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Verfahren zur Herstellung konzentrierter wässeriger Emulsionen Wässerige
Emulsionen von wasserunlöslichen Stoffen, wie Paraffin, Wachse, Fette, Öle u. dgl.,
werden mit Hilfe von Ernulgatoren, als deren ältester Vertreter wohl dieAlkaliseife
zu betrachten ist, hergestellt. Die Beständigkeit solcher Emulsionen läßt sich durch
Zusatz von Schutzkolloiden, wie Leim, Stärke u. dgl., erhöhen. Vielfach genügen
zur Emulsionsbildung bereits solche Schutzkolloide allein, und die Mitverwendung
der eigentlichen Emulgatoren kann unterbleiben.
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Wesentlich schwieriger ist bereits die Herstellung derartiger Emulsionen,
wenn sie zusammen mit Salzen mehrwertiger Metalle, insbesondere des Aluminiums,
benutzt werden. Solche Fälle ergeben sich z. B. bei der wasserdichten Imprägnierung
von Textilien. Sofern dabei die Bildung von Aluminiumseifen zur Erzielung einer
sogenannten Schwerimprägnierung (außer einer Wasserdichtheit des Gewebes wird noch
eine gewisse Fülle und Steifheit gewünscht) beabsichtigt ist, wird vorzugsweise
mit Seife und Aluminiumsalzen in getrennten Bädern gearbeitet, da Aluminiumseifen
sehr schwer emulgierbar sind und zu diesem Zweck erhebliche Mengen an Schutzkolloiden
erfordern würden. Werden wässerige Emulsionen von Paraffin und Wachsen hergestellt,
die mit Aluminiumsalzen vermischt werden, so wählt man einen möglichst niedrigen
Gehalt an Alkaliseife, um nicht noch zusätzlich erhebliche Mengen an Schutzkolloiden
zur Dispergierung der entstandenen Aluminiumseifen zu benötigen. Schutzkolloide
mußten jedoch auch bei geringem Gehalt an Alkaliseifen oder sogar deren völligem
Fehlen nach den bisherigen Verfahren mit verwendet werden.
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Es wurde nun gefunden, daß man konzentrierte wässerige Emulsionen
von Gemischen aus Paraffinkohlenwasserstoffen und Wachsen, die zugleich Aluminiumsalze
enthalten, völlig ohne Mitverwendung
von Schutzkolloiden herstellen
kann, wenn man das verflüssigte Gemisch aus Paraffinkohlenwasserstoffen und Wachsen
in üblichen Misch- oder Emulsionsvorrichtungen mit wässerigen Lösungen von basischen
Aluminiumsalzen innig vermischt. Unter basischen Aluminiumsalzen sind wasserlösliche
Aluminiumverbindungen zu verstehen, die auf i Äquivalentgewicht Aluminium weniger
als i Äquivalentgewicht eines anorganischen oder organischen Säurerestes enthalten.
Die Wachse müssen dabei mindestens eine kleine Menge an freien Säuren besitzen,
d. h. zum mindesten eine niedrige Säurezahl von etwa 5 aufweisen, oder die Emulsionsbildung
wird andernfalls durch Zusatz von etwa fo% des Paraffin-Wachs-Gemisches an einer
höheren Fettsäure zu diesem erreicht. Geeignet ist z. B. Stearin-, Öl- oder Montansäure.
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Die emulgierende Wirkung ist um so überraschender, als der Zusatz
von Aluminiumsalzen zu Emulsionen von Wachsen und Paraffinen nach Anschauung der
Technik gerade die Mitverwendung von Schutzkolloiden erfordert, um eine Zerstörung
der Dispersion zu verhindern (s. z. B. französische Patentschrift 662 93i). Wesentlich
ist allerdings für das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Verwendung basischer
Aluminiumsalze, da mit tertiären Salzen keine Emulsionsbildung zu erzielen ist.
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Die Mengenverhältnisse zwischen Wachs und Paraffinkohlenwasserstoffen
einerseits und Aluminiumsalzen anderseits hängen von der Konzentration der herzustellenden
Emulsion sowie der Art der benutzten Bestandteile ab. Im allgemeinen läßt sich sagen,
daß für die Herstellung von Emulsionen, die etwa 2o Ila und mehr nicht wässerige
Bestandteile enthalten, die Mengenverhältnisse der beiden Bestandteile innerhalb
weiter Grenzen schwanken können. Stabile verdünnbare Produkte entstehen dabei im
Verhältnis von i Teil Aluminiumoxyd auf etwa 1/2 bis 7 Teilen Paraffin-Wachs-Gemisch.
Liegt die Konzentration der Emulsion niedriger, so muß der Gehalt an Aluminiumsalzen
im Verhältnis zu dem an Paraffin und Wachs um so höher sein.
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Die Emulsionen sind gegen die Härtebildner des Wassers und gegen Säuren
weitgehend unempfindlich. Eine Beständigkeit gegen alkalische Stoffe läßt sich durch
Zusatz bzw. Verwendung organischer Oxysäuren erzielen. Es kann unter Umständen der
Fäll eintreten, daß die Emulsionen nach längerem Stehen aufrahmen oder flockige
Abscheidungen geben, ohne sich jedoch zu entmischen. Durch Verrühren läßt sich der
gleichmäßige Verteilungszustand leicht wiederherstellen.
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Unter konzentrierter Emulsion im Sinn der vorliegenden Erfindung wird
eine solche verstanden, die zur Verwendung mit der mehrfachen Wassermenge verdünnt
wird.
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Unter den Paraffinkohlenwasserstoffen werden nicht nur die reinen
Paraffine, sondern auch verzweigt-kettige, paraffinartige Kohlenwasserstoffe, wie
z. B. die Ceresine, verstanden.
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Die Emulgierung nach der vorliegenden Erfindung kann so vorgenommen
werden, daß das verflüssigte Gemisch von Paraffinkohlenwasserstoffen und Wachsen
mit der basischen Aluminiumsalzlösung innig vermischt wird. Man kann aber auch so
vorgehen daß man erst das Wachs mit der basischen Aluminiumsalzlösung vermischt
und dann in diese Voremulsion die verflüssigten Paraffinkohlenwasserstoffe einarbeitet.
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Die erfindungsgemäß hergestellten Emulsionen sind für technische Zwecke,
wie Maueranstriche, Isolierung von Bauwerken, Behandlung von Faserstoffen u. dgl.,
geeignet. Beispiel i In einen Kreiselmischer werden 30 kg einer Aluminiumformiatlösung
(2o % Ale 03 und 28 0/0 Ameisensäure) gegeben, auf etwa 6o° erwärmt und ein geschmolzenes
Gemisch von 12 kg Hartwachs (Säurezahl ig, Verseifungszahl 2i, Hydroxylzahl 85)
und 7,5 kg Paraffin eingerührt. Nach etwa fo Minuten gibt man langsam noch 6o 1
Wasser von etwa 6o° hinzu und kühlt unter Rühren auf 250e ab. Die entstandene Emulsion
ist leicht mit kaltem Wasser zu verdünnen. Beispiele 2 kg einer Aluminiumdiacetatlösung
(6% A1203), 41 heißes Wasser, 1/z kg geschmolzenes Montanwachs (Säurezahl
27, Jodzah145, Schmelzpunkt48°) und 1/2 kg geschmolzener Ozokerit (Schmelzpunkt
etwa 6o°) werden vorgemischt und dann zweimal durch eine Homogenisierdüse gepreßt.
Die entstandene Emulsion ist dickflüssig und läßt sich mit Wasser leicht verdünnen.
Eine etwaige Rufrahmung kann durch Verrühren leicht wieder beseitigt werden.
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Beispiel 3 2o Teile Ceresin und 8o Teile eines Wachses, dessen Säurezahl
gleich 38, Verseifungszahl gleich 65 und Schmelzpunkt etwa 62° ist, werden miteinander
verschmolzen. Hierauf werden sie in ioo Gewichtsteile einer heißen basischen Aluminiumchloridlösung,
welche 25% A1203 und 8% Chlor enthält, langsam eingerührt. Nach innigem Verrühren
in einem Kreiselmischer und eventuellem Nachhomogenisieren erhält man eine äußerst
stabile Emulsion, weiche sich leicht mit Wasser auf jede gewünschte Konzentration
verdünnen läßt.
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Beispiel 4 In 15 kg einer basischen Aluminiumformiatlösung, die 2o
% A120,3 und 28% Ameisensäure enthält, wird in einem Turbomischer ein geschmolzenes
Gemisch von fo kg reinem Bienenwachs, 5 kg .Ceresin und 1,5 kg Ölsäure eingerührt.
Hierauf werden 2o bis 301 Wasser zugegeben und die Mischung kalt gerührt. Die entstandene
Emulsion zeigt gegebenenfalls beim Stehen Rufrahmungen, die sich aber durch Verrühren
leicht wieder beseitigen lassen.
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Es ist bereits bekannt, Emulsionen durch Emülgierung von Paraffin
oder Fettstoffen mit einer wässerigen Lösung eines Schutzkolloides und eines
Aluminiumsalzes
herzustellen. Bei dem vorliegenden Verfahren wird das Schutzkolloid eingespart,
indem Aluminiumsalze und Fettstoffe in ganz bestimmter Weise aufeinander abgestellt
werden. Trotz des fehlenden Schutzkolloides sind die Eigenschaften der Emulsionen
mindestens ebensogut wie die der schutzkolloidhaltigen, es lassen sich sogar Abscheidungen
in den verdünnten Emulsionen leichter wieder einrühren als bei diesen. Als Schutzkolloid
nimmt man vielfach Gelatine, welche infolge der hohen Viskosität ihrer wässerigen
Lösungen bei der Emulgierung einen beträchtlichen Kraftaufwand erfordert. Solche
Emulsionen müssen auch im allgemeinen vor ihrer Verwendung zwecks Verdünnung aufgeschmolzen
werden. Auch diese Nachteile fallen bei den Emulsionen laut vorliegender Erfindung
weg.