viskosität in Centipoise
14 12 10 8	42110 30,6 282 270

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Eine Satinweißpaste von einem Feststoffgehalt von 22% wurde in der Weise verflüssigt, daß in 200 g Paste 1,8 g Trinatriumcitrat und 0,2 g Natriumdinaphthyl-methandisulfonat eingerührt wurden. Die In obigen Vergleichsversuchen wurden die Verhältnisse gewählt wie im Beispiel 8.

Die pH-Werte wurden nach der Zugabe des Verflüssigungsmittels eingestellt mit konzentrierter Salzsäure bzw. 5O°/oiger Natronlauge.

Bei tieferen pH-Bereichen erscheint die Satinweißsuspension nicht mehr homogen.

Claims

Patentanspruch:

Satinweißhaltige Streichmasse mit verbesserter Viskositätskonstanz, gekennzeichnet durch den Zusatz von 0,01 bis 10%, besonders 0,1 bis 5% (bezogen auf den Trockensubstanzgehalt der Streichmasse) einer Mischung aus 1 bis 99% Alkali- oder Ammoniumeitrat und 99 bis 1 % Natriumdinaphthyl-methandisulfonat oder methylennaphthalinsulfonsaurem Natrium.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1000 680;
französische Patentschrift Nr. 1148 456.