DE883028C

DE883028C - Selbsttrocknende UEberzugsmasse

Info

Publication number: DE883028C
Application number: DET4907A
Authority: DE
Inventors: Harry Hoyt Beacham
Original assignee: Titan Corp
Current assignee: Engility LLC
Priority date: 1950-09-13
Filing date: 1951-09-14
Publication date: 1953-07-13

Description

Selbsttrocknende Uberzugsmasse Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttrocknende Überzugsmasse, die zur Herstellung filmartiger Schutzüberzüge dient, und zwar insbesondere auf eine solche Überzugsmasse, aus der dauerhafte und widerstandsfähige Schutzüberzüge hergestellt werden können.
Es sind bereits seit langer Zeit viele Arten derartiger überzugsmassen zwecks Erzielung von Schutzüberzügen hergestellt und vertrieben worden. Unter ihnen sind Anstrichmittel, wie Farben, Lacke, Firnisse, Schellacklösungen und auch Emails zu nennen. Diese filmbildenden Überzugsmittel werden seit langer Zeit für Fußböden, Mobiliar, Holzwerk und viele andere Artikel verwendet. Es sind jedoch nur wenige von ihnen schnelltrocknend und ergeben trotzdem hoch widerstandsfähige, gegen Wasser, Alkalien und organische Lösungsmittel beständige filmartige Überzüge.
Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer selbsttrocknenden Überzugsmasse, die zur Herstellung filmbildender Überzüge dient, die einen harten, an der Luft schnell trocknenden Schutzüberzug bilden kann. Diese überzugsmasse ergibt Überzüge. die gegen organische Lösungsmittel, Alkalien und Wasser widerstandsfähig sind.
Die überzugsmasse gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Alkyltitanat und ein Cellulosederivat, das von o,2 bis o,8 freie Hydroxylgruppen pro Glukoseeinheit besitzt, in einem organischen Lösungsmittel, das eine Alkoholgruppe enthält, gelöst ist.
Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Alkyltitanate sind die Ester der Ort'ho-Titansäure unter vorzugsweisem Einschluß solcher Ester, die aus Alkoholen mit r bis 12 C-Atomen in der Alkoholgruppe gebildet sind. An Stelle .der Alkyltitanate selbst können auch solche Alkyltitanäte verwendet wenden, die durch teilweise hydrolytische Reaktion; beispielsweise durch Hydrolyse bis zu 3 von ,den 4 Alkoxygruppen, kondensiert worden sind. Diese im Wege der Hydrolyse aus den Alkyltitanaten gebildeten Produkte können inÜberzugsmassen, die zur Herstellung filmbildender, selbsttrocknender Überzüge dienen, verwendet werden und sind denjenigen Massen gleichwertig, die hei Verwendung der nichthydrolysierten Form der Alkyltitanate entstehen. Der Ausdruck Alkyltitanat schließt also im Ra'hm'en vorliegender Erfindung idie nichthydrolysierte und die teilweise hydrolysierte Form ein.
Die im Rahmen dür Erfindung verwendeten Cellulose.d-erivate besitzen erfindungsgemäß zwisehen o,2 und o,8 freie Hydroxylgruppen pro Glukoseeinheit. Unter .den bevorzugten Derivaten sind zu nennen: Nitrocellulose, Cellulöseacetat, Cellulosepropionat, Cellulosebutyrat; - Celluloseäcetostearat, Celluloseacetomaleat, Cellulosenitroacetat, Äfhylcellulose, Bütylcellulöse und Benzylcellulose. -Das zur Lösung der Cellulosederivate und der Titanate verwendete Lösungsmittel kann bezeichnet werden als ein zweifach wirkendes Lösungsmittel mit einer einwertigen Alkoholgruppe. Das Lösungsmittel muß in erster Linie in .der Lage sein, das Cellulosederivat zu lösen. Es sind für die verschiedensten Arten von Celluloseverbindungen geeignete Lösungsmittel bekannt; sie bestehen je nach dem verwendeten Cellulosederivat aus Estern; Ketonen, Äthern, aromatischen Kohlenwasserstoffeh und chlorierten Kohlenwasserstoffeh. Die AI'kyltitanatverbindung kann in fast jedemLösungsmittel, welches das Cellulosederivat löst, gelöst werden. Außerdem muß das Lösungsmittel eine einwertige Alkoholgruppe enthalten., Das zweifach wirkende Lösungsmittel kann daher entweder aus einer Mischung von zwei oder mehr der obenerwähnten Verbindungen bestehen mit der Maßgabe, daß eine dieser Verbindungen eine einwertige Alkoholgruppe enthält; das Lösungsmittel kann auch aus einer einzelnen Verbindung bestehen, welche die charakteristische Alkoholgruppe enthält und auch die erforderlichen Lösungsfähigkeiten besitzt. Das Lösungsmittel muß weiterhin bei li normaler Temperatur sich verflüchtigen.
Die Überzugsmasse gemäß der Erfindung kann leicht hergestellt werden. Zu diesem Zweck werden .das Cellulosederivat und das Alkyltitanat bei Raumtemperatur unter Rühren in dem organischen Lösungsmittel gelöst. Um eine schnelle Lösung zu erzielen, ist es notwendig, zunächst das Cellulosederivat dem Lösungsmittel zuzugeben und nach dessen Lösung das Alkyltitanat der Mischung zuzusetzen.
Mit der Überzugsmasse gemäß der Erfindung können filmartige, als Schutz dienende Überzüge gebildet werden, indem die Masse auf eine Oberflache aufgetragen und an der Lufttrocknen gelassen wird. Nach der Trocknung besitzt der Überzug eine harte Oberfläche, die gegenüber organischen Lösungsmitteln und Alkalien unlöslich und widerstandsfähig ist.
bereits gesagt, muß das Lösungsmittel eine Alkoholgruppe enthalten. Durch die Anwesenheit .der Alkoholgruppe wird eine Reaktion des Alkyltitanats und des Cellulosederivats verzögert oder ganz unterbunden. Mit der Trocknung verdampft .der in dem Lösungmittel enthaltene Alkohol, und die Reaktion kann vor sich gehen. Es wird ein Titän-Cellulose-Polymerisat gebildet, das eine harte Oberfläche besitzt; die gegenüber organischen Lösungsmitteln und .Alkalien unlöslich und widerstandsfähig ist.
Das Verhältnis zwischen Alkyltitanat und Cellulosederivät kann in weiten Grenzen schwanken, Es wurde gefunden, daß für jeden. Teil des in der Mischung verwendeten Alkyttitanats zwischen o,t und 9; vorzugsweise zwischen o,2 und 2 Teile Gellulose-derivat verwendet werden müssen.
Die filmartige Schutzüberzüge .bildende Überzugsmasse kann erforderlichenfalls undurchsichtig gemacht werden mit fast jedem für diesen Zweck üblichen Zusatz, wie beispielsweise Titandioxyd, Zinkoxyd, Lithopone und Bleiweiß.
Die Härte der lufttrockenen Filme wird bestimmt durch eine übliche, unter der Bezeichnung Sward-Rocker-Härte-Messier bekannte Vorrichtung, die aus einem mit zwei Klingen versehenen Wiegemesser besteht.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und der 'hiermit erzielten filmartigen Überzüge dienen die folgenden Ausführungsbeispiele: Beispiel z Es wurde eine Überzugsmasse zur Herstellung von Schutzüberzügen mit-folgender ,Zusammensetzung gebildet: 9 Teile Äthylcellulose, 59 - Xylol, 25 - Äthyllactät, - Butyltitanat.
Die verwendete Äthylcellulose hatte eine Viskosität von io Centipoisen und enthielt 2,6 Äthöxylgruppen pro Einheit Anhydro-Glukose.
Die Äthvlcellulose wurde dem Xylol und dein Äthyllactat bei Raumtemperatur unter Rühren zugegeben. Nach 8 Stunden war die Äthylcellulose gelöst und eine klare Lösung gebildet. Darauf wurde das Butyltitanat unter Rührender Mischung zugegeben und in 30 Minuten gelöst.
Ein Teil dieser Masse wurde auf eine Holztafel gespritzt zur Bildung eines Films mit einer Stärke von ungefähr o,o25 mm, der bei Raumtemperatur 24 Stunden an der Luft trocknen gelassen wurde. Der getrocknete Film war in organischen Lösungsmitteln, Wasser und Alkalien unlöslich und besaß eine Sward-Härte von 37. Der Film war undurchlässig, durchscheinend und besaßeinehochglänzende Oberfläche. Beispiel e Es wurde eine Überzugsmasse zur Herstellung von Schutzüberzügen gemäß Beispiel 1 aus folgenden Bestandteilen gebildet: 16 Teile einer 28°loigen Lösung von Nitrocellulose (Viskosität: 6 Sekunden) in Butylaeetat mit einem Gehalt von 4,5 Teilen Nitrocellulose und 11,5 Teilen Butylacetat, 37 Teile Äthylacetat, 4o - Butanol, 7 - Butyltitanat.
Ein Teil dieser Masse wurde auf eine Glastafel gespritzt und 24 Stunden lang an der Luft getrocknet. Der getrocknete Film war wiederum in organischen Lösungsmitteln, Wasser und .Alkalien unlöslich; er war undurchlässig, durchscheinend und besaß eine hochglänzende Oberfläche. Die Sward-Härte betrug 63.
Beispiel 3 Es wurde eine Masse gemäß vorstehender Beispiele aus folgenden Bestandteilen gebildet: 9 Teile Äthylcellulos,e (5o Centipoise und 2,5 Äthoxylgruppen pro Einheit Anhydro-Glukose), 55 Teile Benzol, 23 - Äthylenglylcolmonoät'hyläther, 13 - Isopropyltitanat.
Ein Teil dieser Masse wurde in einer Stärke von o, i mm auf eine Stahltafel aufgebracht und 24 Stunden lang an der Luft getrocknet. Der Film besaß die gleichen Eigenschaften wie derjenige gemäß Anspruch 1; seine Sward-Härte betrug 47. Beispiel 4 Es wurde die folgende Überzugsmasse gemäß vorstehender Beispiele gebildet aus: 9 Teile Celluloseacetat (Viskosität: to Sekunden und 2,5 Acetatgruppen pro Einheit Anhy.dro-Glukose), 82 Teile Äthyllactat, 9 - Butyltitanat.
Bei .diesem Beispiel diente das Lactyltitanat als Lösungsmittel von zweifacher Funktion, nämlich zur Lösung ödes Celluloseacetats und wirkte an Stelle des Alkohols selbst.
Ein Teil dieser Masse wurde mit einer Streichklinge auf eine Stahltafel gebracht als nasser Film mit einer Stärke von o,o75 mm. Der lufttrockene Film besaß ,die gleichen Eigenschaften wie derjenige des Beispiels 1; seine Sward-Härte betrug 50. Beispiel s Es wurde eine Masse aus folgenden Bestandteilen gehild'et: 7 Teile Äthylcellulose (5o Centipoise und 2,5 Äthoxylgruppen pro Einheit Anhydro-Glukose), 56 Teile Tetrachloräthan, 19 - Amylalkohol, 18 - Butyltitanat. Der lufttrockene Film besaß die gleichen Eigenschaften wie diejenigen der vorhergehenden Beispiele. Seine Sward-Härte betrug 68.
Beispiel 6 Es wurde eine Überzugsmasse zur Herstellung filmbildender Überzüge unter Verwendung eines hydrolysierten Kondensationsproduktes des Butyltitanats gebildet. Das Kondensationsprodukt wurde folgendermaßen hergestellt: 31 einer einmolaren Lösung von. Wasser in Butanol wurden 2 Stunden lang zu 2 Mol (68o g) Butyltitanat, das in 68o ccm Butanol gelöst war, gegeben. Die Mischung wurde 1 Stunde unter Rückfluß gekocht und das Butanol im Vakuum über einem Dampfbad abgetrennt. Das kondensierte Titanat wurde 8 Stunden lang im Vakuum gehalten, um sämtliches zurückgebliebenes Butanol zu .entfernen. Das Produkt wurde als harzartige, weiße, leicht pulverisierbare, feste Masse erhalten und war löslich in Diäthyläther, Benzol, Tetrachlorkohlenstoff und Butylalkohol und unlöslich in Methylalkohol und Petroläther. Die Analyse des Kondensationsproduktes wird wiedergegeben durch die Formel (Bu O)1,1 Ti 01,45, was eine Hydrolyse von 2,9 Alkoxygruppen während der Kondensation bedeutet.
Unter Verwendung des 'hydrolysierten Kondensationsproduktes des Butyltitanats wurde eine Überzugsmasse aus folgenden Bestandteilen gebildet: 5 Teile Äthylcellulose (5o Centipoise und 2,5 Äthoxylgruppen pro Einheit Anhydro-Glukose), 72 Teile Tetrachloräthan, 18 - Butanol, 5 - teilweise hydrolysiertes Butyltitanat.
Es wurde ein Film gemäß Beispiel 1 hergestellt, der nach der Trocknung die gleichen Merkmale, wie vorher beschrieben, besaß; seine Sward-Härte betrug 66.
Beispiel 7 Es wurde eine überzugsmasse zur Herstellung eines filmbildenden Schutzüberzuges unter Verwendung eines hydroly siegten Kondensationsproduktes des Isopropyltitanats gebildet. Das hydrolysierte Kondensationsprodukt wurde wie folgt hergestellt 0,3 Mol (85,2 g) Isopropyltitanat in 9o ccm Isopropylalkohol wurden durch Zugabe von 0,45 Mol Wasser (7,3g), die in 300 ccm Isopropylal'kohol gelöst waren, i Stunde lang hydrolysiert. Die Temperatur der Reaktionsmischung wurde auf 4o° gehalten. Nach i Stunde wurde eine leicht trübe Lösung erhalten. Diese wurde 1 Stunde lang unter Rückfluß gekocht, worauf die Lösung klar wurde und einen geringen Niederschlag von festem Material bildete. Dieses feste Material wurde durch Filtrieren aus der Lösung entfernt, so daß eine klare Lösung übrigblieb. Das Lösungsmittel wurde dann in einem Dampfbad bei einem Druck von 8 mm Ouecksilber abgetrennt. Das Produkt war ein harzartiger, weißer, fester Körper, der sich leicht pulverisieren ließ. Er war löslich in Diät'hyläfher, Benzol, Teträchlorkohlenstoff ünd Butylalkohol: und unlöslich in Methylalkohol und Petröläther. Die Analyse des kondensierten Isopropyltitanats ergab 59,5% Ti O2. Es handelte sich um ein Polymerisät mit i Alkoxygruppe.
Es würde nun die Überzugsma@sse zur Herstellung filmbildender Überzüge aus folgenden Bestandteilen gebildet: 9 Teile Äthylcellülose (5o Centipoise und 2,5 Äthoxylgruppen pro Einheit Anhydro-Glukose); 65 Teile Benzol, 17 - Äfhylenglykolmonoäthyläther, g - kondensiertes Isopropyltitanat. Es wurde ein Film gebildet durch Auftragen der Überzugsmasse auf eine Stahltafel in einer Stärke von o,o25 mm, der 24 Stunden lang an der Luft getrocknet wurde. Der Film besaß die gleichen Eigenschaften wie die vorher beschriebenen; seine Sward-Härte betrug 56: Aus der vorstehenden Beschreibung und den Beispielen ergibt sich, daß die durch die beanspruchte Überzugsmas;se hergestellten, als Schutz dienenden Filme in organischen Lösungsmitteln, Alkalien und Wasser unlöslich sind; sie sind undurchlässig und bilden eine harte, .klare Oberfläche bei kurzer Trocknung an der Luft:

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Selbsttrocknende überzwgsmasse, gekennzeichnet durch eine Lösung von Cellulbse-.derivaten mit o,2 bis o,8 freien Hydroxylgruppen pro Glukoseeinheit und von Alkyl--titanat in einem flüchtigen; zweifach wirkenden organischen Lösungsmittel, das eine einwertige Alkoholgruppe enthält.
2. Überzügsmasose nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das in ihr enthaltene Cellulösederivat zwischen 0,4 und o;6 freie Hydroxylgruppen pro Glukoseeinheit enthält.
3. überzugsmasse nach Anspruch i und a, ,dadurch :gekennzeichnet, daß für jeden Teil des in der Masse anwesenden Alkyltitanats zwischen o, i und 9 Teile, vorzugsweise zwischen o,2 und 2 Teile Cellulosederivat anwesend sind.
4. Überzugsmasse nach Anspruch i bis 3, ,dadurch gekennzeichnet, daß in ihr ein teilweise hydrolysiertes Al'kyltitanat verwendet ist.
5. Überzugsmasse nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in ihr Äthylcellulose verwendet ist.
6: überzugsmasse nach Anspruch i bis 4, .dadurch gekennzeichnet; .daß in ihr Celluloseacetat verwendet ist.
7. Überaugsmasse nach Anspruch i bis 4, -dadurch gekennzeichnet, daß in ihr Nitrocellulose verwendet ist.
8. Überzugsmasse nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in ihr Butyltitanat verwendet ist. g. überzugsmasse nach Anspruch i bis 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß in ihr Butyltitanat und Äthylcellulose verwendet sind.