DE19732507B4

DE19732507B4 - Fraktioniertes Montanwachs

Info

Publication number: DE19732507B4
Application number: DE1997132507
Authority: DE
Inventors: Jutta Edel; Andreas Mieth; Jörg Abraham
Original assignee: ROMONTA GmbH
Current assignee: ROMONTA GmbH
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1997-07-29
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2017-07-30
Also published as: DE19732507A1

Abstract

Fraktioniertes Montanwachs, gekennzeichnet durch einen verminderten Anteil an Montanwachsestern und einen erhöhten Anteil terpentinartiger Stoffe, wobei die Fraktion durch eine Säurezahl von 5–30 mg KOH/g, 40–90 Masse-% Acetonlöslichem und einen Tropfpunkt > 60°C beschrieben ist, weiterhin durch die extraktive Gewinnung aus Rohmontanwachs mittels organischen Lösungsmitteln innerhalb eines Niedrigtemperaturverfahrens und dadurch, daß die Fraktion gegebenenfalls mit Zusätzen modifiziert, mit einem Alkohol chemische umgesetzt und/oder mit einer technischen Lauge anverseift ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein fraktioniertes Montanwachs, das insbesondere für die Verwendung in einem flüssigen Hydrophobierungsmittel vorgesehen ist. Letztere werden überwiegend für die Herstellung von mineralisch gebundenen Bauelementen, wie zum Beispiel Gipskartonplatten, benötigt. Sie werden üblicherweise dem Gemisch aus Wasser und mineralischem Bindemittel an geeigneter Stelle des Produktionsverfahrens zudosiert und bilden somit in den Poren des getrockneten Bauelementes einen wasserabweisenden Film. Gipskartonplatten auf diese Art und Weise zu hydrophobieren ist seit langem bekannt und heute noch übliche Praxsis.
Als Hydrophobierungsmittel sind zum einen feste Montanwachs-Kohlenstoffgemische im Einsatz und zum anderen solche in wässriger Form. Aufgrund der realisierten Teilchengröße des verwendeten Granulats wurden akzeptable Hydrophobierungsergebnisse mit ca. 3% Hydrophobierungsmitteleinsatz erreicht.
Bei Verwendung eines festen Hydrophobierungsmittels gestaltet sich dessen homogene Verteilung im Wasser-Bindemittelgemisch problematisch. Daher wurde zunehmend auf flüssige, d. h. wässrige Hydrophobierungsmittel der beschriebenen Art orientiert. Die praktisch realisierten Feststoffgehalte liegen bei etwa 20 bis 60%. Bei beiden Varianten wird von Montanwachs als Basisprodukt ausgegangen. Das ist auch bei der in der EP 0 669 377 vorgestellten wässrigen Emulsion der Fall. Diese enthält neben Wasser einem paraffinischen Kohlenwasserstoff mit einem Schmelzpunkt von 40–80°C, weiterhin Montanwachs und zusätzlich einen Anteil von Polyvinylalkohol. Damit wird angestrebt, die Nachteile einer ebenfalls bekannten Wachs-Asphalt-Emulsion nach US-PS 3,935,021 , die sich überwiegend in Fleckenbildung darstellen, zu beseitigen.
Ausgehend von den Nachteilen der oben beschriebenen Lösungen besteht nunmehr die Notwendigkeit, Montanwachs enthaltende flüssige Hydrophobierungsmittel im Hinblick auf Homogenität, Stabilität und leichte Dosierbarkeit weiterzuentwickeln.
Bei geringen Aufwandsmengen bzw. bei erhöhter Feststoffkonzentration sollen optimale Hydrophobierungsergebnisse möglich sein. Besonderes Augenmerk ist hiebei auf den Montanwachsanteil zu richten.
Die gestellte Aufgabe ist nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen beschrieben.
Der erfindungsgemäße Montanwachsinhaltsstoff ist neben anderen noch zu erschließenden Anwendungsmöglichkeiten zur Verwendung in einem flüssigen Hydrophobierungsmittel vorgesehen. Er bildet dort bekanntermaßen mit ausgewählten paraffinischen Komponenten ein Compound.
Als Anwendungsprodukt steht eine wässrige, stabile Dispersion mit mindestens 30% Wirkstoffgehalt auf der Basis des selektiv gewonnenen Montanwachsinhaltsstoffes zur Verfügung. Dieser kann chemisch modifiziert und mit Zusätzen von Carboxylgruppen enthaltenden Stoffen versehen sein.
Der Dispersion ist vorteilhafterweise ein emulgierendes, aber nur schwach benetzendes Tensidsystem zugesetzt.
Ein Hydrophobierungsmittel, das Montanwachsinhaltsstoffe nach der vorgestellten Erfindung enthält, ist durch die nachfolgend aufgeführten Vorteile gekennzeichnet:

– hohe Wirkstoffkonzentration bei geringer Teilchengröße,
– flüssig dosierbar und wassermischbar,
– keine Phasentrennung,
– niedrige Wirkstoffaufwandsmengen von 1 bis maximal 1,5%,
– leichte und homogene Verteilung in der Gipsmasse,
– Vertäglichkeit mit anderen Zusatzstoffen, wie Schaumbildnern und Verflüssigern.

Hintergrund der erzielten Vorteile gegenüber dem Stand der Technik ist die Tatsache, daß der üblicherweise enthaltene Montanwachsanteil von einem Anteil einer speziellen Montanwachsfraktion ersetzt wurde. Darauf richtet sich im wesentlichen das Schutzbegehren.
Die Montanwachsfraktion wird durch ein temperaturgesteuertes Extraktionsverfahren mit organischen Lösungsmitteln oder Gemischen aus diesen, zum Beispiel Toluen, aliphatischen niedrigsiedenden Chlorkohlenwasserstoffen, niedrigsiedenden Ester und Ketonen, gewonnen. Dabei verringert sich der Ausgangsgehalt an Wachsestern zugunsten des Anteils an Terpenen bzw. Harzen mit funktionellen Gruppen. Versuche haben ergeben, daß das fraktionierte Montanwachs aufgrund seiner stofflichen Zusammensetzung und seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften besonders gut für Imprägnierungs- und Hydrophobierungszwecke geeignet ist.
Zur Herstellung eines flüssigen Hydrophobierungsmittels wird das erfindungsgemäße fraktionierte Montanwachs durch Zugabe einer unpolaren paraffinischen Komponente im Verhältnis 50:50 bis 80:20 ergänzt. Das Paraffin hat einen Erstarrungspunkt von 40 bis 65°C und einen Ölgegalt von 0 bis 10%, vorzugsweise < 3%. Diese Montanwachsfraktion-Paraffin-Mischung kann zur Erhöhung der hydrophobierenden Wirkung der herzustellenden Dispersion mit einer höhermolekularen Karbonsäure mit einer C-Zahl > 10, vorzugsweise einer festen Fettsäure oder einer natürlichen Harzsäure, versetzt und mit einer technischen Lauge, vorteilhaft Kali- oder Natronlauge in Mengen von 1 bis 10%, bezogen auf die Montanwachsfraktion, verseift werden.
Ebenfalls positiv wirkt sich eine Veresterung des Montanwachsfraktion-Paraffin-Compounds mit einem mehrwertigen Alkohol aus. Hierzu bieten sich Glykol, Butandiol-1,4 oder Di- oder Polyethylenglykol in Mengen von 1 bis 10%, bezogen auf die Montanwachsfraktion, an. Die Veresterung wird vor der Verseifung des Compounds üblicherweise bei Temperaturen von 110 bis 130°C in Gegenwart von dehydratisierenden Säurekatalysatoren, wie konzentrierte Schwefelsäure, durchgeführt.
Die vorgenannten Bestandteile bilden den Wirkstoff für ein Hydrophobierungsmittel mit neuartiger Zusammensetzung. Die Dispergierung wird durch Zusatz eines Tensids unterstützt. Dazu kann zum Beispiel ein Gemisch ethoxylierter Fettalkohole mit einer C-Zahl > 12 oder ethoxylierter natürlicher Fett- bzw. Ölsäuren eingesetzt, wobei der Ethoxylierungsgrad > 10 sein soll und dessen Streubreite so zu wählen ist, daß sich stabile Micellen bei geringer Netzwirkung der Dispersion ausbilden. In gleicher Weise können anionische Tenside oder Gemische aus nichtionogenen oder anionischen Tensiden genutzt werden. Die Aufwandsmengen an Tensid liegen zwischen 5 und 15% des Wirkstoffes.
Die eigentliche Dispergierung erfolgt durch Wasserzugabe zur schmelzflüssigen Wirkstoff-Tensid-Mischung unter intensivem Mischen entsprechend üblicher Dispergiertechnologien. Es bildet sich eine Wachs-in-Wasser-Dispersion, die möglichst schnell auf Temperaturen unterhalb des Erstarrungspunktes der Wirkstoffmischung abgekühlt werden muß. Auf die beschriebene Art und Weise sind flüssige, vollkommen homogene Dispersionen realisierbar.
Hydrophobierungsmittel, die die das erfindungsgemäße fraktionierte Montanwachs enthalten, werden ebenso wie flüssige Hydrophobierungsmittel nach den Stand der Technik dem Anmachwasser für mineralische Baustoffmischungen und Bindemittel, insbesondere Gipshalbhydrat für die Produktion von Gipskartonplatten, zugegeben und mit diesem gleichmäßig im entstehenden Mörtel verteilt.
Mit Aufwandsmengen von 0,5 bis 5% Wirkstoff, bezogen auf die Trockene Baustoffmischung, läßt sich die Wasseraufnahme der fertigen Bauelemente nach zwei Stunden Wasserlagerung auf Werte unter 10% reduzieren.

Claims

Fraktioniertes Montanwachs, gekennzeichnet durch einen verminderten Anteil an Montanwachsestern und einen erhöhten Anteil terpentinartiger Stoffe, wobei die Fraktion durch eine Säurezahl von 5–30 mg KOH/g, 40–90 Masse-% Acetonlöslichem und einen Tropfpunkt > 60°C beschrieben ist, weiterhin durch die extraktive Gewinnung aus Rohmontanwachs mittels organischen Lösungsmitteln innerhalb eines Niedrigtemperaturverfahrens und dadurch, daß die Fraktion gegebenenfalls mit Zusätzen modifiziert, mit einem Alkohol chemische umgesetzt und/oder mit einer technischen Lauge anverseift ist.
Fraktioniertes Montanwachs nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem flüssigen Hydrophobierungsmittel.
Fraktioniertes Montanwachs nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem flüssigen Hydrophobierungsmittel bei Anwesenheit einer paraffinischen Komponente mit einen Erstarrungspunkt zwischen 40 und 65°C und einen Ölgehalt von 0 bis maximal 10%, bevorzugt > 3%, wobei beide Bestandteile in wässriger Dispersion mit einem Wirkstoffgehalt von 10 bis 65% ein Compound bilden bei einem Mischungsverhältnis von Montanwachsfraktion zu Paraffinkomponente von 50:50 bis 20:80 und wobei zusätzlich ein anionisches Tensid, zum Beispiel ein Fettalkoholpolyglykolether mit einem Ethoxylierungsgrad < 10, und/oder ein Tensidsystem oder Gemische der beiden enthalten sind.
Fraktioniertes Montanwachs nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Zusatz von 1 bis 20% Carbonsäuen bzw. Carbonsäuregemischen.
Fraktioniertes Montanwachs nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß als Carbonsäuen bzw. Carbonsäuregemische Fettsäuren mit C > 10 und/oder natürliche Harzsäuren und/oder Montansäuren zum Einsatz kommen.
Fraktioniertes Montanwachs nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die chemische Umsetzung in Gegenwart katalytischer Mengen einer starken Mineralsäure mit 1 bis 20% zweiwertigem Alkohol, bezogen auf die Montanwachsfraktion, zu entsprechenden Estern.
Fraktioniertes Montanwachs nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anverseifung mit 1 bis 10% Alkalihydroxiden, bezogen auf die Montanwachsfraktion, vorzugsweise KOH.