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Weichmacher
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung von
Weichmachern für Natur- und Kunstharze, insbesondere für die Lackindustrie, mit
verbesserten Eigenschaften.
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Lacke auf Kunststoffbasis verlangen zu ihrer Herstellung die Verwendung
reichlicher Mengen Weichmacher, die dem Lackfilm nach Verdunstung der Lösungsmittel
die erforderlichen mechanischen Eigenschaften, z. B. besonders Geschmeidigkeit,
verleihen.
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Zur Herstellung einer brauchbaren Lackkomposition muß hierbei der
Weichmacher einer Reihe engbegrenzter Forderungen entsprechen, beispielsweise folgenden:
Der Weichmacher muß mit dem als Basis dienenden Kunstharz eine homogene Lösung bilden,
mit den angewandten Lösungsmitteln bis zur höchsten Konzentration herauf verträglich
sein, eine gute Oxydationsbeständigkeit mindestens gegenüber Luftsauerstoff zeigen,
eine minimale Flüchtigkeit besitzen, eine geringe Viscositätstemperaturabhängigkeit
aufweisen. Es hat sich gezeigt, daß die Zahl der bekannten Weichmacher die mannigfaltigen
Bedürfnisse der lackherstellenden Industrie noch nicht zu befriedigen vermag, unter
anderem liegt ein Bedürfnis nach geeigneten Weichmachern für Chlorkautschuklacke
vor. Es ist vorgeschlagen worden, als Weichmacher für Chlorkautschuk chlorierte
Paraffine auf Erdöl- oder Braunkohlenbasis zu verwenden.
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Die Arbeiten ergaben überraschenderweise, daß in den Kohlenwasserstoffen,
insbesondere den Hartparaffinen, die synthetisch unter normalem oder
erhöhtem
Druck bei der Kohienoxydhydrierung gewonnen werden, ungleich geeignetere Rohstoffe
zur Herstellung der als Weichmacher dienenden Chlorkohlenwasserstoffe vorliegen,
als dies bei den natürlichen Paraffinen auf Erdöl- oder Braunkohlenbasis der Fall
ist.
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Die Herstellung von Chlorkohlenwasserstoffen aus synthetischen, der
Kohlenoxydhydrierung entstammenden Kohlenwasserstoffen geschieht durch direktes
Chlorieren ohne Anwendung eines Katalysators bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen.
Bereits unter 1000 C wird vollständiger Chlorumsatz beobachtet.
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Infolge der großen Reinheit, durch die sich die synthetischen Kohlenwasserstoffe
auszeichnen, ist vor der Chlorierung - im Gegensatz zu natürlichen Paraffinen -
ein kostspieliger Raffinationsprozeß nicht erforderlich. Die Verwendung der durch
Chlorieren synthetischer Kohlenwasserstoffe erhaltenen Chlorkohlenwasserstoffe gegenüber
der bekannten-Verwendung natürlicher Chlorparaffine als Weichmacher besitzt folgende
Vorteile. Es zeigte sich, daß die aus synthetischem Material hergestellten- Chlorkohlenwasserstoffe
eine große Beständigkeit gegen oxydative Einflüsse, insbesondere gegen Luftsauerstoff,
besitzen. Das beim Verarbeiten chlorierter, natürlicher Paraffine durch Luftsauerstoffeinwirkung
bewirkte lästige Braunverfärben tritt bei der gleichen Verarbeitung chlorierter,
synthetischer Paraffine kaum auf. Die Farbbeständigkeit der synthetischen Chlorkohlenwasserstoffe
ist daher größer, wodurch ihre Eignung zur Verwendung als Weichmacher besonders
in der Lackindustrie gegenüber der Verwendung natürlicher Chlorparaffine größer
ist.
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Es zeigt sich weiter, daß die synthetischen Chlorkohlenwasserstoffe
weniger zur Salzsäureabspaltung neigen, als dies bei natürlichen Chlorparaffinen
der Fall ist. Es ist bekannt, daß alle aliphatischen Chlorkohlenwasserstoffe geringe
Salzsäuremengen abspalten.
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Um diese in der Lackindustrie besonders störende Eigenschaft auf ein
Mindestmaß zu beschränken, ist es üblich, die Chlorkohlenwasserstoffe nach beendeter
Chlorierung durch Auskochen mit verdünnten Laugen und Auswaschen mit Wasser zu stabilisieren.
Es hat sich weiterhin als nötig erwiesen, die so behandelten natürlichen Chlorparaffine
noch durch Zusatz geeigneter Stabilisatoren beständiger zu machen. Die Verwendung
derartiger Zusatzstoffe - es handelt sich meist um oxydationsverhindernde Verbindungen,
wie z. B. Hydrochinon, Naphthol, Anilin - sind in der Lackindustrie unerwünscht,
da sie mithäufigbenutzten trocknenden Ölen in Wechselwirkung treten und ein Trocknen
der solche Öle enthaltenden Lacke verhindern.. Messende Versuche ergaben, daß die
Salzsäureabspaltung alkalisch ausgekochter Chlorkohlenwasserstoffe auf synthetischer
Basis um etwa 500!, geringer ist als die Salzsäureabspaltung in gleicher Weise behandelter
Chlorparaffine auf natürlicher Basis. Die Salzsäureabspaltung der synthetischen
Chlorkohlenwasserstoffe ist so gering, daß sie ohne Zusatz der genannten Stabilisatoren
als Weichmacher eingesetzt werden können.
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Weiter zeigen sich synthetische Chlorkohlenwasserstoffe bei ihrer
Verwendung als Weichmacher durch ihre geringere Viscositätstemperaturabhängigkeit
den natürlichen Produkten gegenüber überlegen (vgl. das unten angeführte Beispiel).
Ferner kann das gegenseitige Lösungsvermögen zwischen Chlorkautschuk und synthetischem
Chlorparaffin für jeden Polvmerisationsgrad des Chlorkautschuks durch Verwendung
eines entsprechend hochmolekularen synthetischen Chlorparaffins eingestellt werden.
Während natürliche Paraffine höchstens ein Molgewicht von etwa 500 besitzen, lassen
sich synthetische bis zu einem Molgewicht von etwa I000 herstellen. Dadurch ergibt
sich die Möglichkeit, synthetische Chlorparaffine von extrem hohem Molekulargewicht
zu verwenden, mit denen überraschende Wirkungen erzielt werden können.
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Die Verwendung von Weichmachern für Lacke auf Naturharz- oder Kunststoffbasis,
insbesondere auf Chlorkautschukbasis, die durch Chlorieren synthetischer, bei der
Kohlenoxydhydrierung gewonnener Kohlenwasserstoffe hergestellt sind, ergibt somit
zusammenfassend folgende technische Fortschritte: 1. Die als Weichmacher vorgeschlagenen
Chlorkohlenwasserstoffe zeichnen sich durch eine bisher unerreicht geringe Viscositätstemperaturabhängigkeit
und eine hohe Oxydationsbeständigkeit aus.
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2. Es lassen sich im Bedarfsfalle Chlorkohlenwasserstoffe mit bisher
unbekannt hohem Molekulargewicht als Weichmacher verwenden.
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3. Die Neigung der Weichmacher zur Salzsäureabspaltung ist bei Chlorkohlenwasserstoffen
aus synthetischen Paraffinen geringer als bei solchen aus natürlichen Paraffinen
auf Erdöl- oder Braunkohlenbasis.
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Die Herstellung der gemäß vorliegender Erfindung als Weichmacher
zu verwendenden Chlorierungsprodukte wird nicht beansprucht.
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Beispiel Es wurde die Viscositätstemperaturabhängigkeit eines chlorierten
Erdöldestfflates und die eines chlorierten synthetischen Kohlenwasserstoffes ermittelt.
Der Siedepunkt beider Kohlenwasserstoffe betrug 225 bis 250° C, der Chlorgehalt
32 01o, die Viscosität wurde mit einem Höppler-Viscosimeter bei 20 und 50° C gemessen.
Dabei ergaben sich folgende Werte:
| Chlorkohlenwasserstoff aus |
| synthe- |
| Erdöl tischem |
| Produkt |
| Viscosität bei 200C | 5,84°E | 2,39"E |
| Viscosität bei 50°C ..... I,85°E | I,44°E |
Wie ersichtlich, sinkt die Viscosität des Erdöldestillates im Temperaturbereich
von 20 bis 500 C um etwa .70010 des ursprünglichen Wertes bei 200 C, während der
Viscositätsabfall des synthetischen Produktes lediglich 40 0wo beträgt. Errechnet
man die in der Mineralölindustrie zur Kennzeichnung des Temperaturverhaltens eines
Öles übliche Viscositätspdlhöhe (vgl. Dr. Ubbelohde, Viskosimetrie, Berlin, 1935),
so
erhält man für das chlorierte Erdöl den außerordentlich hohen Wert von 5,7; während
die Viscositätspolhöhe des chlorierten Syntheseproduktes den sehr niedrigen Wert
von I,98 ergibt.
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Für die Praxis ergibt sich hiermit die Folgerung, daß erfindungsgemäße
Weichmacher, selbst mit hohem Chlorgehalt, bis zu den tiefsten Temperaturen flüssig
bleiben, ohne bei normaler Temperatur eine zu geringe Viscosität aufzuweisen. Der
Lackfilm behält also bei Anwendung der erfindungsgemäßen Weichmacher selbst bei
sehr tiefen Außentemperaturen seine Geschmeidigkeit bei, ohne rissig zu werden.
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Beispiele für Lackzusammenstellungen I. Chlorkautschuklack 7 Teile
Chlorkautschuk (handelsübliches Pergut N), 3 Teile Chlorparaffin auf synthetischer
Basis, 6o Teile Lösungsmittel (Toluol-Xylol), 30 Teile Lösungsmittel (Ester).
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Die obige Lackzusammenstellung ergibt Lackfilme von vollkommener
Klarheit, besonders hoher Haftfestigkeit und Elastizität.
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2. Nitrocelluloselack ,6 Teile Nitrowolle (E 950), 2,5 Teile Chlorparaffin
auf synthetischer Basis, 52,9 Teile Lösungsmittel (Ester), 32,0 Teile Lösungsmittel
(Aromaten).
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Die erfindungsgemäße Verwendung von synthetischem Chlorparaffin als
Weichmacher bewirkt in der obigen Lackzusammenstellung eine besonders hervorzuhebende
Erhöhung der Elastizität und Haftfestigkeit der nach Verdunstung der Lösungsmittel
hinterbleibenden Lackfilme.
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3. Kopallack I7,5 g Manila-Kopal, 48 g Äthylalkohol, 2 g Aceton, 2,5
g Amylalkohol, 0,5 g Weichmacher.
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Als Weichmacher findet in Übereinstimmung mit der Erfindung das Chlorierungsprodukt
synthetischer, der Kohlenoxydhydrierung entstammender Kohlenwasserstoffgemische
mit einem Siedebeginn über 1500C Verwendung.