JP2003073406A - 少なくとも2種のモノマーをベースとする、保護コロイドで安定化された、乳化剤不含の水性分散液の製造方法、該分散液及びその使用 - Google Patents
少なくとも2種のモノマーをベースとする、保護コロイドで安定化された、乳化剤不含の水性分散液の製造方法、該分散液及びその使用Info
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Abstract
分散液の製造方法を提供する。 【解決手段】 助剤及び場合によりモノマーの全量に対
して0.1質量%〜20質量%の量の別のコモノマーの
存在下で、ビニル芳香族化合物、1,3−ジエン及び/
又は(メタ)アクリル酸エステルから選択される少なく
とも2種のモノマーをベースとする、保護コロイドで安
定化された、乳化剤不含の水性分散液を製造する方法に
おいて、モノマーを反応容器に装入しかつモノマー10
0%に対する反応率が少なくとも40%になった後初め
て、全水量の少なくとも10質量%を反応容器に入れ
る。
Description
定化された、乳化剤不含の水性分散液の製造方法、該分
散液及びその使用に関する。
ることは従来公知である。プラスチック分散液は、2つ
の理由から水硬結合系に加えられる。一方では、該分散
液添加は建築材料の加工性を簡単にする、それというの
も、長い時間帯にわたってそのコンシステンシーが同じ
に保たれる(セメント安定性:Zementstabilitaet)か
らである。第2の理由は、機械的特性、例えばモルタル
の曲げ強さ及び圧縮強さ、無機流動接着剤の接着力を改
良することにある。モルタル混合物の加工性及び機械的
特性は、強度に水/セメント比に左右される。水/セメ
ント比が大きければ、モルタルは液状になるが、しかし
耐用性及び曲げ強さ及び圧縮強さのような機械的特性は
悪くなる。分散液添加は、加工性及び機械的特性に関す
る該系の最適な調節を可能にする。
分散液は有利にはその乾燥した再分散可能な粉末の形で
使用される。水性分散液の搬送は、50質量%の固体含
量では重量の半分を水が占有するので、経済的な欠点を
有する。該有効物質対搬送重量の割合は全く望ましくな
い。粉末の搬送が経済的である。使用する際に、初めて
水を加える。乾燥粉末は、別の乾燥素材、例えば砂、セ
メント等と一緒に貯蔵することができる。水性分散液
は、分離して貯蔵しなければならないという欠点を有す
る。更に、分散液は寒気に敏感でありかつ加熱した室内
で貯蔵しなければならない。適用する際には、分散液の
水量を考慮すべきであり、このことは正確な水の配合を
困難にする。
性分散液の熱した空気又は不活性ガス中での噴霧乾燥で
ある。粉末は、分散液、再分散性を改良しかつ乾燥中の
塊状化を防止する噴霧助剤、及び粘着防止剤として貯蔵
の際でも粉末の流動性を保証する無機固体からなる。噴
霧助剤としては、塊状化する、極性の巨大分子又は低分
子化合物が使用される。DE−OS2049114にお
いては、ポリビニルアルコール(PVA)及びメラミン
−ホルムアルデヒド−ナトリウムスルホネート樹脂が噴
霧添加物として使用される。粘着防止剤としては、微粉
砕ケイ酸塩、タルク、ドロマイト、ケイソウ土、滴虫
土、コロイド状シリカゲル、熱分解法二酸化ケイ素など
が適当である。粘着防止剤の量は、粉末粒度及び意図さ
れる貯蔵時間次第である。
散液のような比較可能な特性、例えばモルタル内のセメ
ント安定性を有することが判明した。このことは、噴霧
乾燥後に約30〜300μmの平均粒度を有する粉末は
水を加えると殆ど分散液の初期の粒度(一次粒度)に分
解することを意味する。この際、光散乱法に基づく粒度
又は粒度分布の測定は広い粒度分布において大きい粒子
と小さい粒子の異なる散乱光強度に基づき極めて困難で
ある。再分散可能な粉末を製造する際には、保護コロイ
ドで安定化された、乳化剤不含の分散液を使用するのが
有利である。斥力は保護コロイドによる立体的安定化の
際には、乳化剤による安定化におけるよりもの遙かに十
分である。乾燥すると、粒子は立体的安定化の場合に
は、水を加えると粒子が再分散しかつ新たに安定な分散
液を生じるだけ近づくに過ぎない(C. S. Hirtzel, R.
Rajagoplan, Colloidal Phenomena, Advanced Topics N
oyesPublications, New Jersey, 1985)。乳化剤安定化
の場合には、粒子は乾燥の際に一層近づく。水を加えた
場合、粉末は再分散しない。それというのも、粒子はも
はや互いに解離することができないからである。
種多様である。例えば、ポリビニルアセテート、ビニル
アセテートエチレンコポリマー及びビニルアセテートビ
ニルエステルコポリマーが使用される。高い鹸化安定性
が要求される場合には、スチレン−アクリレート−、純
アクリレート−及びスチレン−ブタジエン−コポリマー
が使用される。水硬系のために特に適当であるのは、高
い鹸化安定性に基づきスチレン−ブタジエン−コポリマ
ーである。更に、カルボキシル化スチレン−ブタジエン
−コポリマーは極性の下地に対して良好な付着力を有す
る。
スチレン−ブタジエン−コポリマーを使用するのが有利
である。それに対して、粉末は殆どもっぱらビニルアセ
テート−エチレン−及びビニルアセテートビニルエステ
ル−コポリマーをベースとする。それというのも、これ
らは伝統的なかつ化学的理由から保護コロイドで安定化
されておりかつこの理由から良好に再分散可能でありセ
メント安定な粉末を得ることができるからである。ビニ
ルアセテートは、その高い極性に基づき極性保護コロイ
ドにより良好に安定化される。主に、部分鹸化ポリビニ
ルアセテート(PVA)が保護コロイドとして使用され
る。それというのも、PVAとビニルアセテートの類似
した極性に基づきPVAはビニルアセテート含有分散液
のための極めて良好な保護コロイドであるからである。
(HEC)のような極性保護コロイドで安定化されるス
チレン又はブタジエンのような疎水性モノマーは有する
分散液は、これらは極めて粘性であるので、製造するの
が困難である(US4670505)。そのためにこれ
らのコポリマーは一般に、プロセスにおいて粘度を低下
させる有効なイオン性及び非イオン性乳化剤により安定
化される。技術的にビニルアセテート含有粉末と等価で
あるべきである、純アクリレート、スチレン−アクリレ
ート又はスチレン−ブタジエンベースの粉末を製造する
ことができるためには、分散液が立体的に保護コロイド
で安定化されておりかつ乳化剤を放棄するのが有利であ
る。再分散性の他に、保護コロイドは分散液に、更に分
散液の耐水性を劣化する乳化剤とは別の流動学的及び付
着特性を付与する。従って、保護コロイドで安定化され
た疎水性コポリマーの製造は極めて重要である。
タジエンのような疎水性コポリマーをベースとする保護
コロイドで安定化された、乳化剤不含の分散液のための
多数の製造方法が公知であり、これらの分散液はプロセ
ス中に粘度を調節することを可能にするが、しかし方法
に関しては欠点を有する。
用したビニルアセテート割合50%未満を有するビニル
アセテート−(メタ)アクリレート分散液の粘度は、安
定化助剤、例えばアリルアルコール(USP46705
05)、プロパノール、又はエチレングリコール(GB
−PS1278813)により低下せしめられる。EP
−A013478では、粘度は水と混和可能な化合物、
例えばメタノール及びエタノールで低下せしめられる。
液状の有機化合物は、重合後に除去されねばならない。
ン割合>50質量%及び/又はC1〜C8−アルキル
(メタ)アクリレートを有する分散液の粘度を調節する
ために全量の保護コロイドが装入されかつ酸性ペルオキ
シド及びレドックス系からなる混合開始剤系、又は酸性
ペルオキシド又はレドックス系が単独で使用される。更
に、粘度は粘度調節化合物としてトリエタノールアミン
を使用することにより低下させることができる。
975には、保護コロイドとして部分鹸化ポリビニルア
セテートを有するスチレン−アクリレートの重合の際
の、ヒドロキシエチルメタクリレート及びグリシジル
(メタ)アクリレートのような、既に重合中に架橋する
ことができる極性コモノマーの粘度調節作用が言及され
ている。スチレン−ブタジエン−コポリマーの重合は達
成されない。
なる保護コロイドの混合物を使用することにより、セメ
ント安定な際分散可能な粉末に噴霧乾燥することができ
る、立体的に安定化されたスチレン−ブタジエン−コポ
リマー分散液が製造可能であることが記載されている。
一方の保護コロイドは2%の水溶液として表面張力>4
0mN/mを有し、他方は2%の水溶液として<40m
N/mを有する。このようにして製造したスチレン−ブ
タジエン分散液は固体含量47.0%で粘度380mP
as(ブロックフィールド“Brookfield”粘度計、20
℃、20rpm)及び粒度950nm(Coulter LS
230,Dw)を有する。該粉末を用いたセメント混合
物は水/セメント比1.03で初めてセメント安定性で
ある。モルタルの機械的特性、例えば圧縮強さ及び曲げ
強さは、製造するために大量の水を使用すると悪くな
る。表面張力>40mN/mを有する保護コロイドだけ
を使用すると、分散液から製造された粉末の再分散性は
不満足である。表面張力<40mN/mを有する保護コ
ロイドだけを使用すると、分散液から製造された粉末の
セメント安定性は不満足である。
イドを部分的に先に装入しかつ部分的に配量することに
より、保護コロイドだけを用いて、セメント安定性の粉
末に噴霧乾燥することができるスチレン−ブタジエン−
コポリマーの立体的に安定化された分散液の製造が達成
される。この方法における欠点は約2.5μm〜4.5
μmの分散液の極めて大きな粒度にある。経験によれ
ば、この粒度(明らかに1μmを越える)を有する分散
液は貯蔵安定でない。モノマーの一部を先に装入しかつ
部分的に配量しなければならない。重合中に全てのモノ
マーを加えれば、重合反応は不完全である。
プトシランの補助で、部分鹸化したポリビニルアルコー
ルでブタジエン含有の、保護コロイドで安定化された分
散液が製造される。この方法の欠点は、メルカプトシラ
ンに制限されかつシランのコストが高いことにある。更
に、乳化剤が使用される。
の技術の欠点、特に有機溶剤、乳化剤、製造するのに費
用がかかる保護コロイド又はメルカプトシランを使用し
た粘度の調節を克服しかつ1000nmの安定なコロイ
ド状分散液未満の平均粒子直径の調節を可能にし、かつ
更に分散液の乾燥により良好に再分散可能なかつセメン
ト安定性プラスチック粉末を製造する可能性を提供す
る、乳化剤不含の、保護コロイドで安定化された水性分
散液の製造方法を提供することである。
び場合によりモノマーの全量に対して0.1質量%〜2
0質量%の量の別のコモノマーの存在下で、ビニル芳香
族化合物、1,3−ジエン及び/又は(メタ)アクリル
酸エステルから選択される少なくとも2種のモノマーを
ベースとする、保護コロイドで安定化された、乳化剤不
含の水性分散液を製造する方法であり、該方法は、モノ
マーを反応容器に装入しかつモノマー100%に対する
反応率が少なくとも40%になった後初めて、全水量の
少なくとも10質量%を反応容器に入れることを特徴と
する。
び/又はメチルスチレンであり、この場合スチレンが有
利である。
及び/又はイソプレンであり、この場合1,3−ブタジ
エンが有利である。
酸エステルは、メチルメタクリレート、メチルメタクリ
レート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、
プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、n−
ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、n−ブ
チルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、2−
エチルヘキシルアクリレートである。
〜C8−アルキル)(メタ)アクリル酸エステル、例え
ばヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメ
タクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒド
ロキシ(2−エチルヘキシル)アクリレート、有利には
ヒドロキシエチルメタクリレート;エチレン系不飽和モ
ノ−及びジカルボン酸、有利にはアクリル酸、メタクリ
ル酸、フマル酸、マレイン酸;エチレン系不飽和カルボ
ン酸アミド及び−ニトリル、有利にはアクリルアミド及
びアクリルニトリル;フマル酸及びマレイン酸のモノ−
及びジエステル、例えばジエチル−及び/又はジイソプ
ロピルエステル並びに無水マレイン酸;エチレン系不飽
和スルホン酸もしくはその塩、有利にはビニルスルホン
酸、2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホ
ン酸である。その他の例は、前架橋するコモノマー、例
えば多エチレン系不飽和コモノマー、例えばジビニルア
ジペート、ジアリルマレエート、アリルメタクリレー
ト、又は後架橋するコモノマー、例えばN−メチロール
アクリルアミド(NMA)、N−メチロールメタクリル
アミド(NMMA)、又はN−メチロールアクリルアミ
ド又はN−メチロールメタクリルアミドのエステルであ
る。エポキシ官能性コモノマー、例えばグリシジルメタ
クリレート及びグリシジルアクリレートも適当である。
その他の例は、ケイ素官能性のコモノマー、例えばアク
リルオキシプロピルトリ(アルコキシ)−及びメタクリ
ルオキシプロピルトリ(アルコキシ)−シラン、ビニル
トリアルコキシシラン及びビニルメチルジアルコキシシ
ランであり、この場合アルコキシ基はエトキシ−及びエ
トキシプロピレングリコールエーテル基であってよい。
有利な実施態様によれば、全てのモノマーを重合中にフ
ィードで反応容器に加えるが、しかし部分的に先に装入
しかつ配量することもできる。
ルアルコール、ポリエチレングリコール、変性デンプン
及びデキストリン、セルロース誘導体、例えばヒドロキ
シエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、
又はカルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリド
ン、ポリスチレン−b−ポリエチレンオキシド−又はポ
リ(メタ)アクリレート−b−ポリエチレンオキシド−
ブロックコポリマー及びカゼインである。有利には、重
合度200〜2000及び加水分解度74〜99.5%
を有するポリビニルアルコールをモノマー100部当た
り1〜20部の量で使用する。保護コロイド又は保護コ
ロイド混合物は先に装入するが、しかし装入と供給に間
に分配するか又は重合中だけにフィードで加えることも
できる。
ペルオキシド、過酸化水素、ナトリウム−、カリウム−
又はアンモニウムペルオキソジスルフェートの個々のも
の又は組み合わせたものである。本発明の有利な実施態
様においては、水溶性ナトリウムペルオキソジスルフェ
ートをt−ブチルペルオキシドと組み合わせて、全モノ
マーに対して0.01〜2質量%の全量で装入する。活
性剤としては、水溶性還元剤、例えば亜硫酸−又は重亜
硫酸ナトリウム、−カリウム、−アンモニウム、ナトリ
ウムホルムアルデヒドスルホキシレート又はアスコルビ
ン酸が有効である。有利には、活性剤は、重合中に全モ
ノマーに対して0.01〜2質量%の量で配量する。
以上の緩衝剤、例えば炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリ
ウム、リン酸三カリウム、エチレンジアミンテトラアセ
テート又はニトリロトリ酢酸を使用する。第三アミンを
補助のために使用することができる。
を使用することができる。これらは全モノマーに対して
0.1〜3質量%の量で使用する。分子量調節剤は、先
に装入する、添加する又は部分的に先に装入しかつ部分
的に添加することができる。このような物質の例は、メ
ルカプトン、例えばn−ドデシルメルカプタン、t−ド
デシルメルカプタン、メルカプトプロピオン酸、メルカ
プトプロピオン酸メチルエステル、又は第三アミン、例
えばトリエタノールアミンである。重合温度は30〜9
0℃、有利には50〜80℃である。
予め装入しかつモノマー及び別の成分を重合中に供給す
る形式で実施する。しかし、保護コロイド及びモノマー
を部分的に予め装入しかつ部分的に添加する、又は保護
コロイド及びモノマーを完全に予め装入することも可能
である。
の一部を加える。その際水を加える開始時点で反応率は
モノマー100%に対して少なくとも40%である。こ
のことは、希釈効果により粘度を低く保つために、有利
に水を予め装入するか、又は水をモノマーに平行して加
える従来の技術と異なっている。全てのモノマーを反応
容器に加えかつ反応率がモノマー100%に対して少な
くとも40%になった後に1時間で、全水量に対して水
20質量%を加えるのが有利である。モノマーの添加を
行った後に加えられる水と共に、別の保護コロイドを加
えることもできる。別の実施態様においては、モノマー
の添加に並行して全水量の10〜60質量%を、又は全
水量の10〜60質量%を保護コロイドと一緒に反応器
に加えかつモノマー添加を行った後に、分散液の固体含
量に対して、水10〜40質量%を場合により保護コロ
イドと一緒に反応器に加える。この際、水に溶解した保
護コロイド量は、分散液の固体含量に対して0.5〜1
5質量%である。モノマーの添加を行った後に供給する
水量及び添加時間は、粘度が低下するように決定する。
そのために必要な水量は、添加を1時間以内で行う場合
には、その都度の添加速度に基づき、全水量に対して1
0〜40質量%、有利には20質量%である。本発明に
よる方法が分散液の粘度及びセメント安定性及びそれか
ら噴霧乾燥により製造された粉末の再分散性及びセメン
ト安定性にプラスに作用することは意想外のことであっ
た。
利には40〜60%の完成した分散液の固体含量に相応
して調節する。
始により重合を低い残留モノマーまで更に進行させるこ
とができる。
100℃、有利には−20〜+50℃を有する。コポリ
マーの組成は、前記のガラス転移温度が達成されるよう
に選択されている。この場合には、コモノマーの割合を
考慮すべきである。TgはFOX式を用いて近似値的に
予め計算することができる。FOX T. G., Bull. Am. Phy
sics Soc. 1, 3, page 123 (1956)によれば、1/Tg
=x1/Tg1+X2/Tg2+……xn/Tgnが当
てはまり、ここでxnはモノマーnの質量分数(質量%
/100)を表し、かつTgnはモノマーnのホモポリ
マーのケルビン度におけるガラス転移温度である。ホモ
ポリマーのためのTg値は、Polymer Handbook 2end Ed
ition, J. Wily & Sons, New York (1975) に記載され
ている。ポリマーのガラス転移温度Tgは、公知方法で
示差走査熱量法(DSC)により確認することができ
る。
た粉末は、接着剤組成物、例えば流動接着剤、パテ、モ
ルタル、例えばセメントモルタル、石灰モルタル、乾燥
モルタル、プラスター、石膏建材並びに分散塗料を製造
するために適当である。
在下に反応させ、その際モノマーを反応容器に装入しか
つモノマー100%に対する反応率が少なくとも40%
になった後初めて、全水量の少なくとも10質量%を反
応容器に入れることにより得られた、ビニル芳香族化合
物及び1,3−ジエン及び場合によりモノマーの全量に
対して0.1質量%〜20質量%の量の別のコモノマー
をベースとする、保護コロイドで安定化された、乳化剤
不含の水性分散液である。製造及び使用物質は、前記に
詳細に記載されている。
明する。実験結果は、第1表にまとめられている。
液として)10部を加えかつ固体含量を35%に調節し
た。該ラテックスを噴霧乾燥装置内で空気並流で乾燥さ
せた。粘着防止剤として、タルク/ドロマイト混合物
(1:1)10%(固体含量に対して)使用し、これを
乾燥中にフィードに並行して供給した。
再分散した後の粒度 粉末を水中に分散させかつ0.1%の濃度に希釈した。
粒度分布をマルベルン社(Fa. Malvern)のMicrotrac X
-100で900秒の超音波処理前及び後に測定した。
タル特性の測定 分散液、又は分散粉末をモルタル(砂2−4mm400
g、砂1〜2mm600g、砂0.5〜1.2mm10
00g、砂H33、セメントPZ35F)において水/
セメント比(W/C)0.38又は0.46及びプラス
チック/セメント比(W/C)0.1及び消泡剤ベバロ
イド(Bevaloid)6352 DD5gで加工性について
試験した。DIN18555に基づき、この値をスラン
プ値として測定した。ガラス板の真ん中にスランプコー
ンを用いて、場合によりポリマー分散液又は粉末を有す
るモルタルケーキを形成した。モルタルコーンもしくは
モルタルケーキを、引き続き15ストロークの突き堅め
(1ストローク/秒)により板の衝撃の際の揺動により
スランプさせた。0、20、40及び60分後に測定し
た、スランプしたケーキの直径は、モルタルのスランプ
値を生じ、これはモルタルのセメント安定性もしくは加
工性のための尺度を反映する。モルタルプリズム体を製
造し、これで曲げ強さ及び圧縮強さを測定した。該測定
は、7日間の水中貯蔵及び21日間の乾燥貯蔵後に測定
した。モルタル混合物の気泡含量をホルム・ウント・テ
スト・ザイドナー社(Fa. Form und Test Seidner)の
空気含量検査器B2030を用いてDIN18555に
基づき測定した。標準サンプルとして、市場で慣用の粉
末における技術的標準を代表するビニルアセテート−エ
チレン−コポリマー粉末ビンナパス(Vinnapas)RE
545 Zを一緒に試験した。試験結果は、第1表にに
まとめられている。
トルの圧力オートクレーブに、水1622g、18.9
%のPVA溶液(加水分解度約87%)1058g、E
DTA4g及びトリエタノールアミン8gを装入しかつ
70℃に加熱した。反応器内部温度が一定に保たれた後
に、ペルオキソ二硫酸ナトリウム4g及びt−ブチルヒ
ドロペルオキシド(70%)34.3gを一回で添加し
た。その後5分で、フィードの配量を開始した。スチレ
ン2400g、t−ドデシルメルカプタン16g、ヒド
ロキシエチルメタクリレート200g及びブタジエン1
400gを5時間で反応器に供給した。それに並行し
て、2.8%のナトリウムホルムアルデヒドスルホキシ
レート溶液870gを6時間以内で添加した。モノマー
配量の終了後に、t−ブチルヒドロペルオキシド(70
%)11.4gを一回で添加した。t−ブチルヒドロペ
ルオキシドの添加終了後に、5時間目にモノマー100
%に対して46%の反応率で水858gを1時間以内で
添加した。水の添加終了後に、重合反応器を更に4時間
攪拌下に放置した。引き続き、反応器を20分で室温に
冷却した。脱臭した分散液のブロックフィールド粘度
は、固体含量50.6%で1560mPas(スピンド
ル3.30rpm)であった。重合後に、固体含量は4
8.3%であった。粒度をコウルター・ナノ−サイザー
(Coulter Nano-Sizer)で測定し、471nmであっ
た。水中に分散した粉末の粒度は、超音波処理を行わな
い場合D50=37μmでありかつ900秒間の超音波
処理後にD50=9.12μm(Microtrac-X100)であ
った。モルタル混合物は、該分散液から乾燥により製造
した粉末で水/セメント比(W/C)0.38でモルタ
ルケーキに加工可能であるが、これはしかしスランプ値
を示さない。W/C比0.46で、モルタル混合物は高
いスランプ値を示す(第1表)。
節装置を備えた12リットルの圧力オートクレーブに、
水667g、19.6%のPVA溶液(加水分解度約8
7%)1225g、EDTA4g及びトリエタノールア
ミン8gを装入しかつ70℃に加熱した。反応器内部温
度が一定に保たれた後に、ペルオキソ二硫酸ナトリウム
4g及びt−ブチルヒドロペルオキシド(70%)3
4.3gを一回で添加した。それに並行して、水874
gを1時間以内で添加した。ペルオキソ二硫酸ナトリウ
ム4g及びt−ブチルヒドロペルオキシド添加5分後
に、フィードの配量を開始した。スチレン2400g、
t−ドデシルメルカプタン16g、ヒドロキシエチルメ
タクリレート280g及びブタジエン1400gを5時
間で反応器に供給した。それに並行して、2.8%のナ
トリウムホルムアルデヒドスルホキシレート溶液870
gを6時間以内で添加した。モノマー配量の終了後に、
t−ブチルヒドロペルオキシド(70%)11.4gを
一回で添加した。t−ブチルヒドロペルオキシドの添加
終了後に、5時間目にモノマー100%に対して反応率
44%で水858gを1時間以内で添加した。水の添加
終了後に、重合反応器を更に4時間攪拌下に放置した。
引き続き、反応器を20分で室温に冷却した。分散液の
ブロックフィールド粘度は、固体含量50.5%(重合
後47.8%)及び粒度461nm(Coulter Nano-Size
r)で1460mPasであった。超音波処理を行わな
いで、水中に分散した粉末の粒度はD50=29.23
μmであった。900秒間の超音波処理後に、粉末は平
均粒度D50=8.20μmに分解した。モルタル混合
物は、該分散液から乾燥により製造した粉末で水/セメ
ント比0.38でセメント安定性であった。
ケット温度調節装置を備えた12リットルの圧力オート
クレーブに、水861g、19.6%のPVA溶液(加
水分解度約87%)1005g、EDTA4g及びトリ
エタノールアミン8gを装入しかつ70℃に加熱した。
反応器内部温度が一定に保たれた後に、ペルオキソ二硫
酸ナトリウム4g及びt−ブチルヒドロペルオキシド
(70%)34.3gを一回で添加した。それに並行し
て、4.5質量%のPVA溶液865gを1時間以内で
添加した。ペルオキソ二硫酸ナトリウム4g及びt−ブ
チルヒドロペルオキシド添加5分後に、スチレン240
0g、t−ドデシルメルカプタン16g、ヒドロキシエ
チルメタクリレート280g及びブタジエン1400g
を5時間で反応器に供給した。それに並行して、2.8
%のナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート溶液
870gを6時間以内で添加した。モノマー配量の終了
後に、5時間目にt−ブチルヒドロペルオキシド(70
%)11.4gを一回で添加した。t−ブチルヒドロペ
ルオキシドの添加終了後に、4.5質量%bのPVA溶
液865gを1時間以内で添加した。反応率は、添加の
開始時にモノマー100%に対して47%であった。P
VA溶液の添加終了後に、重合反応器を更に4時間攪拌
下に放置した。引き続き、反応器を20分で室温に冷却
した。分散液のブロックフィールド粘度は、重合後固体
含量50.5%及び粒度539nm(Coulter Nano-Size
r)で1500mPasであった。モルタル混合物は該
分散液から乾燥により製造した粉末で水/セメント比
0.38でセメント安定性であった。該粉末は水中で平
均粒度D50=31.95μmに、かつ900秒間の超
音波処理後に平均粒度D50=8.88μmに分解し
た。該粉末はW/C比0.38でセメント安定性であっ
た。
て製造したが、但しモノマー添加後の水の配量を行わな
かった。翼攪拌機及びジャケット温度調節装置を備えた
12リットルの圧力オートクレーブに、水2533g、
19.6%のPVA溶液(加水分解度約87%)101
5g、EDTA4g、炭酸ナトリウム12g及びトリエ
タノールアミン8gを装入しかつ70℃に加熱した。反
応器内部温度が一定に保たれた後に、ペルオキソ二硫酸
ナトリウム4g及びt−ブチルヒドロペルオキシド(7
0%)34.3gを一回で添加した。その5分後に、フ
ィードの配量を開始した。スチレン2460g、t−ド
デシルメルカプタン16g、ヒドロキシエチルメタクリ
レート250g及びブタジエン1340gを5時間で反
応器に供給した。それに並行して、2.8%のナトリウ
ムホルムアルデヒドスルホキシレート溶液870gを6
時間以内で添加した。モノマー配量の終了後に、t−ブ
チルヒドロペルオキシド(70%)11.4gを一回で
添加した。その後、重合反応器を更に5時間攪拌下に放
置した。引き続き、反応器を20分で室温に冷却した。
該バッチは、極めて粘性でありかつ粒状であるので、後
処理されなかった。
なくとも40%の反応率が達成された後初めて水を加え
ることにより固体含量約50%を有する保護コロイドで
安定化された、乳化剤不含の分散液の製造が達成される
ことを立証する。水を先に装入するか又は既に予めモノ
マー添加に並行して、又はモノマー100%に対して反
応率40%が達成される前に添加すれば、最終生成物の
粘度は極めて高くなる。しばしば、残留モノマーの除去
後にそうして製造された分散液は凝集することが観察さ
れる。
には付加的に理論的固体含量を50%から40%に低下
させた。このようにして、固体含量39.7%、ブロッ
クフィールド粘度175mPas(スピンドル2.30
rpm)及び粒度267nm(Coulter-Nano-Sizer)を
有するラテックスが得られた。超音波処理を行わない場
合、再分散した粉末の平均粒度はD50=66.72μ
mであった。900秒間の超音波処理後に平均粒度は変
化せずにD50=63.77μmであった。モルタル混
合物の気泡含量は、11%を有する分散液の添加後に実
施例1〜3よりも高かった。これから製造した粉末で
は、水/セメント比0.38及び0.46でモルタルケ
ーキを製造することができなかった。それというのも、
モルタル混合物が乾燥しすぎたからである。比較例2
は、モノマー添加を行った後の水の添加は粉末のセメン
ト安定性及び再分散性を改良することを立証する。固体
含量を50%から40%に低下させることによる希釈し
た操作法は、確かに乳化剤不含の分散液の製造を可能に
するが、しかしこの粉末はセメント安定性及び再分散性
において明らかに悪くなる。更に、低い固体含量を有す
る分散液の製造は経済的に好ましくない。
粉末VinnapasRE 545 Zの場合には、超音波処理を用いた
水中での再分散性は本発明による粉末におけるよりも良
好である(第1表)。しかしながら、セメント安定性に
おいては本発明による粉末は同等である。
疎水性のモノマーをベースとする保護コロイドで安定化
された、乳化剤不含の分散液の重合を達成することがで
きる。該分散液の噴霧乾燥により得られた粉末は、良好
な再分散性及びセメント安定性を有する。
Claims (18)
- 【請求項1】 助剤及び場合によりモノマーの全量に対
して0.1質量%〜20質量%の量の別のコモノマーの
存在下で、ビニル芳香族化合物、1,3−ジエン及び/
又は(メタ)アクリル酸エステルから選択される少なく
とも2種のモノマーをベースとする、保護コロイドで安
定化された、乳化剤不含の水性分散液を製造する方法に
おいて、モノマーを反応容器に装入しかつモノマー10
0%に対する反応率が少なくとも40%になった後初め
て、全水量の少なくとも10質量%を反応容器に入れる
ことを特徴とする、少なくとも2種のモノマーをベース
とする、保護コロイドで安定化された、乳化剤不含の水
性分散液の製造方法。 - 【請求項2】 ビニル芳香族化合物としてスチレン及び
/又はメチルスチレンを使用する請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 1,3−ジエンとして1,3−ブタジエ
ン及び/又はイソプレンを使用する請求項1又は2記載
の方法。 - 【請求項4】 1〜15個の炭素原子を有するアルコー
ルの(メタ)アクリル酸エステルを使用する請求項1か
ら3までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 メチルアクリレート、メチルメタクリレ
ート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プ
ロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、n−ブ
チルアクリレート、t−ブチルアクリレート、n−ブチ
ルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、2−エ
チルヘキシルアクリレートを使用する請求項4記載の方
法。 - 【請求項6】 保護コロイド、開始剤、pH値調節剤、
分子量調節剤から選択される助剤を使用する請求項1か
ら5までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項7】 保護コロイドとしてポリビニルアルコー
ル、ポリエチレングリコール、変性デンプン、デキスト
リン、セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリ
スチレン−b−ポリエチレンオキシド−又はポリ(メタ
クリレート−b−ポリエチレンオキシド−ブロックコポ
リマー又はカゼインを単独で又は混合して使用する請求
項1から6までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 開始剤としてペルオキシド、ヒドロペル
オキシド、過酸化水素、ナトリウム−、カリウム−又は
アンモニウムペルオキソジスルフェート、アゾ化合物を
単独で又は混合して使用する請求項1から7までのいず
れか1項記載の方法。 - 【請求項9】 pH値調節剤として炭酸ナトリウム、炭
酸水素ナトリウム、リン酸三カリウム、エチレンジアミ
ンテトラアセテート、又はニトリロトリ酢酸を単独で又
は混合して使用する請求項1から8までのいずれか1項
記載の方法。 - 【請求項10】 分子量調節剤としてn−ドデシルメル
カプタン、t−ドデシルメルカプタン、メルカプトプロ
ピオン酸、メルカプトプロピオン酸メチルエステル、及
び/又はトリエタノールアミンを単独で又は混合して使
用する請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項11】 ヒドロキシ(C1〜C8−アルキル)
(メタ)アクリル酸エステル、エチレン系不飽和モノ−
及びジカルボン酸、エチレン系不飽和カルボン酸アミド
及び−ニトリル、フマル酸又はマレイン酸のモノ−及び
ジエステル、エチレン系不飽和スルホン酸もしくはその
塩、前架橋するコモノマー、後架橋するコモノマー、エ
ポキシ官能性コモノマー、及びケイ素官能性コモノマー
を単独で又は混合して使用する請求項1から10までの
いずれか1項記載の方法。 - 【請求項12】 コモノマーとしてヒドロキシエチルア
クリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロ
キシプロピルアクリレート、ヒドロキシ(2−エチルヘ
キシル)アクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、フ
マル酸、マレイン酸、アクリルアミド、アクリルニトリ
ル、フマル酸及びマレイン酸のジエチル−及び/又はジ
イソプロピルエステル、無水マレイン酸、ビニルスルホ
ン酸、2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスル
ホン酸、ジビニルアジペート、ジアリルマレエート、ア
リルメタクリレート、N−メチロールアクリルアミド
(NMA)、N−メチロールメタクリルアミド(NMM
A)、N−メチロールアクリルアミド又はN−メチロー
ルメタクリルアミドのエステル、グリシジルメタクリレ
ート、グリシジルアクリレート、アクリルオキシプロピ
ルトリ(アルコキシ)−及びメタクリルオキシプロピル
トリ(アルコキシ)−シラン、ビニルトリアルコキシシ
ラン、ビニルメチルジアルコキシシラン(この場合アル
コキシ基は例えばエトキシ−及びエトキシプロピレング
リコールエーテル基であってよい)を単独で又は混合し
て使用する請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 重合温度が30〜90℃である請求項
1から12までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項14】 固体の水に対する比を、30〜70%
の完成した分散液の固体含量に相当して調節する請求項
1から13までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項15】 全量の保護コロイドを装入しかつモノ
マー及び助剤を重合中に供給する請求項1から14まで
のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項16】 モノマーを助剤の存在下に反応させ、
その際モノマーを反応容器に装入しかつモノマー100
%に対する反応率が少なくとも40%になった後初め
て、全水量の少なくとも10質量%を反応容器に入れる
ことにより得られた、ビニル芳香族化合物及び1,3−
ジエン及び場合によりモノマーの全量に対して0.1質
量%〜20質量%の量の別のコモノマーをベースとす
る、保護コロイドで安定化された、乳化剤不含の水性分
散液。 - 【請求項17】 請求項1から15までの少なくとも1
項に基づき製造された請求項16記載の分散液の、再分
散可能な粉末を製造するための使用。 - 【請求項18】 請求項1から15までの少なくとも1
項に基づき製造された請求項16記載の分散液の、接着
剤組成物、パテ材料、モルタル、石膏建材及び分散塗料
を製造するための使用。
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