DE928725C - Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln

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DE928725C
DE928725C DEU1330A DEU0001330A DE928725C DE 928725 C DE928725 C DE 928725C DE U1330 A DEU1330 A DE U1330A DE U0001330 A DEU0001330 A DE U0001330A DE 928725 C DE928725 C DE 928725C
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DEU1330A
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Inventor
Einar August Fredrik Bolin
Erwin Dr Phil Mayer
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Uddeholms AB
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Uddeholms AB
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D101/00Coating compositions based on cellulose, modified cellulose, or cellulose derivatives
    • C09D101/08Cellulose derivatives
    • C09D101/26Cellulose ethers
    • C09D101/28Alkyl ethers
    • C09D101/286Alkyl ethers substituted with acid radicals

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln Es ist bekannt, hydrophile organische Stoffe, wie Celluloseäthercarbonsäure oder deren Derivate, mit verschiedenen anorganischen Verbindungen zu vermischen, um andere Eigenschaften, wie Erhöhung der Viskosität oder UnlöslicJhkeit in Wasser, zu erzielen oder um die Produkte zu verbilligen. Obgleich man verschiedene Methoden in Vorschlag gebracht hat, die,in der Hauptsache aus einer besonderen Art und Weise der Vermischung bestehen, zeigte es sich, daß keine dieser Methoden zufriedenstellend ist, wenn es sich um das Vermischen der hydrophilen Celluloseäthercarbonsäure oder ihrer Derivate mit anorganischen Verbindungen verschiedener Art handelt. Vermutlich läßt sich dies auf die Eigenschaft aller dieser Cellulosederivate zurückführen, sehr leicht gelartige Produkte zu bilden, wobei beim Vermischen mit Wasser zwar zunächst infolge intensiver Bearbeitung ein homogen aussehendes Produkt entsteht, das nach kürzerer oder längerer Lagerung jedoch trübe wird und vollständig koaguliert. Hierdurch werden alle diese Produkte als Bindemittel mehr oder minder unbrauchbar, da es äußerst wichtig ist, daß die Bindekraft nicht infolge verfrühter Gelbildung geschwächt wird.
  • Es ist ferner bekannt, daß die Herstellung kolloidaler Äthercarbonsäuren oder ihrer Salze mit mehrwertigen Metallen mit Schwierigkeiten verbunden ist. So wird Natriumcelluloseglykolat durch Metallsalze unlöslich (vgl. Stock, »Taschenbuch für die Farben- und Lackindustrie«, 1947, S.642). Nur unter Beachtung bestimmter Bedingungen ist es daher möglich,- kolloidale Produkte zu erzielen. Diese haben außerdem die für eine weitere industrielle Anwendung unvorteilhafte Eigenschaft, daß sie entweder nicht stabil oder nicht hinreichend geschmeidig sind.
  • Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß, ausgehend von hydrophilen organischen Stoffen, wie Äthercarbonsäuren oder deren Derivate, homogene, stabile und gleichzeitig geschmeidige Produkte erhalten werden können, wenn man eine besondere Maßnahme anwendet. Gemäß der Erfindung werden Äthercarbonsäuren oder deren Derivate, z. B. Celluloseäthercarbonsäuren, Alkoxyfettsauren oder Äthercarbonsäuren der Kohlenhydrate solchen anorganischen Metallverbindungen zugesetzt, die miteinander oder mit Äthercarbonsäuren oder ihren Derivaten in Wasser schwer-oder unlösliche Verbindungen bilden. -Dies- war.-in keiner Weise vorauszusehen, sondern man hätte im Gegenteil erwarten können, daß die in Wasser unlöslichen Verbindungen sowie die im Wasser befindlichen gelösten anorganischen Verbindungen die Tendenz zur Instabilität und Inhomogenität noch erhöhen würden. Da dies nicht der Fall: ist, kann die Herstellung der neuen Produkte sehr einfach und gleichzeitig billig erfolgen, weil keine zeitraubenden und kostspieligen Arbeitsschritte, wie Filtrieren oder Dialyse notwendig sind. Es 'ist somit möglich, direkt die Produkte, welche z. B. beim Veräthern von kohlenhydrathaltigem Material mit Halogenfettsäuren erhalten werden, anzuwenden. Setzt man einer Lösung des hTatriumsalzes der Carboxymethylcellulose Aluminiumsulfat in einer solchen Menge zu, daß die Lösung deutlich sauer wird, so erhält man ein unstabiles durchscheinendes Produkt, das schnell ein Gel bildet und infolgedessen nicht mehr als Bindemittel verwendet werden kann. Setzt man jedoch diesem Gemisch gelöschten Kalk zu, so bildet sich allmählich ein Niederschlag, der sich nach einigen Stunden homogen in der Lösung verteilt. Das Gemisch verliert seine gelartige Form und- bildet ein geschmeidiges streichbares Produkt, das nach Eintrocknen wasserunlösl,i@dh wird. Durchchemische Reaktion zwischen Aluminiumsulfat und Kalk bildet sich Gips, der aber nicht allein die Ursache der guten Eigenschaften des neuen Produktes ist. Setzt -man nämlich Gips einer Lösung des Natriumsalzes von Carboxymethylcellulose in derselben Menge zu, wie sie gemäß vorstehender Methode gebildet wird, so erhält man kein homogenes Produkt, und die Verleimung ist nach dem Eintrocknen nicht so wasserfest. Es hat sich ferner gezeigt, daß, wenn die richtigen Arbeitsbedingungen gemäß der Erfindung eingehalten werden, schwach alkalische Produkte erhalten werden können, die trotz ihrer alkalischen Reaktion Bindemittel ergeben, die nach dem Eintrocknen wasserfest sind. Dies hat eine große Bedeutung für das Verleimen von Holz, da es sich gezeigt hat, daß sauer reagierende Produkte von Äthercarbonsäuren nicht so gute Verleimungseigenschaften besitzen wie alkalische: Die Bindemittel nach der Erfindung sind aber. auch in der Papier- oder Textilindustrie, in der Malerei- und Farbentechnik oder allgemein als Klebmittel anwendbar.
  • Statt Carboxymethylcellulose bzw. ein Derivat derselben zuerst mit einem Salz eines mehrwertigen Metalls, wie Aluminiumsulfat, Eisen-, Kupfersulfat, und danach mit Kalk oder Kreide bzw. mit irgendeinem in Wasser unlöslichen oder löslichen Metallhydroxyd zu behandeln, kann man die Celluloseverbindung mit dem Metallhydroxyd und hiernach mit dem Metallsalz oder mit diesen Mitteln gemeinschaftlich behandeln. Wenn man zuerst z. B. Metallhydroxyde und Metallsulfate aufeinander einwirken läßt, so müssen bestimmte Bedingungen aufrechterhalten werden, um ein gutes Ergebnis erzielen zu können. Es ist jedenfalls viel zweckmäßiger, die Reaktion in Gegenwart der Celluloseverbindung ablaufen zu lassen. Selbst eine so kleine Menge wie 2-1/o reicht bereits aus, um das Produkt bedeutend zu verbessern. Da die Umsetzung der im Bindemittel miteinander reagierenden Bestandteile eine Zeitreaktion ist, kann man einen schnelleren und besseren Ablauf erzielen, wenn die Reaktion unter Umrühren und 'insbesondere bei höherer Temperatur ausgeführt wird. Die Temperatur -soll unter zoo° bleiben, vorzugsweise bei etwa .4o bis 6o°. Die Erhitzungszeiten können je nach dem Material von 1/z Stunde bis viele Stunden schwanken. Außerdem können solche Stoffe zugesetzt werden, welche die Reaktion erleichtern, z. B. bei der Anwendung eines Sulfats eines mehrwertigen Metalls eine kleine Menge Natriumsulfat oder ein Emulgiermittel, wie ein Caseinat. Im letzterwähnten Falle darf die Menge des Emulgiermittels nicht so groß sein, daß die Widerstandsfähigkeit des Bindemittels gegen Wasser nach dem Eintrocknen verringert wird. Werden Hydroxyde von mehrwertigen Metallen und Äthercarbonsäuren verwendet, so erhält man gewöhnlich überhaupt kein brauchbares Bindemittel, und die Reaktionszeit wird jedenfalls sehr lang. Durch geeignete Maßnahmen, wie Erwärmen oder Zusatz von reaktionsfördernden Mitteln, ist es möglich, Bindemittel herzustellen, die sich insbesondere durch Geschmeidigkeit auszeichnen, was bei maschineller Verleimung von ausschlaggebender Bedeutung ist. Die Anwendung verschiedener Metallverbindungen bzw. verschiedener Säuren läßt verschiedene Kombinationen zu, wodurch die .Möglichkeit der Herstellung verschiedener Produkte für besondere Zwecke gegeben ist. Es ist eigentümlich und schwer erklärlich, daß man bei der Anwendung von gewissen organischen Säuren, z. B. Oxalsäure, für die Herstellung von Bindemitteln gemäß der Erfindung trotz Bildung des in Wasser unlöslichen Calciumoxalats kein wasserfestes Mittel erhält, es aber genügt, außerdem nur einige Prozent H2 S 04 zu verwenden, um ein nach der Trocknung wasserfestes Bindemittel -zu erhalten, obwohl Gips an sich viel leichter in Wasser löslich ist als Calciumoxalat. Die exakten Mengen der im Bindemittel enthaltenen Bestandteile sind. von den Eigenschaften der anorganischen Stoffe abhängig und können deshalb unterschiedlich sein. Je nach dem Anwendungsgebiet kann der Zusatz der miteineinander reagierenden Bestandteile so gewählt werden, daß das Endprodukt eine pastenförmige Konsistenz mit höher Bindekraft erhält.
  • Die Herstellung von Bindemitteln gemäß der Erfindung soll durch die folgenden Beispiele veranschaulicht werden.
  • I. Hydrophile Rohprodukte, erhalten beim Veräthern von cellulosehaltigem Material mittels Monochlorpropionsäure in Gegenwart von Alkali, werden mit Aluminiumsulfat in so großer Menge vermischt, daß man daraus ein in Wasser unlösliches Produkt erhalten würde, das nicht als Bindemittel angewendet werden könnte. Wird aber gelöschter Kalk in solchem Mengenverhältnis zugesetzt, daß das nach einer länger dauernden Behandlung entstandene Produkt neutrale oder schwach alkalische Reaktion aufweist, so erhält man ein beim Lagern beständiges Produkt, das unmittelbar als Bindemittel anwendbar ist.
  • 2. Das Natriumsalz der Carboxymethylcellulose wird in Wasser gelöst und mit einer Lösung von Kupfersulfat in Ammoniak versetzt, ohne daß ein Niederschlag gebildet wird. Hiernach wird das Gemisch so lange erwärmt, bis das Ammoniak entweicht. Dabei schlägt die ursprüngliche blaue Farbe in eine braunschwarze Farbe um. Wird das erhaltene Produkt als Anstrichmittel für Holz od. dgl. verwendet, so erhält man nach dem Trocknen eine wasserfeste Schicht, die gleichzeitig die Unterlage gegen Zerstörung schützt.
  • 3. Einer Celluloseglykolsäure, die durch Zersetzung des Natriumsalzes von Carboxymethylcellulose durch verdünnte Schwefelsäure von vorzugsweise io bis 2o°/o erhalten wird, wird Kreide zugesetzt und das Ganze so lange schwach erwärmt, bis eine viskose, geschmeidige Masse entsteht, die zum Verleimen von Holz mit oder ohne Zusatz von andern bekannten Holzverleimungsmitteln, wie Carbamid, Melanin oder ähnlichen Mitteln, sehr geeignet ist.
  • Dem Vcrätherungsprodukt, das beim Behandeln von Holz in Gegenwart von Alkali mit Chloressigsäure erhalten wird, wird Eisenhydroxyd zugesetzt und das Gemisch erwärmt, bis eine homogene Masse erhalten wird. Es wird ein äußerst geschmeidiges Produkt erhalten, wenn bereits die Herstellung des Eisenhydroxyds in Gegenwart eines Teiles oder der ganzen Menge des Verätherungsproduktes vor sich geht.
  • 5. Dem gemäß Beispiel 2 erhaltenen Produkt wird während der Herstellung Aluminiumsulfat oder Aluminiumhydroxyd zugesetzt, das nach bekannten Methoden in Gegenwart von Natriumsalz von Carboxymethylcellulose hergestellt worden ist. 6. Das beim Verätbern von Stärke mit Chloressigsäure in Gegenwart von Alkali erhaltene Produkt wird auf gleiche Weise wie im Beispiel I mit Aluminiumsulfat und gelöschtem Kalk behandelt.
  • Die Bestandteile des erfindungsgemäßen Bindemittels können mit besonders großem Vorteil in trockenem Zustand vermischt werden, so daß die Reaktion nach Zusatz von Wasser stattfindet. Die einzelnen Bestandteile sollen in möglichst feinverteiltem Zustande vorhanden sein, und dieselben können für sich oder zwei bzw. mehrere zusammen miteinander vermahlen oder in einer anderen geeigneten Weise in Pulverform gebracht werden; das Pulvergemisch kann dann praktisch unbeschränkt lange aufbewahrt werden, ohne daß es sich verschlechtert, und es kann in verhältnismäßig billiger Emballage verpackt werden. Es ist auch vorteilhaft, daß die Verteilung im Handel dadurch erleichtert wird, daß das pulverförmige Produkt im ergleich zu dem wasserhaltigen streichfertigen- Bindemittel verhältnismäßig leicht ist.
  • Als mengenmäßiges Ausführungsbeispiel nach der Erfindung kann ein Gemisch aus 25 kg Natriumsalz von Carboxymethylcellulose, 1o kg A12 (S O4)3 und 3 kg Mg O oder 5 kg Ca (O H).. zubereitet werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPPÜCIIr: I. Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln, die in Wasser schwer- oder unlösliche Verbindungen von zwei- oder mehrwertigen Metallen oder Äthercarbonsäuren oder deren Derivate enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Äthercarbonsäuren oder deren Derivate mit zwei oder mehr anorganischen Metallverbindungen, die miteinander unter Bildung von schwer- oder unlöslichen Produkten reagieren, trocken oder in wässeriger Lösung gemischt und zwecks Umsetzung in der Lösung zumindest bis zur Beendigung der Reaktion erhitzt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die unlöslichen anorganischen Produkte in Gegenwart eines Teils der Äthercarbonsäure oder ihres Derivates gebildet werden und dann die restliche Menge der Äthercarbonsäure oder ihres Derivates zugesetzt wird. Angezogene Druckschriften: Stock, »Taschenbuch für die Farben- und Lackindustrie«, 1947, S. 642 unten.
DEU1330A 1950-09-12 1951-09-08 Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln Expired DE928725C (de)

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