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Verfahren zur Herstellung lufttrocknender Lack-Wasser-Emulsionen aus
natürlichen oder synthetischen hochpolymeren Stoffen Um wäßrige Emulsionen t@-asserenlöslicher,
lyophiler, hochpolymerer Stolte herzustellen, hat man sich bisher zweier Wege bedient.
Der hochpolymere Stoff, beispielsweise ein Cellulosederivat, wurde mittels wasserlöslicher
Schutzkolloide, hauptsächlich 1VIethylcellul@ose oder Polyvinylalkohol, direkt dispergiert.
Die aus diesen Emulsionen zurückbleibenden Anstrichschichten bestehen also stets
aus zwei verschiedenen, in ihren Eigenschaften meist weit auseinanderliegenden Hochpolymeren.
Nach dem anderen Verfahren werden wäßrige Emulsionen in der Weise hergestellt, daß
der hochpolymere Stoff in .organischen Lösungsmitteln gelöst wird und daß diesen
viscosen Lösungen der hochpolymeren Stoffe unter Benutzeng von Emulgatoren Wasser
zugemischt wurde. Im allgemeinen beträgt hier der Anteil des Wassers etwa 280,'o
der fertigen Emulsion. Beiden Methoden ist gemeinsam, daß die Emulgierarbeit des
Vermischens der Wasserphase mit der Lösungsmittelphase, wozu überwiegend schnell
laufende Apparaturen, -wie Kolloidmühlen, Homogenisiermaschinen oder Emulgiermaschinen,
Verwendung finden, stets in Gegenwart des hochpolymeren Kolloids vorgenommen werden
müß.
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Nun ist bekannt, daß hochpolymere Substanzen gegen starke mechanische
Beanspruchung relativ empfindlich sind. Als Folge der in den Emulgiermaschinen durch
die
mechanischen Kräfte vorgenommenen Verteilung i11 feinste Teile
tritt ein Absinken der mechanischen Eigenschaften der aus den Lack - Wasser - Emulsionen
zurückbleibenden filmbildenden Substanzen ein. Hierdurch wird die gewerbliche Verwendung
derartiger Lack-Wassi#r-Emulsionen der Hochpolymeren stark zurückgedrängt, wenn
nicht gar für viele Gebiete ganz ausgeschlossen.
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Wie nun gefunden wurde, lassen sich Lack-Wasser-Emulsionen der natürlichen
oder synthetischen hochpolymeren Stoffe unter völliger Schonung dieser Stolte erzielen,
wenn man zuerst die zur Dispergierung der hochpolymeren Stolle erforderlichen organischen,
praktisch wasserunlöslichen Lösungsmittel mit Wasser unter Zuhilfenahme von Emulgatoren
und geeiglieten maschinellen Einrichtungen emulgiert und in dieser Löstnigsiiiittel-Wasser-Einulsion,
die vom Typ Ü1-iii-XVasser oder Wasser-in-Öl sein kann, den hochpolymeren Stoff
vorzugsweise durch Schütteln dispergiert. Bei dieser Arbeitsweise erfahrt der hochpolymere
Stoff also keinerlei mechanische Beanspruchung. Überraschenderweise lösen sich die
hochpolymeren Stoffe in diesen Emulsionen, in denen die Lösungsmittelteilchen weitgehend
von Wasserteilchen umhüllt sind, leicht und vollständig auf. Die aus diesen neuartigen
Lack-Wasser-Einulsionen anfallenden Filmschichten weisen die gleichen mechanischen
Eigenschaften auf, wie ein aus den bisher üblichen Lacken oder Giet3lösuligcn hergestellter
normaler Film. Abgesehen von der Schonung der Hochpolymeren hat das neue Verfahren
noch den Vorteil, daß zur Herstellung der Emulsionen wesentlich geringere Energiemengen
nötig sind und daß diese Lösungsmittel-Wasser-Einulsion sich in verhältnisi n.i
' 13 )ig einfachen und billigeren Apparaturen herstellen 11i13t. Atil3erdem
ist das Verfahren im Gegensatz zu dem bisher üblichen Weg des Emulgierens von Lack
mit Wasser nicht durch irgendeine obere Konzentration an der praktischen Durchführung
gehindert, wohingegen siel. bekanntlich konzentrierte Pasten nicht mehr emulgieren
lassen. Während es bisher nur unter Innehaltung besonderer Vorsichtsmaßnahmen, beispielsweise
Anwendung von Einulgatoren in Wasser zum Ansteigen des Pigmentes, möglich war, die
farblose Lack-Wasser-Emulsion für die Verarbeitung mit den gewiinscliten Pigmenten
anzufärben und außerdem die Beständigkeit der pigmentierten Emulsionen sehr beschränkt
war, gelingt es ohne weiteres, die trockenen Pigmente in den neuen Lack-Wasser-Emulsionen,
die durch Auflösen des hochpolymeren Stoffes in einer Lösungsmittel - Wasser - Emulsion
hergestellt sind, so zu verteilen, daß eine mehrere Wochen best'indige pigmentierte
Emulsion erzielt wird, die beim Trocknen bei gewöhnlicher Temperatur einwandfreie
Filmschichten hinterläßt.
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Eine solche Ausbildung einer zusammenhängenden Filmschicht nach dem
Verdunsten des Peptisationsmittels ist nur dann möglich, wenn, wie bei der Arbeitsweise
gemäß der Erfindung, die peptisierende Kraft der erhaltenen Lösungsmittel-Wasser-Emulsion
die Aufteilung der Polymeren bis zu Makromolekülen bewirkt. Es ist dann nicht mehr
nötig, wie bei bekannten Verfahren, bei denen,Polyvinylverbindungen, insbesondere
Polystyrol, in eine aus geringen Mengen Wasser und organischen Lösungsmitteln erhaltene
mayonnaisenartige Mischung eingetragen werden, eine Wärmebehandlung oder gar eine
Wärmebehandlung unter Druck anzuwenden, um das aus der groben Dispersion nach dem
Verdunsten des Wassers und Lösers hinterbleibende Haufwerk fester Teilchen in eine
zusammenhängende Schicht überzuführen.
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Die neue Methode hat sich zur Herstellung von Lack-Wasser-Emulsionen
aller hochpolymeren Stoffe als geeignet erwiesen. Es lassen sich bei ihrer Anwendung
nicht ;nur natürliche hochpolymere Stoffe, wie Cellulosederivate, sondern auch die
synthetisch hergestellten lyophilen Polymeren der Vinylgruppe in sehr beständige
Lack-Wasser-Emulsionen überführen und in dieser Form einer vielseitigen Verwendung
als Lack, Aufstreichmasse zur Herstellung von Kunstleder, Belagstoffen zur Herstellung
von Filmen, Schallplatten, Schutzüberzügen usw. zuführen.
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Zur Erläuterung der Erfindung dienen noch die nachstehenden Beispiele,
wobei als Vertreter der lyophilen Cellul.osederivate die Nitrocellulose und als
Vertreter der löslichen i Vinylpolymeren das nachchlorierte P,olyvinylchlorid mit
einem über 56,8% liegenden Chlorgehalt genannt sei. Beispiel Zoo g eines Lösungsmittelgemisches,
bestehend aus 5o% Methoxybutylenglykolacetat, 200,ö Butanol, 20% Toluol, 8% Xylol
und 6% Phthalsäuredibutylester, werden nach Zusatz von t o g eines der gebräuchlichen
öllöslichen Emulgatoren mit 250 g Wasser in einer Emulgiervorrichtung, etwa der
Emulgiermaschine nach Auerbach (Kolloidze@ itsehrift it. S- 28 1. innerhalb
15 Minuten in eine haltbare Emulsion vom Typ öl-in-Wasser übergeführt. Unter gebräuchlichen
öllöslichen Emulgatoren werden Substanzen verstanden, wie sie unter dem geschützten
Namen »Emulphor« mit den näheren Kennzeichnungen »Emulphor F M öllöslich« bzw. »Emulphor
O« im Handel sind. In diesen Substanzen liegen Derivate der Olsäuren vor, beispielsweise
das
Triäthanolaminderivat der Olsäure. In diese Emulsion bringt
man 33g mittelviscose esterlösliche Nitrocellulose ein. Nach etwa istündigem Schütteln
auf der Rollschüttelmaschine hat sich die Nitrocellulose in der Lösungsmittel-Wasser-Emulsion
aufgelöst. Die nunmehr erhaltene Nitrocellulose-Lacl>-Wass3r-Emulsion wird in normaler
Arbeitsweise zum Lackieren von Flächen jeder Art, hauptsächlich jedoch poröser Struktur,
verwendet und hinterläßt einen transparenten Film. Die Nitrocellulose kann mit jedem
beliebig; ti Anfeuchtungsm.ittel zur Anwendung kommen, wobei man natürlich der tÄ-asscrfeuchten
Nitrocellulose den Vorzug geben wird. Es ist nicht unbedingt erforderlich, das Anfeuchtungswasser
bei der Herstellung der Lösungsmitt,-l-Wasser-Emulsio:n zu berücksichtigen. An Stelle
des beispielsweise genannten Lösu:ngsmittel-Verschnittmittel-Gemisches können noch
weitere Kombinationen dieser beiden Klassen treten, wobei zweckmäßig der Anteil
an hochsiedenden Lösungsmitteln (Siedepunkt > i-lo-') mindestens gleich dem Anteil
der mittel- und niedrigsiedenden organischen Flüssigkeiten ist. Für die Beständigkeit
der Lösungsmittel-Wasser-Emulsion ist es von Vorteil, die Verwendung wasserlöslicher
organischer Flüssigkeiten auf das Notwendigste zu beschränken. Das Verhältnis von
Wasser zu Lösungsmitteln kann in weiten Grenzen schwanken und dem jeweiligen Verwendungszweck
angvpaßt werden. Selbstverständlich können die Emulsionen außer Nitrocellulose auch
noch Harze und andere notwendige Zusätze erhalten. Beispiel ioog Essigsäureester
aliphatischer Alkohole von C;; bis C12, Sog Butylacetat, zog Toluol, 2o g Tetrachlorkohlenstoff
und i o g gechlorte Diphenyle werden mit a25 g Wasser nach Zusatz von 50:'0 öllöslicher
Emulgutnren zu der Olphme und o,50.0 Türkischrotöl zur Wasserphase 15 Minuten emulgiert.
Die erhalt°ile Lösungsmittel-Wasser-Emulsion wird zum Dispergieren von 5 g nachchlorierten
Polyvinyl:chlorids benutzt. Nach mebrstündi-em Schütteln auf einer Rollschüttelmaschine
erhält man eine Lack-Wasser-Emulsion, in die sich mühelos 25 bis .15g Kastanienbraun
oder irgendein anderes Pigment einrühren lassen. Die pigmentierte Emulsion ist lagerbeständig
und läl,#t sich in bekannter Weise verarbeiten. An Stelle des nachchlorierten Polyvinylchlorids
können unter geringfügiger Abwandlung des LösungsmittelgemischesChlorkautschuk oder
auch die 1Iischpolymerisate der Vinylgruppe treten.