NO820990L - Fremgangsmaate for stivning av latex av filmdannende polymer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører stivning av ioni-ske latexer av filmdannende polymerer. Det er noen ganger ønskelig å tilsette stoffer til latexer av filmdannende polymerer, hvilke stoffer vil bevirke at latexen geldannes eller koagulerer til et fast eller halvfast stoff etter et visst tidsforløp, slik at latexen gjøres i stand til å kunne under-kastes forskjellige behandlingstrinn før geldannelse eller koagulering finner, sted. Det er kjent å benytte natriumsilikofluorid som et stivningsmiddel med forsinket virkning for gunnilatexer, f.eks. ved fremstilling av malte belegg, f.eks. for sportsbaner og lekeplasser.

Europeisk søknad nr. 002264^" (sak 4896) beskriver stivning med forsinket virkning av en sammensetning omfattende en ionisk latex av en filmdannende polymer hvor stivningsmid-delet er en forbindelse inneholdende et flerverdig metallkation med definert oppløslighetsegenskaper, og benyttet i en definert mengde.

Man har nå funnet at blandinger av alkalimetall silikofluorider og de ovenfor nevnte metall kationforbindelser viser en cynergistisk effekt ved stivning med forsinket virkning av latexer.

[Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for stivning med forsinket virkning av en sammensetning omfattende en anionisk latex av en filmdannende polymer ved tilsetning av et stivningsmiddel med forsinket virkning, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at stiv-ningsmiddelet er en blanding av l)en forbindelse inneholdende et flerverdig metallkation, hvilken metallkation-forbindelse har en oppløslighet i området 0,l-150g/100 g vann ved 20°C i vann og har en oppløsningstid på over 1 minutt, og 2) et alkali-metallsilikonfluorid.

Ved "stivning" menes gjennom hele beskrivelsen ikke den sluttlige herderreaksjon som til slutt kan finne s.ted>

men den innledende omdannelse av latexen til et fast materiale.

Latexene som kan brukes ved foreliggende oppfinnelse er latexer av filmdannende polymerer, dvs. polymerer som når et lag av latexen er avsatt på en overflate danner en sammen- hengende film når vann fordampes ved omgivelsestemperaturer. Eksempler på latexer som kan benyttes er latexer av naturlige og syntetiske gummier. Spesifike eksempler på syntetiske gummier som kan anvender er polykloropren, acrylonitril-butadien (nitril) gummi, og styren-butadiengummi. Blandinger av. latexer av forskjellige gummier kan benyttes. Det er spesielt foretrukket at polykloroprenlatex danner hoveddelen (minst 50%) av enhver benyttet latex av filmdannende polymer. Mere foretrukket er polykloropren vesentlig den eneste gum-'. mien (naturlig eller syntetisk) som er tilstede i sammensetningen. Det er funnet at med sammensetninger basert på kloro-pren kan et passende valg av flerverdig kation bevirke utsondring eller utsvetting av vann fra den geldånnende sammensetning for dermed å lette hurtig tørking.

Blandinger av filmdannende polymerer kan være tilstede i latexen. I tillegg kan latexen som skal stivne inne-holde andre filmdannende materialer. Den kan således inne-holde en emulsjon av bitumen som normalt ikke anses som en virkelig polymer. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er spesielt nyttig for blandinger av polykloroprenlatex og bitumenemulsjon som f.eks. kan anvendes ved fremstilling av oppmalte belegg.

Konsentrasjonen av den filmdannende polymer i latexen som anvendes for fremstilling av sammensetningen ifølge oppfinnelsen kan variere over et moderat bredt område, f.eks. fra 20 til 70 vekt-% av latexen, men er fortrinnsvis fra 45 til 64% basert på totalvekten av latexen. De samme områder gjel-der også for emulsjoner av andre filmdannende materialer, f.eks. bitumen, som kan inkorporeres i sammensetningen.

Når et filmdannende materiale forskjellig fra den filmdannende polymer, f.eks. bitumen, er tilstede i sammensetning, er vektforholdet mellom det ytterligere filmdannende materiale, f.eks. bitumen, og filmdannende polymer, fortrinnsvis i området fra 8:1 til:1:8, helst fra 2:1 til.1:2.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes på én anionisk latex. Typen av anionisk overflateaktivt middel som benyttes i fremstillingen av latexen antas ikke å være kritisk og kan f.eks. være et alkalimetall- eller ammonium-salt av en alkylsvovelsyre, et alkarylsulfonat eller en lang-kjedet fettsyre, eller en såpe avledet fra en harpikssyre. Spesifike eksempler på anioniske overflateaktive midler som kan benyttes ved. fremstilling av latexen er natriumdodecylsul-fat, natriumlaurat.

Sammensetningen inneholder fortrinnsvis et inert ikke-hydraulisk partikkelfbrmig fyllstoff. Fyllstoffet er ikke-hydraulisk for ellers ville fyllstoffet oppta vann fra sammensetningen, og bevirke for tidlig stivning. Det er inert siden det ikke frigjør flerverdige metallioner i sammensetningen, dvs. at det i seg selv ikke vil bevirke at sammensetningen stivner. Fyllstoffet kan være et hardt fyllstoff, f.eks. sand, skiferstøv eller visse typer leire, f.eks.Devolit-leirer ex-English China Clays Limited, eller et deformerbart fyllstoff, f.eks. dekkfragmenter oppnådd ved maling av brukte gummidekk.

Det harde fyllstoff kan f.eks. ha en mesh-størrelse

i området 200-50 British Standard mesh. Det deformerbare fyllstoff kan f.eks. ha en partikkelstørrelse i området 60-10 British Standard mesh.

Blanding av forskjellige fyllstofftyper kan anvendes. Det er foretrukket å benytte et forhold for deformerbart fyllstoff, f.eks. dekkfragmenter, til hårdt fyllstoff, f.eks..sand, i området fra 10:1 til 1:10, helst fra 3:2 til 2:3.

Det totale fyllstoffinnhold er fortrinnsvis 15-85% av den totale sammensetning. Sammensetningen inneholder fortrinnsvis ikke mer enn 75%, helst ikke mer enn 60 vekt-% av fyllstoffet. Sammensetningen inneholder fortrinnsvis ikke mindre enn 25%, helst ikke mindre enn 30.vekt-% fyllstoff.-Meget lave nivåer av fyllstoff gir et produkt som er kostbart og mindre egnet som et. overflatemateriale på lekeplasser på grunn av for stor elastisitet.

Metallkationforbindélsene må være en forbindelse med liten oppløslighet i vann, dvs. det har en oppløslighet på 0,1-150 g pr. 100 g vann ved 20°C, fortrinnsvis 0,2-50 g pr. g vann, helst 0,2-20 g pr. 100 g vann.

Metallkationen må ikke ha en høy oppløsningshastig-het. Oppløsningstiden er ikke mindre enn 1 minutt, og bestem-mes ved måling av den tid som går med for ett gram av forbindelsen (av partikkelstørreise 150-300 micron) til å oppløses i 100 g H20 ved 20°C uten omrøring. Oppløsningstiden er fortrinnsvis over 2 minutter, og helst over 5 minutter. Dersom oppløsligheten av forbindelsen er mindre enn 1 g pr. 100 g vann ved 20°C, vil oppløsningstiden naturligvis være uendelig.

Bruken av visse flervérdige metallforbindelser.resul-terer i utsondring av vann fra den geldannende sammensetning hvilket således letter hurtig tørking.

Eksempler på flerverdige kationforbindelser som kan anvendes, men som ikke gir utsondring (eller "utsvetting") av vann fra latexen ved stivning er cupriacetat, blyklorid, mag-nesiumacetat, bariumhydroksyd, cadmiumsulfat, koboltoacetat, sinksulfat, ferrosulfat, kalsiumhydroksyd og kalsiumformeat.

Eksempler på flerverdige kationforbindelser som kan anvendes som bevirker utsondring (eller "utsvetting") av vann fra polykloroprenlatex,ved stivning er aluminiumacetat, barium-nitrat, cuprisulfat, blyacetat, kalsiumsulfat, kalsiumsulfat i hydrat, og kalsiumsulfat hemihydrat (brent gips). Bruken av kalsiumsulfat hemihydrat foretrukkes.

Det foretruken alkalimetall silikofluorid er natriumsilikofluorid.

Den totalt mengde av stivningsmiddelblanding med forsinket virkning er fortrinnsvis i området 0,25-2 vekt-% basert på totalvekten av sammensetningen, helst 0,5-1 vekt-%. Vektforholdet for flerverdig kationforbindelse til alkalimetallsilikofluorid er fortrinnsvis i området fra 30:1 til.

1:30, mer foretrukket fra 10:1 til 1:10, helst fra 5:1 til 1:5.

De synergistiske blandinger ifølge foreliggende oppfinnelse muliggjør en betydelig reduksjon i den mengde av stivningsmiddel med forsinket virkning som skal til for å gi en gitt geltid, dvs. tiden før stivning finner sted. De muliggjør også at det kan oppnås sammensetninger som har våtgelstyrker betydelig større enn de . sorii oppnås ved anvendelse av hver kompo- nent alene. Våtgelstyrke-representerer styrken etter innledende stivning, men før den sluttlige uttørking av sammensetningen og er viktig for bestemmelse av sammensetningens be-standighet overfor skade, inkludert tilsiktet skade, i perio-den umiddelbart etter stivning. Videre, bruken av visse flerverdige metallkationforbindelser i blandingen av stivnings-midler med forsinket virkning ifølge oppfinnelsen, muliggjør fremstilling av sammensetninger som viser vannutsondring ved stivning, dvs. som gir et overflatelag av vann på overflaten av materialet som et resultat av stivningsprosessen. Dette leder til en økning i tørkehastigheten der det er tilstrekke-lig ventilasjon (f.eks. i friluft) og således en hurtigere utvikling av mekanisk styrke. En ytterligere fordel er at det er mulig å oppnå korte stivningstider uten oppnåelse av sammensetninger som er for sterkt viskøse. Dersom f.eks. brent gips eller natrium silikofluorid anvendes alene, så vil de mengder som skal. til for kort stivningstid være slik at sammensetning vil bli for sterkt viskøs. Siden det ved foreliggende fremgangsmåte er nødvendig med mindre mengder koaguleringsmiddel for en gitt geltid, er viskositeten til den væskeformige sammensetning lavere.

En ytterligere fordel med dette system er at stiv-ningstiden kan holdes relativt konstant ved forskjellige temperaturer ved å variere mengden av koaguleringsmiddel.

Det er derfor mulig å bevirke stivningen av sammensetningen ved lav temperaturer med passende valg av mengde av stivningsmiddel.

Dette betyr igjen at leggesesongen kan økes sammen-ligmet med konvensjonelle systemer av polyuretantypen som bare kan legges hensiktsmessig ved høyere temperaturer.

Oppfinnelsen.skal nå illustreres under henvisning til følgende eksempler.

En sammensetning (identifisert som sammensetning Cl) ble dannet ut fra følgende bestanddeler:

Sammensetningen ble fremstilt ved sammenrøring av polykloroprenlatexen, bitumenemulsjonen og sinkoksyd, og der-etter tilsetning av en blanding av sand, dekkfragmenter og koaguleringsmiddel til den omrørte blanding.

En rekke forsøk ble utført (eksempler 1-27 og sam-menligningsforsøk A-i) under anvendelse av sammensetning Cl og ved å variere typen og mengden av koaguleringsmiddel. Sammensetningene ble påført på overflater og geltidene ble bestemt ved kontinuerlig inspeksjon av sammensetningene. Geltiden er den tid som går med etter at sammensetningen er blandet og påført på en overflate for at sammensetningen skal endres fra én viskøs oppslemming til et fast stoff.

For noen av sammensetningene ble også herdetidene bestemt. Herdetiden er tiden etter at sammensetningen er blandet og påført på en overflate hvorved sammensetningen kan motstå virkningen av å bli gått på uten noen permanent deforma-sjon.

Sammenligni ngsfor søk A.

Dette er et sammenligningsforsøk som;ikke er i overensstemmelse med oppfinnelsen. Det benyttede koaguleringsmiddel var 1 vekt-% kalsiumsulfat hemihydrat (brent gips). Geltiden er gitt i tabell 1.

Sammenligningsforsøk B.

Dette er et sammenligningsforsøk som ikke er i overensstemmelse med oppfinnelsen.

Det benyttede koaguleringsmiddel var 1,0 vekt-% natriumsilikofluorid. Geltiden er gitt i tabell 1.

Eksempel 1.

Det benyttede koaguleringsmiddel var en blanding av 0,25 vekt-% brent gips og 0,15 vekt-% natriumsilikofluorid,

hvilket representerer et totale på 0,4 vekt-% koaguleringsmiddel. Geltiden er gitt i tabell 1. Dette viser klart at meget mindre av koaguleringsmiddelblandingen er nødvendig enn av de enkelte komponenter for en ekvivalent geltid.

, Eksempler 2- 6.

Disse eksempler illustrerer effekten.av bruk av forskjellige mengder av en koaguleringsmiddelblanding med konstant sammensetning. Koaguleringsmiddelblandingen inneholdt brent gips og natriumsilikofluorid i et 1:1 vektforhold. De oppnådde geltider et gitt i tabell 2.

Sammenligningsforsøk C og D.

Dette er sammenligningsforsøk som ikke er i overensstemmelse med oppfinnelsen, ved bruk av 0,5 vekt-% brent gips (C) og natriumsilikofluorid (D). Geltidene er vist i tabell 3.

Eksempler 7. 11.

Disse eksempler viser effekten av å variere vektfor-. holdet for brent gips og natriumsilikofluorid under anvendelse av vesentlig de samme mengder total koaguleringsmiddel som benyttes i sammenligningsforsøk C og D.

Sammenligningsforsøk E og F.

Dette er sammenligningsforsøk som ikke er i overensstemmelse med oppfinnelsen. De ble'..utført som forsøk A og B respektivt, men under anvendelse av 2 vekt-% brent gips og natriumsilikofluorid respektivt istedenfor 1%. Geltidene er gitt i tabell 4. For sammenligning er resultatene fra forsøk-ene A og B også gitt i tabell 4.

Eksempler 12- 15.

Disse eksempler viser effekten av å tilsette små mengder av natriumsilikofluorid til en fastsatt mengde brent gips, og vice versa. Den synergistiske effekt på geltid frem-går klart. Geltiden er gitt i tabell 4. forts, tabell 4.

Herdetiden for disse forsøk hvori herdetiden ble bestemt, er angitt i tabell 5.

Eksempel 1 er betydningsfullt idet det viser at

for en geltid som er sammenlignbar med sammenligningsforsøkene A og B, blir herdetiden sterkt redusert.

Sammenligningsforsøk G.

Dette er et sammenligningsforsøk som ikke er i overensstemmelse med oppfinnelsen.

En sammensetning ble fremstilt som i forsøk E med to vekt-% brent gips som koaguleringsmiddel, og ble påført på en overflate som ble utsatt for en svak strøm av kald luft. Prosentandelen av totalt vann opprinnelig tilstede i sammensetningen som var tilbake etter 4 timer, ble bestmet. Resultatene er gitt i tabell 6..

Eksempel 16.

Det ble foretatt et forsøk som i forsøk C, men under anvendelse av sammensetningen i eksempel 6. Resultatene er gitt i tabell 6.

Den raskere tørking under gode ventilasjonsbeting-elser som vises av sammensetningene ifølge oppfinnelsen, re-sulterer fra fenomenet med vann-utsondring observert i de ovenfor angitte eksempler. Dette fenomen ble ikke.opservert i sammenligningsforsøkene der brent gips eller natriumsilikofluorid ble benyttet alene.

Alle de ovenfor beskrevne forsøk ble utført ved normal omgivelsestemperatur (20°C). De nedenfor beskrevne forsøk demonstrerer nyttevirkningene ved foreliggende oppfinnelse ved lave temperaturer.

Eksempler 17- 19.

Disse eksempler viser effekten av å variere sammensetningen av koaguleringsmiddelet og mengden benyttet for der-ved å oppnå lignende stiyningstider ved forskjellige temperaturer. Resultatene er vist i tabell 7.

Sammenligningsforsøk H og I.

Disse er sammenligningsforsøk som ikke ér i overensstemmelse med oppfinnelsen.

Det ble foretatt forsøk ved omgivelsestemperaturer (20°C) som i de foregående forsøk, men under anvendelse som eneste stivningsmiddel av natriumsilikofluorid (SFF) ved kon-sentrasjoner på 0,5 og 1,0 vekt-% respektivt. Resultatene er vist i tabell 8.

Eksempler 20- 27.

Det ble utført forsøk som i sammenligningsforsøk

H, men med ytterligere tilstedeværelse av forskjellige metall-salter med flerverdige kationer. Resultatene ér vist i tabell 8.

Følgende eksempler 28 og 29 viser effekten av å erstatte all eller deler av polykloroprenlatexen med en annen gummilatex.

Det ble utført forsøk under anvendelse av to forskjellige sammensetninger, identifisert som sammensetninger

. C2 og C3.

" Sammensetning C2.

Sammensetning C2 ble fremstilt på samme måte som sammensetning Cl, med unntagelse av at 3 vekt-%. av polykloroprenlatexen ble erstattet med en SBR-latex (styren-butadiengummi) solgt som "Intex 168" av The International Synthetic Rubber Company Limited.

Sammen1igningsfor søk J og K .

Dette er sammenligningsforsøk som ikke er i overens stemmelse med oppfinnelsen. Sammensetningen ble fremstilt fra sammensetning C2 under anvendelse av brent gips (POP) og natriumsilikofluorid (SFF) respektivt, som eneste koaguleringsmiddel, og testet som i de foregående eksempler. De oppnådde resultater er angitt i tabell 9.

Eksempel 28.

Det ble utført et forsøk som i forsøkene J og K, men under anvendelse av en kombinasjon av brent gips og natriumsilikofluorid. Résultatene er gitt i tabell 9.

Sammensetning C3.

Sammensetning C3 ble dannet som sammensetning Cl, med unntagelse av at all polykloroprenlatexen ble erstattet med en SBR-latex ("Intex 168" solgt av The International Synthetic Rubber Company Limited).

Sammenligningsforsøk L og M og eksempel 29 ble ut-ført som i tidligere forsøk. Resultatene er angitt i tabell 10.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for stivning under forsinket, virkning av en sammensetning omfattende en anionisk latex av en filmdannende polymer ved tilsetning av et stivningsmiddel med forsinket virkning, karakterisert ve'dat stiv-ningsmiddelet er en blanding av 1) en forbindelse inneholdende et flerverdig metallkation, hvilken metallkationforbindelse har en opplø slighet i området 0,1-150 g pr. 100 g.vann ved 20°C, og hvilken, forbindelse har en opplø sningstid på over ett minutt, og 2) et alkalimetallsilikofluorid.

2. " Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at latexen av en filmdannende;polymer er en naturlig eller syntetisk gummilatex.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at latexen er en polyklorofenlatéx.

4. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av defore- . gående krav, karakterisert vedat sammenset-nigen i tillegg inneholder en emulsjon av et ytterligere filmdannende materiale.

5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at vektforholdet for ytterligere filmdannende materiale til filmdannende polymer er i området fra 2:1 til 1:2.

6.. Fremgangsmåte ifølge krav 4 eller 5, ' karakterisert ved at det ytterligere filmdannende materiale er bitumen,

7. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at sammensetningen inneholder et inert; ikke-hydraulisk partikkelformig fyllstoff.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at det totale fyllstoffinnhold er 15-85 vekt-% av den totale sammensetning.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakteri sert ved at det totale fyllstoffinnhold er 30-50 vekt-% av den totale sammensetning.

10. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den totale mengde av stivningsmiddel med forsinket virkning er i området 0,25-2 vekt-% basert på. totalvekten av sammensetningen.

11. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst ay.de foregående krav, karakterisert ved at vektforholdet for flerverdig kationisk forbindelse til ålkalimetall- silikofluorid er i området fra 5:1 til 1:5.

12. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert vedat den flerverdige kationiske forbindelse er aluminiumacetat, barium-nitrat, cuprisulfat, blyacetat, kalsiumsulfat og kalsium-sulf athydrat.

13. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-11, karakterisert ved at den flerverdige kationiske forbindelse er kalsiumsulfathemihydrat.