DE19601699A1 - Redispergierbare Polymerisatpulver und daraus erhältliche wäßrige Polymerisat-Dispersionen - Google Patents

Redispergierbare Polymerisatpulver und daraus erhältliche wäßrige Polymerisat-Dispersionen

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Rudolf Dr Weisgerber
Harald Dr Zeh
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Description

Die Erfindung betrifft redispergierbare Polymerisatpulver auf der Basis eines Gemisches aus wasserunlöslichem, film­ bildendem Polymerisat und eines wasserlöslichen Verdüsungs- Schutzkolloids, welches durch pH-Änderung desaktiviert wer­ den kann. Weiter betrifft die Erfindung mit dem Polymerisat­ pulver herstellbare wäßrige Dispersionen.
Dispersionspulver werden seit vielen Jahren insbesondere im Bausektor zur Kunststoffvergütung von hydraulisch abbinden­ den Systemen sowie in Putzen, Farben und Klebemitteln einge­ setzt. Durch den Zusatz oder die Verwendung von redisper­ gierbaren Kunststoffpulvern in solchen Systemen, werden we­ sentliche Verbesserungen in den Eigenschaften Haftung, Ab­ riebsbeständigkeit, Kratzfestigkeit und Biegezugfestigkeit erzielt. Der große Vorteil von Dispersionspulvern gegenüber den gleichfalls alternativ einsetzbaren flüssigen Polymer­ dispersionen ist unter anderem eine hohe Lagerbeständigkeit ohne Konservierungsmittel-Zusätze sowie die Frostbeständig­ keit der pulverförmigen Trockenmischungen.
Die bisher bekannten Dispersionspulver enthalten wasserlös­ liche Verdüsungsschutzkolloide, welche der zu trocknenden Polymerdispersion in der Regel vor dem Sprühtrocknen zuge­ setzt werden, und die ein frühzeitiges Verfilmen des dem Dispersionspulver zugrundeliegenden Basispolymerisats, bei­ spielsweise während der Sprühtrocknung, verhindern sollen und die Redispergierung des Polymerisatpulvers in Wasser ermöglichen.
Überwiegend werden dazu Polyvinylalkohole als Schutzkolloide eingesetzt. Beispiele hierfür sind etwa in der DE-A 40 30 638 (US-A 5118751) und in der EP-A 149098 (US-A 4859751) be­ schrieben. Dispersionspulver, welche als Verdüsungsschutz­ kolloide wasserlösliche Salze von Phenolsulfonsäure-Form­ aldehyd-Kondensaten enthalten, sind aus der EP-A 407889 (US-A 5225478) bekannt. Der Einsatz von Naturstoffen wie Dextri­ nen oder Stärkeether als Verdüsungsschutzkolloid, und der Einsatz derartiger Dispersionspulver in Klebstoffen und hy­ draulisch erhärtenden Bindemitteln ist aus der EP-A 134451 bekannt. Die EP-A 467103 (US-A 5342897) beschreibt die Her­ stellung von Dispersionspulvern durch Sprühtrocknung von Po­ lymerdispersionen, welche wasserlösliche Copolymere von ungesättigten Säuren oder deren Anhydride und Alken oder Styrol enthalten.
Die genannten wasserlöslichen Schutzkolloide verhindern ein frühzeitiges Verfilmen der Polymerisate während der Trock­ nung der Dispersion und ermöglichen erst die Redispergierung (d. h. den weitgehenden Zerfall in die Primärteilchen der Ba­ sisdispersion) der trockenen Polymerpulver in Wasser. In vielen Anwendungen jedoch wirken sich die in den bekannten Dispersionspulvern eingesetzten Schutzkolloide negativ auf die Produkteigenschaften aus. Aufgrund des Schutzkolloid- Charakters der wasserlöslichen Verdüsungshilfen kann bei­ spielsweise beim Einsatz der vorbekannten Dispersionspulver als Bindemittel in Klebstoffen, deren Klebrigkeit wegen des Anteils an Verdüsungsschutzkolloid nachteilig beeinflußt werden bzw. gänzlich zunichte gemacht werden. In Anstrich­ farben und Putzen können permanent wasserlösliche Verdü­ sungsschutzkolloide die Wasserbeständigkeit stark beein­ trächtigen.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine in Wasser redispergierbare Dispersionspulver-Zusammensetzung zur Ver­ fügung zu stellen, bei welcher die Wirkung des eingesetzten Verdüsungsschutzkolloids bei der Anwendung gezielt aufge­ hoben werden kann.
Überraschend wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe durch den Einsatz von niedermolekularen, wasserlöslichen Polymeren auf Basis von Acrylsäure, Methacrylsäure oder Maleinsäure(anhy­ drid) als Verdüsungsschutzkolloid gelöst werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist eine in Wasser redispergierbare Dispersionspulver-Zusammensetzung enthaltend
  • a) ein wasserunlösliches, filmbildendes Basispolymerisat mit einer Glasübergangstemperatur von -60°C bis +80°C aus der Gruppe der Homo- und Copolymerisate von Vinylestern, Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Styrol und Vinylchlorid oder ein Gemisch der genannten Basispolymerisate,
  • b) 2 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Basispolymerisat, eines wasserlöslichen Verdüsungsschutzkolloids,
  • c) 0 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht polymerer Bestandteile, eines Antiblockmittels,
dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente b) niedermoleku­ lare, nicht-neutralisierte Homo- oder Copolymerisate von olefinisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren oder deren Anhydride, oder teilneutralisierte Homopolymerisate von olefinisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren oder deren Anhydriden, oder teilneutralisierte Copolymerisate von olefinisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren oder deren Anhydriden mit einem Säuregehalt von < 80 Mol-% bei Copolymeren mit C₃- bis C₁₂-Alkenen oder Styrol und einem Säuregehalt von 50 bis 99 Mol-% bei den übrigen Copolymeren, enthalten sind.
Als Komponente a) geeignete Vinylester-Homo- oder Copolyme­ risate enthalten ein oder mehrere Monomereinheiten aus der Gruppe der Vinylester von unverzweigten oder verzweigten Carbonsäuren mit 1 bis 18 C-Atomen. Geeignete (Meth)acryl­ säureester-Polymerisate sind Homo- und Copolymerisate der Acrylsäure und Methacrylsäure mit unverzweigten oder ver­ zweigten Alkoholen mit 1 bis 18 C-Atomen.
Bevorzugte Vinylester sind Vinylacetat, Vinylpropionat, Vi­ nylbutyrat, Vinyl-2-ethylhexanoat, Vinyllaurat, 1-Methylvi­ nylacetat, Vinylpivalat und Vinylester von α-verzweigten Mo­ nocarbonsäuren mit 5 oder 9 bis 10 C-Atomen, beispielsweise VV5R, VeoVa9R oder VeoVa10R. Besonders bevorzugt ist Vinyl­ acetat.
Bevorzugte Methacrylsäureester oder Acrylsäureester sind Me­ thylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat Ethylmeth­ acrylat, Propylacrylat, Propylmethacrylat, n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat, iso-Butylacrylat, iso-Butylmethacrylat, t-Butylacrylat, t-Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat. Besonders bevorzugt sind Methylacry­ lat, Methylmethacrylat, n-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacry­ lat.
Beispiele für geeignete Vinylester-Polymerisate sind:
Vinylester-Homopolymerisate wie Vinylacetat-Homopolymeri­ sat;
Vinylester-Ethylen-Copolymere wie Vinylacetat-Ethylen-Copo­ lymere mit einem Ethylengehalt von 1 bis 60 Gew.-%;
Vinylester-Ethylen-Vinylchlorid-Copolymerisate wie Vinylace­ tat-Ethylen-Vinylchlorid-Copolymere mit einem Ethylengehalt von 1 bis 40 Gew.-% und einem Vinylchlorid-Gehalt von 20 bis 80 Gew.-%;
Vinylacetat-Copolymere mit 1 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer copolymerisierbarer Vinylester wie Vinyllaurat, Vinylpiva­ lat, Vinyl-2-ethylhexansäureester, Vinylester einer α-ver­ zweigten Carbonsäure, insbesonders Versaticsäure-Vinylester (VeoVa9R, VeoVa10R), welche gegebenenfalls noch 1 bis 40 Gew.-% Ethylen enthalten;
Vinylester-Acrylsäureester-Copolymerisate mit 30 bis 90 Gew.-% Vinylester, insbesonders Vinylacetat, und 1 bis 60 Gew.-% Acrylsäureester, insbesonders n-Butylacrylat oder 2-Ethylhe­ xylacrylat, welche gegebenenfalls noch 1 bis 40 Gew.-% Ethylen enthalten;
Vinylester-Acrylsäureester-Copolymerisate mit 30 bis 75 Gew.-% Vinylacetat, 1 bis 30 Gew.-% Vinyllaurat oder Vinylester einer α-verzweigten Carbonsäure, insbesonders Versaticsäure-Vinyl­ ester, 1 bis 30 Gew.-% Acrylsäureester, insbesonders n-Butyl­ acrylat oder 2-Ethylhexylacrylat, welche gegebenenfalls noch 1 bis 40 Gew.-% Ethylen enthalten;
Vinylester-Copolymerisate mit Estern der Maleinsäure oder Fumarsäure wie Diisopropyl-, Di-n-butyl, Di-t-butyl-, Di­ ethylhexyl-, Methyl-t-butyl-Ester, beispielsweise Vinylace­ tat-Copolymerisate mit 10 bis 60 Gew.-% eines oder mehrerer der genannten Malein-/Fumarsäure-Ester, welche gegebenen­ falls noch Ethylen oder weitere copolymerisierbare Vinyl­ ester wie Vinyllaurat oder Versaticsäure-Vinylester enthal­ ten.
Beispiele für geeignete (Meth)acrylsäurepolymerisate sind:
Homopolymerisate von n-Butylacrylat oder 2-Ethylhexylacry­ lat;
Copolymerisate mit 35 bis 65 Gew.-% Methylmethacrylat, 65 bis 35 Gew.-% n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat.
Beispiele für Vinylchlorid-Polymerisate sind neben den oben­ genannten Vinylester/Vinylchlorid-Copolymerisaten Vinylchlo­ rid-Ethylen-Copolymere.
Beispiele für Styrol-Polymerisate sind Styrol-Butadien-Copo­ lymere und Styrol-Acrylsäureester-Copolymere wie Styrol­ n-Butylacrylat oder Styrol-2-Ethylhexylacrylat mit einem Sty­ rol-Gehalt von jeweils 1 bis 70 Gew.-%.
Gegebenenfalls enthalten die genannten Polymerisate noch 0.05 bis 30.0 Gew.-%, vorzugsweise 0.5 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymerisats, ein oder mehrere Hilfsmonomereinheiten zur Verbesserung der Wasser­ löslichkeit, zur Vernetzung oder zur Modifikation der Haf­ tungseigenschaften.
Geeignete Hilfsmonomere zur Verbesserung der Wasserlöslich­ keit sind beispielsweise α,β-monoethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren und deren Amide, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Acryl­ amid, Methacrylamid; ethylenisch ungesättigte Sulfonsäuren bzw. deren Salze, vorzugsweise Vinylsulfonsäure, 2-Acryl­ amido-propansulfonat und/oder N-Vinylpyrrolidon.
Vernetzend wirkende Monomereinheiten sind vorzugsweise zu 0.5 bis 5.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyme­ risats, im Polymerisat enthalten. Beispiele hierfür sind N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid; N-(Alkoxyme­ thyl)acrylamide oder N-(Alkoxymethyl)methacrylamide mit ei­ nem C₁- bis C₆-Alkylrest, wie N-(isobutoxymethyl)-acrylamid (IBMA), N-(Isobutoxymethyl)-methacrylamid (IBMMA), N-(n-Bu­ toxymethyl)-acrylamid (NBMA), N-(n-Butoxymethyl)-methacryl­ amid (NBMMA); mehrfach ethylenisch ungesättigten Comonomere wie Ethylenglycoldiacrylat, 1,3-Butylenglycoldiacrylat, 1,4-Butylenglycoldiacrylat, Propylenglycoldiacrylat, Divinyladi­ pat, Divinylbenzol, Vinylmethacrylat, Vinylacrylat, Allylme­ thacrylat, Allylacrylat, Diallylmaleat, Diallylphthalat, Diallylfumarat, Methylenbisacrylamid, Cyclopentadienylacry­ lat oder Triallylcyanurat.
Zur Modifikation der Haftungseigenschaften geeignete Comono­ mereinheiten sind beispielsweise Methacrylsäure- und Acryl­ säurehydroxyalkylester wie Hydroxyethyl-, Hydroxypropyl- oder Hydroxybutyl-acrylat oder -methacrylat sowie Verbindun­ gen wie Diacetonacrylamid und Acetylacetoxyethylacrylat oder -methacrylat.
Die Herstellung der genannten, radikalisch polymerisierba­ ren, wasserunlöslichen Polymere erfolgt vorzugsweise nach dem Emulsionspolymerisationsverfahren in einem Temperaturbe­ reich von 0 bis 100°C und wird mit den für die Emulsions­ polymerisation üblicherweise eingesetzten wasserlöslichen Radikalbildnern eingeleitet. Als Dispergiermittel können al­ le üblicherweise bei der Emulsionspolymerisation verwendeten Emulgatoren eingesetzt werden. Die Polymerisation wird bei einem pH von vorzugsweise 2 bis 7 durchgeführt. Vor der Trocknung wird die Dispersion vorzugsweise auf einen Festgehalt von 20 bis 65% eingestellt.
Als Komponente b) bevorzugt werden Homo- oder Copolymerisate von Acrylsäure, Methacrylsäure oder Maleinsäure(anhydrid), insbesonders Polyacrylsäure oder Polymethacrylsäure. Bevor­ zugt sind weiter Copolymere mit Acrylsäure-, Methacrylsäure- oder Maleinsäure(anhydrid)-Einheiten und Einheiten damit co­ polymerisierbarer Monomere, insbesonders unter der Maßgabe, daß der Säureanteil in diesen Copolymeren über 80 Mol-% liegt. Beispiele für copolymerisierbare Monomere sind Alkene wie Ethylen, Propylen, Vinylaromaten wie Styrol, Acryl­ säureester wie Butylacrylat, Methacrylsäureester wie Methyl­ methacrylat, Alkylvinylether wie Methylvinylether, Meth­ acrylamid und Acrylamid. Bevorzugte Comonomere sind (Meth)acrylsäureester, Alkylvinylether und (Meth)acrylamide. Beispiele für bevorzugte Copolymere sind Maleinsäure/Methylvinylether, Methacrylsäure/Methyl­ methacrylat- und Methacrylsäure/Acrylamid-Copolymere. Es können auch Gemische der genannten Homo- und Copolymerisate eingesetzt werden.
Die Molekulargewichte der genannten Polymerisate betragen 250 000 g/mol, vorzugsweise 150 000 g/mol; besonders bevorzugt beträgt das Molekulargewicht von 5000 bis 50 000 g/mol, bestimmt als Gewichtsmittel, beispielweise mit der Gelpermeationschromatographie.
Die als Komponente b) beschriebenen Polymerisate werden üb­ licherweise in dem Fachmann bekannten Verfahren, beispiels­ weise Lösungspolymerisation oder Substanzpolymerisation, hergestellt. Vielfach sind diese Polymerisate auch im Handel erhältlich.
Der Anteil der Komponente b) in der Dispersionspulver-Zusam­ mensetzung beträgt vorzugsweise von 2 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von 5 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Basispolymeri­ sat.
Beispiele für Antiblockmittel (Komponente c) sind fein ge­ mahlene Aluminiumsilikate, Kieselgur, pyrogen erzeugtes Si­ liciumdioxid, Fällungskieselsäure, kolloidales Silicagel, Micro-Silica, Kaolin, Talkum, Diatomeerde, Calciumcarbonat und Magnesiumhydrosilikate. Der Anteil des Antiblockmittels beträgt vorzugsweise 4 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamt­ gewicht polymerer Bestandteile.
Die Dispersionspulver-Zusammensetzung kann, je nach ange­ strebtem Einsatzgebiet, gegebenenfalls noch weitere Zusatz­ stoffe enthalten.
Für die Anwendung als Klebemittel kann die Dispersionspul­ ver-Zusammensetzung vorzugsweise noch bis zu 100 Gew.-%, je­ weils bezogen auf das Basispolymerisat, klebrigmachende Sub­ stanzen (Tackifier) wie Kolophonium, dimerisiertes Kolopho­ nium, hydriertes Kolophonium und/oder Ester der genannten Kolophonium-Typen; Polyterpen-Harze, Cumaron-Inden-Harze, Terpen-Phenol-Harze, Kohlenwasserstoffharze, gegebenenfalls in Kombination mit Hochsiedern wie beispielsweise Butyldiglykolacetat, Butyldiglykol, Propylendiglykol-Ether oder -Ester; Weichmacher wie Phthalsäureester, Sebazinsäureester, Adipinsäureester enthalten. Bevorzugt sind die genannten Kolophoniumarten und deren Ester sowie Butyldiglykolacetat und (2-Hydroxyethyl)phenylether.
Gegebenenfalls können auch noch 0.5 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0.5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Basispolymerisat, Hydropho­ bierungsmittel, zum Beispiel auf Basis von Polysiloxanen oder Metallseifen, enthalten sein.
Weiter können noch 0.1 bis 2.0 Gew.-%, bevorzugt 0.1 bis 1.0 Gew.-%, bezogen auf das Basispolymerisat, oberflächenaktive Substanzen wie Emulgatoren oder Netzmittel enthalten sein. Beispiele hierfür sind anionische sowie nichtionische Tensi­ de.
Gegebenenfalls können auch noch 0.5 bis 15 Gew.-%, vorzugswei­ se 0.5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Basispolymerisat, Ver­ dickungsmittel zum Beispiel auf Basis von hochmolekularen Polyacrylsäuren enthalten sein.
Ein weiteres Beispiel für gebräuchliche Zusatzstoffe sind Entschäumer, welche gegebenenfalls zu einem Anteil von 0.05 bis 2.0 Gew.-%, vorzugsweise von 0.05 bis 1.0 Gew.-%, bezogen auf das Basispolymerisat, eingesetzt werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind in der erfindungs­ gemäßen Dispersionspulver-Zusammensetzung noch Neutralisati­ onsmittel enthalten. Vorzugsweise werden diese dem Pulver nach der Trocknung, gegebenenfalls in Kombination mit wei­ teren pulverförmigen Zusatzstoffen zugemischt. Die Menge des einzusetzenden Neutralisationsmittels richtet sich nach der jeweiligen Dispersionspulver-Zusammensetzung. Geeignet sind die üblichen anorganischen Basen; Beispiele hierfür sind NaOH, KOH, Ca(OH)2.
Für die Anwendung in Baustoffen können auch noch 1.0 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 1.0 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Basispoly­ merisat, Zementverflüssiger enthalten sein; zum Beispiel Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, sulfonatgruppenhalti­ ge Kondensationsprodukte aus Melamin oder Keton und Form­ aldehyd und/oder Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd- und/oder Phenolsulfonat-Formaldehyd-Kondensationsprodukte.
Zur Herstellung der Dispersionspulver-Zusammensetzung wird das Basispolymerisat a) als wäßrige Dispersion eingesetzt. Dieser Dispersion wird das Verdüsungsschutzkolloid b) vor­ zugsweise in Form einer wäßrigen Lösung zugesetzt und einge­ mischt. Diese Mischvorgänge können in beliebiger Reihenfolge ablaufen, wichtig ist nur, daß eine homogene Dispersions­ mischung vorliegt. Die gegebenenfalls einzusetzenden Verdickungsmittel, oberflächenaktive Substanzen, Hydrophobierungsmittel, Entschäumer sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe werden vorzugsweise vor der Trocknung dem wäßrigen Gemisch zugegeben. Wird der Einsatz von kle­ brigmachenden Zusätzen (Tackifier) gewünscht, so werden die­ se vorzugsweise als erste Komponente der Dispersion des Basispolymerisats zugesetzt. Der Tackifier kann dabei in Lösung, in Substanz (als Feststoff oder Flüssigkeit), als Schmelze, oder als wäßrige Emulsion/Dispersion zugegeben werden. Bei Einsatz des Tackifiers in Substanz ist auf eine ausreichende Durchmischung beim Einarbeiten in die Dispersion des Basispolymerisats zu achten.
Bei Zusatz von Verdüsungsschutzkolloid b) mit einem Säurean­ teil < 80 Mol-% liegt in der zu verdüsenden Mischung im all­ gemeinen ein pH unter 4.5 vor und es ist somit gewährlei­ stet, daß das Verdüsungsschutzkolloid in nicht- oder teil­ neutralisierter Form vorliegt und redispergierbare Systeme ergibt. Gegebenenfalls muß der pH der Mischung vor der Ver­ düsung entsprechend eingestellt werden. Beispielsweise kann der geeignete pH durch Überprüfung der Redispergierbarkeit an getrockneten Filmen aus wäßrigen Mischungen des Basispolymerisats mit dem Verdüsungsschutzkolloid bei unterschiedlichem pH leicht festgestellt werden.
Nach Vermischen der Komponenten wird die Dispersion getrock­ net, vorzugsweise sprühgetrocknet oder gefriergetrocknet, besonders bevorzugt sprühgetrocknet. Hierbei kann auf be­ kannte Vorrichtungen, wie zum Beispiel Versprühen durch Mehrstoffdüsen oder mit der Scheibe in einem gegebenenfalls erhitzten Trockengasstrom zurückgegriffen werden. Im allge­ meinen wird Luft, Stickstoff oder mit Stickstoff angerei­ cherte Luft als Trockengas eingesetzt, wobei die Trocken­ gastemperatur im allgemeinen 250°C nicht überschreitet. Die optimale Temperatur des Trockengases kann in wenigen Versu­ chen ermittelt werden; oft haben sich Trockengastemperaturen über 60°C besonders bewährt.
Zur Erhöhung der Lagertemperatur, beispielsweise um ein Ver­ backen und Verblocken zu verhindern und/oder um die Riesel­ fähigkeit des Pulvers zu verbessern, kann das Pulver mit ei­ nem Antiblockmittel c) versetzt werden. Dies erfolgt vor­ zugsweise solange das Pulver noch fein verteilt ist, zum Beispiel noch im Trockengas suspendiert ist. Insbesonders wird das Antiblockmittel getrennt aber gleichzeitig mit der Dispersion in die Trocknungsvorrichtung dosiert.
Soll die Dispersionspulver-Zusammensetzung ein oder mehrere Neutralisationsmittel enthalten, so werden diese vorzugswei­ se in fester Form dem Dispersionspulver zugesetzt. Die Neu­ tralisationsmittel können aber auch getrennt aber gleichzei­ tig mit der Dispersion in die Trocknungsvorrichtung dosiert werden. Für diese Verfahrensvariante hat sich die Sprüh­ trocknung besonders bewährt.
Die Dispersionspulver-Zusammensetzung kann als solche in den nachfolgend beschriebenen Anwendungen eingesetzt werden. Üblicherweise wird die Dispersionspulver-Zusammensetzung in Trockenformulierungen eingesetzt, welche vor der Anwendung mit Wasser angerührt werden. Ferner kann die Dispersionspul­ ver-Zusammensetzung zunächst in Wasser redispergiert werden und anschließend in Form der Redispersion mit weiteren Addi­ tiven modifiziert werden.
Aufgrund der beanspruchten Verdüsungsschutzkolloid-Komponen­ te b) können mittels Neutralisation der Komponente b) Dis­ persionen mit desaktiviertem Schutzkolloid erhalten werden. Die Neutralisation kann dabei so erfolgen, daß eine Disper­ sionspulver-Zusammensetzung, welche bereits die entsprechen­ de Menge an Neutralisationsmittel enthält und vorzugsweise in einer anwendungsfertigen Trockenformulierung vorliegt, in Wasser redispergiert wird, wobei die Menge an Neutralisa­ tionsmittel im Pulver so bemessen ist, daß sich der ge­ wünschte pH-Bereich bei Redispergierung einstellt. Eine wei­ tere Möglichkeit besteht darin, eine nicht mit Neutralisa­ tionsmittel modifizierte Dispersionspulver-Zusammensetzung oder Trockenformulierung in Wasser zu redispergieren bzw. dispergieren und den gewünschten pH-Bereich durch nachträg­ liche Zugabe von Neutralisationsmittel wie zum Beispiel NaOH, KOH oder Ca(OH)₂ einzustellen. Für bestimmte Anwendun­ gen, wie beispielsweise Fußbodenkleber, kann auf die Desak­ tivierung des Schutzkolloids durch Neutralisation gegebenen­ falls auch verzichtet werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind daher wäßrige Po­ lymerdispersionen, vorzugsweise mit einem pH-Wert von 5 bis 10, erhältlich durch Redispergierung der obengenannten Dis­ persionspulver-Zusammensetzung oder von Trockenformulierun­ gen mit den obengenannten Dispersionspulver-Zusammensetzun­ gen in Wasser, gegebenenfalls unter Einstellen des pH-Wer­ tes. Der Festgehalt der Dispersionen hängt ab von der beab­ sichtigten Anwendung und beträgt im allgemeinen von 10 bis 80%.
Die erfindungsgemäßen Dispersionspulver-Zusammensetzungen und die damit erhältlichen wäßrigen Dispersionen eignen sich besonders zum Einsatz in Klebstoff-Zusammensetzungen, insbe­ sonders in Haftklebemitteln und Fußbodenklebstoffen. Ferner eignen sich die Pulver und Dispersionen als Bindemittel in Putzen, Farben und Beschichtungen (z. B. Dichtungsschlämme), als Bindemittel in zementfreien und zementhaltigen Spachtel­ massen, als Baukleber sowie als Bindemittel für Klebstoffe oder Beschichtungen in der Textilanwendung.
Im Unterschied zu Dispersionspulvern oder daraus erhältli­ chen wäßrigen Dispersionen, welche nicht-desaktivierbare Schutzkolloide enthalten, werden mit den erfindungsgemäßen Systemen Formulierungen zugänglich, in denen die vorteilhaf­ ten Eigenschaften des Basispolymerisats, beispielsweise be­ züglich Klebrigkeit (Tack), Wasserbeständigkeit, mechani­ scher Festigkeit, nicht durch den negativen Einfluß des Ver­ düsungsschutzkolloids ganz- oder teilkompensiert werden, sondern voll zum Tragen kommen. Überraschenderweise werden damit pulverförmige Klebemittel oder Klebemitteldispersionen zugänglich, welche auch ohne den Zusatz von Tackifier die für Haftkleber erforderliche Klebrigkeit aufweisen.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiele Verwendete Substanzen Dispersion DI-1
Emulgatorstabilisierte wäßrige Dispersion mit einem Festge­ halt von 60% auf der Basis eines Vinylacetat-Ethylen-Ethyl­ hexylacrylat-Copolymeren mit einem 2-Ethylhexylacrylatgehalt von 48 Gew.-%, einem Vinylacetat-Gehalt von 36 Gew.-% und einem Ethylengehalt von 16 Gew.-% der Wacker-Chemie GmbH.
Dispersion DI-2
Emulgatorstabilisierte wäßrige Dispersion mit einem Festge­ halt von 61% auf der Basis eines Vinylacetat-Ethylen-Copo­ lymeren mit einem Ethylen-Gehalt von 45 Gew.-% und einem Vi­ nylacetat-Gehalt von 55 Gew.-% der Wacker-Chemie GmbH.
Dispersion DI-3
Emulgatorstabilisierte wäßrige Dispersion mit einem Festge­ halt von 51% auf der Basis eines Vinylacetat-Ethylen-Copo­ lymeren mit einem Ethylengehalt von 12 Gew.-% und einem Vinyl­ acetat-Gehalt von 88 Gew.-% der Wacker-Chemie GmbH.
Dispersion DI-4
Emulgatorstabilisierte wäßrige Dispersion mit einem Festgehalt von 60% auf der Basis eines 2-Ethylhexylacrylat- Vinylacetat-Copolymeren mit einem 2-Ethylhexylacrylatgehalt von 90 Gew.-% und einem Vinylacetatgehalt von 10 Gew.-% der Wacker-Chemie GmbH.
Verdüsungsschutzkolloid Sokalan-CP13
Sokalan CP13 ist eine Polyacrylsäure mit einem Molekularge­ wicht von ca. 20 000 der Fa. BASF.
Verdüsungsschutzkolloid Versicol-K11
Versicol-K11 ist eine Polymethacrylsäure mit einem Moleku­ largewicht von ca. 10 000 der Fa. Allied Colloids.
Tackifier T-1
Der Tackifier T-1 ist eine Mischung aus 20 Gew.-% Plastilit- DS3431, (2-Hydroxyethyl)-phenylether der Fa. BASF, und 80 Gew.-% eines mittelamerikanischen Balsamharzes Typ Maya der Fa. Willers, Engel & Co.
Beispiel 1
4000 Gew.-Teile Dispersions D-1, 1920 Gew.-Teile Versicol-K11 als 25%-ige wäßrige Lösung (20% auf DI-1-Harz) und 1050 Gew.-Teile Wasser wurden gründlich gemischt. Der pH-Wert der Dispersion betrug 3,4. Die Mischung wurde mittels einer Zweistoffdüse sprühgetrocknet. Als Verdüsungskomponente diente auf 3 bar vorgepreßte Luft; die gebildeten Tröpfchen wurden mit auf 120°C erhitzter Trocknungsluft im Gleichstrom getrocknet. Das erhaltene trockene Pulver wurde mit 10 Gew.-% eines handelsüblichen Antiblockmittels auf Kaolin-Basis ab­ gemischt.
Vergleichsbeispiel 1
Die Herstellung des Dispersionspulvers erfolgte gemäß Bei­ spiel 1, jedoch wurde der pH des Verdüsungsansatzes durch Zugabe von NaOH auf pH 5,2 erhöht.
Beispiel 2
2000 Gew.-Teile Dispersion DI-1 und 1200 Gew.-Teile Tackifier T-1 (100% auf DI-1-Harz) wurden homogen gemischt. Anschlie­ ßend wurden 1907 Gew.-Teile Versicol-K11 (20% auf DI-1-Harz und Tackifier T-1) als 25%-ige wäßrige Lösung und 1000 Gew.-Teile Wasser gründlich eingemischt. Der pH-Wert der Mi­ schung betrug 2,8. Die Mischung wurde mittels einer Zwei­ stoffdüse sprühgetrocknet. Als Verdüsungskomponente diente auf 3 bar vorgepreßte Luft; die gebildeten Tropfen wurden mit auf 120°C erhitzter Trocknungsluft im Gleichstrom ge­ trocknet. Das erhaltene Pulver wurde mit 10% eines handels­ üblichen Antiblockmittels auf Kaolin-Basis abgemischt.
Vergleichsbeispiel 2
Die Herstellung des Dispersionspulvers erfolgte gemäß Bei­ spiel 2, jedoch wurde der pH des Verdüsungsansatzes mit NaOH auf pH 5,6 erhöht.
Vergleichsbeispiel 3
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet, jedoch statt 1920 Gew.-Teilen einer 25%-igen wäßrigen Versicol-K11-Lösung wur­ den nur 1440 Gew.-Teile (15% auf DI-1-Harz) eingesetzt. Der pH-Wert der Mischung betrug 3,6.
Beispiel 3
4000 Gew.-Teile Dispersion DI-4, 1920 Teile Versicol-K11 als 25%-ige wäßrige Lösung (20% auf DI-4-Harz) und 950 Gew.-Teile Wasser wurden gründlich gemischt. Der pH-Wert der Mischung betrug 3,4. Die Sprühtrocknung erfolgte analog zu Beispiel 1. Das erhaltene trockene Pulver wurde mit 10% eines handelsüblichen Antiblockmittels auf Kaolin-Basis abgemischt.
Beispiel 4
4000 Gew.-Teile Dispersion DI-2, 1743 Gew.-Teile Sokalan-CP13 als 28%-ige wäßrige Lösung (20% auf DI-2-Harz) und 1500 Gew.-Teile Wasser wurden gründlich gemischt. Der pH-Wert der Mischung betrug 2,6. Die Mischung wurde mittels einer Zwei­ stoffdüse sprühgetrocknet. Die Herstellung des Dispersions­ pulvers erfolgte gemäß Beispiel 1. Auf den Einsatz eines An­ tiblockmittels wurde verzichtet.
Beispiel 5
4000 Gew.-Teile Dispersion DI-3 und 729 Gew.-Teile Sokalan- CP13 als 28%-ige wäßrige Lösung (10% auf DI-3-Harz) wurden gründlich gemischt. Der pH-Wert der Mischung betrug 2,2. Die Herstellung des Dispersionspulvers erfolgte gemäß Beispiel 1. Auf den Einsatz eines Antiblockmittels wurde verzichtet.
Beispiel 6
Es wurde wie in Beispiel 5 gearbeitet, jedoch statt 729 Gew.-Teilen einer 28%-igen wäßrigen Sokalan-CP13-Lösung wur­ den 816 Gew.-Teile einer 25%igen Lösung von Versicol-K11 (10% auf DI-3-Harz) eingesetzt. Der pH-Wert der Mischung betrug 2,4.
Anwendungstechnische Untersuchungen Desaktivierung des Verdüsungsschutzkolloids
Zur Untersuchung der Desaktivierung des Verdüsungsschutz­ kolloids wurde der Einfluß des pH-Werts der zu verdüsenden Dispersion auf die Redispergierbarkeit der daraus erhältli­ chen Dispersionspulver untersucht. Dazu wurden 50 g des je­ weiligen Dispersionspulvers in 50 g Wasser eingerührt und die Redispergierbarkeit im Röhrenabsitztest mittels einer graduierten Glasröhre qualitativ bewertet. Tabelle 1 zeigt, wie durch Neutralisation des Schutzkolloids dieses desaktiviert wird und durch einfache pH-Änderung aus redis­ pergierbaren Systemen nicht redispergierbare werden.
Tabelle 1
Verbesserung der anwendungstechnischen Eigenschaften bei Desaktivierung des Verdüsungsschutzkolloids:
Zur Untersuchung der Beeinflussung anwendungstechnischer Ei­ genschaften durch die Desaktivierung des Verdüsungsschutz­ kolloids wurde der Einfluß des pH-Werts der Redispersion auf den Tack von damit hergestellten Haftklebefilmen untersucht. Dazu wurden 50 g des jeweiligen Dispersionspulvers in 50 g Wasser eingerührt und durch Zugabe von NaOH der in Tabelle 2 angegebene pH-Wert eingestellt. Als Vergleich wurden die Re­ dispersionen jeweils nicht neutralisiert. Die Redispersionen wurden auf eine Träger-Folie aufgerakelt und bei 60°C getrocknet. Die Filmklebrigkeit (Tack) wurde qualitativ bewertet. Tabelle 2 zeigt, wie durch Neutralisation des Schutzkolloids dieses desaktiviert wird und die Filmklebrig­ keit bei ansonsten gleichen Dispersionen durch die Neutrali­ sation des Schutzkolloids drastisch verbessert wird.
Tabelle 2
Testung in Pulverfarben-Rezeptur
Es wurden Pulverfarben gemäß der in Tabelle 3 angegebenen Rezepturen hergestellt:
Tabelle 3: Pulverfarbenrezeptur
Aus den in Tabelle 4 angegebenen Pulvern und der in Tabelle 3 angegebenen Rezeptur wurden Pulverfarben mit der in Tabel­ le 4 angegebenen PVK hergestellt. Die Trockenmischung wurde mit einem Dissolver in Wasser eingearbeitet. Die dabei er­ haltene flüssige Farbe wurde so aufgezogen, daß eine Trockenschichtdicke von ca. 100 µm erreicht wurde. Nach einer 28 tägigen Normklimalagerung wurde die Naßabriebsbeständigkeit gemäß DIN 53 778 ermittelt.
Tabelle 4 zeigt, wie durch Neutralisation des Schutzkolloids dieses desaktiviert wird und das Pigmentbindevermögen von Anstrichfarben-Rezepturen bei Einsatz von ansonsten identi­ schen Redispersionen durch die Neutralisation des Schutzkol­ loids drastisch verbessert wird.
Tabelle 4: Pulverfarben-Testung

Claims (10)

1. Redispergierbare Dispersionspulver-Zusammensetzung enthaltend
  • a) ein wasserunlösliches Basispolymerisat mit einer Glasübergangstemperatur von -60°C bis +80°C aus der Gruppe der Homo- und Copolymerisate von Vinylestern, Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Styrol und Vinylchlorid oder ein Gemisch der genannten Basis­ polymerisate,
  • b) 2 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Basispolymerisat, ei­ nes wasserlöslichen Verdüsungsschutzkolloids,
  • c) 0 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht polyme­ rer Bestandteile, eines Antiblockmittels,
dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente b) niedermo­ lekulare, nicht-neutralisierte Homo- oder Copolymerisate von olefinisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren oder deren Anhydride, oder teilneutralisierte Homopoly­ merisate von olefinisch ungesättigten Mono- oder Dicar­ bonsäuren oder deren Anhydriden, oder teilneutralisierte Copolymerisate von olefinisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren oder deren Anhydriden mit einem Säurege­ halt von < 80 Mol-% bei Copolymeren mit C₃- bis C₁₂-Alke­ nen oder Styrol und einem Säuregehalt von 50 bis 99 Mol-% bei den übrigen Copolymeren, enthalten sind.
2. Redispergierbare Dispersionspulver-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente b) Homo- oder Copolymerisate von Acrylsäure, Methacryl­ säure oder Maleinsäure(anhydrid), insbesonders Poly­ acrylsäure, Polymethacrylsäure oder Copolymere mit Acrylsäure-, Methacrylsäure- oder Maleinsäure(anhydrid)- Einheiten und Einheiten damit copolymerisierbarer Mono­ mere mit einem Säureanteil in diesen Copolymeren über 80 Mol-%, enthalten sind.
3. Redispergierbare Dispersionspulver-Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mole­ kulargewicht der als Komponente b) eingesetzten Polyme­ risate 250 000 g/mol beträgt.
4. Redispergierbare Dispersionspulver-Zusammensetzung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Komponente b) in der Dispersionspulver-Zusammenset­ zung von 2 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Basispolymeri­ sat, beträgt.
5. Redispergierbare Dispersionspulver-Zusammensetzung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dis­ persionspulver-Zusammensetzung noch bis zu 100 Gew.-%, be­ zogen auf das Basispolymerisat, klebrigmachende Substan­ zen (Tackifier) enthält.
6. Redispergierbare Dispersionspulver-Zusammensetzung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dis­ persionspulver-Zusammensetzung noch Neutralisationsmit­ tel wie NaOH, KOH, Ca(OH)₂ enthält.
7. Wäßrige Polymerdispersionen erhältlich durch Redisper­ gierung von Dispersionspulver-Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1 bis 6 oder von Trockenformulierungen mit Dispersionspulver-Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1 bis 6 in Wasser, gegebenenfalls unter Einstellen eines pH-Wertes von 5 bis 10.
8. Verwendung der Dispersionspulver-Zusammensetzungen gemäß Anspruch 1 bis 6 in Klebstoff-Zusammensetzungen, insbe­ sonders in Haftklebemitteln und Fußbodenklebstoffen, als Bindemittel in Putzen, Farben und Beschichtungen, als Bindemittel in zementfreien und zementhaltigen Spachtel­ massen, als Baukleber sowie als Bindemittel für Kleb­ stoffe oder Beschichtungen in der Textilanwendung.
9. Verwendung der wäßrigen Polymerdispersion gemäß Anspruch 7 in Klebstoff-Zusammensetzungen, insbesonders in Haft­ klebemitteln und Fußbodenklebstoffen, als Bindemittel in Putzen, Farben und Beschichtungen, als Bindemittel in zementfreien und zementhaltigen Spachtelmassen, als Bau­ kleber sowie als Bindemittel für Klebstoffe oder Be­ schichtungen in der Textilanwendung.
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