DE69510725T3

DE69510725T3 - Wässrige, fliessfähige Verdickungszusammensetzung für wässrige Systeme und ein Verfahren zur Verdickung dieser wässrigen Systeme

Info

Publication number: DE69510725T3
Application number: DE69510725.9T
Authority: DE
Inventors: Joseph G. Doolan; Charles A. Cody
Original assignee: Elementis Specialties Inc
Current assignee: Elementis Specialties Inc
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1995-05-10
Publication date: 2015-09-10
Anticipated expiration: 2015-05-11
Also published as: EP0682094A1; SE9501641L; DE69510725D1; SE9501641D0; SE514463C2; EP0682094B1; ES2133700T3; AU690238B2; AU2000795A; CA2144101A1; EP0682094B2; US5425806A; DE69510725T2; CA2144101C; US5425806B1; ES2133700T5

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Kurze Beschreibung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind verbesserte Eindickerzusammensetzungen, auf die oft als rheologische Additive verwiesen wird, die zur Bereitstellung von Viskositätskontrolle und anderen rheologischen Eigenschaften für wäßrige Systeme verwendet werden. In vielen gewerblich erhältlichen rheologischen Additiven wird eine aktive Eindickungschemikalie, wie zum Beispiel Polyurethan-Polymer, mit Wasser und einer flüchtigen organischen Flüssigkeit gemischt, um für Anwender eine gießbare, flüssige Eindickerzusammensetzung vorzusehen, die wäßrigen Systemen zweckmäßigerweise zugefügt werden kann. Die vorliegende Erfindung beinhaltet die weitgehende Elimination der flüchtigen organischen flüssigen Komponente und ihren Ersatz durch eine nichtflüchtige Komponente, was in einer Eindickerzusammensetzung mit gleichen oder verbesserten Viskositätseigenschaften und mit keinem oder mit erheblich verringertem flüchtigem organischem Gehalt (VOC) resultiert, die folglich eine positive Auswirkung auf die Umwelt hat.
Beschreibung des Standes der Technik
Die Verwendung verschiedener Materialien als Eindickerzusammensetzungen zum Eindicken wäßriger Systeme ist im Fach seit langem bekannt. Wäßrige Systeme schließen sowohl auf Wasser als auch auf Latex basierende Farben, Beschichtungen, Tinten, Baumaterialien, Kosmetika und Holzbeizen ein, die in verschiedenen Aspekten einer zivilisierten Industriegesellschaft verwendet werden. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des wäßrigen Systems können die mit diesen Eindickern hergestellten Produkte als dekorative und protektive Beschichtungen, Papierbeschichtungen, Kosmetika und Körperpflegegegenstände, Klebstoffe und Dichtungsmittel, Tinten, Erdölbohrflüssigkeiten, Fugendichtungsmassen und dergleichen benutzt werden.
Es sind viele Eindicker bekannt, natürliche, modifizierte – natürliche und synthetische. Natürliche Eindicker schließen zum Beispiel Casein und Alginate ein. Modifizierte – natürliche Eindicker schließen modifizierte Cellulosen, einschließlich Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose und Carboxymethylcellulose ein. Diese Produkte variieren in ihrer Eindickleistung und in ihren Fließ- und Egalisiereigenschaften.
Synthetischen Eindickern wurde in den letzten Jahren eine verstärkte Bedeutung beigemessen, besonders bei der Viskositätskontrolle wäßriger Farben und Beschichtungen und Latexfarben und -beschichtungen. Die synthetischen Eindicker nehmen in wäßrigen Systemen mehrere Rollen wahr. In Latexfarben und -beschichtungen und in wäßrigen Farben und Beschichtungen sieht der Eindicker zum Beispiel eine verbesserte Stabilität und Pigmentsuspension und verbesserte Applikationseigenschaften vor. In Kosmetika und Körperpflegegegenständen verbessert der Eindicker die Konsistenz, das Anfühlen, die Glätte und Seidigkeit und macht das Produkt aus ästhetischer Sicht ansprechender. Bei Erdölbohrflüssigkeiten verbessert die Verwendung eines Eindickers die Suspension der Schneidöle, wodurch die Leistung erhöht wird, mit der die Schneidöle aus den beim Bohren begegneten tiefen Bohrlöchern entfernt werden können, wodurch die Lebenszeit des Bohrmeißels verlängert wird.
Zu synthetischen rheologischen Eindickern zählen verschiedene Acrylpolymere und Maleinsäureanhydrid-Copolymere. Zwei an RHEOX Inc., eine Tochtergesellschaft von NL Industries Inc., vergebene Patente beschreiben eine Familie von Polyurethan-Eindickerzusammensetzungen, die unter den Handelsbezeichnungen RHEOLATE 244, RHEOLATE 255 und RHEOLATE 278 verkauft werden. Diese Patente, U.S.-Patent Nr. 4,499,233 und 5,023,309 , beschreiben diese synthetischen Eindicker als das Polyurethan-Reaktionsprodukt von Polyisocyanaten, Polyether-Polyolen, Modifikationsmitteln, die mindestens zwei aktive Wasserstoffkomponenten umfassen, die mittels eines chemischen Verkappungsmittels terminiert werden.
Ein synthetischer Eindickmitteltyp, der ausgiebig in gewerblichen Applikationen verwendet wird, ist ein Polyurethan mit einem niedrigen Molekulargewicht, dadurch gekennzeichnet, daß hydrophobe Gruppen durch hydrophile Polyether-Gruppen miteinander verbunden sind und wird in Rohm & Haas, U.S.-Patent Nr. 4,079,028 und 4,155,892 beschrieben. Diese Materialien besitzen typischerweise Molekulargewichte von 2500 g/Mol oder höher. Das Polyurethan wird beschrieben, wie es durch zur Reaktion bringen von mindestens einem wasserlöslichen Polyether-Polyol mit mindestens einer monofunktionellen hydrophoben organischen Verbindung hergestellt wird. In dem vorliegenden Reaktionsgemisch liegen auch unlösliche organische Polyisocyanate oder polyhydrischer Alkohol oder polyhydrische Alkoholether vor.
Bei einem ähnlichen synthetischen Eindickertyp handelt es sich um ein wasserlösliches, thermoplastisches organisches Polymer mit einer Anzahl monovalenter hydrophober Gruppen, die in den inneren Teil des Polymermoleküls eingebaut sind. Die an die Union Carbide Corporation vergebenen U.S.-Patente Nr. 4,496,708 und 4,426,485 beschreiben derartige Eindicker als wasserlösliche Wabenpolymere, die eine Anzahl innerer hydrophober Seitengruppen enthalten, die von dem nicht verkappten (abgedeckten; ”capped”) Ende des Polymers durch Polyethereinheiten getrennt werden.
In einer Anzahl an die BASF Corporation vergebenen Patenten wird eine Familie von flüssigen Polyether-Eindickern für wäßrige Flüssigkeiten beschrieben, die durch Verkappen einer geradkettigen Polyoxyalkylenverbindung erhalten werden, die sich von Ethylenoxid herleitet und einem anderen Alkohol mit mindestens einem niederen Alkylenoxid, wie zum Beispiel einer Polyoxyalkylen-Verbindung, die mit einem aktiven Wasserstoff enthaltenden Initiator und mit einer α-Olefinoxidgruppe initiiert wird. Siehe U.S.-Patente Nr. 4,288,639 , 4,354,956 und 4,904,466 .
Vernetzte Polyester, Polyester-Polyurethane und Polyether-Olefine ebenso wie eine Reihe verschiedener anderer Polymertypen wurden auch als synthetische Eindicker verwendet. Siehe zum Beispiel U.S.-Patente Nr. 4,310,436 und 4,709,099 , die an die BASF Corporation vergeben wurden.
Auf die oben beschriebenen, in wäßrigen Systemen nützlichen rheologischen Additive wurde oft unter dem Begriff ”assoziative” Eindicker verwiesen. Assoziative Eindicker werden so bezeichnet, weil der Mechanismus, durch den sie eindicken, hydrophobe Assoziationen zwischen den hydrophoben Spezies in den Eindickermolekülen und anderen hydrophoben Oberflächen, entweder auf anderen Eindickermolekülen oder auf Molekülen in dem einzudickenden System beinhalten kann. Die unterschiedlichen assoziativen Eindickertypen schließen Polyurethane, alkalilösliche Emulsionen mit modfizierten hydrophoben Gruppen, Hydroxyethylcellulose mit modifizierten hydrophoben Gruppen oder andere Produkte und Polyacrylamide mit modifizierten hydrophoben Gruppen ein, sind aber nicht beschränkt darauf.
Das Molekulargewicht und das HLB (hydrophile-lipophile-Gleichgewicht) dieser assoziativen Eindicker, die in der Regel wasserlösliche oder dispergierbare Polymere sind, wird zur Verleihung erwünschter ausreichend hoher rheologischer Eigenschaften an eine wäßrige Zusammensetzung gewählt, die den Eindicker enthält. Das wasserlösliche Polymer weist vorteilhafterweise ein Molekulargewicht auf, das hoch genug ist, damit eine Lösung, die bis zu 2–3 Gew.-% dieses Polymers enthält, eine Viskosität von mindestens 5.000, bevorzugt mindestens 15.000 und am bevorzugtesten mindestens 20.000 mPa.s (Centipoise) aufweist (wie mit einem Brookfield-Viskosimeter mit einer Spindel (Nummer 3) bei 10 U/min bei 25°C gemessen). Wie oben erklärt, kann eine Reihe verschiedener polymerer Materialien als ein wasserlösliches Polymer verwendet werden, einschließlich Cellulose-Ethern, Polyacrylamiden, sulfonierter Polystyrole, Copolymeren von Acrylsäure, hydroxypropylierter Guargummi und dergleichen. Die Wahl des besonders wasserlöslichen Polymers hängt primär von der Kompatibilität eines derartigen Polymers mit den anderen Bestandteilen des den Eindicker enthaltenden eingedickten Systems und dem letztendlichen Endgebrauch des wäßrigen Systems ab.
Die Konzentrationen des rheologischen Eindickeradditivs, die zwischen 0,1% und circa 10% bezogen auf das Gesamtgewicht des einzudickenden Systems schwanken, wurden als nützlich befunden. Als eine allgemeine Klasse sehen assoziative Eindicker eine Kombination von Eigenschaften vor, die in jedweder anderen einzelnen Klasse bekannter Eindicker nicht gefunden werden. Sie sind zum Beispiel im allgemeinen nichtionisch, und in vielen Fällen sind sie hochleistungsfähige Viskositätsverbesserer, obwohl sie ein im mittleren Bereich liegendes Molekulargewicht aufweisen können. Sie sind in der Regel wasserbeständig und sind nicht anfällig für biologischen Abbau. Assoziative Eindicker können überdies als Moleküle klassifiziert werden, die hydrophobe Komponenten enthalten, ob lokalisiert oder dispergiert durch eine hydrophile Hauptkette hindurch. Die hydrophoben Teile rufen die Assoziation hervor, entweder mit sich selbst oder durch Assoziation mit hydrophoben Komponenten, die in den verschiedenen Bestandteilen wäßriger Farben häufig gefunden werden. Zu typischen Hauptketten würden Polyurethane, Polyether und stärkeartige Moleküle zählen. Sie sind vielseitig, indem sie nicht nur nahezu unbegrenzte Arten wäßriger Systeme eindicken, sondern sie verleihen auch viele vorteilhafte zusätzliche Eigenschaften. So machen sie als Additive zu Textilbinderzusammensetzungen das Gewebe tatsächlich weich, anstelle es hart zu machen. Besonders in Latexfarben dicken sie nicht nur ein, sondern sehen in vielen Fällen auch einen überlegenen Fluß und eine Egalisierung vor und verleihen unter Bedingungen von sowohl niedriger als auch hoher Scherung eine ausgezeichnete Viskositätskontrolle.
Wasserlösliche Eindicker für wäßrige Systeme werden oft hergestellt und wurden als Eindicker in einer trockenen, festen Form verwendet. Mit der Verwendung fester Polymere verbundene Probleme schließen jedoch bei Zugabe zu wäßrigen Systemen eine schlechte Dispergierbarkeit und unerwünscht lange Auflösungszeiten ein. Außerdem stellt der mit der Inkorporation trockener Polymere verbundene Staub ähnliche herkömmliche Handhabungsprobleme dar, wie ihnen auch mit anderen Typen partikulärer Materialien begegnet wird. Wasserlösliche feste Polymere können hygroskopisch sein und können Wasser aus der Luft absorbieren, was zur Agglomeration der Partikel führen kann. Derartige Partikel sind dann schwer in einem wäßrigen System zu dispergieren. Wenn sie wäßrigen Systemen zugefügt werden, neigen feste, wasserlösliche Polymere naturgemäß dazu, zur Bildung von Klumpen zu agglomerieren. Die Agglomeration kann in vielen Fällen durch langsame Zugabe unter Rühren des festen Polymers zu dem wäßrigen System reduziert werden. Eine derartige langsame Auflösung kann sich jedoch auf die Leistung spezifischer Herstellungsabläufe auswirken.
Es ist auch bekannt, daß feste, wasserlösliche Polymere in industriellen Verfahren schwer zu handhaben sind, weil sie eine lange Zeit zum Auflösen erfordern. Sowohl in einfacher wäßriger Lösung und ganz besonders in Formulierungen, die andere Chemikalien und Bestandteile umfassen, sind verlängerte Rühr- und Reifungsperioden erforderlich, bevor eine ordnungsgemäße Inkorporation erreicht wird. Wenn Polymere als konzentrierte, fast feste Lösungen zugesetzt werden, sind sie nur schwer gleichmäßig zu verdünnen, um auf diese Weise die Herstellung lokaler Bereiche mit hoher Konzentration zu vermeiden. Dies erfordert, daß Anwender und Formulierer grobe empirische Verfahren zum Bestimmen der endgültigen rheologischen Eigenschaften der Formulierungen und zur Bestandaufnahme überschüssiger Polymermengen zur Wiederverarbeitung entwickeln, wenn die endgültigen rheologischen Eigenschaften der Originalzusammensetzungen nicht den spezifischen, geforderten Spezifikationen entsprechen.
Aus den obigen Gründen haben Hersteller nach einer schnellen, wirksamen und einfachen Weise der Inkorporation wasserlöslicher Polymere in wäßrige Systeme gesucht und darauf bestanden. Aufgrund dessen werden die meisten gewerblichen, assoziativen Eindicker nunmehr als gießbare Flüssigkeiten verkauft. Diese gewerblichen rheologischen Additive in flüssiger Form für Latexfarbe und andere Zusammensetzungen beinhalten in der Regel die Herstellung der Eindickerzusammensetzung als ein Gemisch aus Wasser und eines in Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels, wie zum Beispiel Diethylenglycol-monobutylether (auch bekannt als Butyl-Carbitol^TM) oder Ethylen- oder Propylenglycol, in das der assoziative Eindicker gemischt wird. Der Hauptgrund für die Zugabe dieses organischen Hilfslösungsmittels (Co-Solvent) dient der Erniedrigung der Viskosität dieser Polymere in Wasser, um eine Erleichterung der Handhabung vorzusehen und einen praktischen Aktivitätsspiegel in dem Endprodukt zu erlauben. Die Viskosität der Eindickerzusammensetzung sollte typischerweise weniger als 15.000 mPa.s (cP) (bei 10 U/min) bei 25°C betragen, damit sie ohne weiteres aus dem Vorratsbehälter auslaufen, gießbar sein und bei Raumtemperatur schnell in die einzudickende Zusammensetzung inkorporierbar sein kann. Das mit Wasser mischbare Lösungsmittel, das aufgrund derartiger gewerblicher Zusammensetzungen ausgewählt wird, ist bis zu dieser Zeit, ausschließlich ein organisches Lösungsmittel gewesen.
Die Verwendung eines flüchtigen organischen Hilfslösungsmittels (Co-Solvent) trägt zu dem als VOC bezeichneten Volatile Organic Content (flüchtigen organischen Gehalt) des wäßrigen Systems bei, das eingedickt wurde. Die Herabsetzung des VOC von Systemen in Wasser, einschließlich wichtiger Farb- und Konstruktionssyteme, ohne sich nachteilig auf die anderen Eigenschaften der Systeme auszuwirken, ist zur Zeit weltweit Thema sehr aktiver Forschungsbemühungen, ganz besonders aber in den USA. Obgleich rheologische Additive in Farben in relativ geringen Konzentrationen verwendet werden, tragen sie zu dem VOC in der Farbe insgesamt bei, weil sie typischerweise in den zuvor erwähnten Gemischen aus organischem Lösungsmittel und Wasser verkauft werden.
So werden zum Beispiel gewerbliche polymere rheologische Additive für Farbsysteme in Wasser, die als RHEOX RHEOLATE 255, 278 und 300 bezeichnet werden, zur Zeit als Flüssigkeiten in einem Gemisch aus Eindicker, Butyl-Carbitol und Wasser verkauft. Das Butyl-Carbitol ist ein organisches Lösungsmittel, das den wasserlöslichen Polymeren in Wasser unter anderen Dingen zur Senkung der Visikosität zugefügt wird und folglich einen praktischen Aktivitätsspiegel in dem Endprodukt erlaubt. Das zuvor erwähnte Patent an Union Carbide, U.S.-Patent Nr. 4,426,485 , beschreibt auch ein Gemisch aus Lösungsmittel und Wasser für eine Polymer-Eindickerzusammensetzung aus geeigneten Mengen Polymer, dem organischen Lösungsmittel Diethylenglycol-monobutylether und Wasser. Sowohl dieses organische Lösungsmittel als auch andere vorliegende Glycole verdampfen, nachdem Farben und Beschichtungen mit diesen Chemikalien aufgetragen werden und werden während des Trocknens der wäßrigen Zusammensetzung in die Atmosphäre abgegeben. Eine ähnliche Verdampfung tritt nach der Applikation von Fugendichtungsmassen oder Kosmetika unter anderen eingedickten Substanzen auf.
Die Entfernung organischer Dämpfe, die im Verlauf verschiedener industrieller und architektonischer Farbanstriche und zum Beispiel bei der Herstellung angestrichener/angemalter und beschichteter Artikel, wie zum Beispiel Kraftfahrzeugen und Möbel, freigesetzt werden, ist bei der Bekämpfung der Luftverschmutzung zunehmend wichtig geworden. Diese organischen Dämpfe haben nicht nur einen widerwärtigen Geruch, sie können auch zur Schädigung der Vegetation, der Tierwelt und anderer Aspekte der äußeren Umwelt führen, abgesehen davon, daß sie zu einem gesundheitlichen Risiko beitragen. Die Behörden vieler Länder, einschließlich der USA und Westeuropas, haben in bezug auf diese in die Atmosphäre abgeleiteten Gase zunehmend niedrigere und niedrigere Toleranzwerte auferlegt, und es könnte in vielen Ländern durch Bestimmungen geregelt werden, fast alle diese flüchtigen organischen Stoffe unter Androhung eines absoluten Verbots auf den fortgesetzten Betrieb der betroffenen Geschäftsaktivität zu entfernen. Durch ein 1990 verabschiedetes Gesetz hat Kalifornien den Verkauf oder die Herstellung jedweder architektonischer Beschichtungen verboten, die mehr als eine festgesetzte Menge flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) pro Liter enthalten.
Die Fachleute scheinen im allgemeinen die Bedeutung der Reduzierung oder Eliminierung flüchtiger Bestandteile in Eindickerzusammensetzungen nicht erkannt zu haben. Eine Eindickerzusammensetzung mit geringen oder keinen VOC trägt zu wenigen oder keinen VOC in dem einzudickenden wäßrigen System bei.
Die vor kurzem herausgegebene Patentschrift von U.S.-Patent Nr. 5.137.571 an Rohm & Haas Corp. zeigt etwas Verständnis für die Umweltprobleme, die assoziative Eindickerzusammensetzungen verursachen können. In einer Bemühung, die Notwendigkeit organischer Hilfslösungsmittel (Co-Solvents) zu eliminieren, beschreibt das Patent die Verwendung von Cyclodextrinverbindungen und ihren Hydroxyethyl- oder Hydroxypropyl-Derivaten zur Unterdrückung der Viskosität eines assoziativen Eindickers in Wasser. Es wurde vorgeschlagen, daß die Cyclodextrinverbindungen an die hydrophoben Komponenten der assoziativen Eindicker absorbiert werden. Ein Abstract aus dem Jahr 1993 zu einer von Glass an der North Dakota State University durchgeführten Arbeit beschreibt eine weitere Arbeit über mit oberflächenaktiven Mitteln komplexiertes Cyclodextrin.
Die japanische Patentschrift 60-49022 beschreibt, daß eine lange Liste verschiedener chemischer Additive in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung den assoziativen Eindickern zugefügt werden können, wobei die Liste oberflächenaktive Mittel einschließt, aber ohne die Lehre, daß die Verwendung dieser Materialien mit Wasser flüchtige Stoffe reduzieren, organische Lösungsmittel ersetzen oder sich auf die Viskosität des assoziativen Eindickers in Wasser auswirken kann. Das an die DeSeto Inc. vergebene U.S.-Patent Nr. 4,722,962 verweist auf nichtionische oberflächenaktive Mittel in bezug auf assoziative Eindicker, aber lehrt das zur Reaktion bringen dieser oberflächenaktiven Mittel in dem Verdicker-Polymer zur Bildung eines Anteils des endgültigen Polyurethans. Das mangelnde Verständnis für jedwede sich auf die organische Verschmutzung der Umwelt beziehende Problemen wird nachgewiesen.
Eine Broschüre von Akzo Chemical aus dem Jahr 1989 für als Dapral T210 und Dapral T212 bezeichnete Produkte beschreibt diese Produkte als Eindicker für Latexformulierungen, Formulierungen oberflächenaktiver Mittel, Gemische aus Wasser und Glycol und Öl-in-Wasser-Emulsionen. Da die beiden Eindicker von Akzo nicht in allen Proportionen in Wasser löslich sind, beschreibt die Broschüre die Verwendung von Vormischungen aus oberflächenaktivem Mittel und Eindicker als eine Art und Weise der Beeinflussung des Verhaltens in wäßrigen Systemen der Eindicker. Es ist wiederum keine Besprechung und kein Verständnis der Bedeutung einer Reduktion flüchtiger organischer Emissionen vorhanden.
AU-A-515 783 beschreibt eine Polyurethan-Eindickerzusammensetzung, die folgendes einschließt: (1) Einen primären Eindicker, der nichtionisches Polyurethan umfaßt, (2) einen oberflächenaktiven Co-Eindicker, der sich von (1) in einem spezifizierten Verhältnis unterscheidet, (3) 5–35 Gew.-% eines nichtwäßrigen, inerten organischen Verdünnungsmittels und (4) 0–65 Gew.-% Wasser. Ein organisches Lösungsmittel, wie zum Beispiel Butyl-Carbitol ist eine wesentliche Komponente dieses Eindickers, da es die Viskosität der Polymere in Wasser senkt, wodurch die erleichterte Handhabung des Endproduktes vorgesehen ist. Wiederum ist in diesem Dokument keine Besprechung und kein Verständnis für die Bedeutung der Reduzierung flüchtiger organischer Emissionen enthalten.
EP 618 243 A2 stellt ein Dokument gemäß Art. 54 (3)(4) EPÜ für die benannten Länder BE, DE, DK, ES, FR, GB, IT und NL dar. EP 618 243 A2 offenbart eine Eindickerzusammensetzung für die Eindickung wässriger Systeme, enthaltend eine Mischung von a) einem wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren Eindicker enthaltend Urethangruppen, b) einen nichtionischen Emulgator und c) eine Verbindung gemäß der Formel
wobei R₁ und R₃ gleich oder verschieden sein können und Kohlenwasserstoffsubstituenten darstellen und wobei R₂ und R₄ gleich oder verschieden sein können und Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffsubstituenten darstellen, Q Alkylenoxideinheiten darstellt, erhalten durch Alkoxylierung von Alkoholen mit Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, und wobei n eine Zahl von 0 bis 120 darstellt.
Gegenstand der Erfindung
Demgemäß handelt es sich um einen allgemeinen Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die durch das Vorliegen flüchtiger organischer Lösungsmittel in Eindickerzusammensetzungen für wässrige Systeme geschaffenen Probleme zu lösen oder wesentlich zu vermindern. Es ist deshalb ein spezifischer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine flüssige, in Wasser dispergierbare Eindickerzusammensetzung von weniger als 15.000 mPa.s (cP) bei 25°C vorzusehen, die für die Steigerung der Viskosität eines auf Wasser basierenden Systems in einer verbesserten und leistungsfähigen Weise ohne die mit den augenblicklichen Produkten, die organische Lösungsmittel enthalten, verbundenen Umweltprobleme nützlich ist.
Es ist ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Eindickerzusammensetzung vorzusehen, die einen assoziativen Eindicker, Wasser und entweder ein anionisches oder nichtionisches oberflächenaktives Mittel oder ein Gemisch aus sowohl einem anionischen als auch nichtionischen oberflächenaktiven Mittel enthält, dessen Vorliegen die wässrige Viskosität der assoziativen Eindickerzusammensetzung signifikant senkt und auch den Gesamt-VOC der Eindickerzusammensetzung reduziert.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist eine gießbare, in Wasser dispergierbare assoziative Eindickerzusammensetzung für wässrige Systeme gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.
Die relativen Mengen jeder der obigen Chemikalien in der Eindickerzusammensetzung kann über weite Bereich hinweg variieren, wobei ein wirksamer Bereich bei circa 15–40% Eindickerverbindung, 30–85% Wasser und 1 bis 30% oberflächenaktivem Mittel liegt.
Das assoziative Eindicker-Polymer wird aus der Gruppe ausgewählt, die aus Polyurethanen, Polyestern, modifizierten Celluloseerzeugnissen, Polyesterurethanen, Polyether-α-Olefinen und Polyether-Polyolen besteht.
Das assoziative Eindicker-Polymer ist vorteilhafterweise ein Polyurethan, gekennzeichnet durch hydrophobe Gruppen, die durch hydrophile Gruppen mit einem Molkulargewicht von 2500 g/Mol oder höher miteinander verbunden sind.
Als Alternative kann das assoziative Eindicker-Polymer eine Polyoxyalkylenverbindung sein, die mit einem aktiven Wasserstoff enthaltenden Initiator initiiert und mit einer α-Olefinoxidgruppe verkappt (abgedeckt; „capped”) wird.
Der Typ des oberflächenaktiven Mittels, das in dieser Erfindung bevorzugt benutzt wird, sind anionische und nichtanionische oberflächenaktive Mittel wie nachstehend beschrieben wird:

A. Anionische oberflächenaktive Mittel wie oberflächenaktive Mittel im allgemeinen, sind durch eine amphiphile Molekülstruktur gekennzeichnet, die sich aus Gruppen von entgegengesetzten Löslichkeitstendenzen, typischerweise einer öllöslichen Kohlenwasserstoffkette und einer wasserlöslichen ionischen Gruppe zusammensetzt. Das Vorliegen der beiden strukturell unähnlichen Gruppen in einem einzelnen Molekül ist das fundamentalste Merkmal anionischer und anderer oberflächenaktiver Mittel.

Das Oberflächenverhalten, das heißt die Oberflächenaktivität des Moleküls des oberflächenaktiven Mittels wird durch den Aufbau einzelner Gruppen, die Löslichkeitseigenschaften, ihre relative Größe und ihre Stellung in dem oberflächenaktiven Molekül bestimmt.
Anionische oberflächenaktive Mittel, die in dieser Erfindung nützlich sind, sind dadurch gekennzeichnet, daß sie Carboxylate, Sulfonate, Sulfate oder Phosphate als ihre hydrophile, lösungsvermittelnde Gruppe aufweisen. Diese Gruppen werden bevorzugt mit einer hydrophoben. Kohlenstoffkette (8–16 Kohlenstoffe sind am häufigsten) für die besten Eigenschaften des oberflächenaktiven Mittels kombiniert. Von den mit diesen polaren Gruppen assoziierten Gegenionen, verleihen Natrium und Kalium Wasserlöslichkeit, wohingegen Calcium, Barium und Magnesium die Öllöslichkeit fördern. Ammonium und subsituierte Ammoniumionen sehen sowohl Wasser- als auch Öllöslichkeit vor.
Oberflächenaktive Lösungen weisen überdies Kombinationen aus Entschäumungs-, Emulgier-, Netz-, Löslichkeitsvermittlungs- und Dispergiereigenschaften auf, die rheologische Eigenschaften in Einklang mit dem verwendeten assoziativen Eindicker vorsehen können.
Repräsentative anionische oberflächenaktive Mittel zur Verwendung mit assoziativen Eindickern in der Erfindung schließen folgende ein: Dialkylsulfosuccinate, wie zum Beispiel Aerosol OT, Monawet MO-85P und Emcol 4500; Alkylsulfate, wie zum Beispiel Witcolate D5-10, Stepanol WA-100 und Avirol SL-1000; α-Olefinsulfonate, wie zum Beispiel Bio-Terge AS-40, Bio-Terge AS-90A und Witconate AOS und Sulfate von ethoxylierten Alkoholen, wie zum Beispiel Aviron 252-S, Polystep B-12 und Witcolate SE-5.
Anionische oberflächenaktive Mittel neigen dazu, Aggregate von Molekülen oder Ionen zu bilden, die als Micellen bezeichnet werden, wenn die Konzentration der gelösten Stoffe des oberflächenaktiven Mittels im größten Teil der Lösung einen Grenzwert, die sogenannte kritische Micellenkonzentration (CMC) überschreitet, bei der es sich um ein fundamentales Merkmal eines jeden Systems aus gelösten Stoffen und Lösungsmittel handelt.
Hydrophile, lösungsvermittelnde Gruppen für verschiedene anionische oberflächenaktive Mittel, die in den Zusammensetzungen der Erfindung nützlich sind, schließen die zuvor erwähnten Carboxylate, Sulfonate, Sulfate und Phosphate ein, die in speziellen anionischen oberflächenaktiven Mitteln enthalten sind.

B. Nichtionische oberflächenaktive Mittel tragen keine diskrete Ladung, wenn sie in wäßrigen Medien gelöst sind. Die lösungsvermittelnden Gruppen in diesem Typ des oberflächenaktiven Mittels sind in der Regel Ethylenoxidketten und Hydroxylgruppen. Hydrophilität in nichtionischen oberflächenaktiven Mitteln ist durch die Wasserstoffbindung mit Wassermolekülen vorgesehen. Sauerstoffatome und Hydroxylgruppen bilden ohne weiteres starke Wasserstoffbindungen, wohingegen Ester und Amidgruppen nicht so bereitwillig Wasserstoffbindungen bilden. Wasserstoffbindung sieht Lösungsvermittlung in neutralen und alkalischen Medien vor. In einem stark sauren Milieu sind Sauerstoffatome protoniert, wobei sie ein quasikationisches Merkmal vorsehen. Jedes Sauerstoffatom leistet einen kleinen Beitrag zu der Wasserlöslichkeit. Es wird deshalb mehr als ein einzelnes Sauerstoffatom zur Lösungsvermittlung eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels in Wasser benötigt. Nichtionische oberflächenaktive Mittel sind mit ionischen und amphoteren oberflächenaktiven Mitteln kompatibel. Da eine Polyoxyethylengruppe leicht durch Reaktion von Ethylenoxid mit jedwedem organischen Molekül, das ein aktives Wasserstoffatom enthält, eingeführt werden kann, kann eine Reihe verschiedenster Strukturen durch Ethoxylierung löslich gemacht werden. Daher enthalten viele anionische und nichtionische oberflächenaktive Mittel Polyoxyethylen-Gruppen.

Zu besonders wirksamen nichtionischen oberflächenaktiven Mitteln, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, zählen: Ethoxylierte Alkylphenole, wie zum Beispiel Igepal CO-887, Triton X-100 und Triton X-114; ethoxylierte Alkohole, wie zum Beispiel Brij 30, Brij 35 und Tergitol 15-S-12 und Polyglycole, wie zum Beispiel Rhodasurf E-300 und Rhodasurf E-600.

C. Gemische oder Kombinationen aus ionischen und nichtionischen oberflächenaktiven Mitteln können in der Erfindung eingesetzt werden, besonders, wenn sie in Kombination mit wasserlöslichen Polymeren mit einem niedrigeren Molekulargewicht verwendet werden. Die relativen Mengen des jeweiligen entsprechenden oberflächenaktiven Mittels sollten dem Urteil der Fachleute überlassen bleiben, basierend teilweise auf den notwendigen Eigenschaften in dem beteiligten wäßrigen System.

Die Menge des oberflächenaktiven Mittels in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist bevorzugt größer als 2%.
Die Eindickerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird am bevorzugtesten durch Zusetzen des Eindicker-Polymers zu einem Gemisch aus Wasser und den beschriebenen oberflächenaktiven Mitteln hergestellt. Während die relativen Mengen variieren können, macht Wasser in der Regel mehr als 50% der Menge der Eindickerzusammensetzung aus. Die relativen Mengen an Polymer, Wasser und oberflächenaktivem Mittel können wirksam in weiten Bereichen beim Herstellen von erfindungsgemäßen Eindickern variieren. Ein bevorzugter Bereich für die relativen Mengen liegt bei circa 15–40% assoziativem Eindicker-Polymer, 30–85% Wasser und 1–30% oberflächenaktivem Mittel.
Das Gemisch der obigen Chemikalien kann durch Einsatz von Maschinen erreicht werden, die zur Zeit zur Herstellung vorhandener Eindickerzusammensetzungen, die organische Hilfslösungsmittel (Co-Solvents) enthalten, verwendet werden. Während die Eindickerzusammensetzung gießbar und flüssig sein sollte, können feste Polymere und feste oberflächenaktive Mittel oft verwendet werden, wobei das Wasser eine flüssige Basis vorsieht. Es kann möglich sein, die Notwendigkeit für zur Zeit erforderliche Vorrichtungen, deren Funktion darin besteht, während der Herstellung freigesetzte flüchtige Gase abzuleiten oder zu behandeln, zu eliminieren oder zu reduzieren.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Eindickerzusammensetzung ist ähnlich wie bei der Verwendung der vorliegenden, gewerblichen Eindickerzusammensetzungen und sollte im allgemeinen keine speziellen Anordnungen oder Vorrichtungen beim Inkorporieren derartiger Zusammensetzungen in wäßrige Systeme erforderlich machen. Bei typischerweise verwendeten Konzentrationen handelt es sich um 0,25% bis 10% der Eindickerzusammensetzung, wobei der prozentuale Anteil auf dem einzudickenden System basiert. Die Eindickerzusammensetzung kann unter Verwendung herkömmlicher Mischgeräte, wie zum Beispiel Sandmühlen, Dispergiervorrichtungen mit mittlerer und hoher Geschwindigkeit, Paddelmischer, Pebble-Mühlen, Kugelmühlen und ähnlicher derartiger Mischvorrichtungen in das wäßrige System gemischt werden.
Der vorgeschlagene Eindickungsmechanismus für assoziative Eindicker in wäßrigen Lösungen läuft über physikalische Interaktionen oder Assoziationen zwischen den hydrophoben Komponenten der Eindickermoleküle ab. Diese Assoziationen schaffen ein dreidimensionales Netzwerk aus Eindickermolekülen, die in einer sehr hohen wäßrigen Viskosität resultieren. Die Zugabe von oberflächenaktivem Mittel ermöglicht der hydrophoben Komponente der Moleküle des oberflächenaktiven Mittels, mit den hydrophoben Komponenten der Eindickermoleküle zu interagieren und dieses Netzwerk wirksam zu zerstören, was in einer viel niedrigeren wäßrigen Viskosität resultiert. Wenn es einer Farbformel zugefügt wird, ermöglicht die Kombination aus hoher Scherung und den anderen Bestandteilen der Formel, daß das oberflächenaktive Mittel aus dem Eindickermolekül desorbiert wird; das Eindickermolekül kann sich nun mit den anderen hydrophoben Komponenten der Farbformel assoziieren und in der üblichen Weise eindicken.
Die erfindungsgemäße Eindickerzusammensetzung wird bevorzugt einem dadurch einzudickenden wäßrigen System in einer Menge bis zu 10 Gew.-% bezogen auf genanntes System zugefügt. Die verwendete spezifische Menge hängt von einer Reihe verschiedener Faktoren ab, die den Fachleuten in diesem speziellen Feld, in dem das wäßrige System eingesetzt wird, bekannt sind.
Die folgenden Beispiele sind Veranschaulichungen, die dazu bestimmt sind, den Fachleuten dabei zu helfen, die vorliegende Erfindung in die Praxis umzusetzen, sie sind aber nicht dazu beabsichtigt, die Erfindung einzuschränken. Änderungen können vorgenommen werden, ohne aus dem Rahmen der Erfindung zu kommen. Die in den Beispielen verwendeten verschiedenen Chemikalien sind gewerblich erhältliche Materialien.
BEISPIELE
Herstellung einer assoziativen Eindickerzusammensetzung mit verschiedenen Gemischen aus oberflächenaktivem Mittel und Wasser
Beispiel I (Vergleichsbeispiel)

Zu Vergleichszwecken weist dieses Beispiel die Wirksamkeit eines organischen Hilfslösungsmittels (Co-Solvent), wie zum Beispiel Butyl-Carbitol zur Senkung der wäßrigen Viskosität von assoziativen Eindickern aus Polyurethan und Nicht-Polyurethan nach. Ein von BASF hergestellter assoziativer Polyether-Polyol-Eindicker, Pluraflo AT-301 und zwei assoziative Polyurethan-Eindicker, RHEOLATE 205 und 208 von RHEOX, Inc. wurden verwendet; diese drei Polymerprodukte sind 100% aktiv. Sowohl die wäßrigen als auch die Lösungsmittel enthaltenden Lösungen werden auf die folgende Weise hergestellt: Das Wasser oder die Lösungsmittel/Wasserlösungen wurden auf 70°C erhitzt, und die Polymerproben wurden unter Mischen zugefügt, es wurde weiter erhitzt und gemischt, bis eine homogene Lösung hergestellt war. Nach dem Stehenlassen über Nacht wurde die Viskosität der Lösungen unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters mit entweder einer Spindel Nummer 3 oder 7 bei 10 U/min bei 25°C gemessen. Die Viskositäten gehen aus Tabelle 1 hervor. TABELLE 1

Probe	Zusammensetzung	Viskosität (mPa.s; cP)
1	15% Pluraflo AT-301/85% Wasser	624.000
2	32% AT-301/12,5% Butyl-Carbitol/55,5% Wasser	3.650
3	10% RHEOLATE 205/90% Wasser	354.000
4	25% RHEOLATE 205/15% Butyl-Carbitol/60% Wasser	8.200
5	20% RHEOLATE 208/80% Wasser	296.000
6	25% RHEOLATE 208/15% Butyl-Carbitol/60% Wasser	3.700

Diese Ergebnisse zeigen, daß die wäßrige Viskosität der assoziativen Eindicker durch die Zugabe eines organischen Hilfslösungsmittels (Co-solvent) erheblich gesenkt werden kann.
Beispiel 2

Dieses Beispiel weist die Wirksamkeit von erfindungsgemäßen oberflächenaktiven Mitteln zur Senkung der wäßrigen Viskosität eines Polyether/Polyol-Eindickers, Pluraflo AT-301, von BASF nach. Die Lösungen aus Polymer, oberflächenaktivem Mittel und Wasser wurden wie die Proben in Beispiel 1 hergestellt: Die Lösungen aus oberflächenaktivem Mittel und Wasser wurden auf 70°C erhitzt, das Pluraflo AT-301, bei Raumtemperatur eine viskose Flüssigkeit, wurde auch auf 70°C erhitzt und den Lösungen aus oberflächenaktivem Mittel und Wasser unter Mischen zugefügt; weiteres Erhitzen und Mischen wurden bis zum Erreichen einer homogenen Lösung durchgeführt. Die Viskositäten wurden wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 2 hervor; die Wasser- und Wasser/Butyl-Carbitol-Ergebnisse sind zu Vergleichszwecken eingeschlossen. TABELLE 2

Probe	Zusammensetzung	Viskosität (mPa.s; cP)
7	32% AT-301/6,5% Aerosol OT-100*/61,5% Wasser	4.100
8	25% AT-301/20% Triton X-100/55% Wasser	4.350
9	32% AT-301/6,0% Basophen RA/62% Wasser	4.500
10	32% AT-301/10% Gemtex 691-40/58% Wasser	4.900
11	43% AT-301/7,5% Gemtex 680/60,5% Wasser	3.850
12	32% AT-301/6,5% Monawet MO-85P/61,5% Wasser	3.600
13	32% AT-301/5% Surfynol CT-111/63% Wasser	6.200
14	32% AT-301/12,5% Butyl-Carbitol/55,5% Wasser	3.650
15	15% Pluraflo AT-301/85% Wasser	624.000

* Aerosol AT-100; Dioctylnatriumsulfosuccinat; CYTEC, Inc. Triton X-100; nichtionisches oberflächenaktives Mittel aus Octylphenoxypolyethoxyethanol; Union Carbide
Basophen RA; anionisches oberflächenaktives Mittel;
BASF, Inc.
Gemtex 691-40; Natriumdicylcohexylsulfosuccinat;
Finetex, Inc.
Gemtex 680; anionisches oberflächenaktives Mittel (warenzeichenrechtlich geschützt); Finetex, Inc.
Monawet MO-85P; Natriumdioctylsulfosuccinat; Mona Industries, Inc.
Surfynol CT-111; acetylenisches oberflächenaktives Mittel (warenzeichenrechtlich geschützt); Air Products and Chemicals, Inc.

Diese Ergebnisse lassen erkennen, daß durch die Zugabe einer angemessenen Menge oberflächenaktiven Mittels die wäßrige Viskosität des assoziativen, nicht aus Polyurethan bestehenden assoziativen Eindickers auf Werte gesenkt werden kann, die sich der Probe annähern, die das Hilfslösungsmittel (Co-Solvent) enthielt.
Beispiel 3

Dieses Beispiel wird verwendet, um die Wirksamkeit von oberflächenaktiven Mitteln zur Senkung der wäßrigen Viskosität eines assoziativen Polyurethan-Eindickers, RHEOLATE 208 von RHEOX, Inc. zu zeigen. Die Proben wurden gemäß Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, daß des RHEOLAT 208 vor Zugabe zu der Lösung aus oberflächenaktivem Mittel und Wasser nicht auf 70°C erhitzt wurde, weil sein physikalischer Zustand ein feines weißes Pulver ist. Die Viskositätsergebnisse sind Tabelle 3 zu entnehmen. TABELLE 3

Probe	Zusammensetzung	Viskosität (mPa.s; cP)
16	25% RHEOLATE 208/10% Witcolate D5-10*/65% Wasser	3.200
17	25% RHEOLATE 208/10% Aerosol AY-100/65% Wasser	4.000
18	25% RHEOLATE 208/10% Aerosol MA-80/65% Wasser	3.600
19	25% RHEOLATE 208/10% Gemtex 691-40/65% Wasser	7.200
20	25% RHEOLATE 208/10% Gemtex 680/65% Wasser	3.600
21	25% RHEOLATE 208/10% Bio-Terge PAS-8S/65% Wasser	6.800
22	25% RHEOLATE 208/15% Butyl-Carbitol/60% Wasser	3.700
23	20% RHEOLATE 208/80% Wasser	296.000

* Witcolate D5-10; Natriumsalz von 2-Ethylhexylsulfat; Witco, Inc.
Aerosol AY-100; Natriumdiamylsulfosuccinat; CYTEC, Inc.
Aerosol MA-80; Natriumdi-(1,3-dimethylbutyl)sulfosuccinat; CYTEC, Inc.
Bio-Terge PAS-8S; primäres Alkansulfonat; Stepan Co.

Diese Ergebnisse zeigen, daß die wäßrige Viskosität eines typischen assoziativen Polyurethan-Eindickers durch Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels auf Werte von 8000 cP und darunter gesenkt werden kann.
Beispiel 4

Der flüchtige Gesamtgehalt einer Beschichtung kann nach dem ASTM-Verfahren D2369-90 bestimmt werden. Dieses Testverfahren beinhaltet das Abwiegen eine bekannten Menge Beschichtungsprobe in eine Aluminiumfolienschale, 60 Minuten langes Erhitzen in einem Saugzugofen bei 110°C und Berechnen des prozentualen Anteils flüchtiger Stoffe aus dem Gewichtsverlust. Obwohl das ASTM-Verfahren D2369-90 für Beschichtungszusammensetzungen vorgesehen ist, wurde dieses Verfahren zur Bestimmung des flüchtigen Gesamtgehaltes der Lösungen aus Polymer, oberflächenaktivem Mittel und Wasser verwendet. Weil einige der verwendeten oberflächenaktiven Mittel kleine Mengen flüchtiger organischer Lösungsmittel enthielten, wurde der flüchtige organische Gesamtgehalt der Lösungen aus Polymer, Oberflächenaktivem Mittel und Wasser basierend auf der dem Gemisch zugefügten eigentlichen Menge oberflächenaktiver Lösung berechnet. Der flüchtige Gesamtgehalt und der flüchtige organische Gehalt sind unten in Tabelle 4 für den Pluraflo-AT-301-Eindicker zu finden; die Ergebnisse für den RHEOLATE-208-Eindicker können in Tabelle 5 eingesehen werden. TABELLE 4

Probe	Zusammensetzung	Flüchtiger Gesamtgehalt	Gesamt-VOC
24	32% AT-301/6,5% Aerosol OT-100/61,5% Wasser	61,83%	0,00%
25	25% AT-301/20% Triton X-100/55% Wasser	53,50%	0,60%
26	32% AT-301/6,0% Basophen RA/62% Wasser	62,04%	0,54%
27	32% AT-301/10% Gemtex 691-40/58% Wasser	58,59%	0,00%
28	32% AT-301/7,5% Gemtex 690/60,5% Wasser	60,93%	0,18%
29	32% AT-301/6,5% Monawet MO-85P/61,5% Wasser	61,35%	0,00%
30	32% AT-301/5% Surfynol CT-111/63% Wasser	62,30%	0,00%
31	32% AT-301/12,5% Butyl-Carbitol/55,5% Wasser	67,61%	12,50%
32	15% Pluraflo AT-301/85% Wasser	84,67%	0,00%

TABELLE 5

Probe	Zusammensetzung	Flüchtiger Gesamtgehalt	Gesamt-VOC
33	25% RHEOLATE 208/10% Witcolate D5-10/65% Wasser	65,69%	0,34%
34	25% RHEOLATE 208/10% Aerosol AY-100/65% Wasser	65,52%	0,00%
35	25% RHEOLATE 208/10% Aerosol MA-80/65% Wasser	64,88%	0,74%
36	25% RHEOLATE 208/10% Gemtex 691-40/65% Wasser	65,55%	0,00%
37	25% RHEOLATE 208/10% Gemtex 680/65% Wasser	65,16%	0,26%
38	25% RHEOLATE 208/10% Bio-Terge PAS-8S/65% Wasser	64,74%	1,23%
39	25% RHEOLATE 208/15% Butyl-Carbitol/60% Wasser	74,95%	15,00%
40	20% RHEOLATE 208/80% Wasser	80,55%	0,00%

Diese beiden Tabellen lassen erkennen, daß durch die Zugabe eines entsprechenden oberflächenaktiven Mittels der Gesamt-VOC der Eindickerzusammensetzung auf niedrige Gehalte oder Null abgesenkt werden kann.
Beispiel 5

Assoziative Eindicker werden im allgemeinen zum Eindicken von auf Wasser basierenden Latexfarben-Formulierungen verwendet. Für die meisten Applikationen weisen Latexfarben-Formulierungen typischerweise eine niedrige Scherung oder Stormer-Viskosität von 80 KU oder höher und eine höhere Scherung oder ICI-Viskosität von 0,5 P oder höher auf. Dieses Beispiel ist zur Demonstration der Verwendung von oberflächenaktivem Mittel und modifiziertem, kein Polyurethan enthaltendem, assoziativem Eindicker in Latexfarbe vorgesehen, dessen Formulierung nachstehend in Tabelle 6 gegeben wird. TABELLE 6 Latexfarben-Formulierung Nr. 1

Bestandteil	(Pounds)	kg
Wasser	(152,4)	69,12
Nuosept C (Biozid)	(1,0)	0,45
Tamol 731 (25%; Dispergiermittel)	(12,0)	5,44
Kronos 2131 (Titandioxid)	(209,0)	94,78
Optiwhite (Kaolin)	(75,0)	34,01
Microwhite 25 (Calciumcarbonat)	(35,0)	15,87

15 Minuten lang bei hoher Geschwindigkeit dispergieren

UCAR 376 (Vinyl-Acryl-Latex)	(350,0)	158,73
Triton N-57 (oberflächenaktives Mittel)	(2,0)	0,91
Texanol	(9,0)	4,08
Propylenglycol	(40,0)	18,14
Colloid 643 (Entschäumer)	(4,0)	1,81
Ammoniumhydroxid (28%)	(4,0)	1,81
Eindicker plus Wasser	(186,6)	84,63

Trockengewicht des Eindickers: 4,23 kg/378,54 l (9,3 lbs/100 gal.)

Die Stormer- und ICI-Viskositäten für das in der obigen Farbenformel dispergierte Pluraflo AT-301 werden unten dargestellt. TABELLE 7

Probe	Zusammensetzung	Viskosität KU/ICI
41	32% AT-301/6,5% Aerosol OT-100/61,5% Wasser	94/1,5
42	25% AT-301/20% Triton X-100/55% Wasser	97/2,2
43	32% AT-301/6,0% Basophen RA/62% Wasser	93/1,5
44	32% AT-301/10% Gemtex 691-40/58% Wasser	86/1,5
45	32% AT-301/7,5% Gemtex 680/60,5% Wasser	88/1,6
46	32% AT-301/6,5% Monawet MO-85P/61,5% Wasser	96/1,6
47	32% AT-301/5% Surfynol CT-111/63% Wasser	90/1,6
48	32% AT-301/12,5% Butyl-Carbitol/55,5% Wasser	90/1,6

Dieses Beispiel läßt die Wirksamkeit des Ersatzes des Butyl-Carbitol^TM-Hilfslösungsmittels (Co-Solvent) durch eine oberflächenaktive Zusammensetzung erkennen. Im Vergleich zu Probe 48 verbesserte das Vorliegen des oberflächenaktiven Mittels die Stormer-Viskosität (oder KU) in den meisten Fällen. Mit Probe 42 resultierte die Verwendung des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels Triton X-104 sowohl in einer erhöhten Stormer- und deutlich höheren ICI-Viskosität (hohe Scherviskosität).
Beispiel 6
Dieses Beispiel läßt die Fähigkeit der assoziativen Polyurethan-Eindicker, die mit oberflächenaktivem Mittel modifiziert sind, zum Eindicken von Latexfarben erkennen.

Die Farbformel wird in Tabelle 8 gegeben. TABELLE 8 Latexfarbe-Formulierung Nr. 2

Bestandteil	(Pounds)	kg
Propylenglycol	(29,92)	13,57
Tamol 681 (35%; Dispergiermittel)	(29,92)	13,57
Ammoniumhydroxid (28%)	(0,83)
Foamaster AP (Entschäumer)	(1,66)	0,75
Wasser	(10,39)	4,71
Kronos 2310 (Titandioxid)	(213,56)	96,85
Wasser	(10,30)	4,67

15 Minuten lang bei hoher Geschwindigkeit dispergieren

Butyl-Carbitol	(34,90)	15,83
Rhoplex HG-74 (Acryl-Latex)	(558,42)	253,25
Texanol	(34,90)	15,83
Foamaster AP	(1,66)	0,75
Ammoniumhydroxid (28%)	(1,25)	0,57
Eindicker plus Wasser	(82,27)	37,31

Trockengewicht des Eindickers: 4,90 kg/378,54 l (10,8 lb/100 gal.)

Die Stormer- und ICI-Viskositäten gehen aus Tabelle 9 hervor. TABELLE 9

Probe	Zusammensetzung	Viskosität KU/ICI
49	25% RHEOLATE 208/10% Witcolate D5-10/65% Wasser	79/1,0
50	25% RHEOLATE 208/10% Aerosol AY-100/65% Wasser	82/1,1
51	25% RHEOLATE 208/10% Aerosol MA-80/65% Wasser	80/1,1
52	25% RHEOLATE 208/10% Gemtex 691-40/65% Wasser	85/1,2
53	25% RHEOLATE 208/10% Gemtex 680/65% Wasser	80/1,0
54	25% RHEOLATE 208/10% Bio-Terge PAS-8S/65% Wasser	82/1,0
55	25% RHEOLATE 208/15% Butyl-Carbitol/60% Wasser	84/1,1

Die obigen Ergebnisse weisen die Fähigkeit verschiedener oberflächenaktiver Mittel nach, die in assoziativen Eindickerzusammensetzungen für auf Wasser basierende Latexfarben verwendet werden können.
Die oben beschriebenen Ergebnisse, die in den Beispielen gezeigt wurden, lassen eindeutig erkennen, daß die erfindungsgemäßen oberflächenaktiven Lösungen zum Vorsehen von Additiven mit niedrigem VOC verwendet werden können, selbst wenn die assoziativen Eindicker auf sehr unterschiedlichen chemischen Typen basieren.

Claims

Vergießbare, in Wasser dispergierbare assoziative Verdickungsmittelzusammensetzung für wässrige Systeme mit einer Viskosität von weniger als 15.000 mPa.s (Zentipoise) bei 25°C, bestehend aus: a) 15 bis 40 Gew.-% eines assoziativen Verdickungsmittelpolymers, ausgewählt aus Polyurethanen, Polyestern, modifizierten Zellulosederivaten, Polyester-Urethanen, Polyether-Alphaolefinen und Polyether-Polyolen, b) zumindest 30 Gew.-% Wasser, c) 1 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer grenzflächen aktiver Stoffe, ausgewählt aus anionischen und nichtionischen grenzflächenaktiven Stoffen und Gemischen derselben, und d) optional einem oder mehreren zusätzlichen Bestandteilen, ausgewählt aus Bindemitteln, Tonen, Neutralisationschemikalien, Pufferungsmitteln, anorganischen Salzen, Chelatbildnern und pH-Wert-Einstellungsmitteln, mit Ausnahme einer Verdickungsmittelzubereitung zum Verdicken wässriger Systeme, bestehend aus einem Gemisch (i) eines wasserlöslichen oder in Wasser dispergierbaren Verdickungsmittels, das Urethangruppen enthält, (ii) eines nichtionischen Emulgators und (iii) zumindest einer Verbindung gemäß der Formel (I)
dadurch gekennzeichnet, dass in dieser Formel R₁ und R₃ identische oder unterschiedliche Kohlenwasserstoffreste bezeichnen und R₂ und R₄ Wasserstoff oder identische oder unterschiedliche Kohlwasserstoffreste bezeichnen, Q Alkenoxideinheiten bezeichnet, wie sie aus dem Alkoxylieren von Alkoholen mit Alkenoxiden erhalten werden, die 2 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen, und n Zahlen von 0 bis 120 bezeichnet, wobei die Verdickungsmittelzubereitung in der Form einer wässrigen Lösung oder Dispersion vorliegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das assoziative Verdickungsmittelpolymer ein Polyurethan ist, gekennzeichnet durch hydrophobe Gruppen, die miteinander durch hydrophile Gruppen verbunden sind und ein Molekulargewicht von 2.500 g/mol oder größer aufweisen.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das assoziative Verdickungsmittel eine Polyoxyalkenverbindung ist, initiiert mit einem aktiven wasserstoffhaltigen Initiator und abgedeckt mit einer Alphaolefin-Oxidgruppe.
Zusammensetzung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des grenzflächen aktiven Stoffes in der Zusammensetzung größer als 2% ist.
Zusammensetzung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtionische grenzflächenaktive Stoff ausgewählt ist aus ethoxylierten Alkylphenolen, ethoxylierten Alkoholen und Polyglykolen.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der anionische grenzflächenaktive Stoff ausgewählt ist aus Dialkylsulfosuccinaten, Alkylsulfaten, Alphaolefinsulfonaten und Sulfaten ethoxylierter Alkohole.
Verfahren zur Erhöhung der Viskosität und zum Ausgleichen der Merkmale eines wässrigen Systems, das umfasst: Mischen des wässrigen Systems mit ca. 0,25 Gew.-% bis ca. 10 Gew.-% einer vergießbaren, in Wasser dispergierbaren assoziativen Verdickungsmittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wässrige System Latexfarbe ist.