SE454700B - System med icke vattenhaltigt fluidum innefattande reaktionsprodukten av en organisk katjonisk forening och en lera av smektittyp - Google Patents

Description

454 700 '2 10 15 20 25 b! U: vilka måste sättas till systemet för att alstra den reologiska verkan. Om de polåra 1ösningsmedelsaktivatorerna inte användes, uppnås inte fullständigt de önskade reologiska egenskaperna, viskositetsuppbyggnad, pigmentsedimenterings- kontroll och sâttningskontroll, dvs endast en del av lerans fortjockningsförmåga erhålles. Dessutom kommer, når de polâra lösningsmedelsaktivatorerna elimineras, kompositioner- na, som innehåller hitintills kända organoleror, öka i visko- sitet vid lagring, vilket sålunda har en skadlig verkan på de avsedda reologiska egenskaperna i systemet.

Några av dessa polära tillsatser, såsom aceton, alkoholer ooh liknande, har låga flampunkter och skall därför om möjligt undvikas. Dessutom måste dessa polâra tillsatser tillsâttas såsom ett separat steg vid tidpunkten för framställningen av systemen. Detta separata steg ökar kostnaden för systemet.

Dessutom kan några polåra tillsatser reagera med andra komponenter i systemheredningen och eliminera väsentliga reologiska egenskaper.

Hydrerad rioinolja är ett mycket mera verksamt suspenderings- medel än de angivna montmorillonitderivaten och år lämplig till användning i alifatiska kolvätevehiklar. Emellertid har ricinolja nackdelen att vara ostabil vid de förhöjda tempera- turer, som användes vid framställningen av suspensioner, dvs i färgkvarnar, med resultatet att det blir fröbildning eller bildning av små korn i sådana suspensioner; denna brist på jåmnhet är i hög grad ej önskvärd i de flesta suspensioner innefattande de, som användes inom de skyddande belâggnings- och fârgomràdena. Polyeten har även försökte såsom ett suspenderingsmedel men det har också sina nackdelar i detta avseende. Exempelvis karakteriseras färger, som innehåller polyeten såsom ett suspenderingsmedel, av sedimentering av pigmentet, som innehålles däri, inom några få dagar, har dåliga antisâttningsegenskaper och utvecklar liten eller inte någon puff under den inledande malningen av iärgteståndsdelar- na eller därefter; "puff" hänför sig till den önskvärda sprängföreteelsen hos färg vittnande om en god dispersion och liknande vispad grädde i utseende. Det är sålunda tydligt att _ :,,.. 15 20 25 30 35 i Poon uuAuTv 454 700 -3 inte nagot tidigare reologiskt medel har varit fullständigt tillfredställande eller verksamt för en stor mängd av system med icke vattenhaltigt fluidum, I I motsats till tidigare system har en reologisk tillsats med organoíil lera framställts genom föreliggande uppfinning, Q vilken tillsats inte eriordrar tillsats av en polår ilösningsmedelsaktivator, under det att tillsatsen vidmakthål- ler ett brett område av anvândbarheter avseende gelning i «Ä frånvaro av fluktuerande dispersions- och viskcsitetsegenska- per. De speciella reologiska tillsatserna, som beskrivas håri,”f, 1 år definierade mera i detalí i den anhångiga svenska ansök- ningen 8106793-6, som inlâmnades samtidigt med föreliggande ansökning.

Ett sjâlvaktiverande organofilt lergelningsmedel med ökad dispersionsiörmàga i system med icke vattenhaltigt fluidum har framställts, vilket omfattar reaktionsprodukten av en lera av smektittyp och en organisk katjonisk förening med minst en_ alkylgrupp med lang kedja och minst en grupp, som utvåljes från en B,Y-omåttad alkylgrupp eller en hydroxialkylgrupp med 2 till 6 kolatomer.

Speciellt beskrivas system med icke vattenhaltigt fluidum, karak- teriserat av en komposition med icke vattenhaltigt fluidum, såsom Färger, Fernissor, emaljer, vaxer, polyepoxider, kitt, lim, kos- metika, bläck, polyesterlaminerade hartser och polyestergelbelägg- ningar, och en organofil lera, som är reaktionsprodukten av en or- ganisk katjonisk förening och en lera av smektittyp med en katjon- byteskapacítet av minst 75 milliekvivalenter per 100 g av leran, vari den organiska katjoniska föreningen har den allmänna formeln: il R M' ll-é-Z 3 utgöres av en ß,Y-omättad alkylgrupp eller en hydroxialkyl~ R vari R1 grupp med 2 till 6 kolatomer eller blandningar därav; R2 betecknar en alkylgrupp med lång kedja och med 12 till 60 kolatomer, R3 och Ra utväljes från en grupp, som består av en R1-grupp, en aralkyl- 10 15 20 25 30 35 40 Qll 454 700 4 grupp, en alkylgrupp med från 1 till 22 kolatomer och blandningar därav; X betecknar Fosfor eller kväve; och M" utgöres av Cl', Br", I-, N02, 0H_ eller C2H302-, och vari mängden av den organsiak kat- joniska Föreningen är från 90 till 140 milliekvívalenter per 100 g av leran, 100 % aktiv lerbas.

Lerorna, som användes för att framställa de organofila lergel- ningsmedlen enligt föreliggande uppfinning, år leror av smek- tittyp, vilka leror har en katjonutbyteskapacitet av minst 75 milliekvivalenter per 100 g lera. Särskilt önskvärda lertyper är den naturligt förekommande Wyoming-arten av svällande bentonit och liknande leror, och hektorit, en svållande magnesium-litiumsilikatlera.

Katjonutbyteskapaciteten hos lerorna av smektittyp kan bestämmas genom den välkända ammoniumacetatmetoden.

Lerorna, speciellt lerorna av bentonittyp, omvandlas lämpli- gen till natriumformen, om de inte redan är i denna form.

Detta kan lämpligen göras genom att framställa en vattenhaltig leruppslamning och passera uppslamningen genom en bädd av katjonbytarharts i natriumform. Alternativt kan leran blandas med vatten och en löslig natriumförening, såsom natriumkarbo- nat, natriumhydroxid och liknande, följt av skjuvning av. blandningen med en kollergàng eller strångsprutmaskin.

Lercr av smektittyp, som framställts naturligt eller syntetiskt genom antingen ett pneumatolytiskt eller lämpligen ett hydrotermt syntesförfarande, kan även användas för att framställa föreliggande organofila leror. Exempel på sådana leror är montmorillonit, bentonit, beidellit, hektorit, sapo- nit och stevensit. Syntetiska leror kan syntetiseras hydro- termt genom att bilda en vattenhaltig reaktionsblandning i form av en uppslamning, som innehåller blandade vattenhaltiga oxider eller hydroxider av önskad metall med eller utan, såsom fallet kan vara, natrium(eller alternativt utbytbar katjon eller blandning därav)-fluorid i proportionerna för den önskade speciella syntetiska smektiten. Uppslamningen placeras sedan i en autoklav och upphettas under autogent tryck till en temperatur av approximativt 1000 till 325°C,lämpligen 2740 till 300(É, under en tillräcklig tidsperiod för att bilda önskad produkt. w -h 10 15 20 25 30 35 h0 Poon i ouAuJTv 5 454 700 De organiska katjoniska föreningarna, som är användbara i före- liggande yoofinning, kan utväljas från ett stort omrâde av mate- rial, som är i stånd att bilda en organofil lera genom utbyte av katjoner med leran av smektittyp. Den organiska katjoniska föreningen måste ha en positiv laddning lokaliserad på en enda atom eller en liten grupp av atomer inom föreningen. Den orga- niska katjoniska föreningen har den allmänna formeln: R Il _ R - ï - R M R vari R1 utgöres av en 8,7-omättad alkylgrupp eller en hydroxial- kylgrupp med 2 till 6 kolatomer eller blandningar därav; Rv be- tecknar en alkylgrupp med lång kedja och med 12 till 60 kolatomer, R3 och R4 utväljes från en grupp, som består av en R1-grupp, en aralkylgrupp, en alkylgrupp med från 1 till 22 kolatomer och blandningar därav; X betecknar Fosfor eller kväve; och M_ utgöres av Cl", Br', I-, NU2', UH' eller C2H302', och vari mängden av den organiska katjoniska föreningen är från 90 till 140 milliekvíva- lenter per 100 g av leran, 10 % aktiv lerbas.

Den ß,Y-omâttade alkylgruppen kan utvâljas från ett stort område av material. Dessa föreningar kan vara eykliska eller acykliska, osubstituerade eller substituerade med alifatiska radikaler innehållande upp till 3 kolatomer så att det totala antalet av alifatiska kol i den 3,7-omåttade radikalen år 6 eller mindre. Den ß,Y-omättade alkylradikalen kan vara substi- tuerad med en aromatisk ring, som likaledes är konjugerad med omättnadgn ay 5,Y-delen eller g,Y-radikalen är substituerad med bade en alifatisk radikal och aromatisk ring.

Representativa exempel på cykliska g,Y-omättade alkylgrupper omfattar 2-oyklohexenyl och 2-cyklopentenyl. Representativa exempel pa aoykliska B,Y-omättade alkylgrupper, som innehåller högst 6 kolatomer omfattar propargyl; a11Y1 (2'PP°P9"Y1)§ krotyl (2-butenyl); 2~pentenyl; 2-hexenyl; 3-metyl-2-butenyl; 3-metyl-2-pentenyl; 2,3-dimetyl-2-butenyl; l,1-dimety1-2-pro- penyl; 1,2-dimetyl-2-propenyl; 2,4-pentadienyl; och 2,4-hexa- dienyl. Representativa exempel pà aoyklisk-aromatiska substi~ fiuerade föreningar omfattar cinnamyl (3-ieflY1“2'PP0PE“Y13i 3' ienyl-2-propenyl; och 3-(4-metoxifenyl)-2-propenyl. Represen- 10 15 20 25 30 35 40 454 700 6 tativa exempel på aromatiska och alífatiska substituerade mate- rial omfattar 3-fenyl-2-cyklohexenyl; 3-fenyl-2-cyklopentenyl; 1,1-dimetyl-3-fenyl-2-propenyl; 1,1,2-trimetyl-3-fenyl-2-prope- nyl; 2,3-dimetyl-3-fenyl-2-propenyl; 3,3-dimety1-2-Feny1-2-pro- penyl; och 3-fenyl-2-butenyl.

Hydroxialkylgruppen utvâljes från en hydroxylsubstituerad ali- fatisk radikal, vari hydroxyl inte är substituerad vid kolet som anorânsar till den positivt laddade atomen, och har från 2 till 6 alifatiska kol. Alkylgruppen kan vara substituerad med en aromatisk ring. Representativa exempel omfattar 2-hydroxi- etyl íetanoll; 3-hydroxipropyl; 4-hydroxipentyl; 6-hydroxi- hexyl; 2-hydroxipropyl Cisopropanoläg 2-hydroxibutyl; 2- hydroxipentyl1 2-hydroxihexyl; 2-hydroxioyklohexyl; 3-hydro- xioyklohexyl; 4-hydroxicyklohexyl; 2-hydroxícyklopentylç 3- hydroxicyklopentyl;_2-metyl-2-hydroxipropyl; l,l,2-trimetyl- 2-hydroxipropyl; 2-fenyl-2-hydroxietyl; 3-metyl-2-hydroxi- butyl; och 5-hydroki-2-pentenyl. ' àlkylradikalerna med lang kedja kan vara grenade eller ogre- nade, mättade eller omâttade, substituerade eller osubstitu~ erade och skall ha från 12 till 60 kolatomer i den raka kedja-- delen i radikalen.

Alkylradikalerna med lang kedja kan hârstamma från naturligt förekommande oljor innefattande vegetabiliska oljor, såsom majsolja, kokosnötolja, sojabönolja, bomulsfröolja, rioinolja och liknande, så väl som olika animaliska oljor eller fetter, såsom talgolja. Alkylradikalerna kan likaledes vara petroke- miskt erhållna, såsom från alfaoleíiner.

Representativa exempel på användbara grenade, mättade radikaler omfattar 12-metylstearat och 12-etylstearat.

Representativa exempel på användbara grenade, omâttade radikaler omfattar 12-metyloleyl och 12-etyloleyl.

Representativa exempel pa ogrenade mättade radikaler omfattar lauryl; stearyl; tridecyl; myristal (tetradeoyl); pentadeoyl; hexadecyl; hydrerad talg; dokosonyl. Representativa exempel på grenade, omâttade ooh osubstituerade radikaler omfattar oleyl, linoleyl; linolenyl, soja och talg. 10 15 20 25 30 35 00 7 454 700 De återstående grupperna på den positivt laddade atomen väljes från (a) en representant för gruppen, som utväjes från en 3,7- omättad alkylgrupp och en hydroxialkylgrupp med 2 till 6 kolatomer, båda beskrivna ovan; (b) en alkylgrupp med 1 till 22 kolatomer, cyklisk eller acyklisk och (c) en aralkylgrupp, d v s bensyl och substituerade bensyldelar omfattande kondenserade ringdelar med linjära eller grenade 1 till 22 kolatomer i alkyldelen i struk- turen.

Representativa exempel pà en aralkylgrupp, dvs bensyl och substituerade bensyldelar, skulle omfatta bensyl och de mate- rial, som härstammar från t.ex. bensylhalogenider, benshydryl- halogenider, tritylhalogenider, 1-halo-1-fenylalkaner,.vari alkylkedja har fràn_1 till 22 kolatomer, såsom 1-halo-l-fenyl- etan; 1-halo-1-fenylpropan; och 1-halo-1-ienyloktadekan; sub- stituerade bensyldelar, såsom de som skulle erhållas från crto-, meta- och para-klorobensylhalogeníder, para-metoxiben- sylhalogenider; orto-, meta- och para-nitrilobensylhalogeni- der, och orto~, meta- och para-alkylbensylhalogenider, vari alkylkedjan innehåller från 1 till 22 kolatomer; och konden- serade delar av ringtyp, såsom de som skulle erhållas från 2-halometylnaítalen, 9-halometylantracen och 9-hålomety1fe- nantren, vari halogruppen skall definieras såsom klor, brom, jod, eller vilken annan sådan grupp som helst, som tjänar så- som en lämnande grupp i den nukleoiila attacken av delen av bensyltyp, sådan att nukleofilen ersätter den lâmnande gruppen på delen av bensyltyp.

Representativa exempel på användbara alkylgrupper, vilka kan vara linjära och grenade, cykliska och acykliska, omfattar metyl; etyl; propyl; 2-propyl; iso-butyl; cyklopentyl; och cyklohexyl.

Alkylradiaklerna kan även hârstamma fran andra naturliga oljor, bade substituerade och osubstituerade, såsom de be- skrivna ovan, innefattande olika vegetabiliska oljor, såsom talgolja, majsolja, sojabönclja, bcmullsíröclja, ricinclja och liknande, så väl som olika animaliska oljor och fetter. 454 700 8 10 15 20 25 30 Många Förfaranden är kända För att framställa organiska kat- joniska salter. Exempelvis skulle, när man framställer ett kvaternärt ammoniumsalt, fackmannen framställa en dialkyl- sekundär amin exempelvis genom nydrering av nitriler, se ame- rikanska patentskriften 2 355 356, och sedan bilda metyl- dialkyl-sekundär amín genom reduktiv alkylering under använd- ning av formaldehyd såsom metylradikalkållan. Se även Shapiro et al. amerikanska patentskriften 3 136 919 för bildning av den kvaternära aminhalogeniden genom att tillsätta bensylklo- rid eller bensylbromid till den tertiâra aminen så väl som Shapiro et al. amerikanska patentskriften 2 775 617.

Saltanjonen utgöres lämpligen av k1orid.eller bromid eller blandningar därav och är mera lämpligt klorid fastän andra anjoner såsom acetat, hydroxid, nitrit, etc. kan vara närva- rande i den organiska katjoniska föreningen för att neutrali-- sera katjonen.l be organofila lerorna enligt föreliggande uppfinning kan fram- ställas genom att blanda lera, kvaternär ammoniumförening och vatten tillsammans, lämpligen vid en temperatur inom området 2o°c nu 1oo'c och mess lämpnga man zs°c :in 77°c unnar en tidsperiod tillräcklig för den organiska föreningen att belägga lerpartiklarna, följt av filtrering, tvättning, tork- ning och malníng. Da man använder den organofila leran i emulsioner, kan torknings- ooh malningsstegen elimineras.

När man blandar leran, kvaternär ammoniumföreníng och vatten tillsammans i sådana koncentrationer att en uppslamning inte bildas, da kan filtreríngs- och tvâttningsstegen elimineras. 10 15 20 25 30 35 454 700 Leran dispergeras lämpligen 1 vatten vid en koncentration av från cirka 1 till 80 % och lämpligen 2 % till 7 X, uppslamningen oentrifugeras eventuellt för att borttaga oren- heter av icke lera, vilka orenheter utgör cirka 10% till cirka 50 X av utgàngslerkompositionen, uppslamningen omröres och uppnetzes :in en temperatur fran zs°c nu 11%. De: kvaternära aminsaltet tillsättes sedan i önskat milliekviva- lentförhallande, lämpligen såsom en vätska i isopropanol eller dispergerat i vatten, och omröringen fortsättes för att verk- ställa reaktionen.

Ur hanteringssynpunkt är det lämpligt att totalt organiskt innehåll i de organofila lerreaktionsprodukterna enligt före- liggande uppfinning skall vara högst cirka 5 viktprooent av, organoleran. Under det att högre mängder är användbara, är reaktionsprodukten svar att filtrera, torka och mala.

Mängden organisk katjon, som tillsatts leran för ândamálen en- ligt föreliggande uppfinning, maste vara tillräcklig för att ge leran den önskade ökade dispersionsegenskapen. Denna mängd definieras såsom milliekvivalentförhàllandet, som âr antalet milliekvivalenter (M.E.) av den organiska katjonen i organo- leran per 100 g lera, 100 X aktiv lerbas. De organofila lerorna enligt föreliggande uppfinning måste ha ett milliek- vivalentförhallande från 90 till 140 och lämpligen 100 till 130. Vid lägre milliekvivalentíörhàllanden är de alstrade organofila lerorna inte effektiva gelningsmedel även fastän de kan vara goda gelningsmedel, när de dispergeras pà ett konven- tionellt sätt med polära organiska dispergermedel. Vid högre mílliekvivalentförhàllanden är de organofila lerorna dåliga gelningsmedel. Emellertid kommer det att inses, att lämpligt milliekvivalentíörhållande inom omradet från 90 til 140 kommer att variera beroende på egenskaperna hos det organiska system, som skall gelas av den organoíila leran.

Sättet på vilket den organiska katjonen fungerar i de Gvganoiila lerreaktionsprodukterna enligt föreliggande upp- finning är inte íullständigt_kånt. De unika egenskaperna 454 7DÛ U! 10 15 20 25. 35 -10 förbundna med kompositionerna enligt föreliggande uppfinning tros emellertid att hänföra sig till de elektronbortdragande och -donerande delarna hos katjonen och speciellt till den väsentliga närvaron av minst en alkylgrupp med lång kedja, vilken alkylgrupp är kopplad med en ß,y-omâttad alkylgrupp och/eller hydroxialkylgruppen. När den är bunden till en positivt laddad atom, tycks alkylgruppen med_lang kedja att fungera sàsom en elektrondonator, som hjälper till med att delokalisera den positiva laddningen. Hera viktigt möjliggör den emellertid för lerplåttarna att separeras tillräckligt för att tillåta ytterligare separation under måttliga skjuvnings- förhållanden. I motsats tycks den ß,Y-omättade alkylgruppen att alstra en delokalisering av den positiva laddningen, vilket kan resultera från en resonans- och/eller induktiv verkan, som uppträder med den omättade alkylgruppen. Denna verkan uppträder inte till nagon betydande grad med andra mättade alkylgrupper enligt teknikens ståndpunkt. Den ökade funktionen hos hydroxialkylgruppen med kort kedja tycks vara besläktad med den inre kovalent bundna polära aktiverande delen, nämligen hydroxylgruppen, när den inte angränsar till den positivt laddade atomen. Denna verkan uppträder ej, när hydroxyldelen år belägen pà en kolatom, som gränsar till den positvt ladade atomen, eller på ett alkylalifatiskt kol större an 6 weratomer langt.

Kompositionerna enligt föreliggande uppfinning, såsom diskuterades ovan, finner vanligen vid användning såsom red: logiska tillsatser i system med icke vattenhaltigt fluidum.

Kompositionerna med icke vattenhaltigt fluidum, i vilka de självaktiverande organofila lerorna är användbara, omfattar kitt, färger, iernissor, black, emaljer, vaxer, polyepoxider, lim, kosmetika, polyesterlaminerande hartser, polyester- gelbelåggningar och liknande. Dessa íluider kan framställas genom vilken konventionell metod som helst, såsom beskrivas i amerikanska patentskriften 4 208 218, innefattande kolloid- kvarnar, valskvarnar, kulkvarnar och dispergeranordningar med hög hastighet, i vilka pigmentmaterialen blir väl dispergerade i den organiska vehikeln genom den höga skjuvningen, som an- vändes vid förfarandet. Under det att föreliggande uppfinning 10 15 20 25 30 35 454 700 -ll har definierats under hänvisning till icke vattenhaltiga fluider, år det räknat med att sådana kompositioner kan inne- hålla mindre mängder vatten i det ioke vattenhaltiga fluidet, såsom mängder upp till 10 viktprooent, och ändock falla inom ramen för föreliggande uppfinning.

Det organofila lergelningsmedlet användes i sådana komposi- tioner i tillräckliga mängder för att erhålla de önskade reologiska egenskaperna, såsom hög viskositet vid låga skjuvningshastigheter, kontroll av gardinbildning av fluid- filmer och förhindrande av sedimentering och hård packning av pigment närvarande i kompcsitionerna med icke vattenhaltigt fluidum. Mängder av använt organofilt lergelningsmedel i system med icke vattenhaltigt fluidum skall lämpligen vara mellan cirka 0,1 % och cirka 15 %, räknat på vikten av det behandlade systemet med icke vattenhaltigt fluidum, och lämp- ligen mellan 0,3 X och 5,0 % för att i utbyte ge de önskade reologiska verkningarna.

Förtjockningmedlet enligt föreliggande uppfinning karakteri- seras av ett antal fördelar över tidigare tillgängliga suspenderingsmedel. Sådana fördelar bestyrkes av ökade pres- tationsegenskaper, vilka uppvisas av ett stort antal av specifika föreningar, som faller inom den allmänna beskrivningen på föreliggande förening. Allmänt undergår inte suspenderingsmedlen enligt föreliggande uppfinning kornbild- ning, groddbildning eller några andra ogynnsamma förändringar vid höga framställnings- eller lagringstemperaturer; de upp- träder såsom verksamma gelnigsmedel i frånvaro av lösnings- medelsaktivatorerg de är verksamma i både alifatiska och aromatiska vehiklar så väl som måttligt polära vehiklar; deras användning tillåter fullständig kontroll av reologiska egen- skaper och tillhandahåller överenstämmande resultat. Dessutom, beroende på produktegenskaperna och önskade slutanvändnings- tillämpningar, gulnar de icke och kan användas utan fara för missfärgningar och de förlänar grader av suspensionsegen- skaper, som tillåter önskad pigmentsuspension och antisått- Híngsegenskaper. 10 15 20 25 35 454 700 -12 En specifik utföringsform av föreliggande uppfinning omfattar bildningen av system med icke vattenhaltigt fluidum, som omfattar tixotropa belâggningskompositioner.

Beläggningskompositioner, som omfattar ett filmbildande orga- niskt och/eller oorganiskt bindemede1,lösningsmedel och eventuellt pigment har beskrivits förut för användning såsom dekorativa ooh/eller skyddande material för t.ex. metall, trä, plaster ooh papper. I praktiken anbringas dessa kompositioner pá substratet med utrustning såsom en borste, en vals, fin- fördelning med eller utan luft, eller genom doppning. I dessa kompositioner kan tixotropa gelningsmedel användas, som till- handahåller låg viskositet åt belâggningskompositionen vid hög skjuvning, såsom den som skulle användas under anbringandet av belâggningen, men tillhandahåller hög viskositet under låga eller inte nagra skjuvningsförhållanden.

I det förgångna har asbest, àngavsatt kiseldioxid, olika organiska material och organofila leror använts såsom effek- tiva gelningsmedel för sådana beläggningskompositioner. Emel- lertid har dessa material lidit av olika nackdelar, såsom bildning av hälsorisker, utförandenivaer med hög kostnad och framställning av inadekvata beläggningskompositioner, som sak- nar glans och ytjåmnhet.

De organofila lerorna enligt föreliggande uppfinning har använts såsom verksamma gelningsmedel för belåggningskompo-' sitioner utan de svårigheter, som förbands med tidigare material. De organofila lerorna kan dispergeras i beläggnings- kompositionerna under laga eller eventuellt höga skjuvnings- förhållanden.

I ett typiskt förfarande sâttes det organofila lergelnings- medlet till en del av en beläggningskomposition, som omfat- tar ett filmbildande organiskt bindemedel, organiskt lösnings- medel ooh eventuellt pigment under omröring vid i525 m per minut. Omröringhastigheten ökade till 4575 m per minut under 15 minuter för att tillförsäkra fullständig dispersion av den organofila leran. Dä en gång dispersion är uppnàdd, tillsättes 10 15 20 3 454 700 -13 återstående mängd av organiskt bindemedel och lösningsmedel under låga till måttliga skjuvningsförhållanden för att full- borda beredningen. Under det att detta typiska tillsatssätt år acceptabelt för användning med de nya kompositionerna enligt föreliggande uppfinning kan alternativt sådana kompositioner tillsättes efteråt under låga till måttliga skjuvningsförhål- landen till en tidigare framställd beläggningskomposition.

Denna metod med tillsats efteråt är helt oväntad och är inte möjlig med konventionella organofila lermaterial, emedan de inte kan uppnå fullständiga viskositetsnivåer och dispersion i frånvaro av hög skjuvning.

De filmbildande organiska bindemedlen enligt föreliggande upp- finning framställes genom konventionella förfaranden, såsom polymerisation av akrylat- ooh metakrylatestrar; från omättade polyesterhartser; och genom reaktion av torkande oljor, såsom linolsyra, med polymerer, som innehåller hydroxylfunktionali- tet. Vanligen är organiska bindemedel med grammolekylvikter på 200 till flera hundratusen användbara.

Organiska lösningsmedel för sådana belåggningar kan brett klassificeras i fem kategorier, som omfattar alifatiskt, aromatiskt, måttligt polärt, polärt och klorerat lösnings- medel. Ãlifatiska lösningsmedel omfattar normala och grenade alifatiska kolväten med från cirka S till 12 kolatomer och oykloalifatiska föreningar. Aromatiska lösningsmedel omfattar. sådana material såsom bensen, toluen, xylen och etylbensen.r Håttligt polära lösningsmedel omfattar ketoniska och ester~ lösningsmedel, såsom aceton, metyletylketon, metylbutylketon, metylisobutylketon, cyklohexanon, etylacetat, butylacetat, etoxietylacetat och liknande. Polära lösningsmedel omfattar sådana material som alkoholer med låg molekylvikt, såsom metanol, etanol, propanol, 2-propanol, butanol, 2-butanol och etoxietanol. Klorerade kolvätelösningsmedel omfattar sådana material som metylenklorid, kloroiorm, koltetrakloríd, klore- etan och l,1,1-trikloroetan.

Belåggningskompositionerna enligt föreliggande uppfinning kan innehålla konventionella tillsatser såsom fint fördelade fasta 10 15 20 25 30 35 454 700 -lå partiklar att suspenderas av medlen enligt föreliggande upp- finning. De speciella tillsatserna, som användes, såsom pigment, utdrygningsmedel, inerta medel, fyllmedel, opacítets- medel och sa vidare, är alla välkända för faokmannen och utgör inte en del av föreliggande uppfinning.

Mängderna av organofilt lergelningsmedel, som användes i belâggningskompositionerna, kan sträcka sig fran 0,25 till 10 viktprooent, och lämpligen 0,5 till 5 viktprocent. Mängder större än l0 % kan användas men är svåra att hantera på grund av höga viskositeter. Det organiska bindemedlet kan lämpligen användas i mängder från 10 till 80 % av den vätskeformiga delen av belâqgningskompositionen.Det organiska lösningsmedlet användes i tillräckliga mängder för att minska belâggnings- kompositionens viskositet till användbara nivaer beroende på anbringningsmetoden, men i vilket fall för att i utbyte ge upp till 100 % av den totala_kompositionen. Ytterligare tillsatser innefattande pigment kan användas i kvantiteter, som sträcker sig från 0,5 till 50 % av den totala beläggningskompositionen.

Den speciella reologiska tillsatsen och använd kvantitet för att tillhandahålla tillfredsställande uppträdande i en given beläggningskomposition kommer att variera beroende på flera faktorer. 1 allmänhet har det visat sig, att godtagbart upp- trädande i lösningsmedelssystem med hög polaritet uppnås, när man använder organofila lerreaktionsprodukter, fran kvaternära föreningar innehållande två eller tre alkylgrupper med läng kedja. I motsats har kvaternära föreningar, som innehåller endast en alkylgrupp med lång kedja, visat sig godtagbara för lösningsmedelssystem med måttlig till låg polaritet. Såsom sådant skulle den mest lämpliga organiska reologiska tillsatsen vara beroende av reologin hos de erfordrade beläggningarna, lösningsmedelstyp, process-temperaturkontro11 och tillverkningsutrustning. Under det att verkan av en speciell reologisk tillsats kommer att variera beroende på dessa faktorer, har häri beskrivna kompositioner visat sig att tillhandahålla överlägset Olikt materialen enligt teknikens ståndpunkt erfordrar föreliggande uppträdande gentemot konventionella tillsatser. som framställts- »P 10 15 20 25 454 700 -15 kompositioner inte en värmebehandling under bearbet- ningsförloppet, de är mindre känsliga mot värme under an- bringande och lagring, de erfordrar inte den väsentliga när- varon av en polär aktivator och de tillhandahåller utmärkt viskositetsuppbyggnad, antisedimentering ooh sättningsmot- motstånd.

Exempel För att mera fullständigt beskriva föreliggande uppfinning ges följande exempel. Alla givna procent är grundade på vikt såvida inte annat anges. Beständsdelarna och mängderna därav, som användes för att framställa varje beläggningskomposition, summeras i tabell IA (Alifatiskt pigmenterat lösningsmedels- system), tabell IIA (Alifatiskt klart lösningsmedelssystem),' tabell IIIA (Aromatiskt pigmenterat lösningsmedelssystem), tabell IVA (Aromatiskt klart lösningsmedelssystem) och tabell VA (Mättligt polärt klart lösningsmedelssystem).

Resultaten i tabellerna visar, att föreliggande kompositioner, när de tillsättes efterät till ett tidigare framställt be- låggningssystem vid mattligt lag skjuvning, ger överlägsen viskositet och sättningskontroll ät systemet ooh dispergeras till nästan samma nivå som konventionellt använda material, när de införlivas i systemet vid ett betydligt högre skjuvningatillstand. Även är de jämförande materialen , när de införlivas i systemet vid lagt skjuvningstillständ, avgjort underlägsna i dispergerbarhet, viskositetsuppbyggnad och motständsegenskaper mot sättning jämfört med föreliggande material, som införlivats i systemet vid samma skjuvning.

De organofila lerorna enligt föreliggande uppfinning med sammansättning enligt tabellerna sattes efteråt under laga skjuvningsbetingelser till beläggningskompositionen utan en polär lösningsmedelsaktivator. För jämförelse tillsattes efterät olika konventionella organoleror till beläggnings- kompositionen vid samma skjuvningstillständ som den organofi- la försöksleran; emellertid användes i detta fall en blandning 10 15 20 25 30 35 454 700 -lb av 95 X metanol ooh 5 2 vatten såsom en polär lösningsmedels- aktivator för organoleran. ' Speoiellt vägdes 600 g av en tidigare framställd belâggnings- komposition, som inte innehöll en reologisk tillsats, i ett avfalsat cirkulârt 0,95 dm kärl, som mäter 102 mm i diameter 118 mm i höjd. Systemet omröres under användning av en “l HP Premier" dispergeranordning försedd med ett sagtandat "Cow- les“ blad med 41 mm diameter. Bladet bar beläget i systemet vid centrum av kärlet vid en höjd, sådan att botten av bladet âr 13 mm ovanför bottenytan av kârlet. Axelhastigheten hàlles konstant vid 3000 rpm. 5,1 g av de organofila lerorna enligt föreliggande uppfinning siktas sakta in i det virvlande systemet. Vid fallet av de jämförande materialen sättes även 1,7 g (2,1 cm3) av en blandning av 95 X metanol och 5 % vatten till systemet exakt en minut efter det att tillsatsen av organoleran är fullbordad. Denna aktivator för polåra lösningsmedel injioeras i systemet under användning av en 5 om glasspruta.

Systemet plus organolera plusaktivator, vid fallet av den jäm- förande organofila leran, tillàtes att blandas vid en axelhas- tighet av 3000 rpm under totalt 15 minuter. Vid denna tidpunkt borttages utan att stoppa dispergeranordningen en liten ali- .kvot lösning fran kärlet under användning av en konisk 127 mm spatel av rostfritt stal. Denna alikvot användes för att mäta. finheten hos dispersionen av lösningen. Denna mätning göres under användning av ett mätningsdon för Hegmanfinheten, vilket är graderat i en skala, som sträcker sig frän 0 till B, där O är lika med en filmtjocklek av 0,102 mm ooh 8 är lika med en filmtjocklek av 0 mm. Den polerade provapparaten. är ett block av rostfritt stal, i vilket en kanal av varierande djup har utskurits. Lösningen, som skall undersökas, placeras i kanalen vid den djupaste ändan och får falla ned den fulla längden av kanalen. Systemets malningsfinhet bestämmes vid punkten längs kanaldjupet, vid vilken pigmentpartiklarna år först synliga ovanför ytan av lösningsfilmen. Denna mätning togs efter 15 Lb uu minuters blandningstid. Systemen överföras seden till e tennkärl och far komma till jämvikt över natten vid 2000 innan 10 15 20 25 I 454 700 -17 de prövas avseende viskositet och sättning.

Lättheten med dispersionstestet göres säsom diskuterats ovan under användning av en "Brookfield RVT" modellviskosimeter försedd med en spindel nr 4 med en spindelhastighet av 10 rpm.Sättningsmätningarna göres med ett "Leneta“-antisättnings- blad. Sättningssânkningarna räknas på "Leneta 78"-diagram med med hjälp av en mekaniskt driven filmapplikator försedd med en perforerad vakuumplatta. De fullbordade sänkningarna placeras i en vertikal ställning med färgbanden horisontellt det tun- naste bandet vid toppen. Sättningen avläses efter det att filmen har torkat, säsom det tjockaste bandet , som inte sätter sig tillräckligt för att skära in i nästa band under det. Sättningsenheter är i mm.

I tabell IB och IIB visar data framställningen av beläggnings- system med en förbättrad lätthet avseende dispersion och/eller viskositetsuppbyggnad vid mättliga skjuvningstillständ jämfört med de konventionella tillsatserna.

I tabeller IIIB och IVB visar data en allmän ökning i viskosi- tetsuppbyggnad, ooh vanligen förbättrade antisättningsegen- skaper nos de organofila lerorna enligt föreliggande upp- finning mot konventionellt framställda tillsatser.

I tabell VB visar data väsentligen skvivalenta resultat för tillsatser enligt teknikens ståndpunkt med ett begränsat antal med ökad viskositetsuppbyggnad för de organofila lerorna enligt föreliggande uppfinning. -18 454 700 væxfin zowøoxflh ^.>.z w cßu mcflcwmfimuacz :Oàm _. PM QfiHuOh<: :oßz o@~P ~=Haop<: umflnë pmfifiusuæc paconkøzazfluñnz Hfipshwflxofløszflcspfiæ sum>Hox uxm@ucu«~< :OuflEOu<: ZONGN XOZ

Claims (9)

454 700 sx Fatggtkggy

1. System med icke vattenhaltigt fluidum, k ä n n e- t e c k n a t av en komposition med icke vattenhaltigt flui- dum, såsom färger, ferniseor, emaljer, vaxer, polyepoxider, kitt, lim, kosmetika, bläck, polyesterlaminerade hartser och polyestergelbeläggningar, och en organofil lera, som är reak- tionsprodukten av en organisk katjoniek förening och en lera av smektittyp med en katjonutbyteskapacitet av minst 75 milli- ekvivalenter per 100 g av leran, vari den organiska katjoniska föreningen har den allmänna formeln: Fi R4"'X+-R2 M- I Rs vari R1 utgöres av en ß,y-omättad alkylgrupp eller en hydroxi- alkylgrupp med 2 till 6 kolatomer eller blandningar därav; R2 betecknar en alkylgrupp med lång kedja och med 12 till 60 kol- atomer, R3 och R4 utväljes frán en grupp, som består av en R1-grupp, en aralkylgrupp, en alkylgrupp med fràn 1 till 22 kolatomer och blandningar därav; X betecknar fosfor eller kvä- ve; och M" utgöres av Cl", Br", I", N02", OH' eller C2H302', och vari mängden av den organiska katjoniska föreningen är från 90 till 140 milliekvivalenter per 100 g av leran, 100 X aktiv lerbas.

2. Kompositíon enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att leran av emektittyp utgöres av hektorit och/eller natriumbentonit.

3. Komposition enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den 0,7-omättade alkylgruppen utväljes från en osubstituerad och substituerad grupp, som består av cykliska grupper, acykliska alkylgrupper med mindre än 6 kolatomer, acykliska alkylgrupper substituerade med aromatiska grupper och aromatiska grupper substituerade med alifàtiska grupper. 454 700 'å os.

4. Kompoeition enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att hydroxialkylgruppen utväljee från eubetituerade och oeubatituerede grupper, som består av cyklieka grupper och alifatieka grupper med 2 till 6 kolatomer med hydroxyluubati- tutionen pa G2 till G5.

5. Kompoeition enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den organiska katjonieka föreningen utväljee från en fosfoniumförening och en kvaternär ammoniumförening.

6. Kompoøition enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att alkylgruppen med lang kedja i R2 har från 12 till 22 kolatomer.

7. Kompoeition enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d därav, att alkylgruppen med lang kedja är en fetteyragrupp med lang kedja.

8. B. Kompoeition enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att mängden av den organiska katjonieka föreningen är från 100 till 130 milliekvivalenter per 100 g lera, 100 X ak- tiv lerbaef

9. System med icke vattenhaltigt fluidum enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att den organofila lerkompo- eitionen utgör från 0,1 till 15 viktprocent, företrädeevie 0,3 till 5,0 viktprocent av systemet med icke vattenhaltigt flui- dum.