DE10350195A1

DE10350195A1 - Nonwoven-Bindemittel für Glasfasern (Fiberglass nonwoven binder)

Info

Publication number: DE10350195A1
Application number: DE2003150195
Authority: DE
Inventors: Rodrigues A. Signal Mountain Klein
Original assignee: National Starch and Chemical Investment Holding Corp
Current assignee: Akzo Nobel NV
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2004-12-02
Also published as: GB0325090D0; FR2846335B1; GB2396865A; JP2004156196A; GB2396865B; US20060121810A1; FR2846335A1; US20060121201A1; US20040082241A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Non-Woven-Bindemittelzusammensetzung, die ein Copolymer enthält, das sowohl eine Säure- wie auch eine Hydroxyl-, Amid- oder Aminfunktionalität hat. Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung von Polyaminen als Vernetzungsmittel für ein Polymer-Bindemittel. Die Bindemittelzusammensetzung ist speziell für die Bindung von Mineralfasern und insbesondere als Glasfaserbindemittel verwendbar. Die Bindemittelzusammensetzung liefert eine starke, noch flexible Bindung, die es möglich macht, dass eine komprimierte Glasfasermatte leicht expandiert, wenn die Kompression entfernt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Non-Woven-Bindemittelzusammensetzung (bzw. eine Bindemittelzusammensetzung für Non-Woven), die ein Copolymer enthält, das sowohl eine Säure- als auch Hydroxyl-, Amid- oder Amin-Funktionalität hat. Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung von Polyaminen als Vernetzungsmittel für ein Polymerbindemittel. Die Bindemittelzusammensetzung ist insbesondere zum Binden von Mineralfasern und insbesondere als Glasfaserbindemittel einsetzbar. Die Bindemittelzusammensetzung liefert eine starke, noch flexible Bindung, die es einer komprimierten Glasfasermatte ermöglicht, sich in einfacher Weise auszudehnen, wenn die Kompression entspannt wird.
Glasfaserisolierungsprodukte bestehen im Allgemeinen aus Glasfasern, die mit einem polymeren Bindemittel untereinander verbunden sind. Ein wässriges Polymerbindemittel wird auf zu Matten geformten Glasfasern bald nach ihrer Bildung und während sie noch heiß sind, gesprüht. Das Polymerbindemittel neigt dazu, an den Verknüpfungsstellen, an denen die Fasern sich kreuzen, zu akkumulieren, wodurch die Fasern an diesen Punkten zusammengehalten werden. Die Wärme aus den Fasern bewirkt, dass das meiste Wasser im Bindemittel verdampft. Eine wichtige Eigenschaft des Glasfaserbindemittels ist die, dass es flexibel sein muss, wodurch das Glasfaserprodukt zur Verpackung und zum Transport komprimiert werden kann, seine vollständige senkrechte Abmessung aber zurückgewinnt, wenn es zum Einsatz kommt.

Phenol-Formaldehyd-Bindemittel waren bei der Herstellung von Glasfaserisolierungen die primären Bindemittel. Diese Bindemittel sind billig und einfach aufzutragen und werden leicht gehärtet. Sie liefern eine starke Bindung, noch Elastizität und gute Dicke-Wiederherstellung unter Erhalt des vollen Isolierungswertes. Ein Nachteil der Phenol-Formaldehyd-Bindemittel ist der, dass sie während der Herstellung signifikante Konzentrationen an Formaldehyd in die Umgebung freisetzen. Das gehärtete Harz kann auch Formaldehyd bei der Verwendung freisetzen, speziell wenn es sauren Bedingungen ausgesetzt wird. Das Formaldehyd-Ausgesetztsein produziert nachteilige gesundheitliche Wirkungen bei Tieren und Menschen. Jüngere Entwicklungen haben zu verringerten Emissionen von Formaldehyd geführt, wie z.B. dem US-Patent Nr. 5,670,585 zu entnehmen ist, oder bei einem Gemisch aus Phenol-Formaldehyd-Bindemitteln mit Carbonsäurepolymer-Bindemitteln, wie im US 6,194,512 beschrieben, allerdings bleiben Formaldehydemissionen ein Thema.

Alternative Chemie wurde entwickelt, um Formaldehyd-freie Bindemittelsysteme bereitzustellen. Diese Systeme beinhalten drei Teile: 1) Ein Polymer, z.B. Polycarboxyl, Polysäure, Polyacrylsäure oder -anhydrid; 2) ein Vernetzungsmittel, das eine Verbindung mit aktivem Wasserstoff ist, z.B. dreiwertiger Alkohol ( US 5,763,524 ; US 5,318,990 ), Triethanolamin ( US 6,331,350 ; EP 0 990 728 ), beta-Hydroxyalkylamide ( US 5,340,868 ) oder Hydroxyalkylharnstoff ( US 5,840,822 ; 6,140,388) und 3) einen Katalysator oder Beschleuniger, z.B. eine Phosphorenthaltende Verbindung oder eine Fluorboratverbindung ( US 5,977,232 ).

Diese alternativen Bindemittelzusammensetzungen arbeiten gut. Allerdings gibt es nach wie vor einen Bedarf an alternativen Bindemittelsystemen für Glasfasern, die die Leistungsvorteile von Phenol-Formaldehyd-Harzen in einem Formaldehydfreien System liefern.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass ein polymeres Bindemittel, das sowohl Säuregruppen als auch Hydroxy-, Amid- oder Amingruppen hat, ein starkes, noch flexibles und klares Glasfaserisolierungs-Bindemittelsystem liefert. Das Vorliegen sowohl der Säure- als auch der aktiven Wasserstoff-Funktionalitäten innerhalb desselben Copolymers eliminiert die Notwendigkeit für eine Extrakomponente und platziert die funktionellen Gruppen in enge Nachbarschaft für eine effiziente Vernetzung. Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass ein Polyamin als Vernetzungsmittel für Polymerbindemittel eingesetzt werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Non-Woven-Bindemittelzusammensetzung, die eine wässrige Lösung hat, welche ein Copolymer-Bindemittel umfasst, das sowohl eine Säurefunktionalität als auch eine Hydroxyl-, Amid- oder Aminfunktionalität hat.

Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Non-Woven-Bindemittelzusammensetzung gerichtet, die ein Polyamin als Vernetzungsmittel hat.

Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine gebundene Glasfasermatte gerichtet, die direkt darauf ein Copolymer-Bindemittel abgeschieden hat, welches sowohl eine Säure- als auch eine Hydroxyl-, Amid- oder Aminfunktionalität hat.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Non-Woven-Bindemittelzusammensetzung, die ein Copolymer-Bindemittel enthält, das aus mindestens einem Säure-funktionellen Monomer und mindestens einem Hydroxyl-, Amid- oder Amin-funktionellen Monomer synthetisiert ist. Sie bezieht sich auch auf ein Polyamin-Vernetzungsmittel für ein Polymerbindemittel.

Das Copolymer-Bindemittel wird aus einem oder mehreren Säuremonomeren synthetisiert. Das Säuremonomer kann ein Carbonsäuremonomer, ein Sulfonsäuremonomer, ein Phosphonsäuremonomer oder ein Gemisch davon sein. Das Säuremonomer macht 1 bis 99 mol-%, vorzugsweise 50 bis 95 mol-% und am bevorzugtesten 60 bis 90 mol-% des Polymers aus. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Säuremonomer ein Carbonsäuremonomer oder mehrere Carbonsäuremonomere. Das Carbonsäuremonomer umfasst Anhydride, die in situ Carboxylgruppen bilden werden. Beispiele für Carbonsäuremonomere, die bei der Bildung des erfindungsgemäßen Copolymers nützlich sind, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Zimtsäure, 2-Methylmaleinsäure, Itaconsäure, 2-Methylitaconsäure, Sorbinsäure, alpha-beta-Methylenglutarsäure, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Acrylsäureanhydrid, Methacrylsäureanhydrid. Bevorzugte Monomere sind Maleinsäure, Acrylsäure und Methacrylsäure. Die Carboxylgruppen könnten auch in situ gebildet werden, z.B. im Fall von Acrylsäureisopropylestern und Methacrylsäureisopropylestern, die durch Hydrolyse der Ester, wenn die Isopropylgruppe abgelöst wird, Säuren bilden können.

Beispiele für Sulfonsäuremonomere, die bei der Bildung des Copolymers nützlich sind, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Vinylphosphonsäure.

Beispiele für Sulfonsäuremonomere, die bei der Bildung des Copolymers nützlich sind, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Styrolsulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Vinylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure, sulfoniertes Styrol und Allyloxybenzolsulfonsäure.

Das Copolymer-Bindemittel kann auch aus einem oder mehreren Hydroxyl-, Amid- oder Amin-enthaltenden Monomeren synthetisiert werden. Das Hydroxyl-, Amid- oder Amin-Monomer bildet 1 bis 75 mol-% und vorzugsweise 10 bis 20 mol-% des Copolymers. Beispiele für Hydroxylmonomere, die bei der Bildung des Copolymers der Erfindung nützlich sind, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Hydroxypropyl(meth)acrylat, Hydroxyethyl(meth)acrylat, Hydroxybutyl(meth)-acrylat und Methacrylsäureester von Poly(ethylen/propylen/butylen)glykol. Außerdem könnte man die Acrylamid- oder Methacrylamidversion dieser Monomere einsetzen. Monomere, wie Vinylacetat, die nach Polymerisation zu Vinylalkohol hydrolysiert werden können, können verwendet werden. Bevorzugte Monomere sind Hydroxypropylacrylat und -methacrylat. Beispiele für Amin-funktionelle Monomere, die in der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind, umfassen N,N-Dialkylaminoalkyl(meth)acrylat, N,N-Dialkylaminoalkyl(meth)acryl-amid, vorzugsweise Dimethylaminopropylmethacrylat, Dimethylaminoethylmeth-acrylat, tert-Butylaminoethylmethacrylat und Dimethylaminopropylmethacrylamid. Außerdem können auch Monomere wie Vinylformamid und Vinylacetamid, die nach Polymerisation zu Vinylamin hydrolysiert werden können, eingesetzt werden.

Kationische Monomere umfassen die quaternisierten Derivate der obigen Monomeren wie auch Diallyldimethylammoniumchlorid, Methacrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid.

Darüber hinaus können auch aromatische Aminomonomere, z.B. Vinylpyridin, verwendet werden. Andere Amin-enthaltende Monomere könnten in das Polymer polymerisiert werden, um die Aminfunktionalität bereitzustellen. Diese umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Sulfobetaine und Carboxybetaine.

Das funktionalisierte Copolymer könnte ein Gemisch sowohl aus Hydroxyl- als auch Amin-funktionellen Monomeren enthalten. Es wurde festgestellt, dass Copolymere, die niedrigere Level dieser funktionellen Monomeren enthalten, flexibler waren als Copolymere, die höhere Level dieser funktionellen Monomeren enthalten. Ohne eine Bindung an eine besondere Theorie eingehen zu wollen, wird angenommen, dass dies mit den Copolymeren niedrigerer Tg in Verbindung steht, die gebildet werden. Amid-funktionelle Monomere könnten auch zur Bildung des Copolymers eingesetzt werden, wenn eine höhere Härtungstemperatur bei der Bildung des fertiggestellten Non-Wovens verwendet wird.

Das Molverhältnis von Säure-funktionellem Monomer zu Hydroxyl-, Amid- oder Amin-funktionellem Monomer ist vorzugsweise 100 : 1 bis 1 : 1 und bevorzugter 5 : 1 bis 1,5 : 1.

Andere ethylenisch ungesättigte Monomere können mit einem Level von bis zu 50 mol-%, bezogen auf das Gesamtmonomer, auch zur Bildung des Copolymer-Bindemittels verwendet werden. Diese Monomere können auf Wegen, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, verwendet werden, um wünschenswerte Eigenschaften des Copolymers zu erhalten. Beispielsweise können hydrophobe Monomere eingesetzt werden, um die Wasserbeständigkeit des Non-Wovens zu erhöhen. Monomere können auch verwendet werden, um die Tg des Copolymers so einzustellen, dass sie den Anforderungen des Endgebrauchs genügt. Geeignete Monomere umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, (Meth)acrylate, Maleate, (Meth)acrylamide, Vinylester, Itaconate, Styrole, Acrylonitril, Stickstoff-funktionelle Monomere, Vinylester, Alkohol-funktionelle Monomere und ungesättigte Kohlenwasserstoffe. Niedrige Level von bis zu einigen Prozent an vernetzenden Monomeren können ebenfalls zur Bildung des Polymers verwendet werden. Das Extravernetzungsmittel verbessert die Festigkeit der Bindung, noch höhere Level wären für die Flexibilität des resultierenden Materials schädlich. Die Vernetzungsgruppierungen kön nen latent vernetzend sein, wobei die Vernetzungsreaktion nicht während der Polymerisation, sondern während der Härtung des Bindemittels erfolgt. Es können auch Kettenübertragungsmittel verwendet werden, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist, um die Kettenlänge und das Molekulargewicht zu regulieren. Die Kettentransfermittel können multifunktionell sein, so dass Polymere vom Sterntyp produzieren.

Das funktionalisierte Copolymer wird nach bekannten Polymerisationsverfahren synthetisiert; diese schließen Lösungs-, Emulsions-, Suspensions- und Umkehremulsions-Polymerisationsverfahren ein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Polymer durch Lösungspolymerisation in einem wässrigen Medium gebildet. Das wässrige Medium kann Wasser oder ein gemischtes System aus Wasser/mit Wasser mischbarem Lösungsmittel, z.B. eine Wasser/Alkohol-Lösung, sein. Die Polymerisation kann chargenweise, halbchargenweise oder kontinuierlich sein. Die Polymere werden typischerweise durch radikalische Polymerisation hergestellt; allerdings kann auch eine Kondensationspolymerisation verwendet werden, um ein Polymer herzustellen, das die gewünschten Gruppierungen enthält. Beispielsweise können Poly(aspartat-Co-succinimid)-Copolymere durch Kondensationspolymerisation hergestellt werden. Dieses Copolymer kann außerdem durch Alkanolamin derivatisiert werden, um ein Polymer zu produzieren, das Carbonsäure- wie auch Hydroxylgruppierungen aufweist. Die Monomere können der Anfangsbeschickung zugegeben werden, auf verzögerter Basis zugegeben werden oder durch eine Kombination davon. Das Copolymer wird im allgemeinen mit Feststoffkonzentrationen im Bereich von 15 bis 60 % und vorzugsweise von 25 bis 50 % produziert und wird einen pH im Bereich von 1 bis 5 und vorzugsweise von 2 bis 4 haben. Ein Grund, warum ein pH von über 2 bevorzugt ist, ist der, dass die zufällige Klassifizierung angestrebt wird. Das Copolymer kann partiell neutralisiert werden, üblicherweise mit Natrium-, Kalium- oder Ammoniumhydroxiden. Die Wahl der Basis und das gebildete Partialsalz wird die Tg des Copolymers beeinflussen. Die Verwendung einer Calcium- oder Magnesiumbase zur Neutralisation produziert Partialsalze, die einzigartige Löslichkeitscharakteristika haben, was sie in Abhängigkeit von der Endverwendung ziemlich nützlich macht.

Das Copolymer-Bindemittel kann eine statistische, Block-, Stern- oder andere bekannte Polymerarchitektur haben. Statistische Polymere sind infolge der wirt schaftlichen Vorteile bevorzugt, allerdings könnten bei bestimmten Endverwendungen andere Architekturen nützlich sein. Copolymere, die als Glasfaserbindemittel nützlich sind, werden gewichtsmittlere Molekulargewichte im Bereich von 1.000 bis 300.000 und vorzugsweise im Bereich von 2.000 bis 15.000 haben. Das Molekulargewicht des Copolymers liegt vorzugsweise im Bereich von 2.500 bis 10.000 und am bevorzugtesten von 3.000 bis 6.000.

Das funktionalisierte Copolymer-Bindemittel wird eine starke Bindung ohne die Notwendigkeit eines Katalysators oder Beschleunigers bilden. Ein Vorteil, wenn kein Katalysator in der Bindemittelzusammensetzung verwendet wird, besteht darin, dass Katalysatoren dazu neigen, Filme zu produzieren, die sich verfärben können, oder Filme zu produzieren, die phosphorhaltige Dämpfe freisetzen. Das erfindungsgemäße Copolymer, das ohne einen Katalysator verwendet wird, bildet einen klaren Film. Ein Beschleuniger oder ein Katalysator kann vorteilhafterweise mit dem Copolymer-Bindemittel kombiniert werden, um die Härtungszeit zu verringern, die Vernetzungsdichte zu erhöhen, die Härtezeit zu verringern und/oder die Wasserempfindlichkeit des gehärteten Bindemittels zu verringern. Katalysatoren, die mit dem Bindemittel einsetzbar sind, sind die, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, einschließlich, aber nicht begrenzt auf, Alkalimetallsalze einer Phosphor-enthaltenden organischen Säure, z.B. Natriumhypophosphat, Natriumphosphit, Kaliumphosphit, Dinatriumpyrophosphat, Tetranatriumpyrophosphat, Natriumtripolyphosphat, Natriumhexametaphosphat, Kaliumpolyphosphat, Kaliumtripolyphosphat, Natriumtrimetaphosphat, Natriumtetrametaphosphat; Fluorborate und Gemische davon. Der Katalysator könnte eine Lewis-Säure sein, z.B. Magnesiumcitrat oder Magnesiumchlorid; eine Lewis-Base; oder ein Erzeuger von freien Radikalen, z.B. ein Peroxid. Der Katalysator liegt in der Bindemittelformulierung mit 0 bis 25 Gew.-% und bevorzugter mit 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Copolymer-Bindemittel, vor.

Fakultativ können zusätzliche Hydroxyl-, Polyol- oder Aminkomponenten dem Copolymer-Bindemittel als Vernetzungsmittel zugemischt sein. Da das Copolymer interne Hydroxy- oder Amingruppen enthält, sind die externen Vernetzungsmittel nicht notwendig. Nützliche Hydroxylverbindungen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, dreiwertigen Alkohol; beta-Hydroxyalkylamide; Polyole, speziell die mit Molekulargewichten von weniger 10.000; Ethanolamine, z.B. Triethanolamin; Hydroxyalkylharnstoff; Oxazolidon. Nützliche Amine umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Triethanolamin und Polyamine mit zwei oder mehr Amingruppen, z.B. Diethylentriamin, Tetraethylenpentamin und Polyethylenimin. Vorzugsweise enthält das Polyamin keine Hydroxygruppen. Das Polyol oder Amin dient außer dazu, eine zusätzliche Vernetzung bereitzustellen, auch dazu, den Polymerfilm zu plastifizieren. Andere Aminvernetzungsmittel umfassen die Amid-Amin-Copolymere KYMENE^®, erhältlich von Hercules, und Amid-Amin-Copolymere von Epichlorhydrin.

Die Polyaminvernetzungsmittel können verwendet werden, um funktionalisierte und nicht-funktionalisierte Polymerbindemittel, einschließlich Homopolymerbindemittel, wie z.B. Polymethacrylsäure und Polyacrylsäure, zu vernetzen.

Das Copolymer-Bindemittel kann gegebenenfalls mit einem oder mehreren Adjuvantien, z.B. Haftmitteln, Farbstoffen, Pigmenten, Ölen, Füllstoffen, thermischen Stabilisatoren, Emulgiermitteln, Härtemitteln, Netzmitteln, Bioziden, Weichmachern, Antischaummitteln, Wachsen, flammhemmenden Mitteln und Gleitmitteln formuliert werden. Die Adjuvantien werden im Allgemeinen in Konzentrationen von weniger als 20 %, bezogen auf das Gewicht des Copolymer-Bindemittels, zugesetzt.

Die Copolymer-Bindemittel-Zusammensetzung ist zur Bindung fasriger Substrate unter Bildung eines Formaldehyd-freien Non-Woven-Materials einsetzbar. Das Copolymer-Bindemittel der Erfindung ist speziell als Bindemittel für wärmebeständige Non-Wovens, z.B. Aramidfasern, keramische Fasern, Metallfasern, Polyrayonfasern, Polyesterfasern, Kohlenstofffasern, Polyimidfasern und Mineralfasern, wie z.B. Glasfasern, nützlich. Das Bindemittel kann auch in anderen Formaldehydfreien Anwendungen zur Bindung von fasrigen Substanzen wie z.B. Holz, Sägespänen, Holzpartikeln und Holzfurnieren nützlich sein, um so Sperrholz, Spanplatten, Holzlaminate und ähnliche Verbundstoffe zu bilden.

Die Copolymer-Bindemittel-Zusammensetzung wird im Allgemeinen auf eine Glasfasermatte, wenn sie gebildet wird, mit Hilfe einer Sprühvorrichtung aufgetragen, um so die gleichmäßige Verteilung des Bindemittels durch die gebildete Glasfasermatte hindurch zu unterstützen. Typische Feststoffgehalte der wässrigen Lö sungen sind 5 bis 12 %. Das Bindemittel kann auch durch andere Mittel, die auf dem Gebiet bekannt sind, aufgetragen werden; diese umfassen, sind aber nicht begrenzt auf, luftloses Sprühen, Sprühen mit Luft, Aufklotzen, Sättigen und Walzenbeschichtung. Die Restwärme aus den Fasern verursacht, dass das Wasser aus dem Bindemittel verdampft; die Glasfasermatte, die mit Bindemittel mit hohem Feststoffgehalt beschichtet ist, wird sich vertikal infolge der Rückprallelastizität der Glasfasern ausdehnen gelassen. Die Glasfasermatte wird dann unter Härtung des Bindemittels erwärmt. Typischerweise arbeitet der Härteofen bei einer Temperatur von 130°C bis 325°C. Die Faserglasmatte wird typischerweise 5 s bis 15 min und vorzugsweise 30 s bis 3 min gehärtet. Die Härtungstemperatur wird sowohl von der Temperatur als auch von der verwendeten Katalysatorkonzentration abhängen. Die Glasfasermatte kann dann zum Transport komprimiert werden. Eine wichtige Eigenschaft der Glasfasermatte ist die, dass sie ihre volle vertikale Höhe wieder einnehmen wird, sobald der Druck entfernt wird.

Eigenschaften des fertigen Non-Wovens (Glasfaser) umfassen das klare Aussehen des Films. Der klare Film kann unter Bereitstellung einer gewünschten Farbe gefärbt sein. Das Copolymer-Bindemittel produziert einen flexiblen Film, der es ermöglicht, dass die Glasfaserisolierung nach Abwickeln von der Rolle zurück prallt, der bei Wänden/Decken verwendet wird.

Glasfaser oder anderes Non-Woven, das mit der Copolymer-Bindemittel-Zusammensetzung behandelt ist, ist als Isolierung gegenüber Wärme oder Schall in Form von Rollen oder Platten; als Verstärkungsmatten für Produkte zum Dachdecken und als Bodenbelag, als Deckenfliesen, Bodenfliesen, als Substrat auf Mikroglasbasis für gedruckte Schaltkreise und Batterieseparatoren; für Filtermaterial und Bandmaterial und für Verstärkungen sowohl in Nichtzement-artigen und Zementartigen Mauerbeschichtungen verwendbar.

Die vorliegenden Beispiele werden zur weiteren Erläuterung und Erklärung er vorliegenden Erfindung angeführt und sollten in keiner Hinsicht als beschränkend angesehen werden.
BEISPIEL 1:
Ein Reaktor, der 598,0 g Wasser enthielt, wurde auf 94°C erwärmt. Eine gemischte Monomerlösung, die 309,0 g Methacrylsäure und 7,6 g Hydroxyethylmethacrylat enthielt, wurde über einen Zeitraum von 3,5 h in den Reaktor gegeben. Gleichzeitig wurde eine Initiatorlösung, die 21,2 g Natriumpersulfat in 127,5 g entionisiertem Wasser enthielt, über einen Zeitraum von 3 h und 50 min zugegeben. Das Reaktionsprodukt wurde für eine weitere Stunde bei 94°C gehalten.
BEISPIEL 2:
Ein Reaktor, der 598,0 g Wasser enthielt, wurde auf 94°C erwärmt. Eine gemischte Monomerlösung, die 275,0 g Methacrylsäure und 46,2 g Hydroxyethylmethacrylat enthielt, wurde über einen Zeitraum von 3,5 h in den Reaktor gegeben. Eine Initiatorlösung, die 21,2 g Natriumpersulfat in 127,5 g entionisiertem Wasser umfasste, wurde zur gleichen Zeit über einen Zeitraum von 3 h und 50 min in den Reaktor gegeben. Das Reaktionsprodukt wurde für eine zusätzliche Stunde bei 94°C gehalten.
BEISPIEL 3:
Ein Reaktor, der 598,0 g Wasser enthielt, wurde auf 94°C erwärmt. Eine gemischte Monomerlösung, die 309,0 g Methacrylsäure und 7,6 g Dimethylaminoethylmethacrylat enthielt, wurde über einen Zeitraum von 3,5 h in den Reaktor gegeben. Eine Initiatorlösung, die 21,2 g Natriumpersulfat in 127,5 g entionisiertem Wasser enthielt, wurde zur gleichen Zeit über einen Zeitraum von 3 h und 50 min dem Reaktor zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde für eine weitere Stunde bei 94°C gehalten. Die Reaktion wurde abgekühlt und dann mit Ammoniaklösung auf pH 7,0 neutralisiert.
BEISPIEL 4:
Ein Reaktor, der 158,0 g Wasser enthielt, wurde auf 94°C erwärmt. Eine Monomerlösung, die 81,8 g Methacrylsäure und 20 g Nydroxyethylacrylat enthielt, wurde über einen Zeitraum von 3,5 h in den Reaktor gegeben. Eine Initiatorlösung, die 21,2 g Natriumpersulfat und 127,5 g entionisiertes Wasser enthielt, wurde zur gleichen Zeit über einen Zeitraum von 3 h und 50 min in den Reaktor gegeben. Das Reaktionsprodukt wurde für eine weitere Stunde bei 94°C gehalten. Die Reaktion wurde abgekühlt und dann mit 75,2 g einer 50%igen NaOH-Lösung neutralisiert.
BEISPIEL 5:
Ein Reaktor, der 184,0 g Wasser und 244 g Isopropanol enthielt, wurde auf 85°C erwärmt. Eine Monomerlösung, die 240 g Acrylsäure und 60 g Hydroxypropylacrylat (12,2 mol-%) enthielt, wurde über einen Zeitraum von 3,5 h in den Reaktor gegeben. Eine Initiatorlösung, die 15 g Natriumpersulfat in 100 g entionisiertem Wasser umfasste, wurde zur gleichen Zeit über einen Zeitraum von 4 h in den Reaktor gegeben. Das Reaktionsprodukt wurde für eine weitere Stunde bei 85°C gehalten. Das Isopropanol wurde dann unter Verwendung einer Dean-Stark-Falle destilliert. Das Reaktionsprodukt wurde danach partiell unter Verwendung von 17,6 g Ammoniumhydroxid (28%ig)-Lösung und 52 g entionisiertem Wasser partiell neutralisiert. Die Polymerlösung hatte einen Feststoffgehalt von 51 % und einen pH von 2,7.
BEISPIEL 6:
Ein Reaktor, der 184,0 g Wasser und 244 g Isopropanol enthielt, wurde auf 85°C erwärmt. Eine Monomerlösung, die 274 g Acrylsäure und 26 g Hydroxypropylacrylat (5 mol-%) enthielt, wurde über einen Zeitraum von 3,5 h in den Reaktor gegeben. Eine Initiatorlösung, die 15 g Natriumpersulfat in 100 g entionisiertem Wasser umfasste, wurde zur gleichen Zeit über einen Zeitraum von 4 h dem Reaktor zugesetzt. Das Reaktionsprodukt wurde für eine weitere Stunde bei 85°C gehalten. Das Isopropanol wurde dann unter Verwendung einer Dean-Stark-Falle abdestilliert. Das Reaktionsprodukt wurde danach teilweise unter Verwendung von 14 g Ammoniumhydroxid (28%ig)-Lösung und 84 g entionisiertem Wasser partiell neutralisiert. Die Polymerlösung hatte einen Feststoffgehalt von 52 % und einen pH von 2,5.
BEISPIEL 7:
Ein Reaktor, der 184,0 g Wasser und 244 g Isopropanol enthielt, wurde auf 85°C erwärmt. Eine Monomerlösung, die 240 g Acrylsäure und 53,4 g Hydroxyethylacrylat (12,2 mol-%) enthielt, wurde über einen Zeitraum von 3,5 h in den Reaktor gegeben. Eine Initiatorlösung, die 15 g Natriumpersulfat in 100 g entionisiertem Wasser umfasste, wurde zur gleichen Zeit über einen Zeitraum von 4 h in den Reaktor gegeben. Das Reaktionsprodukt wurde für eine weitere Stunde bei 85°C gehalten. Das Isopropanol wurde unter Verwendung einer Dean-Stark-Falle abdestilliert. Das Reaktionsprodukt wurde dann unter Verwendung von 12 g Ammoniumhydroxid (28%)-Lösung und 52 g entionisiertem Wasser teilweise neutralisiert. Die Polymerlösung hatte einen Feststoffgehalt von 51 % und einen pH von 2,5.
BEISPIEL 8:
Ein Reaktor, der 184,0 g Wasser und 244 g Isopropanol enthielt, wurde auf 85°C erwärmt. Eine Monomerlösung, die 274 g Acrylsäure und 23,2 g Hydroxyethylacrylat (5 mol-%) enthielt, wurde über einen Zeitraum von 3,5 h zu dem Reaktor gegeben. Eine Initiatorlösung, die 15 g Natriumpersulfat in 100 g entionisiertem Wasser umfasst, wurde dem Reaktor zur gleichen Zeit über einen Zeitraum von 4 h zugesetzt. Das Reaktionsprodukt wurde für eine weitere Stunde bei 85°C gehalten. Das Isopropanol wurde dann unter Verwendung einer Dean-Stark-Falle abdestilliert. Das Reaktionsprodukt wurde dann mit 84 g entionisiertem Wasser verdünnt. Die Polymerlösung hatte einen Feststoffgehalt von 51 %.
BEISPIEL 9a: Vergleich
75,2 g einer Polyacrylsäure (ALCOSPERSE 602A von Alco Chemical), 12,4 g Triethanolamin (TEA) und 12,4 g Wasser wurden unter Bildung einer homogenen Lösung vermischt.
BEISPIEL 9b: Vergleich
75,2 g einer Polyacrylsäure (ALCOSPERSE 602A von Alco Chemical), 12,4 g TEA, 5,0 g Natriumhypophosphit und 7,4 g Wasser wurden unter Bildung einer homogenen Lösung vermischt.
BEISPIEL 10:
Ein Reaktor, der 300 g Wasser enthielt, wurde auf 95°C erwärmt. Eine Monomerlösung, die 200 g Acrylsäure und 100 g Hydroxypropylacrylat enthielt, wurde über einen Zeitraum von 2 h in den Reaktor gegeben. Eine Initiatorlösung, die 9 g Natriumpersulfat und 60 g entionisiertes Wasser umfasste, wurde zur gleichen Zeit über einen Zeitraum von 2 h und 15 min in den Reaktor gegeben. Das Reaktionsprodukt wurde für zwei weitere Stunden bei 95°C gehalten.
BEISPIEL 11:
Ein Reaktor, der 300 g Wasser enthielt, wurde auf 95°C erwärmt. Eine Monomerlösung, die 240 g Acrylsäure und 60 g Hydroxypropylacrylat enthielt, wurde über einen Zeitraum von 2 h in den Reaktor gegeben. Eine Initiatorlösung, die 9 g Natriumpersulfat in 60 g entionisiertem Wasser umfasste, wurde gleichzeitig über einen Zeitraum von 2 h und 15 min in den Reaktor gegeben. Das Reaktionsprodukt wurde für zwei weitere Stunden bei 95°C gehalten.
BEISPIEL 12:
Das Testprotokoll war wie folgt: 20 g jeder der Lösungen wurde in Poly(methylpenten) (PMP)-Petrischalen gegossen und über Nacht bei 60°C in einen Umluftofen gegeben. Danach wurden sie durch 10-minütiges Stellen in einen Umluftofen, der auf 150°C eingestellt war, vernetzt. Nach dem Kühlen wurden die resultierenden Filme bezüglich des physikalischen Aussehens, der Flexibilität und der Zugfestigkeit beurteilt.
TABELLE 1
BEISPIEL 13: Beispiel eines Carboxybetains
Ein Reaktor, der 200 g Wasser und 244 g Isopropanol enthielt, wurde auf 85°C erwärmt. Eine Monomerlösung, die 295 g Acrylsäure und 5 g 4-Vinylpyridin enthielt, wurde über einen Zeitraum von 3,0 h in den Reaktor gegeben. Eine Initiatorlösung, die 15 g Natriumpersulfat in 100 g entionisiertem Wasser enthielt, wurde zur gleichen Zeit über einen Zeitraum von 3,5 h in den Reaktor gegeben. Das Reaktionsprodukt wurde für eine weitere Stunde bei 85°C gehalten. Das Isopropanol wurde dann unter Verwendung einer Dean-Stark-Falle abdestilliert. die Vinylpyridingruppierung wurde dann durch Reaktion mit Natriumchloracetat bei 95°C für 6 h zu Carboxybetain funktionalisiert.
BEISPIEL 14: Beispiel eines Sulfobetains
Ein Reaktion, der 200 g Wasser und 244 g Isopropanol enthielt, wurde auf 85°C erwärmt. Eine Monomerlösung, die 295 g Acrylsäure und 5 g 4-Vinylpyridin enthielt, wurde über einen Zeitraum von 3,0 h in den Reaktor gegeben. Eine Intitiatorlösung, die 15 g Natriumpersulfat in 100 g entionisiertem Wasser umfasste, wurde zur gleichen Zeit über einen Zeitraum von 3,5 h in den Reaktor gegeben. Das Reaktionsprodukt wurde für eine weitere Stunde bei 85°C gehalten. Das Isopropanol wurde dann unter Verwendung einer Dean-Stark-Falle abdestillisiert. Die Vinylpyridingruppierung wurde dann durch Reaktion mit Natriumchlorhydroxypropansulfonat bei 100°C für 6 h zu Sulfobetain funktionalisiert.
BEISPIEL 15: Beispiel eines Polymers mit einem quaternisierten Amincomonomer
Ein Reaktor, der 200 g Wasser und 244 g Isopropanol enthielt, wurde auf 85°C erwärmt. Eine Monomerlösung, die 280 g Acrylsäure und 10 g Diallyldimethylammoniumchlorid enthielt, wurde über einen Zeitraum von 3,0 h zum Reaktor gegeben. Eine Initiatorlösung, die 15 g Natriumpersulfat in 100 g entionisiertem Wasser umfasste, wurde zur gleichen Zeit über einen Zeitraum von 3,5 h in den Reaktor gegeben. Das Reaktionsprodukt wurde für eine weitere Stunde bei 85°C gehalten. Das Isopropanol wurde dann unter Verwendung einer Dean-Stark-Falle abdestilliert.

Claims

Non-Woven-Bindemittelzusammensetzung, umfassend: eine wässrige Lösung eines Copolymer-Bindemittels, das mindestens eine Säure-funktionelle Monomereinheit und mindestens eine Hydroxyl-, Amid- oder Amin-Monomereinheit hat.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Copolymer-Bindemittel umfasst: 1 bis 99 mol-% der Säure-funktionellen Monomereinheit und 1 bis 75 mol-% der Amid-, Amin- oder Hydroxyl-funktionellen Monomereinheit.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Copolymer-Bindemittel 50 bis 95 mol-% des Säure-funktionellen Monomers umfasst.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Säurefunktionelle Monomer aus der Gruppe bestehend aus einem Carbonsäuremonomer, einem Phosphonsäuremonomer, einem Sulfonsäuremonomer oder einem Gemisch davon ausgewählt ist.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 4, wobei das Carbonsäuremonomer Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure oder ein Gemisch davon umfasst.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Hydroxyl-, Amid- oder Amin-Monomereinheit ein Sulfobetain oder Carboxybetain umfasst.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Copolymer-Bindemittel 10 bis 20 mol-% des Amin-, Amid- oder Hydroxyl-funktionellen Monomers umfasst.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Säurefunktionelle Monomer und das Amin- oder Hydroxyl-funktionelle Monomer in einem Molverhältnis von 100 : 1 bis 1 : 1 vorliegen.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Copolymer-Bindemittel außerdem bis zu 50 mol-% nicht-funktionelle ethylenisch ungesättigte Monomereinheiten umfasst.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Copolymer-Bindemittel ein Molekulargewicht von 1.000 bis 300.000 hat.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Bindemittelzusammensetzung außerdem 0 bis 25 Gew.-% mindestens eines Katalysators, bezogen auf das Gewicht des Copolymer-Bindemittels, umfasst.
Bindemittelzusammensetzung, umfassend eine wässrige Lösung, die umfasst: ein Polycopolymerbindemittel mit mindestens einer Säure-funktionellen Monomereinheit; und ein Polyamin- oder Amid-Amin-Vernetzungsmittel.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 12, wobei das Polyamin- oder Amid-Amin-Vernetzungsmittel keine Hydroxygruppen enthält.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 12, wobei das Vernetzungsmittel aus der Gruppe bestehend aus Diethylentriamin, Tetraethylenpentamin, Polyethylenimin und Gemischen davon, ausgewählt ist.
Gebundene Non-Woven-Matte, die ein faserförmiges Substrat mit einem Copolymer-Bindemittel direkt darauf aufgetragen hat, wobei das Copolymer-Bindemittel umfasst: mindestens eine Säure-funktionelle Monomereinheit und mindestens eine Hydroxyl-, Amid- oder Amin-funktionelle Monomereinheit.