DE1669114A1

DE1669114A1 - Dickungsmittel fuer waessrige Latexueberzugsmassen

Info

Publication number: DE1669114A1
Application number: DE1966D0050935
Authority: DE
Inventors: Savage Albert Buckley; Glomski Ronald Lewis
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1965-09-02
Filing date: 1966-08-24
Publication date: 1971-12-23
Also published as: BE686315A; NL145261B; NL6612245A; GB1146536A; DE1669114C3

Description

Dipl.-Ing.F.Weickmann, Dr. Ing. A.Weickmann, D1PL.-ING.H.WEICKMANN Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Patentanwälte 1669114 HMY ' MÖNCHEN 27, mohlstrasje ii, mjfnummii.

Case 11 337-Ϊ

THE DOW CHEMIOAIi COMPANY, Midland, Michigan / V,St

Dickungsmittel für wässrige Ijatezüberzugsmassen

Die Erfindung betrifft das Dicken wässriger latexüberzugemassen, wie z.B. von Anstrichmassen. Insbesondere betrifft sie ein neues Dickmittel, welches sich zur Verbesserung
der Anwendungseigenachaften derartiger Überzugsmassen eignet.

Latexanstriche und andere Überzugsmassen auf der Basis
von Emulsionspolymerisäten äthylenisch ungesättigter Monomerer fanden in den beiden letzten Jahrzehnten umfangreiche Anwendungen. Eine der wichtigsten Bedingungen für di·
Brauchbarkeit jeder Überzugsmasse ist die Deckkraft oder
die Fähigkeit, das Substrat abzudecken. Die Deckkraft wird in großem Maß durch* die Pigmentkonzentration und durch die Überzugsdicke geregelt. Hinsichtlich der ersteren bestehen

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gewisse Begrenzungen, die durch wirtschaftliche Erwägungen und die Kapazität des Pigment-bindenden Trägers gegeben sind. Der letztere Aspekt, nämlich die Überzugsdieke, hängt von der in der Masse entwickelten Viskositätsart ab. Die früher verwendeten Mittel zur Erhöhung der FiImbildung, wie z.B. spezielle Pigmente oder Trägermodifikationen, erzeugten gewöhnlich eine Erhöhung des Bürstenwiderstandes. Daher war die Art der entwickelten Viskosität gewöhnlich ein Kompromiß zwischen der Deckkraft und anderen Überzugseigenschaften und den Anwendungseigensciiaften, wie Bürstenwiderstand und -fluß und Verlaufeigenschaften der Überzugsmasse.

Wasserlösliche Celluloseether und insbesondere die Hydroxyalkyl-alkylcelluloseether sind zu üblichen Dickern oder Viskositätsreglern für Anstrich- und Überzugsmassen auf Wasserbasis geworden, die Emulsionspolymerisate von äthylenisch ungesättigten Monomeren enthalten. Huiimelir vmrde gefunden und hierauf beruht die Erfindung, daß eine stärkere ^Umbildung und verbesserte Bürsteneigenschaften bei den Überzugsmassen dadurch erzielt werden können, daß man als Dicker oder Viskositätsregler einen wasserlöslichen Hydroxyalkyl-alkylcelluloseäther zusetzt, der aus einer Mischung eines Oelluloseäthers mit hoher Viskosität mit

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einem Celluloseäther niedriger Viskosität "besteht. Vorzugsweise werden die Celluloseäther in Mengenanteilen von 0,5 Ms 1,9 Gew.Teilen des hochviskosen Äthers auf jeden Gewiclitsteil niedrigviskosen Äther gemischt. Vorteilhaft hat eine ? ^ri sSige Lösung der gemischten Celluloseäther in Wasser eine Viskosität von 1000 bis 20 000 cP bei 20⁰C.

Diejenigen Celluloseäther, /reiche 19 bis 24 Gew.# Methoxyl· und'4 bis 12 Gew.$ Hydroxypropylsubstituenten enthalten, sind besonders geeignet für die gemischten Dicker der Erfindung. Besonders günstig ist es, wenn der Celluloseäther mit hoher Viskosität in 2 Gew.^iger Lösung in Wasser bei 20 C eine Viskosität von mindestens 10 000 cP und der Äther mit niedriger Viskosität in einer entsprechenden Lösung eine Viskosität von weniger als 1000 cP aufweist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der hochviskose Celluloseäther in 2 Gew.^iger Lösung in Wasser bei 20⁰C eine Viskosität von 5Q 000 cP und der niedrigviskose Gelluloseäther in 2 Gew. feiger Lösung in V/asser bei 20⁰C eine Viskosität von 400 cP. Alle bevorzugten Celluloseäther haben als gemeinsame Eigenschaft en eine sehr hohe GeIierungstemperatur im Vergleich au allen anderen nicht-polaren einfachen oder geualluloseätiiern.

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Die brauchbareren Dicker der Erfindung sind die Mischungen aus einem Celluloseäther mit einer Viskosität bei 2O⁰G in 2 G-ew.^iger wässriger Lösung von mindestens 10 000 oP mit einem anderen öelluloseäther mit einer Viskosität von weniger als 1000 cP. Ein unbedingtes Erfordernis für die Erfindung ist jedoch, daß die Äther verschiedene Viskositätsgrade aufweisen. Wenn das Verhältnis geringer als, wie angegeben, 10:1 ist, so werden die wünschenswerten Vorteile umso weniger leicht erhalten, je stärker diese Verhältnisse sich der statistisch gemessenen Verteilung nähern. Um die Ziele der Erfindung zu erreichen, ist es notwendig, daß der Dicker aus merklichen Mengenanteilen von jedem der Öelluloseäther zusammengesetzt ist. Besonders vorteilhaft sollte der Dicker mindestens 25$ des einen öelluloseäthers enthalten und der Rest aus dem anderen bestehen. Wenn der Dicker den einen Öelluloseäther in so geringer Menge im Verhältnis zum anderen enthält, daß die Eigenschaften des Dickers durch den in größerer Menge vorliegenden Celluloseäther diktiert werden, so werden auf eine Überzugszusammensetzung lediglich Wirkungen ausgeübt, die gegenüber diesem Äther bei alleiniger Verwendung keine Verbesserung ergeben. Für eine beste Eignung vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit und der .Anwendungeeigenschaften sollte der Dicker

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eine Viskosität bei 20⁰C in 2$iger wässriger Lösung zwischen 1000 und 20 000 cP aufweisen. Wenn die Viskosität des Dickers 20 000 ep übersteigt, ist es schwierig, ihn der Überzugsmasse einzuverleiben.

Die erfindungsgemäßen Dicker können mit allen Latices von polymeren Stoffen verwendet werden. Hierzu gehören typisch die wässrigen Eaulsionspolymerisate von Styrol und anderen alkeny!aromatischen Monomeren mit Butadien und anderen offenkettigen aliphatischen konjugierten Dienenmit 4 bis 9 Kohlenstoffatomen, Acrylmonomeren einschließlich der Alkylacrylate, wie Äthyl-, Butyl- und Octylacrylat,und der Alkylalkacrylate, wie Methylmethaorylat, den chloräthylenisehen Monomeren, wie Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, und den Vinylalkanoaten, wie Vinylacetat und Vinylpropionat. Zu den verwendbaren Latices gehören die izrerschiedenen Homopolymerisate und Interpolymerisate der obigen Monomeren miteinander oder mit anderen bekannten äthylenisch ungesättigten Monomeren. Die Latices können auch Mischungen der Emulsionspolymerisate von 2 oder mehr derartigen Latices darstellen. Da die Erfindung auf die Verbesserung der Anwendungseigenachaften unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung guter Überzugseigenschaften gerichtet ist, eignet sie sich in erster Linie für die An-

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Wendung bei den lufttrocknenden, fUmbildenden Latices, da diese in Überzugsmassen am häufigsten verwendet werden. Sie kann jedoch auch bei denjenigen Latices verwendet werden, die Verbindungshilfsstoffe, eine Härtung bei erhöhter Temperatur oder andere Mittel benötigen, welche die Filmbildungsfähigkeit fördern.

Die an der Luft trocknenden und filmbildenden Latices erfordern außer einem bestimmten Polymerisat, daß die Peststoffmenge und die Teilchengröße in bestimmten Bereichen liegen. Die erfindungsgemäßen Dicker wirken jedoch im wesentlichen unabhängig von diesen Größen und sind daher für alle derartigen Latices geeignet.

Die Dicker können der Latex- oder der" Überzugszusammensetzung mit allen bekannten Mitteln einverleibt werden. Das Pulver kann in den flüssigen Zusätzen aufgeschlämmt und langsam in die Latex oder Masse eingerührt werden, oder man kann ein wässriges Konzentrat herstellen und der Masse einverleiben. Die Celluloseäther, insbesondere diejenigen mit sehr hoher Viskosität, sind schwierig gleichmäßig zu dispergieren und sollten daher langsam unter Rühren der Latex oder dem wässrigen Medium zugesetzt werden.

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Die Überzugsmassen enthalten außer der Latex und dem Pigment auch die üblichen Zusatzstoffe für Anstriche und dergleichen. Typische Beispiele für derartige Zusatzstoffe sind verschiedene Stabilisatoren, Streckpigmente, Verbindungshilfsmittel, Weichmacher, Schutzmittel, wie Fungizide und andere bekannte Zusätze.

Me folgenden Beispiele, in denen alle Teile und Prozentsätze, soweit nicht anders angegeben, sich auf das Gewicht beziehen, erläutern die Erfindung weiter.

Beispiel 1

Eine Anstrichmasse wurde aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

Bestandteile g/l

Wasser 168

Daxad 30 (25$)(Natriumsalz eines Polyelektrolyten) 9

1-(3-Chlorallyl)-3,5,7-triaza-1-anzonioadamantanehlorid 2,2

Äthylenglykol 16,8 Polypropylenglykol (mittleres MG=1200) 1,1

Titandioxyd; Rutil 224

feinteiliges Calciumcarbonat 265

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Bestandteile g/l

nach 'einmaligem Durchlaufen der Morehouse-Mühle:

Acryllatex ⁺ · 373

Dicker-Lösung 224

Nonylphenol, kondensiert mit 9 Molen 'Äthylenoxyd : 5,6

⁺ Wässriges Emulsionspolymerisat von 67>£ Ä'thylacrylat, 33$ Methylmetiiacrylat, Vfi Acrylsäure und 1$ Methacrylsäure mit 47$ Peststoffgehalt

In der nachstehenden Tabelle I wird die Dicker-Konzentration in jedem Fall angegeben. Die Anstriche wurden auf einem grundierten Substrat in üblicher Weise mit einer Bürste aufgebracht. Für jeden Anstrich wurden drei Pinselaufträge gemacht und die aufgebrachte Menge in g/m angegeben. Die in Tabelle I gezeigten Werte stellen die Durchschnittsmenge dar, die bei diesen drei Arbeitsgängen aufgebracht wurde. Zwei Sorten Hydroxylpropylmethylcellulose wurden in wässriger Lösung als Dicker in den folgenden Versuchen verwendet. Die eine hatte ifea? in Wasser bei 20⁰O in 2 Gew.^iger Lösung eine Viskosität von 50 000 oP, die andere in Wasser bei 20⁰C in 2 Gew.^iger Lösung von 400 cP.

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TABELLE I

Dickermischung Dicier- Anstrich- Aufgebrachte 50 000 cP 400 cP ^konz· viskosität Menge '(JJtLttel) g/l g/l ^{(KU) g/m}

0,00	6,72	3,0	85	84,3
0,84	5,04	2,6	84	98,4
1 ,68	3,36	2,3	82	90,3
2,52	1,68	1,9	76	100,6
3,36	0,00	1,5	79	75,0

Die Tabelle zeigt, daß, obwohl die Anstrichviskosität der gemischten Produkt niedriger ist als bei Verwendung eines einzigen Oelluloseäthers, in jedem Falle eine größere Anstrichmenge aufgebracht wird.

Beispiel 2

Es wurden Atistrichmassen hergestellt unter Verwendung der gleichen Mengenanteile Wasser und Zusätze wie in Beispiel 1 angegeben. In Probe j? wurde die Acryllatex von Beispiel 1, in Probe Gr eine filmbildende Styrol/Butadienlatex und in Probe H wurden 284_f6 Teile einer Polyvinylacetatlatex verwendet. 200 Teile Dicker-Lösung wurden in jedem Fall verwendet. Ferner wurden 5 Teile des in Tabelle I angege-

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benen Netzmittels verwendet,und der Polyvinylacetatprobe wurden außerdem zusätzliche 48,4 Teile Wasser zugesetzt. Die Ergebnisse der in Beispiel 1 beschriebenen Anstrichauf bringung sver suche werden in Tabelle II gezeigt. Zwei erfindungsgemäß gemischte Dicker werden mit einem Hydroxypropylmethylcelluloseäther verglichen, der in 2 Gew.yoiger Lösung in Wasser bei 20⁰O eine Viskosität von 4000 cP aufweist und der in großem Umfang zum Dicken wässriger Latexüberzugsmassen verwendet wurde. Die Dickermischung A enthält 1,8 Gew.Teile des Hydroxypropylmethylcelluloseäthers von 400 cP pro Gew.Teil Hydroxypropylmethylcelluloseäther von 50 000 cP. Die Dickermischung B enthält 1,9 Gew.Teile Hydroxypropylmethylcelluloseäther von 50 000 cP pro Gew.Teil des Äthers mit 400 cP.

TABELLE II

Dicker	Viskosität des Anstrichs (KU)	aufgebrachte Menge
Probe F (Acryl)
4000 cP	88	80,0
Mischung A	86	95,8
" B	85	95,8

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Dicker	Viskosität des Anstrichs (KU)	aufgebrachte Menge g/m
Probe G (Styrol- Butadien)
4000 cP	83	76,7
Hi s ellung A	78	90,8
" B	83	90,8
Probe H (Vinylacetat)
4000 c?	86	82,2
Mischung A	82	99,4
H B	86	102,2

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Claims

- 12 PATENTANSPRÜCHE

1. Dickmittel für wässrige Latexüberzugsmassen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Mischung eines wasserlöslichen Hydroxyalkyl-alkylcelluloseäthers mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Hydroxyalkylgruppe und 1 oder 2 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe mit hoher Viskosität und einem gleichen Celluloseether mit niedriger Viskosität besteht.

2. Dickmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung 0,5 bis 1,9 G-ew.Teile des Äthers mit hoher Viskosität pro Gew.Teil des Äthers mit niedriger Viskosität enthält.

3. Dickmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in 2 G-ew.^iger Lösung in Wasser bei 20⁰C eine Viskosität im Bereich von 1000 bis 20 000 cP aufweist.

4· Dickmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß es 19 bis 24 Gew.# Methoxylsubstituenten und 4 bis 12 G-ew.Jfe Hydroxypropylsubstituenten enthält.

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5. Dickmittel nach einem der Ansprüche 1 "bis 4» dadurch, gekennzeichnet, daß der Äther mit hoher Viskosität in 2 Gew.$iger lösung in Wasser bei 20⁰C eine Viskosität von mindestens 10 000 cP aufweist I

6. Dickmittel nach einem der Ansprüche 1 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Äther mit niedriger Viskosität in 2 Gew.^iger Lösung in Wasser bei 20 0 eine Viskosität von weniger als 1000 cP aufweist.

7. Dickmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es mm» eine Mischung eines Celluloseäthers mit einer Viskosität in 2 Gew.^iger Lösung in Wasser bei 2O⁰G von 50 000 cP und eines Celluloseäthers mit einer Viskosität in 2 G-ew.'/ijiger Lösung in Wasser bei 20⁰C von 400 cP enthält.

3. Wässrige Überzugsmasse, enthaltend eine wässrige Latex eines filmbildenden Mischpolymerisats, ein Pigment und ein wasserlösliches Hydroxyalkyl-alkylcelluloseäther-Dickmittel mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Hydroxyalkylgruppe und 1 oder 2 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, dadurch gekennzeichnet, daß das Dickmittel einen

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Celluloseäther mit hoher Viskosität und einen Gelluloseäther mit niedriger Viskosität enthält oder daraus besteht.

9. Wässrige Überzugsmasse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat ein Acry!mischpolymerisat, ein Styrol/Butadienmischpolymerisat, ein Vinylacetatmischpolymerisat oder eine Mischung von zwei oder mehr davon darstellt.

10. Wässrige Überzugsmasse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelluloseäther in einer Menge von 0,5 bis 1,9 Gew.Teile Äther mit hoher Viskosität pro G-ew.Ieil Äther mit niedriger Viskosität vorhanden sind.

11. Überzugsmasse nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Oelluloseächer-jJickmittel eine Mischung von Hydroxypropylmethylcelluloseäthern mit 19 Ms 24 Gew.?» Methoxylgruppen und 4 bis 12 Gew. 5» Hydroxypropylgruppen im Molekül darstellt.

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