DE10163598A1

DE10163598A1 - Two materials differing in physical consistency can be so combined that a homogeneous free flowing duroplastic binder powder can be obtained using common conventional processes, which is useful for the preparation of nonwoven fibers

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

A homogeneous free flowing duroplastic binder powder, which can be used for preparation of nonwoven fibers, contains a powder paint, especially a powder paint recycling material and a residue from bisphenol A production. An Independent claim is included for preparation of the binder by cryo-comminution of a residue from bisphenol A production and mixing of the powdered material in the cold with a powder paint, especially with powder paint recycling material, and optionally with other polymers and/or fillers and/or additives.

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. The invention relates to new binders for the production of resin-bound Nonwoven fabrics, the term nonwoven fabrics also made from natural fibers Molded parts, so-called natural nonwovens. These are products made from fiber material, either natural fibers or tear fibers and a thermosetting binder become. For this purpose, nonwovens are made from fiber material and powdered binder, the, either after shaping, using pressure and heat and thus associated hardening of the binders or by preheating, hardening and Deformation in the cold tool to corresponding molded parts, the nonwoven fabrics are processed. The best-known binder for this is novolak (see Becker / Brau "Plastic manual" Volume 10 "Duroplast", Hanser-Verlag, 2nd edition, 1988, pages 763 ff). However, this can be the case when using the nonwoven fabrics Odor problems come up as Novolak as a mixture with hexamethylenetetramine Hardener component is used, which leads to insufficient reaction Can lead to unpleasant smells.

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. According to DE-A 44 41 765 this problem is avoided if reactive powder coating waste can be used as a binder. Unfortunately, this does not result in a sufficiently high level Crosslinking density, so that the heat and climate change resistance of the corresponding manufactured nonwovens is deteriorated.

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. Also a slight addition of phenolic resin, also disclosed in this document, or a large addition of phenolic resin to powder coatings known from EP-A 0 758 413 does not lead to a significant improvement, because the reactivity of the phenolic resins in these Mixing is not sufficient. If you want to have a high network density here, Hexamethylenetetramine must also be added to this phenolic resin as a hardening agent become.

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. It is therefore an object of the invention to provide a binder for the production of nonwoven fabrics To provide, which on the one hand does not cause undesirable emissions, but that on the other hand shows a good reactivity, so that it is used in previously common processes can be used and to a high networking density and thus a good one Thermal stability and climate change resistance of the nonwovens leads. It is still Object of the invention to solve the problem at hand with products that Waste products from other industrial processes.

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. The object is achieved by means of binders according to claims 1 to 6 and by Process for their preparation according to claims 7 to 11. The binders are used according to claim 12 for the production of nonwoven fabrics, in which the fibers are bound with a thermosetting binder.

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. It has been found that powder coatings and powder coating residues also contain residues of bisphenol A production at temperatures in the range of 120-210 ° C and lead to a high networking density. The network disappears characteristic intrinsic odor of the bisphenol A residues.

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. However, the two products are not a common binder without pretreatment suitable for the production of nonwoven fabrics, because while the powder coatings are in shape finest powder, the bisphenol A residues are solid to at room temperature semi-solid, tar-like products that are not used as powdered binders to let.

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. However, it was found that the two differed in their physical consistency Allow different fabrics to be combined so that a uniform, free-flowing, powdery binder is created for the production of Nonwoven fabrics with the usual and customary methods is suitable.

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. It is possible to remove residues from bisphenol A production by cryogenic grinding mince. This results in temperatures ranging from 0 to -10 ° C non-stick powders, which at the temperatures mentioned with powder coatings as well optionally mixed with other polymers and / or fillers and / or additives can be. The powdery particles of the bisphenol A residues with the powder coatings and optionally the other polymers and / or fillers and / or Additives encased so that powders are formed which are free-flowing even at room temperature and are tack-free. This coating is particularly successful when the bisphenol A Residues ground to an average grain size in the range of about 10 to 90 microns and if after the addition of powder coatings during the mixing process Temperature of the mixture rises to room temperature.

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. Another method of making the binders from powder paint and bisphenol A Residue is to take the bisphenol A residue to a temperature above its Softening point but below the crosslinking temperature of the powder coating and below the crosslinking temperature of the mixture of powder coating and residue from the Bisphenol-A production to heat and liquefy and then in fast-running Mixer tools, such as turbo or high-performance centrifugal mixers with powder coatings and optionally with other polymers and / or fillers and / or additives move and mix, the cooling during the mixing process Temperature of the mixture below the softening point of the bisphenol A residue lowered and the mixture is obtained in the form of a free-flowing powder.

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. If the required grain size of the mixture is not achieved by this mixing process is, the mixture of powder coating and residue from the bisphenol A production and optionally further fillers and additives after cooling Room temperature and solidification can be ground to the desired grain size.

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. The average grain size of the binder according to the invention is preferably in Range from 10 to 100 µm, i. that is, it is significantly larger than that of the usual used powder coatings. This is another advantage of the binder because it makes the Dust formation when the binder is added to the fiber mixture is substantially reduced and the flow ability is improved.

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. The new binders thus produced can be prepared in a manner known per se of nonwoven fabrics are used. But you can also with other polymers, such as resoles based on bisphenol-A, epoxy, polyester, polyurethane and / or Be modified acrylic resins, as well as contain other fillers and additives.

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. Examples of such fillers and additives are finely divided fillers, in particular highly disperse silicic acid, the addition of which in particular in the case of high proportions of bisphenol A Residue improves the flowability of the binder, additions of release agents, in particular of products from the group of the fatty acid amides or the substituted ones Fatty acid amides, which also improve the flow and also the Increase the water resistance of the finished nonwoven fabrics or additions of known per se Flame retardants and / or hardening accelerators.

Beispiele für einsetzbare Härtungsbeschleuniger sind Imidazolderivate oder Metallkomplexverbindungen, wie sie z. B. aus WO 91/13925 bekannt sind. Examples of hardening accelerators that can be used are imidazole derivatives or Metal complex compounds, such as. B. are known from WO 91/13925.

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. The bisphenol A residues used in the binder according to the invention are resinous by-products used in the manufacture of bisphenol-A by condensation of 2 moles of phenol with 1 mole of acetone and the after distillative removal of Bisphenol-A remain as a residue. They are semi-solid and sticky at room temperature and have a softening point in the range of 60 to 70 ° C. Her is at 75 ° C Viscosity in the range of approximately 5,000 to 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. The powder coating materials and powder coating materials used in the binder according to the invention Recycling materials (powder coating residues) are those of not yet cross-linked, usual powder coatings based on epoxy, polyester, polyurethane and acrylate resins as well as their mixtures with one another. Mixtures of powder coatings based on are preferred of epoxy and polyester resins. For cost reasons, the preferred Recycling materials used. For example, they occur as overspray in Painting booths, as batches in the manufacture of powder coatings or as filter dusts or residues from grinding the powder. Especially the latter have extreme small grain sizes in the range of 0.1 to 2 µm and are therefore particularly suitable for Production of the binders according to the invention.

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. The binders can be powder coating, in particular powder coating recycling material and Residues from bisphenol A production in a weight ratio of 95-50 to 5-50 included. Particularly in the case of binders with a high proportion of residues from the Bisphenol A production recommends adding finely divided fillers to the Mixture in order to increase the pourability of the mixture and to cause the mixture to cake to avoid individual particles during storage.

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. These binders can be used to make nonwoven fabrics and corresponding molded parts according to hitherto usual methods, in the devices commonly used and with the The usual curing temperatures and times, as well as pressure in hot and manufacture cold tools.

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. The fiber nonwovens obtained show due to the increased crosslink density Binder an improved heat resistance and in particular an improved Climate change resistance to such nonwoven fabrics that only with powder coatings or are bound with powder coating / phenolic resin combinations.

Claims

1. Thermosetting binder for the production of nonwoven fabrics, in particular of nonwoven molded parts, characterized in that they contain powder coating, in particular powder coating recycling material and residues from bisphenol A production.

2. Binder according to claim 1, characterized in that it powder coating, especially powder coating recycling material and residues from bisphenol A Production included in a weight ratio of 95-50 to 5-50.

3. Binder according to one of claims 1 or 2, characterized in that the Powder coatings or powder coating residues reactive coating powders based on Epoxy, polyester, polyurethane and / or acrylate resins and mixtures thereof are with each other.

4. Binder according to one of claims 1 or 2, characterized in that the Powder coatings or powder coating residues Mixtures of reactive coating powders the basis of epoxy and polyester resins.

5. Binder according to one or more of claims 1 to 4, characterized characterized in that they contain other polymers.

6. Binder according to one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that they contain fillers and additives.

7. The method for producing the binder according to claims 1 to 6, characterized characterized in that residues from bisphenol A production by Cryogenic grinding are crushed and the powdery material obtained in the cold with powder coating, especially with powder coating recycling material and optionally with other polymers and / or fillers and / or additives is mixed.

8. The method according to claim 7, characterized in that during the Mixing process the temperature of the mixture is increased to room temperature.

9. A method for producing the binder according to claims 1 to 6, characterized characterized in that residue from bisphenol A production by increasing to a temperature that is above its softening point but below that Crosslinking temperature of the powder coatings and below the crosslinking temperature of the Mixture of powder coating and residue from bisphenol A production, liquefied and with the powder coating, or powder coating recycling material and optionally with other polymers and / or fillers and / or additives is mixed.

10. The method according to claim 9, characterized in that the mixture of Powder coating and residue from bisphenol A production and optionally other polymers and / or fillers and / or additives after cooling Room temperature and solidification is ground.

11. The method according to claim 9, characterized in that the mixture of Powder coating with residue from bisphenol A production and optionally other polymers and / or fillers and / or additives in fast-running Mixer tools and the mixture is obtained in powder form.

12. Use of the binder according to claims 1 to 6 for the production of Nonwoven fabrics, especially molded nonwoven parts.