NO127624B - - Google Patents

Description

Fryse-stabilisert latexovertrekk.

Den foreliggende oppfinnelse angår et: frysestabilisert latexovertrekk og nærmere betegnet en emulsjons-overtrekks-forbindelse på vannbasis bestående av polymere organiske materialer dispergert i findelt form. Betraktet under én synsvinkel angår oppfinnelsen en fremgangsmåte til stabilisering av emulsjons-polymere for anvendelse i overtrekksforbindelser på vannbasis, som normalt ville bli ødelagt ved avveks-lende frysning og tining av den vandige eller sammenhengende fase. I en foretruk-ken utførelse angår oppfinnelsen anvendel-sen av N-alifatiske-beta-aminobutyrater til stabilisering av emulsjonspolymerene av den ovennevnte type.

I den senere tid er den kommersielle betydning av emulsjonsforbindelser på vannbasis til overtrekksformål blitt større og større, idet disse stoffer for en stor del erstatter de alminnelige anvendte oppløs-nings-overtrekksmidler som har vært anvendt til veggpussing og lignende formål. Det skyldes først og fremst at disse nye stoffer på vannbasis er frie for lukt av oppløsningsmidler, lette å anvende, ikke brannfarlige og dessuten økonomiske, at man er gått over til å anvende disse stoffer som beskyttende og dekorerende overtrekk.

Den store etterspørsel har ført til økede bestrebelser for å finne frem til en latex-emulsjonsfarve til appretering og lignende formål og har tillike bevirket at man har beskjeftiget seg særlig med lagringsproble-met og behandlingen av materialer med vanninnhold under forskjellige værforhold.

Den største risiko ved behandlingen og lagringen av emulsjonsfarver med vann-

innhold i den sammenhengende fase opp-står ved lagring og behandling ved tempe-raturer omkring frysepunktet. Det skjer ofte at store mengder av disse materialer fryser enten ved forsendelse eller ved lagring. Ved etterfølgende tining går over-trekksforbindelsenes flytende tilstand tapt så at de ikke lenger på tilfredsstillende måte kan anvendes til maling med kost. Å holde lageret av disse materialer oppvarmet og dessuten forsende dem i oppvarmet tilstand vil virke ytterst fordyrende.

Det er derfor en hensikt med den foreliggende oppfinnelse å angi en overtrekks-forbindelse på vannbasis inneholdende en emulsjonspolymer som er stabil overfor skiftende frysning og tining av den vandige fase.

Ytterligere formål og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den følgende beskrivelse.

Stabilisatorer som er anvendelige i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse, kan klassifiseres som N-alifatiske-beta-aminobutyrater og kan struktur - messig illustreres ved formelen:

hvor R er et alifatisk kullvannstoffradikal med fra 8—18 kullstoffatomer og M er et alkalimetall, som natrium eller kalium. Disse forbindelser kan fremstilles ved ad-disjonsreaksjoner av primære alifatiske aminer med krotonsyre med etterfølgende nøytralisering med en egnet base. Eksempler på aminer som kan anvendes til fremstilling av disse stabilisatorer, er oktyl-

amin, decylamin, dodecylamin, tetradecyl-amin, heksadesylamin, oktadecylamin, ok-tadecenylamin, oktadecadienylamin, okta-dekatrienylamin og blandinger av disse stoffer, fremkommet ved ammonolyse,

dehydrering og hydrogenering av fete syrer, som igjen stammer fra hydrolyse av natur-lig forekommende glyceridoljer, som kokos-nøttolje, talgolje, soyabønneolje o. sv. Disse siste blandinger er kjent under betegnel-sene- kokos-amin, talg-amin og soya-amin.

Reaksjonen mellom det primære alifatiske amin som beskrevet ovenfor og krotonsyre er en enkel addisjonsreaksjon og resulterer i den tilsvarende N-alifatiske-beta-aminobutyronsyre. For frtems,tilling av stabilisatorene som anvendes ifølge den foreliggende oppfinnelse, nøytraliseres syren med en egnet base, som natrium-hydroksyd eller kaliumhydroksyd. Det har videre vist seg at den fremkomne forbindelse likeledes kan anvendes som stabilisator når visse amintyper anvendes som nøytraliserende baser. Disse aminer er N-bis(2-hydroksyetyl) soya-amin, N-talg-N, N'N'-tris(2-hydroksyetyl)-trimetylendiamin og N-alifatisk trimetylendiamin.

Eksempler på særlig anvendelige stabilisatorer ifølge den foreliggende oppfinnelse er natrium-N-kokos-beta-amino-butyrat, kalium-N-kokos-beta-aminobutyrat, natrium-N-dodecyl-beta-aminobutyrat, kalium-N-dodecyl-beta-aminobutyrat, natrium-N-soya-beta-aminobutyrat, kalium-N-soya-beta-aminobutyrat, natrium-N-talg-beta-aminobutyrat, kalium-N-talg-beta-amino-butyrat, salter av N-kokos-beta-aminobuty-ronsyre og N-bis(2-hydroksyetyl)soya-amin samt salter av N-kokos-beta-aminobuty-ronsyre og N-talg-N,N'N'-tris(2-hydroksy-etyl) trimetyldiamin.

For nøyere å definere mengden av den stabilisator som øker motstandsdyktigheten overfor frysning, foretrekkes det å basere denne mengde på mengden av de latexfaste stoffer som finnes i det spesielle emulsjons-sytem. Ifølge oppfinnelsen anvendes fra ca. 0,10 til 15 pst. stabiliserende kjemikalier basert på de faste latexstoffer, idet der fortrinsvis anvendes fra 0,20—2,00 pst. Der kan eventuelt anvendes større mengder, men ved anvendelse av større mengder enn den som er nevnt ovenfor, oppnås ingen vesentlig forbedring.

Kjennskapet til emulsjons-polymerisasjonsteknikken er først i den senere tid ut-viklet i større målestokk, og den offentlig-gjorte litteratur på dette område er vokst betydelig på grunn av den store gummi-mangel under den annen verdenskrig. Selv om man har forsøkt å samle de generelle opplysninger på dette arbeidsområde, er der stadig mange av de spesielle opplysninger om emulsjons-polymerisasjonsteknikken på bestemte områder, som ikke er alminnelig tilgjengelige. Ennvidere har den største interesse på dette område vært knyttet til fremstilling i større målestokk av elasto-mere til anvendelse som erstatning for gummi og ikke til beskyttende og dekorative formål. Det er følgelig vanskelig å angi de-finisjoner for alle anvendte kvaliteter og karakteristika med hensyn til emulsjons-polymere til overtrekksformål, idet dette område stadig er temmelig nytt. I det føl-gende skal der ved uttrykket «malelatex» forstås emulsjons-polymere systemer. Disse latexarter omtales av fagfolk tildels også som «revers-gummi», idet andelen av mono-olefinforbindelser og diolefin står i omvendt forhold til almindelig anvendt kopolymer gummi i massiv form til fremstilling av bil-dekk og lignende.

Uttrykket «malelatex», slik det anvendes i denne fremstilling, er ment å bety en dispergert polymerfase dannet eller poly-merisert i en vandig bærer, idet den dan-nede emulsjon olje-i-vann har spesielle fysiske egenskaper og inneholder bestemte kjemiske bestanddeler som det vil fremgå av det følgende.

Uttrykket «malelatex» omfatter spesielt — men er dog ikke begrenset til — emulsjonspolymerisasjonsprodukter. Emulsjonspolymere fremstilt av de to eller flere umettede polymeriserbare komponenter i nærvær av overflateaktive stoffer av ikke-ionisk og an-ionisk karakter som stabilisatorer samt én eller flere per-forbindelser, f. eks. peroksyder, persulfater o. s. v. som polymerisasjons-akseleratorer på en slik måte og i et slikt forhold at der dannes et vandig emulsjons-polymert system, utgjør den foretrukne latexforbindelse. Malelatex ifølge den foreliggende oppfinnelse har en partikkelstørrelse i den disperse fase på ca. 0,04 til 0,20 mikron. pH-verdien i den vandige fase er fra 7,5 til 11 og fortrinsvis 8,5 til 10,5, og vanninnholdet er ikke mere enn omkring 65 pst., vanligvis fra 45 til 55 pst. av den samlede vekt av emulsjons-malelatexen. Ennu en viktig egenskap ved de materialer som omfattes av uttrykket «malelatex», er at latexen eller blandingen av to eller flere latexer for å kunne anvendes til maling og lignende bruk skal kunne om-røres i et egnet blandeaggregat med en om-røringshastighet av 12000 omdreininger pr. minutt i en halv time uten å bli kornet og uten at viskositeten forandres eller det viser seg andre karakteristiske tegn på emulsjonsødeleggelse. Latex som ikke kan til-fredsstille de ovennevnte krav, kan ikke anvendes generelt til overtrekk og omfattes ikke av uttrykket «malelatex» slik det anvendes i denne fremstilling.

De anvendelige malelatexer er kopoly-mere og terpolymere som består av mono-olefin-bestanddeler som styren-acryloni-tril og alifatisk konjugerte diolefiner som butadien. Uttrykket «malelatex» omfatter produkter av en enkelt emulsjonspolymeri-sasjon eller en blanding av to eller flere emulsjons-polymerisasjonsprodukter. Uan-sett om malelatexen består av en enkelt emulsjon eller en blanding av emulsjoner, må de være istand til å kunne avsette en sammenhengende film fra den disperse polymere fase.

Emulsjonsmalinger såvel av den pigmenterte som den klare type, som skal kunne lagres eller forsendes året rundt i tempererte klimaforhold, er gjenstand for frysningsprosesser. En stor del av de alminnelig anvendte malelatexer blir ned-brudt ved frysning og blir følgelig verdiløse etter adskillige frysninger og opptininger. Det har imidlertid vist seg at latexene va-rierer med hensyn til emulsjons-stabilitet, spesielt overfor frysning, alt etter arten og mengden av ioniske og ikke-ioniske emul-gatorer og andre materialer som anvendes i små mengder ved fremstilling av latexene. Det har imidlertid ifølge oppfinnelsen vist seg at fryse- og opptinings-stabiliteten av forskjellige alminnelige anvendte malelatexer blir øket ved tilsetning av en stabiliserende forbindelse, som nærmere beskrevet ovenfor, i en mengde av ca. 0,10 til 15 vektprosent basert på de faste latexstoffer.

Unersøkelser har vist at natrium- eller kalium-N-kokos-beta-aminobutyrat eller aminsaltet av N-kokos-beta-aminobutyron-syrer har fungisid, bakterisid og mugg-hindrende virkning, samtidig som stoffene er aktive som stabilisatorer i emulsjons-blandinger av den pigmenterte og den klare type.

Oppfinnelsen er i det følgende belyst ved eksempler, som ikke på noen måte er ment å skulle begrense oppfinnelsens rek-kevidde.

Eksempel 1.

200 deler emulsjons-kopolymer av handelskvalitet, inneholdende 45 pst. faste stoffer hvorav 60 vektdeler styren, ble frosset ved —23° C og tint opp ved en temperatur på 21° C inntil latexen har nådd 21° C. Da

denne temperatur var nådd, viste det seg at viskositeten var øket og latexen var ko-agulert så den ikke lenger var egnet til sitt formål.

Eksempel 2.

200 deler av den ovennevte emulsjons-kopolymer ble blandet med 0,45 deler natrium-N-kokos-beta-aminobutyrat. Prøven ble skiftevis frosset ved en temperatur av —23° C og tint opp ved 21° C fem ganger på rad. Prøven viste tilsynelatende ingen viskositetsforandring eller forandring av emulsjons-stabiliteten og viste seg å kunne avsette en klar hinne av sammenhengende karakter.

Eksempel 3.

200 g av en annen emulsjons-kopolymer (handelskvalitet) inneholdende 48 pst. faste stoffer hvorav 65 vektprosent styren og 33 vektprosent butadien, ble underkastet de samme frysnings- og opptiningstempera-turer som beskrevet i eksmpel 1. Etter at prøven hadde nådd 21° C, viste det seg at emulsjonen var ganske uskikket til maleformål.

Eksempel 4.

200 g av den emulsjonspolymere i eksempel 3 ble blandet med 1,44 g natrium-N-kokos-beta-aminobutyrat og underkastet

frysning og opptining som angitt i eksempel 3. Etter at disse vekslende operasjoner var

gjentatt fem ganger, var latexvaren ikke synlig forandret og kunne stadig anvendes til sitt formål.

Eksempel 5.

Som i eksempel 2 med unntagelse av at der ble anvendt kalium-N-kokos-beta-aminobutyrat. Der ble oppnådd tilsvarende resultat.

Eksempel 6.

200 deler emulsjons-kopolymer (handelskvalitet), inneholdende 40 pst. faste stoffer og med stort oppgitt acrylonitril-innhold med en gjennomsnitlig partikkel-størrelse av 0,05 mikron ble underkastet frysning og påfølgende opptining som beskrevet i eksempel 1. Etter at latexen hadde nådd 21° C, viste den seg å være uskikket til maleformål.

Eksempel 7.

200 deler av den samme latex som ble anvendt i eksempel 1, ble blandet med 2,40 deler kalium-N-kokos-beta-amino-butyrat. Prøven ble underkastet fem frysnings- og opptiningsoperasjoner som beskrevet i eksempel 2. Prøven var ikke synlig påvirket av denne behandling og var godt skikket til maleformål.

Eksempel S.

200 g kopolymer (handelskvalitet) inneholdende 52 pst. faste stoffer og angitt som acrylnitril-typen med en gjennomsnitlig partikkelstørrelse av 0,18 mikron, ble frosset og tint opp som beskrevet i eksempel 1 . Etter opptiningen viste det seg at viskositeten var øket, og materialet koagulerte, så det ikke lenger kunne brukes.

Eksempel 9.

200 deler emulsjons-kopolymer av samme type som i eksempel 8 ble blandet med 0,25 deler kalium-N-kokos-beta-amino-butyrat. Prøven ble underkastet fem på hinannen følgende frysnings- og opptiningsoperasjoner, som beskrevet i eksempel 2. Viskositeten ble målt og viste seg ikke å være forandret i nevneverdig grad, og latexen kunne anvendes til avsetning av et sammenhengende lag av den dispergerte fase.

Eksempel 10.

En emulsjonsmaling som inneholdt latex som bindemiddel, ble kjøpt i det åpne market. Prosentinnholdet av tørt gummi-kullvannstoff var angitt på etiketten, hvor-for den samlede mengde gummikullvann-stoff som var tilstede til eksperimentet, ble antatt å være den angitte. Prøven ble delt i like store porsjoner. Til en av por-sjonene ble satt 1,5 vektsprosent natrium-N-kokos-beta-aminobutyrat basert på mengden av tørt gumikullvannstoff. Etter at prøven var underkastet en frysnings- og opptiningsoperasjon som beskrevet i. eksempel 1, viste det seg at den ubehandlede prøve ikke kunne anvendes som maling, mens den prøve som var behandlet ved tilsetning av natrium-N-kokos-beta-amino-butyrat, derimot kunne anvendes som malervare.

Eksempel 11.

Det følgende eksempel er en latexmaling som er forbedret ved tilsetning av natrium-N-kokos-beta-aminobutyrat. Denne latexmaling har vist seg å ha øket mot-standsevne overfor adskillige på hinannen følgende frysnings- og opptiningsoperasjoner som angitt i tabell I.

Fremstilling av soya- proteinoppløsning.

Totalmengde faste stoffer 18,58 %

Vannet ble omrørt, og der ble tilsatt natriumpentaklorfenat, sulfonert talg og soyaprotein under kontinuerlig omrøring og oppvarming til 90° C. Denne temperatur ble vedlikeholdt i 20 minutter, hvoretter der hurtig ble tilsatt natriumhydroksydoppløs-ning. Temperaturen på 91° C ble holdt i 30 minutter. Deretter ble der langsomt tilsatt borsyre, og temperaturen ble holdt på 91° C i 15 minutter til. Det vann som for-dampet under oppvarmingen, ble erstattet.

Eksempel på oljemodifisert basis.

Bestanddelene 1—9 ble blandet grundig, bestanddelene 10—13 ble tilsatt, og den samlede mengde ble ført gjennom en kol-loidkvern av Eppenbach-typen.

Til det ovenstående ble der satt latex under omhyggelig omrøring, hvoretter føl-gende fremkom:

To 450 grams prøver av ovennevnte malervare ble anbragt i halvliterbokser. Den ene prøve ble brukt til kontroll, og til den annen prøve ble der under omhyggelig omrøring satt 0,58 g natrium-N-kokos-beta-aminobutyrat. Viskositeten ble målt etter hver frysnings- og opptiningsoperasjon med et Brookfield viskosimeter.

Kontrollmalingen ble mislykket ved tredje frysning, da emulsjonen ble fullstendig ødelagt, idet den ble kornet og koagulerte. Den prøve som inneholdt natrium-N-kokos-beta-amino-butyrat, var stadig egnet til malerformål.

Eksempel 12.

På oljefri basis.

De ovennevnte bestanddeler ble grundig blandet og ført gjennom en kolloid - kvern av Eppenbach-typen.

Deretter ble der tilsatt en latex av handelskvalitet hvoretter følgende maling fremkom:

Tre prøver av den ovennevnte maling ble anbragt i halvliterbokser. Der ble anvendt en prøve som eksempel, og til den annen prøve ble der under omhyggelig om-røring satt 1,6 pst. (av tørt gummikull-vannstoff) natrium-N-kokos-beta-amino-butyrat. Den tredje prøve ble blandet med 1,3 pst. (basert på tørt gummikullvann-stoff) av et salt av N-kokos-beta-amino-butyronsyre og N-bis(2-hydroksyetyl)-soya-amin. Prøvene ble underkastet fire frysnings- og opptiningsoperasjoner (fra 23° C til + 21° C) og viskositeten målt etter hver operasjon. Der ble anvendt et Brookfield-viskosimeter til måling av vis-kositetene i centipoises.

Det ovennevnte skjema viser at kontrollmalingen allerede etter første frys-ningsoperasjon koagulerte fullstendig og

ikke lenger var egnet til å anvendes for

malervarer. De malervarer som inneholdt

additiver var stadig egnet til formålet etter

fire operasjoner.

Claims (2)

1. Lateksovertrekk bestående av en

emulsjon på vannbasis beregnet for på-strykning og av den type som inneholder en dispergert fase av ett eller flere poly-meriserte produkter samt en vandig fase,karakterisert ved at emulsjonen, for å be-vare stabiliteten ved frysning og opptining, ytterligere inneholder enten en forbindelse av den generelle formel: hvor R er et alifatisk kullvannstoffradikal med fra 8 til 18 kullstoffatomer og M er et alkalimetall som natrium eller kalium eller er et med en egnet base som natrium-hydroksyd eller kaliumhydroksyd eller med en passende amin som N-bis(2-hydroksy-etyl) -soya-amin, N-talg-N,N',N'-tris(2-hydroksyetyl-trimetylendiamin) eller N-alifatisk-trimetylendiamin nøytralisert re-aksjonsprodukt mellem primære alifatiske aminer og krotonsyrer.

2. Emulsjon som angitt i påstand 1, karakterisert ved at den inneholder forbin-delsen i en mengde av fra 0,10 til 15 pst., fortrinsvis fra 0,20 til 2,00 pst., basert på de faste lateksstoffer.