DE908652C

DE908652C - Waessrige Emulsionsfarbe

Info

Publication number: DE908652C
Application number: DED6276A
Authority: DE
Inventors: Laurence L Ryden
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1946-06-27
Filing date: 1950-09-29
Publication date: 1954-04-08

Description

Wäßrige Emulsionsfarbe Die Erfindung bezieht sich auf bestimmte neue Wasseremulsionsfarben.
Viele der zur Zeit im Handel befindlichen Wasseremulsionsfarben weisen gewisse Nachteile auf. Sie enthalten Casein oder andere zersetzliche Stoffe, die zuweilen bei Feuchtigkeit und Wärme der Fäulnis unterliegen und dabei einen widerlichen Geruch entwickeln. Auch unterliegen die mit diesen Farben hergestellten Anstrichfilme schon im Verlauf des ersten Monats einer starken Abnutzung. Außerdem benötigt der aufgebrachte Film längere Zeit für das Trocknen und andere chemische Veränderungen.
Ein Merkmal der Erfindung ist, neue Wasseremulsionsfarben vorzuschlagen, die leicht aus wohlfeilen Ausgangsstoffen hergestellt werden können und die erwähnten nachteiligen Eigenschaften nicht aufweisen. Andere Merkmale gehen aus der folgenden Beschreibung der Erfindung hervor.
Die Wasserernulsionsfarben nach der Erfindung bestehen im wesentlichen aus wäßrigen Dispersionen eines Copolymers von Mischungen polymerisierbarer ungesättigter Kohlenwasserstoffe, wie z. B. von einem Gemisch aus einem monovinylaromatischen Kohlenwasserstoff und 4o bis 6o Molprozent eines aliphatischen konjugierten Diolefins, zusammen mit einem Pigment. Daneben können sie noch andere Bestandteile enthalten, z. B. bekannte Schutzkolloide, Füllstoffe, Plastifiziermittel usw., doch ist dies nicht erforderlich. Es sei aber erwähnt, daß wäßrige Dispersionen von diolefinreichen Copolymeren, d. h. von solchen, die 56 bis 6o Molprozent chemisch gebundene Diolefine enthalten, beim Streichen und Trocknen zur Bildung klebriger Filme neigen, wenn sie nicht von vornherein mit Pigmenten oder Füllstoffen versetzt wurden. Zugesetzte Pigmente und Füllstoffe scheinen, wenn auch nur in beschränktem Maße, die Klebrigkeit zu unterdrücken und die Entstehung nichtklebriger Filme auch aus Kompositionen zu ermöglichen, die ein Copolymer enthalten, das allein etwas klebrig macht.
Um eine Wasseremulsionsfarbe zu erhalten, die sich gut streichen läßt und zu einem glatten, gleichmäßigen, nichtklebrigen und fest auf der Unterlage haftenden Film trocknet, der nicht zum Reißen, Abblättern und Splittern neigt, ist es erforderlich, daß das dispergierte Copolymer d.o bis 6o Molprozent chemisch gebundenes Diolefin enthält. Wäßrige Dispersionen von Copolymeren, die weniger als q.o Molprozent chemisch gebundenes Diolefin enthalten, bilden beim Trocknen überhaupt keinen Film oder hinterlassen einen harten, harzigen Rückstand, der nur schlecht auf der Unterlage haftet und zum Reißen und Splittern neigt. Dispersionen von Copolymeren, die mehr als 6o Molprozent Diolefin enthalten, bilden beim Trocknen gewöhnlich unerwünscht klebrige Filme. Wäßrige Dispersionen gewisser, zur Herstellung der Farben vorliegender Erfindung geeigneter Copolymere sind in der USA.-Patentschrift 2 476 867, beschrieben.
Beispiele von für die Herstellung der Farben geeigneten Copolymeren sind Copolymere von Styrol und Butadien-i, 3, im folgenden kurz mit Butadien bezeichnet, Copolymere von Styrol und Isopren, Copolymere von kernmethyliertem Styrol und Butadien, Copolymere von kernäthyliertem Styrol und Isopren, Copolymere von Styrol, Butadien und Methylmethacrylat, Copoly mere von Sty rol, Butadien und Vinylchlorid, Copoly mere von Styrol. Butadien und Vinylidenchlorid und ähnliche. In allen Fällen ist es wichtig, daß das Copolymer das Diölefin in Mengen innerhalb der angegebenen Grenzen enthält. Enthält ein Copolymer noch andere polymerisierte Verbindungen des Diolefins als die mit einer vinylaromatischen Verbindung, so soll die vinylaromatische Verbindung doch mindestens 15 Molprozent aller das Copolymer bildenden Monomere betragen.
Eine wäßrige Dispersion eines geeigneten Copolymers wird durch Polymerisieren einer Mischung der entsprechenden monomeren Verbindungen in wäßriger Emulsion in an sich bekannter Weise hergestellt. Gewöhnlich werden die zu polymerisierenden Verbindungen in den der gewünschten Zusammensetzung des erstrebten copolymeren Endprodukts entsprechenden Mengen mit einer wäßrigen Lösung eines Emulgiermittels vermischt und durch Rühren emulgiert. Eine große Zahl dafür geeigneter Emulgiermittel ist bekannt, z. B. Natriumöleat, Natriumscilfatester höherer Alkohole; Natriumsulfonate alkylierter Naphthaline, Biphenyle u. dgl. Das Emulgiermittel wird im allgemeinen in Mengen von o,5 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die zu polymerisierenden organischen Verbindungen, angewendet, doch können auch geringere oder größere Mengen genommen werden. Gewöhnlich wird auch ein Peroxyd, z. B. Wasserstoffperoxyd, Kaliumpersulfat oder Benzoylperoxyd, in Mengen von 0,5 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf die zu polymerisierenden Verbindungen, zugemischt; doch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Zum Polymerisieren wird die Emulsion in einem geschlossenen Behälter gewöhnlich auf Temperaturen zwischen 50 und ioo° erwärmt. Fortschreiten des Vorgangs und erreichter Polymerisationsgrad können verfolgt werden durch Beobachtung des Druckabfalls während des Reaktionsablaufs.
Nach Beendigung der Polymerisation wird der Behälter gekühlt und geöffnet, dann werden die übrigen Bestandteile des herzustellenden Farbprodukts hinzugefügt. Derartige weitere Bestandteile sind z. B. ein oder mehrere Pigmente, wie Titandioxyd, Bleiweiß, Kaolin, Zinksulfid u. dgl., gewöhnlich auch ein Schutzkolloid, wie teilverseiftes Vinylacetatpolymer, wasserlöslicher Celluloseäther u. dgl. Die Deckkraft der Farbkomposition und der Abnutzungswiderstand des getrockneten Films beim Waschen des Films hängen zum Teil vom Mengenverhältnis des Copolymers zum Pigment in der Farbe ab. Gewöhnlich wird die Farbe so zusammengestellt, daß sie auf ioo Gewichtsteile Pigment 15 bis ioo Gewichtsteile Copolymer enthält, das zu bevorzugende Verhältnis hängt von der beabsichtigten Verwendung der Farbe ab. Für Innenanstriche liefert ein Verhältnis von 15 bis 25 Teilen Copolymer auf ioo Teile Pigment befriedigende Ergebnisse. Für Außenanstriche werden gewöhnlich 25 bis 35 Teile Copolymer auf ioo Teile Pigment verwendet. Ein Antioxydans, z. B. ein aromatisches sekundäres Amin, ein mehrwertiges Phenol oder ein Aldehyd-Amin-Kondensationsprodukt, kann in Mengen von 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Copolymer, zugesetzt werden, ebenso, wenn gewünscht, Trockner, Füllstoffe und andere übliche Farbbestandteile.
Für gewöhnlich wird die Farbe; wie eben beschrieben, in Form einer konzentrierten wäßrigen Dispersion mit 4.o bis 65 1% Festgehalt hergestellt. Sie kann dann mit Wasser auf die gewünschte Konzentration verdünnt und auf übliche Weise, z. B. Streichen, Tauchen oder Spritzen, auf Oberflächen von Holz, Metall, ,Mauerwerk u. dgl. aufgebracht werden. Sie trocknet schnell und hinterläßt auf der behandelten Fläche einen glatten, gleichmäßigen Film, der waschfest und nicht fäulnisanfällig ist. Er haftet fest auf den meisten behandelten Flächen und ist befriedigend widerstandsfähig gegen allerlei Angriffe.
Die folgenden Beispiele beschreiben bestimmte Wege der Anwendung des Grundgedankens der Erfindung, ohne den Umfang der Erfindung auf diese zu beschränken. Beispiel i Eine wäßrige kolloide Dispersion, die etwa q.5 Gewichtsprozent eines Copolymers von etwa 43,8 Molprozent Styrol und 56,2 Molprozent Butadien enthält, wurde durch Vermischen der entsprechenden Mengen Styrol und Butadien mit einer wäßrigen Lösung, die aus 99,620/0 Wasser, o,16 % Kaliumpersulfat, 0,13'/o Natriumsulfatester einer Mischung höherer Alkohole und o,o9 % Natriumdicarbonat bestand, hergestellt. Das Butadien wurde in den Reaktionskessel unter einem zur Verflüssigung des Butadiens genügenden hohen Druck eingeführt. Durch Rühren wurde die Mischung emulgiert und anschließend so lange auf 95° erhitzt und gerührt, bis das durch den Verbrauch des Butadiens im Verlauf der Polymerisation bedingte Absinken des Dampfdruckes fast ganz aufgehört hatte. Der Reaktionskessel wurde dann gekühlt, der Druck aufgehoben und die erhaltene wäßrige Copolymerdispersion entnommen.
Eine Mischung von 3o Gewichtsteilen Kaolin, 6o Gewichtsteilen Lithopone und io Gewichtsteile Titandioxyd wurde mit 35 Gewichtsteilen einer wäßrigen, 4o/oigen Methylcelluloselösung angefeuchtet, mit 55 Gewichtsteilen der wie vorstehend hergestellten wäßrigen Copolymerdispersion vermischt und mit i Gewichtsteil Monoäthanolaminoleat, i Gewichtsteil Äthylalkohol, 0,4 Gewichtsteilen Natriumsalz eines Chlorphenols und 0,33 Gewichtsteilen Nadelholzöl versetzt. Die Mischung wurde dann gerührt und durch eine Farbmühle geschickt, um eine marktfähige, gleichmäßige, weiße Paste zu erzielen. Vor dem Verstreichen ist i Volumen dieser Paste mit etwa 1/2 Volumen Wasser zu verdünnen. Beispiel 2 In der in Beispiel i beschriebenen Weise wurde durch Polymerisieren einer wäßrigen Emulsion der entsprechenden monomeren Verbindungen eine wäßrige kolloide Dispersion, die etwa 45 Gewichtsprozent eines Copolymers von 55,7 Molprozent Butadien, 29 Molprozent Styrol und 15,3 Molprozent Vinylidenchlorid enthielt, hergestellt. 204 g dieser Dispersion wurden mit 2o g einer wäßrigen Natriumsilicatlösung (spezifisches Gewicht bei Raumtemperatur 1,4), 2 g eines polymerisierten Trimethyldihydrochinolins, 4 g Monoäthanolaminoleat und einer Paste aus 263 g Kaolin, 75 g Titandioxyd, 38 g Lithopone und 188 g Wasser versetzt und durch eine Farbmühle geschickt. Die so erhaltene dicke, gleichmäßige, weiße Farbe ist vor ihrer Verwendung durch Zumischen von 5 bis io Volutnprozent Wasser zu verdünnen. Sie läßt sich gut verstreichen und trocknet schnell zu einem festhaftenden, gleichmäßigen Farbfilm guter Qualität.
Der Grundgedanke der Erfindung kann auch noch durch andere als die vorstehend im einzelnen beschriebenen Anwendungsarten verwirklicht werden, insbesondere kann die Zusammensetzung in bezug auf die vorgesehenen Bestandteile durch Ersatz durch äquivalente Stoffe verändert werden, wie auch aus den folgenden Ansprüchen hervorgeht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Wäßrige Emulsionsfarbe, bestehend aus einer wäßrigen, kolloidalen Dispersion eines polymeren Materials und einem Pigment, das der wäßrigen Dispersion zugefügt und mit ihr vermischt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion des polymeren Materials in einer Menge vorliegt, die 15 bis iooo/o des Gewichtes des Pigments entspricht, und daß die wäßrige Dispersion des polymeren Materials eine Mischung ungesättigter Kohlenwasserstoffe ist, die wenigstens 15 Molprozent eines aromatischen Monovinylkohlenwasserstoffs der Benzolreihe und zwischen 4o und 6o Molprozent Butadien oder Isopren enthält, die miteinander chemisch gebunden sind.
2. Farbe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Copolymer 56 bis 6o Molprozent chemisch gebundenes Diolefin enthält.
3. Farbe nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Emulgiermittel und ein Schutzkolloid enthält.
4. Farbe nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Copolymer ein Mischpolymerisat von Styrol und Butadien ist.
5. Farbe nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Copolymer ein Mischpolymerisat von Styrol, Butadien und Vinylidenchlorid ist. Angezogene Druckschriften: S ch e i b e r, »Chemie und Technologie der künstlichen Harze«, 1943, S.229, Z. 16 bis i8; französische Patentschrift Nr. 885 674 und deren Referat im Chemischen Zentralblatt, 1944 Bd. II, S. 995, Abs. 2.