FI59108C - Aoterdispergerbart copolymerpulver foer framstaellning av emulgatorfria stabila vattenhaltiga dispersioner och foerfarande foer framstaellning av detsamma - Google Patents

Description

R3SF1 [ft] (11)KUULUTUSJULKAISU cQ10A

WjB l J 1 ' utlAggningsskrift 3>IUo C (45) Fntontti T.y:'nr,:tty 10 06 1931 (51) Kv.ik.Vci.3 C 08 P 6/14, 210/02, C 08 J 3/12 ' ; // C 08 P 220/56, 218/08 SUOMI —FINLAND (21) P«t*nttlhta.mu.-r*Mii«»6knln| lit06/73 (22) H«taml$p*hril— AnaOkningWix 03.05.73 " * (13) AlkupUvi—Gikl|h«t*dif 03.05.73 (41) Tullut |ulklsaiul — BllvM offuntllg 06.11.7 3 htmttl- Ja rekisteri hallit us .... . UL ,.

_ . ' ,, , (44) Nlhtivttal panon Ja kuuLfullulwn pvm. —

Patent- och register Styrelsen Anastan uthgd och utUkriftm puMicarad 27.02.8l (32)(33)(31) Pyydetty utuolta**—euglrd prtorttat 05.05.72

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken

Tyskland(DE) P 2222033.3 (71) Hoechst Aktiengesellschaft, 6230 Frankfurt/Main 80, Saksan Liitto- tasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Karl Josef Rauterkus, Kelkheim/Taunus, Jan Blazek, Bad Soden/Taunus,

Wolfgang Zimmermann, Frankfurt/Main, Saksan Liittotasavalta-Förbunds-republiken Tyskland(DE) (7k) Oy Kolster Ab (5^) Uudelleendispergoituva kopolymeerijauhe emulgaattorivapaiden, pysyvien vesidispersioiden valmistukseen ja menetelmä sen valmistamiseksi -Aterdispergerbart copolymerpulver för framställning av emulgatorfria, stabila, vattenhaltiga dispersioner och förfarande för framställning av detsamma

Keksinnön kohteena on kopolymeerinen dispersiojauhe, jonka pohjana on vähintään yksi vinyyliesteri, mahdollisesti etyleeni ja vähintään yksi akryyli-amidikomponentti sekä menetelmä sen valmistamiseksi.

Kopolymeeriset dispersiojauheet, joissa on polymerisoituja vinyyliesteri-ja etyleeni-yksikköjä polymerisaatissa ovat tunnettuja ja niitä valmistetaan vastaavista vesipitoisista dispersioista kuivausprosessilla, esimerkiksi pakaste-tai hienonnuskuivariksella. Niitä käytetään esimerkiksi sivelyaineissa, liima-aineissa, tai rakennusalalla muurauksiin ja kittimassoihin tai lisäyksenä epäorgaanisiin .sidosaineisiin. Vesipitoisten tekoainedispersioiden, joilla on alhainen minimaalinen kalvonmuodostumislämpötila, esimerkiksi vinyyliasetaatti-etyleeni-dispersioiden hienonnuskuivauksessa esiintyy kuitenkin useimmiten lyhyen ajan kuluttua voimakas, ei-toivottu kerros kuivaajan seinämässä. Tämä seinäkerros voidaan estää lisäämällä epäorgaanisia täyteaineita, niin sanottuja paakkuuntumisen- 2 59108 estoaineita kuivausprosessin aikana. Vesipitoista tekoainedispersiota, jonka minimaalinen kalvonmuodostumislämpötila on noin 12°C:een alapuolella, ei voida käytännöllisesti katsoen kuivata hienontamalla ilman tällaista täyteainelisäystä. Kopoly-meeriset dispersiojauheet sisältävät sen vuoksi usein aina 1+0 paino-#:iin saakka täyteaineita, ottaen huomioon kokonaisseos. Paakkuuntumisenestoaineet parantavat jauheen varastointipysyvyyttä, estämällä jatkuvasti yhteenpaakkuuntumista ja kokkaroitumista, mutta ne vähentävät myös vaikuttavan sidosaineen pitoisuutta tuotteen myöhäisemmässä käytössä. Sitäpaitsi voivat paakkuuntumisenestoaineet huonontaa jauheen redispergoitavuutta vedessä sekä redispersiosta valmistettujen polymeerikalvojen kirkkautta. Lopuksi voivat tällaisten täyteaineiden kemialliset ominaisuudet rajoittaa jauheen käyttöä monilla alueilla.

DE-hakemusjulkaisussa 1 91+9 592 on kuvattu vesiemulsion muodossa oleva vinyyliasetaatista, etyleenistä ja N-metyloliakryyliamidista koostuva terpolymeeri, jota voidaan käyttää päällystysaineena. Tämä terpolymeeri on valmistettu US-patent-tijulkaisusta 3 3*+5 318 tunnetulla menetelmällä polymeroimalla monomeereja vesipitoisessa väliaineessa vähintään yhden emulgaattorin läsnäollessa. Tästä seuraa, että mainittu terpolymeeriemulsio sisältää aina emulgaattoria. DE-hakemusjulkai-sussa 1 9^9 592 ei ole viitattu mahdollisuuteen kuivata valmistettu emulsio jauheeksi, josta veden kanssa saadaan helposti uudelleen muodostettua emulsio.

Keksinnön mukaisille uudelleendispergoituville emulgaattorivapaille kopoly-meerijauheille on tunnusomaista, että se koostuu 50-92 paino-#:sta vinyyliasetaattia 5-20 paino-#:sta etyleeniä ja

2-20 paino-#:sta ainakin yhtä akryylikomponenttia, jolla on kaava I

ch2=ch-co-nhy jossa Y on vety tai ryhmä -CH2-0-Z, ja Z on vety tai alkyyliryhmä, jossa on 1-1+ hiiliatomia, ja että se sisältää 0-1+0 # epäorgaanisia täyteaineita.

Esimerkkeinä akryyliamidijohdannaisista mainittakoon (met-)akryyliamidin ohella N-metyloli-(met-)akryyliamidi ja (met-)akryyliamidi-N-metylolimetyylieetteri.

Vesipitoisen dispersion kuivaus voidaan suorittaa tunnettujen kuivausmenetelmien mukaan kuten spraykuivauksella, valssikuivauksella, pakastekuivauksella tai pyörrekerrosruiskutusgranulaatiolla. Edullisesti käytetään spraykuivausta. Tällöin johdetaan dispersio pumpun avulla, esimerkiksi epäkeskokiertopumpun, kaksi-ainehienonnussuuttimen avulla ja hienonnetaan kuivaustornissa. Kuivauskaasuna voidaan käyttää sekä ilmaa että myös typpeä, joiden lämpötila on torniin tultaessa 90-110°C, syklonissa noin 6o°C.

Kuivausprosessin aikana ei muodostu mitään mainittavaa seinäkerrosta, niin että paakkuuntumisenestoaineiden lisääminen ei ole huolimatta alhaisesta minimaali- 3 59108

O

sesta kalvonmuodostumislämpotilasta, joka on noin 0 C, tarpeellista. Mutta toisaalta on myös mahdollista sekoittaa keksinnön mukaista dispersiojauhetta laimennukseen tai halventamiseen täyteaineilla, jolloin täyteaineen lisääminen voi tapahtua ennen kuivausprosessia, sen aikana tai sen jälkeen.

Keksinnön mukaisella dispersiojauheella on erittäin hyvä varastointipysyvyys o 2 ja se pysyy vielä 2h tuntia kestäneen 50uC:ssa ja 0,5 kp/cm :n paineessa varastoinnin jälkeen vielä jauhemaisena, kun taas muut dispersiojauheet paakkuuntuvat huolimatta paakkuuntumisenestoaine-pitoisuudesta näissä olosuhteissa jo hyvin voimakkaasti.

Redispergoitaessa keksinnön mukainen jauhe veteen, esimerkiksi suhteessa 1:1, saadaan lyhyen ajan sisällä pysyvä, saostumaton redispersio. Sillä on epäorgaanisten täyteaineiden poissaolon johdosta erittäin korkea sidosainepitoisuus, mikä vaikuttaa käytössä edullisesti.

Redispersiosta saadun polymeerikalvon minimaalinen kalvonmuodostumislämpötila, joka on noin 0°C on sama kuin lähtödispersion, ja se on kirkasta ja sitkeätä. Kalvon tarttuminen eri suhstraatteihin kuten puuhun, lasiin tai paperiin on erittäin hyvä. Kalvo on veden kanssa helposti re-emulgoitavissa, niin että keksinnön mukaiset dispersiojauheet soveltuvat etupäässä uudelleenkostutettavissa olevien liima-ainekerrosten valmistukseen.

Niitä voidaan käyttää myös tapettiliisteriseoksissa ja tapettien takasivu-kerroksissa, edelleen sidosaineena dispersioväreissä ja tekoaineisiin sidotuissa muurauksissa ja tekstiilivarusteisiin.

Esimerkki 1 a) Lähtödispersion valmistus 30 litran polymerisaatiopaineautoklaavi, joka on varustettu kuumennus- ja jäähdytysvaipalla, ankkurisekoittajalla ja kolmella nesteenjohtopumpulla, tyhjennetään varovaisesti ja huuhdellaan sitten typellä. Sitten imetään seos, jossa on 1*000 g vettä 600 g vinyyliasetaattia 10 g t-butyylihydroperoksidia Tämä alkupanos kuumennetaan sekoittaen 50°C:seen. Tässä lämpötilassa siihen lisätään 30 atm paineella etyleeniä ja lopuksi lisätään samanaikaisesti kolme liuosta pumppujen avulla: a) liuos, jossa on 30 g t-butyylihydroperoksidia 7160 g:ssa vinyyliasetaattia b) liuos, jossa on 600 g akryyliamidia 1U00 g:ssa vettä c) liuos, jossa on 1+0 g natriumpyrofosfaattia ja 1*0 g natriumdisulfiittia 2000 g:ssa vettä.

Liuosten a) ja b) lisääminen tapahtuu 1* tunnissa, liuoksen c) lisääminen h 59108 U tunnissa 10 minuutissa. Etyleenipaine ja lämpötila pidetään reaktion aikana vakiona.

Sen jälkeen kun on lisätty liuos c) pidetään seosta vielä toinen tunti reaktiolämpötilassa. Lopuksi jäähdytetään dispersio kattilassa hitaasti huoneenlämpötilaan ja päästetään pohjaventtiilin läpi.

Dispersion ominaisuudet:

Polymerisaattipitoisuus 5^>1 %

Viskositeetti (20°C:ssa) 1,95 poisi pH-arvo 5,8

Minimaalinen kalvonmuodos-tumislämpötila 0 C

b) Kopolymeerisen dispersiojauheen valmistus

Esimerkin a) mukaan saatu lähtödispersio laimennetaan suolattomalla vedellä U0 paino-#:n polymerisaattipitoisuuteen. Lopuksi se kuivataan tasavirtamenetelmällä spray-tornissa, jonka sylinterimäisen osan pituus on H m ja halkaisija 1,6 m ja jonka kartiomaisen osan pituus on 2 m. Dispersio lisätään epäkeskokiertopumpulla ja hienonnetaan kaksiainehienonnussuuttimella tuoteporauksen ollessa 2 mm.

Kuivauskaasu: Ilma

Virtausmäärä: 700/Nm /h

Tulolämpötila: 90° C

Hienontamiskaasu: Ilma

Paine ennen suutinta: 5 atm.

Virtausmäärä: 70 kg/h

Tulolämpötila: 20°C

Dispersio voidaan hienontaa ilman vaikeuksia. Muodostuu ainoastaan vähäinen seinäkerros puhalletusta kuivajauheesta, joka on hyvin irtonainen ja siten hyvin helposti poispuhallettavissa. Seinäkerroksen paakkuuntumista ei valituissa kuivaus-olosuhteissa esiinny.

Näin saatu kopolymeerinen dispersiojauhe on erittäin hyvin varastoinnin kestävää ja voidaan helposti sekoittaa veden kanssa 50 #:seksi redispersioksi, jonka viskositeetti on 20°C:ssa 1,17 poisia, Redispersio kuivuu ohuena kerroksena kirkkaaksi, värittömäksi, kiinteäksi ja sitkeäksi polymeerikalvoksi.

Esimerkki 2

Valmistetaan muovidispersio esimerkissä 1a) kuvatulla tavalla kOO g:sta akryyliamidia, 300 g:sta N-metyloliakryyliamidia ja 1500 g:sta vettä. Saatu dispersio on hienojakoinen, eikä siinä ole paakkuja, Sen kiintoainepitoisuus on noin 55 %· Se laimennetaan vedellä noin Uo paino-#:n kiintoainepitoisuuteen ja suihku-kuivataan esimerkissä 1b) esitetyllä tavalla. Saadaan hyvin varastointia kestävä 5 59108 ja helposti uudelleen dispergoituva dispersiojauhe.

Es imerkki 3

Valmistetaan muovidispersio esimerkissä 1a) kuvatulla tavalla 500 g:sta akryyliamidia, 200 g:sta N-metyloliakryyliamidin metyylieetteriä ja 1500 g:sta vettä. Saatu noin 55~$:inen hienojakoinen dispersio, joka ei sisällä paakkuja, on helposti esimerkin 1b) mukaisesti suihkukuivattavissa hyvin varastointia kestäväksi ja helposti uudelleen dispergoituvaksi dispersiojauheeksi.

Claims (2)

6 59108

1. Uudelleendispergoituva kopolymeerijauhe emulgaattorivapaident pysyvien vesidispersioiden valmistukseen, tunnettu siitä, että se koostuu 50-92 paino-$:sta vinyyliasetaattia 5-2Ο paino-/? :sta etyleeniä ja 2-20 paino-$:sta ainakin yhtä akryylikomponenttia, jolla on kaava I ch2=ch-co-nhy jossa Y on vety tai ryhmä -CH^-O-Z, ja Z on vety tai alkyyliryhmä, jossa on 1-U hiiliatomia, ja että se sisältää O-bO % epäorgaanisia täyteaineita.

2. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen uudelleendispergoituvan kopolymeeri jauheen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että kopolymeroidaan 50-92 paino-/? vinyyliasetaattia 5-20 paino-/? etyleeniä ja 2-20 paino-5? ainakin yhtä kaavan I mukaista akryylikomponenttia 30-T0°C:ssa vesipitoisessa väliaineessa ilman emulgaattoreita, ja saadun polymeeri-dispersion polymeeripitoisuuden säätämisen jälkeen vedellä noin U0 /?:ksi se kuivataan suihkukuivauslaitteessa lämpötilavälillä 20-120°C, jolloin siihen lisätään täyteaineeksi ennen kuivaamista, kuivaamisen aikana tai sen jälkeen 0-Uo paino-/? epäorgaanisia täyteaineita.