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Verfahren zur Herstellung von körperreicien Emulsionen Im Gegensatz
zu lösungsmittelfreien Emulsionen natürlicher oder künstlicher Hochpolymerer haben
deren lösungsmittelhaltige Emulsionen bislang nur geringe Bedeutung erlangt. Nicht
zuletzt ist dies dem Umstand zuzuschreiben, daß bei Verwendung von Lösungen der
Hochpolymeren und unter Zuhilfenahme der gebräuchlichen Emulgiermaschinen und der
üblichen Emulgierungstechnik nur körperarme, lösungsmittelreiche Emulsionen erzielbar
sind.
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Während die Herstellungstechnik den Körpergehalt begrenzt, läßt die
übliche lacktechnischeVerarbeitung nur Wassergehalte von 3o bis 40% zu, da nach
der Verdunstung des Wassers die restliche Lösungsmittelmenge für die Filmbildung
ausreichen muß. Mit Ausnahme von gewissen Effekten, z. B. der Viskositätserniedrigung
der Lösung, konnte daher bisher kein nennenswerter Fortschritt oder keine Verbilligung
durch Einsparen von Lösungsmitteln erzielt werden.
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Um körperreiche, lösungsmittelarme Emulsionen herzustellen, darf man
nicht von körperarmen Lösungen, sondern muß von hochviskosen körperreichen Pasten
ausgehen. Da es sich dabei aber um zähe, gelartige Massen handelt, sind diese nach
den üblichen Methoden nicht emulgierbar.
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Die Erfindung zeigt einen einfachen Weg zur Herstellung körperreicher
Emulsionen und bringt zusätzlich neue und nicht voraussehbare Effekte. Es wurde
gefunden, daß sich körperreiche, gequollene Pasten von Hochpolymeren, insbesondere
von Cellulosederivaten, dadurch emulgieren lassen, daß man das Wasser kontinuierlich
in diese einknetet, wobei man bei der Wasserzugabe einen Überschuß von freiem, nicht
einmulgiertem Wasser und damit eine zu rasche Viskositätserniedrigung
ververmeidet
und erforderlichenfalls durch Kühlung die Temperatur des Ansatzes unter dem Koagulationspunkt
der Masse hält.
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Das Verfahren ist generell auf alle Hochpolymeren, insbesondere auf
Cellulosederivate der verschiedensten Typen sowie auf Mischungen derselben untereinander
und reit anderen Hochpolymeren sowie deren Vorstufen anwendbar und mit gebräuchlichen
Maschinen ausführbar.
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Die Bildung der Emulsion kann in einer oder in mehreren Stufen erfolgen.
Während bei dem ersten Teil stets eine Knetmaschine mit niedriger Tourenzahl erforderlich
ist, können anschließend auch Rühr- und Emulgiermaschinen mit hoher Tourenzahl Verwendung
finden, falls sich diejenige der ersten Stufe nicht entsprechend variieren läßt.
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Durch die Mitverwendung von Schutzkolloiden, Stabilisierungsmitteln
und Emulgatoren kann in bekannter Weise der Vorgang günstig beeinflußt werden.
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Die Zusammensetzung der Lösungsmittel und Filmbildner wird dem jeweiligen
Verwendungszweck der Emulsion angepaßt. Die Ausgangspaste kann schon alle endgültigen
Bestandteile enthalten, sofern diese nicht während oder nach der Emulsionsbildung
zugesetzt werden. Außer den üblichen Lösungs- und Weichmachungsmitteln können auch
polymerisier- und kondensierbare Stoffe zugesetzt werden.
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Je nach ihrer Zusammensetzung lassen sich die Emulsionen allein oder
in Mischung mit anderen für die verschiedensten Zwecke verwenden, z.B. für Anstriche,
Klebstoffe, Kunststoffe, Kunstleder, Folien, celluloidartige Massen usw.
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Die Verarbeitung erfolgt in bekannter Weise durch Aufstreichen oder
Spritzen, durch Pressen aus Düsen oder Schlitzen, durch Walzen oder Pressen usw.
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Die Verfestigung des Films oder der Formkörper erfolgt durch Trocknung.
Da die Emulsionen koagulierbar sind, können sie auch auf dem üblichen Wege der Hitzekoagulation
verarbeitet werden.
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Durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele wird die vorliegende
Erfindung noch weiter veranschaulicht, ohne auf diese beschränkt zu sein.
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Beispiele I. In einem Kneter werden 5 kg einer hochviskosen, trockenen
Nitrocellulose durch Zugabe von 4 kg Dibutylphthalat, 5 kg Essigsäureäthylester
und 5o g eines geeigneten Emulgators, z.B. sulfuriertes Rizinusöl oder Kondensationserzeugnisse
aus Rizinusöl und Äthylenoxyd oder Polyäthylenoxydderivate von höhermolekularen
aliphatischen Alkoholen, in eine hochviskose, gequollene Paste umgewandelt. Hierauf
werden unter dauerndem Kneten 5 kg Wasser, in welchem 25 g Methylcellulose gelöst
sind, allmählich eingedüst. Die Wasserzugabe wird so geregelt, daß sich in dem Kneter
kein freies Wasser abscheidet. Durch Kühlung sorgt man dafür, daß die Temperatur
des Ansatzes 45o nicht überschreitet. Die erhaltene gleichmäßige Emulsion mit 47%
Körpergehalt wird in der rasch laufenden Emulgiermaschine nochmals homogenisiert,
wobei man ihr noch weitere Stoffe, z.B. Lösungsmittel, Weichmachungsmittel, Harze,
Farben und Wasser, zusetzen kann.
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Die Nitrocelluloseemulsion kann bei der Herstellung von Kunstleder
aus Cellulose-, Textil-oder Lederfasern als Klebstoff dienen; es können damit aber
auch Papier- oder Gewebebahnen imprägniert werden.
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2. 4 kg einer 25 % Wasser enthaltenden mittelviskosen Nitrocellulose,
I2 kg Alkydharz und I,5 kg Trikresylphosphat werden mit I5 kg eines Lösungsmittelgemisches,
bestehend aus Essigsäureäthylester, Toluol, Xylol, Petroleumbenzin und Methylcyclohexanon,
in einem Kneter vermischt. Nach Zugabe von 8o g Emulgator, z. B. sulfuriertes Rizinusöl
oder Kondensationserzeugnisse aus Rizinusöl und Äthylenoxyd oder Polyäthylenoxydderivate
von höhermolekularen aliphatischen Alkoholen, werden I4 kg Wässer unter dauerndem
Kneten langsam zufließen gelassen, worauf noch I,5 kg Pigment, welche mit o,5 kg
Wasser angeteigt wurden, zugegeben werden. Da der anfangs langsam laufende Kneter
mit fortschreitender Viskositätserniedrigung auf höhere Tourenzahl umgeschaltet
wird, bedarf die fertige Emulsion keiner weiteren Homogenisierung. Durch Streichen
oder Spritzen mit anschließender Luft- oder Ofentrocknung kann man sie zu Anstrichen
verarbeiten.
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3. 5 kg hochviskose Nitrocellulose, 4 kg Weichmacher (Butylbenzylphthalat
+ Rizinusöl I : 3), 6 kg Lösungsmittelgemisch (Äthylacetat, Butylacetat, Methylanon),
I kg Farbpigment und Ioo g Emulgator, z. B. sulfuriertes Rizinusöl oder Kondensationserzeugnisse
aus Rizinusöl und Äthylenoxyd oder Polyäthylenoxydderivate von höhermolekularen
aliphatischen Alkoholen, werden gemischt und dann 5 kg Wasser langsam eingeknetet.
Durch Kühlung wird der Ansatz auf 2o° gehalten. Anschließend kann noch homogenisiert
werden. Durch Auftragen auf Leder- oder Gewebeunterlagen mit anschließender Hitzekoagulation
und Trocknung bei 5o bis 6o° lassen sich damit Anstriche in der Leder- und Kunstlederindustrie
herstellen.
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4. Das Gemisch aus 4 Teilen nieder- und 4 Teilen hochviskosem Chlorkautschuk,
Io Teilen Holzöldicköl und I2 Teilen eines modifizierten Phenolharzes wird mit 29,7
Teilen Toluol im Vakuumkneter zu einer Paste verarbeitet. Zu dieser gibt man noch
o,3 Teile eines Emulgators, z. B. sulfuriertes Rizinusöl oder Kondensationserzeugnisse
aus Rizinusöl und Äthylenoxyd oder Polyäthylenoxydderivate von höhermolekularen
aliphatischen Alkoholen, und I5 Teile Pigment und knetet so lange, bis eine homogene
Masse entsteht. Die Zugabe von 251 Wasser erfolgt so langsam, daß nie ein
größerer Wasserüberschuß vorhanden. ist, worauf besonders bei Beginn der Emuls,ionsbil:dung
zu achten ist. Durch Homogenisiermaschinen
kann der Verteilungsgrad
noch weiter gesteigert werden.
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Aus 24 Teilen Äthylcellulose, 9 Teilen chloriertem Diphenyl, 9 Teilen
Trikresylphosphat, 0,5 Teilen eines Emulgators, z. B. sulfuriertes Rizinusöl oder
Kondensationserzeugnisse aus Äthylenoxyd oder Polyäthylenoxydderivate von höhermolekularen
aliphatischen Alkoholen, I9 Teilen Benzol, 7,2 Teilen Toluo1, 4 Teilen Butanol und
5 Teilen Essigester stellt man im Knetwerk eine Paste her, wobei die Temperatur
auf 30° gehalten wird. Dann fügt man allmählich 221 Wasser zu, in denen 0,3 Teile
Methylcellulose gelöst sind. Die erhaltene Emulsion ist bereits gut homogen, kann
aber durch eine Homogenisiermaschine bekannter Art noch weiter zerteilt werden.
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6. 2o Teile Benzylcellulose werden zusammen mit 6 Teilen eines Maleinatharzes,
7 Teilen Benzylbutylphthalat und 0,4 Teilen eines Emulgators, z. B. sulfuriertes
Rizinusöl oder Kondensationserzeugnisse aus Rizinusöl und Äthylenoxyd oder Polyäthylenoxydderivate
von höhermolekularen aliphatischen Alkoholen, in einem Gemisch aus 3o Teilen Toluol,
5,2 Teilen Butylacetat, 4 Teilen Butanol und 2 Teilen Cvclohexanon mit Hilfe eines
kräftigen Knetwerkes gelöst. Nach völliger Homogenisierung, welche durch Zufuhr
von Wärme beschleunigt werden kann, gibt man eine Lösung von 0,4 Teilen Methylcellulose
in 25 1 Wasser so langsam zu, daß niemals ein größerer Wasserüberschuß vorhanden
ist, wodurch die Aufnahme des Wassers gleichmäßig und relativ schnell erfolgt. Die
Emulsion eignet sich besonders für die Abdichtung von Flächengebilden aus saugfähigem
Grund.
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7. I2 Teile Äthylcellulose, II Teile Nitrocellulose, 8 Teile chloriertes
Diphenyl, 5 Teile Dibutylphthalat, 5 Teile Cyclohexanonharz, 0,5 Teile eines Emulgators,
z. B. sulfuriertes Rizinusöl oder Kondensationserzeugnisse aus Rizinusöl und Äthylenoxyd
oder Polyäthylenoxydderivate von höhermolekularen aliphatischen Alkoholen, und I,5
Teile eines niederpolymeren Polyvinylacetatharzes werden in einem Gemisch aus 6,5
Teilen Butanol, 5 Teilen Butylacetat, II Teilen Essigester und I2 Teilen Toluol
im Knetwerk gelöst. Zu der Lösung gibt man in derselben vorsichtigen Weise, wie
in den obigen Beispielen beschrieben, 221 Wasser, die 0,5 Teile Methylcellulose
in gelöster Form enthalten. Auch diese Emulsion kann noch weiter homogenisiert und
dann den verschiedenen Verwendungszwecken zugeführt werden.
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8. 5 kg Polyvinylacetat und 4 kg Dibutylphthalat werden unter Kneten
in 6 kg Äthylacetat gelöst und hierauf Io kg Wasser langsam eingeknetet. Dem Wasser
bzw. dem Lösungsmittel werden 0,I kg Polyvinyläther und 0,2 kg eines wasser- und
öllöslichen Emulgators, z. B. sulfuriertes Rizinusöl oder Kondensationserzeugnisse
aus Rizinusöl und Äthylenoxyd oder Polyäthylenoxydderivate von höhermolekularen
aliphatischen Alkoholen, zugesetzt. Die Emulsion kann mit Harz-, Weichmacher-und
Lösungsmittelemulsionen sowie mit Farb- und Pigmentdispersionen beliebig vermischt
werden. Sie dient als Kleber oder Bindemittel.
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9. Io kg Chlorkautschuk und o,5 kg alkylierte Naphthalinsulfosäure
werden in einem Kneter mit 5 kg Trichloräthylen zu einer viskosen Masse verarbeitet,
der allmählich 5 kg Wasser eingeknetet werden. Die Geschwindigkeit der Rührorgane
wird mit zunehmender Viskositätserniedrigung laufend gesteigert. Nach der Homogenisierung
lassen sich der Emulsion weitere emulgierte Lösungsmittel, Weichmachungsmittel und
Harze zusetzen. Sie ist mit Wasser verdünnbar und wird für Anstriche verwendet.