агломераты из веществ для получения водной системы связующего

Формула изобретения

1. Агломераты в виде формованных или агрегированных частиц из веществ для получения водной системы связующего, представляющие собой а) от 30 до 100 вес.% водорастворимых или диспергируемых в воде, не клейких в сухом состоянии при комнатной температуре неорганических или органических, натуральных или полусинтетических полимеров и б) от 0 до 70 вес.% полностью синтетических полимеров, в каждом случае считая в расчете на общее количество веществ для получения водной системы связующего, отличающиеся тем, что они содержат минимум один гидрофильный разрыхлитель с волокнистой внутренней или внешней структурой, который не растворим в воде и оказывает давление при набухании.

2. Агломераты по п.1, отличающиеся тем, что они содержат от 99,5 до 50, в частности, от 97 до 70 и прежде всего от 95 до 85 вес.% веществ для получения водной системы связующего и от 0,5 до 50, в частности, от 3 до 30 и прежде всего от 5,0 до 15 вес.% гидрофильного разрыхлителя, в расчете на сумму разрыхлителя и веществ для получения водной системы связующего.

3. Агломераты по п.1 или 2, отличающиеся тем, что давление набухания гидрофильного разрыхлителя составляет выше, чем 10⁵ нм^-2, т.е. выше, чем 1 бар, предпочтительно выше, чем 1,410⁵ нм^-2, т.е. выше, чем 1,4 бар.

4. Агломераты по п.1, отличающиеся тем, что растворимость гидрофильного разрыхлителя в воде составляет менее 1 г/100 мл воды при 20С, предпочтительно менее 0,01 г/100 мл воды при 20С, измерено как граница насыщения.

5. Агломераты по п.1, отличающиеся тем, что гидрофильный разрыхлитель с внутренней или внешней структурой представляет собой короткие резанные волокна и микрокристаллические полимеры, в частности, микрокристаллическую целлюлозу.

6. Агломераты по п.1, отличающиеся тем, что гидрофильный разрыхлитель содержит тонко дисперсную часть с диаметром <0,2 мм в количестве менее чем 10, предпочтительно менее чем 5 вес.%.

7. Агломераты по п.1, отличающиеся тем, что гидрофильный разрыхлитель в виде порошка не образует с водой геля.

8. Агломераты по любому из пп.1-7, отличающиеся тем, что гидрофильным разрыхлителем является натуральный или синтетический полисахарид или производное полисахарида, в частности, целлюлоза и ее производные.

9. Агломераты по любому из предыдущих пунктов, отличающиеся тем, что они содержат менее 10 вес.%, предпочтительно менее 1 вес.% солей, образующих газы при условиях применения и хранения.

10. Агломераты по любому из предыдущих пунктов, отличающиеся тем, что вещества для получения водной системы связующего содержат а) от 50 до 99 вес.% водорастворимых или диспергируемых в воде, не клейких в сухом состоянии при комнатной температуре неорганических или органических, натуральных или полусинтетических полимеров и б) от 0 до 50 вес.% полностью синтетических полимеров, все весовые проценты даны в расчете на сумму разрыхлителя и веществ для получения водной системы связующего.

11. Агломераты по п.10, отличающиеся тем, что они содержат в качестве компонента а) жидкое стекло, крахмал, производные крахмала и/или производные целлюлозы, в частности, простые эфиры целлюлозы, представляющие собой полимер-основу.

12. Агломераты по п.10, отличающиеся тем, что они содержат в качестве компонента б) виниловые полимеры и/или полиакрилаты, в частности, редиспергируемые поливинилацетаты, представляющие собой усилитель клеящей способности.

13. Агломераты по минимум одному из предыдущих пунктов, отличающиеся тем, что они дополнительно содержат до 30, предпочтительно от 1 до 10 вес.% наполнителей, выбранных из группы, включающей карбонаты, силикаты, кремнезем, сульфаты, гидроксид алюминия, стекловолокно и стеклянные шарики, в расчете на сумму веществ для получения водной системы связующего и разрыхлителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к агломератам, представляющим собой формованные частицы или агрегированные частицы, из веществ для получения водной системы связующего, к их получению и применению.

Под агломератами следует понимать сыпучие массы из более или менее пористых, очень прочно взаимосвязанных для практического использования частиц из порошкообразных веществ. Если агломераты состоят из частиц неправильной формы, т.е. если они не имеют правильную геометрическую форму и имеют скорее неровную или даже очень зазубренную поверхность, их называют агрегированными частицами. Если агломераты имеют правильную форму с ровной или закругленной поверхностью, то речь идет о формованных частицах. Агломераты должны состоять из веществ для приготовления водных систем связующих. Под водной системой связующего следует понимать растворы или дисперсии, которые применимы для склеивания, упрочнения или уплотнения. Конкретными примерами являются клейстер, дисперсные клеи, грунтовки для минеральных грунтовочных покрытий и так далее. Чтобы получать такие готовые для применения связующие, необходимо сухие агломераты растворять или соответственно диспергировать в воде.

Такие агломераты известны. Так, например, в патенте ФРГ DE 3103338 предлагается сухое клейстерное вещество на основе порошкообразных простых эфиров целлюлозы. Из простых эфиров целлюлозы в виде частиц, 90% которых имеет размер ниже 200 микрон, в грануляторе с добавлением воды получают быстро растворимый гранулят с размером частиц от 100 до 600 микрон. Вследствие добавления воды при гранулировании грануляты имеют объем больший, чем исходный. И при сушке грануляты имеют насыпной вес, составляющий только около 50% насыпного веса исходной порошкообразной смеси. Вследствие этого повышается расход этих гранулятов в упаковочном материале, что было нежелательно. Грануляты можно формовать в устройстве для прессования, например, в таблетки диаметром 25 мм. Такие таблетки после их помещения в воду, должны немедленно разрушаться, и по истечении от 5 секунд до 8 минут образуется готовый к употреблению клейстер. Таблетки содержат простой эфир целлюлозы, глиоксаль, фосфорную кислоту и этоксилированные жирные спирты. Они могут также содержать дисперсионный полимерный порошок. Недостатком имеющих такой состав таблеток является то, что готовый к употреблению клейстер не свободен от комьев, которые снаружи желеобразны и внутри полностью сухие. Эти комья при интенсивном перемешивании и в течение большого промежутка времени очень медленно растворяются.

Эта проблема образования комьев описана в патенте ФРГ DE 4200188 и решается тем, что в таблетке, наряду с водорастворимым сухим полимером, содержится еще вещество, которое при контакте с водой реагирует с выделением газа. При этом речь идет предпочтительно о сухом кислом компоненте, которым может быть карбонат или бикарбонат. Кроме того, может быть рекомендована еще добавка дополнительного разрыхлителя (средства для разрушения таблетки), например добавка крахмала, суперабсорбера, кремниевой кислоты и талька. В качестве суперабсорбера описан простой эфир целлюлозы, который имеет такую степень структурирования, что нерастворим в воде и способен абсорбировать деионизированную воду в количестве, составляющем около пятидесятикратного от его веса. Недостатком является то, что все исходные вещества должны иметь только очень низкое содержание воды, поскольку иначе при хранении таблеток клея может произойти преждевременное газообразование. Чтобы достигнуть необходимого распорного эффекта, от около 30 до 50%, таблетки представляют собой соль. Такое высокое содержание электролита приводит к понижению вязкости до 30% по сравнению с составами клеев, содержащих неэлектролит. Это снижает удельный расход клейстера в значительной степени.

Такие таблетки - содержащие суперабсорбер или без него - имеют, по крайней мере, один из следующих недостатков:

- получение только в условиях высокой степени сухости,

- понижающаяся прочность таблеток,

- отсутствие стойкости при хранении из-за проникновения влаги и

- маленькие комки, которые исчезают только через 30 минут.

В патенте ФРГ DE 19702026 эти недостатки преодолевают тем, что формованные частицы получают при щадящих условиях, так что пограничные области формованной частицы также пористы. К тому же порошкообразные вещества для получения клейстера с 5-40 вес.% воды сформованы в заготовки, которые щадящим нагревом, в частности микроволнами, упрочняются. Недостатком этого решения является дорогостоящее применение микроволн.

Из европейской заявки 0416405 от 13.03.1991 г. известны формованные или агрегированные частицы из веществ для получения водной системы связующего в виде композиции, содержащей как минимум один суперабсорбер в виде зернистого материала в качестве разрыхлителя. Водопоглощающая способность указанных суперабсорберов составляет минимум 50 г/г, в частности 100 г/г. Исходя из размера зерен 100 мкм получают частицы, имеющие диаметр более 1 мм в набухшем состоянии. Данные частицы с диаметром более 1 мм непригодны для механизированной обработки клея, а также приводят к неровной поверхности обоев.

Исходя из вышеописанного уровня техники задача данного изобретения состоит в том, чтобы избежать указанные недостатки, в частности получить агломерат из веществ для приготовления водной системы связующего, который и после многомесячного хранения позже в течение обычного времени около 15 минут при по возможности слабом перемешивании растворяется в воде без комков и обеспечивает практически ту же вязкость, как и соответствующий порошок без разрыхлителя (средства для разрушения таблетки).

Поставленная задача решается агломератом в виде формованных или агрегированных частиц, из веществ для получения водной системы связующего, представляющих собой а) от 30 до 100 вес.% водорастворимых или диспергируемых в воде, неклейких в сухом состоянии при комнатной температуре неорганических или органических, натуральных или полусинтетических полимеров и б) от 0 до 70 вес. % полностью синтетических полимеров, в каждом случае в расчете на общее количество веществ для получения водной системы связующего за счет того, что они содержат минимум один гидрофильный разрыхлитель с волокнистой внутренней или внешней структурой, который нерастворим в воде и оказывает давление при набухании.

Агломерат согласно изобретению содержит от 99,5 до 50, в частности от 97 до 70 и прежде всего от 95 до 85 вес.%, веществ для получения водной системы связующего, а также от 0,5 до 50, в частности от 3 до 30 и прежде всего от 5 до 15 вес. %, разрыхлителя в расчете на сумму разрыхлителя и веществ для получения водной системы связующего.

Под разрыхлителем понимают вещество или смесь веществ, которые вызывают быстрое разрушение агломерата, в частности таблетки, в водной среде и тем самым обеспечивают быстрое и полное действие активных веществ. Применение разрыхлителей из водорастворимых или нерастворимых в воде веществ, которые при контакте с водой набухают и при этом оказывают давление набухания, а также увеличиваются в объеме, в принципе, известны. В частности, в фармацевтике применяют такие разрыхлители как ускоритель разрушения лекарственного средства в виде таблетки. Механизм разрушения таблеток, содержащих нерастворимый в воде, оказывающий при добавлении воды давление набухания разрыхлитель, описан, например, A.M. Guyot-Hermann в работе "Tablet Disintegration and Disintegrating Agents", S.T.P. Pharma Sciences 2(6), стр. 445-462,1992 г.

В качестве разрыхлителя по изобретению пригодны гидрофильные твердые вещества. Гидрофильность означает смачиваемость водой быстро и полностью. Целесообразно улучшать смачиваемость разрыхлителя добавлением, в частности, обработкой поверхности, поверхностно-активным веществом, а именно взятом в количестве от 0,1 до 10 г, предпочтительно от 0,5 до 3 г, поверхностно-активного вещества на 100 г разрыхлителя. Предпочтительны не анионные или катионные поверхностно-активные вещества, а неионные поверхностно-активные вещества.

Разрыхлитель должен оказывать сильное давление набухания. Так, максимальное давление набухания разрыхлителя должно превышать максимальное давление набухания каждого отдельного компонента клея и составлять при 20%-ной концентрации минимум 10⁵ нм^-2(1 бар), предпочтительно минимум 1,410⁵ нм^-2(1,4 бара), при измерении по методике, описанной в примерах. Важно прежде всего то, что давление набухания разрыхлителя в течение одной минуты после добавления воды становится выше, чем давление набухания компонентов клея. Предпочтительно оно должно быть выше в 1,3 раза. Преимущественным образом не только давление набухания, но и объем набухания (поглощенное количество воды) должен быть выше, поскольку при этом увеличение объема также велико. Преимущественным образом разрыхлители должны поглощать воду в количестве, превышающем минимум в два раза, в частности в пять раз, их собственный вес. Во многих случаях количество поглощенной воды превышает их вес в десять раз.

Разрыхлитель нерастворим в воде, т.е. его растворимость составляет ниже 1 г, преимущественно ниже 0,01 г, в расчете на 100 мл воды при 20^oС, при измерении через 1 минуту после добавления воды при перемешивании, предпочтительно также через более длительный промежуток времени до насыщения. Растворимость определяется обычно гравиметрически как осадок, выпавший из раствора, после чего нерастворившуюся часть отделяют, например, фильтрованием или центрифугированием. Если разрыхлителем является полимер, нерастворимость можно также определять по вязкости. Она может в течение одной минуты, преимущественно при насыщении, увеличиваться максимально на 10%, однако, предпочтительно не увеличивается вообще. Примерами полимерных разрыхлителей являются затрудненные производные целлюлозы. При этом речь идет об обратимо сшитых (структурированных) производных целлюлозы, которые в сшитом состоянии нерастворимы, а в не сшитом состоянии растворимы. Структурирование разрушается водой со значением рН, по крайней мере, 8.

Желательно, чтобы разрыхлитель не образовывал геля при проведении представленного в описании испытания.

Для быстрого действия разрыхлитель имеет волокнистую внутреннюю и/или внешнюю структуру. Под термином "волокнистая" следует понимать форму, при которой один размер является минимум вдвое больше, чем оба других размера, которые приблизительно одинаковы. Как правило, длина волокон составляет от 0,03 до 1,5 мм, предпочтительно от 0,1 до 1,0 мм. Волокна состоят предпочтительно из целлюлозы и ее производных. Но это могут быть и другие легко смачиваемые вещества, например стекло. Неволокнистые формы также применимы.

В отношении разрыхлителя речь идет прежде всего о натуральном или частично синтетическом полисахариде и его производных, особенно на основе целлюлозы. Однако в качестве основы пригоден также и крахмал. Можно применять также и полностью синтетические разрыхлители на основе сшитых поливинилпирролидонов (ПВП). Особенно предпочтительны коротковолокнистые или микрокристаллические полимеры. Имеются в виду коллагены, амилозы, полиамиды и прежде всего целлюлоза, например, в виде муки из мягкой древесины.

В принципе, разрыхлитель можно выбрать из множества известных разрыхлителей. Примерами целлюлоз и модифицированных целлюлоз являются Avicell PH 101, 102 или 200 фирмы FMC, Arbocel Bww 40 фирмы Rettenmaier, Elcema фирмы Degussa, Lattice NT 200, изготовитель неизвестен. Примерами крахмальных продуктов являются высокоструктурированный гидроксипропилкрахмал Prejel VA 70-S-AGGL фирмы Scholten, а также натрийкарбоксиметилкрахмал CMS UAP 500 и Primojel. Пригодны также поперечно-сшитая натрийкарбоксиметилцеллюлоза Ac-Di-Sol фирмы FMC, структурированные поливинилпирролидонпроизводные коллидона CL фирмы BASF и Polyplasdone XL фирмы GAF.

Предпочтительно разрыхлитель уплотнен. Под этим термином понимают совместное прессование (уплотнение) исходных веществ до частиц большего размера, а именно, со связующим или без него. Исходные вещества для разрыхлителя в смеси должны быть предпочтительно разных размеров. Оказались пригодными смеси целлюлозы и ее производных с длиной волокон от около 30 до 150 микрон, с одной стороны, и от 500 до 1500 микрон, с другой стороны. Перед уплотнением целесообразно добавлять поверхностно-активные вещества и другие добавки, например полиолы, такие как сорбит, и водорастворимые полимеры, такие как поливиниловый спирт и поливинилпирролидон. Уплотненный разрыхлитель (компакт) имеет насыпной вес от 200 до 700 г/л, в частности от 350 до 450 г/л, и размер частиц предпочтительно от 0,1 до 3 мм, в частности от 0,2 до 2 мм.

В отношении веществ для получения водной системы связующего речь идет о 50-99 вес.% водорастворимых или соответственно диспергируемых в воде в сухом состоянии при комнатной температуре неклейких неорганических или органических натуральных или частично синтетических полимерах (полимер-основа), а также о 0-50 вес. % полностью синтетических полимерах (усилитель клеящей способности), проценты даны в расчете на сумму разрыхлителя и веществ для получения водной системы связующего.

В качестве полимера-основы пригодны, наряду с жидким стеклом, по крайней мере, один из следующих водорастворимых или соответственно диспергируемых в воде натуральных или частично синтетических полимеров, в частности, если необходимо получить клейстер

а) крахмал и/или производные крахмала и

б) производные целлюлозы, в частности простые эфиры целлюлозы.

Крахмал должен быть водорастворимым, возможно набухающим в воде. В частности, интересен модифицированный крахмал, причем модификация осуществляется физическим или слабым химическим воздействием. Конкретные примеры: частично деструктурированный крахмал и набухающий крахмал.

Производные крахмала также должны быть водорастворимы, возможно набухающими в воде. В частности, интересны простые или сложные эфиры крахмала, прежде всего карбоксилированные и алкоксилированные крахмалы. Как карбоксилированные и/или алкоксилированные крахмалы пригодны все соответствующим образом модифицированные натуральные типы крахмала, выбранные из картофеля, кукурузы, пшеницы, риса, мило, тапиоки и подобных им, причем предпочтительны производные на основе картофельного и/или кукурузного крахмала. Применимые производные крахмала имеют степень карбоксилирования от 0,1 до 2,0 (ДС) или степень алкоксилирования от 0,05 до 1,5 (МС). Производные крахмала могут быть структурированными. В качестве средства сшивки пригодны бифункциональные соединения. Подобные средства сшивки известны (см., например, Европейский патент ЕР 0311873 B1, от стр. 3, строка 49 до стр. 4, строка 5).

Из простых эфиров целлюлозы пригодны, в частности, следующие типы: карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), карбоксиметилметилцеллюлоза (КММЦ), этилцеллюлоза (ЭЦ), гидроксибутилцеллюлоза (ГБЦ), гидроксибутилметилцеллюлоза (ГБМЦ), гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ), гидроксиэтилкарбоксиметилцеллюлоза (ГЭКМЦ), гидроксиэтилэтилцеллюлоза (ГЭЭЦ), гидроксипропилцеллюлоза (ГПЦ), гидроксипропилкарбоксиметилцеллюлоза (ГПКМЦ), гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ), гидроксиэтиметилцеллюлоза (ГЭМЦ), метилгидроксиэтилцеллюлоза (МГЭЦ), метилгидроксиэтилпропилцеллюлоза (МГЭПЦ), метилцеллюлоза (МЦ) и пропилцеллюлоза (ПЦ), причем предпочтительны карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза, метилгидроксиэтилцеллюлоза и метилгидроксипропилцеллюлоза, а также соли щелочных металлов КМЦ и легко этоксилированные МЦ.

Производные целлюлозы могут быть слабо структурированы, при этом они становятся растворимыми при значении рН выше 8 и растворение в воде замедлено. Структурирование (сшивку) можно осуществлять путем присоединения глиоксаля. Чтобы обеспечить установление значения рН минимум 8, в растворе после растворения, необходимо поддерживать избыток основного компонента по сравнению с кислым компонентом. Предпочтительно значение рН находится в области от 8 до 9,5. Может быть целесообразным применять совместно несколько полимеров-основ.

В качестве усилителя клеящей способности можно применять, по крайней мере, частично также и водорастворимые или соответственно диспергируемые в воде полностью синтетические полимеры: поливинилпирролидон, полиакриламид, поливиниловый спирт или соли полиакриловой кислоты. Предпочтительны полиакрилаты с 1-8 атомами углерода в спиртовом компоненте, а также виниловые полимеры, особенно поливинилацетат.

Далее, в качестве усилителей клеящей способности можно применять редиспергируемые дисперсионные порошки полностью синтетических полимеров, при этом речь идет, например, об указанных далее гомо- и сополимерах виниловых сложных эфиров, стирола, акрилата и винилхлорида. Как пригодные в качестве полимера-основы полимеры сложных виниловых эфиров следует указать гомополимеры винилацетата; сополимеры винилацетата с этиленом и/или винилхлоридом, и/или другими сложными виниловыми эфирами, такими как виниллаурат, виниловые сложные эфиры версатиновой кислоты, винилпивалат и/или сложные эфиры малеиновой кислоты/фумаровой кислоты; гомополимеры сложных виниловых эфиров насыщенных алкилкарбоновых кислот с 3-8 атомами углерода в алкильной части или их сополимеры с этиленом, винилхлоридом и/или другими сложными виниловыми эфирами. (Со)полимеры (мет)акрилата и/или стирола происходят от полимеров из стирола и/или сложных эфиров акриловой кислоты и/или метакриловой кислоты (указанных здесь как (мет)акрилат) с линейными, разветвленными или циклическими алифатическими спиртами с 1-20 атомами углерода. Другими (со)полимерами стирола могут быть сополимеры стирола-бутадиена. Как полимеры винилхлорида пригодны сополимеры винилхлорида-этилена.

Предпочтительно применять гомополимеры винилацетата, сополимеры винилацетата и этилена и сополимеры сложных виниловых эфиров насыщенных алкилкарбоновых кислот с 3-8 атомами углерода в алкильной части и этилена с содержанием этилена 1-40 вес.% и от 0 до 40 вес.% другого винилового сложного эфира из группы виниловых сложных эфиров насыщенных алкилкарбоновых кислот с 3-8 атомами углерода в алкильной части и/или винилхлорида; сополимеры стирола и акрилата, такие как стирол и бутилакрилат или стирол и этилгексилакрилат с содержанием стирола от 1 до 70 вес.%. Такие редиспергируемые полимеры обычно получают путем сушки распылением дисперсии полимера в скрубберах. Может быть целесообразным применять совместно несколько усилителей клеящей способности.

Полимеры-основу можно применять как сами по себе, так и в сочетании с усилителями клеящей способности. Как единственные связующие пригодны, в частности, простые эфиры целлюлозы и указанные производные крахмала. Для комбинации из двух связующих пригодны производные целлюлозы и производные крахмала, редиспергируемые полимеры которых можно применять как усилители клеящей способности.

Полимерами-основой клеев для текстильных и керамических покрытий, а также для грунтовок служат полностью синтетические полимеры, а именно, до содержания 70 вес. %. Таким образом, вещества для получения водной системы связующего берут в следующем составе: от 30 до 100 вес.% водорастворимых или диспергируемых в воде, неклейких в сухом состоянии при комнатной температуре (20^oС) неорганических или органических, натуральных или полусинтетических полимеров, а также от 0 до 70 вес.% полностью синтетических полимеров, в каждом случае считая в расчете на общее количество веществ (полимеров) для получения водной системы связующего.

Кроме этих двух существенных компонентов (разрыхлитель и вещества для получения водной системы связующего) агломераты могут содержать еще и вспомогательные добавки, чтобы связующие обладали определенными свойствами в соответствии с целями применения, например консерванты, смачиватели, антиадгезивы, пигменты, стабилизаторы и так далее. С точки зрения количества важным вспомогательным веществом являются наполнители. При этом речь идет о веществах, которые добавляют, главным образом, для того, чтобы увеличить объемы или соответственно вес. При этом они могут также улучшать техническую применимость, например повышать клейкость, если это требуется в данном конкретном случае. Обычными наполнителями являются карбонаты (например, карбонат кальция), силикаты (например, тальк, глина, слюда), кремнезем, сульфаты (кальция и бария), гидроксид алюминия, а также стекловолокно и стеклянные шарики. Подобные наполнители могут содержаться в агломерате в количестве до 30 вес.%, предпочтительно от 1 до 10 вес.%, в расчете на сумму веществ для получения водной системы связующего и разрыхлителя. Наполнители, однако, могут быть и смешаны с агломератом.

Необходимо, чтобы в агломерате находилось меньше чем 10 вес.%, предпочтительно меньше чем 1 вес.%, солей, которые при условиях хранения и применения образуют газы. В случае вспениваемых водных систем связующих этих газообразующих систем не должно быть в самом агломерате, а только в смеси с ним.

Указанные выше вещества для образования водной системы связующего являются, как правило, твердыми и как порошки или агломераты должны быть переработаны в агломераты большего размера. Размер частиц исходных веществ должен составлять, по крайней мере, 0,01 мм и целесообразно он находится в области от 0,2 до 3 мм, в частности в области от 0,5 до 1,5 мм.

Получаемые агрегированные частицы грубо дисперсны и при рассеве должны предпочтительно иметь следующее распределение частиц по размерам:

<0,4 мм макс. 3 вес.%,

> 0,4 мм и <1,0 мм макс. 27 вес.%,

> 1,0 мм и <1,6 мм макс. 35 вес.% и

> 1,6 мм и <3,0 мм макс. 35 вес.%.

Однако, кроме этого распределения частиц по размеру, агрегированные частицы могут быть и другого размера, например чешуйками с поверхностью до 1 см² и высотой до 3 мм.

Получаемые формованные частицы могут иметь почти любую геометрическую форму. Так, применимы сферическая, цилиндрическая и квадратная формы или другая трехмерная геометрическая форма, например таблетки, прутки, плитки или шарики. Предпочтительны формованные частицы такой геометрической формы, при которой внутрь их можно поместить, по крайней мере, один гипотетический кубик с длиной ребра 2,5 мм. Геометрическая форма формованной частицы выбирается в зависимости от области применения. Она должна облегчать манипуляции при хранении и применении. Так, вес формованной частицы должен разрешать получение обычных порций водных клеев без того, чтобы требовалось взвешивание. Формованные частицы имеют вес от 0,5 до 500 г, в частности от 1 до 100 г. Если формованная частица имеет насечки, такие как, например, на плитке шоколада, отламываемая часть должна иметь вес, по крайней мере, 1 грамм.

Агломераты согласно изобретению можно получать известными способами для окускования (см. , например, Энциклопедию Улльмана по химической промышленности, пятое издание, том В2, стр. от 7-1 до 7-37). При этом речь идет, в общем, о получении грубо дисперсных агломератов путем воздействия давления, температуры и/или растворителя на тонкодисперсные вещества, т.е. на порошкообразные или агломерированные смеси.

При окусковании путем прессования (брикетирование) тонко дисперсная смесь с добавлением связующего или без него механически сопрессуется (уплотняется). Целесообразно для агломератов согласно изобретению применяют связующие для брикетирования, которые вследствие их пластифицирующего действия снижают применяемое давление. Вид и количество связующего для брикетирования зависят прежде всего от размера частиц порошка. Пригодны в качестве связующего, например, твердые полиэтиленгликоли в количестве до 10 вес. %, предпочтительно 5 вес.%, в расчете на прессуемую смесь. Что касается устройств для прессования, применимы прежде всего валковый пресс наряду с плунжерным прессом с закрытой или открытой формой, а также кольцевой валковый пресс. Предпочтительно получать агломераты путем безводного уплотнения на валках порошкообразной исходной массы.

Наряду с окускованием путем давления имеет также большое значение окускование путем смачивания жидкостью (гранулирование). Целесообразно применять при гранулировании воду. Предпочтительно смоченный порошок также подогревать. Подобный способ получения гранулятов клея действием воды и подогрева - также и без добавления разрыхлителя согласно изобретению - известен. Так, в Европейском патенте ЕР 311 873 описана сушка клея-смеси с 30-80% воды в тонком слое на ленте транспортера при 80-200^oС. В патенте ФРГ DE 3912983 описана сушка распылением водной смеси компонентов клея. В патенте ФРГ DE 19702026 описано прокаливание порошкообразных компонентов клея в присутствии 5-40 вес.% воды.

Агломераты согласно изобретению дают с водой быстро не содержащий комков водный раствор или соответственно дисперсию. При этом речь идет преимущественно о клейстере, т.е. о клее в виде водного набухаемого продукта, который уже при относительно низкой концентрации твердых веществ образует высоковязкую, не вытягивающуюся в нити массу. Этот клейстер пригоден предпочтительно для проклеивания обоев и других покрытий на стены. Но можно получать и другие водные клеи. Формованные частицы пригодны - при соответствующем составе - также для получения не содержащих комков грунтовок для минеральных грунтовочных покрытий, таких как штукатурка, бесшовный (сплошной) пол или бетон на стенах, потолках и полах. На уплотненную таким образом поверхность, как правило, наносят, например, краску, шпаклевку или клей. Агломераты согласно изобретению позволяют получать также и водные клеи без комков, в частности, для текстильных или керамических покрытий полов, стен и потолков.

Для получения клейстера целесообразно предпринять следующее:

а) агломераты при перемешивании добавляют в имеющуюся воду,

б) при необходимости перемешивают далее до тех пор, пока частицы растворятся.

Таким образом получают не содержащий комков клейстер, т.е. клейстер не содержит никаких сухих компонентов агломерата.

В противоположность клейстеру, полученному непосредственно из порошкообразных веществ, для клейстера, полученного согласно изобретению, практически не наблюдается никаких изменений свойств, таких как вязкость, клеящая способность в мокром состоянии и клеящая способность в сухом состоянии.

Другими достоинствами изобретения являются отсутствие пыления при приготовлении клейстера, а также отсутствие расслаивания компонентов клея на паркете.

Изобретение поясняется далее более подробно.

I. Методы измерения.

1. Определение давления набухания.

Скорость разрушения спрессованной формованной частицы (таблетки) при внесении в воду определяется в значительной степени давлением набухания, которое производит содержащийся в таблетке разрыхлитель при поглощении воды. Для этого давление набухания определяют аналогично описанному в статье List и Muazzam в журнале "Pharm. Ind.", т. 41 (1979 г.), стр. 459-464. Согласно этому методу смесь, состоящую из 20 вес.% содержащегося в испытуемой таблетке разрыхлителя, 1 вес.% стеарата алюминия, 79 вес.% кислого фосфата кальция 2Н₂0, энергично перемешивают и дозируют. Количество образца составляет 10 г. Для получения таблетки для испытания 0,50 г смеси загружают в прессовочный штамп и прессуют с усилием 23 кН/см². Прессовочным штампом является обычный в продаже таблеточный пресс, который применяется для получения прессованных образцов для ИК-спектроскопии (изготовитель - фирма Перкин Элмер, устройство содержит прессовочный штамп и динамометр, диаметр прессовочного штампа 13,5 мм). Для определения давления набухания таблетку затем помещают в цилиндр измерительной аппаратуры согласно чертежу и с помощью пуансона в аппарате фиксируют предварительное давление 1000 г. После тарирования добавляют около 5 г воды и считывают максимально достигаемое показание количества массы на весах. Давление набухания рассчитывают по возникающей при набухании силе, в расчете на поверхность пуансона. Поверхность пуансона составила 1,43 см². На весах было показание 1800 г. Таким образом, давление набухания составило 1,23 бара.

Аппаратура для определения давления набухания представлена схематически на чертеже. Она состоит, по существу, из весов 6, находящихся в корпусе со съемными боковыми стенками и съемной крышкой (в данном конкретном случае речь идет о приборе Satorius LC 1200 S). С помощью установочной ножки 3 корпус на монтажной площадке можно юстировать строго горизонтально. Боковые стенки (частично прозрачные) и крышку можно закреплять на монтажной площадке цилиндрическими винтами 1 и 2. На платформе весов находится трубка 7, в центре которой находится содержащий испытуемую таблетку цилиндр 4. На этой испытуемой таблетке лежит пуансон, предварительное давление которого на таблетку можно устанавливать с помощью стержня с резьбой 5.

2. Вязкость определяют следующим образом: по Брукфильду (ОВТ, шпиндель 5, 20 оборотов в минуту) при 20^oС.

3. Тест на гелеобразование.

Разрыхлитель не образует геля, если он выдержит следующее испытание: 1 грамм испытуемого порошкообразного разрыхлителя помещают в виде кругового конуса в центр чашки Петри (диаметр 60 мм). Затем пипеткой в чашку Петри вокруг конуса добавляют дистиллированную воду (5 мл) и наблюдают, пропитывает ли полностью вода испытуемое вещество. Если во время опыта образуется запирающий слой, препятствующий полному пропитыванию водой образца, и образец, таким образом, остается внутри частично сухим, это означает, что он образует гель и не соответствует выполнению изобретения.

II. Получение и характеристика агломератов.

1. Составы разрыхлителя ( вес.%);

1) 7% метилгидроксиэтил/пропилцеллюлозы (затрудненная),

20% каолина,

3% волокон целлюлозы (отбелены, длина волокон 1000 микрон),

69% волокон целлюлозы (неотбелены, длина волокон 120 микрон),

1% неионного смачивателя;

2) 7% метилгидроксиэтил/пропилцеллюлозы (затрудненная),

20% каолина,

3% волокон целлюлозы (отбелены, длина волокон 1000 микрон),

69% волокон целлюлозы (отбелены, длина волокон 120 микрон),

1% неионного смачивателя;

3) 7% метилгидроксиэтил/пропилцеллюлозы (затрудненная),

3% волокон целлюлозы (отбелены, длина волокон 1000 микрон),

89% волокон целлюлозы (неотбелены, длина волокон 120 микрон),

1% неионного смачивателя;

4) 7% метилгидроксиэтил/пропилцеллюлозы (затрудненная),

3% волокон целлюлозы (отбелены, длина волокон 1000 микрон),

89% волокон целлюлозы (отбелены, длина волокон 120 микрон),

1% неионного смачивателя;

5) 7% метилгидроксиэтил/пропилцеллюлозы (затрудненная),

3% волокон целлюлозы (отбелены, длина волокон 1000 микрон),

89% волокон целлюлозы (отбелены, длина волокон 30 микрон),

1% неионного смачивателя.

6) 100% метилгидроксиэтил/пропилцеллюлозы (затрудненная);

7) 100% волокон целлюлозы (длина волокон 120 микрон).

2. Составы для таблетирования клейстера ( вес.%):

1) 45% метилцеллюлозы,

10% наполнителя (алюмосиликат),

35% редиспергируемого порошка поливинилацетата (гомополимер),

5% уплотненных волокон целлюлозы (разрыхлитель) и

5% кариона (полисахарид);

2) 45% метилцеллюлозы,

10% наполнителя (алюмосиликат),

32,5% редиспергируемого порошка поливинилацетата (гомополимер),

5% уплотненных волокон целлюлозы (разрыхлитель),

5% кариона (полисахарид) и

5% поливинилового спирта;

3) 45% метилцеллюлозы,

10% наполнителя (алюмосиликат),

35% редиспергируемого порошка поливинилацетата (гомополимер),

5% уплотненных волокон целлюлозы (разрыхлитель) и

5% поливинилпирролидона;

4) 45% метилцеллюлозы,

10% наполнителя (алюмосиликат),

35% редиспергируемого порошка поливинилацетата (гомополимер),

5% уплотненных волокон целлюлозы (разрыхлитель) и

5% поливинилпирролидона;

5) 90% карбоксиметилкрахмала и

10% уплотненных волокон целлюлозы;

6) - 9) составы аналогичны составу 1 с КМК, ГПК, КМЦ или их смесями вместо метилцеллюлозы.

3. Получение уплотненного разрыхлителя, а также его смесей с исходными веществами для клейстера.

Сначала исходные вещества согласно приведенным выше составам гомогенно смешивали в смесителе Ледиге (плужный лемеховый смеситель, от 100 до 200 оборотов в минуту) в течение около 20 минут. Затем порошок смеси подали на валковый уплотнитель, причем массу уплотняли с давлением прессования от 40 до 90 бар. Уплотненную таким образом массу добавляли к требуемым клейстерным смесям (см. выше) снова в смесителе Ледиге. Время смешивания составляло каждый раз около 20 минут. Полученные таким образом продукты направляли затем на таблетирование.

В качестве валкового уплотнителя использовали аппаратуру фирмы Alexanderwerk AG, Remscheid. Она состояла из перемешивающего устройства со шнековой мешалкой, шнекового подвода питания с двумя направляющими шнеками, валкового пресса с диаметром валков 150 мм при длине рабочей части валка 75 мм, двух тонких регуляторов типа RFG 100 N и электрического регулятора.

4. Получение и характеристика таблеток клея.

200 г порошка клейстера на основе приведенных выше составов, например содержащего около 50% метилцеллюлозы и около 50% редиспергируемого порошка поливинилацетата, гомогенно смешивали с 2 -30 вес.% разрыхлителя согласно изобретению на основе целлюлозы и уплотняли на обычном в продаже прессе с давлением прессования максимально 10 кН/см² в формованные изделия. Полученные таким образом таблетки были стабильны и растворялись при соответствующих инструкциям условиях в водопроводной воде при комнатной температуре за три минуты без комков.

5. Получение и характеристика клейстера из таблеток клея.

Для испытания на пригодность к использованию таблетки, составы которых представлены в таблице, смешивали при комнатной температуре при перемешивании с водой в весовом соотношении 1:32. Через две минуты и тридцать минут определяли вязкость смеси клейстера.

Из данных таблицы следует, что раствор клейстера, содержащий разрыхлитель по изобретению (номер 2), уже через две минуты после приготовления раствора клейстера имеет вязкость, сравнимую с вязкостью раствора клейстера, приготовленного из порошкообразного связующего (номер 1). Таблетка (номер 3) согласно уровню техники с разрыхлителем, состоящим из кислого компонента и бикарбоната, дала в результате раствор клейстера с вязкостью, пониженной на около 40%; это означает, что такой раствор существенно менее эффективен в отношении пригодности к использованию.

2. Получение и характеристика клея-компакта.

90% порошка клейстера на основе около 50% метилцеллюлозы и около 50% редиспергируемого порошка поливинилацетата гомогенно смешивали с 5% разрыхлителя на основе целлюлозы, а также 5% полиэтиленгликоля 4000 и затем без сушки уплотняли на валках при комнатной температуре. Полученные пластины разламывали. Тонкодисперсную часть <400 микрон отсеивали. Агрегированные частицы без проблем размешивали в воде без образования комков. Конечная вязкость клейстера из агрегированных частиц составила 9000 мПас через 30 минут в рамках спецификации оригинала. Насыпной вес соответствовал 500 г/л оригинала. Компакт растворялся без проблем, также и после хранения в течение более чем 6 месяцев.