DE10163598A1

DE10163598A1 - Bindemittel, ihre Herstellung und Verwendung

Info

Publication number: DE10163598A1
Application number: DE10163598A
Authority: DE
Original assignee: Bakelite AG
Current assignee: Hexion Specialty Chemicals AG
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-03

Abstract

Die Erfindung betrifft neue duroplastische Bindemittel zur Herstellung von Faservliesstoffen, insbesondere von Faservlies-Formteilen, dadurch gekennzeichnet, daß sie Pulverlack, insbesondere Pulverlack-Recyclingmaterial und Rückstände aus der Bisphenol-A-Herstellung enthalten.

Description

Die Erfindung betrifft neue Bindemittel zur Herstellung von harzgebundenen Faservliesstoffen, wobei der Begriff Faservliesstoffe auch aus Naturfasern hergestellte Formteile, sogenannte Naturvliesstoffe umfasst. Es sind dies Produkte die aus Fasergut, entweder Naturfasern oder Reißfasergut und einem duroplastischen Bindemittel hergestellt werden. Hierzu werden aus Fasergut und pulverförmigem Bindemittel Vliese hergestellt, die, entweder nach Formgebung, unter Anwendung von Druck und Hitze und damit verbundener Härtung der Bindemittel oder durch Vorwärmung, Aushärtung und Verformung im kalten Werkzeug zu entsprechenden Formteilen, den Faservliesstoffen verarbeitet werden. Das bekannteste Bindemittel hierzu ist Novolak (vergl. Becker/Brau "Kunststoff Handbuch" Band 10 "Duroplaste", Hanser-Verlag, 2. Auflage, 1988, Seiten 763 ff). Dabei kann es allerdings beim Gebrauch der Faservliesstoffe zu Geruchsproblemen kommen, da Novolak im Gemisch mit Hexamethylentetramin als Härterkomponente eingesetzt wird, was bei unzureichender Reaktion zu Geruchsbelästigungen führen kann.
Gemäß DE-A 44 41 765 wird dieses Problem umgangen, wenn reaktive Pulverlackabfälle als Bindemittel eingesetzt werden. Leider entsteht dadurch keine ausreichend hohe Vernetzungsdichte, so daß die Wärme- und Klimawechselbeständigkeit der entsprechend hergestellten Faservliesstoffe verschlechtert ist.
Auch ein, in dieser Schrift ebenfalls offenbarter geringer Zusatz von Phenolharz oder ein aus EP-A 0 758 413 bekannter großer Zusatz von Phenolharz zu Pulverlacken führt nicht zu einer nennenswerten Verbesserung, da die Reaktivität der Phenolharze in diesen Abmischungen nicht ausreichend ist. Will man hier eine hohe Vernetzungsdichte haben, muß auch zu diesem Phenolharz Hexamethylentetramin als Härtungsmittel zugegeben werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Bindemittel zur Herstellung von Faservliesstoffen bereitzustellen, das einerseits zwar keine unerwünschten Emissionen bedingt, das aber andererseits eine gute Reaktivität zeigt, so daß es in bislang gebräuchlichen Verfahren eingesetzt werden kann und zu einer hohen Vernetzungsdichte und damit zu einer guten Wärmestabilität und Klimawechselbeständigkeit der Faservliesstoffe führt. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, das anstehende Problem mit Produkten zu lösen, die als Abfallprodukte bei anderen industriellen Verfahren anfallen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch Bindemittel gemäß der Ansprüche 1 bis 6 und durch Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß der Ansprüche 7 bis 11. Die Bindemittel werden gemäß Anspruch 12 verwendet zur Herstellung von Faservliesstoffen, bei denen die Fasern mit einem duroplastischen Bindemittel gebunden sind.
Es wurde gefunden, daß Pulverlacke und auch Pulverlackrückstände mit Rückständen aus der Bisphenol-A-Herstellung bei Temperaturen im Bereich von 120-210°C vernetzen und zu einer hohen Vernetzungsdichte führen. Durch die Vernetzung verschwindet der charakteristische Eigengeruch der Bisphenol-A-Rückstände.
Die beiden Produkte sind jedoch ohne Vorbehandlung nicht als gemeinsames Bindemittel zur Herstellung von Faservliesstoffen geeignet, denn während die Pulverlacke in Form feinster Pulver vorliegen, sind die Bisphenol-A-Rückstände bei Raumtemperatur feste bis halbfeste, teerartige Produkte, die sich nicht als pulverförmiges Bindemittel einsetzen lassen.
Es wurde aber gefunden, daß sich die beiden in ihrer physikalischen Konsistenz unterschiedlichen Stoffe so miteinander kombinieren lassen, daß daraus ein einheitliches, rieselfähiges, pulverförmiges Bindemittel entsteht, das zur Herstellung von Faservliesstoffen mit den bislang üblichen und gebräuchlichen Verfahren geeignet ist.
Es ist möglich, Rückstände aus der Bisphenol-A-Herstellung durch Kryovermahlung zu zerkleinern. Bereits bei Temperaturen im Bereich von 0 bis -10°C entstehen dabei klebfreie Pulver, die bei den genannten Temperaturen mit Pulverlacken sowie gegebenenfalls mit weiteren Polymeren und/oder Füll- und/oder Zusatzstoffen gemischt werden können. Dabei werden die pulverförmigen Partikel der Bisphenol-A-Rückstände mit den Pulverlacken und gegebenenfalls den weiteren Polymeren und/oder Füll- und/oder Zusatzstoffen umhüllt, so daß Pulver entstehen, die auch bei Raumtemperatur rieselfähig und klebfrei sind. Besonders gut gelingt diese Umhüllung, wenn die Bisphenol-A- Rückstände auf eine mittlere Korngröße im Bereich von etwa 10 bis 90 µm gemahlen werden und wenn nach der Zugabe der Pulverlacke während des Mischvorganges die Temperatur der Mischung auf Raumtemperatur steigt.
Eine anderes Verfahren zur Herstellung der Bindemittel aus Pulverlack und Bisphenol-A- Rückstand besteht darin, den Bisphenol-A-Rückstand auf eine Temperatur oberhalb seines Erweichungspunktes aber unterhalb der Vernetzungstemperatur der Pulverlacke und unter der Vernetzungstemperatur des Gemisches aus Pulverlack und Rückstand aus der Bisphenol-A-Herstellung zu erwärmen und zu verflüssigen und dann in schnell laufenden Mischerwerkzeugen, etwa Turbo- oder Hochleistungsschleudermischern mit Pulverlacken sowie gegebenenfalls mit weiteren Polymeren und/oder Füll- und/oder Zusatzstoffen zu versetzen und zu durchmischen, wobei während des Mischvorganges durch Kühlung die Temperatur der Mischung unter den Erweichungspunkt des Bisphenol-A-Rückstands erniedrigt und die Mischung in Form eines rieselfähigen Pulvers erhalten wird.
Sofern durch diesen Mischvorgang die notwendige Korngröße der Mischung nicht erreicht wird, kann das Gemisch aus Pulverlack und Rückstand aus der Bisphenol-A-Herstellung sowie gegebenenfalls weiteren Füll- und Zusatzstoffen nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur und Erstarren auf die gewünschte Korngröße gemahlen werden.
Die durchschnittliche Korngröße des erfindungsgemäßen Bindemittels liegt bevorzugt im Bereich von 10 bis 100 µm, d. h., sie ist deutlich größer als die der üblicherweise eingesetzten Pulverlacke. Dies ist ein weiterer Vorteil des Bindemittels, da dadurch die Staubbildung bei der Zugabe des Bindemittels zu dem Fasergemisch wesentlich vermindert und die Rieselfähigkeit verbessert wird.
Die so hergestellten neuen Bindemittel können in an sich bekannter Weise zur Herstellung von Faservliesstoffen eingesetzt werden. Sie können aber auch mit weiteren Polymeren, wie etwa Resolen auf Basis von Bisphenol-A, Epoxid-, Polyester-, Polyurethan und/oder Acrylatharzen modifiziert sein, sowie weitere Füll- und Zusatzstoffe enthalten.
Beispiele für derartige Füll- und Zusatzstoffe sind feinteilige Füllstoffe, insbesondere hochdisperse Kieselsäure, deren Zugabe insbesondere bei hohen Anteilen an Bisphenol-A- Rückstand die Rieselfähigkeit des Bindemittels verbessert, Zusätze von Trennmitteln, insbesondere von Produkten aus der Gruppe der Fettsäureamide oder der substituierten Fettsäureamide, die ebenfalls die Rieselfähigkeit verbessern und zudem die Wasserfestigkeit der fertigen Faservliesstoffe erhöhen oder Zusätze von an sich bekannten Flammschutzmitteln und/oder Härtungsbeschleunigern.
Beispiele für einsetzbare Härtungsbeschleuniger sind Imidazolderivate oder Metallkomplexverbindungen, wie sie z. B. aus WO 91/13925 bekannt sind.
Die im erfindungsgemäßen Bindemittel eingesetzten Bisphenol-A-Rückstände sind harzartige Nebenprodukte, die bei der Herstellung von Bisphenol-A durch Kondensation von 2 Mol Phenol mit 1 Mol Aceton anfallen und die nach destillativer Abtrennung des Bisphenol-A als Rückstand verbleiben. Sie sind bei Raumtemperatur halbfest und klebrig und haben einen Erweichungspunkt im Bereich von 60 bis 70°C. Bei 75°C liegt ihre Viskosität im Bereich von etwa 5.000 bis 50.000 mPa.s.
Die im erfindungsgemäßen Bindemittel eingesetzten Pulverlacke und Pulverlack- Recyclingmaterialien (Pulverlackrückstände) sind solche von noch nicht vernetzten, üblichen Pulverlacken auf Basis von Epoxid-, Polyester-, Polyurethan- und Acrylatharzen sowie deren Gemische miteinander. Bevorzugt sind Gemische aus Pulverlacken auf Basis von Epoxid- und Polyesterharzen. Aus Kostengründen werden bevorzugt die Recyclingmaterialien eingesetzt. Sie fallen beispielsweise an als Overspray in Lackierkabinen, als Fehlchargen bei der Herstellung der Pulverlacke oder als Filterstäube oder Rückstände aus dem Vermahlen der Pulver. Besonderes die letzteren haben extrem niedrige Korngrößen im Bereich von 0,1 bis 2 µm und eignen sich daher insbesondere zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bindemittel.
Die Bindemittel können Pulverlack, insbesondere Pulverlack-Recyclingmaterial und Rückstände aus der Bisphenol-A-Herstellung in einem Gewichts-Verhältnis von 95-50 zu 5-50 enthalten. Insbesondere bei Bindemitteln mit hohem Anteil an Rückständen aus der Bisphenol-A-Herstellung empfiehlt sich die Zugabe von feinteiligen Füllstoffen zu dem Gemisch, um die Rieselfähigkeit der Mischung zu erhöhen und ein Zusammenbacken der einzelnen Partikel bei der Lagerung zu vermeiden.
Mit diesen Bindemitteln lassen sich Faservliesstoffe und entsprechende Formteile nach den bislang üblichen Verfahren, in den üblicherweise verwendeten Vorrichtungen und mit den bislang üblichen Härtungs-temperaturen und -zeiten sowie Preßdrucken in heißen und kalten Werkzeugen herstellen.
Die erhaltenen Faservliesstoffe zeigen infolge der erhöhten Vernetzungsdichte der Bindemittel eine verbesserte Wärmebeständigkeit und insbesondere eine verbesserte Klimawechselbeständigkeit gegenüber solchen Faservliesstoffen, die nur mit Pulverlacken bzw. mit Pulverlack-Phenolharzkombinationen gebunden sind.

Claims

1. Duroplastische Bindemittel zur Herstellung von Faservliesstoffen, insbesondere von Faservlies-Formteilen, dadurch gekennzeichnet, daß sie Pulverlack, insbesondere Pulverlack-Recyclingmaterial und Rückstände aus der Bisphenol-A- Herstellung enthalten.

2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Pulverlack, insbesondere Pulverlack-Recyclingmaterial und Rückstände aus der Bisphenol-A- Herstellung in einem Gewichts-Verhältnis von 95-50 zu 5-50 enthalten.

3. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverlacke oder Pulverlackrückstände reaktive Lackpulver auf der Basis von Epoxid-, Polyester-, Polyurethan- und/oder Acrylatharzen sowie deren Gemische miteinander sind.

4. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverlacke oder Pulverlackrückstände Gemische von reaktiven Lackpulvern auf der Basis von Epoxid- und Polyesterharzen sind.

5. Bindemittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie weitere Polymere enthalten.

6. Bindemittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Füll- und Zusatzstoffe enthalten.

7. Verfahren zur Herstellung der Bindemittel gemäß der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Rückstände aus der Bisphenol-A-Herstellung durch Kryovermahlung zerkleinert werden und das erhaltene pulverförmige Material in der Kälte mit Pulverlack, insbesondere mit Pulverlack-Recyclingmaterial sowie gegebenenfalls mit anderen Polymeren und/oder Füll- und/oder Zusatzstoffen gemischt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß während des Mischvorgangs die Temperatur der Mischung auf Raumtemperatur erhöht wird.

9. Verfahren zur Herstellung der Bindemittel gemäß der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Rückstand aus der Bisphenol-A-Herstellung durch Erhöhung auf eine Temperatur, die oberhalb seines Erweichungspunktes aber unterhalb der Vernetzungstemperatur der Pulverlacke und unter der Vernetzungstemperatur des Gemisches aus Pulverlack und Rückstand aus der Bisphenol-A-Herstellung liegt, verflüssigt und mit dem Pulverlack, oder Pulverlack-Recyclingmaterial und gegebenenfalls mit anderen Polymeren und/oder Füll- und/oder Zusatzstoffen gemischt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Pulverlack und Rückstand aus der Bisphenol-A-Herstellung sowie gegebenenfalls anderen Polymeren und/oder Füll- und/oder Zusatzstoffen nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur und Erstarren gemahlen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung von Pulverlack mit Rückstand aus der Bisphenol-A-Herstellung sowie gegebenenfalls anderen Polymeren und/oder Füll- und/oder Zusatzstoffen in schnell laufenden Mischerwerkzeugen erfolgt und das Gemisch pulverförmig erhalten wird.

12. Verwendung der Bindemittel gemäß der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Faservliesstoffen, insbesondere von Faservlies-Formteilen.